ULVAC爱发科多级罗茨型干泵GR系列GR180A技术文章

一、产品概述

ULVAC爱发科GR180A是一款面向一般工业应用的多级罗茨型干式真空泵，属于GR系列三款型号中抽速最大的代表机型。干泵GR系列以ULVAC多年积累的LR/HR系列为基础设计而成，以简洁干净的结构实现高可靠性，被广泛应用于真空镀膜、真空干燥、真空气体置换以及半导体制造前道工序等场景。

GR180A最为突出的技术定位在于其高负荷运行能力——可在大气压与真空之间反复抽气，同时能够在高压范围内持续运行。这一特性使其特别适用于需要高吞吐量的装载/卸载锁腔（Load/Unload Lock Chamber），例如OLED蒸镀、液晶封装产线等基板快速进出腔室的高通量应用。

该泵采用水冷冷却方式，并适配200V等级电机或多电压电机，电机输出功率达7.5kW，整机质量268kg。可选配RS-01+防噪音消音器套件C，采用SUS304材质GBB表面处理，进一步优化运行环境。此外，GR180A还可安装防爆电机等特殊电机（可选），适用于洁净车间存在气体或挥发性溶剂等需要安全防护的工艺场景。

二、多级罗茨工作原理

多级罗茨型干式真空泵的核心构造是在称为壳体（Casing）的密闭腔体内配置两支具有三叶截面的转子，通过一对高精度齿轮驱动，使两转子以相同频率沿相反方向旋转。转子与转子之间以及转子与壳体之间始终维持微小的间隙不直接接触，依靠转子旋转过程中泵腔容积的周期性膨胀与收缩来实现气体的吸入、输送和压缩。

GR180A所采用的多级结构，指的是转子沿轴向串联了多个压缩级，各级之间通过专用的级间气流通道相连。气体从吸气口进入第一级泵腔后，逐级向后传递并在每一级中接受进一步压缩，最终从排气口以接近或高于大气压的压力排出。这一多级压缩机制使得GR180A能够在常压下直接启动排气，无需额外的前级泵辅助，并可在从大气压到极限压力的全压力范围内稳定运行，覆盖率十分宽广。

GR180A在内部实现了严格的无油运行：在泵腔内进行真空抽气的部位不使用任何油或密封液体，排气过程洁净无油；齿轮和轴承等旋转部件则使用润滑油进行润滑，但通过精密的密封结构确保润滑油绝不进入泵体排气腔室。转子与泵壳之间为无接触运行，从结构层面真空油的返流和油雾污染问题，保证了整个真空系统的洁净性和运行可靠性。

三、核心性能与规格参数

GR180A作为GR系列抽速最大的型号，其主要技术规格在50Hz和60Hz两种电源频率下均有明确的数据标准。ULVAC对GR系列进行了统一的产品技术参数定义，三款型号GR60A、GR90A和GR180A共同覆盖62 m³/h至237 m³/h的抽速范围，以满足不同产能等级的工业应用需求。GR180A的关键技术参数如下：

*1 极限压力为氮气（轴封气体）以5.0 SLM流量供给时的测定值。
*2 条件为不结露。
*3 通过气体调节器调整压力计所示数值。
*4 氮气（轴封气体）的流量固定为5.0 SLM。

从实际抽气能力来看，GR180A在50Hz和60Hz工况下分别达到183 m³/h和237 m³/h的抽速水平。对于装载/卸载锁腔这类需要频繁切换真空状态的应用环境，该抽速可有效缩短基板进出腔室的时间窗口，显著提升设备整体工艺流程的通量。

从配套条件来看，该泵运行需要供给冷却水和轴封氮气。冷却水需满足流量>5.0 L/min、温度10~30℃的条件；氮气则需要持续供给以保障轴封部分的密封性能。这些公用工程要求是在设备规划安装阶段需要提前考虑的要点。

