乾式真空泵

2013年止，真空行業使用的大多數機械真空泵都是用油、水或其它聚合物等流體充當泵的工作介質，在泵內起冷卻、密封、潤滑等多種作用。隨着科學技術的發展以及真空應用領域的擴大，原有的機械真空泵及其組成的抽氣系統出現了兩個急需解決問題：一是泵的工作介質返流污染被抽容器，而這種返流在許多情況下影響產品的質量、數量，增加設備的維護成本。其次，由於某些工藝過程中的反應物質使真空泵內的介質嚴重變質，使泵不能正常工作。

對於普通的無油真空系統來説，雖然可用油封式真空泵加上冷阱或吸附阱之類附件來防止返流，但不能徹底解決問題，而且使系統顯得複雜。而使用適當型式的乾式機械真空泵，則可以達到理想的使用效果。

乾式機械真空泵的應用是廣泛的，主要有以下幾個方面：

（1）低壓化學氣相沉積中的多晶硅製備工藝中；

（2）半導體刻蝕工藝。在這些生產工藝中往往用到或生成腐蝕性氣體和研磨微粒；

（3）除半導體工藝外的某些產生微粒的工藝，不希望微粒混入泵油中，而希望微粒排出泵外，則用一定型式的乾式機械真空泵可以滿足要求；

（4）在化學工業、醫藥工業、食品工業中的蒸餾、乾燥、脱泡、包裝等，要防止有機溶劑造成污染，適合用乾式真空泵；

（5）用做一般無油清潔真空系統的前級泵，以防止油污染。

乾式真空泵主要有下列幾種形式：

雙圓裂片式設計和目前最流行和廣泛應用的羅茨泵非常相似。事實上，一些最早期的幹泵設計思想就是將羅茨泵疊加起來。這種多級設計使得氣體通路相當複雜，並且每一級都需要較大流量的氮氣起到稀釋和隔離作用。同時，為了達到好的真空度，對各級的間隙有非常嚴格的要求。當然，這種設計由於增加了內部的壓縮比而使得其耗電量相對較低。

三葉圓裂片式設計和雙圓裂片式設計的原理完全相同，只是在旋轉一圈中將氣體分為三份而不是像雙圓裂片式分為兩份。這兩種設計有着相同的優點和缺點。為了進一步降低耗電量，在傳動部分有的廠家選用兩個直流馬達，但這也會導致扭矩減小，重新啓動的能力—下降。同雙圓裂片式設計一樣，三葉圓裂片式設計的每一級都需要較大流量的氮氣來起到稀釋和隔離作用。

組合式(羅茨+爪)設計用羅茨來提高在較低壓力下的抽氣效率，用爪來提高在較高壓力下的抽氣效率。它的基本原理和氣體通路同前面介紹的圓裂片式設計完全相同。也有些廠家將其最後一級改為星型設計，這樣可以在旋轉一圈中將氣體分為五份，就像三圓裂片式設計可以將其分為三份。同樣，在很多工藝中，組合式設計的每一級都需要較大流量的氮氣來起到稀釋和隔離作用。

在外部壓縮型螺桿式設計中，使用一對等距螺桿。這使得內部壓縮減到最小，同時使得氣體通路最短也最簡單。這樣，氣體在泵體內停留的時間也最短。雖然這種設計由於減少了內部的壓縮比而使得其耗電量相對較高，但在很多複雜的半導體工藝中表現出極高的穩定性。這種單級設計使得其對氮氣用量的要求也非常小而且簡單，這樣就使得其在不同工藝中有很好的互換性。在很多清潔的工藝中甚至可以不用氮氣。

除了使用一對非等距螺桿以外，內部壓縮型螺桿式設計和外部壓縮型螺桿式設計的基本原理非常相似。螺桿間容積的不斷減小使得其內部產生壓縮。這種設計由於產生內部壓縮而使得其耗電量降低到同多級泵相當的水平。但在很多工藝中，這種內部壓縮同多級泵一樣，極易造成氣體在泵體內的物理化學變化而產生固化或液化。

（1） 乾式螺桿真空泵

乾式螺桿真空泵，是利用一對螺桿，在泵殼中作同步高速反向旋轉而產生的吸氣和排氣作用的抽氣設備，兩螺桿經精細動平衡校正，由軸承支撐，安裝在泵殼中，螺桿與螺桿之間都有一定的間隙，因此泵工作時，相互之間無磨擦，運轉平穩，噪音低，工作腔無需潤滑油，因此，乾式螺桿泵能抽除含有大量水蒸汽及少量粉塵的氣體場合，極限真空更高，消耗功率更低，具有節能，免維修等優點。它是油封式/水環式/噴射式真空泵的更新換代產品。

（2） 無油往復真空泵

靠活塞往復運動使泵腔（氣缸）的工作容積週期性地變化來抽氣的真空泵，又稱活塞真空泵。往復真空泵的結構與往復活塞壓縮機相似。工作時，吸氣管接被抽真空容器，排氣管直通大氣。往復真空泵可用於真空蒸餾、真空濃縮、真空結晶、真空過濾、真空乾燥和混凝土真空作業等。

（3） 爪式真空泵

爪式真空泵由多級轉子構成，其中每級都有2個轉子構成，兩個轉子反方向旋轉，吸氣口與泵腔接通，泵腔容積變大而吸氣，當轉子關閉吸氣口時吸氣結束，以後泵腔變小而壓縮氣體，當排氣口打開後泵腔排氣，排氣口關閉時則排氣完畢，如此循環工作。

（4） 無油渦旋真空泵

渦旋無油真空泵的渦旋盤就是一個一端與一個平面相接的一個或幾個漸開線螺旋形成一個渦旋型盤狀結構。一個靜渦旋盤與一個動渦旋盤組成的一對渦旋盤付構成了渦旋無油真空的基本抽氣機構。例如在雙級渦旋無油真空泵中，有兩個方向對應的固定渦旋盤，一個位於兩個渦旋盤之間的轉動渦旋盤。動、靜渦旋盤相對運動形成容積不斷變化的新月形真空腔使氣從抽氣口吸入、排氣口排出、完成排氣循環。

（1）真空度：乾式螺桿真空泵、爪式真空泵、無油渦旋真空泵極限真空度都很高，最高極限真空均可達到1-2Pa；無油往復真空泵為粗真空設備，極限真空度低，需要搭配羅茨真空泵提高極限真空。

（2） 抽氣量：無油渦旋真空泵由於內部結構問題，抽氣量較小，只適用於小抽氣量的工藝中；乾式螺桿真空泵型號齊全，可適用大抽氣量工藝中，配合羅茨真空泵可以滿足不同客户的需求。

（3）穩定性：乾式螺桿真空泵性能穩定，噪音低，故障率低；無油往復真空泵結構簡單，噪音較高，需要經常更換滑片。爪式真空泵由於裝配複雜，轉子與軸不為一體，出現故障需全部重新拆解裝配，反覆裝配從而降低產品性能及穩定性。

（4）特殊處理：由於化工、製藥等相關工藝氣中會不同程度含有易燃、易爆以及腐蝕性氣體，所以乾式真空泵需要特殊處理。乾式螺桿真空泵內部結構簡單，兩根轉子、泵腔均可做防腐處理，可選用鎳磷塗層和特氟龍兩種塗層。爪式真空泵很難做防腐處理，各級隔板之間幾乎無法做表面處理，轉子表面的防腐塗層也容易在裝配時損傷。無油渦旋真空泵只適合抽潔淨的氣體，不能抽取易燃、易爆及具有腐蝕性的氣體。