目前各種真空泵的發(fā)展愈來愈受到真空應(yīng)用場(chǎng)合的影響，一般的真空系統(tǒng)無法滿足清潔無油及耐腐蝕的要求，因此近年來干式真空泵市場(chǎng)需求量很大, 真空獲得產(chǎn)品已經(jīng)出現(xiàn)更新?lián)Q代的局面, 大量的有油真空系統(tǒng)已被無油清潔的真空系統(tǒng)所代替。國(guó)外幾乎每一家較大的真空公司都生產(chǎn)各種不同型式的干式真空泵.螺桿真空泵屬于非接觸型干式泵, 是20世紀(jì)90年代初期出現(xiàn)的一種理想的泵種,以其抽速范圍寬、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、抽氣腔元件無摩擦、壽命長(zhǎng)、能耗低、無油污染等優(yōu)點(diǎn), 但其制造技術(shù)為國(guó)外掌握, 我國(guó)尚處于起步階段,市場(chǎng)對(duì)于干式真空泵有迫切的需求。

1、研究現(xiàn)狀

　　干式螺桿真空泵由于其優(yōu)越的性能，在歐美和日本目前已經(jīng)成為微電子、半導(dǎo)體、制藥、精密加工等行業(yè)首選真空獲得設(shè)備，日本在螺桿壓縮機(jī)基礎(chǔ)上，很早就研發(fā)出了真空泵的多頭轉(zhuǎn)子型線，并投入市場(chǎng)。德國(guó)幾家真空設(shè)備公司也逐步的開發(fā)出了等螺距、變螺距轉(zhuǎn)子型線，并在轉(zhuǎn)子和機(jī)體冷卻方面做了很多研究。螺桿泵的技術(shù)關(guān)鍵問題。

（1）轉(zhuǎn)子端面型線

　　螺桿真空泵主要部件是一對(duì)旋向相反的螺距螺桿，電機(jī)的傳動(dòng)軸連接主動(dòng)轉(zhuǎn)子，通過一對(duì)高精度的同步齒輪帶動(dòng)從動(dòng)螺桿，兩螺桿間留有間隙，通過兩轉(zhuǎn)子的嚙合達(dá)到抽氣的目的(如圖1)。

圖1 兩轉(zhuǎn)子傳動(dòng)示意圖

　　核心技術(shù)是螺桿齒形，不同的齒形直接決著泵的極限真空、抽氣速率、容積效率、振動(dòng)和噪聲等技術(shù)性能指標(biāo)的差異。目前螺桿真空泵的端面型線主要分為兩種，單頭轉(zhuǎn)子型線和多頭轉(zhuǎn)子型線。如圖2、3所示。

圖2 單頭轉(zhuǎn)子端面型線　　圖3 多頭轉(zhuǎn)子端面型線

　　源于螺桿壓縮機(jī)的多頭轉(zhuǎn)子型線起步較早，有的廠家直接用螺桿壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子型線用在真空泵上使用。日立公司很早就把4－6頭螺桿轉(zhuǎn)子型線用在真空泵上，韓國(guó)LG公司的真空泵目前也使用多頭轉(zhuǎn)子型線，由于兩嚙合轉(zhuǎn)子接觸線的頂點(diǎn)不能達(dá)到陰、陽轉(zhuǎn)子氣缸孔的交線，在接觸線頂點(diǎn)和機(jī)殼的轉(zhuǎn)子氣缸孔之間，會(huì)形成一個(gè)空間曲邊三角形，也就是泄漏三角形，氣體將從壓力較高的齒間容積，泄漏至壓力較低的鄰近齒間容積，由于這個(gè)泄漏三角形的存在，導(dǎo)致多頭螺桿真空泵的極限真空度較低，加上這類轉(zhuǎn)子加工難度大，需要專用機(jī)床，造價(jià)昂貴，因而逐步退出螺桿真空泵市場(chǎng)。為適應(yīng)市場(chǎng)需求，各公司開始開發(fā)單頭等螺距轉(zhuǎn)子型線，日本的荏原株式會(huì)社和大晃株式會(huì)社等相繼研發(fā)出了具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的單頭螺桿轉(zhuǎn)子型線。KASHIYAMA公司也有自己的單頭轉(zhuǎn)子型線見世。

　　東北大學(xué)的劉春姐、張世偉等是國(guó)內(nèi)較早研究螺桿真空泵的學(xué)者，對(duì)單頭等螺距型線、單頭變螺距型線、雙邊對(duì)稱圓弧型線做了一定的研究，并申請(qǐng)了專利。但其所發(fā)表的文章中尚未給出完整的轉(zhuǎn)子端面構(gòu)成及嚙合、泄漏和齒間面積利用效率的分析。

　　臺(tái)灣中正大學(xué)的馮展華教授與漢鐘精機(jī)合作，研發(fā)螺桿真空泵，并于2004年申請(qǐng)了專利(圖4)。去年在爪式真空泵的基礎(chǔ)上，提出了螺桿爪式型線，給出了螺桿轉(zhuǎn)子端面型線的構(gòu)成，并與一般形式的螺桿真空泵型線進(jìn)行了對(duì)比, 螺桿爪式型線仍然存在泄漏三角形, 但對(duì)極限真空影響很小,這種型線主要在軸向泄漏(透孔)方面進(jìn)行了改進(jìn),使得改進(jìn)后透孔面積大大減小,真空度可以明顯提高。

　　西安交通大學(xué)壓縮機(jī)研究所的郭蓓教授在多頭螺桿轉(zhuǎn)子型線基礎(chǔ)上, 研發(fā)出一種新型的單頭轉(zhuǎn)子端面型線,也稱自共軛型線,兩個(gè)轉(zhuǎn)子完全相同,.理論上給出了完整的接觸線,在同樣的抽氣速率下,可以保證軸向泄漏(透孔)面積更小,極限真空度有很大提高。

圖4 端面型線形狀

　　里奇樂、凱尼和萊寶公司在單頭等螺距轉(zhuǎn)子型線基礎(chǔ)上均研發(fā)出單頭變螺距轉(zhuǎn)子型線，并將產(chǎn)品投放市場(chǎng)。除了使用一對(duì)非等距螺桿以外，變螺距螺桿式設(shè)計(jì)和等螺距螺桿式設(shè)計(jì)的基本原理非常相似。螺桿間容積的不斷減小使得其內(nèi)部產(chǎn)生壓縮。這種設(shè)計(jì)由于產(chǎn)生內(nèi)部壓縮而使得其耗電量降低到同多級(jí)泵相當(dāng)?shù)乃�平。但在很多工藝中，這種內(nèi)部壓縮同多級(jí)泵一樣，極易造成氣體在泵體內(nèi)的物理化學(xué)變化而產(chǎn)生固化或液化。而等螺距螺桿式設(shè)計(jì)中，氣體通路最短也最簡(jiǎn)單。這樣，氣體在泵體內(nèi)停留的時(shí)間也最短。雖然這種設(shè)計(jì)由于減少了內(nèi)部的壓縮比而使得其耗電量相對(duì)較高，但在很多復(fù)雜的半導(dǎo)體工藝中表現(xiàn)出極高的穩(wěn)定性。