技術(shù)文章
干式螺桿真空泵研究現(xiàn)狀與展望
目前各種真空泵的發(fā)展愈來愈受到真空應(yīng)用場合的影響，一般的真空系統(tǒng)無法滿足清潔無油及耐腐蝕的要求，因此近年來干式真空泵市場需求量很大,真空獲得產(chǎn)品已經(jīng)出現(xiàn)更新?lián)Q代的局面,大量的有油真空系統(tǒng)已被無油清潔的真空系統(tǒng)所代替。國外幾乎每一家較大的真空公司都生產(chǎn)各種不同型式的干式真空泵.螺桿真空泵屬于非接觸型干式泵,是20世紀(jì)90年代初期出現(xiàn)的一種理想的泵種,以其抽速范圍寬、結(jié)構(gòu)簡單緊湊、抽氣腔元件無摩擦、壽命長、能耗低、無油污染等優(yōu)點(diǎn),但其制造技術(shù)為國外掌握,我國尚處于起步階段,市場對于干式有迫切的需求。
1、研究現(xiàn)狀
干式螺桿真空泵由于其優(yōu)越的性能，在歐美和日本目前已經(jīng)成為微電子、半導(dǎo)體、制藥、精密加工等行業(yè)優(yōu)選真空獲得設(shè)備，日本在螺桿壓縮機(jī)基礎(chǔ)上，很早就研發(fā)出了真空泵的多頭轉(zhuǎn)子型線，并投入市場。德國幾家真空設(shè)備公司也逐步的開發(fā)出了等螺距、變螺距轉(zhuǎn)子型線，并在轉(zhuǎn)子和機(jī)體冷卻方面做了很多研究。螺桿泵的技術(shù)關(guān)鍵問題。
干式螺桿真空泵的結(jié)構(gòu)
螺桿真空泵結(jié)構(gòu)主要由螺桿轉(zhuǎn)子、殼體、冷卻循環(huán)和密封件構(gòu)成。傳動(dòng)軸連接主動(dòng)轉(zhuǎn)子，通過同步齒輪帶動(dòng)從動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，在殼體上開有冷卻水通道，用來冷卻轉(zhuǎn)子和排氣口溫度，同步齒輪及軸承用油潤滑，軸承和殼體內(nèi)部通過密封件來密封以達(dá)到無油的效果。干式螺桿真空泵同無油螺桿壓縮機(jī)在密封和潤滑上結(jié)構(gòu)類似，一般真空泵的排氣端用機(jī)械式密封件，進(jìn)氣側(cè)通常用雙唇形密封件。在傳動(dòng)方式上，目前通用的是直連電機(jī)，用聯(lián)軸器與轉(zhuǎn)子連接，極少數(shù)用皮帶或者傳動(dòng)鏈傳動(dòng)。
等螺距螺桿泵由于無內(nèi)壓縮過程，排氣溫度非常高，如冷卻效果不好，會(huì)造成轉(zhuǎn)子和機(jī)殼變形，影響抽氣效果。冷卻機(jī)殼是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)，水冷是*常見的方法，在機(jī)殼本體、軸承外側(cè)通冷卻水，可以達(dá)到冷卻殼體進(jìn)而冷卻轉(zhuǎn)子的目的。萊寶公司在轉(zhuǎn)子內(nèi)部通水冷卻，增加轉(zhuǎn)子壽命，并達(dá)到很好的冷卻效果。但該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，需要一定的技術(shù)及加工水平支持。
用水冷有時(shí)不能達(dá)到冷卻效果，因而通常在靠近排氣端轉(zhuǎn)子附近通冷卻氣體（多為氮?dú)猓?，現(xiàn)在國外的主流螺桿真空泵都采用這種方法。這種方法有幾個(gè)好處，**，能冷卻轉(zhuǎn)子及機(jī)殼，降低排氣溫度；**，當(dāng)氣體內(nèi)含有顆粒物時(shí)，能防止顆粒物沉積，或者發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起爆炸。
2、國內(nèi)外主要生產(chǎn)公司概況
