螺杆式无油干式机械真空泵原理及简介.

螺杆真空泵它利用一对螺杆，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，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。

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。

干式螺杆真空泵可以从大气压下开始全速抽吸至压力为1Torr（1.3mbara），极限真空可达0.01Torr（0.013mbara）在运转过程中没有油或水，泵腔无部分接触，短气通道可以使泵迅速排放，直接驱动或V皮带有加长的转子，操作安静----低于85分贝。干式螺杆真空泵腔内完全无水无油，直通气路设计，该系列泵都可以处理含可凝性蒸气的气体和含微小颗粒而不会残留在泵内的气体。主要特点：

没有油或水和过程气体接触

运行部件之间无金属相互接触

简单紧固的设计可以处理工作时产生的副产品——液体，冷凝物甚至微小颗粒

节省空间的设计除去了防护装置的需要

泵内气通道较短，气体排放更迅速

即使不使用消音装置，噪音也低于90dB(A)

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。

干式真空泵是相对于湿式真空泵而言的，例如水环真空泵需要水或者其他溶液做工作液，否则无法工作。旋片真空泵或者滑阀真空泵需要油做介质。而干式真空泵不要任何工作液就可以工作。

干式真空泵目前主要有罗茨干式真空泵真空泵，螺杆干式真空泵，爪式干式真空泵。这三类的转子分别是罗茨转子、螺杆转子、爪式转子。名称也是这么来的。

目前国内用的最多的就是螺杆干式真空泵和爪式干式真空泵。故障率都比较高。

罗茨干式真空泵国内能做的了的一个巴掌数的过来。但是在国外，罗茨干式真空泵最广泛。其实在同样加工精度下，罗茨结构更稳定。

上面说的都是真空度比较高的，都是多级转子组合起来的。

另外，罗茨气冷真空泵也可以称作干式真空泵，但是真空度很低。

气体传输泵

气体传输泵是一种能使气体不断的吸入和排出，借以达到抽气目的的真空泵，这种泵基本上有两种类型：

变容真空泵

利用泵腔容积的周期性变化来完成吸气和排气过程的一种真空泵，气体在排出前被压缩。这种泵分为往复式及旋片式两种：

（1）往复式真空泵：是利用泵腔内活塞做往复式运动，将气体吸入、压缩并排出。因此，又称为活塞式真空泵。

（2） 旋片式真空泵：是利用泵腔内活塞做旋转运动，将气体吸入、压缩并排出。旋转真空泵又有如下几种形式：

① 油封式真空泵：它是利用油类密封各运动部件之间的间隙，减少有害空间的一种旋转变容真空泵。这种泵通常带有气镇装置，故又称气镇式真空泵。按其结构特点分为如下五种形式。

a旋片式真空泵：转子以一定的偏心距装在泵壳内并与泵壳内表面的固定面靠近，在转子槽内装有两个（或两个以上）旋片，当转子旋转时旋片能沿其径向槽往复滑动且与泵壳内壁始终接触，此旋片随转子一起旋转，可将泵腔分成几个可变容积。

b.滑阀式真空泵：在偏心转子外部装有一个滑阀，转子旋转带动滑阀沿泵壳内壁滑动和滚动，滑阀上部的滑阀杆能在可摆动的滑阀导轨中滑动，而泵腔分成两个可变容积。

c.定片式真空泵：在泵壳内装有一个与泵内表面靠近的偏心转子，泵壳上装有一个始终与转子表面接触的径向滑片，当转子旋转时，滑片能上下滑动将泵腔分成两个可变容积。

d.余摆线式真空泵：在泵腔内偏心装有一个型线为余摆线的转子，它沿泵腔内壁转动并将泵腔分成两个可变容积。

e.多室旋片式真空泵：在一个泵壳内并联装有由同一个电动机驱动的多个独立工作室的旋片真空泵。

②干式螺杆真空泵：它是一种不用油类（或液体）密封的变容真空泵。

③液环式真空泵：带有多叶片的转子偏心装在泵壳内，当它旋转时，把液体（通常为水或油）抛向泵壳内形成泵壳同心的环液，环液同转子叶片形成了容积周期性变化的几个小容积，故亦称旋转变容真空泵。

④罗茨真空泵：泵内装有两个相反方向同步旋转的双叶形或多叶形的转子，转子间、转子同泵壳内壁之间均保持一定的间隙。它属于旋转变容真空泵。机械增压泵即为这种形式的真空泵。

动量传输泵：这种泵是依靠高速旋转的叶片或高速射流，把动量传输给气体或气体分子，使气体连续不断地从泵的入口传输到出口。具体可分为下述几种类型。

（1） 分子真空泵：它是利用高速旋转的转子把能量传输给气体分子，使之压缩、排气的一种真空泵。它有如下几种型式：

① 牵引分子泵：气体分子与高速运动的转子相碰撞而获得力量，被送到出口，因此，是一种动量传输泵。

②涡轮分子泵：泵内装有带槽的圆盘或带叶片的转子，它在定子圆盘（或定片）间旋转。转子圆周的线速度很高。这种泵通常在分子流状态下工作。

③ 复合分子泵：它是由涡轮式和牵引式两种分子泵串联起来的一种复合式分子真空泵。

（2） 喷射真空泵：它是利用文丘里（VENTURI）效应的压力降生产的高速射流把气体输送到出口的一种动量传输泵，适于在粘滞留和过渡流状态下工作。这种泵又可详细地分成以下几种：

