CN1117216C - 用于真空泵的中空转子及其制造方法以及一种真空泵 - Google Patents

Abstract

一种转子，其内部可以防止水的侵入并抵抗因施加的应力而引起的变形，这种应力在真空泵的操作过程中经常会遇到。转子中包含一个成形得与若干突起部构成的轮廓一致的转子壳以及用于覆盖住转子壳横端的侧板。一个转轴固定在所述侧板上。一个由转子壳和侧板形成的中空部分处于真空环境中。

Description

用于真空泵的中空转子及其制造方法以及一种真空泵

                     技术领域

本发明总体上涉及诸如半导体制造过程中所用的干燥真空泵以及泵的制造方法，特别是涉及用于这种泵的转子及其制造方法。

                   现有背景技术

一种干燥真空泵中包含一对具有渐开线或摆线突起部形状的转子。所述转子在一个泵罩中旋转，而通过各突起部相互紧密相连，从而抽吸流体。在各突起部之间具有100μm左右的间隙，以避免使用润滑剂。

许多传统转子均由实心材料制成。有多种方法用于制造这种实心转子，其中包括：将突起部与轴整体铸造；或铸造带有插入实心轴的突起部；或通过键将突起部固定在一个轴上。然而，这种实心转子很重并且在加工和组装过程中难以处理。此外，它们带有很大的惯性矩，因此需要很大的力矩以对它们进行动态控制。为此，可以考虑中空转子结构，其中转子可以由片材或板材制成。

在这种泵中，由于中空转子在泵的操作中要承受压力变化，因此需要在转子上提供一个通气孔，以使转子不会在内外压差下变形。然而，在这种情况下，由于储存的湿度或腐蚀性处理气体的作用，在转子内部会产生污染的可能。此外，转子内部聚集的残余气体可能在泵的维护和修理过程中释放出来，因此对人有危险。

                       发明概述

本发明的一个目的是提供一种用于干燥真空泵中的中空转子以及制造中空转子的方法。转子的特征在于，其内部可以防止水的侵入并抵抗因施加的应力而引起的变形，这种应力在真空泵的操作过程中经常会遇到。

这个目的可以由这样一种用于真空泵中的中空转子实现，该转子包含：一个转子壳，其成形得与若干突起部构成的轮廓一致；侧板，它们用于覆盖住转子壳的横端；以及一个转轴，其固定在所述侧板上，其中，一个形成于转子壳和所述侧板中的中空部分处于真空环境中。

这样，由于转子内部是密封中空结构，因此泵的重力可以显著降低，并可以防止转子内部生锈，此外，通过在真空环境中制造中空转子，因此可以降低在泵的操作中产生的任何压差。

在转子中，可以在一个侧板上的一个表面位置上带有一个平衡孔，该平衡孔的底部在侧板的厚度尺寸之内。这样，每个转子可以通过侧板上的平衡孔而实现平衡，以获得动态稳定性，而又不会破坏中空部分内的真空状态。

中空转子可以通过一种方法制造，该方法包含：将成形于转子壳和所述侧板中的中空部分抽真空。转子壳和所述侧板可以通过焊接结合在一起。

抽真空过程可以通过下面的过程实现：在真空和/或高温环境中进行至少一个最终中空部分成形过程，从而在中空转子中形成真空。

或者，中空部分可以通过中空转子中提供的一个抽真空通道抽真空的，在抽真空过程完成之后，抽真空通道被气密性密封住。

                   附图说明

图1是本发明的真空泵转子局部剖开的轴向视图；

图2是图1所示实施例的横向横截面图；

图3是通过图1中的A-A平面的横向横截面图；

图4是采用图1-3中所示转子的真空泵的一个例子的横向横截面端视图；

图5是制造本发明的转子的另一种方法的轴向局部剖开视图；以及

图6是制造本发明的转子的又一种方法的轴向局部剖开视图。

                 实施本发明的优选实施例

下面将通过各附图解释优选实施例。图1-3显示了一个两突起部式转子10。该转子10中包含：一个转子壳12由一个或多个板件制成，板件则由例如不锈钢材料制成并弯曲成突起部L的轮廓；以及一对侧板16，它们上整体固定着一个转轴14。突起部L的轮廓为渐开线或摆线形状，如传统转子中的那样。

一个转子壳12由两个相同形状的壳部件18对接并在整个宽度上焊接对接表面而制成。如图2所示，对接部分20从转子10的突起部L的顶点部分T偏移一个角度θ。顶点部分T是与外罩内表面和另一个转子以一定间隙保持接触的部分，其确定了真空泵的抽吸性能。出于这个原因，易于形成波纹的对接部分20离开顶点部分T以保持顶点部分T的尺寸精度，从而提高抽吸性能。