（1）塔海爾公司的KDP，SDV系列螺桿真空泵，塔海爾公司收購了凱尼真空公司，凱尼是美國歷史上*悠久的從事真空獲得設(shè)備的專業(yè)制造公司，在螺桿真空泵制造方面也是處于****地位，KDP系列為等螺距轉(zhuǎn)子的真空泵，SDV為變螺距螺桿泵，二者均為水冷系統(tǒng)，風(fēng)冷系統(tǒng)可選擇。SDV是在KDP基礎(chǔ)上進(jìn)行的改進(jìn)，變螺距螺桿泵能實(shí)現(xiàn)氣體內(nèi)部壓縮，使排氣溫度降低，同比等螺距節(jié)能30％；在轉(zhuǎn)子上采用NiFlon涂層，即**層為Ni，**層為PFA，即使PFA磨損了，Ni層也能實(shí)現(xiàn)防腐蝕，同時(shí)采用Kalrez全氟化橡膠密封圈。SDV系列是凱尼公司主推的螺桿真空泵。
（2）德國萊寶公司在2002年底正式推出的SREWLINE系列螺桿式無油壓縮真空泵是一種專門為工業(yè)應(yīng)用(非半導(dǎo)體應(yīng)用)設(shè)計(jì)的干式泵，它是一種全新的設(shè)計(jì)，是專門用來解決工業(yè)應(yīng)用中艱苦的真空問題，如粉塵、焦油等。此泵也是采用變螺距轉(zhuǎn)子，有內(nèi)壓縮過程，泵腔內(nèi)無軸承和密封，大大降低了故障率，泵腔內(nèi)沒有內(nèi)部閥門，因而耐粉塵和焦油能力強(qiáng)，此泵的螺桿采用內(nèi)部中空冷卻，可以降低轉(zhuǎn)子溫度和熱變形，螺桿壽命長。
（3）德國普旭公司的COBRAN系列螺桿泵，制程工藝*理想的真空泵，特別適用于化工和制藥行業(yè)的各工藝流程。普旭是世界上*大的真空泵、鼓風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)的供應(yīng)商之一，真空泵的質(zhì)量較高，相比其他廠家，在歐洲市場占有率極高，價(jià)格偏貴。
（4）德國里奇樂的VSA/VSB系列，VSA系為等螺距轉(zhuǎn)子，市場評價(jià)較好，性能穩(wěn)定。VSB系列是變螺距轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)（非線型齒形設(shè)計(jì)），同其他幾家一樣，通過內(nèi)壓縮來改變泵的功耗和排氣溫度，不用兩級壓縮中間冷卻，單級即可實(shí)現(xiàn)很高的真空度。在密封件上做了改進(jìn)，靜態(tài)密封元件優(yōu)選Viton材料，在有特殊要求的情況下選擇PTFE或者添加有PTFE的密封件。動(dòng)態(tài)密封元件在真空泵吸入側(cè)用雙密封唇；真空泵排氣側(cè)用簡單的帶有防止氣體外溢的密封圈，以防止固體物質(zhì)進(jìn)入泵內(nèi)。
（5）日本的幾個(gè)生產(chǎn)商。日本是應(yīng)用螺桿真空泵非常多的國家，半導(dǎo)體和LCD行業(yè)應(yīng)用廣泛，大晃株式會(huì)社的吉村將士等很早就在單頭等螺桿轉(zhuǎn)子方面申請了**，在轉(zhuǎn)子上做了深入的研究。日立公司早期也做過螺桿泵方面的研究。
3、研究展望
干式螺桿真空泵國內(nèi)的研究還處在起始階段，很多技術(shù)難題還沒有解決。比如轉(zhuǎn)子涂層防腐蝕技術(shù)、降低排氣口溫度、增大轉(zhuǎn)子面積利用率等問題仍然很棘手，當(dāng)抽取一些活潑氣體時(shí)，由于排氣溫度高,**性也是需要設(shè)計(jì)中考慮的，用在需要控制音量的場合，如何降噪也要成為研究方向。但其優(yōu)越的性能決定了它一定會(huì)在真空獲得設(shè)備行業(yè)占主導(dǎo)地位，就像現(xiàn)在螺桿壓縮機(jī)在行內(nèi)的統(tǒng)治地位一樣。