① 液体喷射真空泵：以液体（通常为水）为工作介质的喷射真空泵。

② 气体喷射真空泵：以非可凝性气体作为工作介质的喷射真空泵。

③ 蒸汽喷射真空泵：以蒸汽（水、油或汞蒸汽）作为工作介质的饿喷射真空泵

（3） 扩散泵：以低压高速蒸汽流（油或汞等蒸汽）作为工作介质的喷射真空泵。气体分子扩散到蒸汽射流中，被送到出口。在射流中气体分子密度始终是很低的，这种泵适于在分子流状态下工作。可分为：

① 自净化扩散泵：泵液中易挥发的杂质经专门的机械输送到出口而不回到锅炉中的一种油扩散泵

② 分馏式扩散泵：这种泵具有分馏装置，使蒸汽压强较低的工作液蒸汽进入高真空工作的喷嘴，而蒸汽压强较高的工作液蒸汽进入低真空工作的喷嘴，它是一种多级油扩散泵。

（4） 扩散喷射泵：它是一种有扩散泵特性的单级或多级喷嘴与具有喷射真空泵特性的单级或多级喷嘴串联组成的一种动量传输泵。油增压泵即属于这种形式。

（5） 离子传输泵：它是将被电离的气体在电磁场或电场的作用下，输送到出口的一种动量传输泵。

气体捕集泵

这种泵是一种是气体分子被吸附或凝结在泵的内表面上，从而减小了容器内的气体分子数目而达到抽气目的的真空泵，有以下几种型式。

吸附泵：它主要依靠具有大表面的吸附剂（如多孔物质）的物理吸附作用来抽气的一种捕集式真空泵

吸气剂泵：它是一种利用吸气剂以化学结合方式捕获气体的真空泵。吸气剂通常是以块状或沉积新鲜薄膜形式存在的金属或合金。升华泵即属于这种形式。

吸气剂离子泵：它是使被电离的气体通过电磁场或电场的作用吸附在有吸气材料的表面上，以达到抽气的目的。它有如下几种型式。

（1）蒸发离子泵：泵内被电离的气体吸附在以间断或连续方式升华（或蒸发）而覆在泵内壁的吸气材料上，以实现抽气的一种真空泵。

（2）溅射离子泵：泵内被电离的气体吸附在由阴极连续溅射散出来的吸气材料上，以实现抽气目的的一种真空泵。

低温泵：利用低温表面捕集气体的真空泵

按其真空度可以分为：粗真空、高真空、超高真空三大类。

粗真空系

主要用来抽除空气和其它有一定腐蚀性、不溶于水、允许含有少量固体颗粒的气体。广泛用于食品、纺织、医药、化工等行业的真空蒸发、浓缩、浸渍、干燥等工艺过程中。该型泵具有真空度高、结构简单，使用方便、工作可靠、维护方便的特点。

主要用于粗真空。抽气量大的工艺过程中。它主要用来抽除空气和其它无腐蚀，不溶于水，含有少量固体颗粒的气体，以便在密闭容器中形成真空。所吸气体中允许混有少量液体。它被广泛应用于机械、制药、食品、石油化工等行业中。

是获得粗真空的主要真空设备之一。广泛应用于化工、食品、建材等部门，特别是在真空结晶、干燥、过滤、蒸发等工艺过程中更为适宜。

无油(耐腐蚀)立式往复真空泵是卧式真空泵的更新换代产品，是获得粗真空的主要设备。由于采用全密封装置，实现了曲轴箱和汽缸的完全隔离；加上活塞环使用了自润滑材料，便实现了先进的无油润滑。由于无污水排放，所以该型真空泵特别适用于化工、医药和食品等行业的真空蒸馏、真空蒸发、真空干燥、真空浓缩、真空浸渍等工艺过程中。

高真空系

滑阀式真空泵

（Rotary Piston Vacuum Pump）

广泛应用于真空拉晶、真空镀膜、真空冶金、真空热处理、真空浸渍、真空干燥、真空蒸馏、真空练泥、航空航天模拟试验等新材料、新技术、新工艺的生产与研制中。

滑阀真空泵可单独使用，也可作为罗茨真空泵、油增压泵、油扩散泵的前级泵的使用。当抽吸对黑色金属有腐蚀、对真空油起化学反应、含大量蒸汽、大量粉尘的气体时，需附加装置。优点：相比旋片式真空泵耐用性要高好几倍且抽气速率大，价格相对高一点。

用来抽除密闭容器的气体的基本设备之一。它可以单独使用，也可作为增压泵、扩散泵、分子泵的前级泵使用。该型泵广泛应用于冶金、机械、电子、化工、石油、医药等行业的真空冶炼、真空镀膜、真空热处理，真空干燥等工艺过程中。

真空泵

旋片式真空泵

( Sliding Vane Rotary Vacuum Pump )

具有结构紧凑，体积小，重量轻，噪音低，振动小等优点。所以，它适用于作扩散泵的前级泵，而且更适用于精密仪器配套和实验室使用。例如：质谱仪器，冰箱流水线，真空冷冻干燥机等。

罗茨真空泵

( Roots Vacuum Pump )

是一种旋转式变容真空泵，须有前级泵配合方可使用在较宽的压力范围内，有较大的抽速，对被抽除气体中含有灰尘和水蒸汽不敏感。广泛用于冶金、化工、食品、电子镀膜等行业。主要用于真空机组的主泵，需要用前级泵辅助。如：水环式真空泵，滑阀真空泵，立式无油真空泵，分子真空泵等。国内最大罗茨真空泵保持纪录为20000L/S。