螺杆真空泵制造技术

螺旋真空泵包括若干个壳体和一对转子，这样就构成了若干个工作室，这些工作室中的一部分，其容积在转子转动时将产生变化，而另一部分则基本上没有变化．螺旋真空泵可利用一单级泵而获得１０＋［－１］至１０＋［－４］托的压强，即达到低真空或中真空．（*该技术在2005年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种对一封闭容器抽空以在其中获得真空的螺旋型真空泵。诸如油封旋转泵，罗茨机械增压泵、喷射泵和扩散泵等都是目前使用的获得压强高于10-4托的中真空或粗真空的各类真空泵。先有技术的真空泵和真空系统存在下列问题(1)真空泵的工作压强范围狭窄，单一真空泵不可能在760-10-4托的压强范围中工作。油封旋转泵实际上是唯一能在背压为大气压的条件下进行工作的真空泵，而几乎所有其他类的真空泵只能在背压低于10托的条件下工作。当人们想在诸如CVD(化学蒸气沉积法)室等半导体制造设备中获得极限压强为10-4-10-4托时，就需要使用双级的油封旋转泵或使用一个油封旋转泵和另外一个泵，诸如罗茨机械增压泵。图1所示为先有技术真空系统的一个实例，其中油封旋转泵「2」用做抽空真空室「1」的主泵，与油封旋转泵「2」一起还使用了一个机械增压泵「3」以获得预期的压强。在此实例中，当真空室「1」中的压强值高时，在油封旋转泵[2]起动进行抽空的同时需打阀门「5」并关闭阀门「6」和「7」，随后，当真空室「1」中的压强降至10托(在此压强下机械增压泵能进行工作)以下时，阀门「5」需关闭并打开阀门「6」和「7」。这样，即可借助于油封旋转泵「2」和机械增压泵挨次顺序地工作使抽空操作继续进行下去。这类先有技术的真空系统具有下列缺点结构复杂，成本高，开闭阀门的操作麻烦。(2)油封旋转泵的工作室中是充满油的，这样就存在一种危险，即油分子的回流可降低真空度或污染真空系统。为避免发生这样的问题，就需要在真空室「1」和油封旋转泵「2」之间安装一个油阱「4」以防止油分子进入真空室「1」中。这就使真空系统的结构更为复杂。由于化学蒸着设备(CVD)使用了反应性气体，例如氢化物以及气体的活性法则等原因将引起真空泵油的分解和变质，这就需要定期地以新油换掉旧油，此维护工作很费力费钱。本专利技术的目标是以一单级的螺旋型真空泵即可使用10-1-10-4托的压强。另一个目标是提供一种结构简单的螺旋型真空泵即可获得压强范围为10-2-10-4托的中真空。能实现上述目标本专利技术的突出特点是在壳体中有一个阳转子和一个阴转子，它们相互啮合的螺旋凸缘与螺旋凹槽可彼此配合形成许多个工作室。其中有的形成气体压缩区，即其容积将随阴阳转子的旋转而减小从而可对气体进行压缩并排出。其中有的是传输区，即当阳阴转子旋转时，其工作室的容积基本上是没有任何变化的。气体压缩区的多个工作室和传输区的多个工作室构成了许多对工作室，每一对工作室构成了一对与阴阳转子的多个螺旋凹槽的各一个相关的容积。图1所示为一先有技术的真空泵系统视图;图2为本专利技术的螺旋型真空泵示意图，此图给出两个转子的放大图;图3为图2所示螺旋型真空泵两个转子的立体图，所示的为处于彼此啮合状态的两个转子;图4所示为压强与分子的平均自由程的关系曲线;图5所示为抽速与吸入压强的关系曲线;图6所示为一真空泵从大气压达到10-4托压强所做的功;图7所示为本专利技术螺旋型真空泵的一种实施方案的横断面图;图8所示为沿图7中线Ⅷ-Ⅷ所取的断面图;图9所示为沿图7中线Ⅸ-Ⅸ所取的断面图;图10所示为垂直于本专利技术螺旋型真空泵的另一个实施方案的转子轴的断面图;图11所示为本专利技术螺旋型真空泵的其它一个实施方案的主要部分在叙述选取的实施方案之前先对本专利技术的原理加以说明。图2所示为本专利技术螺旋型真空泵的示意图。图中的阳转子「11」和阴转子「12」彼此啮合。