真空泵的螺杆属于什么螺距

螺杆真空泵的选型如图所示：

螺杆真空泵是利用一对螺杆，在泵壳中作同步高速反向旋转而产生的吸气和排气作用的抽气设备，它是油封式真空泵的更新换代产品，能抽除含有大量水蒸汽及少量粉尘的气体场合，在国内制药、化工、半导体等对清洁真空要求较高的企业领域得到广泛应用。

螺杆真空泵的优点：

各种真空泵的发展愈来愈受到真空应用场合的影响，一般的真空系统无法满足清洁无油及耐腐蚀的要求，因此近年来干式真空泵市场需求量很大,真空获得产品已经出现更新换代的局面,大量的有油真空系统已被无油清洁的真空系统所代替。

国外几乎每一家较大的真空公司都生产各种不同型式的干式真空泵.螺杆真空泵属于非接触型干式泵,是20世纪90年代初期出现的一种理想的泵种,以其抽速范围宽、结构简单紧凑、抽气腔元件无摩擦、寿命长、能耗低、无油污染等优点得以广泛应用。

干式螺杆真空泵由于其优越的性能，在欧美和日本已经成为微电子、半导体、制药、精密加工等行业首选真空获得设备，日本在螺杆压缩机基础上，很早就研发出了真空泵的多头转子型线，并投入市场。

德国几家真空设备公司也逐步的开发出了等螺距、变螺距转子型线，并在转子和机体冷却方面做了很多研究。中国企业在2008年也将螺杆真空泵的生产进入批量化生产，在化工制药等行业得到很好的应用。

一、产生和优点

目前各种真空泵的发展愈来愈受到真空应用场合的影响，一般的真空系统无法满足清洁无油及耐腐蚀的要求，因此近年来干式真空泵市场需求量很大,真空获得产品已经出现更新换代的局面,大量的有油真空系统已被无油清洁的真空系统所代替。国外几乎每一家较大的真空公司都生产各种不同型式的干式真空泵.螺杆真空泵属于非接触型干式泵,是20世纪90年代初期出现的一种理想的泵种,以其抽速范围宽、结构简单紧凑、抽气腔元件无摩擦、寿命长、能耗低、无油污染等优点。

干式螺杆真空泵由于其优越的性能，在欧美和日本目前已经成为微电子、半导体、制药、精密加工等行业首选真空获得设备，日本在螺杆压缩机基础上，很早就研发出了真空泵的多头转子型线，并投入市场。德国几家真空设备公司也逐步的开发出了等螺距、变螺距转子型线，并在转子和机体冷却方面做了很多研究。螺杆泵的技术关键问题。中国的威海智德真空科技有限公司在2008年也将螺杆真空泵的生产进入批量化生产，在化工制药等行业得到很好的应用。

二、主要结构

传动轴连接主动转子，通过同步齿轮带动从动转子旋转，在壳体上开有冷却水通道，用来冷却转子和排气口温度，同步齿轮及轴承用油润滑，轴承和壳体内部通过密封件来密封以达到无油的效果。干式螺杆真空泵同无油螺杆压缩机在密封和润滑上结构类似，一般真空泵的排气端用机械式密封件，进气侧通常用双唇形密封件。在传动方式上，目前通用的是直连电机，用联轴器与转子连接，极少数用皮带或者传动链传动。 等螺距螺杆泵由于无内压缩过程，排气温度非常高，如冷却效果不好，会造成转子和机壳变形，影响抽气效果。冷却机壳是必不可少的一个环节，水冷是最常见的方法，在机壳本体、轴承外侧通冷却水，可以达到冷却壳体进而冷却转子的目的。

三、国内外生产公司概况

1、威海智德真空科技有限公司是中国最早研发干式螺杆真空泵的企业，从2004年起便开始进行型线与结构性能方面的研究。在2007年国内干式螺杆真空泵的市场基本被国外厂家占据的时候，公司投入大量资金将该产品转入批量化的生产，并得到国家的大力支持获得各类省级国家级科技奖项和资金。公司生产的GENT干式螺杆真空泵极限真空更高，消耗功率更低，具有节能，免维修等优点。它是油封式/喷射式/水环式真空泵的更新换代产品，在国内各大制药和化工企业得到大量应用。针对不同工艺条件，其过流部件（即转子和泵体等与气体接触的部分）均有防腐涂层，包括镍磷涂层和PTFE两种。

2、德国莱宝公司在2002年底正式推出的SREWLINE系列螺杆式无油压缩真空泵是一种专门为工业应用(非半导体应用)设计的干式泵，它是一种全新的设计，是专门用来解决工业应用中艰苦的真空问题，如粉尘、焦油等。此泵也是采用变螺距转子，有内压缩过程，泵腔内无轴承和密封，大大降低了故障率，泵腔内没有内部阀门，因而耐粉尘和焦油能力强，此泵的螺杆采用内部中空冷却，可以降低转子温度和热变形，螺杆寿命长。

