CN108105121B - 一种多级复合高真空干泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多级复合高真空干泵，其包括泵壳、内置电机、牵引级转子、牵引级定子、旋涡级转子、旋涡级定子和两个底座，其中，所述内置电机设于所述泵壳的一侧，牵引级转子固定设于内置电机的主轴上，对应设置所述牵引级定子，旋涡级转子靠近牵引级转子通过轴套固定在主轴上，旋涡级定子对应旋涡级转子设置，旋涡级转子设有多级，所述多级旋涡级转子的叶片为T形、V形和C形。本发明采用卧式结构，具有结构紧凑、加工制造工艺简单、动平衡良好、抗大气冲击能力强、运行稳定的特点，并且，入口级选择多级牵引级串联，有利于提高压缩比，排气级选择多级旋涡级串联，保证在较宽工作压力范围内的具有稳定的大抽速，实现直排大气的效果。

Description

一种多级复合高真空干泵

技术领域

本发明属于抽真空技术领域，具体涉及一种多级复合高真空干泵。

背景技术

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。为解决上述问题，干式真空泵应运而生。目前市场上已经有一些干式真空泵，干式真空泵易于维护、操作简便且能获得清洁的真空环境，所以被广泛的应用于半导体，医药化工，精密镀膜等许多行业。

为了获得高真空环境，现在国内大量使用的是高真空机组，其主泵需配前级泵，且在联结时需大量管路和阀门，使得机组比较笨重，耗能也比较大，不利于环保节能。高真空机组中的真空泵、连接管道、阀门、真空计等辅助元件以及它们的控制单元使得这套系统成本很高。而且真空泵机组具有占用空间庞大、维护麻烦、抽气效率低、损失高等问题，也会影响工艺的进行。还有部分干式真空泵虽然解决了直排大气的问题，但是在低、中真空度时抽气速度极为缓慢的问题会极大减缓工艺进程。

随着真空技术的发展，越来越多的真空泵被开发并应用，以下为比较典型的复合真空泵：

申请号为200910106271.4的中国专利，公开了一种复合真空泵，包括泵壳、开设于泵壳上的进气口及排气口，泵壳内设有多级同轴安装的牵引分子泵和罗茨泵，其特征在于牵引分子泵采用并联或者串联组合，置于靠近进气口处；罗茨泵采用串联组合，置于靠近排气口处；牵引分子泵和罗茨泵采用串联组合。这种复合真空泵虽然能耗低、体积小、重量轻、极限真空高，但是该真空泵维修成本高且不具备直排大气的能力。

申请号为200710137626.7的中国专利，公开了一种具有罗茨转子和螺旋转子的复合真空泵，包括外壳，吸入口，排出口，第一和第二罗茨转子，第一和第二螺旋转子，第一和第二传动轴及电机。虽然这种复合真空泵能够在半导体或显示装置制造设备中的过程室中的过程副产物排出和生成真空时，保持较高的气体压缩转移效率，并能保持罗茨转子与螺旋转子的平衡，防止真空泵产生振动和噪音。但是该泵压缩比较低，且需要前级泵，不能直排大气。

申请号为201310195542.4的中国专利，公开了一种牵引级复合分子泵，包括：泵壳固定设在底盘上；主轴的顶端设在泵壳内，电机驱动主轴，转子体固定设在泵壳内的主轴上，转子体外周上沿轴向固定设置至少一层涡轮动叶片，沿转子体轴向设置至少一层涡轮静叶片，涡轮静叶片通过隔离环固定在泵壳上，转子体内设有筒式牵引级转子，筒式牵引级转子内设置筒式牵引级定子，筒式牵引级定子与筒式牵引级转子之间设有螺旋状导流槽，螺旋状导流槽的出口与主轴座上设置的排气口连接。虽然这种复合分子泵抽速大、压缩比高和前级抗压能力较强，但是该泵容易引起机械故障，对加工精度要求较高，不能直排大气。

