无油涡旋真空泵技术的发展与应用(1)

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无油涡旋真空泵技术的发展与应用(1)时间:2010-01-29　　来源: 上海市真空学会成立20周年暨第九届学术年会　　编辑:宁宪宁一、引言　　涡旋的概念相当久远，20世纪初世界上就已经有了涡旋技术的专利。但由于当时技术水平的限制，涡旋机构制造不出来，涡旋的概念也就被淡忘了。1973年涡旋机构被重新提起并制造出第一台模型机构，使这项技术实际应用成为可能。涡旋机构的可*性高、运行平稳、噪音极低、节省能源等潜力和巨大优势马上引起了冰箱行业的重视和迫切需求，大受行业领先者青睐，迅速被投入工业化应用。Trance、Hitachi、Copland等著名公司的涡旋压缩机技术与产品引领了世界涡旋技术实用化的浪潮，带动了如冰箱、空调等诸多行业的技术进步和产品的更新换代。　　今天涡旋技术已经由初期的应用在压缩机行业推广到真空泵制造业，实现了全无油、运行更平稳、噪音更低、更加节省能源的涡旋清洁真空获得技术的实用化。人们应用涡旋概念与原理制造出了对真空应用仪器设备和环境没有污染,并且抽速、寿命、能耗等指标均优于普通油泵的单级、双级无油涡旋真空泵系列产品。　　上个世纪90年代初，世界上首台涡旋真空泵推向市场，涡旋技术由此开始作为一种新型真空获得技术在世界范围内被推广应用。到目前为止，世界上涡旋真空泵的生产厂家集中在美国、日本和欧洲，以日本的Anestta、美国的Varian、德国的Busch等为代表。产品包括了自0.25L/S到10L/S系列产品，有些15L/S或更大抽气量的产品也在试验阶段。二、无油涡旋真空泵的特点与应用领域　　清洁的真空环境一直是科学家和企业界追求的理想真空环境.自能够创造真空环境开始,人们就试图采用不同手段达到清洁真空的效果.时至今日,清洁真空获得设备已经发展到冷凝泵、住赛泵、爪式泵、涡旋泵以及隔膜泵等多种产品.在现有的无油真空泵当中,无油涡旋真空泵与其他种类的无油真空泵相比具有下述特点：　　①.无油，无摩擦——真空腔内无油，非接触，无磨损，不产生微粒尘埃污染，可获得清洁真空； 　　②.抽气量大——双涡旋盘，结构与单级相比相同直径泵抽气容积为2倍，节省能源； 　　③.抽气效率高——带有3-4个抽气单元，压差小；大气与真空之间由O型圈密封，泄漏低； 　　④.非接触,良好平衡,力矩影响小，噪音低，振动小； 　　⑤.结构简单紧凑，相同尺寸下，运动半径小，运行平稳； 　　⑥.体积小，维修方便，维护费用低； 　　⑦.采用空气冷却，无需水冷。　　目前无油涡旋真空泵的应用领域为：　　①.半导体行业——薄膜制备设备、半导体器件封装设备； 　　②.科学仪器行业——同步辐射光束线、电子显微镜、分析测试仪器； 　　③.机械设备行业——材料制备设备、真空检测、材料提纯设备； 　　④.化学工业； 　　⑤.医疗设备——牙科仪器、透析机、生物制品与药品制备； 　　⑥.包装行业——食品、药品、生物制品等包装设备。三、无油涡旋真空泵工作原理、技术指标以及与普通油泵的对比　　无油涡旋真空泵主要由5个部件组成：　　①.动静涡旋盘付与基座； 　　②.曲轴； 　　③.密封垫； 　　④.防自转机构； 　　⑤.电机。 　　无油涡旋真空泵的涡旋盘就是一个一端与一个平面相接的一个或几个渐开线螺旋形成的一个涡旋型盘状结构体。一个静涡旋盘与一个动涡旋盘相互交*组装在一起，两者之间由防自转机构保证180。相位差，这样结合组成的一对涡旋盘付构成了无油涡旋真空泵的基本抽气机构。静涡旋盘与动涡旋盘彼此之间在几条直线(即横截面涡旋线上的几个点)上接触形成对称的几对月牙腔，动涡旋盘在曲轴的驱动下绕静涡旋盘的涡旋体中心运动，使静涡旋盘与动涡旋盘的接触点沿涡旋曲面移动实现吸气、压缩与排气。例如在双级无油涡旋真空泵中，有两个方向对应的静涡旋盘，一个位于两个涡旋盘之间的动涡旋盘。动、静涡旋盘相对运动形成容积不断变化的新月形真空腔使气体从抽气口吸人、排气口排出，完成吸气、压缩、排气的循环。曲轴每转一转，就有一组新的月牙腔形成，所以无油涡旋真空泵的吸气、压缩、排气循环以近1500转/分的频率被连续重复,对被抽气体形成包容和强制输送。　　众所周知，无油涡旋真空泵(Oil free scrloo vacuum pump)与普通油真空泵相比具有显著的特点。下面以普通旋片真空泵为例，说明其差别：表1 无油涡旋真空泵与普通直联式旋片真空泵技术指标的对比