图中所示的泵是沿阴阳转子「11」和「12」的外表面展现出来的。图2中，阳转子「11」和阴转子「12」彼此相差一个凸缘数，前者有5个凸缘，后者有6个凸缘。本专利技术对阴阳转子的具体数目没有限定，可以按设想使各转子具有任一数目个凸缘。图3所示为彼此啮合的阳转子「11」和阴转子「12」，前者有4个凸缘，后者有6个凸缘，其凸缘数目之差为2。阳转子「11」和阴转子「12」装于壳体「13」中，沿其轴向尺寸的一端为气体的吸气口「14」，另一端为排气口「15」，除了两端口「14」和「15」之外，壳体「13」中封装有转子「11」和「12」，它们之间的间隙极小，为的是在转子「11」、「12」和壳体「13」之间构成V形工作室。当转子「11」和「12」旋转时，转子「11」和「12」彼此相啮合的部位将从吸气口「14」移向排气口「15」。工作室「16m」至「20m」和「16f」至「20f」的容积减小的在其中压缩气体。同时工作室「21m」、「22m」、「21f」和「22f」则继续传输气体，这是由于它们的容积不变，所以不对气体进行压缩。工作室「23m」至「26m」和「23f」至「26f」与吸气口「14」相连接。由于当转子「11」和「12」旋转时它们的容积将增大，因而可借助于抽吸作用而吸进气体。当使用一螺旋型流体机作为压气机时，则不需要有传输区而仅仅利用吸气区和压气区即可。例如，无油螺旋压气机具有下述技术特性阳转子的包角φM，250°阳转子的长度L对其直径DM之比，L/DM＝1.25。对几何特性的研究清楚地表明，当利用吸气区和压气区时，转子的包角可小于360°，所以，对螺旋压气机通常选用下列数值φM＝200-300°，L/DM＝1.0-1.7。图2和图3中所示的工作室「16m」和「16f」可通过排气口「15」排气，此室中的压强等于排气压强并为全部其他工作室的最高压强。工作室「16m」和「16f」中的一部分气体流经各转子螺旋的峰顶和壳体「13」的室壁之间的间隙以及转子「11」和「12」的端面和壳体「13」之间的间隙而漏失至相邻的工作室「17m」和「17f」中，而另一部分漏气则从图2所示表面流经转子「11」和「12」的啮合部位K而到达下部的表面，即到阳转子「11」侧的工作室「21m」和阴转子「12」侧的工作室「22f」。正如上面所说明的那样，螺旋压气机转子的包角小于360°因而工作室「21m」和「22f」与吸气口「14」直接相连。所以，螺旋压气机的工作性能将根据转子「11」和「12」啮合部位的密封效果而有很大的变化。对于转子「11」和「12」外部的间隙来说，流经此部分的漏气是相对地少的，这是因为吸气口「14」和排气口「15」间形成许多密封部位，如图2中所示的阳转子「11」有5个密封部位，阴转子「12」则有6个密封部位，再如图3中所示的阳转子「11」有4个密封部位阴转子「12」则有6个密封部位。正如上面所说明的那样，一压气机和一真空泵从本质上来说具有相似的方面，但它们间有一很大的差别。这就是，在真空条件下，在压强不同时，气体的性质是不同的。图4所示为空气的主要成分氮分子的压强与其平均自由程的关系曲线。当压强减小时，分子的平均自由程即增大，当压强降至1托时，则平均自由程大致为0.05mm。螺旋型真空泵的各部位间隙大约为0.1至0.05mm，这与螺旋压气机的情况相似，这样，当压强从大气压降至1托时，则气体分子的平均自由程小于螺旋型真空泵各部位的间隙。所以，通过这些间隙的气流可按粘滞流处理，这与螺旋压气机的情况相同。当压强低于1托时，气体分子的平均自由程大于各部位的间隙，其结果是气流变为过渡流或分子流，在这些区域中，漏气分子通过各部位间隙困难的，其结果是，螺旋真空泵仅靠扑捉该空间内的气体分子就能实现抽空作用和传输作用。所以，如果具有如图2中标有A的传输区的转本文档来自技高网...