申请号为201210057294.2的中国专利，公开了一种高性能复合分子泵，包括泵壳、转子体、底盘、油池座等，转子体与电机主轴固定连接，该分子泵自进气口至排气口由涡轮叶片级与筒式牵引级串联而成；涡轮叶片级包括设于转子体上的涡轮动叶片和设于隔离环上的涡轮静叶片；筒式牵引级包括设于转子体与牵引级定子之间的螺旋导流槽；隔离环和牵引级定子固定于泵壳上。虽然该泵同时兼备大抽速和高压缩比，可获得高真空与超高真空，但是该泵不能直排大气，密封间隙小，易发生机械故障。

申请号为87103994的中国专利，公开了一种盘型涡轮复合分子泵，泵芯结构从高真空端到低真空端，依这种泵集合了涡轮泵与盘式牵引泵的优点，在抽速和压缩比上有所改观。而目前以涡轮叶片级与盘式牵引级组合成的复合分子泵，虽然较涡轮分子泵在抽气性能上有了很大的改观，但是抽气效率较低，与涡轮级叶片匹配性较差，易造成气体反流，不能直排大气。

申请号为200810228432.2的中国专利，公开了一种卧式干式真空泵，包括主泵体，电机、转子和定子，定子由牵引定子和旋涡定子组成。虽然该泵可从大气压开始工作，直至将环境压力抽至高真空段，且可直排大气，但是该泵在中低真空度时抽速极为缓慢。

申请号为201510895340.X的中国专利，公开了一种复合分子泵，包括涡轮级、筒式牵引级和驱动主轴。虽然该泵能够减少牵引级间隙返流，有较高的抽气性能，但是该泵要较高的加工精度，维修成本高，不具备直排大气的功能。

申请号为201320287090.8的中国专利，公开了一种牵引级复合分子泵，其结构包括泵壳、底盘、主轴、主轴座、电机、转子体、涡轮动叶片、涡轮静叶片、隔离环、筒式牵引级定子和出气口。虽然该泵其抽速大、压缩比高和前级抗压能力较强，但是这种泵寿命较低，动平衡差，不具备直排大气的能力。

申请号为201410077420.X的中国专利，公开了一种复合分子泵，泵壳的内壁上沿轴向依次固定装设有多层定子叶片；主轴竖直设置于泵壳内部；转子包括涡轮级转子和牵引级转子，涡轮级转子外周沿轴向依次布设有多层转子叶片，转子叶片与定子叶片沿轴向交替排列，且倾斜方向相反。虽然该泵结构紧凑、在具有较大抽速和较高压缩比的前提下，能够满足短时内转子的转速突增、耐高温、耐腐蚀，但是这种复合泵需要前级泵，磨损较快，不能直排大气。

专利号为US7722332B2的美国专利，公开了一种复合真空泵，由螺杆级与罗茨级复合而成。虽然该泵具有低能耗，具有较大抽速，结构紧凑，振动小等优点，但是这种复合泵在抽高，中真空需要前级泵。

专利号为US9347463B2的美国专利，公开了一种涡轮分子泵，包括泵壳，涡轮叶列组件和电机。虽然该泵可获得清洁的超高真空，但是这种泵动平衡差，轴承磨损快，寿命低，需要前级泵。

专利号为US8251678的美国专利，公开了一种干式螺杆真空泵，该泵能实现约1帕斯卡的极限真空度，包括主泵和前级泵，主泵与前级泵为串联式，前级泵比主泵具有更大的抽速。虽然这种干式螺杆真空泵旋转部件间无摩擦，可高速运转，整机体积小，结构简单，维护方便，但是该泵需要前级泵且造价昂贵。

