涡旋无油真空泵设计理论及加工工艺的研究.pdf

东北大学硕士学位论文涡旋无油真空泵设计理论及加工工艺的研究姓名：孟冬辉申请学位级别：硕士专业：流体机械及工程指导教师：巴德纯20040201摘要涡旋无油真空泵设计理论及加工工艺的研究关键词：涡旋无油真空泵理论加工工艺半导体工业的发展迫切要求提供清洁无油的真空环境涡旋真空泵以其清洁度高、结构简单、体积小、噪音低等优点在无油真空获得方面独受青睐。在欧美和日本等发达国家涡旋无油真空泵在很多领域已经越来越多的代替了油封式机械泵。但由于我国使用的涡旋泵主要依靠进口价格昂贵所以应用并不是很多。本文旨在使涡旋无油真空泵在中国实现产业化为新兴工业的发展提供清洁的真在涡旋泵的设计方面本文首先建立了实用有效的涡旋真空泵理论抽速数学模型．推导出其设计公式给出了基本几何参数的选择方法开发了绘制涡旋型线本文讨论了影响涡旋真空泵加工精度的主要因素并在此基础上选择数控加工方法利用自主编制的加工程序在美国产为了改善涡旋盘的表面性能研究了对铝合金涡旋盘进行硬质氧化和喷涂聚四氟乙烯薄膜的工艺有效的提高了涡旋盘表面的硬度和耐腐蚀性减小了其表面对涡旋真空泵重要问隙与极限真空度的关系进行了实验研究给出了涡旋真空设计制造了抽速为／乃ú辔行抻驼婵毡茫⒍云湫阅苤副杲辛瞬馐浴测试结果表明该泵的性能满足了设计要求主要技术指标达到了国外同类产品的水平。测试结果充分证明了本文的设计方法和加工工艺是『房尚械摹空环境。的通用绦颉⑹郊庸ぶ行纳霞庸こ符合精度要求的涡旋盘。的摩擦系数。泵轴向间隙和径向间隙的最佳值。甌．畐猣瑂琂肝纒猣．瑆瑂瑃．琒．瓵／东北犬擘硕士论文【．瑆甌簊琽—琾．声明撰笃过的研究成果也不包括本人为获碍其它学位两使用过的材料。缛瓣磅究成果除翔以标注髑致谢的地方乡话渌艘丫⒈砘本人声明掰呈交戆学袋论文是在学舞酶指导下完成豹。论文中取与我一网工作过的同志对本研究所作的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。第一章绪论涡旋无油真空泵的特点及应用．行抻驼婵毡玫奶氐伴随着半导体、新材料和生物制药等行业的飞速发展对真空获得设备提出两个新的要求一个是极限真空度要尽量高另一个是获得的真空环境应该是清洁低温泵还是采用油封式机械泵作为前级泵虽然人们在改进油封式泵上下了不少功夫比如将泵油改成油、加上过滤装置等【但油蒸气仍然可以通过主泵为了获得更清洁的真空环境机械无油真空泵应运而生目前应用的机械无油内没有油来密封完全靠间隙的大小来保证其极限真空度。由于这些泵没有泵油能达到较高的极限真空度所以它在无油真空泵领域有自己独特的优势。无油的。在这种需求的引导下分子泵、低温泵越来越多的代替了油扩散泵作为系统的主泵这样大大降低了真空泵向真空室的返油。然而现在大多数分子泵、返流到真空室从而使该真空系统并不是～个名副其实的无油真空系统。真空泵主要有多级罗茨泵、螺杆泵、爪型泵和涡旋泵。这些泵共同的特点是泵腔来密封因此单级泵的极限真空度往往较低因此常采用多级串连的形式以达到较高的真空度。涡旋真空泵以其自身型线的特点不用采用多级串连的形式就涡旋无油真空泵的优点主要表现为：间隙小、泄漏小具有较高的压缩比在较宽的压力范围内有稳定的结构简单零部件少。工作压力范围宽由于压缩腔内容积的变化是连续的因而驱动力矩变化小功率变化小。振动噪声小可靠性高。涡旋真空泵的主要缺点是由于其型线本身特点的限制该泵不易做成抽速较大的泵目前抽速最大的涡旋真空泵也在痵以下。抽速。．行抻驼婵毡玫挠τ由于体积小、噪音低、极限高等优点涡旋泵存欧美和同本等发达国家已经逐步代替了油封式机械泵。目前涡旋泵主要应用于分析仪器、半导体芯片生产线、液晶显示器生产线和科研设备上。图是涡旋泵应用的两个实例图一应用于扫描电子显微镜系统的涡旋泵图一怯τ糜诩炻┮巧系奈行谩因为涡旋泵本身价格很高而且国内使用的涡旋泵全部都需要进口所以目前国内涡旋泵的使用并不是很广泛用户对该泵的认识还不是很充分。但是随着国际知名的半导体生产商纷纷登陆中国涡旋泵在中国的销量已经开始增加年友达光电公司一次性从闩本进口了台涡旋真空泵用于液晶显示器生产线。相信随着新兴工业的