CN102828952A - 干式真空泵单元及具有该干式真空泵单元的干式真空泵 - Google Patents

Abstract

本发明属于真空泵领域，具体地说是一种干式真空泵单元及具有该干式真空泵单元的干式真空泵，干式真空泵单元包括泵体、第一盖板及主、从动转子轴，第一盖板安装在泵体的一侧，主、从动转子轴转动安装于泵体内，主、从动转子轴上的转子相互啮合，在第一盖板及泵体上分别开有与泵体内相连通的吸气口及排气口；干式真空泵包括干式真空泵单元、电机单元、传动单元和封板单元，各单元模块彼此独立，且具有相同的接口，模块与模块之间通过连接件进行连接。本发明大大简化了真空泵的装配和安装过程，方便真空泵的运输、用户使用、维修保养，便于真空系统的快速连接，提高真空泵应用场合的灵活性及使用的可拓展性，利于干式真空泵的规模化投产。

Description

干式真空泵单元及具有该干式真空泵单元的干式真空泵

技术领域

本发明属于真空泵领域，具体地说是一种干式真空泵单元及具有该干式真空泵单元的干式真空泵。 

背景技术

世界上第一台真正应用于工业的干式真空泵（简称干泵或无油泵）产生于1984年，它是基于“罗茨+爪型”真空泵抽气原理、将多级罗茨转子与爪型转子串联组成的多级干式泵。当时日本半导体工业发展迅速，急需大量的干泵，开始研制出了一种适于半导体工业应用的干式真空泵。这种干式真空泵的出现，在半导体工业中在推进容积抽气的两个方面的改革中做出了巨大的贡献。这两个方面是：（1）系统的清洁抽气和增负荷闭锁；（2）能够在产生大量的颗粒物、凝结物和腐蚀性物质等副产品的生产过程中连续抽气。 

德国、英国、法国和美国等真空企业也相继出现了各具特点的这种干式真空泵，有的还实现自动化控制，满足了半导体和化学工业发展的需要。英国爱德华公司于80年代中期推出了三级爪型转子与一级罗茨转子组合的多级干式泵，该泵的出现，第一次以最低的运行成本和维护费用实现了从大气至1Pa之间的“清洁”抽气或“无油”抽气，为其他不能直接对大气排气的干泵，如分子泵、离子泵、低温泵等提供了良好的前级真空泵。 

干泵由于其转子与转子、转子与泵体之间存在间隙，故泵腔内勿需润滑，并允许可凝性气体和颗粒等存在，可以获得良好的清洁真空环境，满足刻蚀、沉积、退火、制药等各种苛刻的真空抽气工艺的要求。但由于间隙的存在，干泵内存在气体逆向返流现象。间隙的选取会严重影响干泵的极限真空度、压缩比、容积效率、发热卡死等指标，是干泵设计最重要的参数之一。干泵设计理论亟待提高，尤其包括型线的改善、加工成本的降低、间隙的确定、泄漏量的计算、泵内的热力学分析等。 

干泵为分子泵、低温泵、溅射离子泵、罗茨泵等中高真空泵提供前级真空，经常与这些泵连接起来组成干泵机组，为多种工艺场合提供清洁的中高真空。经过二十多年的发展，干泵的家族增添了爪型干泵、膜片干泵、多级往复干泵、涡旋干泵、多级罗茨干泵、螺杆干泵 等多个成员，大量应用于化工、冶金、核工业、生物制药、冷冻干燥、航空航天、特殊气体生产、半导体工业、电子行业等各种行业。 

近年来，随着半导体电子、光伏、液晶显示、半导体照明、太阳能光伏等新兴战略行业的大规模兴起，各行业对真空泵的需求进一步提升，全球干泵制造业发展很迅速。国内外对于干式真空泵的需求越来越大、要求也越来越高，真空泵制造行业面临着巨大的挑战和机遇。原有的多种类干式真空泵，由于存在不同的优缺点，均有各自的应用限制。 

半导体行业用真空泵需要处理的气体相对来说更为复杂，有些气体会含有非常细小的粉末、带有腐蚀性、或者可能在泵的内壁形成沉积。半导体所用的真空泵除了耐用外，还必须能在特定的温度范围内运作自如；此外非常重要的一点就是由于真空泵一直处于7天24小时不间断地连续运转中，如何在无法进行正常定期保养的情况下延长设备的使用寿命是必需考虑的问题。需要将真空技术与各种应用很好地融合在一起，使其真空设备在可靠运行、延长设备的平均故障间隔时间、减少维护工作并降低成本等方面满足半导体制造业对工艺设备的严格要求。 

以IC生产线的几种典型工艺为例，通常真空泵抽出的气体直接进入到废气处理系统进行安全处理： 

（1）CVD和外延工艺 

CVD和外延工艺的气体和副产物包括具有自燃性、易燃性、腐蚀性、可凝性和有毒的物质，如SiH₄,PH₃,F₂,NF₃,SF₆,NH₃,HF,HCl等，工作在这种工艺下的干泵，必须具备很高的可靠性和耐腐蚀性；通常在抽气工艺中要求绝对安全不外泄，而且这些气体通常具有较高的温度，且进入真空泵前不允许过度冷却；这就要求干泵的吸气泵腔需要保持在80℃～260℃之间，而且7×24小时的不间断的连续运转2～5年。 