以上几种典型的复合真空干泵性能与加工局限性较强，为解决上述各类复合真空泵的综合性问题，亟需发明一种真空泵，以实现在高真空段到大气段较宽的工作压力范围内保持足够大的稳定抽速，同时维持较低的加工制造成本及实现高可靠性的目的。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种多级复合高真空干泵，该多级复合高真空干泵采用螺旋槽牵引级与多个旋涡级串联的结构，在不使用前级真空泵的条件下，可在高真空到大气压力范围实现稳定优异的抽气效果，保证在较宽的抽气压力范围内获得较大的稳定抽速，且满足连续运转要求，降低能耗，解决了现有干式真空泵前级泵的抽速损耗过多，真空泵机组的占用空间庞大、加工制造复杂，维护麻烦、抽气效率低、损失大、中低真空度时抽速慢等技术弊病。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种多级复合高真空干泵，包括泵壳、内置电机、牵引级转子、牵引级定子、旋涡级转子、旋涡级定子和两个底座，其中，所述内置电机设于所述泵壳的一侧，所述牵引级转子为圆套筒，固定设于所述内置电机的主轴上，靠近所述内置电机设置，与之对应设置的所述牵引级定子为圆筒形，所述圆筒形上设有螺旋槽，所述旋涡级转子靠近所述牵引级转子通过轴套固定在电机主轴上，所述旋涡级定子对应所述旋涡级转子设置，所述旋涡级转子设有三级或多级，所述三级或多级旋涡级转子的叶片为T形、V形或C形中的任两种或三种组合，所述泵壳将所述内置电机和牵引级定子包裹，在所述泵壳的上端，在所述牵引级转子的前端设有进气口，气体进入泵腔，然后进行轴向压缩，从所述旋涡级转子末端设有的排气口排出，所述两个底座分别设于一侧的所述泵壳的下端和另一侧的所述旋涡级定子的下端。

如上所述的多级复合高真空干泵，优选地，所述牵引级转子包括牵引级内转子、牵引级中间转子和牵引级外转子，所述牵引级定子包括牵引级内定子和牵引级外定子；其中，所述牵引级内转子固定于主轴上，所述牵引级中间转子和牵引级外转子与所述牵引级内转子过盈配合联接形成内、外套筒，所述牵引级内定子和牵引级外定子固定在泵壳上，并套装在所述内、外套筒内，所述牵引级内定子和牵引级外定子的内外表面均设有螺旋槽，在所述泵壳的内表面对应牵引级外定子部位也设有螺旋槽。

如上所述的多级复合高真空干泵，优选地，所述螺旋槽的纵截面为矩形，所述螺旋槽为阿基米德螺旋线或圆弧线。

如上所述的多级复合高真空干泵，优选地，所述T形是指各叶片间的肋板与叶片形成T形结构；所述V形是指各叶片呈V字形，V形开口沿转子外圆切向方向，所述C形是指各叶片呈C字形，C形开口沿转子外圆切向方向。

如上所述的多级复合高真空干泵，优选地，所述三级或多级旋涡级转子的叶片从前端至末端依次按照T形、V形及C形的次序安装。

如上所述的多级复合高真空干泵，优选地，在所述泵壳上对应所述内置电机和/或牵引级定子的外侧，设有冷凝管。

如上所述的多级复合高真空干泵，优选地，在所述旋涡级定子的中间外侧设置有辅助排气阀。

如上所述的多级复合高真空干泵，优选地，在所述旋涡级定子的中间上方设置氮气吹扫阀。

如上所述的多级复合高真空干泵，优选地，在所述主轴上，所述牵引级转子的前端和旋涡级转子的末端设有复合式轴封，相对应地，在所述复合式轴封的外侧设有角接触球轴承。也就是说在主轴的前端和末端靠近复合式轴封设有角接触球轴承。

如上所述的多级复合高真空干泵，优选地，所述旋涡级定子外侧设有肋板。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：

本发明提供一种多级复合高真空干泵采用的是牵引分子级和旋涡级的复合，牵引分子级主要用于提供高真空环境，旋涡级采用两种或三种不同叶片组合来进行多级压缩，将气体直排大气。该真空干泵既可以获得高真空环境，可从大气压开始工作，直至将环境压力抽至高真空，在不采用前级泵的情况下实现直排大气，避免了使用现有的真空机组获得高真空环境所带来的一系列问题，解决了现有高真空机组及高真空泵在中低真空度时抽速缓慢的问题，可在较宽的压力范围内保持较大抽速，获得更高的极限真空度。

