爪型干式真空泵的結(jié)構(gòu)和工作原理 |
爪型干式真空泵
爪型干式真空杲是較早出現(xiàn)的一個(gè)泵種，世界上第一臺(tái)爪型干式真空泵于1985年在日本上市，應(yīng)用于日本當(dāng)時(shí)發(fā)展迅速的半導(dǎo)體工業(yè)。作為最早面市的干式真空泵之一，它除了具有泵腔內(nèi)不含油或任何介質(zhì)、淸潔抽空無(wú)返油的共性外，還具有很多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)
①轉(zhuǎn)子對(duì)懸浮在泵腔內(nèi)，轉(zhuǎn)子對(duì)間與泵腔間均無(wú)摩擦；
②可直排大氣獨(dú)立工作，并可在高壓下長(zhǎng)期連續(xù)工作；
③能夠完全抽除可凝性氣體（如水蒸氣、酒精和汽油等）；
④能抽出腐蝕性、劇毒性、放射性和易燃易爆氣體；
⑤能做氣體傳輸泵使用，壓縮比良好。
⑥能夠抽除氣體攜帶的金屬粉塵和礦物顆粒。
爪型干式真空泵所用電機(jī)轉(zhuǎn)速較高，一般在1500r/min或3000r/min左右。泵在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，高溫氣體在泵腔中產(chǎn)生高速的內(nèi)流動(dòng)，這對(duì)于可能會(huì)產(chǎn)生潛 在污染的場(chǎng)合是很理想的。當(dāng)抽除腐濁和潮濕的蒸汽的時(shí)候，泵體內(nèi)部形成的高溫高速的內(nèi)流動(dòng)氣流會(huì)阻止氣體腐蝕泵體；而且泵的高溫可以阻止在室溫下易凝結(jié)的氣體在泵內(nèi)凝結(jié)。帶有冷卻裝置的爪型干式 真空泵可以安全地抽除易燃易爆和對(duì)溫度敏感.
爪型干式真空泵可以做成單級(jí)，也可以兩級(jí)。英國(guó)的愛(ài)德華公司生產(chǎn)了一種將羅茨轉(zhuǎn)子型 轉(zhuǎn)子相組合的一種干式真空泵。它利用羅茨真空泵抽氣比較有效，在較高壓強(qiáng)下爪型真空泵抽氣比較有效的特點(diǎn)，將這兩種泵各自優(yōu)勢(shì)匹配起來(lái)，組成干式真空泵，其結(jié)果性較優(yōu)良。這種泵第一次以最低的運(yùn)行成本和維獲用真正實(shí)現(xiàn)干式的預(yù)抽泵和前級(jí)泵。爪型干式真空泵特用于真空度達(dá)IPa，含水分和硬質(zhì)腐蝕顆粒的體芯片、光學(xué)通汛設(shè)備及平板顯示器等高業(yè)的苛刻工藝流程。在眾多的干 式真空泵中干式真空泵是備受半導(dǎo)體、光學(xué)器件等高科靑睞的一種容積式干式真空泵。
爪型干式真空泵也作為液環(huán)泵，水噴射泵替代產(chǎn)品成功應(yīng)用于VD/VOD中，_得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益：不僅可以超過(guò)90%的操作成本，而且大大減少了產(chǎn)生粉塵的排放量。除此之外，爪型干式真空泵廣泛用于化工、核工業(yè)、薄膜、儀器、醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域。
工作原理
在爪型干式真空泵時(shí)泵腔內(nèi)，平行放罝養(yǎng)一對(duì)轉(zhuǎn)軸，即主動(dòng)軸和從動(dòng)軸這一對(duì)轉(zhuǎn)軸祥連接在軸端的 由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的哨合齒輪保持同步運(yùn)轉(zhuǎn)。爪型干式真空泵正是利用連接在兩軸上的成對(duì)的爪型轉(zhuǎn)子之間、轉(zhuǎn) 子與泵腔內(nèi)壁之間以及轉(zhuǎn)子與隔板之間進(jìn)行有間隙、無(wú)摩擦的嚙合所形成的密閉腔的容積的大小變化來(lái)完成吸排氣過(guò)程。
爪型干式真空泵由轉(zhuǎn)子、泵體、主動(dòng)軸，從動(dòng)軸、吸氣口、排氣口和隔板等多個(gè)部分組成。工作過(guò)程為：兩個(gè)轉(zhuǎn)子按箭頭方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，吸氣口與泵腔接通.泵腔容積變大而吸氣。當(dāng)轉(zhuǎn)子關(guān)閉 吸氣口時(shí)，吸氣完了。以后泵腔變小而壓縮氣體，當(dāng) 排氣口打開(kāi)后，泵腔排氣；排氣口關(guān)閉時(shí)，則排氣完 畢。如此循環(huán)工作。
