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渦旋無油真空泵技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀
發(fā)布時間：2011/1/4 9:36:00 | 閱讀次數(shù)：1748次
論文摘要：本文總結(jié)了渦旋無油真空泵技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀，其內(nèi)容包括從渦旋技術(shù)的發(fā)展到渦旋技術(shù)在各行業(yè)的應(yīng)用；從渦旋無油真空泵的原理到渦旋無油真空泵的制造技術(shù)及技術(shù)指標(biāo)；從世界各國渦旋真空泵的發(fā)展到我國渦旋真空泵的發(fā)展現(xiàn)狀，對渦旋無油真空泵的狀況有一個系統(tǒng)的介紹。
1 引言
渦旋的概念相當(dāng)久遠(yuǎn)，20世紀(jì)初世界上就已經(jīng)有了渦旋技術(shù)的專利。但由于當(dāng)時技術(shù)水平的限制，渦旋機(jī)構(gòu)制造不出來，渦旋的概念也就被淡忘了。1973年渦旋機(jī)構(gòu)被重新提起并制造出第一臺模型機(jī)構(gòu)，使這項技術(shù)實際應(yīng)用成為可能。渦旋機(jī)構(gòu)的可靠性高、運行平穩(wěn)、噪音極低、節(jié)省能源等潛力和巨大優(yōu)勢馬上引起了冰箱行業(yè)的重視和迫切需求，大受行業(yè)領(lǐng)先者青睞，迅速被投入工業(yè)化應(yīng)用。Trance、Hitachi、Copland等著名公司的渦旋壓縮機(jī)技術(shù)與產(chǎn)品弓領(lǐng)了世界渦旋技術(shù)實用化的浪潮，帶動了如冰箱、空調(diào)等諸多行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)品的更新?lián)Q代。
今天渦旋技術(shù)已經(jīng)由初期的應(yīng)用在壓縮機(jī)行業(yè)推廣到真空泵制造業(yè)，實現(xiàn)了全無油、運行更平穩(wěn)、噪音更低、更加節(jié)省能源的渦旋清潔真空獲得技術(shù)的實用化。人們應(yīng)用渦旋概念與原理制造出了對真空應(yīng)用儀器設(shè)備和環(huán)境沒有污染，并且抽速、壽命、能耗等指標(biāo)均優(yōu)于普通油泵的單級、雙級渦旋無油真空泵系列產(chǎn)品。
上個世紀(jì)90年代初，世界上首臺渦旋真空泵推向市場，渦旋技術(shù)由此開始作為一種新型真空獲得技術(shù)在世界范圍內(nèi)被推廣應(yīng)用。到目前為止，世界上渦旋真空泵的生產(chǎn)廠家集中在美國、日本和歐洲，以日本的Anest1wata 、美國的Varian、德國的Bush等為代表。產(chǎn)品包括了自0．25L／S-1OL／S系列產(chǎn)品，有些15L／S或更大抽氣量的產(chǎn)品也在試驗階段。
2 渦旋無油真空泵(0-Ifreescrollvacuumpump)的特點與應(yīng)用領(lǐng)域
清潔的真空環(huán)境一直是科學(xué)家和企業(yè)界追求的理想真空環(huán)境。自能夠創(chuàng)造真空環(huán)境開始，人們就試圖采用不同手段達(dá)到清潔真空的效果。時至今日，清潔真空獲得設(shè)備已經(jīng)發(fā)展到冷凝泵、柱賽泵、爪式泵、渦旋泵以及隔膜泵等多種產(chǎn)品。在現(xiàn)有的無油真空泵當(dāng)中，渦旋無油真空泵與其他種類的無油真空泵相比具有運行平穩(wěn)、噪音低、節(jié)省能源、重量輕、體積小的特點并已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到下述科學(xué)研究與生產(chǎn)領(lǐng)域：①半導(dǎo)體行業(yè)——薄膜制備設(shè)備、半導(dǎo)體器件封裝設(shè)備；②真空冶金行業(yè) —— 真空爐 、 納米材料制備設(shè)備 、真空檢測設(shè)備；③科學(xué)儀器行業(yè)——同步輻射光束線、電子顯微鏡、分析測試儀器；④醫(yī)療設(shè)備——牙科儀器、透析機(jī)；⑤生物制品行業(yè)——材料提純、藥品制備；⑥包裝行業(yè)—— 食品、藥品、生物制品等包裝設(shè)備。
3 渦旋無油真空泵工作原理、技術(shù)指標(biāo)以及與普通油泵的對比
渦旋無油真空泵的渦旋盤就是一個一端與一個平面相接的一個或幾個漸開線螺旋形成一個渦旋型盤狀結(jié)構(gòu)。一個靜渦旋盤與一個動渦旋盤組成的一對渦旋盤付構(gòu)成了渦旋無油真空的基本抽氣機(jī)構(gòu)。例如在雙級渦旋無油真空泵中，有兩個方向?qū)?yīng)的固定渦旋盤，一個位于兩個渦旋盤之間的轉(zhuǎn)動渦旋盤。動、靜渦旋盤相對運動形成容積不斷變化的新月形真空腔使氣體從抽氣口吸入、排氣口排出、完成排氣循環(huán)。
眾所周知，渦旋無油真空泵 (OilfreescrolIvacuumpump)與普通油真空泵相比具有顯著的特點。下面以普通旋片真空泵為例，說明其差別：