四、核心特点与技术优势

4.1 高负荷持续运行能力

GR180A显著的技术优势在于其能够在大气压与真空之间反复抽气，并在高压范围内持续运行；泵体在整段全压力区间内的运转状态保持稳定，不存在传统真空泵对特定工作点的依赖性。这一特性在高负荷场景下的意义尤其突出：装载/卸载锁腔、真空干燥设备等工艺往往需要在常压和真空状态之间频繁切换，一般真空泵在此类工况下的寿命和可靠性都会面临严峻挑战，而GR180A则专为此类反复循环工况而优化。这一高负荷适应能力源于GR系列以LR/HR系列为基础所继承的多级压缩结构和强大的散热设计。

4.2 高通量装载/卸载锁腔适配性

GR180A针对装载/卸载锁腔的排气需求进行了系统化的设计优化。装载/卸载锁腔是现代真空镀膜设备和半导体制造设备中的关键组成模块，其功能在于实现基板在大气侧和真空工艺腔室之间的快速传输。这一过程中，锁腔需要在每次基板进出后快速完成从大气压至工艺真空的压力转换，抽速不足会直接造成设备整体吞吐量的下降。GR180A以183 m³/h（50Hz）/237 m³/h（60Hz）的大抽速和全压力范围内的稳定运行的性能组合，有效支撑了锁腔的快速排气，并在OLED蒸镀、液晶封装等显示面板制造工艺中成为基础性的配套设备。

4.3 灵活的电机配置方案

GR180A在电机配置方面体现了面向全球市场的设计理念。泵驱动系统采用通用感应电机，用户在下单订购时可根据所在地区的电源标准和设备要求选择200V等级电机或多电压电机。多电压电机兼容200~240V/380~460V的宽电压范围，覆盖了50Hz和60Hz两种电网频率标准。此外，该泵还可选配防爆电机等特殊电机型号，为存在气体或挥发性有机物的洁净车间等有防爆要求的应用场景提供了适配方案。

4.4 简便的安装与维护设计

GR180A的设计理念之一即为面向一般工业用途的简洁结构。整机采用模块化的结构布局，减少了零件数量和内部复杂度，降低了对维护人员的技术门槛要求。同时，由于排气腔内不使用真空油，泵在运行过程中不会产生油雾排放和油蒸汽返流，不仅清洁了泵体周边环境，也大幅降低了对排气管道和消音器等辅助部件的维护频率。RS-01+消音器套件C可选配（SUS304材质、GBB表面处理），连接到排气口后可有效降低排气噪音，满足车间环境对噪声管控的需求。

4.5 可靠的性能传承与表面处理

GR系列在LR/HR系列长期积累的工业经验基础上发展而来，LR系列通过低温区域的泵体均热化优化装载/卸载室的排气，HR系列则通过高温区域的泵体均热化处理CVD、刻蚀等工艺中的升华性排气物质；GR系列在继承这一技术内核的同时，进一步将设计定位在面向一般工业应用的简洁架构。GR180A的泵体标配DRP表面处理，在耐腐蚀性和清洁度方面满足了一般工业环境的使用要求。

4.6 长期稳定的密封设计

GR180A对轴封部位采用了氮气密封结构，氮气以5.0 SLM的固定流量持续供给，通过调节器将二次侧压力调整至0.05~0.1 MPa（运作时），有效防止外界空气通过轴封间隙向泵腔内部渗漏。这一氮气密封设计配合泵体内部的精密密封结构，共同构成了GR180A的无油密封体系，是其极限压力达到5.0 Pa的技术基础。

五、主要应用领域

GR180A的应用范围覆盖了从半导体制造到一般工业真空处理的广泛场景，具体包括：

装载/卸载锁腔排气：在OLED蒸镀、液晶封装等显示面板制造工艺中，GR180A作为锁腔的核心抽气泵组，配合基板传输系统实现快速的腔室压力切换，直接提升设备整体吞吐量。其大抽速和高负荷运行能力在该领域具有显著的技术优势。

各种成膜设备的真空排气：在溅射镀膜、蒸镀等PVD工艺设备中，GR180A为工艺腔室提供清洁的真空环境，同时承担装载/卸载室的排气职能。泵体的无油设计保证了薄膜沉积过程中不会因油雾污染而在膜层中引入碳氢杂质。

