[發明專利]多級渦輪分子泵

在審

• 申請號: 201980091911.0
• 申請日: 2019-12-11
• 公開（公告）號: CN113383165A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: N·P·肖菲爾德;S·多德斯韋爾
• 申請（專利權）人: 愛德華茲有限公司
• 主分類號: F04D19/04
• 分類號: F04D19/04;F04D29/26
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 鄒龍輝;王瑋

真空泵，其包括渦輪分子級和牽引級，所述真空泵包括定子和轉子。轉子包括附接在一起的渦輪分子轉子和牽引轉子。渦輪分子轉子包括轂，多個葉片從轂延伸，轂包括用于安裝到馬達的主軸的安裝部分以及中空圓柱形部分，中空圓柱形部分從安裝部分朝向渦輪分子級的出口端部延伸。牽引轉子包括圓柱形裙部和遠離圓柱形裙部延伸的附接部件，附接部件在渦輪分子轉子的轂的中空圓柱形部分內延伸，并且附接部件在相較于渦輪分子轉子的出口端部而言更靠近安裝部分的點處附接到該中空圓柱形部分。

技術領域

本發明的領域涉及一種具有渦輪分子級和牽引級(drag stage)的真空泵。

背景技術

渦輪分子泵用于提供高真空，例如提供半導體加工所需的高真空。它們是設計用于在高末端速度下操作的昂貴的泵。它們的轉子可旋轉地安裝在磁軸承上，以避免潤滑的需要并減少振動，從而允許潔凈室操作。

渦輪分子泵不向大氣排氣，因為它們在較高壓力下不能很好地操作，因此通常這些泵具有一些形式的前級泵級以降低渦輪級的排氣處的壓力。這些前級通常包括在一個或多個渦輪分子級下游的牽引級，集成在泵內并安裝在同一軸上。泵也可以具有遠離真空泵并與真空泵連接的附加前級泵。

越來越期望在較高溫度下操作渦輪分子泵。半導體工藝例如需要泵保持在高溫下以防止工藝副產物冷凝。泵的溫度和形成冷凝物的風險隨著氣體流過泵送系統和壓力的增加而增加。傳統上，渦輪分子泵的轉子由鋁鑄造而成，其中牽引級和渦輪級鑄造成一個單元，這提供了適于高速旋轉的結構堅固的轉子。鋁在高于130℃時損失了其大部分強度，并且這將渦輪泵操作限制在等于或低于130℃的溫度。

將期望提供一種具有渦輪級和牽引級的真空泵，其適于至少部分較高溫度的操作。

發明內容

第一方面提供一種真空泵，其包括渦輪分子級和牽引級，所述真空泵包括定子和轉子，所述轉子包括附接在一起的渦輪分子轉子和牽引轉子；其中，所述渦輪分子轉子包括轂，多個葉片從所述轂延伸，所述轂包括用于安裝到馬達的心軸上的安裝部分以及中空圓柱形部分，所述中空圓柱形部分從所述安裝部分朝向所述渦輪分子級的出口端部延伸；并且所述牽引轉子包括圓柱形裙部和遠離所述圓柱形裙部延伸的附接部件，所述附接部件在所述渦輪分子轉子的所述轂的所述中空圓柱形部分內延伸，并且在相較于所述渦輪分子轉子的所述出口端部而言更靠近所述安裝部分的點處附接到所述轂。

本發明的發明人認識到，當通過渦輪分子泵的壓力增加時，工藝氣體冷凝的風險也增加。因此，盡管期望在越來越高的溫度下操作泵以避免冷凝，但是這個問題在牽引級中比在渦輪級中更嚴重。因此，減少這種真空泵內的冷凝問題的一種方式可以是在不同的溫度下操作兩個級，其中在兩個級之間具有一定程度的熱隔離。因此，實施例的真空泵形成有由兩個部分制成的轉子，牽引級的轉子經由附接部件附接到渦輪級的轉子，該附接部件遠離牽引轉子的裙部縱向地延伸并且向上延伸到渦輪轉子的內轂中。然后，附接部件可以附接在遠離渦輪級的出口端部的點處，使得較熱牽引級和較冷渦輪級之間的主熱路徑經由該附接件并且通過附接點。這降低了轉子的兩個部分之間的熱導率，并且允許兩個轉子部分在不同的溫度下操作，使得牽引級可在比渦輪級在更高的溫度下操作，并且減少了在該級內的更高壓力下的冷凝。

將轉子形成為兩個部分還允許為兩個部分選擇不同的材料，使得具有適于較高溫度操作的性質的材料可被選擇用于牽引級轉子，而那些更適于高末端速度的材料可被選擇用于渦輪轉子。

在一些實施例中，所述牽引轉子由比形成所述渦輪分子轉子的材料耐更高溫度的材料形成。

渦輪分子泵的牽引級在比渦輪分子級更高的壓力下操作，并且可能期望在更熱的溫度下運行它。在牽引轉子和渦輪分子轉子由附接在一起的不同部分形成的情況下，存在由不同材料形成它們的機會。

傳統上，牽引轉子和渦輪分子轉子已經被鑄造成單件，因此已經被限制為由相同的材料形成。將轉子形成為兩個部分在材料選擇方面提供了更大的靈活性，從而允許牽引轉子由比形成渦輪分子轉子的材料耐更高溫度的材料形成。