CN113847244A - 一体式涡轮螺杆组合泵 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例提供了一种一体式涡轮螺杆组合泵，涉及抽真空设备技术领域。一体式涡轮螺杆组合泵包括相互连通的涡轮泵和螺杆泵，其中，涡轮泵的进气端设置有进气口，螺杆泵的排气口与出气口连通，螺杆泵中还设置有旁通排气通道，旁通排气通道的入口设置有旁通阀、且与涡轮泵的排气口连通，旁通排气通道的出口与出气口连通。其中，涡轮泵负责对低真空段的气流实现大抽速、并可以用于对高真空段的气流为螺杆泵增压，对应的，螺杆泵负责对高真空段的气流继续抽气，实现更高的真空度，极大地提高了一体式涡轮螺杆组合泵的抽速，并且不影响泵的性能，装置整体体积较小，不会占用较大空间。

Description

一体式涡轮螺杆组合泵
技术领域
本发明涉及抽真空设备技术领域，具体而言，涉及一种一体式涡轮螺杆组合泵。
背景技术
随着经济的发展，社会的进步，光伏半导体行业的兴起，对于设备的加工制造提出了更高的要求，螺杆真空泵结构简单，能够适应恶劣工况、耐腐蚀。
但现有的螺杆泵抽速较慢，如需达到较大抽速需要将体积做到很大，这样将占据很大空间，对光伏和半导体制造设备所追求的占地少、小型化所相背。
发明内容
本发明的目的包括提供一种一体式涡轮螺杆组合泵，其具有体积小，抽速大的特点。
本发明的实施例可以这样实现：
本发明提供一种一体式涡轮螺杆组合泵，一体式涡轮螺杆组合泵包括相互连通的涡轮泵和螺杆泵，其中，涡轮泵的进气端设置有进气口，螺杆泵的排气口与出气口连通，螺杆泵中还设置有旁通排气通道，旁通排气通道的入口设置有旁通阀、且与涡轮泵的排气口连通，旁通排气通道的出口与出气口连通。
本发明实施例提供的一体式涡轮螺杆组合泵的有益效果包括：
1.一体式涡轮螺杆组合泵包括相互连通的涡轮泵和螺杆泵，涡轮泵负责对低真空段的气流实现大抽速、并可以用于对高真空段的气流为螺杆泵增压，对应的，螺杆泵负责对高真空段的气流继续抽气，实现更高的真空度，极大地提高了一体式涡轮螺杆组合泵的抽速，并且不影响泵的性能；
2.涡轮泵和螺杆泵一体设计，使装置整体体积较小，不会占用较大空间；
3.因为采用了涡轮泵，使一体式涡轮螺杆组合泵在对低真空段的气体也具有极高的抽速；
4.在旁通排气通道中设置旁通阀，无需对旁通阀设计额外的电器控制程序，旁通阀在气体的压力影响下自动打开或关闭，简单实用。
在可选的实施方式中，旁通排气通道为两个，两个旁通排气通道分别布置在螺杆泵的壳体内的相对两侧，每个旁通排气通道的入口设置有旁通阀。
这样，两个旁通排气通道可以提高一体式涡轮螺杆组合泵的排气效率，而且，两个旁通排气通道相对于装置的中线对称布置，有利于装置内部压力均匀，避免内部局部压力过大。
在可选的实施方式中，涡轮泵的壳体与螺杆泵的壳体一体成型。
这样，不仅能够简化装置结构，而且，能够使装置的体积较小，不会占用太大的空间。
在可选的实施方式中，涡轮泵包括涡轮泵电机、涡轮泵转子和涡轮泵叶片，其中，涡轮泵电机用于驱动涡轮泵转子，涡轮泵叶片连接在涡轮泵转子上，涡轮泵叶片用于将气体从涡轮泵压向螺杆泵。
在可选的实施方式中，螺杆泵包括螺杆泵电机和螺杆泵转子，其中，螺杆泵电机用于驱动螺杆泵转子，螺杆泵转子用于将气体从螺杆泵压向出气口。
在可选的实施方式中，螺杆泵电机包括第一电机和第二电机，螺杆泵转子包括X转子和Y转子，第一电机用于驱动X转子，第二电机用于驱动Y转子。
这样，螺杆泵选用双电机螺杆泵，能够帮助一体式涡轮螺杆组合泵实现更高的转速和抽气效率。