进一步地，在旋涡级还设置有辅助排气阀，能有效解决过压缩问题。在旋涡级还设置了氮气吹扫阀，有效解决清扫问题，本发明的复合高真空干泵具有结构紧凑，设备简单、易操作，维修费用低，效率高，可实现从大气到高真空工作压力范围内稳定良好的抽气效果

附图说明

图1为本发明实施例1中一优选的复合高真空干泵剖面图；

图2为T形叶片的旋涡级转子的结构示意图；

图3为V形叶片的旋涡级转子的结构示意图；

图4为C形叶片的旋涡级转子的结构示意图；

图5为本发明实施例1中一优选的复合高真空干泵的左视图；

图6为本发明实施例2中一优选的复合高真空干泵剖面图；

图7为本发明实施例3中一优选的复合高真空干泵剖面图；

图8为本发明实施例4中一优选的复合高真空干泵剖面图；

图9为本发明实施例5中一优选的复合高真空干泵剖面图；

图10为本发明实施例6中一优选的复合高真空干泵剖面图；

图11为本发明实施例6中一优选的复合高真空干泵俯视图。

【附图标记说明】

1：泵壳；

2：底座；

3：电机转子；

4：电机定子；

5：主轴；

6：进气口；

7：入口法兰；

8：T形叶片；

9：V形叶片；

10：C形叶片；

11：排气口；

12：牵引级内转子；

13：牵引级中间转子；

14：牵引级外转子；

15：引级内定子；

16：牵引级外定子；

17：角接触球轴承；

18：复合式轴封；

19：轴承端盖；

20：氮气吹扫阀；

21：肋板；

22：接线盒；

23：辅助排气阀；

24：冷凝管。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

实施例1

一种多级复合高真空干泵，采用卧式结构，如图1所示，具体是五级牵引三级旋涡复合干式真空泵，其包括泵壳1、内置电机、牵引级转子、牵引级定子、旋涡级转子、旋涡级定子和两个底座2，其中，内置电机设于泵壳1的左侧，提供整个泵的动能，内置电机包括电机转子3、电机定子4和主轴5，在主轴5上固定牵引级转子和旋涡级转子，其中在牵引级转子的前端设有进气口6，在进气口6上设有入口法兰7，牵引级转子为圆套筒，固定设于主轴5中间锥形轴段上，与牵引级转子对应设置的牵引级定子为圆筒形，牵引级定子固定于泵壳上，圆筒形上设有螺旋槽；旋涡级转子靠近牵引级转子通过轴套固定在电机主轴上，旋涡级定子对应旋涡级转子设置，旋涡级转子设有三级，三级的叶片依次为T形叶片8、V形叶片9和C形叶片10，内置电机和牵引级定子的外侧被泵壳1包裹，在泵壳1的下端设有一个底座2，另一个底座2设于旋涡级定子的下端，两个底座2将整个多级复合高真空干泵支撑起来，气体从进气口6进入，进入牵引级转子和牵引级定子之间的泵腔，然后进入旋涡级叶片之间进行轴向压缩，最后从旋涡级转子末端设有的排气口11排出。

具体地，牵引级采用五级压缩，牵引级转子包括牵引级内转子12、牵引级中间转子13和牵引级外转子14，牵引级定子包括牵引级内定子15和牵引级外定子16；其中，牵引级内转子12可设为光面内套筒和内圆盘，内圆盘设于光面内圆套筒的下端；牵引级中间转子13为中间套筒，其下端内外均设有圆盘；牵引级外转子14为外套筒，其下端设有圆盘，牵引级内转子12的光面内套筒固定于主轴5上，采用锥面无键联接，牵引级中间转子13和牵引级外转子14与牵引级内转子12过盈配合联接形成内、外套筒装配在主轴5上；牵引级内定子15和牵引级外定子16为圆形筒，用螺钉固定在泵壳1上，并套装在内、外套筒之间，也就是说牵引级内定子15在牵引级内转子12与牵引级中间转子13之间，牵引级外定子16在牵引级中间转子13与牵引级外转子14之间。牵引级各转子与各定子之间的间隙极小，各转子和各定子均为由圆筒铸件铣削制造的单个零件。牵引级内定子15和牵引级外定子16的内外表面均设有螺旋槽，在泵壳1的内表面对应牵引级外定子部位也设有螺旋槽。螺旋槽是铣削形成的，进一步，螺旋槽的纵截面为矩形，所述螺旋槽为阿基米德螺旋线或圆弧线。采用这两种线型可以方便加工，延长抽气通道。

