TW201512542A - 乾燥粗抽真空泵 - Google Patents

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TW201512542A TW103122286A TW103122286A TW201512542A TW 201512542 A TW201512542 A TW 201512542A TW 103122286 A TW103122286 A TW 103122286A TW 103122286 A TW103122286 A TW 103122286A TW 201512542 A TW201512542 A TW 201512542A
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Abstract

本發明有關乾燥粗抽真空泵，包括具有配置在該排放管線(9)中之穿透通道的閥門(10；15)，具有穿透通道之閥門(10)係能夠於關閉位置與打開位置之間運動，該具有穿透通道之閥門(10；15)係在該關閉位置中與該排放管線(9)的嘴部(12)之承座接觸，且該具有穿透通道之閥門係在該打開位置中運動遠離該排放管線(9)的嘴部(12)，該真空泵包括馬達氣體注入裝置(13)，其被建構成將馬達氣體注入該文氏管效應通道(11)的入口(11a)。

Description

乾燥粗抽真空泵
本發明有關乾燥粗抽真空泵，其允許耗電量被減少。其尤其有關該“乾燥旋轉式羅茨泵”型式之粗抽真空泵、諸如於於單級或多級版本中之“魯氏”型式的羅茨泵、爪泵、迴旋式泵、螺桿泵、活塞泵等。
用於壓縮氣體所需要之電力係乾燥粗抽真空泵的耗電量中所涉及重要參數的其中一者。此壓縮電力主要被使用於該魯氏泵或爪型之多級泵的案例中之最後二壓縮級中、及被使用於螺桿泵的案例中之最後行程中。
為了減少該粗抽真空泵的耗電量，一習知解決方法係使用噴射器降低該最後壓縮級中之壓力。該噴射器在該文氏管效應之原理上操作。其意指壓力中之下降可被由壓縮流體、諸如像氮或壓縮空氣的氣體之注入所獲得，譬如在用於該氣體的通道之變窄部分。低降如此被建立，而沒有電力之任何直接消耗。
然而，將該噴射器定位於該排放管線中減少用於該泵 送氣體之通過的導率，致使譬如當粗抽該室中之真空時所發生的氣體之顯著流動不再可被吸收。
由專利文件FR 2952683得知的解決方法係將該噴射器安裝於平行迴路中，被配置成繞過該單向閥。如此，當該單向閥被關閉時，該氣體順著該噴射器被安裝的旁通迴路。馬達氣體之注入該旁通迴路之變窄部分產生該排放側面上之壓力的降低及因此該消耗電力中之下降。再者，如果氣體之過剩，該單向閥打開，使該平行迴路短路。
提出簡化之真空泵係本發明的目的之其中一者，該真空泵係更堅固、更小巧、生產較便宜、及比該先前技藝的真空泵更易於維護。
為此目的，本發明之一主題係乾燥粗抽真空泵，包括用於由人口泵送氣體至出口的至少一泵送階段、一連接至該最後泵送階段之出口的排放管線，其特徵為具有穿透通道之閥門被配置在該排放管線中，該閥門具有能夠於以下位置之間運動的穿透通道：-關閉位置，該具有穿透通道之閥門係在該關閉位置中與該排放管線的嘴部之承座接觸，並強迫該氣體通過文氏管效應通道，該文氏管效應通道通過具有穿透通道的閥門，及-打開位置，該具有穿透通道之閥門係在該打開位置中運動遠離該排放管線的嘴部，當該泵送階段之出口壓力 係在預定壓力閾值以上時，該具有穿透通道的閥門係在該打開位置中， -該真空泵包括用於注入馬達氣體之裝置，其被建構成將馬達氣體注入該文氏管效應通道的入口，以致在該關閉位置中，當馬達氣體被注入該文氏管效應通道的入口時，該文氏管效應通道與該馬達氣體注入裝置形成一噴射器。
具有穿透通道的閥門如此形成噴射器及自動排放迴路兩者，而當在用於產生該文氏管效應時的關閉位置中，當馬達氣體在該文氏管效應通道上游被注入時形成噴射器，且當在該關閉位置中時，形成該自動排放迴路，以如果有過剩氣體則繞過該文氏管效應通道。
馬達氣體之注入具有穿透通道的閥門之文氏管效應通道的入口使用該文氏管效應，以降低在該真空泵之最後泵送階段的出口之壓力。
在該最後泵送階段的出口所獲得之絕對壓力係因此降低至100至400毫巴而非1000毫巴等級的壓力。
該輸出壓力之此降低導致減少30至70%等級的電力消耗中之減少，而不會不利地影響該泵送性能(氣體的流動為壓力之函數)。
該耗電量的降低亦導致該泵外殼之溫度的降低，使得待移除之熱能的數量係較低，並可導致冷卻水的消耗中之減少。
