[發明專利]一種多級高真空干泵

有效

• 申請號: 201710564556.7
• 申請日: 2017-07-12
• 公開（公告）號: CN107143506B
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發明（設計）人: 劉坤;段啟惠;陳樹雷;陸艷君;巴德純
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: F04D17/12
• 分類號: F04D17/12;F04D29/28;F04D25/06
• 代理公司: 北京易捷勝知識產權代理事務所(普通合伙) 11613
• 代理人: 齊勝杰

本發明涉及一種多級高真空干泵，包括轉子組裝體、各級定子、電機、底座和外殼，其中，轉子組裝體包括套裝固定在所述電機的主軸上端的渦輪級轉子和復合轉子體；復合轉子體包括由內向外依次固定連接的盤型牽引級轉子、筒式牽引級轉子、旋渦級轉子；各級定子由內向外包括渦輪級定子，復合定子一，復合定子二和旋渦級定子，分別與所述轉子組裝體各部分對應設置；底座固定于各級定子與轉子組裝體下方，電機固定于所述底座，外殼固定連接于旋渦級定子與底座的外側。本發明有效提高干泵抽氣速率，降低級間返流與泄露，在筒式牽引級外側設置了側槽式旋渦級，降低了旋渦級抽氣通道加工難度，同時利用旋渦級葉片高速旋轉對氣體的攪動作用，保證了高真空干泵可以直排大氣。

技術領域

本發明涉及真空獲得設備技術領域，具體涉及一種多級高真空干泵。

背景技術

國外干泵市場需求量的不斷增長,其主要驅動來自于半導體行業、化學工業、薄膜產業的迅速發展。干泵或干泵機組維護簡單、清潔無油，越來越成為真空獲得設備的首選。

高真空干泵作為干泵機組的替代品，可以實現抽氣范圍從大氣壓到高真空，與干泵機組相比，高真空干泵減少了真空泵、連接管道、閥門、真空計等輔助元件以及它們的控制單元的使用，占地空間小，使用維護方便，抽氣效率高，十分有利于半導體工藝過程的進行，是目前干泵發展研究方向之一。以下幾種為目前比較典型的高真空獲得設備。

英國EDWARDS公司生產的EPX系列高真空干泵采用模塊化設計，入口抽氣部分為螺旋級，使抽氣速率最高可達500m³/h，利用牽引分子級壓縮比高的特點，使EPX干泵對于N₂的壓縮比高達10⁹，排氣部分設有再生旋渦級，通過葉片的高速旋轉對氣體的攪動作用使干泵可以直排大氣，EPX干泵的極限壓力可達10-⁴Pa。但是由于EPX系列干泵抽氣級結構的限制，入口部分的單軸大螺旋結構無法更有效的提高抽氣速率，螺旋級與相鄰筒式牽引級抽速差較大，使氣體不能做到級間充分混合易造成返流從而使抽速下降，最后一級再生級采用同心圓弧溝槽的結構，增加了加工制造難度，從而提高了生產成本。

英國EDWARDS公司生產的nEXT系列渦輪分子泵抽氣部分由渦輪級，盤型牽引級和兩級再生旋渦級組成，nEXT系列干泵由于入口部分采用渦輪級結構使抽速可達400L/s，盤型牽引級的設置提高了整體的壓縮比，使得對N₂壓縮比高達10¹¹，兩級再生旋渦級的主要作用是提高排氣壓力，該產品抽氣性能優越，但是串聯盤型牽引級結構由于氣體在盤間作由內向外、由外向內的往復折回運動，氣流運動方向的多次改變必然在轉折處出現氣體分子的淤積，造成局部高壓，形成返流，而且由于轉子結構空間的限制使再生級轉子級數較少，通過牽引級的氣體被進一步壓縮的程度較低，導致其排氣壓力最高為10³Pa，無法做到直排大氣，應用時需要與前級泵構成高真空機組。

德國PFEIFFER公司生產的OnTool系列高真空干泵采用臥式結構，抽氣部分由螺旋槽牽引級和側槽旋渦級組成，泵體重量小，所需電機功率低，極限真空度可達10-³Pa，抽氣速率最高可達130m³/h，也可作為高真空機組前級泵，該型號的高真空干泵側槽旋渦級的結構設計降低了定子加工難度，但是OnTool系列干泵入口部分螺旋槽牽引級抽氣速率與轉子外徑、螺旋槽幾何尺寸、進排氣口內徑等密切相關，其結構的限制導致干泵入口抽氣速率較低，而且干泵采用臥式結構對于氣流路徑及雜物排出有所限制。