螺旋槽用于和转子配合形成牵引级中的一级，本发明中牵引级共有五级，每一级是通过定子与转子间隙配合产生的。进气口与牵引级内转子和牵引级内定子之间的空腔是连通的。

牵引级的工作原理是：当牵引级转子高速旋转时，螺旋槽表面与气体分子撞击，气体分子会获得一个与该表面运动方向相同的速度。转子的运动使气体分子加速，转子与定子之间形成的有限的空间又限制了分子的运动，气体分子在这两种因素的作用下沿圆周方向被压缩。为了防止气体分子的返流，转子与定子之间的尺寸应小于气体分子的平均自由程。使用筒式牵引级转子一般有两种实现形式，一种是整体式(整个转子是一体的，一般是在一整个铸件上车铣加工完成，转子无需再装配)，一种是分体式(即本实施例中采用套筒的形式沿中轴线套在一起，同时用螺钉固定)，之所以本发明中采用筒式牵引，且制成套筒装配，是因为整体式的筒式牵引级转子因为需要加工多个内外表面的螺旋槽，加工难度极大，而分成几个套筒，可以降低加工难度。因为有五段螺旋槽，所以叫五级。气体分子自由程是指一个分子与其它分子相继两次碰撞之间，经过的直线路程，平均自由程是指大量分子自由程的平均值称为平均自由程。转子与定子的间隙小于平均自由程，是牵引分子泵运转的必要条件，间隙越小，压缩比越大，但是抽速就降低，此处间隙取0.3mm是适宜本发明的最优值。

本实施例中旋涡级进行三级的连续压缩，旋涡级转子包括轴套25和固定连接的叶片，叶片采用T、V、C这三种叶形，其中，T形叶片8是指各叶片间的肋板与叶片形成T形结构；就是说等间距的叶片之间采用肋板进行横向固定连接，沿转子外圆径向看去，各叶片间的肋板与叶片形成T形结构，如图2所示；V形叶片9是指各叶片呈V字形，V形开口沿转子外圆切向方向，如图3所示；C形叶片10是指各叶片呈C字形，C形开口沿转子外圆切向方向，如图4所示。各级的旋涡级转子对应与各级旋涡级定子匹配安装。

经大量实验研究发现，T形状叶片在1Pa至100Pa时的抽气性能要优于其它叶片；而V形状叶片100Pa至20kPa下的抽气性能要优于其它叶片；当压力高于20kPa时，C形状叶片的抽气性能要优于其它叶片。当压力高于200Pa时，C形状的叶片抽气速度优于其它类型的叶片。从牵引级至排气口，压强逐渐升高，从T、V、C的性能适用区间可以看出，旋涡级转子按照T、V、C顺序设置叶片顺序，能够充分发挥其叶片性能。

旋涡级的工作原理是：当旋涡级的叶轮旋转时，叶轮叶片中间的气体受到离心力的作用，朝着叶轮的边缘运动，在那里空气进入泵体的环形空腔，然后又返回叶轮，重新从叶片的起点以同样的方式又进行循环运动，使气体形成沿叶轮旋转方向的涡流，气体与叶轮的反复接触，使能量不断传递给气体，使气体得以压缩，通过两级旋涡级之间泵壁上的排气孔排出到下一级，到达最后一级后通过排气管道排出大气。

