CN116428185A - 真空泵以及气体供给系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种真空泵以及气体供给系统，真空泵包括：定子，定子的内部具有压缩腔室；第一转子和第二转子，第一转子和第二转子安装于压缩腔室内；气体吹扫管，气体吹扫管与压缩腔室连通，以对压缩腔室的内壁面、第一转子和第二转子进行吹扫。本申请通过在定子的外表面开设与压缩腔室对应的安装槽，并将气体吹扫管至少部分嵌入在安装槽内，使得定子与气体吹扫管进行热交换，从而加热气体吹扫管内的气体，使得气体吹扫管内吹扫气体的温度提高，避免真空泵运行时其温度与气体吹扫管中的吹扫气体的温度温差过大而导致的真空泵真空度劣化现象，同时还利用气体吹扫管吸收定子热量进而提高了真空泵的散热效果。

Description

真空泵以及气体供给系统

技术领域

本申请涉及气体输送技术领域，具体涉及一种真空泵以及气体供给系统。

背景技术

干式真空泵是一种泵腔内无油或其他工作介质的机械真空泵，常用于生成腐蚀性气体、研磨微粒的半导体刻蚀工艺或多晶硅制备工艺等领域。在干式真空泵工作过程中，由于压缩气体存在粉尘等杂质，会造成粉尘累积问题，从而导致真空泵卡死现象，因此干式真空泵通常会采用气体吹扫管向压缩腔室内吹入气体，以避免解决干式真空泵的螺杆卡死的问题。

然而，干式真空泵运行时其温度高于气体吹扫管中吹扫气体的温度，这导致吹扫气体进入真空泵时会降低真空泵的温度，使其低于真空泵的预设温度，进而导致真空泵的真空度劣化现象。

发明内容

本申请提供一种真空泵以及气体供给系统，旨在解决吹扫气体温度低于真空泵温度而导致真空泵真空度劣化的技术问题。

第一方面，本申请提供一种真空泵，包括：

定子，定子的内部具有压缩腔室；

第一转子和第二转子，第一转子和第二转子安装于压缩腔室内；

气体吹扫管，气体吹扫管与压缩腔室连通，以对压缩腔室的内壁面、第一转子和第二转子进行吹扫；

其中，定子的外表面具有与压缩腔室对应的安装槽，气体吹扫管至少部分嵌入安装槽内，以使得气体吹扫管与定子进行热交换并加热气体吹扫管内的气体。

在一些实施例中，气体吹扫管具有并排布置的多个管道部；

对于位于首尾的两管道部之间的任一管道部，其一端与上一管道部相同的一端连通，另外一端与下一管道部相同的一端连通，以使得多个管道部依次连接并组成蛇形的气体吹扫管。

在一些实施例中，管道部沿定子的轴线方向延伸。

在一些实施例中，压缩腔室包括沿定子的轴线方向依次排列的多个压缩腔；

管道部沿与定子的轴线垂直的方向延伸，且每个压缩腔对应至少一个管道部。

在一些实施例中，定子具有进气口以及出气口；

沿进气口指向出气口的方向，每一压缩腔对应的管道部的数量依次增加；或者

沿进气口指向出气口的方向，每一压缩腔对应的管道部的流程长度依次增大。

在一些实施例中，气体吹扫管包括流入管、流出管以及多个并排布置的子管；

多个子管相同的一端与流入管连通，多个子管相同的另外一端与流出管连通。

在一些实施例中，每根子管上设置有第一阀门。

在一些实施例中，压缩腔室包括沿定子的轴线方向依次排列的多个压缩腔；

子管沿与定子的轴线垂直的方向延伸，且每个压缩腔对应的子管数量不相等。

在一些实施例中，定子具有进气口以及出气口；

沿进气口指向出气口的方向，每一压缩腔对应的子管的数量依次增加。

第二方面，本申请提供一种气体供给系统，包括如第一方面所述的真空泵。

本申请通过在定子的外表面开设与压缩腔室对应的安装槽，并将气体吹扫管至少部分嵌入在安装槽内，使得定子与气体吹扫管进行热交换，从而加热气体吹扫管内的气体，使得气体吹扫管内吹扫气体的温度提高，避免真空泵运行时其温度与气体吹扫管中的吹扫气体的温度温差过大，而导致的真空泵真空度劣化现象。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例中提供的真空泵的一种结构示意图；

