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真空知识及螺杆真空泵

2020-05-12490

  

  螺杆真空泵由于其优越的性能,在欧美和日本目前已经成为微电子、半导体、制药、精密加工等行业首选真空获得设备。而螺杆泵的技术关键问题,便是转子端面型线。日本在螺杆压缩机基础上,很早就研发出了真空泵的多头转子型线,并投入市场。德国几家真空设备公司也逐步的开发出了等螺距、变螺距转子型线,并在转子和机体冷却方面做了很多研究。

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  一、真空概念:

  半导体及电子行业接触的真空一般指的是气压比一标准大气压小的气体空间,是指稀薄的气体状态,又可分为极高真空、高真空、中真空和低真空,分类如下表所示:

  真空一般是用特制的抽气机获得,它的气体稀薄程度用真空计测定,现在已能用分子抽气机和扩散抽气机得到1*10-14pa大气压的极高真空。真空技术在芯片制造,太阳能电池片制造,光学膜制造、电真空仪器,电子管和其他电子仪器方面均有广泛应用。

  普通真空泵,压强可达到1.333~100kPa(10~760mmHg)为“粗”真空;

  油泵,压强可达0.133~133.3Pa(0.001~1mmHg)为“次高”真空 ;

  扩散泵,压强可达0.133Pa以下,(10-3mmHg)为“高”真空;

  不同真空度状况下分子密度状态:

  二、真空装备:

  真空泵是最主要的真空装备、从产生真空原理上分为:容积式真空泵(如液环泵,螺杆泵,罗茨泵等);动量传递式真空泵(如分子泵:喷射真空泵:扩散泵均属于此类);气体捕集式真空泵(如钛升华、锆铝合金吸气泵、低温泵溅射离子泵、热蒸发钛升华泵等)

  在泵体中装有适量的水作为工作液。当叶轮按图中顺时针方向旋转时,水被叶轮抛向四周,由于离心力的作用水形成了一个决定于泵腔形状的近似于等厚度的封闭圆环。水环的下部分内表面恰好与叶轮轮毂相切,水环的上部内表面刚好与叶片顶端接触(实际上叶片在水环内有一定的插入深度)。此时叶轮轮毂与水环内界面之间形成一个月牙形空间,而这一空间又被叶轮分成和叶片数目相等的若干个小腔。如果以叶轮的下部0°为起点,那么叶轮在旋转前180°时小腔的容积由小变大,且与端面上的吸气口相通,此时气体被吸入,当吸气终了时小腔则与吸气口隔绝;当叶轮继续旋转时,小腔由大变小,使气体被压缩;当小腔与排气口相通时,气体便被排出泵外。

  综上所述,水环泵是靠泵腔容积的变化来实现吸气、压缩和排气的,因此它属于变容式真空泵。

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  水环真空泵由于用水或其它液体做工作液,所以其抽气性能及真空度受工作液的温度影响较大,如果工作液的温度较高,真空泵的入口真空度达到液体的饱和蒸汽压,水(液)环真空泵便会产生气蚀现象,气蚀的存在对泵的寿命损害比较大,主要表现为叶轮叶片的根部及排气圆盘的排气口附近,有规则的气蚀冲击孔。为了避免气蚀的产生,可以降低工作液的温度,或者降低真空泵的使用真空度,极限压力为3300~5000Pa之间。

  螺杆真空泵由于具有清洁无油、抽速大、振动小、噪声低等优点,已成为当前大型空间模拟真空系统的首选产品。另外,为了提高真空机组的抽速和极限真空并相应的减小螺杆泵的尺寸,一般都是采用一台罗茨泵与螺杆真空泵串联构成的二级机组或二台罗茨泵与螺杆真空泵串联构成的三级机组。为防止颗粒杂质进入泵内,在真空机组入口均配置入口过滤器,其精度为50 μm。