[其他]螺旋型真空泵

说明书

本发明涉及一种对一封闭容器抽空以在其中获得真空的螺旋型真空泵。

诸如油封旋转泵，罗茨机械增压泵、喷射泵和扩散泵等都是目前使用的获得压强高于10^-4托的中真空或粗真空的各类真空泵。先有技术的真空泵和真空系统存在下列问题：

（1）真空泵的工作压强范围狭窄，单一真空泵不可能在760-10^-4托的压强范围中工作。油封旋转泵实际上是唯一能在背压为大气压的条件下进行工作的真空泵，而几乎所有其他类的真空泵只能在背压低于10托的条件下工作。当人们想在诸如CVD（化学蒸气沉积法）室等半导体制造设备中获得极限压强为10^-4-10^-4托时，就需要使用双级的油封旋转泵或使用一个油封旋转泵和另外一个泵，诸如罗茨机械增压泵。图1所示为先有技术真空系统的一个实例，其中油封旋转泵「2」用做抽空真空室「1」的主泵，与油封旋转泵「2」一起还使用了一个机械增压泵「3」以获得预期的压强。在此实例中，当真空室「1」中的压强值高时，在油封旋转泵[2]起动进行抽空的同时需打阀门「5」并关闭阀门「6」和「7」，随后，当真空室「1」中的压强降至10托（在此压强下机械增压泵能进行工作）以下时，阀门「5」需关闭并打开阀门「6」和「7」。这样，即可借助于油封旋转泵「2」和机械增压泵挨次顺序地工作使抽空操作继续进行下去。这类先有技术的真空系统具有下列缺点：结构复杂，成本高，开闭阀门的操作麻烦。

（2）油封旋转泵的工作室中是充满油的，这样就存在一种危险，即油分子的回流可降低真空度或污染真空系统。为避免发生这样的问题，就需要在真空室「1」和油封旋转泵「2」之间安装一个油阱「4」以防止油分子进入真空室「1」中。这就使真空系统的结构更为复杂。由于化学蒸着设备（CVD）使用了反应性气体，例如氢化物以及气体的活性法则等原因将引起真空泵油的分解和变质，这就需要定期地以新油换掉旧油，此维护工作很费力费钱。

本发明的目标是以一单级的螺旋型真空泵即可使用10^-1-10^-4托的压强。

另一个目标是提供一种结构简单的螺旋型真空泵即可获得压强范围为10^-2-10^-4托的中真空。

能实现上述目标本发明的突出特点是在壳体中有一个阳转子和一个阴转子，它们相互啮合的螺旋凸缘与螺旋凹槽可彼此配合形成许多个工作室。其中有的形成气体压缩区，即其容积将随阴阳转子的旋转而减小从而可对气体进行压缩并排出。其中有的是传输区，即当阳阴转子旋转时，其工作室的容积基本上是没有任何变化的。气体压缩区的多个工作室和传输区的多个工作室构成了许多对工作室，每一对工作室构成了一对与阴阳转子的多个螺旋凹槽的各一个相关的容积。

图1所示为一先有技术的真空泵系统视图;

图2为本发明的螺旋型真空泵示意图，此图给出两个转子的放大图;

图3为图2所示螺旋型真空泵两个转子的立体图，所示的为处于彼此啮合状态的两个转子;

图4所示为压强与分子的平均自由程的关系曲线;

图5所示为抽速与吸入压强的关系曲线;

图6所示为一真空泵从大气压达到10^-4托压强所做的功;

图7所示为本发明螺旋型真空泵的一种实施方案的横断面图;

图8所示为沿图7中线Ⅷ-Ⅷ所取的断面图;

图9所示为沿图7中线Ⅸ-Ⅸ所取的断面图;

图10所示为垂直于本发明螺旋型真空泵的另一个实施方案的转子轴的断面图;

图11所示为本发明螺旋型真空泵的其它一个实施方案的主要部分

在叙述选取的实施方案之前先对本发明的原理加以说明。

图2所示为本发明螺旋型真空泵的示意图。图中的阳转子「11」和阴转子「12」彼此啮合。图中所示的泵是沿阴阳转子「11」和「12」的外表面展现出来的。图2中，阳转子「11」和阴转子「12」彼此相差一个凸缘数，前者有5个凸缘，后者有6个凸缘。本发明对阴阳转子的具体数目没有限定，可以按设想使各转子具有任一数目个凸缘。图3所示为彼此啮合的阳转子「11」和阴转子「12」，前者有4个凸缘，后者有6个凸缘，其凸缘数目之差为2。