（2）化合物半导体CVD工艺 

由于对新型发光二极管（LEDs）需求的增长，化合物半导体（CS）的制造正在经历飞速增长。CS工艺中需要用到很多毒性很强的物质，因而处理过程是不可或缺的，且又要求成本低廉。这就要求真空泵静密封和动密封性能优异，否则气体与润滑油或润滑脂等反应，或者外泄，都将带来灾难性的后果。 

（3）刻蚀工艺 

金属刻蚀工艺使用的都是腐蚀性气体，包括Cl₂、BCl₃和全球温室气体PFC。电介质刻蚀工艺也需要使用到PFCs和腐蚀性气体，比 如HBr；这种工艺通常会产生一些副产物，如气态AlCl₃，当温度低于70℃时，通常会在泵体内产生凝华现象，从而使真空泵发生卡死现象。而且要求真空泵可以处理一些小颗粒和粉尘，通常可以用氮气吹洗的方法防止微尘及反应生成物淀积在泵腔流道内，但同时也对真空泵的可靠性提出更高的要求。 

（4）离子注入 

离子注入对颗粒玷污非常敏感。硅片表面上的一个颗粒能够阻碍离子束，产生不正确的注入，大电流注入机由于离子束的侵蚀会产生更多颗粒。常用的离子注入掺杂气体都是有剧毒的，如AsH₃，PH₃，BF₃等，这些气体在空气中的浓度超过50～300ppbv（1ppbv指体积含量十亿分之一），便能对人体健康安全造成威胁。 

另一类用于石化行业的干泵，应用领域包括真空蒸馏及溶剂萃取高效回收溶剂；医药工业:回收药液及药物中间体；为人造器官生产提供清洁无菌条件，回收气体消毒剂；核反应堆及核工业真空获得；脂肪酸生产，消除水污染，清除喷射器中的阻塞物；香料、香精浓缩。 

这些工艺要求运行中不会产生废水废油，在泵的进口或出口均配有冷凝器，可大量抽除可凝蒸汽，在汽液混合两相流工况下泵也不会阻塞，既可冷却转子又可回收凝液再用，减少浪费、有利环保；根据要求，泵可制成耐腐蚀型和全封闭型，以抽除腐蚀性气体或有毒气体。 

真空泵的运转和维护费用也占到相当大的比重。以真空泵的能耗为例，在整个IC生产线中，真空泵的能耗大约占到20％左右，甚至更多。干式真空泵通常可以持续运转2年或更久，而不需要进行类似湿式真空泵的换油等经常性的定期维护，只需5年左右更换一次过滤网和机油。涡轮分子泵可以连续运转5年而不需要维护，因为它们的磁悬浮轴承实际上没有任何摩擦，只有很小的振动和损耗。新型抗腐蚀、耐高温材料的应用可以防止气体副产物在真空泵内部的凝结，并能在金属刻蚀的高腐蚀性环境中工作。通过对真空泵的智能监测系统与网络的结合，能够及时探测到真空泵的异常并立刻作出反应。 

面对半导体行业的高速发展，如何保证真空泵能够应对各种苛刻的工艺流程？如何将平均故障间隔时间（MTBF）最大化？这些有时互相矛盾的要求都是半导体真空设备满足行业发展所面临的挑战。工艺和技术的创新对真空设备提出了更高的要求，真空泵生产厂家所面临的最主要的挑战是如何平衡客户对低成本的要求和适用于苛刻工艺要求的高可靠性真空泵。 

新兴产业的发展对真空泵的设计研发、生产加工、制造装配、维修维护提出了更高的要求，原有的非标准化和小规模的制造方式产生 了生产和管理成本高、互换性低、开发成本高等一系列问题。本申请正是为了解决此类问题而提出的利用开发和制造标准化的干泵单元，并进行简单组合而形成适合特定场合需要的各种干式真空泵。 

以容积式真空泵为例，其转子形式种类很多，有爪型、罗茨型、螺杆型、涡旋型等多种形式，而整台真空泵除转子外，其他所有零件包括电机、传动系统、润滑系统、密封系统、吸排气泵腔、冷却系统等，主体结构、材料和形式都相仿。但在实际研发、设计、制造、装配和维修等各个方面，对某个转子结构形式的变化，都意味着一次全新的设计和制造，各种不同形式转子的真空泵相互之间的优势互补，在成本和周期上，都需要付出高昂的代价。从某种意义上讲，这个瓶颈限制了干式真空泵的更新换代和长远发展。 

从机械产品发展的未来来看，标准化和模块化是机械产品发展的一个重要趋势。就功能来看，爪型真空泵、多级罗茨泵、螺杆泵、涡旋泵等不同形式的干泵，都工作在中低真空区域，实现直排大气而获得清洁真空环境。就组成部分来看，都是由电机部分、传动部分、吸排气部分、密封部分、润滑部分、冷却部分等多个部分组成，具有统一进行标准化和模块化的基础。现阶段的技术分散和非标化的发展特征，限制了干式真空泵的规模化应用。 

从干式真空泵应用的用户环境来说，对多级干式真空泵的分区域抽速、压缩比、抽气能力、功耗等要求不尽相同。如有的用户环境要求一开始具有较快的抽气能力、压力下降快；有的用户环境要求真空泵对真空环境反复曝大气的工况不敏感、真空抽气能力强；有的用户环境要求真空泵达到的极限真空高；有的用户环境要求抗粉尘能力强、可靠性高；有的用户环境要求噪音和振动低，等等。未来的真空泵产品，应该根据用户环境和定制要求，在很短的设计和制造周期内，为客户提供符合客户要求的真空泵产品，同时应兼顾成本的要求。 

