螺杆真空泵的选型

干泵的泵腔内没有任何液体，可以从大气抽到几个Pa。1980年干泵在半导体行业己经替代油封式机械泵，获得（1～100）Pa的极限压力，用于化学汽相沉积和芯片的刻蚀。过去半导体行业的油封机械泵都是采用惰性的氟油来润滑，以防止腐蚀性气体对油的侵蚀，但是氟油十分昂贵，而且维护费用亦很高。

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。

螺杆泵的工作循环可分为吸气、压缩和排气三个过程。随着转子旋转，每对相互啮合的齿相继完成相同的工作循环，现以其中的一对齿来说明。

1. 吸气过程

下图示出螺杆泵的吸气过程，所研究的一对齿用箭头标出。在图中，阳转子按逆时针方向旋转，阴转子按顺时针方向旋转。图中的转子端面是吸气端面。

图a示出吸气过程即将开始时的转子位置。在这一时刻，这一对齿前端的型线完全啮合，且即将与吸气口连接。随着转子开始转动，由于齿的一端逐渐脱离啮合而形成了齿间容积，这个齿间容积的扩大，在其内部形成了一定的真空，而此齿间容积又仅与吸气口连通，因此气体便在压差作用下流入其中，如图b中阴影部分所示。在随后的转子旋转过程中，阳转子齿不断从阴转子齿的齿槽中脱离出来，齿间容积不断扩大，并与吸气孔口保持连通。

吸气过程结束时的转子位置如图c所示，其最显著的特点是齿间容积达到最大值。随着转子的旋转，所研究的齿间容积不会再增加。齿间容积在此位置与吸气孔口断开，吸气过程结束。

2 压缩过程

下图示出螺杆泵的压缩过程。图中的转子端面是排气端面。在这里，阳转子沿顺时针方向旋转，阴转子沿逆时针方向旋转。

图a示出螺杆泵压缩过程即将开始时的转子位置。此时气体被转子齿和机壳包围在一个封闭的空间中，齿间容积由于转子齿的啮合就要开始减小。

随着转子的旋转，齿间容积由于转子齿的啮合而不断减小。被密封在齿间容积中的气体被占据体积也随之减小，导致压力升高，从而实现气体的压缩过程，如图b所示。压缩过程可一直持续到齿间容积即将与排气孔口连通之前。如图c所示。

3 排气过程

下图示出螺杆泵的排气过程。齿间容积与排气孔口连通后，即开始排气过程。随着齿间容积的不断缩小，具有排气压力的气体逐渐通过排气孔口被排出，如图a所示。这个过程一直持续到齿末端的型线完全啮合，如图b所示。此时，齿间容积内的气体通过排气孔口被完全排出，封闭的齿间容积的体积变为零。

液环真空泵有很多种系列的，例如2BV系列液环真空泵，2BE系列液环真空泵，2SK系列液环真空泵，SK系列液环真空泵，SZ系列液环真空泵。

用来较高真空的真空泵(机械增容泵)使不得直排大气，如直排大气会造成罗茨真空泵吸气口与排气口压差太大，从而使罗茨真空泵过载，如复杂加大真空泵电机功率又会造成真空泵过热致使罗茨真空泵旋子之间的微弱间隙很快因热收缩而卡死。

为保障真空泵能达成较高真空务必保障真空泵旋子之间的间隙。因而真空泵运用时务必设有前级泵，用前级泵将零碎内压力抽至定然规模内时再启动真空泵，如此能够防止真空泵过载。

扩展资料：

正确地组合真空泵。由于真空泵有选择性抽气，因而，有时选用一种泵不能满足抽气要求，需要几种泵组合起来，互相补充才能满足抽气要求。如钛升华泵对氢有很高的抽速，但不能抽氦，而三极型溅射离子泵，（或二极型非对称阴极溅射离子泵）对氩有一定的抽速，两者组合起来，便会使真空装置得到较好的真空度。

另外，有的真空泵不能在大气压下工作，需要预真空；有的真空泵出口压强低于大气压，需要前级泵，故都需要把泵组合起来使用。

真空设备对油污染的要求。若设备严格要求无油时，应该选各种无油泵，如：水环泵、分子筛吸附泵、溅射离子泵、低温泵等。如果要求不严格，可以选择有油泵，加上一些防油污染措施，如加冷阱、障板、挡油阱等，也能达到清洁真空要求。

参考资料来源：百度百科-真空泵

随着螺杆真空泵在不同领域的广泛应用，取得了良好的反应和客户的认可。但发现操作工人在具体使用中存在很多不规范的地方，这无形中给螺杆真空泵及带罗茨泵的螺杆真空泵造成了间接的不良影响，甚至留下了安全隐患。

现在特地把雅之雷德螺杆真空泵的操作顺序以及注意事项整理好，给广大正在使用和准备使用好凯德干式螺杆真空泵的客户提供方便。

  好凯德螺杆真空泵操作方法

（一）好凯德螺杆真空泵开机前的检查与准备

1、检查真空泵各个部件是否齐全；

2、在不同油位视镜处检查油位，确认油位在油位视镜中线偏上约3mm处；

3、检查确认真空机组各个阀门的状态；

（1）工艺入口阀关闭

（2）入口过滤器排污阀关闭

（3）出口管线畅通，出口管排污阀打开

（4）冷却水入口管线和出口管线阀门打开

（5）氮气线阀门打开，吹扫气压力为0.5bar，氮封气压力为3bar，吹扫阀关闭

（二）好凯德螺杆真空泵的开机操作步骤

1、现场与中控联系，确认可以启动，通过现场操作柱启动按钮启动真空泵；

2、关闭出口管排污阀；

3、检查或调节氮封气流量，确认流量在2.5——3L/min；

4、打开吹扫阀，确认流量计流量调至最大，吹扫5——10分钟后，关闭吹扫阀；

5、打开工艺入口阀，切入系统；

6、真空泵运转过程中，注意观察机体温度，可通过温度调节阀调节水量来控制温度（温度调节阀位于0刻度时水量最大，位于5刻度时水量最小），要求温度尽量控制在50——75℃，确保不超过80℃。