在可选的实施方式中，旁通排气通道形成在螺杆泵的壳体与螺杆泵转子之间。
这样，旁通排气通道形成简单，只需要将螺杆泵的壳体相对于螺杆泵转子适当增大内部空间，即可形成旁通排气通道，无需设计其它结构用于形成旁通排气通道。
在可选的实施方式中，一体式涡轮螺杆组合泵包括控制器，控制器与涡轮泵以及螺杆泵电连接。
在可选的实施方式中，控制器用于控制涡轮泵和螺杆泵同时启动。
在可选的实施方式中，旁通阀在排气压力小于预设值的情况下处于关闭旁通排气通道的状态，旁通阀在排气压力大于或等于预设值的情况下处于打开旁通排气通道的状态。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的一体式涡轮螺杆组合泵的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一体式涡轮螺杆组合泵与现有螺杆泵工作性能对比的示意图。
图标：100-一体式涡轮螺杆组合泵；110-涡轮泵；111-涡轮泵电机；112-涡轮泵转子；113-涡轮泵叶片；120-螺杆泵；121-第一电机；122-第二电机；123-X转子；124-Y转子；125-旁通排气通道；130-旁通阀；140-进气口；150-出气口。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
请参阅图1，一体式涡轮螺杆组合泵100包括涡轮泵110、螺杆泵120和旁通阀130，其中，涡轮泵110和螺杆泵120相互连通，涡轮泵110的壳体与螺杆泵120的壳体一体成型。
涡轮泵110的进气端设置有进气口140，螺杆泵120的排气口与出气口150连通，螺杆泵120中还设置有旁通排气通道125，旁通排气通道125的入口设置有旁通阀130、且与涡轮泵110的排气口连通，旁通排气通道125的出口与出气口150连通。
其中，旁通阀130在排气压力小于预设值的情况下处于关闭旁通排气通道125的状态，旁通阀130在排气压力大于或等于预设值的情况下处于打开旁通排气通道125的状态。
旁通排气通道125为两个，两个旁通排气通道125分别布置在螺杆泵120的壳体内的相对两侧，每个旁通排气通道125的入口设置有旁通阀130。
这样，两个旁通排气通道125可以提高一体式涡轮螺杆组合泵100的排气效率，而且，两个旁通排气通道125相对于装置的中线对称布置，有利于装置内部压力均匀，避免内部局部压力过大。
涡轮泵110的壳体与螺杆泵120的壳体一体成型。这样，不仅能够简化装置结构，而且，能够使装置的体积较小，不会占用太大的空间。
具体的，涡轮泵110包括涡轮泵电机111、涡轮泵转子112和涡轮泵叶片113，其中，涡轮泵电机111用于驱动涡轮泵转子112，涡轮泵叶片113连接在涡轮泵转子112上，涡轮泵叶片113用于将气体从涡轮泵110压向螺杆泵120。
螺杆泵120包括螺杆泵电机和螺杆泵转子，其中，螺杆泵电机用于驱动螺杆泵转子，螺杆泵转子用于将气体从螺杆泵120压向出气口150。
本实施例中，螺杆泵120选用双电机螺杆泵，螺杆泵电机包括第一电机121和第二电机122，螺杆泵转子包括X转子123和Y转子124，第一电机121用于驱动X转子123，第二电机122用于驱动Y转子124。这样，螺杆泵120能够帮助一体式涡轮螺杆组合泵100实现更高的转速和抽气效率。
当然，在其它实施例中，螺杆泵120也可以选用单电机螺杆泵，也可以满足对转速和抽气效率要求不太高的应用场景，而且装置成本更低，占用的空间更小。