从产品的扩展性来看，现有的真空泵产品可扩展性很差，产品一旦设计定型和制造装配，便无法进行任何扩展，这与当前和未来的真空泵应用无法相适应。更进一步来看，在真空泵的制造厂家内部，一旦转子和泵腔等核心零件毛坯铸造出来，便很难进行其他改造，无法进行有效的扩展和转型，只能进行一些折中的设计和应用。 

从真空泵行业的应用来看，当前的真空泵产品生产和制造，在很大程度上仍很难脱离“作坊式”生产的痕迹，无法达到一些发达的机械产品行业如汽车、机床等行业发展的程度，尽管在应用市场急剧跃升的今天，无法获得大规模的发展应用，亟待新技术、新工艺的出现，以进行真空泵产品的提升和更新换代。 

发明内容

为了解决现有干式真空泵在研发设计、制造装配、维修维护等环节上存在的限制干式真空泵规模化发展、可扩展性和根据用户环境要求可定制特点的问题，本发明的目的在于提供一种干式真空泵单元及具有该干式真空泵单元的干式真空泵。 

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的： 

本发明包括泵体、第一盖板、主动转子轴及从动转子轴，其中第一盖板安装在泵体的一侧，所述主动转子轴及从动转子轴转动安装于泵体内，主动转子轴及从动转子轴上的转子相互啮合，在所述第一盖板及泵体上分别开有与泵体内相连通的吸气口及排气口。 

其中：所述第一盖板安装在泵体进气的一侧，所述泵体内留有容置主动转子轴及从动转子轴上转子的空间，所述第一盖板上的吸气口及泵体上的排气口分别与该空间连通；所述主动转子轴及从动转子轴分别通过轴承转动安装在泵体上，主动转子轴及从动转子轴的两端分别由泵体及第一盖板穿出，用于与相邻干式真空泵单元的主、从动转子轴相连接；所述泵体的底部向下延伸、形成便于安装的安装卡口；所述主动转子轴及从动转子轴的转子可为罗茨型、爪型或螺杆型其中的一种；当转子形状为罗茨型，可为两叶、三叶、四叶或五叶；当转子形状为爪型，可为单叶、两叶、三叶、四叶或五叶；当转子形状为螺杆型，可为单头、双头或多头螺杆，螺杆可为等距或非等距；每个干式真空泵单元的第一盖板及泵体上均设有定位销孔，多个所述干式真空泵单元通过第一定位销串联连接，快速形成具有不同抽气曲线的干式真空泵。 

一种干式真空泵，包括安装轨道及分别安装在该安装轨道上的干式真空泵单元、电机单元、传动单元和设有泵吸气口的封板单元，其中干式真空泵单元至少为一个、位于封板单元与传动单元之间，所述电机单元与传动单元连接、通过传动单元带动干式真空泵单元中的主动转子轴及从动转子轴转动，完成吸气与排气过程；或所述干式真空泵单元位于电机单元与传动单元之间，所述干式真空泵单元的输入、输出端分别与电机单元、传动单元相连，所述封板单元位于传动单元的另一侧；当干式真空泵单元位于封板单元与传动单元之间，传动单元上设有泵排气口，当干式真空泵单元位于电机单元与传动单元之间，电机单元则设有泵排气口； 

所述电机单元包括电机、联轴器及第二盖板，其中第二盖板安装在传动单元上，所述电机固定在该第二盖板上，电机的输出轴通过联轴器与传动单元中的主动轴相连；所述传动单元包括齿轮箱、主动齿 轮、从动齿轮、从动轴及主动轴，其中齿轮箱安装在安装轨道上、与电机单元相连，所述主动轴及从动轴分别转动安装在该齿轮箱内，主动齿轮及从动齿轮分别连接于主动轴及从动轴上、相互啮合，所述主动轴的一端与电机单元相连，另一端与干式真空泵单元中的主动转子轴连接，从动轴与干式真空泵单元中的从动转子轴连接；在齿轮箱上开有与干式真空泵单元连通的泵排气口； 

所述封板单元包括泵体封板及支撑轴承，其中泵体封板安装在安装轨道上、与干式真空泵单元相连，该泵体封板与干式真空泵单元连接的一侧设有支撑干式真空泵单元中主动转子轴及从动转子轴的支撑轴承，在所述泵体封板上开有与干式真空泵单元连通的泵吸气口； 

所述干式真空泵单元中的转子形状可为罗茨型、爪型或螺杆型其中的一种或多种混合，同一干式真空泵单元中相互啮合的转子形状相同；当干式真空泵单元为多个时，各干式真空泵单元可任意组合与替换。 

本发明的优点与积极效果为： 

本发明采用标准化和模块化的设计思想形成的多单元干式真空泵，具有许多卓越的优点。具体为： 

首先，多个干式真空示单元的干式真空泵，可以进行现有真空泵的快速改型和功能拓展，不同干式真空泵单元的增添、减除以及更换组合方式，可以在不改变主体结构的基础上，对局部结构改变，极为方便的进行现有真空泵的改型。 

其次，多个干式真空示单元的干式真空泵可以快速实现不同真空泵的研发；对于任何一种新型的转子型线和转子形状，可以在不改变其他任何结构的情况下，只进行新型真空泵单元的研发，提高真空泵的性能、拓展真空泵的使用环境，便实现了新型真空泵的研发，使得研发过程的成本、周期和风险大大降低。 

再者，多个干式真空示单元的干式真空泵可以进行大规模化的生产制造和装配；不同干式真空泵单元的标准化设计，使得零件加工和装配过程中的工艺种类和生产环节大大简化，装配难度也大大降低，更加便于进行具体分工的划分，便于进行现代大规模零件加工和装配的组织。 