再者，在該最後泵送階段之出口的壓力之降低意指該 等泵送條件可被保持進一步遠離該可燃性及爆炸限制，且可以冷凝的及/或腐蝕之種類的局部壓力可被減少，藉此顯著地減少該真空泵的材料上之腐蝕的風險及以冷凝物堵塞之風險。
在該最後泵送階段之出口的壓力之降低亦減少藉由該真空泵所造成的噪音程度。這是因為該低降減少該最後泵送階段之低頻脈衝的強度。
再者，該等氣體具有可用的自動排放迴路，其如果有高泵送流量係藉由運動進入該打開位置而具有穿透通道之閥門所建立，使得藉由該文氏管效應通道所形成的變窄部分不會對氣體之重要流動的泵送形成一障礙。因此不需要機械加工一進入該泵外殼之平行的旁通迴路及/或配置一具有控制下之閥門的外部旁通迴路，其意指該真空泵被簡化、更小巧、及亦更堅固且更易於維護。
根據一實施例，該文氏管效應通道係呈具有變窄部分的噴嘴之形狀。譬如，該噴嘴的入口之形狀被設計成像漏斗，其頸部係經由圓柱形中心部分所延伸，且終止於喇叭口形狀中。該噴嘴接著具有一被最佳化用於產生顯著壓降的形狀。
具有穿透通道之閥門的頭部譬如具有一導引形狀，被建構成與屬於該嘴部之互補導引形狀合作。該互補導引形狀係譬如截頭圓錐形或局部球狀。該互補導引形狀使將可能提供密封及每次該閥門返回至該關閉位置時確保具有穿透通道的閥門之正確定位，如此使其可能使用該文氏管效 應來確保最佳操作當作噴射器。
根據第一實施例，具有穿透通道的閥門被定位在該真空泵之消音器的入口。
該馬達氣體注入裝置係譬如局部併入該真空泵之泵本體。
形成閥門及噴射器之組件如此被配置在該真空泵的中心，且因此於操作期間可自該泵外殼之高溫獲益，用於將其加熱。其結果是，藉由加熱具有穿透通道的閥門且顯著地藉由以該被加熱之泵外殼傳導，可發生的文氏管效應通道之堵塞的風險能被減少，該堵塞藉由該可冷凝的氣體之冷卻所造成，而該冷卻藉由該文氏管效應通道中之氣體的膨脹所引起。
根據第二範例，具有穿透通道的閥門被配置在該排放管線的一端部，該端部被連接至泵送氣體處理裝置。由該最後泵送階段從該氣體之出口遠至到該氣體處理裝置的入口，該排放管線接著被保持在低壓之下，其係可代表數米管道的行程。該排放管線被保持在低壓之事實意指該可冷凝的氣體種類能被保持於氣體形式中，其多少能使避免需要加熱該排放管線成為可能。
該馬達氣體注入裝置可包括一供給管線，其一端部支承注入噴嘴，該馬達氣體注入軸線與該文氏管效應通道之軸線被對齊。
該真空泵可另包括一彈性返回元件，用於將該具有穿透通道的閥門推動進入該關閉位置。該彈性返回元件係譬 如介入於具有穿透通道的閥門之頭部與該排放管線的環狀肩部之間，並在該嘴部的下游於該泵送氣體流動之方向中。
根據另一實施例，具有穿透通道的閥門係直立地配置在該嘴部上方。具有穿透通道的閥門能接著在重力之下被推動朝其被關閉抵靠著該嘴部的位置。
根據第一實施例，該文氏管效應通道被形成在該具有穿透通道的閥門中。
再者，可將該馬達氣體注入裝置製備為機動的。用於注入該馬達氣體之裝置接著被鎖固至具有穿透通道的閥門，而在該馬達氣體注入裝置之出口與該文氏管效應通道的入口之間具有固定的預定距離，至少一泵送氣體進氣口被形成於該馬達氣體注入裝置之出口與該文氏管效應通道的入口之間。
以此方式接合在一起，該馬達氣體注入裝置之出口與該文氏管效應通道的入口間之距離被充分地控制。因此確定的是用於獲得該文氏管效應，具有穿透通道之閥門相對於該馬達氣體的注入之正確定中心及正確定位將被維持。
該真空泵可另包括一介入該真空泵本體與該馬達氣體注入裝置間之彈性返回構件，以推動該具有穿透通道的閥門進入該打開位置。這接著改善該馬達氣體注入裝置之導引及定位。
具有穿透通道的閥門具有譬如延伸該頭部之閥桿，該閥桿具有至少局部地由該頭部徑向漸進地逐漸縮小的外部 形狀。此逐漸縮小之形狀使其可能減少可接近該氣流中所產生的亂流，並使其可能漸進地穩定環繞其輪廓之氣體的流動，如此使具有穿透通道的閥門之任何振動減至最小。在適當之處，其係亦適合在至該真空泵的消音器之入口被插入，而不會阻擋該通道過，但保留一環狀開口暢通，當具有穿透通道的閥門係於該打開位置中時，該環狀開口係與高流量率相容。
根據第二實施例，該文氏管效應通道被形成在鎖固至該馬達氣體注入裝置的突出部分中，而在該馬達氣體注入裝置之出口與該文氏管效應通道的入口之間具有固定的預定距離，至少一泵送氣體進氣口被形成於該馬達氣體注入裝置之出口與該文氏管效應通道的入口之間。該突出部分與用於該穿透通道的閥門中之開口中所形成的額外承座合作。
如此，該馬達氣體注入裝置之出口與該文氏管效應通道的入口間之距離被充分地控制。因此確定的是用於獲得該文氏管效應，具有穿透通道之閥門相對於該馬達氣體的注入之正確定中心及正確定位可被維持。
