CN202326246U - 一种罗茨和爪式转子组合多级干式真空泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及真空泵技术领域，具体的说是一种罗茨和爪式转子组合的多级干式真空泵。该泵由变频电机、主从动轴、一级罗茨主从动转子、四级爪式主从动转子、五个泵腔、排气腔、轴承腔、油箱、齿轮箱、主从动齿轮构成，其中电机有水冷，泵腔外底部固定有水循环冷却管；共有5级腔体，每级腔体中通过一定的气体流道相通；本实用新型转速高，体积小重量轻，一级罗茨转子和四级爪式转子组合，罗茨转子为高真空吸气级，爪形转子为压缩排气级，可以在低入口压力下获得大的抽气速率，增大压缩比提高极限真空度，节约能源，在抽速相同的情况下减小了泵的体积和重量，同时降低了气流脉动冲击，减小噪音，并且实现直排大气，不需要接前级泵即可工作。

Description

一种罗茨和爪式转子组合多级干式真空泵

技术领域

本实用新型涉及真空泵技术领域，具体的说是一种罗茨和爪式转子组合多级干式真空泵。 

背景技术

IC(集成电路)装备制造业水平的高低是衡量一个国家和地区工业化程度的重要标志。而IC装备制造业作为增强国家综合实力和国际竞争力的先导性和战略性产业，已成为发达国家争夺高技术产业的战略制高点。我国已经把IC装备产业作为“十一五”规划重点发展产业，而在IC装备行业中，各种工艺设备例如化学气相沉积、等离子体化学气相沉积法(PECVD)、离子注入、蒸发、溅射、外延生长、刻蚀、封装、检测等的工艺都需要在对洁净度要求苛刻的真空环境下进行，这就对干式真空泵的需求很高，正是来自于半导体行业、化学工业、薄膜产业的迅速发展带动国外干泵市场的不断增长。在日本，半导体行业已全部用干式真空泵代替油封式机械泵，欧美半导体行业45％以上用干式真空泵代替了油封式机械泵，从而大大提高了产品的性能和质量。为了满足不同应用领域和不同工况的要求，国外有多级罗茨真空泵、多级爪式真空泵、螺杆式真空泵、涡旋式真空泵、往复式活塞真空泵以及涡轮式无油真空泵等。据统计，目前国产干泵的应用还不足1％，国内半导体工业用的干泵几乎全部从国外进口，其价格十分昂贵。所以，我国应大力研究开发干泵，使干泵成为我国真空工业新的经济增长点。爪型干式真空泵是较早出现的一个泵种。世界上第一台爪型干泵于1985年在日本上市，并大量应用于日本当时发展迅速的半导体工业。 

现有干泵技术存在加工难度大、极限真空低、消耗功率大、体积大、不能直排大气、不能用于IC装备的不足。 

实用新型内容

为了克服现有干泵技术中加工难度大、极限真空低、消耗功率大、体积大、不能直排大气、不能用于IC装备的不足，本实用新型的目的在于提供一种罗茨和爪式转子组合多级干式真空泵，适用于IC装备的新型的直排大气的干泵。 

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案。 

一种罗茨和爪式转子组合多级干式真空泵，包括电机、腔体、泵体尾部齿轮箱，其中腔体内设有主动轴及从动轴，该主动轴及从动轴前后两端均设有用于支撑的轴承及轴承支撑环；所述主动轴前端与电机连接，后端置于泵体尾部齿轮箱内、并设有主动齿轮，所述从动轴尾端置于泵体尾部齿轮箱内、并设有 与主动齿轮传动连接的从动齿轮，从动轴前端穿出腔体、并通过螺母固定；所述腔体从泵体尾端依次包括一级腔体、容置爪式转子腔体、排气腔体及轴承腔体，其中一级腔体、容置爪式转子腔体的端面上均设有使腔体间互相连通的进气口和排气口，排气腔体上设有与容置爪式转子腔体相连通的排气腔；所述主动轴及从动轴后端的轴承及轴承支撑环容置于一级腔体内，所述一级腔体内还设有固套在主动轴上的一级罗茨主动转子和与其相对应、固套于从动轴上的一级罗茨从动转子；容置爪式转子腔体内设有固套在主动轴上的爪式主动转子和与其相对应、固套在从动轴上的爪式从动转子；所述主动轴及从动轴前端的轴承及轴承支撑环容置于轴承腔体内。