图2是本申请实施例中提供的气体吹扫管的一种结构示意图；

图3是本申请实施例中提供的真空泵的另一种结构示意图；

图4是本申请实施例中提供的气体吹扫管安装在定子侧面的一种结构示意图；

图5是本申请实施例中提供的气体吹扫管安装在定子侧面的另一种结构示意图；

图6是本申请实施例中提供的气体吹扫管安装在定子侧面的另一种结构示意图；

图7是本申请实施例中提供的气体吹扫管安装在定子侧面的另一种结构示意图；

图8是本申请实施例中提供的气体吹扫管安装在定子侧面的另一种结构示意图。

其中，10定子，11压缩腔室，111压缩腔，12安装槽，20气体吹扫管，201管道部，21流入管，22子管，23流出管，24第一阀门。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，“示例性”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本申请中被描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或更具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本发明，给出了以下描述。在以下描述中，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本发明。在其它实例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本发明的描述变得晦涩。因此，本发明并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本申请所公开的原理和特征的最广范围相一致。

本申请实施例提供一种真空泵以及气体供给系统，以下分别进行详细说明。

首先，参阅图1，图1示出了本申请实施例中真空泵的一种结构示意图，其中真空泵包括：

定子10，定子10的内部具有压缩腔室11；

第一转子和第二转子(图中未示出)，第一转子和第二转子安装于压缩腔室11内；

气体吹扫管20，气体吹扫管20与压缩腔室11连通，以对压缩腔室11的内壁面、第一转子和第二转子进行吹扫；

其中，定子10的外表面具有与压缩腔室11对应的安装槽12，气体吹扫管20至少部分嵌入安装槽12内，以使得气体吹扫管20与定子10进行热交换并加热气体吹扫管20内的气体。

具体地，定子10用于形成压缩腔室11、与压缩腔室11连通的进气口和出气口(图中未示出)，在真空泵工作过程中，气体(例如氮气、空气等)从进气口进入压缩腔室11内，然后经出气口排出，从而实现气体输送过程。在本申请的一些实施例中，真空泵可以为多级式，也就是说，压缩腔室11可以为多个，多个压缩腔室11依次串联，相邻的压缩腔室11之间通过通道连通，位于首端的压缩腔室11与进气口，而位于末端的压缩腔室11与出气口连通，在真空泵工作过程中，从进气口吸入的气体在首端的压缩腔室11被压缩并被驱动到下一级的压缩腔室11，以此类推，直至气体被泵送至末端的压缩腔室11并经出气口排出，使得气体在多个压缩腔室11内可以依次被压缩，从而实现气体多级压缩泵送过程。

第一转子和第二转子通过其转动在压缩腔室11内形成容积变化的气体腔室，从而实现气体吸入排出过程。具体地，在第一转子和第二转子分别沿相反的转动方向旋转时，两个转子位于进气口的一侧与定子10之间形成了吸入腔室，而两个转子位于出气口的一侧与定子10之间形成了排出腔室，随着第一转子和第二转子的旋转，由于第一转子和第二转子在进气口一侧逐渐脱离啮合使得齿间容积逐渐增大，两个转子与定子10之间形成的吸入腔室容积逐渐变大，使得气体被吸入并送入排出腔室内；而随着第一转子和第二转子的旋转，由于第一转子和第二转子在出气口一侧逐渐啮合使得齿间容积逐渐减小，因此该排出腔室则容积逐渐减小，从而使得排出腔室内的气体被压缩排入下一级压缩腔室11或者被送入出气口排出。

