1、前言
在過(guò)去的十多年里，有好幾種不同類型的干式真空泵被設(shè)計(jì)生產(chǎn)出來(lái)，它們?cè)跈C(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上有明顯差異，因此可以將干式真空泵歸納為以下幾種類型：圓裂片式、爪式、組合式(羅茨+爪)、螺桿式，其中前三種被稱為多級(jí)泵。因?yàn)樗鼈兊墓ぷ鞣绞酱笾孪嗤?，都是利用多?jí)真空腔對(duì)氣體進(jìn)行反復(fù)的壓縮來(lái)產(chǎn)生真空。在多次反復(fù)壓縮的過(guò)程當(dāng)中，氣體的溫度和壓力也產(chǎn)生比較復(fù)雜的變化，因而比較容易引起氣體物理特性的變化。而螺桿式被稱為單級(jí)泵，因?yàn)樗豢恳粋€(gè)真空腔宋產(chǎn)生真空。根據(jù)其氣體壓縮方式的不同，又可將其分為內(nèi)部壓縮型螺桿泵和外部壓縮型螺桿泵。以下就將這些不同類型的泵在物理特性上作一些探討，希望能對(duì)大家有所幫助。
2、干式真空泵類型
2.1、雙圓裂片式
雙圓裂片式設(shè)計(jì)和目前最流行和廣泛應(yīng)用的羅茨泵非常相似。事實(shí)上，一些最早期的干泵設(shè)計(jì)思想就是將羅茨泵疊加起來(lái)。這種多級(jí)設(shè)計(jì)使得氣體通路相當(dāng)復(fù)雜，并且每一級(jí)都需要較大流量的氮?dú)馄鸬较♂尯透綦x作用。同時(shí)，為了達(dá)到好的真空度，對(duì)各級(jí)的間隙有非常嚴(yán)格的要求。當(dāng)然，這種設(shè)計(jì)由于增加了內(nèi)部的壓縮比而使得其耗電量相對(duì)較低。
2.2、三葉圓裂片式
三葉圓裂片式設(shè)計(jì)和雙圓裂片式設(shè)計(jì)的原理完全相同，只是在旋轉(zhuǎn)一圈中將氣體分為三份而不是像雙圓裂片式分為兩份。這兩種設(shè)計(jì)有著相同的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。為了進(jìn)一步降低耗電量，在傳動(dòng)部分有的廠家選用兩個(gè)直流馬達(dá)，但這也會(huì)導(dǎo)致扭矩減小，重新啟動(dòng)的能力—下降。同雙圓裂片式設(shè)計(jì)一樣，三葉圓裂片式設(shè)計(jì)的每一級(jí)都需要較大流量的氮?dú)鈦?lái)起到稀釋和隔離作用。
2.3、組合式(羅茨+爪)
組合式(羅茨+爪)設(shè)計(jì)用羅茨來(lái)提高在較低壓力下的抽氣效率，用爪來(lái)提高在較高壓力下的抽氣效率。它的基本原理和氣體通路同前面介紹的圓裂片式設(shè)計(jì)完全相同。也有些廠家將其最后一級(jí)改為星型設(shè)計(jì)，這樣可以在旋轉(zhuǎn)一圈中將氣體分為五份，就像三圓裂片式設(shè)計(jì)可以將其分為三份。同樣，在很多工藝中，組合式設(shè)計(jì)的每一級(jí)都需要較大流量的氮?dú)鈦?lái)起到稀釋和隔離作用。
2.4、外部壓縮型螺桿式
在外部壓縮型螺桿式設(shè)計(jì)中，使用一對(duì)等距螺桿。這使得內(nèi)部壓縮減到最小，同時(shí)使得氣體通路最短也最簡(jiǎn)單。這樣，氣體在泵體內(nèi)停留的時(shí)間也最短。雖然這種設(shè)計(jì)由于減少了內(nèi)部的壓縮比而使得其耗電量相對(duì)較高，但在很多復(fù)雜的半導(dǎo)體工藝中表現(xiàn)出極高的穩(wěn)定性。這種單級(jí)設(shè)計(jì)使得其對(duì)氮?dú)庥昧康囊笠卜浅Ｐ《液?jiǎn)單，這樣就使得其在不同工藝中有很好的互換性。在很多清潔的工藝中甚至可以不用氮?dú)狻?
