技術支持
浮動式渦旋干泵的結構設計與特點
浮動(dong)式渦旋干泵的結(jie)構設計與特點(dian)
周(zhou)亮，倪詩茂
摘要：
渦(wo)旋(xuan)干泵(beng)以其特有的(de)(de)(de)性(xing)(xing)能(neng)優(you)勢(shi)，一直是(shi)真空(kong)(kong)清潔獲(huo)得設備(bei)行業備(bei)受期待的(de)(de)(de)產(chan)品。傳統(tong)渦(wo)旋(xuan)干泵(beng)，因其密封(feng)技(ji)(ji)術及(ji)加工(gong)精(jing)度上所(suo)存在的(de)(de)(de)致命弱點而(er)(er)使其在許(xu)多應用中(zhong)無法發揮無油渦(wo)旋(xuan)壓(ya)縮(suo)技(ji)(ji)術的(de)(de)(de)性(xing)(xing)能(neng)優(you)勢(shi)，因而(er)(er)限制其大量(liang)的(de)(de)(de)應用。浮動式(shi)無油渦(wo)旋(xuan)干泵(beng)，通過精(jing)細的(de)(de)(de)力平衡(heng)，解決了傳統(tong)渦(wo)旋(xuan)干泵(beng)存在的(de)(de)(de)致命弱點，充分(fen)發揮無油渦(wo)旋(xuan)壓(ya)縮(suo)技(ji)(ji)術的(de)(de)(de)性(xing)(xing)能(neng)優(you)勢(shi)，從而(er)(er)使其成為清潔真空(kong)(kong)獲(huo)得設備(bei)優(you)先域比較(jiao)受期待的(de)(de)(de)新產(chan)品。本(ben)文從渦(wo)旋(xuan)真空(kong)(kong)泵(beng)的(de)(de)(de)基(ji)本(ben)工(gong)作原理、傳統(tong)渦(wo)旋(xuan)干泵(beng)所(suo)存在的(de)(de)(de)密封(feng)及(ji)加工(gong)精(jing)度問(wen)題進(jin)(jin)行剖析，進(jin)(jin)而(er)(er)引(yin)出(chu)浮動式(shi)渦(wo)旋(xuan)干泵(beng)結構的(de)(de)(de)特點及(ji)性(xing)(xing)能(neng)優(you)勢(shi)，比較(jiao)后通過實(shi)驗數據對(dui)比，闡明微型(xing)浮動渦(wo)旋(xuan)干泵(beng)的(de)(de)(de)壓(ya)倒性(xing)(xing)性(xing)(xing)能(neng)優(you)勢(shi)，并對(dui)今后的(de)(de)(de)市場發展(zhan)進(jin)(jin)行了展(zhan)望。
關(guan)鍵詞：清潔真(zhen)空；渦旋干泵；浮(fu)動式(shi)渦旋干泵；
The design and features of Floating Scroll Dry Vacuum Pumps
Liam Zhou, Sam Ni
Abstract: With the development of Scroll Technology, dry scroll vacuum pumps have been expected to be an ideal solution to provide clean vacuum. Due to the difficulties of sealing technology and machining accuracy, the conventional scroll pumps couldn’t fully perform the advantages of scroll technology in many applications, therefore the scroll pumps are not widely used in practice. The Floating Dry Scroll technology, having obvious advantages over conventional scroll technology, makes a significant breakthrough by resolving the difficulty of the pressure balance of the orbiting scroll. In this article, we will go through the existing scroll vacuum technology and its difficulties caused by no sealing oil and machining accuracy, and then explain the Floating Scroll Technology with its advantages. The Floating Scroll Pumps have absolute advantages over other pumps according to the testing results, and the market has shown very positive feedbacks for Floating Dry Scroll Pumps.
