ULVAC爱发科GR90A多级罗茨型干泵：一般产业高负荷应用的可靠之选

一、产品概述

GR90A是日本ULVAC（爱发科）株式会社旗下GR系列多级罗茨型干式真空泵的中坚型号。ULVAC作为的真空技术综合解决方案提供商，在从低真空到超高真空的全系列真空获得设备领域拥有深厚技术积累。干泵“Model:GR"是以获得良好业绩和信赖的“Model:LR/HR"为基础设计的，面向一般产业设计的简单结构的泵。LR/HR系列在半导体和FPD制造领域历经多年市场验证，GR系列在此基础上进行了简化与优化，以更低的购置成本和更简洁的结构，服务于一般工业领域对洁净真空的需求。

GR90A作为GR系列的中等规格型号，位于GR60A与GR180A之间，在排气能力、机体尺寸和运行成本之间取得了良好的平衡。其最大排气速度在50Hz下为112 m³/h（1860 L/min），在60Hz下为126 m³/h（2100 L/min），极限压力达到5.0 Pa，可在大气压与真空之间反复抽气，尤其适用于需要高吞吐量的装卸锁腔（load lock chamber）及各类一般工业真空应用场景。该泵型可应用于大气真空间反复抽气的高负荷领域，可在高负荷下持续使用，并适用load lock室（装载/卸载室），可实现高吞吐量。

二、核心技术原理：多级罗茨型干泵的工作机制

2.1 总体原理

多级罗茨型干式真空泵是一种在真空腔内不使用油或液体的机械真空泵。其核心设计理念是通过多级罗茨转子串联压缩的方式，实现气体从大气压入口至大气压排出的全干式输送路径。

泵体盒状壳体内部装有一对以相反方向同步旋转的三叶转子，通过一对齿轮确保两者以相同速度、相反方向运转。转子之间、转子与壳体之间始终保持微小间隙，不产生接触摩擦，依靠转子旋转将气体吸入、压缩并排出。

2.2 多级结构的设计逻辑

单级罗茨转子自身的压缩能力有限，无法单靠一级转子克服大气压将气体排出泵外，因此需要配合前级泵工作。GR系列通过串联多级转子来逐级增加气体的压缩程度：第一级转子吸入气体并增压后送入第二级，第二级进一步增压后送入第三级……直至最后一级的压力达到足以将气体排出泵体并排放至大气。正是这种多级“接力压缩"的构型，使得干泵能够直接吸入从大气压开始的气体并持续工作至目标极限压力，无需额外的前级泵。

GR系列在多级压缩过程中对各级转子之间的配合和间隙控制进行了精密工程优化，使泵体在从大气压抽入到中真空区域的整个压力范围内都能保持平稳流畅的压缩过程。

2.3 无油设计的洁净保障

多级罗茨型干泵在转子与壳体之间不使用油或其他密封液体，从而实现了洁净的排气品质。齿轮和轴承所需的润滑油被限制在独立的密封腔内，通过特殊密封结构隔离，防止油蒸气或油液进入壳体内部的真空区域。在半导体、FPD、电子等行业中，需要更清洁的真空环境，真空泵有助于提高良率和维护便利性。

GR系列继承了这一关键技术理念，在面向一般产业设计的简化结构中，依然保留了与LR/HR系列相同层次的洁净排气能力，确保抽排空气、惰性气体等洁净气体时不引入油污染。

三、核心技术规格

GR90A的主要技术参数如下：

数据来源及说明

1 极限压力为氮气（轴封气体）为5.0 SLM时的值。
2 不可结露。
3 该值为气体调节器调节后的压力表读数。
4 氮气（轴封气体）的流量固定为5.0 SLM。

规格数据来源

技术说明：GR90A与前后的GR60A（最大抽速62/80 m³/h）和GR180A（最大抽速183/237 m³/h）共同构成了GR产品线，用户可根据抽速需求选择对应型号。

