复合真空泵

摘要

本发明属抽真空设备领域，提供一种复合真空泵，包括泵壳、以及开设于所述泵壳上的进气口及排气口，所述泵壳内设有若干级同轴安装的牵引分子泵和罗茨泵；所述牵引分子泵采用并联或者串联组合，置于靠近所述进气口处；所述罗茨泵采用串联组合，置于靠近所述排气口处；所述牵引分子泵和罗茨泵采用串联组合。本发明所提供的复合真空泵抽速大、极限真空高、能耗低、尺寸小、重量轻，还能获得清洁的中真空和高真空。

权利要求

1.一种复合真空泵，包括泵壳、开设于所述泵壳上的进气口及排气口，所述泵壳内设有多级同轴安装的牵引分子泵和罗茨泵，其特征在于：所述牵引分子泵采用并联或者串联组合，置于靠近所述进气口处；所述罗茨泵采用串联组合，置于靠近所述排气口处；所述牵引分子泵和罗茨泵采用串联组合。

2.根据权利要求1所述的复合真空泵，其特征在于：所述牵引分子泵为具有两个牵引面的Siegbahn分子泵，所述Siegbahn分子泵包括泵壳、静轮、动密封、隔环、动轮、转子和轴。

3.根据权利要求2所述的复合真空泵，其特征在于：所述Siegbahn分子泵用于立式复合真空泵；所述静轮的螺旋状叶片的截面为十字形，每两个相邻的所述叶片之间的空间形成抽气槽，所述抽气槽的槽底中部设有开口；所述槽底靠近所述静轮内侧部位的开口率较大，靠近所述静轮外侧的开口率较小；所述静轮采用单只或者多只并联组合成静轮组；所述静轮或静轮组的一侧设有动密封；所述静轮或静轮组无动密封侧、靠近外周处设有轴向进气口；所述分子泵的动轮内侧，除最靠所述轴向进气口的一只外，均设有排气口。

4.根据权利要求2所述的复合真空泵，其特征在于：所述分子泵用于卧式复合真空泵；

所述静轮的螺旋状叶片的截面为十字形，每两个相邻的所述叶片之间的空间形成抽气槽，所述抽气槽的槽底中部设有开口；所述槽底靠近所述静轮内侧部位的开口率较大，靠近所述静轮外侧的开口率较小；所述静轮采用单只或者多只并联安装成静轮组；所述静轮或静轮组的两侧分别设有动密封；所述静轮或静轮组的外周处设有径向进气口；所述泵壳与径向进气口对应部位设气体通道；所述动轮内侧均设排气口。

5.根据权利要求1所述的复合真空泵，其特征在于：所述牵引分子泵为具有两个或者两个以上牵引面的Gaede分子泵，所述Gaede分子泵包括泵壳、静轮、隔环、动轮、转子和轴。

6.根据权利要求5所述的复合真空泵，其特征在于：所述分子泵的静轮由槽顶、动密封、抽气槽和槽底组成整体结构；所述动密封的两侧分别设有进气口和排气口，所述进气口和排气口分别位于所述槽底和槽顶上；所述槽底的截面为T形，兼作所述动密封的加强环；

所述抽气槽在靠近进气口和排气口部位采用倾斜槽型。

7.根据权利要求5所述的复合真空泵，其特征在于：所述分子泵的静轮由若干动密封、槽顶组成整体结构；所述动密封两侧分别设有进气口和排气口；所述进气口和排气口均位于所述槽顶上；所述静轮安装在两只动轮之间，所述槽顶与两只动轮之间的空间构成抽气槽；所述抽气槽在靠近进气口和排气口的部位采用倾斜槽型；所述动密封内侧设有加强环。