气体吹扫管20用于对压缩腔室11内壁面、第一转子和第二转子的表面进行吹扫，以避免粉尘累积从而导致真空泵卡死的现象。在本申请的一些实施例中，气体吹扫管20吹出的气体可以通过进气口的进入压缩腔室11内，也就是说，进气口内的气体可以部分或者全部来自于气体吹扫管20，在实现进气功能的同时还可以对真空泵内部的定子10内壁面、第一转子和第二转子表面进行吹扫。在本申请的另外一些实施例中，气体吹扫管20的气体也可以单独通过定子10连通压缩腔室11的通孔进入压缩腔室11内。

在本申请的一些实施例中，气体吹扫管20的气体流动可以通过真空泵本身驱动，例如利用两个转子与定子10之间形成的吸入腔室容积逐渐变大，使得气体吹扫管20的气体被吸入压缩腔室11内。在本申请的另外一些实施例中，气体吹扫管20的气体还可以由空气输送设备提供，例如通过鼓风机为气体吹扫管20提供气体，再例如，通过空气压缩机为气体吹扫管20提供气体。

可以理解地，气体吹扫管20内气体流动可以同时通过真空泵本身压缩腔室11容积变化以及外部的空气输送设备驱动。

在本申请实施例中，本申请通过在定子10的外表面开设与压缩腔室11对应的安装槽12，并将气体吹扫管20至少部分嵌入在安装槽12内，使得定子10与气体吹扫管20进行热交换，从而加热气体吹扫管20内的气体，使得气体吹扫管20内吹扫气体的温度提高，避免真空泵运行时其温度与气体吹扫管20中的吹扫气体的温度温差过大，而导致的真空泵真空度劣化现象。

在本申请的一些实施例中，参阅图1以及图2，图2示出了本申请实施例中气体吹扫管20的一种结构示意图，其中，气体吹扫管20具有并排布置的多个管道部201，对于位于首尾的两管道部201之间的任一管道部201，其一端与上一管道部201相同的一端连通，另外一端与下一管道部201相同的一端连通，以使得多个管道部201依次连接并组成蛇形的气体吹扫管20。具体地，由于多个管道部201依次连接形成了蛇形的气体吹扫管20，因此延长了吹扫气体在气体吹扫管20内的流动行程，从而保证吹扫气体被充分加热，避免因吹扫气体在气体吹扫管20内流动行程过短而导致吹扫气体升温不明显的现象。

可以理解的，气体吹扫管20也可以呈其他形状布置，例如呈回字形、波浪形布置的气体吹扫管20等。

在本申请的一些实施例中，例如对于多个管道部201依次连接并组成蛇形的气体吹扫管20的实施例，可以使得安装槽12呈蛇形布置，并将管道部201嵌入下蛇形的安装槽12内，从而保证气体吹扫管20与定子10充分接触并进行热传导。可以理解地，也可以直接将安装槽12设置为以平底的凹槽，通过将气体吹扫管20与安装槽12的底面接触而实现定子10与气体吹扫管20之间的热传导。

进一步，在本申请的一些实施例中，继续参阅图1，管道部201沿定子10的轴线方向延伸，也就是说，管道部201近似水平布置，管道部201内的气体可以沿水平方向流动并被气体吹扫管20加热。

在本申请的另外一些实施例中，例如对于真空泵为多级式的实施例，继续参阅图3，图3示出了本申请实施例中真空泵的另外一种结构示意图，其中，压缩腔室11包括沿定子10的轴线方向依次排列的多个压缩腔111，管道部201沿与定子10的轴线垂直的方向延伸，且每个压缩腔111对应至少一个管道部201。也就是说，管道部201近似垂直布置，管道部201内的气体可以沿竖直方向流动并被气体吹扫管20加热，同时，由于压缩腔室11包括沿定子10的轴线方向依次排列的多个压缩腔111，且每个压缩腔111对应了至少一个管道部201，因此可以保证每个压缩腔111对应定子10部分的散热效果，从而有利于避免真空泵各级压缩腔111温度过高的现象。

进一步地，在本申请的一些实施例中，继续参阅图4，图4示出了本申请实施例中气体吹扫管20安装在定子10侧面的一种结构示意图，其中，定子10具有进气口以及出气口，沿进气口指向出气口的方向，每一压缩腔111对应的管道部201的数量依次增加。