旁通排气通道125形成在螺杆泵120的壳体与螺杆泵转子之间。这样，旁通排气通道125形成简单，只需要将螺杆泵120的壳体相对于螺杆泵转子适当增大内部空间，即可形成旁通排气通道125，无需设计其它结构用于形成旁通排气通道125，不会提高装置的生产成本。
当然，在其它实施例中，也可以相对于螺杆泵120设计独立的旁通排气通道125，例如采用相对于螺杆泵120单独的、外置的管道作为旁通排气通道125，并在管道内设置旁通阀130。
一体式涡轮螺杆组合泵100还包括控制器(图中未示出)，控制器与涡轮泵110以及螺杆泵120电连接。控制器用于控制涡轮泵110以及螺杆泵120的工作状态。
当然，在其它实施例中，也可以不设置与涡轮泵110以及螺杆泵120电连接的控制器，直接设定涡轮泵110以及螺杆泵120同时启动或同时关闭，或者对涡轮泵110以及螺杆泵120各自设计单独的启停按钮，从而简化装置结构以及降低装置成本。
本实施例提供的一体式涡轮螺杆组合泵100的工作过程：
首先，控制器用于控制涡轮泵110和螺杆泵120同时启动，被抽气体的压力接近大气压力，气体从进气口140进入涡轮泵110，涡轮泵电机111带动涡轮泵转子112和涡轮泵叶片113高速转动，转速能够达到3万至5万转/min；
然后，涡轮泵110将气体抽到涡轮泵110与螺杆泵120之间的空间，此时，因为涡轮泵110的抽速很大，螺杆泵120来不及将涡轮泵110的出气口150的气体排出，涡轮泵110的排气侧将形成高压，使得旁通阀130的排气压力大于或等于预设，从而使旁通阀130处于打开旁通排气通道125的状态，大多数气体从旁通排气通道125排出，这一过程，涡轮泵110作为主泵抽气；
当一体式涡轮螺杆组合泵100工作一段时间后，涡轮泵110与螺杆泵120之间的空间的气体压力降低，使得旁通阀130在排气压力小于预设值，从而使旁通阀130处于关闭旁通排气通道125的状态，气体全部浸入螺杆泵120，由螺杆泵120排出，这一过程，螺杆泵120作为主泵抽气，涡轮泵110作为螺杆泵120的增压泵。
本实施例提供的一体式涡轮螺杆组合泵100的优势在于：
在被抽气体的压力较高时，涡轮泵110作为主泵抽气，可弥补螺杆泵120对高压段的气体的抽速较低的问题，当被抽气体的压力降低到一定值时，螺杆泵120作为主泵抽气，涡轮泵110起到增压的作用，保证能够抽到极高的真空度。
请参考图2，图2中下方的曲线表示现有螺杆泵的抽速与抽气压力的关系，现有螺杆泵的抽速最大区间在103帕左右，要达到最大抽速，还必须将螺杆泵的体积做到很大，占用空间很大，而且，现有螺杆泵在大气状态下抽速不高。
图2中上方的曲线表示本实施例提供的一体式涡轮螺杆组合泵100的抽速与抽气压力的关系，可见，本实施例提供的一体式涡轮螺杆组合泵100可以实现的抽气压力和抽速远大于现有的螺杆泵。
本实施例提供的一体式涡轮螺杆组合泵100的有益效果包括：
1.一体式涡轮螺杆组合泵100包括相互连通的涡轮泵110和螺杆泵120，涡轮泵110负责对低真空段的气流实现大抽速、并可以用于对高真空段的气流为螺杆泵120增压，对应的，螺杆泵120负责对高真空段的气流继续抽气，实现更高的真空度，极大地提高了一体式涡轮螺杆组合泵100的抽速，并且不影响泵的性能；
2.涡轮泵110和螺杆泵120一体设计，使装置整体体积较小，不会占用较大空间；
3.因为采用了涡轮泵110，使一体式涡轮螺杆组合泵100在对低真空段的气体也具有极高的抽速；