8.根据权利要求1所述的复合真空泵，其特征在于：所述罗茨泵包括泵壳、转子和转轴，所述泵壳上开设有进气口和排气口，所述转子与所述泵壳之间的间隙形成缓冲空间。

9.根据权利要求8所述的复合真空泵，其特征在于：所述转子的顶部采用与所述转轴同心的圆弧面，所述圆弧面的弧长所对应的圆心角为5°至10°；所述转子底部的圆弧面与另一个转子顶部的圆弧面相匹配。

10.根据权利要求8所述的复合真空泵，其特征在于：所述罗茨泵的转子采用三叶结构，并减小所述进气口和排气口的宽度，所述泵壳内壁与转子之间的配合圆弧面相对于转轴的圆心张角大于120°。

11.根据权利要求2所述的复合真空泵，其特征在于：最靠近所述真空泵进气口处为并联的所述Siegbahn分子泵，随后为串联的所述Siegbahn分子泵。

12.根据权利要求5所述的复合真空泵，其特征在于：最靠近所述排气口处为串联的所述Gaede分子泵。

13.根据权利要求1所述的复合真空泵，其特征在于：最靠近进气口处增设若干级串联的涡轮分子泵。

说明书

复合真空泵

技术领域

[0001] 本发明涉及真空设备领域，提供了一种由罗茨泵和牵引分子泵组合而成的干式复合真空泵。

背景技术

[0002] 现有直排大气多级罗茨泵能获得清洁的中真空，在微电子和光电子等行业获得了广泛应用。然而，该泵能耗高、泵体庞大、笨重，而且极限真空仅能达到中真空区段。例如：-1
5级串联的30L/s罗茨泵，极限真空仅10 Pa，体积达800×400×600，重量超过200kg。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能耗低、体积小、重量轻、极限真空高的复合真空泵。

[0004] 本发明是这样实现的，一种复合真空泵，包括泵壳、开设于所述泵壳上的进气口及排气口，所述泵壳内设有多级同轴安装的牵引分子泵和罗茨泵，所述牵引分子泵采用并联或者串联组合，置于靠近所述进气口处；所述罗茨泵采用串联组合，置于靠近所述排气口处；所述牵引分子泵和罗茨泵采用串联组合。

[0005] 具体地，所述牵引分子泵为具有两个牵引面的Siegbahn分子泵，所述Siegbahn分子泵包括泵壳、静轮、动密封、隔环、动轮、转子和轴。

[0006] 优选地，所述Siegbahn分子泵用于立式复合真空泵；所述静轮的螺旋状叶片的截面为十字形，每两个相邻的所述叶片之间的空间形成抽气槽，所述抽气槽的槽底中部设有开口；所述槽底靠近所述静轮内侧部位的开口率较大，靠近所述静轮外侧的开口率较小；所述静轮采用单只或者多只并联组合成静轮组；所述静轮或静轮组的一侧设有动密封；所述静轮或静轮组无动密封侧、靠近外周处设有轴向进气口；所述分子泵的动轮内侧，除最靠所述轴向进气口的一只外，均设有排气口。

[0007] 优选地，所述分子泵用于卧式复合真空泵；所述静轮的螺旋状叶片的截面为十字形，每两个相邻的所述叶片之间的空间形成抽气槽，所述抽气槽的槽底中部设有开口；所述槽底靠近所述静轮内侧部位的开口率较大，靠近所述静轮外侧的开口率较小；所述静轮采用单只或者多只并联安装呈静轮组；所述静轮或静轮组的两侧分别设有动密封；所述静轮或静轮组的外周处设有径向进气口；所述泵壳与径向进气口对应部位设气体通道；所述动轮内侧均设排气口。

[0008] 具体地，所述牵引分子泵为具有两个或者两个以上牵引面的Gaede分子泵，所述Gaede分子泵包括泵壳、静轮、隔环、动轮、转子和轴。

[0009] 优选地，所述分子泵的静轮由槽顶、动密封、抽气槽和槽底组成整体结构；所述动密封的两侧分别设有进气口和排气口，所述进气口和排气口分别位于所述槽底和槽顶上；所述槽底的截面为T形，兼作所述动密封的加强环；所述抽气槽在靠近进气口和排气口部位采用倾斜槽型；所述抽气槽的槽顶插入所述动轮内。