Key words: clean vacuum; dry scroll pump; floating dry scroll pump
概述
清潔(jie)的(de)真(zhen)空(kong)環境(jing)(jing)一直是科(ke)(ke)學(xue)界和(he)企業(ye)(ye)生產中(zhong)所(suo)極(ji)力追求(qiu)的(de)理(li)想(xiang)真(zhen)空(kong)環境(jing)(jing)，隨著科(ke)(ke)學(xue)技術(shu)(shu)的(de)不斷發展提(ti)升，真(zhen)空(kong)技術(shu)(shu)在(zai)各行(xing)各業(ye)(ye)應(ying)(ying)用(yong)的(de)日(ri)益廣泛。工(gong)業(ye)(ye)社(she)會(hui)對實現(xian)和(he)保證(zheng)真(zhen)空(kong)狀態下工(gong)藝過(guo)程的(de)合(he)理(li)性、可靠性、安(an)全性及其技術(shu)(shu)進步，不斷地提(ti)出了新(xin)的(de)要(yao)(yao)(yao)求(qiu)。渦(wo)(wo)旋(xuan)干(gan)(gan)式真(zhen)空(kong)泵(beng)(beng)作(zuo)為20世(shi)紀80年(nian)代所(suo)發展起來的(de)新(xin)型真(zhen)空(kong)泵(beng)(beng)，由(you)于(yu)其其他結構(gou)的(de)真(zhen)空(kong)泵(beng)(beng)所(suo)無(wu)法(fa)比(bi)擬的(de)性能優(you)點(dian)，一直備受業(ye)(ye)內的(de)期待，但由(you)于(yu)傳統渦(wo)(wo)旋(xuan)干(gan)(gan)式真(zhen)空(kong)泵(beng)(beng)受到(dao)其結構(gou)特(te)點(dian)及加工(gong)精度(du)要(yao)(yao)(yao)求(qiu)高(gao)(gao)的(de)限(xian)(xian)制(zhi)，未(wei)能充(chong)分發揮渦(wo)(wo)旋(xuan)壓縮結構(gou)的(de)特(te)點(dian)，將性能優(you)化，從而(er)無(wu)法(fa)實現(xian)在(zai)實際工(gong)業(ye)(ye)生產中(zhong)得(de)到(dao)大規模的(de)應(ying)(ying)用(yong)。浮動(dong)式渦(wo)(wo)旋(xuan)干(gan)(gan)泵(beng)(beng)結構(gou)解決了傳統渦(wo)(wo)旋(xuan)干(gan)(gan)泵(beng)(beng)結構(gou)中(zhong)所(suo)存在(zai)的(de)缺陷及限(xian)(xian)制(zhi)，將渦(wo)(wo)旋(xuan)干(gan)(gan)泵(beng)(beng)的(de)性能推至更高(gao)(gao)的(de)展次(ci)，產品(pin)更穩(wen)定、可靠，容積效率(lv)、性價比(bi)更高(gao)(gao)，更適合(he)應(ying)(ying)用(yong)于(yu)科(ke)(ke)學(xue)儀(yi)器(qi)、便攜式儀(yi)器(qi)行(xing)業(ye)(ye)，半導體、新(xin)材料行(xing)業(ye)(ye)，生物制(zhi)藥行(xing)業(ye)(ye)，食品(pin)行(xing)業(ye)(ye)及一切(qie)對無(wu)油要(yao)(yao)(yao)求(qiu)更高(gao)(gao)的(de)真(zhen)空(kong)環境(jing)(jing)獲得(de)優(you)先域。
渦旋真空泵的工(gong)作原理
渦旋真、空泵的工(gong)作原理(li)源自(zi)于Creux1905年的一(yi)(yi)(yi)項(xiang)發明(ming)專利，該發明(ming)采用一(yi)(yi)(yi)對互相嚙合的，其中(zhong)一(yi)(yi)(yi)個(ge)固定，另一(yi)(yi)(yi)個(ge)做(zuo)圓形平(ping)動的“等(deng)螺距漸開(kai)線”側壁，研發一(yi)(yi)(yi)種壓縮結構。渦旋上任(ren)意一(yi)(yi)(yi)點(dian)的迪(di)卡爾(er)坐標值如(ru)下式所示：
X=α?(cos θ+ θ?sin θ)
Y=α?(sin θ+ θ?cos θ)
其中(zhong)常數α代(dai)(dai)表(biao)軸半(ban)徑，θ代(dai)(dai)表(biao)展開角(jiao)。