所述电机与腔体之间设有电机油箱，该电机油箱内设有套设在主动轴和从动轴上用于固定轴承的电机侧轴承压盖、套固在所述主动轴上用于将主动轴固定于电机一侧的主动轴套、套固在该主动轴套上的主动甩油盘及套固在从动轴端部的电机侧从动甩油盘。 

所述容置爪式转子腔体包括二级腔体、三级腔体、四级腔体及五级腔体，各级腔体均设有进气口和排气口，并且上一级的排气口与下一级的进气口相对应，所述五级腔体的排气口与所述排气腔相对应；所述各级腔体内依次设有一正一反固套在主动轴与从动轴上的二级爪式主动转子与二级爪式从动转子、三级爪式主动转子与三级爪式从动转子、四级爪式主动转子与四级爪式从动转子、五级爪式主动转子与五级爪式从动转子。 

所述各级转子与泵腔的间隙为0.1～0.2mm。 

所述各级腔体通过螺栓联接，泵体尾部齿轮箱通过螺栓固接于一级腔体。 

所述各级腔体间采用O型密封圈密封。 

所述各级泵腔内的气体由高真空向低真空逐级压缩，压缩比为9∶8∶6∶3∶2。 

所述腔体外部设有水冷装置。 

所述电机包括外壳、电机定子、电机转子及输出轴，其中输出轴与所述主动轴同轴，电机转子套固在输出轴上，电机定子与泵体之间采用止口定位、并采用O型密封圈密封。 

所述主动轴、从动轴与各腔体轴孔的间隙为0.08～0.15mm。 

本实用新型有如下优点： 

本实用新型工作时低入口压力下获得大抽气速率，与罗茨泵相比具有高压缩比，低功耗的特点，提高极限真空度，节约能源，在抽速相同的情况下减小了泵的体积，同时降低了气流脉动冲击，减小噪音，常压启动，可直排大气独立工作，也可以和罗茨真空泵及分子泵组成无油泵机组；变频调速，柔性启动，整机冲击小，使用寿命长。且整机过载保护，具有故障自动保护，不会出现破坏性损坏；在一定转速下可以长期抽大气，改变了干泵最大入口压力限制；采用新型的特殊特氟龙类双唇轴封，增加了耐磨性，减少了摩擦系数，延长了泵的维修周期；并采用油气过滤结构，平衡装油腔和干泵腔体压力，解决向真空 室的泄漏问题；采用电机转子和泵轴一体，电机定子在油室外的结构，解决了电机动密封和电机震动问题；采用闭环控制系统对水、温度、气体进行控制，满足各种半导体工艺要求；齿轮和转子的装配采用热胀装配结构，减少了运动部的不平衡度和振动；在抽气过程中可保持真空环境不受污染，适用于半导体、石化、冶金、食品、医药、电子、包装、印刷等行业。 

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图； 

图2为一级转子和腔体剖面图； 

图3为二级转子和腔体剖面图； 

图4为三级转子和腔体剖面图； 

图5为四级转子和腔体剖面图； 

图6为五级转子和腔体剖面图； 

其中：1为主动齿轮，2为齿轮箱，3为轴承压盖，4为一级腔体，5为二级腔体，6为三级腔体，7为四级腔体，8为五级腔体，9为排气腔，10为轴封，11为轴承腔体，12为电机油箱，13为主动甩油盘，14为主动轴套，15为电机定子，16为电机转子，17为固定螺母，18为电机侧轴承压盖，19为电机侧从动甩油盘，20为轴承，21为五级爪式从动转子，22为五级爪式主动转子，23为四级爪式从动转子，24为四级爪式主动转子，25为爪式三级从动转子，26为三级爪式主动转子，27为二级爪式从动转子，28为二级爪式主动转子，29为一级罗茨从动转子，30为一级罗茨主动转子，31为齿轮侧从动甩油盘，32为从动齿轮，33为轴承支撑环，34为从动轴，35为主动轴，36为排气管道，37为一级进气口，38为一级排气口，39为二级进气口，40为二级排气口，41为三级进气口，42为三级排气腔，43为四级进气口，44为四级排气口，45为五级进气口，46为五级排气口。 

