单螺杆泵原理（干式螺杆泵的工作原理及应用）

干式螺杆真空泵是一种真空获得设备。近年来，真空泵的发展愈来愈受到真空应用场合的限制，传统的真空系统无法满足清洁无油及耐腐蚀的要求，逐渐被无油清洁的真空获得系统所代替，干式螺杆真空泵就属于这类无油、干式运行的真空泵。

干式螺杆真空泵分为外压缩和内压缩两种类型，内压缩的干式螺杆真空泵的工作原理如图1所示，螺杆真空泵内装有一对平行的螺旋状的转子（④），两个转子在泵体内通过一对高精度的同步齿轮（⑦）保持同步反向旋转，转子与转子之间、转子与泵体之间没有摩擦且保持一定的间隙，两个转子与泵体之间形成了密封腔（⑥）。

两个转子旋转时，与吸气口（①）相连的密封腔（⑥）的空间逐渐变大，气体被吸入并被传送到排气侧，排气侧的密封腔（⑥）空间在旋转过程中逐渐变小，气体被压缩到排气口（②）。

采用等螺距时，气体压缩只发生在排气口，排气口温度高；采用变螺距时，气体在排出前，气体在内部发生压缩，排气效率可以大幅提高，而排气口温度相对较低，能效大幅提高。长时间运转时需向泵体及端盖的夹套（③）内通入适量的冷却水以对泵体进行冷却。

图1 内压缩干式螺杆泵工作原理示意图

螺杆真空泵属于非接触型干式泵，是20世纪90年代初期出现的一种理想的泵种，核心元件是一对带啮合间隙的螺杆转子，泵腔内无金属与金属间的接触，抽气腔元件无摩擦，结构简单紧凑、易损件少，具备真空度高，使用寿命长，能耗低，无油污染，使用场地小等优点。

螺杆真空泵的一个导程相当于一级泵，多个导程的螺杆真空泵相当于多级泵串联，相对于爪式真空泵及多级罗茨真空泵等多级串联的干式真空泵而言，螺杆真空泵因其各级泵之间无内部通道，直接将气体从吸气侧推送至排气侧，所以在抽除可凝性气体、带有粉尘及颗粒物的气体时不易堵塞且清洗方便。

螺杆真空泵单台泵可以实现从105Pa 到0.1Pa的工作范围，排气能力强，在干式模式下运行，绿色环保，广泛应用于电子、光伏和医药化工等行业，半导体行业是螺杆真空泵应用最多的行业。

在多晶硅制备、半导体刻蚀等工艺中往往用到或生成腐蚀性气体和研磨微粒，除半导体的某些产品需要微粒的工艺外，一般不希望微粒混入泵油中，而希望将微粒排出泵外，干式螺杆真空泵能够满足要求。

在石油、化工、生物制药领域，由于泵腔内无油无水，对所抽气体介质无污染，干式螺杆真空泵一般用做无油清洁真空系统的前级泵，以防止油污染，相对传统加工工艺真空度更高，可获得最干净的真空，并实现中间溶剂的回收，在油气、溶剂回收等方面拥有无可比拟的优势。

在电子、真空镀膜、航空、核工业等领域，螺杆真空泵能够抽除普通空气，易燃易爆气体、腐蚀性气体，尤其能满足对获得清洁真空要求较高的环境。

在纺织、冶金等行业中，在氨纶、芳纶、纤维、冶金等相关真空脱泡、真空吹氧脱碳法（VOD）等工艺中，使用干式螺杆真空泵比其它类型真空泵效率更高、无污染、更节能。

综上所述，干式螺杆真空泵可广泛替代旋片式真空泵、滑阀式真空泵、水环式真空泵、水喷射真空泵、往复式真空泵、罗茨水环真空机组等。

内容来源于《内压缩干式螺杆真空泵关键技术研究》，作者：巫修海

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