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)無法滿足清潔無油的耐腐蝕的要求,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)已經(jīng)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)點占據(jù)市場,但其制造技術(shù)大部分為國外掌握,我國尚處于起步階段,市場對于干式泵有迫切的需求。
一、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)s*選真空獲得設(shè)備。日本在螺桿壓縮機基礎(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)備公司也逐步開發(fā)出了等螺距、變螺距轉(zhuǎn)子型線,并在轉(zhuǎn)子和機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)和密封材料構(gòu)成。傳動軸連接主動轉(zhuǎn)子,通過同步齒輪帶動從動轉(zhuǎn)子的旋轉(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在密封和潤滑上結(jié)構(gòu)類似。一般真空泵的排氣端用機械式密封件,進(jìn)氣側(cè)通常用雙唇形密封件。在傳動方式上,目前通用的是直連電機,用連軸器與轉(zhuǎn)子連接,極少數(shù)用皮帶或者鏈傳動。
等螺距螺桿泵由于無內(nèi)壓縮過程,排氣溫度非常高(110度左右),如果冷卻效果不好,會造成轉(zhuǎn)子和機殼變形,影響抽泣效果,所以冷卻機殼是必不可少的一個環(huán)節(jié),水冷是z*常見的方法。在機殼本體,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。但是該種結(jié)構(gòu)設(shè)計(兩段式),需要一定的技術(shù)及加工水平支撐。
用水冷有時不能達(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(多為氮氣)?,F(xiàn)在國外的主流螺桿真空泵都采用這種方法。這種方法有幾個好處:第一,能冷卻轉(zhuǎn)子的機殼,降低排氣溫度;第二,當(dāng)氣體內(nèi)含有顆粒物時,能防止顆粒物沉積或者發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起爆炸。
二、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z*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世界領(lǐng)先地位。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,即第一層為Ni,第二層為PFA。即使PFA磨損了,Ni層也能實現(xiàn)防腐蝕,同時采用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SREWTINE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)計的干式泵,它是一種全新的設(shè)計,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)沒有內(nèi)部閥門,因而耐粉塵和焦油能力強,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,因此螺桿壽命延長。
(3)德國普旭公司的COBRAN系列螺桿泵,是制造工藝z*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z*大的真空泵、鼓風(fēng)機和壓縮機的供應(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,價格偏貴。
(4)德國里奇樂的VSA/VSB系列。VSA為等螺距轉(zhuǎn)子,市場評價較好,性能穩(wěn)定。VSB系列事變螺距轉(zhuǎn)子設(shè)計(非線型齒形設(shè)計),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,單級即可實現(xiàn)很高的真空度。在密封件上作了改進(jìn),靜態(tài)密封元件優(yōu)選PTFE或者添加有PTFE的密封件,動態(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,以防固體物質(zhì)進(jìn)入泵內(nèi)。
(5)日本的幾個生產(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,大晃株式會社的吉村將士等很早就在單頭等螺桿轉(zhuǎn)子方面申請了專利,在轉(zhuǎn)子上作了深入的研究。日立公司早期也作過螺桿泵方面的研究。
3研究瞻望:
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),降低排氣口的溫度,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,由于排氣溫度高,安全性也是需要設(shè)計中考慮的,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)在螺桿壓縮機在行業(yè)內(nèi)的統(tǒng)治地位一樣。