渦(wo)(wo)(wo)(wo)(wo)(wo)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)真空泵(beng)的(de)(de)渦(wo)(wo)(wo)(wo)(wo)(wo)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)盤(pan)(pan)(pan)就是一(yi)(yi)個(ge)一(yi)(yi)端與平面(mian)(mian)相接的(de)(de)一(yi)(yi)個(ge)或幾(ji)(ji)個(ge)漸開線螺旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)形(xing)成(cheng)的(de)(de)一(yi)(yi)個(ge)渦(wo)(wo)(wo)(wo)(wo)(wo)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)盤(pan)(pan)(pan)狀結構(gou)體。一(yi)(yi)個(ge)靜(jing)渦(wo)(wo)(wo)(wo)(wo)(wo)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)盤(pan)(pan)(pan)與一(yi)(yi)個(ge)動渦(wo)(wo)(wo)(wo)(wo)(wo)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)盤(pan)(pan)(pan)相互交叉組裝在一(yi)(yi)起(qi)，兩(liang)者之間(jian)由防自(zi)轉(zhuan)機構(gou)保證180 o的(de)(de)相位(wei)差，并保持螺旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)側壁的(de)(de)線接接，這樣結合組成(cheng)的(de)(de)一(yi)(yi)對(dui)渦(wo)(wo)(wo)(wo)(wo)(wo)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)盤(pan)(pan)(pan)副構(gou)成(cheng)了渦(wo)(wo)(wo)(wo)(wo)(wo)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)真空泵(beng)的(de)(de)基(ji)本抽氣(qi)機構(gou)。靜(jing)渦(wo)(wo)(wo)(wo)(wo)(wo)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)盤(pan)(pan)(pan)與動渦(wo)(wo)(wo)(wo)(wo)(wo)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)盤(pan)(pan)(pan)彼此之間(jian)形(xing)成(cheng)對(dui)稱(cheng)的(de)(de)幾(ji)(ji)對(dui)月牙(ya)腔，動渦(wo)(wo)(wo)(wo)(wo)(wo)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)盤(pan)(pan)(pan)在曲(qu)軸(zhou)的(de)(de)驅動下繞(rao)靜(jing)渦(wo)(wo)(wo)(wo)(wo)(wo)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)盤(pan)(pan)(pan)做圓形(xing)平動從而周期性地改變月牙(ya)形(xing)密封腔的(de)(de)體積(ji)，使靜(jing)渦(wo)(wo)(wo)(wo)(wo)(wo)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)盤(pan)(pan)(pan)的(de)(de)接觸點沿渦(wo)(wo)(wo)(wo)(wo)(wo)旋(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)曲(qu)面(mian)(mian)移(yi)動實(shi)現吸氣(qi)、壓縮與排氣(qi)循(xun)環。
傳統渦旋干泵的結構設計與特點
渦(wo)旋真空(kong)(kong)泵的(de)泄(xie)漏主要(yao)包括通過渦(wo)旋型(xing)線(xian)軸向(xiang)嚙合(he)間隙的(de)徑向(xiang)泄(xie)漏和(he)通過型(xing)線(xian)徑向(xiang)嚙合(he)間隙的(de)切(qie)向(xiang)泄(xie)漏。理(li)論研究(jiu)和(he)試驗(yan)證實，渦(wo)旋盤頂端的(de)軸向(xiang)密封對于泵的(de)性能，尤其是泵的(de)極限真空(kong)(kong)度，具有決定性的(de)作用，渦(wo)旋盤本(ben)身即氣腔之間的(de)間隙與密封對于泵的(de)性能則(ze)起著相當重要(yao)的(de)作用。
在(zai)(zai)(zai)傳統渦(wo)(wo)(wo)(wo)(wo)旋(xuan)(xuan)(xuan)干泵(beng)的(de)(de)(de)(de)結構設(she)計中(zhong)(zhong)，徑(jing)向泄漏(lou)通過(guo)頂密(mi)(mi)封(feng)(feng)(feng)的(de)(de)(de)(de)方(fang)式來(lai)解決(jue)(jue)，而切向泄漏(lou)則(ze)采(cai)(cai)用控制(zhi)(zhi)動渦(wo)(wo)(wo)(wo)(wo)旋(xuan)(xuan)(xuan)盤與靜(jing)渦(wo)(wo)(wo)(wo)(wo)旋(xuan)(xuan)(xuan)盤壁之間(jian)(jian)間(jian)(jian)隙(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)方(fang)法來(lai)解決(jue)(jue)。