這些爪型轉(zhuǎn)子型線主要分為兩類：一類是嚙合兩臥式結(jié)構(gòu)即轉(zhuǎn)子軸水平設(shè)置，主動(dòng)軸與電機(jī)輸出軸直聯(lián)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但軸向定位不易精確保證，且尺寸較大。立式結(jié)構(gòu)即轉(zhuǎn)子軸垂直設(shè)罝?轉(zhuǎn)子軸與電機(jī) 輸出軸之間靠齒輪傳動(dòng)。與臥式結(jié)構(gòu)相比，傳動(dòng)部分 較復(fù)雜，但軸向定位精確可靠，易于安裝調(diào)整，并且立式結(jié)構(gòu)有助于抽除被抽氣體中所含的微小顆粒。特別是最后一點(diǎn)，是設(shè)計(jì)中比較重要的部分，抽除微小顆粒性能的好壞直接決定設(shè)計(jì)的泵的工作性能。下面將具體闡述一下立式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。
與臥式爪型干式真空泵結(jié)構(gòu)相比，立式結(jié)構(gòu)具有如下優(yōu)點(diǎn)：
①尺寸緊湊電機(jī)布置較合理，外形尺寸較��；
②安裝較方便，便于調(diào)整徑向和軸向間隙（其 中軸向間隙在必要的情況下，可采用墊片調(diào)整）
③由于采用了過(guò)渡齒輪，可使電機(jī)較平穩(wěn)地傳遞動(dòng)力，減少振動(dòng)和噪聲；
④該立式泵的進(jìn)氣口在泵的上端，而排氣口在泵的最下端，這種結(jié)構(gòu)非常利于排氣。而且由于采用了緩沖腔的結(jié)構(gòu)，吸排氣過(guò)程可以較平緩地進(jìn)行， 避免了氣流的沖擊現(xiàn)象；
⑤采用立式結(jié)構(gòu)，使整個(gè)泵的外形美觀，且便于使用和運(yùn)輸。
但是立式結(jié)構(gòu)也具有一定的缺點(diǎn)，主要如下：
①泵的較臥式高，高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可能使系統(tǒng) 不平穩(wěn)；
②泵下部的軸承承受的力較大.易于損壞。
泵體結(jié)構(gòu)
泵體的結(jié)構(gòu)型式一般有兩種，即整體式和拼接式。拼接式泵體，是將各級(jí)泵體和隔板用一根較長(zhǎng)的媒桿連接在一起，而各級(jí)泵體和隔板以及上、下軸承座之間通過(guò)保證其密封。采用部分拼接成整體的結(jié)構(gòu)友#主要是從便于裝配的角度來(lái)考慮的。如采用整泵腔結(jié)構(gòu)，則轉(zhuǎn)子將無(wú)法實(shí)現(xiàn)裝配。即使 能夠?qū)嵱^裝配，也無(wú)法調(diào)整轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子之間、轉(zhuǎn)子與之間以及轉(zhuǎn)子與泵腔之間所必須保證的工作間NK.因此從保證轉(zhuǎn)子正常裝配出發(fā)，推薦采用部分、拼接成整體的結(jié)構(gòu)方式。
特點(diǎn)
爪型干式真空泵主要是為半導(dǎo)體工業(yè)的發(fā)展而研制的。半導(dǎo)體工業(yè)因其制造工藝的要求，需要?jiǎng)?chuàng)造一種無(wú)污染的清潔真空氣氛，而許多傳統(tǒng)真空泵，因其 自身?xiàng)l件受限，不能很好的滿足半導(dǎo)體工業(yè)的要求。爪型干式真空泵制造成本稍髙一點(diǎn)，加工精度較髙，但是其外壓縮又有內(nèi)壓縮，提高了抽氣速率。
爪型干式真空泵形式多樣，功能可以擴(kuò)展，泵的主體帶有齒輪、電機(jī)以及氣體凈化設(shè)備.附件有入口處防返流的閥門(mén)，出口處有截留閥，電器監(jiān)控及報(bào) 警裝罝。第二、三、四級(jí)均有凈化氣體的入口，以改善被抽介質(zhì)使其順利通過(guò)泵腔。無(wú)此需要的可以不通凈化氣體，凈化氣體要用三個(gè)流量計(jì)分別調(diào)節(jié)，相互都是獨(dú)立的，以保證節(jié)約惰性氣體，利用三個(gè)電磁閥可微調(diào)其流童。入口防返流閥能將被抽容器與泵腔隔斷.出口處截留閥能將泵的出口封閉起來(lái)，將泵通以凈化氣體，這些閥可自動(dòng)開(kāi)關(guān)，真空系統(tǒng)有可靠的保護(hù)，杜絕了向真空室的返流。
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