[0010] 优选地，所述分子泵的静轮由若干动密封、槽顶组成整体结构；所述动密封两侧分别设有进气口和排气口；所述进气口和排气口均位于所述槽顶上；所述静轮安装在两只动轮之间，所述槽顶与两只动轮之间的空间构成抽气槽；所述抽气槽在靠近进气口和排气口的部位采用倾斜槽型；所述动密封内侧设有加强环。

[0011] 具体地，所述罗茨泵包括泵壳、转子和转轴，所述泵壳上开设有进气口和排气口，所述转子与所述泵壳之间的间隙形成缓冲空间。

[0012] 更具体地，所述转子的顶部采用与所述转轴同心的圆弧面，所述圆弧面的弧长所对应的圆心角为5°至10°；所述转子底部的圆弧面与另一个转子顶部的圆弧面相匹配。

[0013] 优选地，所述罗茨泵的转子采用三叶结构，并减小所述进气口和排气口的宽度，所述泵壳内壁与转子之间的配合圆弧面相对于转轴的圆心张角大于120°。

[0014] 优选地，最靠近所述真空泵进气口处为并联的所述Siegbahn分子泵，随后为串联的所述Siegbahn分子泵，最后为串联的Gaede分子泵。

[0015] 优选地，最靠近进气口处增设若干级串联的涡轮分子泵。

[0016] 与现有技术比较，本发明所提供的复合真空泵的优点如下：

[0017] a.该复合真空泵的极限真空大幅度提高，可进入高真空区段；

[0018] b.该复合真空泵能获得十分清洁的中、高真空；

[0019] c.该复合真空泵的能耗低；

[0020] d.该复合真空泵的抽速大、尺寸小、重量轻。

附图说明

[0021] 图1a为本发明实施例一所提供的立式Siegbahn分子泵的示意图；

[0022] 图1b为本发明实施例一所提供的静轮的示意图；

[0023] 图1c为图1b的左视图；

[0024] 图2a为本发明实施例二所提供的卧式Siegbahn分子泵的示意图；

[0025] 图2b为本发明实施例二所提供的静轮的示意图；

[0026] 图2c为图2b的左视图；

[0027] 图3a为本发明实施例三所提供的A型Gaede分子泵的示意图；

[0028] 图3b为本发明实施例三所提供的静轮的示意图；

[0029] 图3c为图3b的左视图；

[0030] 图4a为本发明实施例四所提供的B型Gaede分子泵的示意图；

[0031] 图4b为本发明实施例四所提供的静轮的示意图；

[0032] 图4c为图4b的左视图；

[0033] 图5为本发明所提供的低泄漏罗茨泵的示意图；

[0034] 图6为本发明所提供的1#复合真空泵的示意图。

具体实施方式

[0035] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0036] 本发明实施例所提供的复合真空泵，包括一泵壳、开设于所述泵壳上的进气口及出气口，所述泵壳内设有多级串联的罗茨泵，以及同轴安装的、并联或串联组合的若干牵引分子泵，所述牵引分子泵靠近所述进气口设置，所述罗茨泵靠近所述排气口设置，所述罗茨泵与牵引分子泵串联组合。

[0037] 本发明实施例所提供的复合真空泵，最佳驱动方式采用变频调速。

[0038] 实施例一：立式Siegbahn分子泵

[0039] 如图1a、1b和1c所示，该立式Siegbahn分子泵包括泵壳17、静轮11、动轮12、动密封18、转子13、转轴14和隔环110。

[0040] 所述静轮11、动密封18和隔环110固设于所述泵壳17上，所述动轮12固设于转子13上，所述动轮12和隔环110之间设有轴向进气口16。

[0041] 具体地，所述静轮11设有若干螺旋状叶片15(本实施例中为6片)，所述叶片15的截面为十字形，每两相邻叶片15之间的空间形成抽气槽111，所述抽气槽111的槽底中部留有开口；所述静轮11采用单只或者多只并联组合呈静轮组；所述静轮11或静轮组的一侧设有动密封18；所述静轮11或静轮组无动密封18侧、靠近外周处设有轴向进气口16；所述分子泵的动轮12内侧，除最靠所述轴向进气口16的一只外，均设有排气口19。