【技术保护点】
螺旋真空泵的构成为：具有许多螺旋凸缘和槽及一个轴的阳转子（３１），它可绕该轴旋转；具有许多螺旋凸缘，槽及一个轴的阴转子（３２），它可绕该轴旋转并同时始终与所述的阳转子相啮合；壳体（３３）和（３４）构成一个用于安装所述两个转子的空间并具有与所述空间相通的一个吸气口（５５）和一排气口（５７）；所述的两个转子中的每一个都有一个与所述的吸气口的位置和所述的排气口的位置相关的包角，其中的改进包括有：由所述的转子和所述的壳体所构成的许多工作室，这些工作室中包括有许多与吸气口和排气口二者都不相通的密封工作室，所述的许多密封工作室中包括有，当两个转子旋转并同时彼此保持啮合时其容积在减小的许多工作室（６２、６３）以及当转子旋转且彼此啮合时，其容积保持基本上不变的许多工作室（５２、６０），所述的容积在减小的和所述的容积基本上保持不变的工作室彼此间是由所述的两个转子的啮合部位（５８、５９、６１）间隔开的。

【技术特征摘要】
JP 1984-12-26 272860/841.螺旋真空泵的构成为具有许多螺旋凸缘和槽及一个轴的阳转子(31)，它可绕该轴旋转；具有许多螺旋凸缘，槽及一个轴的阴转子(32)，它可绕该轴旋转并同时始终与所述的阳转子相啮合；壳体(33和34)构成一个用于安装所述两个转子的空间并具有与所述空间相通的一个吸气口(55)和一排气口(57)；所述的两个转子中的每一个都有一个与所述的吸气口的位置和所述的排气口的位置相关的包角，其中的改进包括有由所述的转子和所述的壳体所构成的许多工作室，这些工作室中包括有许多与吸气口和排气口二者都不相通的密封工作室，所述的许多密封工作室中包括有，当两个转子旋转并同时彼此保持啮合时其容积在减小的许多工作室(62、63)以及当转子旋转且彼此啮合时，其容积保持基本上不变的许多工作室(52、60)，所述的容积在减小的和所述的容积基本上保持不变的工作室彼此间是由所述的两个转子的啮合部位(58、59、61)间隔开的。2.权利要求1中所要求的螺旋真空泵，其特征在于位于所述的容积基本上保持不变的工作室的一端的密封部位是由两个转子的一个啮合部位构成的，而位于其另一端的密封部位则是由面对两个转子的相对端面的壳体腔壁所构成的。3.权利要求2中所要求的螺旋真空泵，其特征在于所述的阳转子的螺旋凸缘数和螺旋槽数比阴转子的少2个凸缘和两个槽。4.权利要求2中所要求的螺旋真空泵，其特征在于所述的阳转子的螺旋凸缘和螺旋槽数是4，而所述的阴转子的螺旋凸缘和螺旋槽数则为6。5.权利要求3中所要求的螺旋真空泵，其特征在于所述的阳转子的螺旋凸缘和螺旋槽数是4，而所述的阴转子的螺旋凸缘和螺旋槽数则为6。6.权利要求1中所要求的螺旋真空泵，其特征在于所述的阳转子的凸缘的包角可以下式表示φM＝360°× (阴转子的凸缘数+1)/(阳转子的凸缘数) +α式中，α为转子的旋转角度，它为转子自-工作室与排气口相通的某一时刻起该工作室的容积变为零另一时刻止所转过的角度。7.权利要求6中所要求的螺旋真空泵，其特征在于阳转子凸缘的包角为650°，而阴转子凸缘的包角则使阴转子与阳转子能互相啮合。8.权利要求1中所要求的螺旋真空泵，其特征在于所述的阳转子凸缘的包角φM小于650°，而阴转子凸缘的包角则使阴转子与阳转子能互相啮合。9.权利要求4中所要求的螺旋真空泵，其特征在于所述的阳转子凸缘的包角φM小于650°，而阴转子凸缘的包角使阴转子与阳转子能互相啮合。10.权利要求9中所要求的螺旋真空泵，其特征在于所述的阳转子凸缘的包角φM大约等于600°。11.螺旋真空泵包括有一具有许多条螺旋凸缘和槽以及一轴的阳转子，它可在所述的轴上旋转;一具...

【专利技术属性】
技术研发人员：松原克躬，内田利一，村松正敏，纳谷孝太郎，高本恒治，
申请(专利权)人：日立株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]