四、核心特点与技术优势

4.1 高负荷持续运行能力

GR系列显著的特点在于其能够在大气压与真空之间反复抽气，并在高压范围内连续运行。这一特性使其特别适用于需要频繁进行“大气-真空-大气"切换循环的工艺设备，例如各类成膜设备的装卸锁腔（load lock chamber）——每一次装卸工件都需要对腔体进行抽气/破真空切换。GR90A的设计使其能够承受这种高负荷循环工况，而不会出现轴承过热或内部磨损加速的问题。

4.2 面向一般产业的简化设计

GR系列是在获得良好业绩和信赖的LR/HR系列的基础上，为一般工业设计的结构简单的泵。与LR/HR系列相比，GR系列在保留洁净排气核心能力的同时，简化了部分面向半导体特殊工艺的高级功能（如复杂的温度控制系统和腐蚀性气体耐受设计），从而降低了购置成本，使之更适合不需要处理特殊腐蚀性气体的一般工业场景。其简洁的设计也使现场的维护操作更加容易。

4.3 电机配置灵活：感应电机与防爆电机选项

GR90A采用通用感应电机作为标准动力配置，并支持多电压兼容，适应全球不同地区的电源标准。用户在下单时可选择200V等级电机或多电压电机，覆盖50/60Hz多种频率和200~460V等多样电压范围。

此外，GR90A可选装防爆电机等特殊电机方案。对于需要抽排易燃易爆气体（如氢气、甲烷等）或部署于防爆区域的应用场景，防爆电机选配件提供了必要的安全合规保障。

4.4 无油洁净排气

GR90A的泵腔内部不使用任何油或液体进行密封和润滑，因此抽排出的气体绝对洁净。在FPD、电子和半导体等行业中，需要更清洁的真空环境，真空泵有助于提高良率。同时，在真空干燥、真空脱泡、真空隔热气体置换等一般工业应用中，无油排气也保障了产品的品质稳定性，不会因为油蒸气滞留而影响干燥效果或污染产品表面。

4.5 冷却水冷却与氮气轴封

GR90A采用冷却水强制冷却方式。选配的DRP表面处理进一步增强了泵体在高负荷运行下关键部位的热管理能力。在连续高压运行或反复循环抽气时，冷却水确保泵腔温度维持在安全区间，避免转子因热膨胀导致间隙变化而产生刮擦。

氮气轴封系统是GR90A不可忽视的一项精密设计。在轴封处持续通入5.0 SLM的高纯度氮气，形成正压屏障，有效阻止轴承和齿轮箱中的润滑油蒸气通过轴的位置反向迁移进入泵腔。这是干泵实现腔体洁净排气的重要技术保障。

4.6 DRP表面处理

GR90A标配DRP表面处理。这一处理工艺主要用于改善泵体内部通道的表面特性，在长期抽排含水蒸气的工艺气体时，有助于减少凝露积聚，同时增强泵体的耐腐蚀能力。

4.7 紧凑结构与兼容的接口

GR90A进气口配置为VG80规格（相当于VG80或ISO80F），排气口为NW40规格，重量为188 kg。与GR180A的268 kg相比，GR90A在重量上更为轻便，为设备集成商节省了支撑结构的成本，也便于现场安装部署。

4.8 可搭配大排气量消音器

GR系列各型号均可选配专用的消音器配件以降低运行噪音。GR90A与GR60A共用RS-01+套件A型消音器，该消音器采用SUS304不锈钢材质，GBB防锈处理，重量4.1 kg，接口为KF40。在需要低噪音工作环境的场合（如实验室、研发中心或对噪音有限制的生产区域），消音器可将运行噪音显著降低。

五、产品系列定位与差异化分析

GR系列包含GR60A、GR90A和GR180A三款标准型号，覆盖从60 m³/h到237 m³/h的抽速范围。GR90A在该系列中处于中间定位，用户可根据抽速需求和预算进行阶梯选型。

数据来源

GR系列在ULVAC干泵产品矩阵中的定位是为一般产业设计的简洁结构型号。相比CR系列（风冷、经济紧凑型），GR系列通过水冷配置实现了更高抽速上限和更高的持续运行能力，能够承受更频繁的高负荷工况。相比面向CVD/刻蚀等半导体工艺优化的HR/LR系列，GR系列采用了简化的结构，降低了初期采购成本，更适合无需处理腐蚀性气体的一般工业场景。