[0042] 当转子13按图1c中箭头所示方向高速旋转时，气体由所述进气口16进入所述抽气槽111，然后经所述排气口19排出；改变转子13的旋转方向或者叶片15的螺旋方向，可以改变抽气的方向。

[0043] 进一步地，为了达到更好的抽真空效果，所述抽气槽111的槽底靠近静轮11外侧的开口率(槽底缺口与槽宽之比)较小，靠近所述静轮11内侧的开口率较大。

[0044] 实施例二：卧式Siegbahn分子泵

[0045] 本实施例的基本结构与实施例一类似，如图2a、2b和2c所示，该卧式Siegbahn泵包括泵壳26、静轮21、动密封27、隔环29、动轮22、转子23和轴24。

[0046] 所述静轮21、动密封27和隔环29固设于泵壳26上；所述静轮21采用单只或者多只(图2中所示为2只)并联组合成静轮组；所述静轮21或静轮组的两侧分别设有动密封27；所述静轮21或静轮组的周缘上开设有径向的进气口211，所述泵壳26与所述进气口211对应的部位开设气体通道212；所述动轮22固设于转子23上；所述动轮22的内侧均设有排气口28。

[0047] 当转子23按图2c中箭头所示方向高速旋转时，气体先后经泵壳26上的连通气孔212、进气口211进入抽气槽210，然后由排气口28排出，构成一种卧式的Siegbahn分子泵。
改变转子23的旋转方向或者静轮21和动密封27的螺旋方向，可改变抽气的方向。

[0048] 进一步地，为了达到更好的抽真空效果，靠近所述静轮21外侧的槽底开口率较小，靠近所述静轮21内侧的槽底开口率较大。

[0049] 实施例三、A型Gaede牵引分子泵

[0050] 本实施例如图3a、3b和3c所示，该A型Gaede分子泵由泵壳37、静轮31、动轮32、动轮311、转子34、转轴35和隔环38组成。

[0051] 所述静轮31、隔环38固设于所述泵壳37上，所述动轮32和动轮311固设于转子34上，所述动轮32内侧设有气体通道36。

[0052] 具体地，所述静轮31由槽顶39、若干只(图中所示为2只)动密封314抽气槽33和槽底310组成，构成整体结构。

[0053] 所述动密封314的两侧设有进气口312和排气口313；所述进气口312和排气口313分别位于槽底310和槽顶39上；所述槽底310的截面为T形，所述槽顶39可以插入动轮32内，减少泄漏；所述槽底310兼作动密封314的加强环，以提高动密封314的强度；所述抽气槽33在靠近所述进气口312和排气口313处采用倾斜槽型，增加压缩能力。

[0054] 本实施例中，所述动密封314为两只，所述静轮31安装在动轮32和动轮311之间，组成两个并联的抽气单元。

[0055] 当转子34按图3c中箭头所示方向高速旋转时，气体经由动轮32上的气体通道36、进气口312进入抽气槽33，然后由排气口313排出；改变转子34的旋转方向，可改变抽气的方向。

[0056] 实施例四、B型Gaede分子泵

[0057] 本实施例如图4a、4b和4c所示，该B型Gaede分子泵由泵壳44、静轮41、隔环45、动轮48、转子42和转轴43组成。所述静轮41、隔环45固设于所述泵壳44上，所述动轮48固设于转子42上。