表 1 渦旋無油真空泵與普通直聯(lián)式旋片真空泵技術(shù)指標(biāo)的對比
技術(shù)指標(biāo) 旋片式油真空泵 渦旋無油真空泵
抽速（l/s） 2.0，4.0，8 2.0，4.4，8.7
極限真空度（Pa） 0.6 1.0
使用壽命（h）40000 40000
大修間隔（h） 8000 10000
冷卻介質(zhì) 油 空氣
噪聲（dB） 75 60
質(zhì)量（kg） 70 41
電機(jī)相數(shù) 3 1
電壓（V） 220/380 220
功率（kw） 1.1 0.6
轉(zhuǎn)數(shù)（r/min） 1400 1437
4 渦旋無油真空泵的優(yōu)點及其能給用戶解決的問題
4．1 渦旋無油真空泵性能優(yōu)越
渦旋真空泵的主要優(yōu)點是間隙曉、泄漏少，具有較高的壓縮比，在較寬的陋力范圍內(nèi)有穩(wěn)定的抽速，工作壓力范圍寬；由于壓縮腔容積的變化市連續(xù)的，因而驅(qū)動扭矩變化小，功率變化小，振動噪聲低，可靠性高。這是其它類型的干式真空泵所不具備的。
4．2 渦旋無油真空泵解決了污染與振動等基礎(chǔ)、共性問題
由于普通旋片油泵的漏油、噪聲、返油污染、高能耗以及振動等問題給用戶造成不良影響，如生物制品行業(yè)與半導(dǎo)體行業(yè)的油蒸汽污染與工藝系統(tǒng)返油閥題。真空鍍膜設(shè)備的鍍膜工藝中，在20~40Pa真空條件下鍍膜時，如果應(yīng)用普通旋片機(jī)械真空泵作為前級真空泵將對鍍膜工藝設(shè)備造成污染，影響成膜量。半導(dǎo)體晶片制造工藝當(dāng)中使用油泵與使用干泵相比，成品率存在509l左奮涸的差距，上海正奧泵業(yè)制造有限公司并且排出的油霧蒸汽對環(huán)境也有污染�？茖W(xué)儀器行業(yè)尤其是在分析試儀器行業(yè)，采用油泵對測試結(jié)果將造成不良影響。大型同步輻射光束線上采涸用渦旋無油真空泵作為前級真空泵的作用也相當(dāng)明顯。另外渦旋無油真空泵消酒除了普通油泵的漏油給用戶帶來的環(huán)境污染與煩惱。
4．3 渦旋無油真空泵使系統(tǒng)制造與運行成本降低
為防止普通旋片油真空泵對真空系統(tǒng)的返油污染，需要在抽氣系統(tǒng)中加冷阱捕獲油分子；系統(tǒng)運行過程當(dāng)中還需要定期清洗除油；有的需要定期更換真空泵油。采用渦旋無油真空泵第一不需要加冷阱之類捕油機(jī)構(gòu)、第二不需要換真空泵油、第三振動更小、運行更平穩(wěn)、第四能耗降低、第五重量更輕、第六突破了油泵使用范圍的限制，上述優(yōu)點使渦旋無油真空泵成為普通旋片油真空泵的更新?lián)Q代產(chǎn)品。
5 結(jié)束語
國內(nèi)以半導(dǎo)體、電子工業(yè)為代表的制造工藝當(dāng)中和科學(xué)研究與分析測試行業(yè)迫切需要無油污染的清潔真空環(huán)境，但是清潔真空獲得設(shè)備如冷凝泵、柱奏泵、爪式泵、渦旋泵以及隔膜泵等目前都沒有形成可靠先進(jìn)的批量國產(chǎn)產(chǎn)品。進(jìn)口渦旋無油真空泵作為一種在中國正式投放市場不超過3年的新產(chǎn)品，由于本文前述的價格、市場的開拓和用戶的認(rèn)識程度等原因，沒有形成良性循環(huán)。這樣，一方面是迫切的市場需求，另一方面從價格與技術(shù)雙方面看沒有合適產(chǎn)品，造成了極大的市場缺口。
毫無疑問價格適中、性能可靠的渦旋無油真空泵將成為適合中國市場要求產(chǎn)品的主流，大力發(fā)展無旋無油真空泵勢在必行。研制符合中國市場要求的渦旋類及其它無油真空泵系列產(chǎn)品及其檢測技術(shù)手段也成為中國真空獲得行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的一個契機(jī)。
為解決我國科學(xué)研究和新材料、半導(dǎo)體等行業(yè)發(fā)展面臨的技術(shù)手段存在的基礎(chǔ)、共性問題，近年來已經(jīng)不斷有業(yè)內(nèi)專家向國內(nèi)介紹渦旋無油真空泵技術(shù)及其發(fā)展現(xiàn)狀，國外渦旋無油真空泵生產(chǎn)廠家與代理對中國市場的開發(fā)使其在中國市場的銷量在逐年增長。國內(nèi)真空行業(yè)相關(guān)企業(yè)也開展了基礎(chǔ)、應(yīng)用研究及小規(guī)模試制渦旋無油真空泵生產(chǎn)等不同階段的探索，只是由于技術(shù)基礎(chǔ)、激勵機(jī)制、研發(fā)手段、資金投入的限制，研發(fā)工作進(jìn)展不是非�？�。產(chǎn)品質(zhì)量、穩(wěn)定可靠性、以及技術(shù)推廣與市場開拓規(guī)劃、原則、手段等也是問題。因此渦旋無油真空泵系列產(chǎn)品下一步產(chǎn)業(yè)化技術(shù)研發(fā)與市場開發(fā)是企業(yè)必須解決的兩大問題。隨著研發(fā)手段、資金投入、市場開拓問題的解決，渦旋無油真空泵將會打開市場，從而提高整個真空獲得行業(yè)的技術(shù)水平。成功的渦旋無油真空泵系列產(chǎn)品研發(fā)與市場開發(fā)模式也將為我國其他清潔真空獲得設(shè)備如冷凝泵、樣寨磊、爪式覆以殛隔膜泵等提供有效的借鑒。