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括电机、腔体、泵体尾部齿轮箱2，其中腔体内设有主动轴35及从动轴34，该主动轴35及从动轴34前后两端均设有起支撑作用的轴承20及轴承支撑环33；所述主动轴35前端与电机连接，后端置于泵体尾部齿轮箱12内、并设有主动齿轮1，所述从动轴34尾端置于泵体尾部齿轮箱2内、并设有与主动齿轮1传动连接的从动齿轮32，从动轴34前端穿出腔体、并通过螺母17固定；所述腔体从泵体尾端依次包括一级腔体4、容置爪式转子腔体、排气腔体及轴承腔体11，其中一级腔体4、容置爪式转子腔体的端面上均设有使腔体间互相连通的进气口和排气口，排气腔体上设有与容置爪式转子腔体相连通的排气腔9；所述主动轴35及从动轴34后端的轴承20及轴承支撑 环33容置于一级腔体4内，所述一级腔体4内还设有固套在主动轴35上的一级罗茨主动转子30和与其相对应、固套于从动轴34上的一级罗茨从动转子29；容置爪式转子腔体内设有固套在主动轴35上的爪式主动转子和与其相对应、固套在从动轴34上的爪式从动转子；所述主动轴35及从动轴34前端的轴承(20)及轴承支撑环33容置于轴承腔体11内。 

所述电机与腔体之间设有电机油箱12，该电机油箱12内设有套设在主动轴35和从动轴34上用于固定轴承20的电机侧轴承压盖18、套固在所述主动轴35上用于将主动轴35固定于电机一侧的主动轴套14、套固在该主动轴套14上的主动甩油盘13及套固在从动轴34端部的电机侧从动甩油盘19。电机油箱12通过螺钉固定在轴承腔体11上。 

所述容置爪式转子腔体包括二级腔体5、三级腔体6、四级腔体7及五级腔体8，各级腔体均设有进气口和排气口，并且上一级的排气口与下一级的进气口相连，所述五级腔体8的排气口与所述排气腔9相连，排气管道36与排气腔9相连。所述各级腔体内依次设有一正一反固套在主动轴35与从动轴34上的二级爪式主动转子28与二级爪式从动转子27、三级爪式主动转子26与三级爪式从动转子25、四级爪式主动转子24与四级爪式从动转子23、五级爪式主动转子22与五级爪式从动转子21。所述各级腔体通过螺栓联接，采用O型密封圈密封，形成五个密闭的泵腔，进气口和排气口通过两个转子端面旋转周期性开关，排气孔的长度所对应的从动轴轴心的角度为80°-180°，主动轴轴心角度为-120°-100°，将排气孔角度做了一定的延长，使压缩的气体还没有达到很高压强时就被排到下一级泵腔，降低了每级泵腔产生的压缩热。 

主动轴35、从动轴34与各腔体轴孔的间隙为0.08～0.15mm；泵体尾部齿轮箱2通过螺栓固接于一级腔体4，泵体尾部齿轮箱2内主、从动轴上分别装有固定后轴承的轴承压盖3；所述腔体外部设有水冷装置，即水冷板冷却，使本实用新型能够连续在高气压的工作条件下也不会发生热涨抱死现象。 

所述电机包括外壳、电机定子15、电机转子16及输出轴，其中输出轴与所述主动轴35同轴，电机转子16套固在输出轴上，电机定子35与泵体之间采用精密止口定位、并采用氟橡胶O型密封圈密封。所述电机外壳与电机定子15之间灌注环氧树脂；所述电机附加变频控制器，采用卧式。 

如图3～6所示，随转子级数不同分别有多个相对独立的泵腔，并通过每个腔体的排气口向下一级排气，即一级排气口38与二级进气口39相连，二级排气口40与三级进气口41相连，三级排气口42与四级进气口43相连，四级排气口44与五级进气口45相连，5级是排气级；2级到5级爪式转子依次一正一反安装在轴上，一级转子为罗茨转子，其余四级压缩排气级为爪式转子。 

根据真空性能的需要，泵腔有效容积从高真空空级开始逐级压缩，并通过 级间气流通道相连；一级罗茨转子型线由圆弧和摆线组成，四级爪式转子型线为对称型由摆线和圆弧组成，这样结构布置可以在低入口压力下获得大抽气速率，其极限压力可达1Pa以下，气体在泵腔中由高真空向低真空级逐级压缩，优选压缩比为9∶8∶6∶3∶2；在抽速相同的情况下，减小了泵的体积，降低了功耗，而且加工简单，容易达到要求。 

为取得更好的技术效果，所述安装在轴上的转子与泵腔的间隙为0.1-0.2mm；所述各级转子与轴采用的是过盈配合方式安装；所述泵腔底部固定有水冷管对泵体进行外部水冷；所述转子和轴需经过动平衡检测，不平衡量小于1gmm。 