4.在旁通排气通道125中设置旁通阀130，无需对旁通阀130设计额外的电器控制程序，旁通阀130在气体的压力影响下自动打开或关闭，简单实用。
当然，在其它实施例中，也可以选用电磁阀或其它电动阀门充当旁通阀130，虽然会增加成本，但是可以灵活控制旁通阀130的开关状态，为实现精准控制装置的抽气速率和内部压力提供条件。
本实施例提供的一体式涡轮螺杆组合泵100可以运用于任何需要抽气的应用场景中，例如可以运用在半导体制备工艺中，用于对一些工作腔进行抽真空处理，还可以运用在航天领域中，用于形成真空状态的太空舱。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种一体式涡轮螺杆组合泵，其特征在于，所述一体式涡轮螺杆组合泵包括相互连通的涡轮泵(110)和螺杆泵(120)，其中，所述涡轮泵(110)的进气端设置有进气口(140)，所述螺杆泵(120)的排气口与出气口(150)连通，所述螺杆泵(120)中还设置有旁通排气通道(125)，所述旁通排气通道(125)的入口设置有旁通阀(130)、且与所述涡轮泵(110)的排气口连通，所述旁通排气通道(125)的出口与所述出气口(150)连通。
2.根据权利要求1所述的一体式涡轮螺杆组合泵，其特征在于，所述旁通排气通道(125)为两个，两个所述旁通排气通道(125)分别布置在所述螺杆泵(120)的壳体内的相对两侧，每个所述旁通排气通道(125)的入口设置有所述旁通阀(130)。
3.根据权利要求1所述的一体式涡轮螺杆组合泵，其特征在于，所述涡轮泵(110)的壳体与所述螺杆泵(120)的壳体一体成型。
4.根据权利要求1所述的一体式涡轮螺杆组合泵，其特征在于，所述涡轮泵(110)包括涡轮泵电机(111)、涡轮泵转子(112)和涡轮泵叶片(113)，其中，所述涡轮泵电机(111)用于驱动所述涡轮泵转子(112)，所述涡轮泵叶片(113)连接在所述涡轮泵转子(112)上，所述涡轮泵叶片(113)用于将气体从所述涡轮泵(110)压向所述螺杆泵(120)。
5.根据权利要求1所述的一体式涡轮螺杆组合泵，其特征在于，所述螺杆泵(120)包括螺杆泵电机和螺杆泵转子，其中，所述螺杆泵电机用于驱动所述螺杆泵转子，所述螺杆泵转子用于将气体从所述螺杆泵(120)压向所述出气口(150)。
6.根据权利要求5所述的一体式涡轮螺杆组合泵，其特征在于，所述螺杆泵电机包括第一电机(121)和第二电机(122)，所述螺杆泵转子包括X转子(123)和Y转子(124)，所述第一电机(121)用于驱动所述X转子(123)，所述第二电机(122)用于驱动所述Y转子(124)。
7.根据权利要求5所述的一体式涡轮螺杆组合泵，其特征在于，所述旁通排气通道(125)形成在所述螺杆泵(120)的壳体与所述螺杆泵转子之间。
8.根据权利要求1所述的一体式涡轮螺杆组合泵，其特征在于，所述一体式涡轮螺杆组合泵还包括控制器，所述控制器与所述涡轮泵(110)以及所述螺杆泵(120)电连接。
9.根据权利要求8所述的一体式涡轮螺杆组合泵，其特征在于，所述控制器用于控制所述涡轮泵(110)和所述螺杆泵(120)同时启动。
10.根据权利要求9所述的一体式涡轮螺杆组合泵，其特征在于，所述旁通阀(130)在排气压力小于预设值的情况下处于关闭所述旁通排气通道(125)的状态，所述旁通阀(130)在排气压力大于或等于所述预设值的情况下处于打开所述旁通排气通道(125)的状态。
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