[0058] 具体地，所述静轮41由槽顶49、若干只(图中所示为2只)动密封410和加强环46组成，构成整体结构。

[0059] 所述动密封410的两侧分别设有进气口411和排气口412，所述进气口411和排气口412均设在所述槽顶49上；所述加强环46用于增加动密封410的机械强度，当然也可以不用加强环46。

[0060] 本实施例中，所述动密封410为2只，所述静轮41安装在两只动轮48之间；所述槽顶49与两只动轮48之间的空间构成抽气槽47，组成2只并联的抽气单元；所述槽顶49可以插入动轮48内，以减少泄漏。

[0061] 当转子42按图4c中箭头所示方向高速旋转时，气体由进气口411经抽气槽47抽向排气口412；改变转子42的旋转方向，可改变抽气的方向。

[0062] 所述抽气槽47在靠近进气口411和排气口412的部位采用倾斜槽型，以增加压缩能力。

[0063] 实施例五、低泄漏罗茨泵

[0064] 本实施例如图5所示，该低泄漏罗茨泵包括泵壳51、转子52和转子53、转轴54和转轴55，所述泵壳51上开设有进气口56和排气口57，所述转子52和转子53与所述泵壳51之间的间隙形成缓冲空间58。

[0065] 具体地，所述转子52和转子53的顶部分别采用与所述转轴54和转轴55同心的圆弧面，该圆弧面的最佳长度所对应的圆心角为5°～10°，以增加转子52和转子53与所述泵壳51内壁之间密封间隙的长度；所述转子52和转子53的底部圆弧面与顶部圆弧面相匹配，以减少气体泄漏。

[0066] 具体地，所述转子52和转子53采用三叶结构，并减小所述泵壳51的进气口56和排气口57的宽度，使泵壳51的内壁与转子52和转子53之间的配合圆弧面相对于转轴54和转轴55的圆心张角大于120°，从而使进气口56和排气口57之间在任何时刻至少有一个缓冲空间，以减少泵壳51与转子52和转子53之间的泄漏，提高罗茨泵在高压强运行时的压缩比。

[0067] 实施例六：1#复合真空泵

[0068] 本该实施例由立式Siegbahn分子泵、A型Gaede分子泵、B型Gaede分子泵，以及多级罗茨泵组合，构成一台复合真空泵。

[0069] 具体地，如图6所示，该复合真空泵由泵壳612、电机611、同轴安装的动密封62、立式Siegbahn分子泵63、立式Siegbahn分子泵64和立式Siegbahn分子泵65、动密封66、A型Gaede分子泵67、B型Gaede分子泵68和多级串联的罗茨泵69组成；所述泵壳612上设有进气口61和排气口610。

[0070] 上述各级泵的连接方式如下：最靠近所述泵口61处，设置2级并联的Siegbahn分子泵63和Siegbahn分子泵64；然后，依次串联1级Siegbahn分子泵65、1级A型Gaede分子泵67和1级B型Gaede分子泵68；最后，与多级罗茨泵69串联，构成一台复合真空泵。

[0071] 实施例七：2#复合真空泵

[0072] 本实施例的结构与实施例六类似，其不同之处在于：靠近进气口处增设若干级串联的涡轮分子泵，以增加高真空区段的抽速；紧随其后的多级并联Siegbahn分子泵改成外侧进气，相应动密封移至所述并联Siegbahn分子泵的下方；再与随后的其他分子泵串联。

[0073] 另外，实施例六和实施例七也可以取消罗茨泵，构成一台性能优良的立式复合分子泵。

[0074] 综上所述，与现有技术比较，本发明所提供的复合真空泵的优点如下：

[0075] a.该复合真空泵的极限真空大幅度提高，可进入高真空区段；

[0076] b.该复合真空泵能获得十分清洁的中、高真空；

[0077] c.该复合真空泵的能耗低；

[0078] d.该复合真空泵的抽速大、尺寸小、重量轻。

[0079] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。