而且，多个干式真空示单元的干式真空泵便于进行产品运输和现场安装调试，模块化和标准化的设计，使得运输过程变得快捷、便利；通过固定工装，经过出厂测试后的真空泵单元包装简单，运输方便，运输过程中的品损坏率、运输难度和运输成本也大大降低，而且由于产品装配难度降低，到达厂家后，甚至可以经简单培训后，由厂家自 行安装和调试。 

再次，多个干式真空示单元的干式真空泵便于维修维修和用户保养；客户只需储备一些备用真空泵单元，一旦真空泵出现故障，只需由客户参照说明书自行更换损坏单元即可，生产厂家只需要维修损坏的真空泵单元即可。损坏的真空泵单元可以返厂维修，厂家根据各真空泵单元的返修率进行重点研发，提高了维修和产品升级的效率，节省研发周期。 

再者，多个干式真空示单元的干式真空泵具有良好的扩展性；各种不同的真空泵单元，具有良好的互换性，客户如果需要改变已购置真空泵的抽气性能要求，只需要增减或者更换真空泵单元，就可以满足客户对已购置真空泵的性能的需求，这对于客户已购入的真空泵产品，大大提高了真空泵的使用价值，节省了材料、成本和能源，延长了使用寿命。 

附图说明

图1本发明干式真空泵单元的立体结构示意图； 

图2A为本发明干式真空泵单元的结构主视图； 

图2B为图2A的A—A剖视图； 

图3为本发明干式真空泵单元实施例一的立体结构示意图； 

图4为本发明干式真空泵单元实施例一的剖面图； 

图5为本发明干式真空泵单元实施例二的立体结构示意图； 

图6为本发明干式真空泵单元实施例二的剖面图； 

图7为本发明干式真空泵单元实施例三的立体结构示意图； 

图8为本发明干式真空泵单元实施例三的剖面图； 

图9为本发明干式真空泵单元实施例四的立体结构示意图； 

图10为本发明干式真空泵单元实施例四的剖面图； 

图11为本发明干式真空泵单元实施例五的立体结构示意图； 

图12为本发明干式真空泵单元实施例五的剖面图； 

图13为本发明干式真空泵单元实施例六的立体结构示意图； 

图14为本发明干式真空泵单元实施例六的剖面图； 

图15为本发明干式真空泵单元实施例七的立体结构示意图； 

图16为本发明干式真空泵单元实施例七的剖面图； 

图17为本发明干式真空泵中电机单元的立体结构示意图； 

图18为本发明干式真空泵中电机单元的结构主视图； 

图19为本发明干式真空泵中传动单元的立体结构示意图； 

图20为本发明干式真空泵中传动单元内部立体结构示意图； 

图21为本发明干式真空泵中封板单元的立体结构示意图； 

图22为本发明干式真空泵中封板单元的结构主视图； 

图23为本发明单级组合式干式真空泵的立体结构示意图； 

图24为本发明单级组合式干式真空泵的结构主视图； 

图25为单级两叶罗茨型组合式干式真空泵的内部立体结构示意图； 

图26为单级三叶罗茨型组合式干式真空泵的内部立体结构示意图； 

图27为单级五叶罗茨型组合式干式真空泵的内部立体结构示意图； 

图28为单级双叶爪型组合式干式真空泵的内部立体结构示意图； 

图29为单级三叶爪型组合式干式真空泵的内部立体结构示意图； 

图30为单级螺杆型组合式干式真空泵的内部立体结构示意图； 

图31为本发明双级组合式干式真空泵的立体结构示意图； 

图32A为双级罗茨—螺杆复合型组合式干式真空泵的结构主视图； 

图32B为图32A中的A—A剖视图； 

图32C为图32A中的B—B剖视图； 

图33为双级罗茨—螺杆复合型组合式干式真空泵的内部立体结构示意图； 

图34A为双级非等距螺杆型组合式干式真空泵的结构主视图； 

图34B为图34A的A—A剖视图； 

图35为双级非等距螺杆型组合式干式真空泵的内部立体结构示意图； 

图36为本发明三级组合式干式真空泵的立体结构示意图； 

图37A为三级双叶罗茨型组合式干式真空泵的结构主视图； 

图37B为图37A的A—A剖视图； 

图37C为图37A的B—B剖视图； 

图37D为图37A的C—C剖视图； 

图38为三级双叶罗茨型组合式干式真空泵的内部立体结构示意图； 

图39A为三级多叶罗茨型组合式干式真空泵的结构主视图； 

图39B为图39A的A—A剖视图； 

图39C为图39A的B—B剖视图； 

图39D为图39A的C—C剖视图； 

图40为三级多叶罗茨型组合式干式真空泵的内部立体结构示意图； 

图41A为三级多叶爪型组合式干式真空泵的结构主视图； 

图41B为图41A的A—A剖视图； 

图41C为图41A的B—B剖视图； 

图41D为图41A的C—C剖视图； 

图42为三级多叶爪型组合式干式真空泵的内部立体结构示意图； 

图43A为三级罗茨—爪型—螺杆复合型组合式干式真实泵的结构主视图； 

图43B为图43A的A—A剖视图； 

图43C为图43A的B—B剖视图； 

图43D为图43A的C—C剖视图； 

图44为三级罗茨—爪型—螺杆复合型组合式干式真实泵的内部立体结构示意图； 

图45为本发明四级罗茨—螺杆复合型组合式干式真空泵的内部立体结构示意图； 

图46A为四级罗茨—螺杆复合型组合式干式真空泵的结构主视图； 

图46B为图46A的A—A剖视图； 

图46C为图46A的B—B剖视图； 

图46D为图46A的C—C剖视图； 

图47A为四级多叶爪型组合式干式真空泵的结构主视图； 

图47B为图47A的A—A剖视图； 