本发明的多级复合高真空干泵采用的是牵引分子级和旋涡级的复合。牵引分子级主要用于提供高真空环境，旋涡级则进行多级压缩，将气体直排大气。由于泵比较长，在运转时会有振动，为了降低泵的重心，增加稳定性，泵的总体结构采用卧式，用两个底座将其支起，由于结构方面的限制，底座2可与泵的外壳1焊接在一起。该泵从大气压下启动，故可使被抽气空间的气压从大气压逐渐降低到所需真空度，这个过程要依次经历低真空，中真空，高真空。在低真空时，C形叶片抽速快，中真空时T、V形叶片抽速快。因此，能在中低真空时，始终保持较大抽速。本实施中的高真空干泵与其它直排大气高真空干泵相比，动平衡性良好，体积小，启动时间短，抽气性能稳定，可在较宽的压力范围内保持较大抽速，最大抽速由入口级螺旋牵引结构决定。

为了防止在主轴高速旋转下，油液从轴承侧渗透至真空侧，在牵引级分子级与旋涡级的两侧设有轴封，轴封还可用来密封泵腔内的真空环境和外界的大气，以及油和灰尘，在轴封的外侧则是轴承，由于泵的轴较长，采用两个角接触球轴承17，进行面对面安装，将载荷的中心距变短。轴封具体可采用博格曼公司的复合式轴封18，则电机的主轴上依次安装有角接触球轴承17、复合式轴封18、牵引级转子、旋涡级转子、复合式轴封18和角接触球轴承17，左端的角接触球轴承用油来润滑，右端的角接触球轴承则可以直接将轴承端盖19卸下，用脂润滑。叶片之间的腔体通向泵体末端的排气腔，排气腔连接排气口11，直排大气。

复合式真空泵在工作时，有可能抽进的气体接近于大气压，而该泵所进行压缩的级数比较多，可能会出现气体还没到达排气腔时，气体的压力便已经超过大气压，产生过压缩问题。为了解决过压缩问题，在旋涡级定子的中间外侧的侧方设置有辅助排气阀23，如图5所示，辅助排气阀23连通旋涡级定子叶片间的空腔。辅助排气阀的作用就是当泵腔内的气体达到一定的压力值时，便可以打开辅助排气阀，直排大气。辅助排气阀包括密封面、弹簧和嵌体。气体的压力作用在辅助排气阀的密封面上，当气体的压力达到一定数值时，气体作用在密封面的力将会大于弹簧的预紧力，然后，辅助排气阀内的嵌体将会由内向外运动，这时密封面和泵腔会有间隙，气体通过间隙进入嵌体内的孔，其中，嵌体的四周共设置了4个气孔，这些孔和大气直接相连，于是压力值达到一定数值的气体被排向大气，保护了泵的安全，节省了能量。为了延长高真空复合干泵的使用寿命，适用于长时间工作时，内置电机产生的热量及时散去，在内置电机的外侧，对应泵壳上环绕有冷凝管24，并将牵引级定子的外侧也设有冷凝管24，如图1中所示。冷凝管的目的是为了散热，牵引级转子高速旋转与气体分子碰撞，会产生高温。适当的散热使得转子的热膨胀控制在合适的热形变量内。因为真空泵运行过程中会产生大量热量，所以产品设计时就留有热膨胀余量，所以泵刚开始工作时，抽气效果并不是最好的时候，当热膨胀量达到预期的最大值后，转子与定子的间隙在预期设计的范围内，抽气效果才是最佳时。