為使得具有穿透通道之閥門更易於將其本身中心定位在該突出部分上，該突出部分及具有穿透通道的閥門之開口中所形成的額外承座可具有諸如截頭圓錐形或局部地球狀互補的導引形狀。
1‧‧‧真空泵
4‧‧‧吸入口
5‧‧‧排放口
6‧‧‧泵外殼
8‧‧‧出口
9‧‧‧排放管線
10‧‧‧閥門
11‧‧‧文氏管效應通道
11a‧‧‧入口
11b‧‧‧中心部分
11c‧‧‧喇叭口形狀
12‧‧‧嘴部
12a‧‧‧導引形狀
13‧‧‧馬達氣體注入裝置
14‧‧‧消音器
15‧‧‧閥門
18‧‧‧螺旋彈簧
19‧‧‧肩部
20‧‧‧頭部
20a‧‧‧導引形狀
21‧‧‧閥桿
21a‧‧‧外部形狀
21b‧‧‧端部
22‧‧‧注入噴嘴
23‧‧‧供給管線
24‧‧‧密封件
25‧‧‧熱交換器
26‧‧‧變窄區段
27‧‧‧連接件
28‧‧‧進氣口
29‧‧‧彈性返回構件
30‧‧‧基座
31‧‧‧管道
32‧‧‧突出部分
33‧‧‧承座
34‧‧‧導引管
M‧‧‧馬達
TA‧‧‧泵送階段
T1‧‧‧泵送階段
T2‧‧‧泵送階段
T3‧‧‧泵送階段
T4‧‧‧泵送階段
TR‧‧‧泵送階段
進一步優點及特色將由閱讀本發明之說明性、但非限制性實施例的敘述、及由所附圖面而變得明顯，其中：-圖1描述具有閥門的乾燥粗抽真空泵之概要視圖，該閥門具有於該關閉位置中的穿透通道；-圖2描述一類似於圖1的視圖，並具有閥門，該閥門具有於打開位置中之穿透通道；-圖3描述該最後泵送階段的一部分與乾燥粗抽真空泵之排放管線的一部分，而使一些零組件被顯示為隱蔽細部；-圖4描述圖3的乾燥粗抽真空泵之元件的截面中之局部放大視圖；-圖5描述具有穿透通道的閥門及彈簧的立體圖，該彈簧與具有圖4之乾燥粗抽真空泵的穿透通道之閥門組裝；-圖6描述具有穿透通道之閥門與圖5的彈簧之另一視圖；-圖7以截面描述具有穿透通道之閥門及被組裝的彈簧之視圖；-圖8以截面描述馬達氣體注入裝置之供給管線的視圖；-圖9以截面描述根據另一實施例的乾燥粗抽真空泵中之閥門-噴射器組件的局部視圖；-圖10a描述該閥門-噴射器組件的第二實施例之第一替代形式； -圖10b描述該閥門-噴射器組件的第二實施例之第二替代形式；-圖11a描述該閥門-噴射器組件的第二實施例之第三替代形式；-圖11b描述該閥門-噴射器組件的第二實施例之第四替代形式；及-圖12描述該閥門-噴射器組件之第三實施例。
本發明有關乾燥粗抽真空泵，其意欲用於泵抽一室、諸如製程室，意欲譬如用於該半導體、LED、平面螢幕或太陽能板工業中之基板的製造。
該乾燥粗抽真空泵係譬如為呈單級或多級版本的“旋轉式羅茨”型、諸如“魯氏”泵、爪泵、迴旋式泵、螺桿泵、活塞泵、或在其它類似原理中工作之泵。
於圖1及2所說明的範例中，該乾燥粗抽真空泵1係多級泵。其包括譬如六個泵送階段TA、T1、T2、T3、T4、TR，被串連地安裝於該真空泵1的吸入口4及排放口5之間，且待泵送的氣體可由該吸入口4循環經過該等泵送階段至該排放口5，該排放壓力5大致上係大氣壓力之等級。
在該等泵送階段TA、T1、T2、T3、T4、TR內，旋轉式軸桿以轉子之形式延伸，且在該排放階段TR末端藉由該真空泵1的馬達M所驅動。該等轉子具有咬合或互 補的輪廓，在該泵外殼6內側於相反方向中轉動。在旋轉時，待泵送的氣體變得被誘捕於該空的空間之間，該空間被包括於該等轉子及該泵外殼6之間，且該氣體係在該最後泵送階段TR之後藉由該等轉子驅動朝該下一階段或朝該排放口5。該真空泵1被稱為“乾燥的”，因為，在操作中，該等轉子在該真空泵1的泵外殼6內側於相反方向中旋轉，而在該等轉子及該泵外殼6之間沒有機械式接觸，如此對照於被稱為潤滑葉片泵的真空泵，允許在此完全無該等泵送階段TA、T1、T2、T3、T4、TR中之油。
每一泵送階段TA、T1、T2、T3、T4、TR包括個別的入口及出口。該連續泵送階段TA、T1、T2、T3、T4、TR藉由個別之出口管線、亦被稱為級間管線被前後串連地連接，該等管線將該前一泵送階段的出口連接至該下一階段之入口(參考圖1中之實線箭頭)。該第一泵送階段TA亦被稱為該“吸入階段”，其入口與該真空泵1的吸入口4相通。該最後泵送階段TR亦被稱為該“排放階段”，其出口8與該真空泵1之排放口5相通，該排放壓力大致上係大氣壓力的等級。
該真空泵1另包括一將該最後泵送階段TR之出口8連接至該排放口5的排放管線9。
該真空泵1亦包括一配置在該排放管線9中而具有穿透通道之閥門10(亦已知為“具有穿透通道的止回閥”)，文氏管效應通道11通過該具有穿透通道之閥門10。