在这个例子中，转子壳12由两个壳部件18构成，二者通过焊接结合在一起。因此，不需要对大的带料多次弯曲，从而可以改进制造过程和精度。此外，转子壳12被分割为多件，件数等于突起部L的个数(本例中为两个)，从而获得两个形状相同的转子壳部件18。这种方法简化了壳部件18的制造过程和结构。在实际中，可以以任何方式分割，而且转子壳可以由一条带料制成。

侧板16可以由一张厚度略大于转子12的板料制成，并被加工(冲压)而使其外形与转子12的形状一致。在侧板16的中央成形出一个轴孔16a，用于插入一个转轴14并将转轴沿整个圆周焊接在板16上，在板16的表面上的一个适宜位置上有一个平衡孔16b，其底部在板的厚度之内伸展而不穿透板，用以平衡调节。侧板16连接到转子壳12的横端部分，并沿整个周边焊接到转子壳12，以形成一个真空状态的密封中空部分22。

下面将解释上面所述转子10的制造方法。首先，通过诸如压机冲裁等方法准备一张矩形备用板，通过弯曲加工将备用板制成具有一定形状的壳部件18。将两个这样的壳部件18对接在一起并使它们相对应轴心具有180度的相位差，在整个宽度上焊接对接部分，从而制成一个带有两个敞开横端部分的转子壳12。

同时，通过诸如压机冲裁等方法切割带料以制成侧板16，使侧板上具有一个轴孔16a和适宜的能够装配在转子壳12内部的外形。通过轴孔16a插入轴14，并通过诸如弧焊等方法在一个适宜的位置上沿整个圆周将轴焊接在侧板16上。将焊接的侧板16插入转子壳12内部，并沿整个周边通过诸如激光焊接等方法在真空和/或高温状态下将接触部分焊接在一起，从而制成一个带有真空内环境的中空部分22。焊缝可以通过磨削等方法修光，如需要，可以加工出平衡孔16b。

在上面的加工过程中，也可以先将一个转子壳12与两个侧板16焊接在一起，再焊接轴14。在这种情况下，通过在真空和/或高温状态下将转轴14焊接到侧板16上，可以使中空部分22具有真空环境。

图4是一个采用了通过上述方法制造的转子10的真空泵30的横向视图。外罩32上带有两个平行的转轴14，它们一起被相互啮合的齿轮(未画出)驱动，两个转子10的相位角彼此相互适宜地偏移。由于中空转子10，这种类型的真空泵重力低且动量小，并具有极好的动态响应特性。此外，由于转子10可以通过低成本的机加工过程制造，因此泵的制造费用也很低。

此外，由转子壳12和侧板16隔开的中空部分22与外界环境完全隔离，因此中空部分22不会出现内表面问题和积聚气体等问题。中空部分22处于真空环境下，因此，在抽吸过程中当外罩32的内压降低时，转子10的内外压差很小。这样，可防止转子10的变形。此外，当泵不工作时，转子10暴露在大气压下，但压差最大为一个大气压，因此不会出现大的变形，而且，压力的方向为压缩方向，因此不会出现可能导致转子之间或转子与泵壁间相接触的变形。

图5中显示了制造根据本发明的真空泵的另一种方法的例子。在这种方法中，一个抽真空辅助装置50连接着一个侧板16上的一个开孔16a。抽真空辅助装置50包含一个在相应端部带有凸缘52、54的管子56以及一个可以在管子56中沿轴向移动的内部可移动插塞部件58。可移动插塞部件58上包含一个密封插塞60和一个通过轴64连接着的导头62。密封插塞60和轴64可以通过，例如，螺纹连接着，从而可以拆卸。在管子56内周边的一端带有一个挡块(一个台阶)66，用以防止导头62脱出。

导头62的外周边带有弧形部分和直边部分，如图5C所示，从而可以通过直边部分形成的空间抽真空，同时又使头62能在管子56中滑动。密封插塞60用于配合侧板16上的开孔16a的横截面形状，并且在本例中带有一个台阶部分和一个圆锥部分。轴64的长度可以这样选择，即当管子56固定在侧板16上后，可移动插塞部件58可以在轴向移动一小段距离d，如图5B所示。