由于泵的工作环境不同，其所抽的气体很有可能会包括灰尘，当真空泵在进行连续不断地工作时，气体中所含的一些灰尘就会在泵腔中沉积，为了解决清扫问题，在旋涡级定子的中间对应泵壳的上方设置氮气吹扫阀20。这时便可以在停泵前关闭真空泵的进气口阀门，通过氮气吹扫除去灰尘，清洗泵腔内残留的工艺气体或表面粘附的粘稠物资。清洁泵腔，可以保证真空泵能够高效能的工作。同时，当泵所抽的气体含有腐蚀性气体时，进行氮气吹扫可以延缓腐蚀性气体对泵的腐蚀。另外，氮气吹扫阀还有另外一种用途，它可以进行冷却吹扫。冷却吹扫用于冷却旋涡级转子及泵腔，进气口吸入的工艺气体随着旋涡级转子的转动而被压缩到排气口，压缩使得气体温度升高，当温升量非常大，通过散热片进行风冷都很难作用时，为了保护泵不会被卡死，就需要通过氮气吹扫阀进行冷却吹扫，保护泵的安全。本发明所使用的氮气吹扫阀是由单向阀和气体流量计组合而成。单向阀主要是防止泵腔内的气体通过氮气吹扫阀进入氮气罐，引发危险，阻碍真空泵的正常工作，另外单向阀还从侧面反映氮气的压力，如果未达到一定的压力值很难进入泵腔，在实际中氮气罐的体积一定，当压力值很小时，也意味着氮气的量很小，需要重新购买氮气。单向阀的主要工作原理是，氮气的压力作用在密封件上，当压力值达到一定程度时，这时作用在密封件上的力将会大于弹簧力，然后推动内嵌件滑动，气体通过内嵌件的4个气孔进入泵腔，而反过来，泵腔内的气体只会把密封件牢牢地顶在流量计上。气体流量计使用的是超声波气体流量计，它是利用超声波传播的声速差原理，即通过测量超声波气流顺向和逆向传播的声速差算出气体的流速和流量，也就是两个超声波发射器在一定时间内各发射一次超声波也各接受一次超声波。流量计可以采集氮气的压力和温度。

为了使旋涡级转子转动形成高压时，产生热量，导致温度过高，为能够使热量快速散去，在旋涡级定子外侧的泵壳上设有肋板21。在泵壳1的最左端设有连接内置电机的接线盒22。

现有的真空泵机组一般是由主泵，前级泵组成的，多个泵均需较大占地面积，泵间由管道连接。之所以有前级损耗，主要原因之一是前级泵与主泵之间还需要较长的抽气管道，抽除管道中的气体还需要消耗时间，也就降低了抽速。一旦真空系统出现异常，需要逐个泵、管道排查问题，维护时也需要复杂的拆装过程。一般前级泵在中真空时抽速较低，此时又未达到主泵启动的前级压力，不可以启动，所以这时抽速慢。而本发明中采用牵引级与旋涡级的复合，有效解决了前级泵的抽速损耗过多，真空泵机组的占用空间庞大、维护麻烦、抽气效率低、损失大、中低真空度时抽速慢等技术弊病。

实施例2

本实施例是在实例1的基础上，提供一种五级牵引四级旋涡复合高真空干泵，如图6所示，旋涡级进行四级压缩，采用两种叶形。从高真空级到低真空级分别采用两级T形，两级V形，能够实现较大抽速。氮气吹扫阀20设在旋涡级的第三级旋涡级定子上方。与其它直排大气高真空干泵相比，动平衡性良好，体积小，启动时间短，抽气性能稳定，在入口牵引级决定抽速的条件下，多级不同形式旋涡结构的设置提高了整体的极限真空度与抽气稳定性。

实施例3

本实施例是在实例1的基础上，提供一种五级牵引六级旋涡复合高真空干泵，如图7所示，牵引级进行五级压缩，旋涡级进行六级压缩，采用三种叶形。从高真空级到低真空级分别采用两级T形，两级V形，两级C形，氮气吹扫阀20设在旋涡级的第三级旋涡级定子上方；能够在较宽的压力范围内保持较大抽速，比实例2实现更高的真空度。

实施例4

本实施例是在实例1的基础上，提供一种五级牵引八级旋涡复合高真空干泵，如图8所示，牵引级进行五级压缩，旋涡级进行八级压缩，采用两种叶形。从高真空级到低真空级分别采用四级T形，四级C形，氮气吹扫阀20设在旋涡级的第三级旋涡级定子上方。该高真空干泵能够在较宽的压力范围内保持较大抽速，比实例3实现更高的真空度。

实施例5

本实施例是在实例1的基础上，提供一种五级牵引九级旋涡复合高真空干泵，如图9所示，牵引级进行五级压缩，旋涡级进行九级压缩，采用三种叶形。从高真空级到低真空级分别采用三级T形，三级V形，三级C形，氮气吹扫阀20设在旋涡级的第五级旋涡级定子上方；该高真空干泵能够在较宽的压力范围内保持较大抽速，比实例4实现更高的真空度。