3、德国普旭公司的COBRAN系列螺杆泵，制程工艺最理想的真空泵，特别适用于化工和制药行业的各工艺流程。普旭是世界上最大的真空泵、鼓风机和压缩机的供应商之一，真空泵的质量较高，相比其他厂家，在欧洲市场占有率极高，价格偏贵。

4、德国里奇乐的VSA/VSB系列，VSA系为等螺距转子，市场评价较好，性能稳定。VSB系列是变螺距转子设计（非线型齿形设计），同其他几家一样，通过内压缩来改变泵的功耗和排气温度，不用两级压缩中间冷却，单级即可实现很高的真空度。在密封件上做了改进，静态密封元件优选Viton材料，在有特殊要求的情况下选择PTFE或者添加有PTFE的密封件。动态密封元件在真空泵吸入侧用双密封唇；真空泵排气侧用简单的带有防止气体外溢的密封圈，以防止固体物质进入泵内。

目前各种真空泵的发展愈来愈受到真空应用场合的影响，一般的真空系统无法满足清洁无油及耐腐蚀的要求，因此近年来干式真空泵市场需求量很大,真空获得产品已经出现更新换代的局面,大量的有油真空系统已被无油清洁的真空系统所代替。国外几乎每一家较大的真空公司都生产各种不同型式的干式真空泵.螺杆真空泵属于非接触型干式泵,是20世纪90年代初期出现的一种理想的泵种,以其抽速范围宽、结构简单紧凑、抽气腔元件无摩擦、寿命长、能耗低、无油污染等优点得以广泛应用。

干式螺杆真空泵由于其优越的性能，在欧美和日本目前已经成为微电子、半导体、制药、精密加工等行业首选真空获得设备，日本在螺杆压缩机基础上，很早就研发出了真空泵的多头转子型线，并投入市场。德国几家真空设备公司也逐步的开发出了等螺距、变螺距转子型线，并在转子和机体冷却方面做了很多研究。中国企业在2008年也将螺杆真空泵的生产进入批量化生产，在化工制药等行业得到很好的应用。

采用干式真空泵，泵内不仅不存在润滑油，而且亦不存在废液处理的问题。但是泵腔内没有油，就使得泵腔内部的间隙无法保持密封，而且还失去了用于控制温度的传热介质，这对干式真空泵带来很大的挑战。

早期的干泵是由几级罗茨型转子或几级爪型转子串联而成，它们在泵腔内没有任何接触，用同步齿轮带动二个平行的转子轴，由于泵腔内没有任何液体，所以内部间隙要尽可能保持很小，以减少气体的返流。但是这个很小的间隙对于工艺颗粒的堆积显得十分敏感，目前解决这个问题的办法就是：从泵的入口充入惰性气体将它冲刷掉，或者用惰性气体来稀释可凝性的腐蚀气体。

干泵在半导体行业应用成功，亦激励干泵制造商将干泵引入化学工业，虽然干泵价格昂贵，但运行成本较低，特别是没有废液处理问题，对环境和健康十分有利。目前各种类型的干泵很多，包括涡旋泵、隔膜泵、干式旋片泵、罗茨型干泵、爪式干泵和螺杆真空泵。在化工行业应用中占主导地位的是罗茨型干泵、爪式干泵和螺杆真空泵。

1 罗茨型干泵

罗茨型干泵是属于较大型的干式真空泵，在化学工业有着广泛应用。该泵是由三级三叶型罗茨转子串联组成，它们装在同一根轴上，各级转子之间由中隔板隔开，形成各级泵腔，上一级排气口连到下一级进气口，各级串联进行抽气。各级转子的直径和形状是相同的，各级转子的宽度向高压侧方向变窄，但是这种设计均需要级间冷却，亦即上一级排出的气体通过热交换器后冷却后再进入到下一级的入口，如图8所示。这种三叶型的罗茨型干泵虽然可以减少气体返流，但是被抽气体要经过曲折路程才能排出到泵外，容易造成工艺物料堆积在泵腔内，而且颗粒杂质也不容易直接排出到泵外。罗茨型干泵可以从大气抽到10Pa，抽速为（36～60）升/秒。

图8 罗茨型干泵

2 爪式干泵

爪泵在1930年就己经研究成功，并首次用于压缩机行业，这种爪式转子的特点是在高压下具有高的压缩比。爪式转子还具有两个功能：一是用来截获、输送以及压缩气体，另一个就是像阀门一样，在适当的时间打开和关闭吸气口和排气口。目前这种泵的设计结构大都是由一级罗茨转子与三级爪式转子串联而成，罗茨转子作为高真空级，爪形转子作为压缩排气级，如图9所示。