2.5、內(nèi)部壓縮型螺桿式
除了使用一對(duì)非等距螺桿以外，內(nèi)部壓縮型螺桿式設(shè)計(jì)和外部壓縮型螺桿式設(shè)計(jì)的基本原理非常相似。螺桿間容積的不斷減小使得其內(nèi)部產(chǎn)生壓縮。這種設(shè)計(jì)由于產(chǎn)生內(nèi)部壓縮而使得其耗電量降低到同多級(jí)泵相當(dāng)?shù)乃健５诤芏喙に囍?，這種內(nèi)部壓縮同多級(jí)泵一樣，極易造成氣體在泵體內(nèi)的物理化學(xué)變化而產(chǎn)生固化或液化。
3、發(fā)展趨勢(shì)和選擇
在以上介紹的所有類型的干式真空泵，我們都渴望能夠?qū)⑵湮锢沓叽鐪p小。但這與真空泵的抽氣速率相矛盾，因?yàn)檎婵毡玫某闅馑俾逝c真空泵的容積成正比，物理尺寸小意味著容積也小。當(dāng)然，還有一個(gè)影響真空泵的抽氣速率的重要因素，那就是轉(zhuǎn)速。為了讓小尺寸的真空泵的抽氣速率與大尺寸真空泵的抽氣速率相匹配，就需要提高它的轉(zhuǎn)速。而想要改變真空泵的轉(zhuǎn)速有兩種方法，一是改變電源的頻率，即采用變頻器;二是改變齒輪箱的傳動(dòng)比。其中，采用變頻器的好處是可以提供一個(gè)閉環(huán)控制，但在大負(fù)載下容易引起扭距的損失。而改變齒輪箱的傳動(dòng)比是一種非常經(jīng)濟(jì)的方法，當(dāng)然，它只能提供不可控的單一轉(zhuǎn)速。
可以看到，干式真空泵有著如此多的不同設(shè)計(jì)，它們各自有著自己的特性和優(yōu)缺點(diǎn)。一直以來(lái)，使用成本是影響人們選擇真空泵的重要因素。越來(lái)越多的真空泵用戶意識(shí)到也應(yīng)該將真空泵運(yùn)行的穩(wěn)定性考慮進(jìn)去。因?yàn)檎婵毡玫囊馔獬鲥e(cuò)會(huì)引起機(jī)器的使用效率降低，影響到生產(chǎn)和交貨期，甚至造成所加工物料的報(bào)廢和機(jī)器其他部件的損壞。
由于螺桿式設(shè)計(jì)為單級(jí)設(shè)計(jì)，同多級(jí)泵如圓裂片式、爪式以及組合式相比，其在零件的使用數(shù)量上減少了百分之六十。這使得其在穩(wěn)定性和將來(lái)的維修成本上有很大的優(yōu)勢(shì)。下圖是螺桿式的分解圖。
綜合考慮，如果用戶認(rèn)為耗電量對(duì)他來(lái)說(shuō)最為重要而氮?dú)庥昧繉?duì)他來(lái)說(shuō)最不重要，那么內(nèi)部壓縮型螺桿式可以一個(gè)好的選擇。但普遍說(shuō)來(lái)，對(duì)尾氣處理越來(lái)越嚴(yán)格的要求使得將來(lái)對(duì)減少氮?dú)獾挠昧孔兊酶匾?。如果你希望用單一類型的泵不?jīng)過(guò)改變宋處理各種不同的半導(dǎo)體工藝，而使你的庫(kù)存控制簡(jiǎn)單化，那么外部壓縮型螺桿式是你最好的選擇。
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