抽真空辅助装置50通过一个凸缘52的粘结或点焊而固定到侧板16上，如图5A所示。抽真空辅助装置50还通过一个凸缘54而固定到一个抽真空管子40上，并通过与抽真空管子40相连的排气泵而实现抽真空。在这种情况下，可移动插塞部件58在吸力的作用下向外移动直至导头62触及挡块66。这个动作将在密封插塞60与侧板16上的开孔16a之间产生一个间隔，从而确保转子10的内部中空部分22能被抽真空。当排气泵停止后，可移动插塞部件58被中空部分22中的真空拉动而向内移动，以使密封插塞60关闭开孔16a。为提高密封状况，可以在密封插塞60与开孔16a之间的适宜位置上安置弹性密封件。

在这种状态下，管子56被拆卸下来，从而可以触及开孔16a，以将密封插塞60通过诸如焊接等方法固定在开孔16a周围。这样，可以密封住中空部分22。轴64可以在焊接之前或之后的任何时间拆下。在这个方法中，只要密封插塞60未脱落，中空部分中的真空度即可以保持在一定程度上。通过上述各步骤，可以可靠地将转子10的中空部分排空至很高程度的真空。

图6中显示了另一种制造方法。在本例中，转轴14上带有一个真空通道14a，该真空通道在轴14的内端侧向中空部分22敞开。当在大气压下如前所述完成组装过程后，一个管子42连接到真空通道14a上，以将转子10的中空部分抽真空。当适宜的真空度达到之后，真空通道14a的开口被密封住而管子42被取走，从而使中空部分22中具有适宜的真空环境。

                      工业应用性

本发明可以作为转子用在半导体制造过程所用干燥真空泵中。

Claims (15)

1.一种用于真空泵中的中空转子，其包含：

一个转子壳，其成形得与多个突起部构成的轮廓一致；

侧板，它们用于覆盖住上述转子壳的横端；以及

一个转轴，其固定在所述侧板上，

其中，一个形成于上述转子壳和所述侧板中的中空部分处于真空环境中。

2.根据权利要求1的中空转子，其特征是，其中，在一个上述侧板上的一个表面位置上带有一个平衡孔，上述平衡孔的底部在上述侧板的厚度尺寸之内。

3.根据权利要求1的中空转子，其特征是，其中，上述转子壳由至少一个板状转子壳部件构成，上述转子壳部件通过弯曲过程而成形得与若干突起部构成的轮廓一致。

4.根据权利要求3的中空转子，其特征是，其中，上述转子壳部件的结合边缘从所述突起部的顶点偏移开。

5.根据权利要求3的中空转子，其特征是，其中，上述转子壳由多个上述转子壳部件构成，所述转子壳部件的数量与所述突起部的数量相对应。

6.根据权利要求3的中空转子，其特征是，其中，上述转子壳部件的边缘通过焊接结合在一起。

7.根据权利要求1的中空转子，其特征是，其中，上述转子壳和所述侧板通过焊接结合在一起。

8.一种制造中空转子的方法，上述中空转子包含一个转子壳，其成形得与若干突起部构成的轮廓一致；侧板，它们用于覆盖住上述转子壳的横端；以及一个转轴，其固定在所述侧板上，

上述方法包含：将成形于上述转子壳和所述侧板中的一个中空部分抽真空。

9.根据权利要求8的方法，其特征是，其中，上述转子壳和所述侧板通过焊接结合在一起。

10.根据权利要求8的方法，其特征是，其中，至少一个最终中空部分成形过程是在真空和/或高温环境中进行的，从而在上述中空转子中形成真空。

11.根据权利要求8的方法，其特征是，其中，上述中空部分是通过上述中空转子中提供的一个抽真空通道抽真空的，在抽真空过程完成之后，上述抽真空通道被密封住。

12.根据权利要求11的方法，其特征是，其中，上述抽真空通道提供于上述侧板中。

13.根据权利要求12的方法，其特征是，其中，上述抽真空通道由一个以可拆卸方式固定在所述侧板的一个开孔上的抽真空辅助装置提供，上述抽真空辅助装置中包含一个内部可移动插塞部件，上述插塞部件上带有一个插塞部分以关闭上述开孔。

14.根据权利要求11的方法，其特征是，其中，上述抽真空通道提供于上述转轴中。

15.一种真空泵，其包含一对转子、一个封闭着上述一对转子的泵罩以及一个用于同步旋转上述一对转子的驱动机构，所述转子中分别包含：

一个转子壳，其成形得与若干突起部构成的轮廓一致；

侧板，它们用于覆盖住上述转子壳的横端；以及

一个转轴，其固定在所述侧板上，

其中，一个形成于上述转子壳和所述侧板中的中空部分处于真空环境中。

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