什么是干式真空泵？

　　无油干式机械真空泵（又简称干式机械泵）是指泵能从大气压力下开始抽气，又能将被抽气体直接排到大气中去，泵腔内无油或其他工作介质，而且泵的极限压力与油封式真空泵同等量级或者接近的机械真空泵。

　　干式真空泵

　　一、产品介绍

　　2013年止，真空行业使用的大多数机械真空泵都是用油、水或其它聚合物等流体充当泵的工作介质，在泵内起冷却、密封、润滑等多种作用。随着科学技术的发展以及真空应用领域的扩大，原有的机械真空泵及其组成的抽气系统出现了两个急需解决问题：一是泵的工作介质返流污染被抽容器，而这种返流在许多情况下影响产品的质量、数量，增加设备的维护成本。其次，由于某些工艺过程中的反应物质使真空泵内的介质严重变质，使泵不能正常工作。

　　对于普通的无油真空系统来说，虽然可用油封式真空泵加上冷阱或吸附阱之类附件来防止返流，但不能彻底解决问题，而且使系统显得复杂。而使用适当型式的干式机械真空泵，则可以达到理想的使用效果。

　　二、应用

　　干式机械真空泵的应用是广泛的，主要有以下几个方面：

　　1）低压化学气相沉积中的多晶硅制备工艺中；

　　2）半导体刻蚀工艺。在这些生产工艺中往往用到或生成腐蚀性气体和研磨微粒；

　　3）除半导体工艺外的某些产生微粒的工艺，不希望微粒混入泵油中，而希望微粒排出泵外，则用一定型式的干式机械真空泵可以满足要求；

　　4）在化学工业、医药工业、食品工业中的蒸馏、干燥、脱泡、包装等，要防止有机溶剂造成污染，适合用干式真空泵；

　　5）用做一般无油清洁真空系统的前级泵，以防止油污染。

　　三、分类

　　干式真空泵主要有下列几种形式：

　　双圆裂片式

　　双圆裂片式设计和目前最流行和广泛应用的罗茨泵非常相似。事实上，一些最早期的干泵设计思想就是将罗茨泵叠加起来。这种多级设计使得气体通路相当复杂，并且每一级都需要较大流量的氮气起到稀释和隔离作用。同时，为了达到好的真空度，对各级的间隙有非常严格的要求。当然，这种设计由于增加了内部的压缩比而使得其耗电量相对较低。

　　三叶圆裂片式

　　三叶圆裂片式设计和双圆裂片式设计的原理完全相同，只是在旋转一圈中将气体分为三份而不是像双圆裂片式分为两份。这两种设计有着相同的优点和缺点。为了进一步降低耗电量，在传动部分有的厂家选用两个直流马达，但这也会导致扭矩减小，重新启动的能力—下降。同双圆裂片式设计一样，三叶圆裂片式设计的每一级都需要较大流量的氮气来起到稀释和隔离作用。

　　组合式(罗茨+爪)

　　组合式(罗茨+爪)设计用罗茨来提高在较低压力下的抽气效率，用爪来提高在较高压力下的抽气效率。它的基本原理和气体通路同前面介绍的圆裂片式设计完全相同。也有些厂家将其最后一级改为星型设计，这样可以在旋转一圈中将气体分为五份，就像三圆裂片式设计可以将其分为三份。同样，在很多工艺中，组合式设计的每一级都需要较大流量的氮气来起到稀释和隔离作用。

　　外部压缩型螺杆式

　　在外部压缩型螺杆式设计中，使用一对等距螺杆。这使得内部压缩减到最小，同时使得气体通路最短也最简单。这样，气体在泵体内停留的时间也最短。虽然这种设计由于减少了内部的压缩比而使得其耗电量相对较高，但在很多复杂的半导体工艺中表现出极高的稳定性。这种单级设计使得其对氮气用量的要求也非常小而且简单，这样就使得其在不同工艺中有很好的互换性。在很多清洁的工艺中甚至可以不用氮气。

