更新时间：2024-09-21 14:49
干式真空泵（Dry Vacuum 光泵浦）也称无油真空泵，是为了满足工业生产对真空环境越来越严格的要求而发展起来的新型真空获得设备。
17世纪，葛利克、伽利略·伽利莱等科学家开始研究人造真空，使用的装置是现在干式真空泵的简易版本。1985年，在日本研发并生产了世界上第一台爪型式真空泵，应用于半导体产业链中。1994年，中国自主研发了第一台爪式真空泵，大部分的性能指标都可以与国外的干式真空泵媲美，开始了中国干式真空泵的自主研发道路。为了及时排除故障，德国、美国、英国等公司开发了许多振动监测系统，在干式真空泵工作时，可对设备进行实时监控。
干式真空泵就其基本原理来分，有容积式的无油真空泵和动量传输式的无油真空泵两大类。干式真空泵和油封式机械泵相比，达到同样极限压力其残余气体成分则全然不同，干式泵的抽气不再有油的污染。并可在大气压到10-2Pa压力范围内工作。
干式真空泵广泛应用于航天、半导体、制药、化工等行业，随着工业化水平的不断提高，航天、半导体等行业对真空泵的需求也逐步提高。日本在螺杆压缩机基础上 ，很早就研发出了真空泵的多头定子和转子型线 ，并投入市场 。德国几家真空设备公司也逐步开发出等螺距 、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。
干式真空泵在特殊领域，例如半导体工业、电子材料、IT产业等，对真空环境的洁净度提出很高的要求，研制和开发洁净、性价比高、结构简单、抽气效率高的干式真空泵是未来发展的主要方向。
早在17世纪，葛利克，伽利略·伽利莱等科学家就在研究如何获得人造真空，那时使用的装置，就是现在干式真空泵的简易版本。随着技术与时代的发展，真空泵的种类也越来越多，开始出现了汞“活塞”泵、叶轮旋转式机械泵、涡轮机械泵等。
在日本，半导体行业已全部用式真空泵代替油封式机械泵，欧美45%以上的半导体厂家已经用千式真空泵代替油封式机械泵。英国爱德华公司生产制造的干式真空泵，无论是可靠性还是性能方面一直处于世界领军地位。德国普发公司也是国外真空行业的巨头，一直致力于打造出高端、先进、稳定性强的式真空泵。
1985年，在日本研发并生产了世界上第一台爪型式真空泵，应用于半导体产业链中。作为最早面世的干式真空泵之一，除了拥有抽气通道内不含任何污染物质、油封可靠性强这些优点外，还具有定子和转子对悬浮在泵腔内，转子与转子、转子与泵侧壁无摩擦接触，可在真空大频繁切换的条件下保持良好的使用寿命等优点。
中国的真空获得设备仍然以传统真空泵为主，主要为水环真空泵、旋片真空泵、蒸汽流泵、滑阀真空泵、罗茨真空泵。干式真空泵的研制工作正处于起步阶段。1994年，中国自主研发了第一台爪式真空泵，大部分的性能指标都可以与国外的干式真空泵媲美，开始了中国干式真空泵的自主研发道路，但是技术水平受限，导致发展速度缓慢。
1966年瑞典SPM公司发明了测试设备振动故障的冲击脉冲法，提高了设备故障测试的准确性，减少人力消耗，实现设备检测技术质的飞跃。随着对机械动力学的深入研究和探索，探究出机械振动中不同的振动特征出现的频率与其关键尺寸、异常位置之间的某种特联系，随着傅里叶变换的技术应用越来越广泛，实现了时域波形与频域波形之间的转换。
德国、美国、英国等公司开发了许多振动监测系统，在干式真空泵工作时，对设备进行实时监控，可随时发现设备故障。轴承厂商SKF（斯凯）的WinCon3.0振动监测系统，通过采集16通道的信息信号，并将信号数据实时反馈到后台服务器，技术人员通过反馈的数据信号，分析故障的位置及程度，并通知生产现场实施防护措施制定维修计划。
于敏利用丹麦B\u0026K振动噪声测试设备，通过实验确定了振动异常是由于共振引起的，利用振动噪声声源识别法，来确定振动噪声源的位置与特征，验证了结构共振是该型罗茨真空泵振动过大的主要原因。许涛、罗根送等人针对直排大气的罗真空泵独特的排气噪声机理，提出了“缝隙消声”的理论，并根据此理论制造出新的消音器，极大降低了噪声等级。