图47C为图47A的B—B剖视图； 

图48为四级多叶爪型组合式干式真空泵的内部立体结构示意图； 

图49为本发明五级组合式干式真空泵的立体结构示意图； 

图50A为五级多叶罗茨型组合式干式真空泵的结构主视图； 

图50B为图50A的A—A剖视图； 

图50C为图50A的B—B剖视图； 

图50D为图50A的C—C剖视图； 

图51为五级多叶罗茨型组合式干式真空泵的内部立体结构示意图； 

图52A为五级多叶爪型组合式干式真空泵的结构主视图； 

图52B为图52A的A—A剖视图； 

图52C为图52A的B—B剖视图； 

图52D为图52A的C—C剖视图； 

图53为五级多叶爪型组合式干式真空泵的内部立体结构示意图； 

其中：1为干式真空泵单元，101为轴承盖板，102为轴承，103为第一盖板，104为泵体，105为第一螺钉，106为主动转子轴，107为从动转子轴，108为吸气口，109为第二螺钉，110为第一定位销，111为排气口，112为安装卡口； 

2为电机单元，201为电机，202为联轴器，203为第二盖板； 

3为传动单元，301为定位螺钉，302为第二定位销，303为齿轮箱，304为泵排气口，305为主动齿轮，306为从动齿轮，307为从动轴，308为主动轴； 

4为封板单元，401为泵体封板，402为泵吸气口，403为支撑轴承； 

5为安装轨道，6为第一级干式真空泵单元，7为第二级干式真空泵单元，8为第三级干式真空泵单元，9为第四级干式真空泵单元，10为第五级干式真空泵单元。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。 

如图1、图2A及图2B所示，本发明的干式真空泵单元包括泵体104、第一盖板103、主动转子轴106及从动转子轴107，其中第一盖板103位于泵体104进气的一侧，通过第二螺钉109固接在一起；泵体104的两侧边缘及第一盖板103的边缘均设有多个定位销孔，通过第一定位销110可与其他干式真空泵单元简单快速拼装。主动转子轴106及从动转子轴107转动安装于泵体104内，主动转子轴106及从动转子轴107分别通过轴承102转动安装在泵体104上；轴承102的外侧设有轴承盖板101，并通过第一螺钉105与轴承102固接；主动转子轴106及从动转子轴107上分别安装有相互啮合的转子，泵体104内留有容置主动转子轴106及从动转子轴107上转子的空间。第一盖板103上开有与泵体104内部空间相连通的吸气口108，泵体104远离第一盖板103的一侧开有与内部空间相连通的排气口111。主动转子轴106及从动转子轴107的两端分别由泵体104及第一盖板103穿出，用于与相邻干式真空泵单元的主、从动转子轴相连接。泵体104的底部向下延伸、形成便于安装在轨道上的安装卡口112。 

本发明主动转子轴106及从动转子轴107的转子形状相同，可为罗茨型、爪型或螺杆型其中的一种；当转子形状为罗茨型时，可为两 叶、三叶、四叶或五叶；当转子形状为爪型时，可为单叶、两叶、三叶、四叶或五叶；当转子形状为螺杆型时，可为单头、双头或多头螺杆，螺杆可为等距或非等距。 

本发明可采用不同的转子形状形成不同的干式真空泵单元，多个干式真空泵单元可采用相同的接口和连接尺寸，通过相邻干式真空泵单元的主动转子轴与主动转子轴连接、从动转子轴与从动转子轴连接，泵体与泵体连接，形成密封的泵腔，根据实际要求进行串联连接，快速形成具有各种不同抽气曲线的干式真空泵，以适用于不同用户环境。 

实施例一（转子形状为两叶罗茨型） 

如图3、图4所示，本实施中主动转子轴106上的转子及从动转子轴107上的转子形状均为两叶罗茨转子，主动转子轴106上的转子与从动转子轴107上的转子相互啮合；被抽气体由第一盖板103上的吸气口108吸入到泵体104内，由泵体104上的排气口111排出。 

实施例二（转子形状为三叶罗茨型） 

如图5、图6所示，本实施例与实施例一的区别在于主动转子轴106上的转子及从动转子轴107上的转子形状均为三叶罗茨转子。 

实施例三（转子形状为五叶罗茨型） 

如图7、图8所示，本实施例与实施例一的区别在于主动转子轴106上的转子及从动转子轴107上的转子形状均为五叶罗茨转子。 

实施例四（转子形状为单叶爪型） 

如图9、图10所示，本实施例主动转子轴106上的转子及从动转子轴107上的转子形状均为单叶爪型转子，主动转子轴106上的转子与从动转子轴107上的转子相互啮合；被抽气体由第一盖板103上的吸气口108吸入到泵体104内，由泵体104上的排气口111排出。 

实施例五（转子形状为双叶爪型） 

如图11、图12所示，本实施例与实施例四的区别在于主动转子轴106上的转子及从动转子轴107上的转子形状均为双叶爪型转子。 

实施例六（转子形状为三叶爪型） 

如图13、图14所示，本实施例与实施例四的区别在于主动转子轴106上的转子及从动转子轴107上的转子形状均为双叶爪型转子。 

实施例七（转子形状为螺杆型） 

如图15、图16所示，本实施例主动转子轴106上的转子及从动转子轴107上的转子形状均为螺杆型转子，螺杆可为等距或非等距（本实施例为等距）；主动转子轴106上的转子与从动转子轴107上的转子相互啮合；被抽气体由第一盖板103上的吸气口108吸入到泵 体104内，由泵体104上的排气口111排出。 