需要说明的是，真空泵为多级式时，不同压缩腔111内气体温度不一致，例如图4所示真空泵内部具有按进气口指向出气口方向布置的第一级压缩腔111、第二级压缩腔111、第三级压缩腔111以及第四级压缩腔111，第一级压缩腔111、第二级压缩腔111、第三级压缩腔111以及第四级压缩腔111内气体的温度依次升高，而通过将压缩腔111对应的管道部201的数量沿进气口指向出气口的方向依次增加，可以使得管道部201所吸收的热量逐渐增加，因此有利于保证定子10温度的均匀性，从而可以提升定子10的散热效果并保证对气体吹扫管20内气体的加热效果。

在本申请的一些实施例中，继续参阅图5，图5示出了本申请实施例中气体吹扫管20安装在定子10侧面的另一种结构示意图，其中，沿进气口指向出气口的方向，每一压缩腔111对应的管道部201的流程长度依次增大。同样地，由于真空泵不同级压缩腔111内气体的温度不一致，通过使得压缩腔111对应管道部201的流程长度增大，可以使得管道部201所吸收的热量对应增加，从而可以保证定子10整体温度的均匀性，避免定子10局部过热的现象。

在本申请的一些实施例中，继续参阅图6，图6示出了本申请实施例中气体吹扫管20安装在定子10侧面的另一种结构示意图，其中，气体吹扫管20包括流入管21、流出管23以及多个并排布置的子管22；多个子管22相同的一端与流入管21连通，多个子管22相同的另外一端与流出管23连通。

需要说明的是，流入管21的横截面积与子管22的横截面积相等，在流入管21的流量一定时，子管22内吹扫气体的流速与子管22的数量呈反比，例如，流入管21的流量为Q且子管22的数量为10根时，则每根子管22的流量为Q/10，即每根子管22内吹扫气体的流速为流入管21的十分之一，从而降低了子管22内吹扫气体的流速，保证气体吹扫管20对吹扫气体的加热效果。

优选地，流出管23的横截面积与子管22的横截面积相等。可以理解地，流出管23的横截面积还可以小于子管22的横截面积，从而使得流出管23内吹扫气体的流速大于流入管21内吹扫气体的流速，从而使得流出管23内的吹扫气体尽快输入至压缩腔室11内。

进一步地，在本申请的一些实施例中，继续参阅图6，其中，每根子管22上设置有第一阀门24，通过控制第一阀门24的开启状态或关闭状态，可以改变每个子管22是否流通吹扫气体。例如，对于上述流入管21的流量为Q且子管22的数量为10根实施例，当通过第一阀门24关闭其中5根子管22时，仅剩余5根子管22流通吹扫气体，因此剩余5根子管22的流量为Q/5，即剩余5根子管22内吹扫气体的流速为流入管21的五分之一，相对于上述每根子管22内吹扫气体的流速为流入管21的十分之一的实施例，子管22内吹扫气体的流速提高一倍，因此通过第一阀门24关闭子管22可以改变剩余子管22内吹扫气体的流速，从而改变吹扫气体在子管22内停留时长以及被加热温度，最终实现吹扫气体被加热温度以及定子散热量可控的目的。

进一步地，在本申请的一些实施例中，继续参阅图7，图7示出了本申请实施例中气体吹扫管20安装在定子10侧面的另一种结构示意图，其中，定子10具有进气口以及出气口，压缩腔室11包括沿定子10的轴线方向依次排列的多个压缩腔111；子管22沿与定子10的轴线垂直的方向延伸，且每个压缩腔111对应的子管22数量不相等。

需要说明的是，真空泵不同压缩腔111内气体温度不一致，例如图7所示，真空泵内部具有按进气口指向出气口方向布置的第一级压缩腔111、第二级压缩腔111、第三级压缩腔111以及第四级压缩腔111内吹扫气体的温度依次升高，而通过将每个压缩腔111对应的子管22数量不相等，可以改变气体吹扫管20对定子10每个压缩腔室11部位所吸收的热量。

