渦旋式真空泵的發(fā)展歷程

2013-05-03 楊旭 廢油資源化技術(shù)與裝備教育部工程研究中心

  20 世紀(jì)80 年代初,Coffin DO 將渦旋真空泵應(yīng)用在高真空系統(tǒng)中。渦旋真空泵的研究始于20 世紀(jì)80 年代末期。1988 年,日本東京大學(xué)的Morishita E研制了抽速為200 L /min 的立式自轉(zhuǎn)型油潤(rùn)滑渦旋真空泵,與公轉(zhuǎn)型渦旋真空泵相比,該泵的徑向間隙具有易于密封和控制的優(yōu)點(diǎn)。而渦旋泵與旋片泵相比,具有更高的容積效率,泵內(nèi)的振動(dòng)和噪聲水平都有所降低。此外,由于其結(jié)構(gòu)更緊湊,整機(jī)重量和體積分別減少了12%和40%。Morishita E 的研究表明了渦旋真空泵的高效性,并對(duì)如何消除余隙容積、控制間隙等提出了有效方法。

  隨著渦旋真空泵在半導(dǎo)體行業(yè)中應(yīng)用的不斷擴(kuò)大,人們開(kāi)始致力于干式渦旋真空泵的研究。干式渦旋真空泵與油潤(rùn)滑渦旋真空泵的區(qū)別在于泵腔內(nèi)不含任何的油類(lèi)和液體。因此解決泵內(nèi)的密封和冷卻問(wèn)題,是干式渦旋真空泵研究的關(guān)鍵。1990 年,Kushiro T研制了抽速為600 L /min 的臥式干式渦旋真空泵,該泵可以達(dá)到的極限真空度為5 × 10-3 Torr(Torr與Pa等真空度單位換算:http://www.lalazzu.cn/tools/pressure.php)。它采用水冷的方式解決泵內(nèi)各部件的潤(rùn)滑和冷卻等問(wèn)題。Kushiro T 的研究表明了干式渦旋真空泵的可行性,還有效地解決了動(dòng)靜盤(pán)熱力變形造成的相互接觸及離心力造成的動(dòng)盤(pán)振動(dòng)等問(wèn)題。雖然采用水冷方式可以有效地解決干式渦旋真空泵的冷卻問(wèn)題,但冷卻水回路的設(shè)置使其結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。為簡(jiǎn)化整機(jī)的結(jié)構(gòu), 1998 年,Sawada T研制了采用風(fēng)冷方式進(jìn)行冷卻的干式渦旋真空泵,渦盤(pán)采用雙側(cè)渦圈結(jié)構(gòu),主軸上裝有兩個(gè)冷卻風(fēng)扇,分別位于兩個(gè)靜盤(pán)的端部,主軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)風(fēng)扇一起轉(zhuǎn)動(dòng),達(dá)到對(duì)渦盤(pán)的冷卻效果。同時(shí)它采用了半封閉式結(jié)構(gòu),解決了電動(dòng)機(jī)的冷卻問(wèn)題。

  2001 年,我國(guó)東北大學(xué)與中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)科學(xué)儀器研制中心聯(lián)合研制了該類(lèi)型的干式渦旋真空泵,并于2003 年初通過(guò)了國(guó)家真空設(shè)備質(zhì)量檢測(cè)中心的鑒定。此外,BOC 公司也推出了一種采用風(fēng)冷方式進(jìn)行冷卻的干式渦旋真空泵,該泵采用全封閉式結(jié)構(gòu),渦盤(pán)為單側(cè)渦圈結(jié)構(gòu),冷卻風(fēng)扇安裝在靜盤(pán)的端部。它最大的特點(diǎn)在于動(dòng)盤(pán)與機(jī)架之間通過(guò)金屬波紋管進(jìn)行連接,波紋管結(jié)構(gòu)提供了密封作用以及防止動(dòng)盤(pán)自轉(zhuǎn)的作用。在渦旋真空泵中,波紋管工作時(shí)則處于運(yùn)動(dòng)的狀態(tài),它必須具有較好的柔性。但目前市場(chǎng)上的金屬波紋管大多柔性不足。為此,研制出合適的金屬波紋管是這一結(jié)構(gòu)有效應(yīng)用于干式渦旋真空泵的重要前提。

  世界上渦旋真空泵的核心技術(shù)和主要生產(chǎn)廠家集中在美國(guó)、日本以及歐洲少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家。干式渦旋真空泵在國(guó)內(nèi)的發(fā)展尚處于起步階段,產(chǎn)品主要依賴進(jìn)口。這一狀況主要是由于技術(shù)、產(chǎn)品價(jià)格等原因造成。為了改變產(chǎn)品依賴進(jìn)口的現(xiàn)狀,真空技術(shù)網(wǎng)(http://www.lalazzu.cn/)認(rèn)為必須研究易于加工且高效可靠的干式渦旋真空泵。