上述实施例一～七的干式真空泵单元具有相同的外形，转子形状不同，可根据需要及自身特点应用在相应的场合。 

本发明的干式真空泵包括安装轨道5及分别安装在该安装轨道5上的干式真空泵单元1、电机单元2、传动单元3和设有泵吸气口的封板单元4，其中干式真空泵单元1至少为一个，当干式真空泵单元1为多个时，可以任意组合和替换，而且可以任意添加或删除；在使用时，可随时根据设定的真空度、抽气速率等性能参数需要，设计出不同单元数目的多单元干式真空泵。 

干式真空泵单元1可位于封板单元4与传动单元3之间，封板单元4上设有泵吸气口，传动单元3上设有泵排气口，电机单元2与传动单元3连接，通过传动单元3带动干式真空泵单元1中的主动转子轴106及从动转子轴107转动，完成吸气与排气过程。或者，干式真空泵单元1位于电机单元2与传动单元3之间，封板单元4上设有泵吸气口，电机单元2上则设有泵排气口，干式真空泵单元1的输入、输出端分别与电机单元2、传动单元3相连，封板单元4位于传动单元3的另一侧。本实施例采用干式真空泵单元1位于封板单元4与传动单元3之间、电机单元2与传动单元3连接的结构。 

如图17、图18所示，电机单元2包括电机201、联轴器202及第二盖板203，其中第二盖板203用于与传动单元3固接，第二盖板203上开有供电机输出轴穿过的圆孔，电机201固定在该第二盖板203上，电机201的输出轴由第二盖板203上的圆孔穿过、通过联轴器202与传动单元3中的主动轴相连。电机201的功率可根据实际接入的干式真空泵单元数目和功率使用情况进行变频调节，具有广泛的适用性和良好的兼容性；电机单元2与干式真空泵单元1、传动单元3之间具有标准接口和连接方式。 

如图19、图20所示，传动单元3主要为干式真空泵单元1和电机单元2提供动力传输和定位支撑，包括齿轮箱303、主动齿轮305、从动齿轮306、从动轴307及主动轴308，其中齿轮箱303的顶部开有泵排气口304，底部向下延伸、形成便于安装在安装轨道5上的安装卡口112；齿轮箱303的一侧通过第二定位销302与干式真空泵单元1中的泵体104连接，另一侧与第二盖板203固接；主动轴308及从动轴307分别转动安装在该齿轮箱303内，主动齿轮305及从动齿轮306分别键连接于主动轴308及从动轴307上、相互啮合，并通过定位螺钉301定位；主动轴308的一端通过联轴器202与电机单元2中电机201的输出轴相连，另一端与干式真空泵单元1中的主动转子 轴106连接，若干式真空泵单元1为多个，则各干式真空泵单元1中的主动转子轴依次串联连接；从动轴307则与干式真空泵单元1中的从动转子轴107连接，同样，干式真空泵单元1若为多个，则各干式真空泵单元1中的从动转子轴依次串联连接。齿轮箱303可为水冷或者风冷等多种形式。传动单元3与干式真空泵单元1、电机单元2之间具有标准接口和连接方式。 

如果干式真空泵单元1位于电机单元2与传动单元3之间，则电机单元2中电机201的输出轴通过联轴器202直接与干式真空泵单元1的主动转子轴106连接，然后再与传动单元3中的主动轴308连接；传动单元3中的从动轴307则与干式真空泵单元1中的从动转子轴107连接。 

如图21、图22所示，封板单元4主要为干式真空泵单元1与传动单元3相对的另一端提供轴承支撑和屏蔽，包括泵体封板401及支撑轴承403，其中泵体封板401通过螺钉与干式真空泵单元1中的第一盖板103固接，泵体封板401的顶部开有泵吸气口402，底部向下延伸、形成便于安装在安装轨道5上的安装卡口112；泵体封板401为内部中空结构，内侧（与干式真空泵单元1相连的一侧）的泵吸气口402位置与干式真空泵单元1中第一盖板103上的吸气口108相对应；该泵体封板401的内侧设有支撑干式真空泵单元1中主动转子轴106及从动转子轴107的支撑轴承403，主动转子轴106及从动转子轴107另一端的轴承则用于定位。 

本发明干式真空泵中干式真空泵单元1的转子形状可为罗茨型、爪型或螺杆型其中的一种或多种混合，同一干式真空泵单元1中相互啮合的转子形状相同；当干式真空泵单元1为多个时，各干式真空泵单元1具有标准接口和良好的互换性，可任意组合与替换。 

干式真空泵单元1、电机单元2和传动单元3通过简单连接，即可进行多单元真空泵的装配。装配时，将各干式真空泵单元之间进行拼装，通过主动转子轴与主动转子轴之间连接、从动转子轴与从动转子轴之间连接、泵体与泵体之间连接的密封和标准接口连接在一起，形成密封的泵腔，再与电机单元和传动单元组合在一起，形成多单元干式真空泵。本发明干式真空泵可为卧式或立式，干式真空泵安装了后，外面可安装屏蔽外罩。 