根據圖1至4中所描述之第一實施例，該文氏管效應通道11係形成於該具有穿透通道之閥門10中。
該文氏管效應通道11允許氣體通過該最後泵送階段TR的出口8及該排放口5之間。其係以此一使得該文氏管效應通道11之軸線與該排放管線9的軸線被對齊之方式配置，該文氏管效應通道及該排放管線9係同軸向的。
具有穿透通道的閥門10係譬如配置在至該真空泵1之消音器14的入口，該消音器14被定位在該排放口5的上游。
此具有穿透通道之閥門10係能夠於關閉位置(圖1)與打開位置(圖2)之間軸向地運動，在該關閉位置中，該閥門係與該排放管線9的嘴部12之承座接觸，並強迫該氣體通過該文氏管效應通道11，且於該打開位置中，該閥門被定位遠離該排放管線9的嘴部12。
該文氏管效應通道11係一穿透管道，其形成該氣體之通道的一變窄部分，以便當馬達氣體在該入口11a被注入時獲得“噴射器”功能。
如此獲得之噴射器操作像一小的輔助真空泵，包括不運動零件，且其中壓力之降低係藉由轉換輔助流體、該馬達氣體的動能所獲得。
該真空泵1另包括一馬達氣體注入裝置13，其被建構來將該馬達氣體、諸如壓縮氮氣或壓縮乾燥空氣(CDA)或另一壓縮中性氣體注入至該文氏管效應通道11的入口11a。該馬達氣體之絕對壓縮壓力係在約為3巴 的最小值。至少當具有穿透通道的閥門10係於該關閉位置中時，該馬達氣體被注入。
為如此做，該馬達氣體注入裝置13包括一供給管線23，其一端部支承一注入噴嘴22。
根據圖8中所描述之一實施例，該注入噴嘴22係由該供給管線23的變窄區段26所形成。該變窄區段26之直徑係譬如約為1毫米。該變窄區段26使得其可能達成該馬達氣體的想要之加速度，以便獲得該文氏管效應。
根據另一未被描述的範例，該注入噴嘴係藉由譬如由硬材料所製成之注入器型式、諸如由預先鑽孔有射水孔的紅寶石所製成之注入器的噴嘴所形成。
再者，於圖1至4中所描述之範例中，該馬達氣體注入裝置13被局部地併入該泵外殼6中的外殼空間。該注入噴嘴22如此在該最後排放階段TR之出口8打開。密封件24亦被介入於該馬達氣體注入裝置13及該泵外殼6中的外殼空間之間，以保證此泵外殼被密封(圖4)。
該文氏管效應通道11具有一噴射噴嘴之形狀，該噴嘴具有一變窄部分。
根據圖7中所描述之一實施例，該文氏管效應通道11具有被稱為“超音速”的噴嘴形狀：至該文氏管效應通道11的入口11a、亦即該文氏管效應通道11與該泵送階段TR之出口8相通的側面採取漏斗之形式，其頸部係藉由採取圓柱形中心部分11b的形式之變窄區段所延伸。
該圓柱形中心部分11b在下游終止於喇叭口形狀11c (圖4及7)中。用於譬如約為25毫米直徑之排放管線9，該文氏管效應通道11的圓柱形中心部分之直徑譬如被包括於2及10毫米之間、諸如約為3毫米。該文氏管效應通道11的總長度係譬如約為20至30毫米，使該文氏管效應通道11之圓柱形中心部分11b的長度例如係約為14至16毫米。此文氏管效應通道11之形狀被稱為有著跟在發散區段之後的會聚第一區段之“超音速”。這將使其可能達成超音速氣體流量率及最佳化被泵送經過該文氏管效應通道11的氣體之流動，而同時限制壓力下降，但提供一適於產生該“文氏管效應”的變窄部分。
該馬達氣體注入裝置13之出口被導向，以面朝該文氏管效應通道11的入口11a，以便在與該文氏管效應通道11之軸線對齊的主要方向中注入馬達氣體。
當具有穿透通道的閥門係在該關閉位置中時，該馬達氣體注入裝置13之出口與該文氏管效應通道11的入口11a間之距離d為小的，譬如被包括於0.5及2毫米之間。
再者，該馬達氣體注入裝置13之出口的之直徑係少於或等於該文氏管效應通道11的入口11a之直徑。
根據另一未被描述的實施例，於該關閉位置中，在該圓柱形中心部分11b之入口，該馬達氣體注入裝置13之出口被承納在該文氏管效應通道11的入口11a。
該最後泵送階段TR之出口8及該注入噴嘴22之軸線造成譬如0及90°的角度α，以使得該真空泵1更易於 裝配(圖4)。
當該最後泵送階段TR之出口壓力係高於預定壓力閾值時，具有穿透通道的閥門10亦被建構成於該打開位置中。更明確地是，當該最後泵送階段TR之出口壓力8及該排放側面5上的壓力間之壓力差△P係譬如在預定閾值以上、諸如於150及200毫巴之間時，具有穿透通道的閥門10被建構成於該打開位置中。
譬如，該具有穿透通道之閥門10被推動進入該關閉位置，其中該閥門係藉由諸如螺旋彈簧18的彈性返回元件抵靠著該嘴部12。如果在該最後泵送階段TR之出口8為過壓，該具有穿透通道之閥門10藉由該過壓被推回頂抗其彈性返回之效應，打開該嘴部12至氣體的通道。
