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渦旋無(wú)油真空泵技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀
發(fā)布時(shí)間：2011/1/4 9:36:00 | 閱讀次數(shù)：1792次
論文摘要：本文總結(jié)了渦旋無(wú)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(wú)油真空泵的原理到渦旋無(wú)油真空泵的制造技術(shù)及技術(shù)指標(biāo)；從世界各國(guó)渦旋真空泵的發(fā)展到我國(guó)渦旋真空泵的發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)渦旋無(wú)油真空泵的狀況有一個(gè)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(shí)技術(shù)水平的限制，渦旋機(jī)構(gòu)制造不出來(lái)，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(tái)模型機(jī)構(gòu)，使這項(xiàng)技術(shù)實(shí)際應(yīng)用成為可能。渦旋機(jī)構(gòu)的可靠性高、運(yùn)行平穩(wěn)、噪音極低、節(jié)省能源等潛力和巨大優(yōu)勢(shì)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(shí)用化的浪潮，帶動(dòng)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(shí)現(xiàn)了全無(wú)油、運(yùn)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(shí)用化。人們應(yīng)用渦旋概念與原理制造出了對(duì)真空應(yīng)用儀器設(shè)備和環(huán)境沒(méi)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(jí)、雙級(jí)渦旋無(wú)油真空泵系列產(chǎn)品。
上個(gè)世紀(jì)90年代初，世界上首臺(tái)渦旋真空泵推向市場(chǎng)，渦旋技術(shù)由此開(kāi)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(guó)、日本和歐洲，以日本的Anest1wata 、美國(guó)的Varian、德國(guó)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(yàn)階段。
2 渦旋無(wú)油真空泵(0-Ifreescrollvacuumpump)的特點(diǎn)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(kāi)始，人們就試圖采用不同手段達(dá)到清潔真空的效果。時(shí)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(wú)油真空泵當(dāng)中，渦旋無(wú)油真空泵與其他種類的無(wú)油真空泵相比具有運(yùn)行平穩(wěn)、噪音低、節(jié)省能源、重量輕、體積小的特點(diǎn)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(cè)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(cè)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(wú)油真空泵工作原理、技術(shù)指標(biāo)以及與普通油泵的對(duì)比
渦旋無(wú)油真空泵的渦旋盤(pán)就是一個(gè)一端與一個(gè)平面相接的一個(gè)或幾個(gè)漸開(kāi)線螺旋形成一個(gè)渦旋型盤(pán)狀結(jié)構(gòu)。一個(gè)靜渦旋盤(pán)與一個(gè)動(dòng)渦旋盤(pán)組成的一對(duì)渦旋盤(pán)付構(gòu)成了渦旋無(wú)油真空的基本抽氣機(jī)構(gòu)。例如在雙級(jí)渦旋無(wú)油真空泵中，有兩個(gè)方向?qū)?yīng)的固定渦旋盤(pán)，一個(gè)位于兩個(gè)渦旋盤(pán)之間的轉(zhuǎn)動(dòng)渦旋盤(pán)。動(dòng)、靜渦旋盤(pán)相對(duì)運(yùn)動(dòng)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(wú)油真空泵 (OilfreescrolIvacuumpump)與普通油真空泵相比具有顯著的特點(diǎn)。下面以普通旋片真空泵為例，說(shuō)明其差別：
表 1 渦旋無(wú)油真空泵與普通直聯(lián)式旋片真空泵技術(shù)指標(biāo)的對(duì)比
技術(shù)指標(biāo) 旋片式油真空泵 渦旋無(wú)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(wú)油真空泵的優(yōu)點(diǎn)及其能給用戶解決的問(wèn)題
4．1 渦旋無(wú)油真空泵性能優(yōu)越
渦旋真空泵的主要優(yōu)點(diǎn)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(dòng)扭矩變化小，功率變化小，振動(dòng)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(wú)油真空泵解決了污染與振動(dòng)等基礎(chǔ)、共性問(wèn)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(dòng)等問(wèn)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(shí)，如果應(yīng)用普通旋片機(jī)械真空泵作為前級(jí)真空泵將對(duì)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(duì)環(huán)境也有污染。科學(xué)儀器行業(yè)尤其是在分析試儀器行業(yè)，采用油泵對(duì)測(cè)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(wú)油真空泵作為前級(jí)真空泵的作用也相當(dāng)明顯。另外渦旋無(wú)油真空泵消酒除了普通油泵的漏油給用戶帶來(lái)的環(huán)境污染與煩惱。
4．3 渦旋無(wú)油真空泵使系統(tǒng)制造與運(yùn)行成本降低
為防止普通旋片油真空泵對(duì)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(yùn)行過(guò)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(wú)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(dòng)更小、運(yùn)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(diǎn)使渦旋無(wú)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(yǔ)
國(guó)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(cè)試行業(yè)迫切需要無(wú)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(méi)有形成可靠先進(jìn)的批量國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品。進(jìn)口渦旋無(wú)油真空泵作為一種在中國(guó)正式投放市場(chǎng)不超過(guò)3年的新產(chǎn)品，由于本文前述的價(jià)格、市場(chǎng)的開(kāi)拓和用戶的認(rèn)識(shí)程度等原因，沒(méi)有形成良性循環(huán)。這樣，一方面是迫切的市場(chǎng)需求，另一方面從價(jià)格與技術(shù)雙方面看沒(méi)有合適產(chǎn)品，造成了極大的市場(chǎng)缺口。
毫無(wú)疑問(wèn)價(jià)格適中、性能可靠的渦旋無(wú)油真空泵將成為適合中國(guó)市場(chǎng)要求產(chǎn)品的主流，大力發(fā)展無(wú)旋無(wú)油真空泵勢(shì)在必行。研制符合中國(guó)市場(chǎng)要求的渦旋類及其它無(wú)油真空泵系列產(chǎn)品及其檢測(cè)技術(shù)手段也成為中國(guó)真空獲得行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的一個(gè)契機(jī)。
為解決我國(guó)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(wèn)題，近年來(lái)已經(jīng)不斷有業(yè)內(nèi)專家向國(guó)內(nèi)介紹渦旋無(wú)油真空泵技術(shù)及其發(fā)展現(xiàn)狀，國(guó)外渦旋無(wú)油真空泵生產(chǎn)廠家與代理對(duì)中國(guó)市場(chǎng)的開(kāi)發(fā)使其在中國(guó)市場(chǎng)的銷量在逐年增長(zhǎng)。國(guó)內(nèi)真空行業(yè)相關(guān)企業(yè)也開(kāi)展了基礎(chǔ)、應(yīng)用研究及小規(guī)模試制渦旋無(wú)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(lì)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(chǎng)開(kāi)拓規(guī)劃、原則、手段等也是問(wèn)題。因此渦旋無(wú)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(chǎng)開(kāi)發(fā)是企業(yè)必須解決的兩大問(wèn)題。隨著研發(fā)手段、資金投入、市場(chǎng)開(kāi)拓問(wèn)題的解決，渦旋無(wú)油真空泵將會(huì)打開(kāi)市場(chǎng)，從而提高整個(gè)真空獲得行業(yè)的技術(shù)水平。成功的渦旋無(wú)油真空泵系列產(chǎn)品研發(fā)與市場(chǎng)開(kāi)發(fā)模式也將為我國(guó)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。