PECVD与干法刻蚀设备：在泛半导体制造领域，GR180A可配套用于Micro-OLED、压电MEMS传感器等器件的PECVD和干法刻蚀工艺，提供稳定、洁净的真空环境。

真空干燥与真空气体置换：在食品工业、制药工业、电子元器件制造等领域，GR180A用于真空炉、真空干燥箱的抽空排气，并通过真空气体置换工艺实现高效除气。其反复高负荷运行能力使GR180A在批量式真空干燥工序中具有突出的设备配套优势。

真空脱泡与真空隔热填充：在复合材料制造、绝缘材料处理、真空隔热面板等工业场景中，GR180A可通过真空脱泡工艺有效去除材料和介质中的残留气体，保障最终产品的电气性能和结构完整性。

空气、惰性气体等洁净气体的真空排气：在气体回收系统、真空绝缘和充气封装等一般工业应用中，GR180A可用于抽除空气、氮气、氩气等洁净气体，为后续的真空保持或气体置换创造洁净的初始条件。

六、使用注意事项

为了保证GR180A的安全稳定运行并延长其使用寿命，在实际安装、操作和维护过程中需要注意以下要点：

冷却水供应条件：GR180A采用水冷冷却方式，须确保冷却水的一次供给压力维持在0.1~0.3 MPa范围内，冷却水流量大于5.0 L/min，温度控制在10~30℃之间且不结露。冷却水出入口压差应大于0.1 MPa，以保障冷却系统的正常换热效率。冷却水供应的品质和稳定性对泵的运行温度控制和轴封密封性能有直接影响，在设备规划阶段应优先确认。

氮气的持续供给：GR180A的轴封部位依赖氮气实现密封，氮气的供给中断可能导致外界空气进入泵腔，影响极限真空性能并可能对泵体内部造成污染。氮气供给压力一次侧为0.1~0.5 MPa，二次侧调整至0.05~0.1 MPa（运作时），轴封氮气流量固定为5.0 SLM。在泵运行期间必须确保持续、稳定的氮气供应。

仅限洁净气体排气：GR180A适用于空气、惰性气体（氮气、氩气等）等洁净气体的真空排气。禁止抽吸爆炸性气体、气体、有毒气体、腐蚀性气体和有机溶剂气体。此类有害气体的吸入可能导致泵内部件腐蚀、密封失效甚至严重的安全事故。

电源配置的提前确认：GR180A的电机可在下单时选择200V等级电机或多电压电机，多电压电机兼容200~240V/380~460V，50Hz和60Hz均可适应。在订购前应明确厂房供电标准和频率参数，选择正确的电机配置，避免因电压不匹配导致的运行故障。

室内使用与环境温度要求：GR180A为室内使用设备，不得安装在室外或可能遭受雨淋、水淹等恶劣天气影响的位置。同时应确保安装环境温度在5~40℃的推荐范围内，超出此范围可能影响冷却效率和泵体材料的正常运行状态。

防爆电机的适用场景：在含气体或挥发性有机物的洁净车间环境中，可根据工艺安全要求选配防爆电机。订购时需明确告知安装环境的安全等级要求，选择适配的电机型号和密封等级。

七、总结

ULVAC爱发科GR180A多级罗茨型干泵作为GR系列的旗舰型号，以LR/HR系列的多年工业经验为技术基底，针对一般工业应用场景进行了简洁而可靠的架构设计。该泵以183 m³/h（50Hz）/237 m³/h（60Hz）的大抽速和5.0 Pa的极限真空性能，支撑起装载/卸载锁腔、真空镀膜、真空干燥、真空气体置换及半导体前道工序等广泛工业领域对清洁真空的核心需求。其高负荷持续运行能力、宽通量锁腔适配性、多电压电机+防爆电机的灵活配置以及水冷+氮气密封的可靠体系，共同构成了GR180A在同类产品中的差异化竞争优势。对于需要在反复抽气工况下实现快速排气和高可靠运行的中高吞吐量工业真空应用而言，GR180A提供了一个经过市场验证的成熟技术方案。