根據另一未被描述的範例，該具有穿透通道之閥門10被直立地配置在該嘴部上方。此具有穿透通道之閥門可接著被推動進入該位置，其中該閥門在重力效應之下被關閉抵靠著該嘴部。如果在該最後泵送階段TR之出口8為過壓，該具有穿透通道的閥門10被往上地推回，打開用於氣體之通過的閥門12。
根據更好於圖4、5及6看見的一實施例，該具有穿透通道之閥門10具有一呈盤片之形狀的頭部20及延伸該頭部20之閥桿21，該閥桿21具有一由該頭部20漸進地與徑向地逐漸縮小的形狀。
該頭部20具有作用為一塞子之盤片形狀：當該具有穿透通道之閥門10係於該關閉位置中時，該頭部20停靠 在藉由該文氏管效應通道11的嘴部12所形成之承座上。
具有穿透通道之閥門10的閥桿21係足夠長，以至少局部地打進該文氏管效應通道11中，而具有一被最佳化用於噴射器型式操作之長度。
該彈簧18被介入於該具有穿透通道的閥門10之頭部20及該排放管線9的環狀肩部19之間，該環狀肩部19於該氣體被泵送之方向中被配置在該嘴部12的下游。該環狀肩部19如此形成譬如用於固持該消音器14之裝置(圖4)。該具有穿透通道之閥門10係如此安裝，在該彈簧18中同軸向，該閥桿21延伸在該彈簧內側。
再者，為確保該具有穿透通道的閥門10在每一次其返回至該關閉位置時之密封及正確定位，該具有穿透通道的閥門10之頭部20具有一導引形狀20a，其被建構成與屬於該嘴部12的互補導引形狀12a合作，而該嘴部形成用於該具有穿透通道的閥門10之頭部20具的承座。
譬如，與該承座12接觸的頭部20之部分的導引形狀20a及該承座12之互補導引形狀12a具有互補的截頭圓錐形狀(圖4)。根據另一未被描述的範例，這些互補導引形狀係局部球狀的。該互補導引形狀12a、20a允許該具有穿透通道之閥門10將其本身自動地中心定位於該排放管線9中，且面朝該注入噴嘴22，使其可能使用該文氏管效應確保最佳之操作當作一噴射器。
該閥桿21具有譬如一外部形狀21a，其至少局部地由該頭部20徑向漸進地逐漸縮小，以便減少可於該氣流 中靠近它而被產生的亂流。該逐漸縮小之外部形狀21a亦允許環繞其輪廓的氣體之流動將逐漸地被穩定，且允許該具有穿透通道的閥門10之任何振盪被減至最小。
該閥桿21的端部21b具有譬如圓柱形的形狀，其直徑被設計成適於在該真空泵1之消音器14的入口插入，而不會阻擋該通道過，但留下一用於該氣體之暢通無阻的環狀開口，當該具有穿透通道的閥門10係在該打開位置中時，該氣體係與強烈油流相容。譬如，該閥桿21之圓柱形端部21b的外徑係約為8毫米。該端部21b的外徑係亦與該文氏管效應通道11之喇叭口形狀11c的端部之直徑有約為相同的量值。
如此，關於在圖4、5及6中所描述之範例，該閥桿21具有一外部形狀21a，其譬如大體上為一由該頭部20遠至該文氏管效應通道11的中心部分11b之截頭圓錐形地逐漸縮小，而在該端部21b藉由圓柱形部分所延伸。
該馬達氣體注入裝置13亦可包括一與該真空泵1的泵外殼6接觸之熱交換器25(圖1)，以便在該馬達氣體抵達該供給管線23之前加溫該馬達氣體。藉由該真空泵的泵外殼6所發出之熱能如此被使用於加溫該馬達氣體。該乾燥粗抽真空泵1亦可包括加熱蓋(未描畫)，以促進該馬達氣體的加熱。
該具有穿透通道之閥門10係譬如由鋁、不銹鋼、耐Ni鑄鐵、或被塗覆以Ni-P、Ni-B、SiC、BN、Al2O3、Si3N3、YtO2、ZrO2型之塗層所製成，其尤其係耐腐蝕 的，且於它們之一些的案例中亦為耐磨的。
在正常操作中，諸如於該製程室係在生產中之相位中，待泵送的氣流係譬如少於100slm。
該真空泵之出口壓力8係低於該排放口5的大氣壓力，該具有穿透通道之閥門10因此係在該關閉位置中(圖1)。
在此位置中，該具有穿透通道之閥門10的頭部20停靠著藉由該嘴部12所形成之排放管線9的承座。在離該最後泵送階段TR之出口8，待泵送的氣體順著該文氏管效應通道11、經過該具有穿透通道的閥門10(於實線中之箭頭)。當馬達氣體在該文氏管效應通道11之入口11a被注入時(於虛線中之箭頭)，低降被建立，在該真空泵1的出口8經過文氏管效應造成壓力之降低。該文氏管效應通道11如此形成一具有該馬達氣體注入裝置13的噴射器。
該馬達氣體可被永久地注入。當作另一選擇，根據藉由該粗抽真空泵1所消耗之電力的程度或該製程室之操作的狀態：於生產中、預粗抽真空中或備用中，控制單元被提供用於管理該馬達氣體之注入。