干式真空泵工作时，通过电机201带动齿轮箱303中的主动齿轮305与从动齿轮306旋转啮合，从而带动与主、从动齿轮305、306连接的主动轴308、从动轴307旋转，各干式真空泵单元1中的转子通过连接在一起的中心轴的传动进行啮合转动，从而完成吸气和排气 过程。 

如图23、图24所示，为单级组合式干式真空泵，只有一级干式真空泵单元1。 

如图25所示，干式真空泵为单级组合式干式真空泵，包括一级实施例一中描述的干式真空泵单元，转子为两叶罗茨型。 

如图26所示，干式真空泵为单级组合式干式真空泵，包括一级实施例二中描述的干式真空泵单元，转子为三叶罗茨型。 

如图27所示，干式真空泵为单级组合式干式真空泵，包括一级实施例三中描述的干式真空泵单元，转子为五叶罗茨型。 

如图28所示，干式真空泵为单级组合式干式真空泵，包括一级实施例五中描述的干式真空泵单元，转子为双叶爪型。 

如图29所示，干式真空泵为单级组合式干式真空泵，包括一级实施例六中描述的干式真空泵单元，转子为三叶爪型。 

如图30所示，干式真空泵为单级组合式干式真空泵，包括一级实施例七中描述的干式真空泵单元，转子为螺杆型。 

如图31所示，为双级组合式干式真空泵，具有第一级干式真空泵单元6及第二级干式真空泵单元7，其中第一级干式真空泵单元6与封板单元4连接，第二级干式真空泵单元7与传动单元3连接。 

如图32A～32C及图33所示，干式真空泵为双级罗茨—螺杆复合型组合式干式真空泵，有两级干式真空泵单元，第一级干式真空泵单元6的转子形状为罗茨型，第二级干式真空泵单元7的转子形状为螺杆型，两种转子形状具有不同的特点和应用场合。 

如图34A～34B及图35所示，干式真空泵为双级非等距螺杆型组合式干式真空泵，有两有干式真空泵单元，第一级干式真空泵单元6及第二级干式真空泵单元7的转子形状虽均为螺杆型，但螺距不相等，靠近泵吸气口402的第一级干式真空泵单元6的转子螺距要大于靠近泵排气口304的第二级干式真空泵单元7的转子螺距，这种设置可以获得更大的压缩比。 

如图36所示，为三级组合式干式真空泵，具有串联连接的第一级干式真空泵单元6、第二级干式真空泵单元7及第三级干式真空泵单元8，其中第一级干式真空泵单元6与封板单元4连接，第三级干式真空泵单元8与传动单元3连接。 

如图37A～37D及图38所示，干式真空泵为三级双叶罗茨型组合式干式真空泵，有三级干式真空泵单元，第一级干式真空泵单元6、第二级干式真空泵单元7及第三级干式真空泵单元8的转子形状均为双叶罗茨型，截面结构相同，转子型线也相同，具有不同转子厚度。 

如图39A～39D及图40所示，干式真空泵为三级多叶罗茨型组合式干式真空泵，有三级干式真空泵单元，第一级干式真空泵单元6的转子形状为双叶罗茨型，第二级干式真空泵单元7的转子形状为三叶罗茨型，第三级干式真空泵单元8的转子形状为五叶罗茨型。 

如图41A～41D及图42所示，干式真空泵为三级多叶爪型组合式干式真空泵，有三级干式真空泵单元，第一级干式真空泵单元6的转子形状为单叶爪型，第二级干式真空泵单元7的转子形状为双叶爪型，第三级干式真空泵单元8的转子形状为三叶爪型。 

如图43A～43D及图44所示，干式真空泵为三级罗茨—爪型—螺杆复合型组合式干式真空泵，有三级干式真空泵单元，第一级干式真空泵单元6的转子形状为双叶罗茨型，第二级干式真空泵单元7的转子形状为单叶爪型，第三级干式真空泵单元8的转子形状为螺杆型。 

如图45及46A～46D所示，干式真空泵为四级罗茨—螺杆复合型组合式干式真空泵，具有串联连接的第一级干式真空泵单元6、第二级干式真空泵单元7、第三级干式真空泵单元8及第四级干式真空泵单元9，其中第一级干式真空泵单元6与封板单元4连接，第三级干式真空泵单元8与传动单元3连接；第四级干式真空泵单元9的厚度要厚于另外三级的干式真空泵单元，而第一级干式真空泵单元6的厚度则要厚于第二、三级干式真空泵单元7、8的厚度；第一级干式真空泵单元6的转子形状为两叶罗茨型，第二、三级干式真空泵单元7、8的转子形状相同均为罗茨型，但厚度要薄于第一级干式真空泵单元6的罗茨转子，第四级干式真空泵单元9的转子形状为螺杆型。 

如图47A～47C及图48所示，干式真空泵为四级多叶爪型组合式干式真空泵，有四级干式真空泵单元，第一、二级干式真空泵单元6、7的转子形状为两叶爪型，第三、四级干式真空泵单元8、9的转子形状为三叶爪型。 

如图49所示，为五级组合式干式真空泵，具有串联连接的第一级干式真空泵单元6、第二级干式真空泵单元7、第三级干式真空泵单元8、第四级干式真空泵单元9及第五级干式真空泵单元10，其中第一级干式真空泵单元6与封板单元4连接，第三级干式真空泵单元8与传动单元3连接。 

如图50A～50D及图51所示，干式真空泵为五级多叶罗茨型组合式干式真空泵，有五级干式真空泵单元，第一级干式真空泵单元6的转子形状为两叶罗茨型，第二、三级干式真空泵单元7、8的转子形状均为三叶罗茨型、厚度相同，第四、五级干式真空泵单元9、10的转子形状为五叶罗茨型。 