當今(jin)市(shi)場(chang)上(shang)(shang)，主要(yao)典型(xing)廠(chang)家的(de)(de)(de)(de)主要(yao)產(chan)品系列(lie)中(zhong)(zhong)，頂密(mi)(mi)封(feng)(feng)(feng)采(cai)(cai)用在(zai)(zai)(zai)動定(ding)渦(wo)(wo)(wo)(wo)(wo)旋(xuan)(xuan)(xuan)盤副的(de)(de)(de)(de)頂端洗一個(ge)密(mi)(mi)封(feng)(feng)(feng)槽，然后將PTFE材質的(de)(de)(de)(de)密(mi)(mi)封(feng)(feng)(feng)條(tiao)沿(yan)型(xing)線中(zhong)(zhong)心點(dian)向外(wai)輕輕壓入(ru)密(mi)(mi)封(feng)(feng)(feng)槽，整(zheng)個(ge)密(mi)(mi)封(feng)(feng)(feng)條(tiao)突(tu)出(chu)密(mi)(mi)封(feng)(feng)(feng)槽部(bu)分必(bi)(bi)須(xu)控制(zhi)(zhi)在(zai)(zai)(zai)很小(xiao)的(de)(de)(de)(de)范(fan)圍(wei)內，才能(neng)達到頂密(mi)(mi)封(feng)(feng)(feng)的(de)(de)(de)(de)較(jiao)理想(xiang)的(de)(de)(de)(de)效果。而各(ge)氣腔的(de)(de)(de)(de)密(mi)(mi)封(feng)(feng)(feng)是由渦(wo)(wo)(wo)(wo)(wo)旋(xuan)(xuan)(xuan)體的(de)(de)(de)(de)側壁之間(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)縫隙(xi)(xi)和(he)相對(dui)滑動速(su)度(du)的(de)(de)(de)(de)大小(xiao)決(jue)(jue)定(ding)的(de)(de)(de)(de)，也必(bi)(bi)須(xu)控制(zhi)(zhi)在(zai)(zai)(zai)一個(ge)很小(xiao)的(de)(de)(de)(de)范(fan)圍(wei)內。如此一個(ge)精(jing)(jing)密(mi)(mi)度(du)，對(dui)加工(gong)設(she)備(bei)和(he)裝配(pei)精(jing)(jing)度(du)都提(ti)出(chu)了非常高的(de)(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)。目前各(ge)廠(chang)商為了保證產(chan)品的(de)(de)(de)(de)精(jing)(jing)密(mi)(mi)度(du)，在(zai)(zai)(zai)整(zheng)個(ge)裝配(pei)過(guo)程中(zhong)(zhong)，必(bi)(bi)須(xu)采(cai)(cai)用零件選配(pei)并使用特殊工(gong)裝進(jin)行定(ding)位裝配(pei)，以保證渦(wo)(wo)(wo)(wo)(wo)旋(xuan)(xuan)(xuan)盤部(bu)分的(de)(de)(de)(de)精(jing)(jing)度(du)要(yao)求(qiu)。但(dan)是由于所能(neng)達到的(de)(de)(de)(de)精(jing)(jing)度(du)限(xian)制(zhi)(zhi)，傳統渦(wo)(wo)(wo)(wo)(wo)旋(xuan)(xuan)(xuan)干泵(beng)的(de)(de)(de)(de)抽氣速(su)率(lv)只能(neng)在(zai)(zai)(zai)3.6m3/hr至60m3/hr之間(jian)(jian)，其(qi)極限(xian)真空度(du)也主要(yao)集中(zhong)(zhong)在(zai)(zai)(zai)1-10Pa，只有(you)Edwards的(de)(de)(de)(de)nXDS系列(lie)中(zhong)(zhong)，有(you)兩(liang)款(kuan)產(chan)品的(de)(de)(de)(de)極限(xian)真空度(du)據(ju)稱(cheng)能(neng)達到0.7Pa。但(dan)是Edwards的(de)(de)(de)(de)渦(wo)(wo)(wo)(wo)(wo)旋(xuan)(xuan)(xuan)干泵(beng)采(cai)(cai)用了波紋管密(mi)(mi)封(feng)(feng)(feng)。 在(zai)(zai)(zai)產(chan)品壽命和(he)可(ke)靠性上(shang)(shang)尚(shang)存在(zai)(zai)(zai)著較(jiao)大的(de)(de)(de)(de)問題。 其(qi)市(shi)場(chang)接受度(du)仍然不高。