实施例6

本实施例是在实例1的基础上，提供一种五级牵引十级旋涡复合高真空干泵，如图10所示，牵引级进行五级压缩，旋涡级进行十级压缩。气体由牵引级压缩到旋涡级，旋涡级通过叶轮直径的逐级设计，叶片的形状依次采用二级T形，五级V形，三级C形，以及泵腔容积的减小来对气体进行不断地压缩，使气体的压力超过大气压，可以直排大气。氮气吹扫阀20设在旋涡级的第五级旋涡级定子上方，而且十级旋涡级由其抽气特性曲线可知能够使该泵在中低真空及更宽的压力范围内保持较大抽速。该泵能够在较宽的压力范围内保持较大抽速，比实例5实现更高的真空度。

为了解决过压缩问题，在旋涡级定子的中间的外侧设置有辅助排气阀，如图11所示，辅助排气阀23连通旋涡级定子叶片间的空腔，辅助排气阀23与氮气吹扫阀20在同一级的旋涡级定子。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明做其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种多级复合高真空干泵，其特征在于，包括泵壳、内置电机、牵引级转子、牵引级定子、旋涡级转子、旋涡级定子和两个底座，其中，所述内置电机设于所述泵壳的一侧，所述牵引级转子为圆套筒，固定设于所述内置电机的主轴上，靠近所述内置电机设置，与之对应设置的所述牵引级定子为圆筒形，所述圆筒形上设有螺旋槽，所述旋涡级转子靠近所述牵引级转子通过轴套固定在电机主轴上，所述旋涡级定子对应所述旋涡级转子设置，所述旋涡级转子设有三级或多级，所述三级或多级旋涡级转子的叶片为T形、V形和C形中的三种组合，所述泵壳将所述内置电机和牵引级定子包裹，在所述泵壳的上端，在所述牵引级转子的前端设有进气口，从所述旋涡级转子末端设有排气口，所述两个底座分别设于一侧的所述泵壳的下端和另一侧的所述旋涡级定子的下端；

所述T形是指各叶片间的肋板与叶片形成T形结构；所述V形是指各叶片呈V字形，V形开口沿转子外圆切向方向，所述C形是指各叶片呈C字形，C形开口沿转子外圆切向方向；所述三级或多级旋涡级转子的叶片从前端至末端依次按照T形，V形，C形的次序安装。

2.如权利要求1所述的多级复合高真空干泵，其特征在于，所述牵引级转子与所述牵引级定子为分体式结构，所述牵引级转子包括牵引级内转子、牵引级中间转子以及牵引级外转子，所述牵引级定子包括牵引级内定子和牵引级外定子；其中，所述牵引级内转子固定于主轴上，所述牵引级中间转子和牵引级外转子与所述牵引级内转子过盈配合联接形成内、外套筒，所述牵引级内定子和牵引级外定子固定在泵壳上，并套装在所述内、外套筒内，所述牵引级内定子和牵引级外定子的内外表面均设有螺旋槽，在所述泵壳的内表面对应牵引级外定子部位设有螺旋槽。

3.如权利要求2所述的多级复合高真空干泵，其特征在于，所述螺旋槽的纵截面为矩形，所述螺旋槽为阿基米德螺旋线或圆弧线。

4.如权利要求1所述的多级复合高真空干泵，其特征在于，在所述泵壳上对应所述内置电机和/或牵引级定子的外侧，设有冷凝管。

5.如权利要求1所述的多级复合高真空干泵，其特征在于，在所述旋涡级定子的外侧设置有辅助排气阀。

6.如权利要求1所述的多级复合高真空干泵，其特征在于，在所述旋涡级定子的中间上方设置氮气吹扫阀。

7.如权利要求1所述的多级复合高真空干泵，其特征在于，在所述主轴上，所述牵引级转子的前端和旋涡级转子的末端均设有复合式轴封，相对应地，在所述复合式轴封的外侧设有角接触球轴承。

8.如权利要求1-7中任一项所述的多级复合高真空干泵，其特征在于，所述旋涡级定子的外侧设有肋板。

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