图9 单爪式泵

这种爪式干泵早期应用于半导体的溅射、刻蚀、离子注入及PCVD薄膜制备等领域时，由于在工艺过程中会生成大量微小颗粒或反应生成的腐蚀性介质，可以通过向泵口引入惰性气体进行清洗，以防止微小颗粒在泵腔内沉积，同时亦降低腐蚀性气体的浓度。爪型泵己经在化工行业的蒸发、蒸馏、干燥、浓缩等领域应用。这种爪型泵的极限压力为（1～10）Pa，抽速为（25～140）L/s。

3 螺杆真空泵

螺杆真空泵是20世纪90年代初出现的一种理想的泵种，具有抽速范围宽广、结构简单紧凑、泵腔内无摩擦组件、能耗低、无废液排放以及运行成本低等一系列优点，因而在半导体、光伏产业、化工、制药、石化、空间模拟、低压风洞等领域到广泛应用。

螺杆真空泵的工作原理：由一对同步齿轮带动逆向旋转的螺杆，在螺杆与螺杆之间、螺杆与泵腔之间均有一定的间隙，没有任何金属与金属之间的接触。于是螺杆在旋转过程中就将被抽气体从进气口吸入并排出到排气口，见图10。

图10 螺杆真空泵断面图

早期的螺杆真空泵是等螺距，为了降低能耗、降低泵腔内的温度，又开发了变螺距的螺杆真空泵。其中一种螺杆是由二段螺距大小不等的螺杆拼接而成，另外一种就是螺距连续变化的螺杆真空泵，螺杆是由一个整体材料加工制作而成，各种不同的螺杆设计见图11所示。

图11 各种不同的螺杆设计

变螺距真空泵的最大优点就是比等螺距螺杆真空泵节能30％，排气温度亦较低。图12和图13分别为等螺距与变螺距的P-V图。

图12 等节距螺杆P—V图

图13 变节距螺杆P—V图

与罗茨型干泵和爪式泵相比，螺杆真空泵被抽气体在泵内的路程很短（见图14、15、16），很少受到扰动，可以迅速排出，因而微小的颗粒杂质不易积累在泵内。

图14 多级罗茨式

图15 罗茨+爪式

图16 干式螺杆泵

另外，螺杆真空泵的抽速特性较好，有效工作压力范围很宽，在大气到100Pa时仍有较高抽速（见图17）。

图17 抽速特性比较

由于螺杆真空泵大多数是用于抽除腐蚀性或危险性气体，为了防止泵腔和螺杆被腐蚀或生锈并延长泵的使用寿命，根据不同的应用可选择下列不同的涂层：

PTFE(聚四氟乙烯)涂层：

●耐化学性能好；

●涂层寿命较短；

●熔点低于300℃；

●耐磨性较差。

NIFA涂层：

●2个涂层（Ni+PFA），第一层Ni（15～20）μm，第二层PFA（25～35）μm(可溶性聚四氟乙烯)；

●对所有的化学物质均具有良好的耐腐蚀性；

●耐机械划伤的性能好；

●即使PFA涂层磨损，仍然有Ni涂层保护基体材料。

NIFLON涂层：

●1个涂层（PTFE溶于化学镀Ni）15～20μm；

●良好的耐磨性；

●对基材具有良好的结合力；

●对极大多数化学物质具有良好的耐蚀性；

●耐机械划伤；

尽管螺杆真空泵有涂层保护，但是仍然要避免腐蚀性介质冷凝在泵内，因此正确的操作使用和日常维护仍然十分重要——

在启动螺杆泵以前，首先要从泵的入口充入惰性气体，运行半小时，使泵腔内的温度升高，以防止被抽气体冷凝在泵腔内；

在螺杆泵停机以前，亦要从泵的入口充入惰性气体，运行半小时，以彻底清除泵腔内的残余物质；

如果工艺物质堆积在泵腔内，造成再启动困难或启动电流过大，则需要在停泵情况下，关闭主阀，打开排气口，用水蒸汽进行冲刷，直到泵可以灵活转动为止；

最后，由于螺杆泵在化工行业使用工况比较恶劣，必须根据使用说明书的要求进行日常维护。

结语

液环泵结构简单，运动部件少，操作、维护都十分简便，而且价格亦较低廉。螺杆真空泵虽然价格比较昂贵，但性能十分优越，运行费用亦低，不存在废液排放问题，既节能又环保。所以上述两种真空泵最适合于化工工艺应用。