於圖1至4所說明的情況中，在此於該排放口5的上游在大氣壓力下，該具有穿透通道之閥門10被配置在該最後泵送階段TR的排放管線9中，所獲得之絕對壓力係譬如約為100至400毫巴。此低降產生約為30至70%的真空泵1之耗電量的降低。
如果氣體之相當大流量將被移除，在該最後泵送階段TR的出口8之壓力與在該排放口5的壓力間之壓力差△P變得高於預定壓力閾值。此氣體之過剩、超過100slm、諸如約為500至600slm發生譬如當粗抽一連接至該真空泵1之室的真空時、或當開始該真空泵1時、亦即當由大氣壓力泵送氣體時。
此過壓推回該具有穿透通道之閥門10的頭部20遠離該嘴部12，並頂抗其彈性返回之作用，打開該具有穿透通道之閥門10。因此，待泵送的氣體順著該排放迴路、通入該嘴部12且接著於該排放管線9及該具有穿透通道的閥門10之間(於圖2中的實線中之箭頭)。如此，該過剩氣體不會在該最後泵送階段的出口8造成過壓，但能被該真空泵1所吸收。
該具有穿透通道之閥門10形成噴射器及排放迴路兩者，而當在產生該文氏管效應的關閉位置中時，當馬達氣體在該文氏管效應通道11的上游被注入時形成噴射器，且當在該關閉位置中時形成該排放迴路，以便繞過該文氏管效應通道。
如果高流量待泵送，該氣體如此具有藉由該具有穿透通道的閥門之運動進入該打開位置所建立的自動排放迴路，以致藉由該文氏管效應通道11所形成之變窄部分不會對泵送形成一障礙。
因此，在此不需要機械加工該泵外殼6中之平行的旁通迴路及/或配置一具有控制下之閥門的外部旁通迴路， 且這意指該真空泵被簡化、更小巧、及亦更堅固且更易於維護。
在該最後泵送階段的出口獲得約為100至400毫巴之絕對壓力，產生該耗電量中之減少，而不會不利地影響該泵性能(氣體的流動為壓力之函數)。
該耗電量的降低亦導致該泵外殼6之溫度的降低，使得待移除之熱能的數量被減少，並可導致該冷卻水的消耗中之減少。
再者，在該最後泵送階段TR之出口的壓力之降低允許該等泵送條件被保持遠離該可燃性及爆炸限制，並使其可能減少可冷凝的及/或腐蝕之種類的局部壓力，而顯著地減少該真空泵的材料之腐蝕的風險及以冷凝物堵塞之風險。
在該真空泵1的最後泵送階段TR之出口的壓力之降低亦減少該真空泵的噪音程度。這是因為該低降減少該最後泵送階段TR之低頻脈衝的強度。
再者，形成該閥門及該噴射器之組件如此被配置在該真空泵1的中心，且因此於操作中可自該泵外殼6之高溫獲益，以便將被加溫。其結果是，藉由加溫該具有穿透通道的閥門10且顯著地藉由來自該被加熱之泵外殼6的傳導，可發生於該文氏管效應通道11中之堵塞的風險被減少，該堵塞藉由該可冷凝的氣體之冷卻所引起，而該冷卻藉由該文氏管效應通道11中之氣體的膨脹所造成。
根據圖9中所描述之另一示範實施例，該排放管線9 延伸遠至一被連接至泵送氣體處理裝置(或“清潔器”或“氣體處理設備”)的端部。該氣體處理裝置大致上被連接至該真空泵之排放口，以當此氣體具毒性時由該泵送氣體移去污染。
該具有穿透通道之閥門10被配置在該排放管線9的此端部，靠近該泵送氣體處理裝置之入口。
該馬達氣體注入裝置13被局部地安置在該排放管線9中，靠近該具有穿透通道之閥門10，以便施行該噴射器及低降引起的功能。在該真空泵1的消音器之後，該注入噴嘴22如此在該最後排放階段TR之出口8打開。
由該真空泵1的氣體出口8遠至該氣體處理裝置之入口，該排放管線9因此被保持在低壓之下，其係可代表數米管道的行程。該排放管線9被保持在低壓之事實意指該可冷凝的氣體種類能被保持於氣體形式中，且在一些情況中，這可使其避免需要加熱該排放管線9成為可能。
根據圖10a、10b、11a及11b中所描述之第二實施例，該馬達氣體注入裝置13被鎖固至該具有穿透通道之閥門10，而該文氏管效應通道11係形成在該穿透通道中。該泵送氣體的至少一進氣口28係形成於該馬達氣體注入裝置13之出口及該文氏管效應通道11的入口11a之間。
於該馬達氣體注入裝置13之出口及該文氏管效應通道11的入口11a之間，該馬達氣體注入裝置13係譬如藉由具有用於該泵送氣體之至少一進氣口28及維持預定距 離d的連接件27而固定至該具有穿透通道之閥門10，該預定距離d譬如被包括於0.5及2毫米之間。
該連接件27係譬如由設有周邊縱向通口的圓柱體所形成，該通口形成用於出自該最後泵送階段TR之出口8的泵送氣體之進氣口28。
如可由圖10a所說明之範例被看見，密封件24可被介入於該氣體注入裝置13的基座30及該泵外殼6中所形成的對應外殼空間之間。管道31被形成在該泵外殼6中的外殼空間之底部中，而導引朝向馬達氣體供給(未描述)。
