[發明專利]多級干式真空泵

無效

• 申請號: 201210567623.8
• 申請日: 2012-12-24
• 公開（公告）號: CN103807176A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 大衛·金
• 申請（專利權）人: 大衛·金
• 主分類號: F04C23/00
• 分類號: F04C23/00;F04C29/04;F04C29/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 李丹丹

技術領域

本發明涉及真空泵，尤其是涉及包括兩個軸和兩個轉子的真空泵，兩個轉子固定地與兩個軸相配合并轉動，同時改進泵裝置的冷卻結構和組裝結構，使得具有多級缸級的多級干式真空泵構造成順序地增加壓縮比而獲得高真空的水平，在工作過程中可防止隨著氣體壓縮比增加因大的位移量而產生的發熱，因此，防止馬達損壞和由于轉子或缸體粘連出現的問題。

背景技術

真空泵通常指用來排出密封容器內氣體分子的一種裝置，其用來提高容器內的真空水平，以便以低于大氣壓的壓力水平來抽吸和壓縮氣體并將氣體排入到空氣中。真空泵可分類為干式和濕式所形成的機械真空泵以及蒸汽泵。擴散泵是使用油來實現高真空度的濕式泵，；而機械真空泵是真空度低且不使用油的干式泵，于是它的結構相對簡單并具有很好的耐用性和穩定的真空度，且使用者可容易地進行操作而維護成本較低，因此使得它在工業界內有較廣泛的應用。

近年來，與真空領域相關的技術發展很快，且它的應用領域已經擴展到半導體沉積、電子工業、金屬和化學領域、制藥和原子能工業。

形成真空的真空泵的類型可分類為水柱型、旋油型、羅茨型、油擴散型、物理吸收型、化學吸收型等，但其粗略地可分為濕式和干式。由水柱型和旋油型泵形成的濕式泵（水或油注入到真空泵內），通常不應用在諸如半導體領域、食品工業、化學領域和醫藥領域之類的工業領域內，這些領域的應用不允許引入雜質。近年來，干式真空泵（水或油不輸入到泵內）得到廣泛應用。為了防止油分子泄漏到工藝腔室，通常在半導體制造工藝中使用無油干式真空泵。

在體積型干式真空泵的情形中，用一個泵來抽吸氣體不可能達到小于1x10^-3托的高真空度。將多個泵串聯地連接起來以提高排氣效率，因此，達到高的真空度。隨著真空泵相連級數的增加，真空泵的熱輻射可相應地通過降低每一級的壓力比而得到抑制；然而，附屬零件和電動機等的數量增加，這導致成本提高。泵的安裝不利地需要很大面積。在具有適于逐漸地提高壓縮比的多個泵缸體的多級真空泵的情形中，由每個壓縮級產生的熱量彼此不相同，于是，從泵抽吸部分到出口部分施加越來越高的溫度和壓力，根據不同的位置出現高的溫差。其結果，真空泵的全部泵殼和內部元件會發生變形。該變形會帶來致使泵耐用性變差的主要因素。在更糟糕的情形中，若沒有合適的或有效的冷卻措施，則在泵中會發生燃燒，由于該裝置會由于所產生熱量的不均勻分布而變形。

真空泵產生的壓縮熱可借助于泵殼壁輻射，換句話說，可從外面來冷卻轉子，然而，這需要有長時間的設計專門技能。可將零件的熱膨脹減到最小，以減小通過間隙造成的泄漏，從而使轉子之間的間距變窄。上述的熱膨脹最小化僅可通過冷卻來達到。冷卻有助于提高泵效率，通過壓縮使諸如氣體那樣介質的溫度提高到200°C以上，迫使如此介質具有的溫度低于上述溫度，并排入到泵裝置外面。因此，借助于泵的冷卻來降低溫度，對于真空泵的結構和壽命很有好處。

在傳統的真空泵中，各種摩擦零件借助于冷卻水來冷卻，冷卻水通過冷卻水通道進行循環；然而，在冷卻水循環方法的情形中，由于來自泵的冷卻水泄漏會污染真空泵設備，因此，造成環境污染并增加維護成本。

因此，傳統的空氣冷卻型或水冷卻型馬達在冷卻效率上都存在著諸多問題。

尤其是，在位移量很大的真空泵設備的情形中，如果壓縮氣體沒有被全部抽吸到下一級缸內，則負壓出現在前級缸處，使得缸體和轉子可能變得過熱。在該情形中，由于零件劣化和膨脹使其壽命縮短，真空度也下降。此外，由于最后級內壓縮的氣體未被全部排出，氣體可能駐留在其內，使得泵溫度升高，耐用性變差，于是泵性能可能下降。

此外，由于傳統真空泵的特征在于，轉子和缸體先組裝起來，然后，組裝軸承、蓋子、齒輪，因此，組裝完成之后，難于檢查轉子和缸體以及轉子之間的允差，為了核查和檢查的緣故，拆卸和組裝都很困難。

發明內容

因此，提出本發明是為了改進上述的問題，本發明的目的是提供多級干式真空泵，該種真空泵的特征在于，泵送的氣體被傳輸通道內的冷卻水冷卻，且冷卻的氣體冷卻泵的缸和轉子，以使泵缸體和轉子的熱膨脹狀態相類似，因此防止由于諸構件熱膨脹的差異出現的泵的粘連現象，使用設置在缸之間的氣體傳輸通道處的卸壓閥，可防止由于氣體過壓縮而產生的發熱。

本發明的另一目的是提供多級干式真空泵，該種真空泵的特征在于，它能夠防止泵溫度的上升以及泵耐用性的降低，這些問題由于壓縮氣體的貯留而發生，以便排放掉真空泵最后級所產生的所有貯留氣體。