（三）好凯德螺杆真空泵的停机操作步骤

1、关闭工艺入口阀，切出系统；

2、打开吹扫阀，吹扫20——40分钟后，关闭吹扫阀；

3、通过现场操作柱停止按钮停机；

4、关闭氮气阀门；

5、关闭冷却水阀门；如冬季长期不用，需排净机体及管线内的冷却水以防冻；

6、打开出口管排污阀和入口过滤器排污阀，检查是否有冷凝液。

雅之雷德温馨提示：各个流程的非常重要，请广大客户可以严格按照使用说明来操作，以此达到最佳的使用状态！

由于真空应用部门所涉及的工作压力的范围很宽，因此任何一种类型的真空泵都不可能完全适用于所有的工作压力范围，只能根据不同的工作压力范围和不同的工作要求，使用不同类型的真空泵。为了使用方便和各种真空工艺过程的需要，有时将各种真空泵按其性能要求组合起来，以机组型式应用。

常用真空泵包括干式螺杆真空泵、水环泵、往复泵、滑阀泵、旋片泵、罗茨泵

和扩散泵等，这些泵是我国国民经济各行业应用真空工艺过程中必不可少的主力泵种。近年来， 伴随着我国经济持续高速发展，真空泵相关下游应用行业保持快速增长势头，同时在真空泵应用领域不断拓展等因素的共同拉动下，我国真空泵行业实现了持续稳定地快速的发展。

真空泵的类型众多，广泛用于塑料机械、砖瓦机械、食品机械、低温设备、石油化工、冶金、造纸机械、农药化工、真空设备、染料化工、医药化工、工业电炉、电子行业、矿山和地基处理等领域。

　内部结构和

气体

压缩

原理

是一样的。

真空泵

是用来将气体抽走，在被抽吸的地方建立一定真空；空压机则是将气体压缩到一定压力后，供应给需要

压缩空气

的设备。

螺杆空压机：

螺杆空压机采用预成套配置

螺杆式空气压缩机

只需单一的

电源

连接及压缩空气连接，并内置

冷却系统

，令安装工作大为简化。螺杆式空气压缩机以其高效能、高效率、免维护、高度可靠等

优点

始终如一的为各行各业提供优质的压缩空气。

螺杆式空气压缩机采用预成套配置，只需单一的电源连接及压缩空气连接，并内置冷却系统，令安装工作大为简化。螺杆式空气压缩机以其高效能、

高效率

、免维护、高度可靠等优点始终如一的为各行各业提供优质的压缩空气。螺杆式空气压缩机中的螺杆压缩

组件

，采用最新型

数控磨床

内部制造，

并配合在线

激光技术

，确保制造

公差

精确无比

。其可靠性和性能可确保

压缩机的运转费用在使用期内一直极低。调整压缩机、一体式压缩机和

干燥剂

系列都是L/LS系列压缩机中的

新产品

。

螺杆空压机采用预成套配置，只需单一的电源连接及压缩空气连接，并内置冷却系统，令安装工作大为简化。螺杆式空气压缩机以其高效能、高效率、免维护、高度可靠等优点为各行各业提供优质的压缩空气。

螺杆真空泵：

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，在国内各大制药和化工企业得到广泛应用。

两螺杆经精细

动平衡

校正，由

轴承

支撑，安装在泵壳中，螺杆与螺杆之间都有一定的

间隙

，因此泵工作时，相互之间无磨擦，运转平稳，

噪音

低，

工作腔

无需

润滑油

，因此，干式

螺杆泵

能抽除含有大量水蒸汽及少量粉尘的气体场合，

极限真空

更高，消耗

功率

更低，具有节能，免维修等优点。它是油封式真空泵的更新换代产品。

旋片真空泵的工作原理：

旋片真空泵主要由泵体、转子、旋片、端盖、弹簧等组成。在旋片真空泵的腔内偏心地安装一个转子，转子外圆与泵腔内表面相切（二者有很小的间隙），转子槽内装有带弹簧的二个旋片。旋转时，靠离心力和弹簧的张力使旋片顶端与泵腔的内壁保持接触，转子旋转带动旋片沿旋片真空泵腔内壁滑动。两个旋片把转子、泵腔和两个端盖所围成的月牙形空间分隔成A、B、C三部分，当转子按箭头方向旋转时，与吸气口相通的空间A 的容积是逐渐增大的，正处于吸气过程。而与排气口相通的空间C的容积是逐渐缩小的，正处于排气过程。居中的空间B的容积也是逐渐减小的，正处于压缩过程。由于空间A的容积是逐渐增大（即膨胀），气体压强降低，旋片真空泵的入口处外部气体压强大于空间A内的压强，因此将气体吸入。当空间A与吸气口隔绝时，即转至空间B的位置，气体开始被压缩，容积逐渐缩小，最后与排气口相通。当被压缩气体超过排气压强时，排气阀被压缩气体推开，气体穿过油箱内的油层排至大气中。由旋片真空泵的连续运转，达到连续抽气的目的。如果排出的气体通过气道而转入另一级（低真空级），由低真空级抽走，再经低真空级压缩后排至大气中，即组成了双级旋片真空泵。这时总的压缩比由两级来负担，因而提高了极限真空度。

佛山东山真空设备有限公司 专业的优秀的真空泵生产厂家