該泵外殼6中的外殼空間之尺寸被設計，以致於該打開位置中，該氣體注入裝置13的基座30保持位在該外殼空間的中心，以使得其更易於導引包括該具有穿透通道的閥門及該馬達氣體注入裝置13的組件之運動。
為使得其更易於導引及自行中心定位該氣體注入裝置13於該泵外殼6中的外殼空間中，亦可製備用於該氣體注入裝置13及該外殼空間之基座30，以具有互補的導引形狀。該外殼空間之管道31具有譬如一環繞該供給管線23的導引管34，且被建構成裝入該氣體注入裝置13的基座30中之對應孔腔(圖10b與11b)。該導引管34提供該氣體注入裝置13的導引及自行中心定位，且亦使其可能將該範圍限制於哪一供給管線23被暴露至該高供給壓力，大致上約為3及7巴。此外，該導引管34將使其可能藉由減少該功能性間隙(達成一滑動式裝配)來限制馬 達氣體之漏出，而被使用當作活塞，且因此沒有密封件之使用。
於該關閉位置中，該具有穿透通道之閥門10係與該排放管線9的嘴部12之承座接觸，且這強迫該泵送氣體經過該文氏管效應通道11。該馬達氣體注入裝置13的基座30被中心定位於該泵外殼6的外殼空間中。該馬達氣體注入裝置13之供給管線23因此與該泵外殼6的外殼空間之底部中所形成的管道31相通。
於該打開位置中，其係包括該具有穿透通道的閥門10及該馬達氣體注入裝置13的組件，該組件被運動遠離該排放管線9之嘴部12。
以此方式接合在一起，該注入噴嘴22及該文氏管效應通道11間之距離保持被固定，使其可能確保該具有穿透通道的閥門與該馬達氣體注入裝置間之正確定中心及正確定位。
圖11a及11b中所說明之實施例的替代形式與圖10a及10b不同，其中彈性返回構件29被配置在該真空泵本體6之外殼空間中。該彈性返回構件、諸如線圈彈簧被介入於該真空泵外殼6及該馬達氣體注入裝置13的基座30之間。其將該具有穿透通道之閥門10推動進入該打開位置。這接著改善該馬達氣體注入裝置13的導引及定位。
根據圖12中所描述之第三實施例，該具有穿透通道之閥門15具有扁圓形頭部20，開口被形成在該頭部中，但不會具有容納該文氏管效應通道的閥桿。
該文氏管效應通道11被形成在鎖固至該馬達氣體注入裝置13之突出部分32中，用於該泵送氣體的至少一進氣口28被形成於該馬達氣體注入裝置13之出口及該文氏管效應通道11的入口11a之間。該突出部分32被配置有一形成在具有穿透通道的閥門15之開口中的額外承座33。
該突出部分32譬如藉由像該上文所敘述者之連接件27被固定至該馬達氣體注入裝置13，維持預定距離d，譬如被包括於0.5及2毫米之間，在該馬達氣體注入裝置13之出口與該文氏管效應通道11的入口11a之間。
於該關閉位置中，該具有穿透通道的閥門15之頭部20係與該排放管線9的嘴部12之承座接觸。該突出部分32係與該額外承座33及該突出部分32間之軸桿區連續地接觸、或具有一最小間隙ε，以致橫越該間隙ε的壓降係足以限制此軸承區中之氣體的滲漏流量率。此減至最小的滲漏氣體流量率允許在該具有穿透通道的閥門15之開口上游的噴射器之可接受的操作，且這強迫該氣體通過該突出部分32中所形成之文氏管效應通道11。
密封件之二位準係因此需要的，用於將該泵送氣體由該最後泵送階段TR之出口8導引至該文氏管效應通道11。
為造成該具有穿透通道的閥門15相對於該突出部分32之自行中心定位更容易，譬如對於該突出部分32及該額外的承座33製備，以具有互補之導引形狀、諸如截頭 圓錐形，如在圖12中所描述。再者，該突出部分32的徑向漸進地逐漸縮小之截頭圓錐形外部形狀意指該氣體流動之亂流可被減少。
於該打開位置中，該突出部分32及該馬達氣體注入裝置33保持被固定，且其係該具有穿透通道的閥門15，該閥門被運動遠離該排放管線9之嘴部12。
如此，該馬達氣體注入裝置13之出口及該文氏管效應通道11的入口11a間之距離保持被固定。因此確定的是該具有穿透通道的閥門15相對於該馬達氣體注入的正確定中心及正確定位將被確保，用於獲得該文氏管效應。
因此其將被了解用於該相同之泵送性能，該乾燥粗抽真空泵提供一較低的耗電量，因此係更節能及亦節省冷卻水，並提供減少之堵塞及腐蝕的風險。
1‧‧‧真空泵
4‧‧‧吸入口
5‧‧‧排放口
8‧‧‧出口
9‧‧‧排放管線
10‧‧‧閥門
11‧‧‧文氏管效應通道
12‧‧‧嘴部
13‧‧‧馬達氣體注入裝置
14‧‧‧消音器
18‧‧‧螺旋彈簧
19‧‧‧肩部
22‧‧‧注入噴嘴
23‧‧‧供給管線
25‧‧‧熱交換器
M‧‧‧馬達
TA‧‧‧泵送階段
T1‧‧‧泵送階段
T2‧‧‧泵送階段
T3‧‧‧泵送階段
T4‧‧‧泵送階段
TR‧‧‧泵送階段

Claims (16)