干式泵种类很多，就其基本原理来分，只有两类，即：容积式的无油真空泵，例如多级罗茨泵、爪型泵、往复式活塞泵、螺杆式泵和涡旋式泵等。这种干式泵的极限压力一般为0.1-10Pa，抽速为0.01-0.04M3/S。动量传输式的无油真空泵，如涡轮式无油泵。排气侧与大气相接，在连续流状态下压缩比较高。它是一种粗抽泵，可从大气压抽到10-2Pa。在结构上采用径向流和周向流泵的复合式结构，多级串联抽气。这种涡轮式泵的极限压力约为10-2Pa，抽速为0.02-0.15M3/S。牵引型干式泵也属于动量传输式的干式泵。
干式机械真空泵的原理特性，因产品类型不同而有区别，主要分为接触型及非接触型。接触型的干式泵有叶片式、凸轮式、往复活塞式、膜片式等，这类泵的速度较低，适用于小容量高压缩比(单级压缩比)。非接触型的干式泵有罗茨型、爪型、螺杆型、涡旋型等，其速度较高，适用大容量，低压缩比(指单级压缩比)。以下就几种主要产品的特点进行分述。
罗茨型真空泵的工作原理和构造，基本上和罗茨风机相似，这种工作原理很早就被真空泵应用，普通的单级和双级罗茨泵做为油封式机械泵的增压泵使用居多，故称为机械增压泵。干式罗茨泵是直接排大气的，在一根轴上安有3-5级的罗茨型定子和转子，三级罗茨泵的构造，各级转子由中间壁来隔离，形成各级的泵腔，上一级的排气口连到下一级的进气口，各级串联应用。各级转子的直径和形状相同，而各级转子的宽度有时是不同的，向高压侧方向变窄了。多级罗茨真空泵的泵腔和齿轮箱之间隔开或用迷宫式结构加以密封。3-6级的罗茨泵可从大气压抽到极限压力1Pa，高压段有用气冷转子的结构，已抽速为60-500M3/H。
采用了形状复杂的爪型转子#这种泵也类似罗茨泵型式"两个转子与泵体之间形成泵腔的抽气容积"吸气口和排气口是固定在上下端盖的侧面上"由转子旋转过程中自动开关。沿轴向逆流少，因此在高压区它的压缩比，比罗茨泵的压缩比高。尾旋式真空泵螺旋干式真空泵，是根据螺杆式压缩机的工作原理作成的。共有两种结构：螺杆式真空泵(Lysholm型)在螺杆式压缩机中，螺旋转子的螺旋圈数在一圈以内，而螺杆真空泵的圈数在2圈以上，这样可减少返流量，提高压缩比，单级泵可从大气压抽到1Pa的极限压力，抽速为60-129M3/H。矩形螺旋式真空泵，有矩形断面的右螺旋和左螺旋的一对定子和转子相啮合，由同步齿轮带动实现非接触式的高速运转，气体由上侧进入，在泵腔内压缩由转子下端排除，转子旋转一周排气一次。转子和泵体内表面形成一种尾旋密封结构，矩形断面间隙泄漏较少，故可得到较高的压缩比。
涡旋型干式真空泵以其转动方式不同，分为两种型式：一种是一个涡旋固定不动（称为静涡旋），另一个涡旋围绕着它公转平动而不能自转（称为动涡旋）的公转型；另一种是两个涡旋同步同方向各自绕自身轴转动的回转型它的两个涡旋都是动涡旋。
回转型机构最大的优点，是非接触式的，能够高速运转，可得到较高的抽速。但作为干式泵而言，非接触式定子和转子的冷却是困难的，然而对于往复式活塞泵来说，活塞和气缸的外表面都能和周围大气接触，很容易被大气对流散热，而驱动机构也处在大气之中有利于散热。
日本研制一种新型的涡轮式无油泵，是一种粗抽泵，可从大气压抽到10-2Pa，在结构上采用径向流和周向流泵的复合结构，经多级串联抽气。这种泵的抽气单元是以满足极限压力10-2Pa，出口压力为大气压，返油率为零而设计的。
这种泵通常是尾旋槽式的无油泵，从结构上分为两种：一种是在柱形定子和转子上开有多头的螺旋槽和泵壳内壁形成抽气通道；另一种是在盘状体的侧面上开有多头螺旋槽，多级串联实现抽气。二者均可直排大气，靠摩擦牵引作用实现抽气。
在螺杆真空泵的泵体内，平行的配置着一对转子，分别称为阴、阳转子，一般阳转子与电机相连，通过一对同步齿轮带动阴转子转动，通过这对转子的相互啮合实现螺杆泵的吸气、压缩，排气过程。阴阳转子之间、转子与泵体之间都有微小的间隙，不直接接触，无需润滑。泵体一般分为两大部分：螺杆腔泵体与齿轮腔泵体，当然为了加工方便还可把螺杆腔泵体再分为两部分，定子和转子部分与左端转子轴部分，在螺杆腔泵体与齿轮腔泵体上分别开有吸气孔口和排气孔口，图2．1中虚线为吸气口位置，排气口在齿轮泵腔侧面，齿轮泵腔底部有气流通道。而且在这两个腔之间装有轴封，以防止齿轮泵腔中的润滑油蒸汽污染真空室，设计的难点在于两个相互啮合的转子。