优选地，沿进气口指向出气口的方向，每一压缩腔111对应的子管22的数量依次增加。例如如图7所示，第一级压缩腔111对应的子管22数量为1根，第二级压缩腔111对应的子管22数量为2根，第三级压缩腔111对应的子管22数量为3根，第四级压缩腔111对应的子管22数量为4根，可以使得气体吹扫管20所吸收的热量沿进气口指向出气口的方向逐渐增加，因此有利于保证定子10温度的均匀性，从而可以提升定子10的散热效果并保证对气体吹扫管20内气体的加热效果。

可以理解地，还可以结合本申请每根子管22上设置有第一阀门24的实施例，实现定子10不同压缩腔处的散热效果，例如改变第四级压缩腔处流通子管22的数量，从而改变真空泵出口气体的温度，从而实现真空泵整体温度的控制。

值得注意的是，上述关于真空泵的内容旨在清楚说明本申请的实施验证过程，本领域技术人员在本申请的指导下还可以做出等同的修改设计，例如，参阅图8，图8示出了本申请实施例中气体吹扫管20安装在定子10侧面的另一种结构示意图，其中，子管22也可以沿定子10的轴线方向布置。

进一步地，为了更好的实施本申请实施例中的真空泵，在真空泵的基础上，本申请还提供一种气体供给系统，气体供给系统包括如上述任一实施例的真空泵。由于本申请实施例中的气体供给系统因设置有上述实施例的真空泵，从而具有上述真空泵的全部有益效果，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见上文针对其他实施例的详细描述，此处不再赘述。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。

针对本申请引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本申请作为参考，但与本申请内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本申请权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本申请中的)也除外。需要说明的是，如果本申请附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本申请所述内容有不一致或冲突的地方，以本申请的描述、定义和/或术语的使用为准。

以上对本申请实施例所提供的一种真空泵以及气体供给系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种真空泵，其特征在于，包括：

定子，所述定子的内部具有压缩腔室；

气体吹扫管，所述气体吹扫管与所述压缩腔室连通，以对所述压缩腔室内部进行吹扫；

其中，所述定子的外表面具有与所述压缩腔室对应的安装槽，所述气体吹扫管至少部分嵌入所述安装槽内，以使得所述气体吹扫管与所述定子进行热交换并加热所述气体吹扫管内的气体。

2.如权利要求1所述的真空泵，其特征在于，所述气体吹扫管具有并排布置的多个管道部；

对于位于首尾的两所述管道部之间的任一所述管道部，其一端与上一管道部相同的一端连通，另外一端与下一管道部相同的一端连通，以使得所述多个管道部依次连接并组成蛇形的所述气体吹扫管。

3.如权利要求2所述的真空泵，其特征在于，所述管道部沿所述定子的轴线方向延伸。

4.如权利要求2所述的真空泵，其特征在于，所述压缩腔室包括沿所述定子的轴线方向依次排列的多个压缩腔；

所述管道部沿与所述定子的轴线垂直的方向延伸，且每个所述压缩腔对应至少一个所述管道部。

5.如权利要求4所述的真空泵，其特征在于，所述定子具有进气口以及出气口；

沿所述进气口指向所述出气口的方向，每一所述压缩腔对应的所述管道部的数量依次增加；或者

沿所述进气口指向所述出气口的方向，每一所述压缩腔对应的所述管道部的流程长度依次增大。

6.如权利要求1所述的真空泵，其特征在于，所述气体吹扫管包括流入管、流出管以及多个并排布置的子管；

多个所述子管相同的一端与所述流入管连通，多个所述子管相同的另外一端与所述流出管连通。

7.如权利要求6所述的真空泵，其特征在于，每根所述子管上设置有第一阀门。

8.如权利要求7所述的真空泵，其特征在于，所述压缩腔室包括沿所述定子的轴线方向依次排列的多个压缩腔；

所述子管沿与所述定子的轴线垂直的方向延伸，且每个所述压缩腔对应的所述子管数量不相等。

9.如权利要求8所述的真空泵，其特征在于，所述定子具有进气口以及出气口；

沿所述进气口指向所述出气口的方向，每一所述压缩腔对应的所述子管的数量依次增加。

10.一种气体供给系统，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的真空泵。

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