六、典型应用场景

6.1 各类成膜设备的装卸锁腔

在各种物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）等成膜设备中，load lock chamber（装卸锁腔）负责在保持主工艺腔真空状态的同时，完成基片的装载/卸载操作。每一次开门装卸都意味着对锁腔进行一次从大气压到真空的抽气循环。GR90A在负荷腔应用中具有显著优势：可应用于大气真空间反复抽气的高负荷领域，适用load lock室，可实现高吞吐量。112 m³/h的抽速（50Hz）确保了锁腔能够在短时间内完成抽气，从而降低设备整体生产节拍时间（Tact Time），提升设备产出效率。

6.2 空气、惰性气体等洁净气体的真空排气

GR90A专用于空气、氮气、氩气等非腐蚀性洁净气体的真空排气。在洁净环境中运行，能够确保抽排气体的纯净度，不会产生油雾或颗粒物排放污染生产环境。对于半导体辅助工艺、FPD洁净车间及相关上下游产业而言，GR90A的无油特性是保障产品良率和工艺洁净度的关键因素。

6.3 真空干燥

在药液干燥、食品冷冻干燥、化学产品脱水减湿等工业干燥工艺中，需要快速建立真空以降低液体的沸点，在低温下完成干燥。GR90A的112 m³/h抽速（50Hz）和可持续高负荷运行能力，尤其适合间歇式批次干燥设备的粗抽阶段。配合真空腔体本身和氮气轴封的洁净特性，GR90A可确保干燥过程中不引入油污染，从而符合食品、制药领域严苛的卫生标准控制要求。

6.4 真空气体置换与真空脱泡

在合成树脂、环氧材料、电子胶粘剂及锂电电解液的生产工艺中，真空脱泡是的一环——在负压环境下，材料内部溶解的气体被抽出，从而消除气泡，避免成品出现孔洞缺陷。GR90A能够在脱泡设备的多个工作循环中保持稳定的抽速和极限压力，确保脱泡效果的一致性。

在真空隔热板制造、气体填充封装的工艺中，GR系列可用于真空气体置换，设备内部的空气被抽真空后充入高纯气体。GR90A在此场景下能够提供洁净的真空环境和高抽速，缩短置换时间，提高封装效率。

6.5 一般工业复合需求

GR90A已广泛应用于包括真空热处理炉的气体置换、冷媒灌装抽空预处理、电池注液前腔体排气等更多交叉工业场景。由于其无需频繁更换泵油、维护周期长、结构简洁易懂，在产线标准化程度高但真空技术维护能力有限的工厂，GR90A提供了可靠的运行保障。

适用气体限制：GR90A仅适用于洁净气体的真空排气，不用于抽取含有高浓度腐蚀性物质、大量粉尘颗粒或易燃可爆性气体的工艺应用场景。

七、安装与维护须知

7.1 安装环境与机房设计

GR90A为水冷机型，应安装在具备冷却水供应设施的厂房环境中。泵体与其他发热设备之间应保持足够的散热间距。冷却水供给条件必须满足以下要求：一次侧供给压力0.1~0.3 MPa，泵进出口压差大于0.1 MPa，供水温度10~30℃，流量不低于5.0 L/min。

若冷却水压不足、水温超标或流量偏小，可能导致泵体温升超标，压缩过程中的热量积聚可能引发转子热膨胀增加，继而影响转子间隙的稳定性，严重情况下可能缩短轴承和轴封的使用寿命。

7.2 氮气轴封的正确使用

氮气轴封需要持续供应高纯氮气，一次侧供给压力为0.1~0.5 MPa，二次侧调节压力0.05~0.1 MPa（运行时），流量固定为5.0 SLM。氮气供应中断将破坏轴封保护屏障，可能导致油蒸气迁移进入泵腔，丧失干泵的洁净工作特性。在设备调试和运行期间应确保氮气管路通畅无泄漏。

7.3 配管要求

GR90A吸气口法兰为VG80规格（相当于VG80或ISO80F），排气口为NW40规格，用户应根据接口规格选配波纹管、阀门、管道组件。配管截面不应小于接口标称尺寸，以防止额外流导损失降低有效抽速。