真空泵工作时，气体首先由进气口进入一级泵体、经过高真空级压缩，排出后通过气流通道进入下一级，分别在第二级、第三、第四级减小容积、压缩气体，最后由五级低真空级排到排气腔后排出大气，可实现直排大气。 

Claims (10)

1.一种罗茨和爪式转子组合多级干式真空泵，其特征在于：包括电机、腔体、泵体尾部齿轮箱(2)，其中腔体内设有主动轴(35)及从动轴(34)，该主动轴(35)及从动轴(34)前后两端均设有起支撑作用的轴承(20)及轴承支撑环(33)；所述主动轴(35)前端与电机连接，后端置于泵体尾部齿轮箱(12)内、并设有主动齿轮(1)，所述从动轴(34)尾端置于泵体尾部齿轮箱(2)内、并设有与主动齿轮(1)传动连接的从动齿轮(32)，从动轴(34)前端穿出腔体、并通过螺母(17)固定；所述腔体从泵体尾端依次包括一级腔体(4)、容置爪式转子腔体、排气腔体及轴承腔体(11)，其中一级腔体(4)、容置爪式转子腔体的端面上均设有使腔体间互相连通的进气口和排气口，排气腔体上设有与容置爪式转子腔体相连通的排气腔(9)；所述主动轴(35)及从动轴(34)后端的轴承(20)及轴承支撑环(33)容置于一级腔体(4)内，所述一级腔体(4)内还设有固套在主动轴(35)上的一级罗茨主动转子(30)和与其相对应、固套于从动轴(34)上的一级罗茨从动转子(29)；容置爪式转子腔体内设有固套在主动轴(35)上的爪式主动转子和与其相对应、固套在从动轴(34)上的爪式从动转子；所述主动轴(35)及从动轴(34)前端的轴承(20)及轴承支撑环(33)容置于轴承腔体(11)内。

2.按权利要求1所述的多级干式真空泵，其特征在于：所述电机与腔体之间设有电机油箱(12)，该电机油箱(12)内设有套设在主动轴(35)和从动轴(34)上用于固定轴承(20)的电机侧轴承压盖(18)、套固在所述主动轴(35)上用于将主动轴(35)固定于电机一侧的主动轴套(14)、套固在该主动轴套(14)上的主动甩油盘(13)及套固在从动轴(34)端部的电机侧从动甩油盘(19)。

3.按权利要求1所述的多级干式真空泵，其特征在于：所述容置爪式转子腔体包括二级腔体(5)、三级腔体(6)、四级腔体(7)及五级腔体(8)，各级腔体均设有进气口和排气口，并且上一级的排气口与下一级的进气口相连，所述五级腔体(8)的排气口与所述排气腔(9)相连；所述各级腔体内依次设有一正一反固套在主动轴(35)与从动轴(34)上的二级爪式主动转子(28)与二级爪式从动转子(27)、三级爪式主动转子(26)与三级爪式从动转子(25)、四级爪式主动转子(24)与四级爪式从动转子(23)、五级爪式主动转子(22)与五级爪式从动转子(21)。

4.按权利要求3所述的多级干式真空泵，其特征在于：所述各级转子与泵腔的间隙为0.1～0.2mm。

5.按权利要求3所述的多级干式真空泵，其特征在于：所述各级腔体通过螺栓联接，泵体尾部齿轮箱(2)通过螺栓固接于一级腔体(4)。

6.按权利要求3所述的多级干式真空泵，其特征在于：所述各级腔体间采用O型密封圈密封。

7.按权利要求3所述的多级干式真空泵，其特征在于：所述各级泵腔内的气体由高真空向低真空逐级压缩，压缩比为9∶8∶6∶3∶2。

8.按权利要求1所述的多级干式真空泵，其特征在于：所述腔体外部设有 水冷装置。

9.按权利要求1所述的多级干式真空泵，其特征在于：所述电机包括外壳、电机定子(15)、电机转子(16)及输出轴，其中输出轴与所述主动轴(35)同轴，电机转子(16)套固在输出轴上，电机定子(35)与泵体之间采用止口定位、并采用O型密封圈密封。

10.按权利要求1所述的多级干式真空泵，其特征在于：所述主动轴(35)、从动轴(34)与各腔体轴孔的间隙为0.08～0.15mm。 

Images