在罗茨真空泵泵腔内，有1对8字形或三叶形的转子相互垂直地安装在1对平行轴上，由1对同步齿轮带动转子做同步反向旋转运动。在转子之间、转子与泵壳内壁之间保持一定间隙，可以实现高转速运行。机械增压罗茨泵压差小，但在较宽压力范围内抽速高。机械增压罗茨泵不能单独使用，必须配置前级泵使用。启动时需先启动前级泵，待入口压 力达到机械增压罗茨泵的允许压差范围内才能启动罗茨泵。否则会导致电机过载、泵定子和转子卡死等故障的发生。
立式爪式真空泵的泵腔依次串联，每级泵腔内各有1对共轭啮合、做同步反向运动的爪型转子。介质被爪型转子吸入后压缩并排放。转子之间、转子与泵壳之间均无接触。每级泵腔中的第一级泵腔为吸气级，其吸气体积比后面几级的大，形成级间压缩。每对转子安装在2根平行轴上，轴由上、下两端轴承支撑，泵腔级与级之间设有隔板，隔板上有吸排气通道。通过同步齿轮传动并调整转子轴与 固定转子相位，保证转子之间及转子与泵壳之间的间 隙。爪式真空泵中需控制的间隙较多，如定子和转子之间的间隙，转子与端盖、隔板的间隙，转子与泵体之间的间隙等，这些间隙之间相互关联，给泵的安装及维 护带来一定不便，且一般爪式真空泵抽速较小。
干式真空泵洁净无油的特点受到越来越多行业的青睐，能适应芯片集成体积小、对油污、灰尘敏感的工艺需要。干式真空泵能够保证洁净的真空，是镀膜行业得到更好的镀膜质量。电子显微镜、放疗设备对实验室环境要求高，干式真空泵优势也十分明显。其主要特点表现为：其一、在泵的整个抽气的通道内，没有 任何油、水等液体，即所谓的“干”，所以油封式真空泵、液环式真空泵都不属于干式真空泵。其二、泵的排气口与大气相通，能够连续向大气排气，在高真空系统干式真空泵多作为前级泵使用。其三、可在大气压到 10-2 帕工作，具有抽到粗、中真空的抽气能力。
干式真空泵广泛应用于航天、半导体、制药、化工等行业，随着工业化水平的不断提高，航天、半导体等行业对真空泵的需求也逐步提高。目前常用的干式真空泵体积大，质量重，而且定子和转子的平衡性不理想。随着科学技术的发展，真空泵的的应用也会越来越多，现在真空泵主要朝着大型化，真空度更高的方向发展。
无油干式机械真空泵又简称干式真空泵，是指能从大气压力下开始抽气 ，又能将被抽气体直接排到大气中去 ，泵腔内无油或其他工作介质 ，而且泵的极限压力与油封式真空泵同等量级或者接近的机械真空泵。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定子和转子型线 ，并投入市场 。德国几家真空设备公司也逐步开发出等螺距 、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。
真空泵是半导体工业中芯片、光学通讯元器件及FPD等加工工艺关键设备之一。作为中高真空的无油分子泵、低温泵等得到了广泛的应用。但是，与这些真空泵相配合的前级真空泵却大多是传统的油封式真空泵，为降低油污染，通常在中高真空泵与低真空泵之间串接入冷阱，但此方法已经不能满足真空环境洁净度的要求了。尤其是在某些特殊领域，例如半导体工业、电子材料、IT产业等，对真空环境的洁净度提出很高的要求。因此，研制和开发洁净、性价比高、结构简单、抽气效率高的干式真空泵成为行业未来主要发展方向。
真空泵整体设计也将面临越来越高的挑战，根据动平衡技术的发展趋势，在线动平衡技术、特殊定子和转子的平衡技术和无试重平衡技术等三个方面将会有很大的发展。信息论的知识告诉我们通过传感器信息的集成和融合，可以是多个单维信息集成或融合成一个多维信息，从而使得信息的特征更为突出、明显地表露出来，而且各个单维信息之间的联系和相互关系也可以得到充分的体现。转子动平衡的过程离不开对转子整体振动行为的理解和把握。基于此，转子动平衡中的信息论应用研究，利用信息融合技术、神经网络和遗传算法等前沿技术，为解决转子动平衡这一经典课题提供新的思路和方向。
干式真空泵.Reverso.2023-12-10
国家标准.标准信息查询.2023-12-10