如图52A～52D及图53所示，干式真空泵为五级多叶爪型组合式干式真空泵，有五级干式真空泵单元，第一级干式真空泵单元6的转子形状为单叶爪型，第二、三级干式真空泵单元7、8的转子形状均为双叶爪型、厚度相同，第四、五级干式真空泵单元9、10的转子形状为三叶爪型。 

Claims (10)

1.一种干式真空泵单元，其特征在于：包括泵体（104）、第一盖板（103）、主动转子轴（106）及从动转子轴（107），其中第一盖板（103）安装在泵体（104）的一侧，所述主动转子轴（106）及从动转子轴（107）转动安装于泵体（104）内，主动转子轴（106）及从动转子轴（107）上的转子相互啮合，在所述第一盖板（103）及泵体（104）上分别开有与泵体（104）内相连通的吸气口（108）及排气口（111）。

2.按权利要求1所述的干式真空泵单元，其特征在于：所述第一盖板（103）安装在泵体（104）进气的一侧，所述泵体（104）内留有容置主动转子轴（106）及从动转子轴（107）上转子的空间，所述第一盖板（103）上的吸气口（108）及泵体（104）上的排气口（111）分别与该空间连通；所述主动转子轴（106）及从动转子轴（107）分别通过轴承（102）转动安装在泵体（104）上，主动转子轴（106）及从动转子轴（107）的两端分别由泵体（104）及第一盖板（103）穿出，用于与相邻干式真空泵单元的主、从动转子轴相连接。

3.按权利要求1所述的干式真空泵单元，其特征在于：所述泵体（104）的底部向下延伸、形成便于安装的安装卡口（112）。

4.按权利要求1所述的干式真空泵单元，其特征在于：所述主动转子轴（106）及从动转子轴（107）的转子可为罗茨型、爪型或螺杆型其中的一种；当转子形状为罗茨型，可为两叶、三叶、四叶或五叶；当转子形状为爪型，可为单叶、两叶、三叶、四叶或五叶；当转子形状为螺杆型，可为单头、双头或多头螺杆，螺杆可为等距或非等距。

5.按权利要求1至4任一权利要求所述的干式真空泵单元，其特征在于：每个干式真空泵单元的第一盖板（103）及泵体（104）上均设有定位销孔，多个所述干式真空泵单元通过第一定位销（110）串联连接，快速形成具有不同抽气曲线的干式真空泵。

6.一种具有按权利要求1所述干式真空泵单元的干式真空泵，其特征在于：包括安装轨道（5）及分别安装在该安装轨道（5）上的干式真空泵单元（1）、电机单元（2）、传动单元（3）和设有泵吸气口的封板单元（4），其中干式真空泵单元（1）至少为一个、位于封板单元（4）与传动单元（3）之间，所述电机单元（2）与传动单元（3）连接、通过传动单元（3）带动干式真空泵单元（1）中的主动转子轴（106）及从动转子轴（107）转动，完成吸气与排气过程；或所述干式真空泵单元（1）位于电机单元（2）与传动单元（3）之间，所述干式真空泵单元（1）的输入、输出端分别与电机单元（2）、传动单元（3）相连，所述封板单元（4）位于传动单元（3）的另一侧；当干式真空泵单元（1）位于封板单元（4）与传动单元（3）之间，传动单元（3）上设有泵排气口，当干式真空泵单元（1）位于电机单元（2）与传动单元（3）之间，电机单元（2）则设有泵排气口。

7.按权利要求6所述的干式真空泵，其特征在于：所述电机单元（2）包括电机（201）、联轴器（202）及第二盖板（203），其中第二盖板（203）安装在传动单元（3）上，所述电机（201）固定在该第二盖板（203）上，电机（201）的输出轴通过联轴器（202）与传动单元（3）中的主动轴相连。

8.按权利要求6所述的干式真空泵，其特征在于：所述传动单元（3）包括齿轮箱（303）、主动齿轮（305）、从动齿轮（306）、从动轴（307）及主动轴（308），其中齿轮箱（303）安装在安装轨道（5）上、与电机单元（2）相连，所述主动轴（308）及从动轴（307）分别转动安装在该齿轮箱（303）内，主动齿轮（305）及从动齿轮（306）分别连接于主动轴（308）及从动轴（307）上、相互啮合，所述主动轴（308）的一端与电机单元（2）相连，另一端与干式真空泵单元（1）中的主动转子轴连接，从动轴（307）与干式真空泵单元（1）中的从动转子轴连接；在齿轮箱（303）上开有与干式真空泵单元（1）连通的泵排气口（304）。

9.按权利要求6所述的干式真空泵，其特征在于：所述封板单元（4）包括泵体封板（401）及支撑轴承（403），其中泵体封板（401）安装在安装轨道（5）上、与干式真空泵单元（1）相连，该泵体封板（401）与干式真空泵单元（1）连接的一侧设有支撑干式真空泵单元（1）中主动转子轴及从动转子轴的支撑轴承（403），在所述泵体封板（401）上开有与干式真空泵单元（1）连通的泵吸气口（402）。

10.按权利要求6所述的干式真空泵，其特征在于：所述干式真空泵单元（1）中的转子形状可为罗茨型、爪型或螺杆型其中的一种或多种混合，同一干式真空泵单元（1）中相互啮合的转子形状相同；当干式真空泵单元（1）为多个时，各干式真空泵单元（1）可任意组合与替换。

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