　　内部压缩型螺杆式

　　除了使用一对非等距螺杆以外，内部压缩型螺杆式设计和外部压缩型螺杆式设计的基本原理非常相似。螺杆间容积的不断减小使得其内部产生压缩。这种设计由于产生内部压缩而使得其耗电量降低到同多级泵相当的水平。但在很多工艺中，这种内部压缩同多级泵一样，极易造成气体在泵体内的物理化学变化而产生固化或液化。

　　四、工作原理

　　1） 干式螺杆真空泵

　　干式螺杆真空泵，是利用一对螺杆，在泵壳中作同步高速反向旋转而产生的吸气和排气作用的抽气设备，两螺杆经精细动平衡校正，由轴承支撑，安装在泵壳中，螺杆与螺杆之间都有一定的间隙，因此泵工作时，相互之间无磨擦，运转平稳，噪音低，工作腔无需润滑油，因此，干式螺杆泵能抽除含有大量水蒸汽及少量粉尘的气体场合，极限真空更高，消耗功率更低，具有节能，免维修等优点。它是油封式/水环式/喷射式真空泵的更新换代产品。

　　2） 无油往复真空泵

　　靠活塞往复运动使泵腔（气缸）的工作容积周期性地变化来抽气的真空泵，又称活塞真空泵。往复真空泵的结构与往复活塞压缩机相似。工作时，吸气管接被抽真空容器，排气管直通大气。往复真空泵可用于真空蒸馏、真空浓缩、真空结晶、真空过滤、真空干燥和混凝土真空作业等。

　　3） 爪式真空泵

　　爪式真空泵由多级转子构成，其中每级都有2个转子构成，两个转子反方向旋转，吸气口与泵腔接通，泵腔容积变大而吸气，当转子关闭吸气口时吸气结束，以后泵腔变小而压缩气体，当排气口打开后泵腔排气，排气口关闭时则排气完毕，如此循环工作。

　　4） 无油涡旋真空泵

　　涡旋无油真空泵的涡旋盘就是一个一端与一个平面相接的一个或几个渐开线螺旋形成一个涡旋型盘状结构。一个静涡旋盘与一个动涡旋盘组成的一对涡旋盘付构成了涡旋无油真空的基本抽气机构。例如在双级涡旋无油真空泵中，有两个方向对应的固定涡旋盘，一个位于两个涡旋盘之间的转动涡旋盘。动、静涡旋盘相对运动形成容积不断变化的新月形真空腔使气从抽气口吸入、排气口排出、完成排气循环。

　　五、性能比较

　　1）真空度：干式螺杆真空泵、爪式真空泵、无油涡旋真空泵极限真空度都很高，最高极限真空均可达到1-2Pa；无油往复真空泵为粗真空设备，极限真空度低，需要搭配罗茨真空泵提高极限真空。

　　2) 抽气量：无油涡旋真空泵由于内部结构问题，抽气量较小，只适用于小抽气量的工艺中；干式螺杆真空泵型号齐全，可适用大抽气量工艺中，配合罗茨真空泵可以满足不同客户的需求。

　　3）稳定性：干式螺杆真空泵性能稳定，噪音低，故障率低；无油往复真空泵结构简单，噪音较高，需要经常更换滑片。爪式真空泵由于装配复杂，转子与轴不为一体，出现故障需全部重新拆解装配，反复装配从而降低产品性能及稳定性。

　　4）特殊处理：由于化工、制药等相关工艺气中会不同程度含有易燃、易爆以及腐蚀性气体，所以干式真空泵需要特殊处理。干式螺杆真空泵内部结构简单，两根转子、泵腔均可做防腐处理，可选用镍磷涂层和特氟龙两种涂层。爪式真空泵很难做防腐处理，各级隔板之间几乎无法做表面处理，转子表面的防腐涂层也容易在装配时损伤。无油涡旋真空泵只适合抽洁净的气体，不能抽取易燃、易爆及具有腐蚀性的气体。

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