7.4 防爆配置的合规选用

在涉及氢气、气体燃料等易燃易爆气体的工艺中，可选装防爆电机以满足安全标准。用户应结合所在工厂的防爆区域等级（如中国GB 3836标准等）以及气体类别，在订购前明确防爆电机规格。

7.5 日常维护要点

GR系列不需要频繁更换真空泵油，大大降低了日常维护的工作量。主要维护项目集中在以下方面：

• 电动机：检查电流和发热是否正常，定期清理风扇及散热片上的积尘；

• 冷却水系统：检查供水压力和流量，确认无泄漏，定期检查水管内壁结垢情况；

• 氮气供应系统：检查供气压力和流量是否符合设定值；

• 轴封及轴承：依据运行时间的累计考虑适当更换周期，具体请参照产品《使用说明书》。

7.6 启动前检查

安装或长期停机后重新运行前，必须严格按照操作手册检查电源电压及相序、冷却水供回水通畅性、氮气通路畅通性以及各法兰连接的气密性。禁止在氮气或冷却水任一条件缺失的情况下启动泵，否则可能造成泵体损坏或轴封系统失效。

八、配件：消音器的选配建议

GR90A可标配RS-01+套件A型消音器，大幅降低排气口噪音。该消音器技术规格如下：

数据来源

• GR180A（最大排气速度较大者）则需选用RS-01+套件C型消音器（重量8.3 kg，接口KF40）。

• GR90A与GR60A共用套件A消音器。

在实验室、研发中心或半导体辅助区域的安装环境下，消音器能有效降低排气气流的尖锐噪声，改善操作人员的工作舒适度。建议在安装管道时将消音器出口引向室外或车间排风总管，以减少排气口的剩余噪声叠加。

九、选型建议

GR90A在GR系列中位于中等抽速段，适合以下场景的用户选择：

• 真空系统容积适中，不足以匹配GR180A超200 m³/h抽速的需求，但GR60A的62 m³/h抽速导致抽气时间偏长的情况；

• 工艺过程中需要较高频率地进行大气-真空切换循环，应用高负荷持续运行模式，且要求较短的抽空节拍时间；

• 客户车间已具备冷却水供应条件，可以使用高效率的水冷机型；

• 只需处理清洁气体（空气、惰性气体），不存在腐蚀性气体的排放要求；

• 用户期望获得≥112 m³/h的抽速（50Hz标准）并配制3.7kW三相电机。

对于抽速需求较小（小于80 m³/h）的应用场景，可选用GR60A以降低初期投资和节约运行资源；而对于抽速需求超过200 m³/h的大型真空系统，GR180A则更为匹配。

十、总结

ULVAC爱发科GR90A多级罗茨型干泵是多级罗茨无油技术、高负荷连续运行能力与简洁工业设计相结合的一款中型干式真空泵。相比GR60A具有更高的抽速和电机功率，同时又比GR180A保持更轻的重量和更紧凑的外形，在中间性能区域提供了精准有效的型号选择。

其核心优势体现在：

1. 高负荷耐受性：可在大气压与真空之间反复抽气，并在高压范围连续运行，特别适合负荷室和批次式真空工艺的严苛工况；

2. 无油洁净排气：转子腔体内不接触润滑油，确保排气绝对清洁，符合半导体、FPD、电子及食品医药级别的洁净标准；

3. 结构简洁，维护便捷：面向一般产业设计的简化结构降低了现场维护的技术门槛和停机时间；

4. 电机灵活性：可选配防爆电机、支持多电压供电，方便在多种电源环境和安全规范下部署；

5. 配件支持：可选配消音器、防爆电机、DRP表面处理等，满足不同运行条件和环保规范要求。

GR90A以其优异的综合性能，成为一般工业客户在洁净真空应用场景中值得信赖的干泵选项。对于需要稳定高负荷运行、要求无油排气品质并适应水冷工厂环境的用户而言，GR90A能够提供长期可靠的服务。ULVAC的售后网络遍布全球，有助于用户在安装、使用和维护过程中获得及时、专业的技术支持。