  1. 一種乾燥粗抽真空泵，包括用於由入口泵送氣體至出口(8)的至少一泵送階段、一連接至該最後泵送階段之出口(8)的排放管線(9)，其特徵為具有穿透通道之閥門(10；15)被配置在該排放管線(9)中，該閥門(10；15)具有能夠於以下位置之間運動的穿透通道：關閉位置，該具有穿透通道之閥門(10；15)係在該關閉位置中與該排放管線(9)的嘴部(12)之承座接觸，並強迫該氣體通過文氏管效應通道(11)，該文氏管效應通道通過具有穿透通道的閥門(10；15)，及打開位置，該具有穿透通道之閥門係在該打開位置中運動遠離該排放管線(9)的嘴部(12)，當該泵送階段之出口壓力係在預定壓力閾值以上時，該具有穿透通道的閥門(10；15)係在該打開位置中，該真空泵包括用於注入馬達氣體(13)之裝置，其被建構成將馬達氣體注入該文氏管效應通道(11)的入口(11a)，以致在該關閉位置中，當馬達氣體被注入該文氏管效應通道(11)的入口(11a)時，該文氏管效應通道(11)與該馬達氣體注入裝置(13)形成一噴射器。
  2. 如申請專利範圍第1項之乾燥粗抽真空泵，其中該文氏管效應通道(11)係呈具有變窄部分的噴嘴之形狀。
  3. 如申請專利範圍第2項之乾燥粗抽真空泵，其中該噴嘴的入口(11a)之形狀被設計成像漏斗，其頸部係 經由圓柱形中心部分(11b)所延伸，且終止於喇叭口形狀(11c)中。
  4. 如申請專利範圍第1至3項的其中一項之乾燥粗抽真空泵，其中該文氏管效應通道(11)係形成在具有穿透通道的該閥門(10)中。
  5. 如申請專利範圍第4項之乾燥粗抽真空泵，其中用於注入該馬達氣體的裝置(13)被鎖固至具有穿透通道的閥門(10)，而在該馬達氣體注入裝置(13)之出口與該文氏管效應通道(11)的入口(11a)之間具有固定的預定距離(d)，至少一泵送氣體進氣口(28)被形成於該馬達氣體注入裝置(13)之出口與該文氏管效應通道(11)的入口(11a)之間。
  6. 如申請專利範圍第5項之乾燥粗抽真空泵，其中該乾燥粗抽真空泵包括一介入該真空泵本體(6)與該馬達氣體注入裝置(13)間之彈性返回構件(29)，以推動該具有穿透通道的閥門(10)進入該打開位置。
  7. 如申請專利範圍第1至3項的其中一項之乾燥粗抽真空泵，其中該文氏管效應通道(11)被形成在鎖固至該馬達氣體注入裝置(13)的突出部分(32)中，而在該馬達氣體注入裝置(13)之出口與該文氏管效應通道(11)的入口(11a)之間具有固定的預定距離(d)，至少一泵送氣體進氣口(28)被形成於該馬達氣體注入裝置(13)之出口與該文氏管效應通道(11)的入口(11a)之間，該突出部分(32)與具有穿透通道的閥門(15)中 之開口中所形成的額外承座(33)合作。
  8. 如申請專利範圍第7項之乾燥粗抽真空泵，其中該突出部分(32)及該額外承座(33)具有截頭圓錐形或局部地球狀互補的導引形狀。
  9. 如申請專利範圍第1至3項的其中一項之乾燥粗抽真空泵，其中該馬達氣體注入裝置(13)被局部地併入該真空泵的泵本體(6)。
  10. 如申請專利範圍第9項之乾燥粗抽真空泵，其中具有穿透通道的閥門(10)被定位在至該真空泵之消音器(14)的入口。
  11. 如申請專利範圍第1至3項的其中一項之乾燥粗抽真空泵，其中具有穿透通道的閥門(10)被配置在該排放管線(9)之一端部，該端部被連接至泵送氣體處理裝置。
  12. 如申請專利範圍第1至3項的其中一項之乾燥粗抽真空泵，其中具有穿透通道的閥門(10)具有一頭部(10)，並具有一導引形狀(20a)，該導引形狀被建構來與屬於該嘴部(12)之互補導引形狀(12a)合作。
  13. 如申請專利範圍第12項之乾燥粗抽真空泵，其中該等互補導引形狀(12a、20a)為截頭圓錐形或局部球狀。
  14. 如申請專利範圍第1至3項的其中一項之乾燥粗抽真空泵，其中該馬達氣體注入裝置(13)包括一供給管線(23)，其一端部支承一注入噴嘴(22)，該馬達氣體 注入軸線與該文氏管效應通道(11)的軸線被對齊。
  15. 如申請專利範圍第1至3項的其中一項之乾燥粗抽真空泵，其中該乾燥粗抽真空泵包括一彈性返回元件(18)，該彈性返回元件將具有穿透通道的閥門(10；15)推動進入其被關閉抵靠著該閥門(12)之位置。
  16. 如申請專利範圍第1至3項的其中一項之乾燥粗抽真空泵，其中具有穿透通道的閥門係直立地配置在該嘴部(12)上方。
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