爪式泵的結構及特點
爪式泵的整機型式分為立式和臥式兩種。臥式結構以英國愛德華公司開發的一級羅茨轉子加上三級爪形轉子的 DP80 型機械真空泵為代表 ( 見圖 29) 。羅茨轉子為高真空吸氣級，爪形轉子為壓縮排氣級，這樣安排可以在低入口壓力下得到大抽氣速率。其極限壓力可達 1Pa 以下。
圖29：DP80 型臥式機械真空泵結構示意圖
這種結構的泵特點是整機重心低，各級轉子與隔板之間的間隙易于調整。為了在低壓下獲得較大抽速，泵的羅茨吸氣級要做得比爪形排氣級大 50 %。為了避免泵在粗抽期間產生組間“過壓”，在羅茨及中間爪型級之間設有較大的傳輸空間作為壓力緩沖空間。另外還可以安裝級間過壓安全閥以保證工作可靠。為了有助于抽除水蒸汽，在泵的排氣級設置了氣鎮閥。泵的傳動型式與羅茨真空泵相同。
立式結構爪式真空泵是由德國萊寶公司首先開發制造的。圖 30 為立式結構爪式泵結構簡圖。
圖30：立式結構爪式泵結構簡圖
圖 30 所示為四級爪形轉子串聯結構。泵的轉子軸及電機均為豎直安裝，泵進氣口在上面，排氣口在泵下部，泵殼帶有水冷套，以降低泵軸承及軸封處的溫度。第一級泵腔為吸氣級，其吸氣容積比后面三級要大，形成級間壓縮。四對轉子裝在二根平行軸上，軸由上下兩端軸承支承，電動機倒立安裝，經過渡齒輪將動力傳遞到轉子軸上，轉子軸由一對同步時限齒輪帶動及調整和固定轉子的相位。
泵腔級與級之間有隔板，隔板上有級間氣體通道。氣體的進氣口和排氣口均開在隔板端面上，分別由兩個轉子端面定時開閉，具有閥門調節作用。當泵腔的一部分正在壓縮氣體和排氣時，另一部分則打開入口，吸入氣體。每一級都是氣體入口在上，出口在下，與臥式泵比較，這種氣流傳輸路線及泵結構是有利于抽除含有灰塵和帶有懸浮微粒的氣體，而且軸向返流小。
當泵在某些生成微粒量很大，甚至反應生成腐蝕性氣體的生產工藝中使用時 ( 如 PCVD 工藝中多晶硅膜的制備和半導體刻蝕等 ) ，可以通過向泵內引入清洗氣體的辦法解決此類工藝過程的抽氣問題。引入的氣體通常為惰性氣體 ( 例氮氣 ) 。為了使被抽除氣體中的微粒在泵內傳輸過程中保持懸浮狀態和防止它們在泵腔內沉積，則引入的清洗氣體的速率 Vgas 必須遠大于微粒的最大自由落體速率 Vterm 。
這樣，引入氣體必須在泵腔內的吸入氣體開始被壓縮以前進入，另外引入的氣體量應該足夠大，以使 Vgas 明顯大于 Vterm 。這意味著應該在不同級分別引入氣體，而且氣體的引入流量必須與各級的壓力比正比，即引入氣體流量應逐級增加。一般清洗氣體入口開在各級泵腔端面的排氣轉子一側，其入口位置應能由排氣側轉子控制，即可由排氣側轉子進行時控。這樣可以減少泵內部級間返流，而且也減小了對吸入側的影響。
利用上述摻氣原理，爪式泵可在化學工業、蒸餾、干燥工藝等生產過程中應用。例在某些 CVD 過程中反應出現的易燃易爆氣體可以用這種方法來抽除。通過引入惰性氣體 ( 通常為 N2 氣 ) 可以將反應氣體的濃度降到可燃性限制值以下。
當用爪式泵抽除含化學溶劑蒸汽或氣體液體混合物時，可在泵排氣口設置氣體冷卻冷凝器，被壓縮和加熱的工藝氣體通過排氣通道進入氣體冷卻冷凝器內，其中的化學溶劑或液體被冷凝回收，冷卻后的氣體大部分被排放掉，少量所需要的處于排氣壓力下的冷卻氣體被泵重新回抽入泵腔壓縮級，而位于泵腔排氣級側的冷卻氣體入口在壓縮腔的容積減小過程開始前被打開，冷卻氣體連續流入壓縮腔內與先前吸入的工藝氣體混合直至達到排氣壓力。
只有此過程完成后，轉子才將排氣口打開，將混合氣體排到氣體冷卻冷凝器中，進行下一次循環。為防止由于泵腔內進入冷卻氣體而增加泵抽除的工藝氣體總量，將泵與氣體冷卻冷凝器形成閉循環的冷卻回路，泵從過程中將所需要量的冷卻氣體從冷卻冷凝器的末端回抽入壓縮腔。
在以上抽氣過程中，氣體的壓縮作用主要不是由減小泵腔的容積而是由通入冷卻氣體來完成的，這樣可保證在某些工藝過程中產生的液氣混合物或蒸汽在泵的工作條件下被抽除。
德國萊寶公司對于半導體制造工藝所用的爪式泵，從工作安全和使用方便考慮配置了工作參量監測與控制系統。泵在工作中的所有相關的參量，如溫度、壓力、氣體流量等均由儀表監控并設 CPU 接口，可采用微機控制。
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