一個傳統(tong)渦(wo)(wo)旋干(gan)泵(beng)的(de)結構(gou)，需(xu)要(yao)(yao)達(da)到合格的(de)性能(neng)(neng)，就(jiu)需(xu)要(yao)(yao)由(you)以上(shang)(shang)的(de)精度作(zuo)為保(bao)證(zheng)，而(er)同時泵(beng)在(zai)整個運轉工作(zuo)過(guo)程中，會(hui)有各部件之間(jian)地摩擦，需(xu)要(yao)(yao)長時間(jian)對氣體進(jin)行壓(ya)縮抽氣，因此(ci)該精密度的(de)結構(gou)還(huan)需(xu)要(yao)(yao)能(neng)(neng)應付(fu)泵(beng)在(zai)工作(zuo)過(guo)程中的(de)熱脹冷(leng)縮問題。由(you)于動(dong)(dong)、靜(jing)渦(wo)(wo)旋盤(pan)的(de)結構(gou)和工作(zuo)環境的(de)影響，在(zai)運行過(guo)程中渦(wo)(wo)旋盤(pan)的(de)溫(wen)升與變(bian)形(xing)，而(er)且變(bian)形(xing)量(liang)并不相同，動(dong)(dong)、靜(jing)渦(wo)(wo)旋盤(pan)之間(jian)的(de)間(jian)隙(xi)會(hui)隨工作(zuo)狀況而(er)變(bian)化。間(jian)隙(xi)過(guo)大(da)，會(hui)導致泵(beng)的(de)極限(xian)真空度難以達(da)到，間(jian)隙(xi)過(guo)小，動(dong)(dong)、靜(jing)渦(wo)(wo)旋盤(pan)之間(jian)會(hui)發生摩擦甚至咬合，導致溫(wen)度急劇上(shang)(shang)升，泵(beng)的(de)效率大(da)大(da)下降，或者破壞動(dong)(dong)、靜(jing)渦(wo)(wo)旋盤(pan)壁面，導致泵(beng)的(de)咬死(si)失效。
在長時間運(yun)(yun)轉工作過程中，頂端(duan)密(mi)封(feng)(feng)條(tiao)會(hui)不(bu)(bu)斷(duan)(duan)地產(chan)生較大數(shu)量的(de)粉屑，該(gai)粉屑不(bu)(bu)僅會(hui)對周邊環境產(chan)生新的(de)污染，同(tong)時過量的(de)粉屑會(hui)集結在泵的(de)壓縮腔(qiang)中，會(hui)在泵非(fei)正常停車的(de)狀態下，將這些粉屑直(zhi)接回(hui)排至(zhi)真(zhen)(zhen)空系統(tong)中，直(zhi)接對污染真(zhen)(zhen)空系統(tong)。同(tong)時由于(yu)(yu)不(bu)(bu)斷(duan)(duan)磨損，徑向(xiang)的(de)泄(xie)漏(lou)會(hui)不(bu)(bu)斷(duan)(duan)增(zeng)加，在運(yun)(yun)行一(yi)段(duan)時間后(hou)，泵的(de)抽氣(qi)速率和極限真(zhen)(zhen)空度都(dou)會(hui)受到較大程度影響，同(tong)時由于(yu)(yu)磨損，泵需(xu)要定期維護，PTFE密(mi)封(feng)(feng)條(tiao)也需(xu)要定期進行更(geng)換，降低泵性(xing)能的(de)同(tong)時，還增(zeng)加其使用(yong)成本。氣(qi)體泄(xie)漏(lou)變(bian)大，氣(qi)體的(de)重(zhong)復壓縮嚴重(zhong)，若(ruo)不(bu)(bu)處理此問題，會(hui)直(zhi)接導致泵的(de)可(ke)靠性(xing)明顯降低，使用(yong)壽命大打折扣。
由(you)于傳統渦(wo)旋干泵(beng)(beng)(beng)的(de)(de)(de)(de)結(jie)構特殊性，泵(beng)(beng)(beng)對粉屑和(he)水(shui)(shui)汽的(de)(de)(de)(de)處(chu)理(li)能力非常(chang)差。若泵(beng)(beng)(beng)吸(xi)處(chu)較大顆(ke)粒(li)的(de)(de)(de)(de)硬(ying)質(zhi)粉屑，該硬(ying)質(zhi)顆(ke)粒(li)會因為直接壓縮而破(po)壞動(dong)靜渦(wo)旋盤副的(de)(de)(de)(de)側壁(bi)，增加側壁(bi)的(de)(de)(de)(de)間隙，直接影響期(qi)密(mi)封性，嚴重(zhong)者可能直接破(po)壞泵(beng)(beng)(beng)的(de)(de)(de)(de)結(jie)構。如果(guo)進入渦(wo)旋真空泵(beng)(beng)(beng)入口(kou)的(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)蒸(zheng)汽量太大，水(shui)(shui)蒸(zheng)汽被壓縮時將發生相變，轉(zhuan)化成液(ye)體。這樣泵(beng)(beng)(beng)內(nei)積(ji)存(cun)的(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)會迅速污染和(he)腐蝕泵(beng)(beng)(beng)體內(nei)部，特別是軸承。比較后(hou)導致泵(beng)(beng)(beng)內(nei)積(ji)存(cun)的(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)使泵(beng)(beng)(beng)達不(bu)到極限真空度(du)指(zhi)標(biao)。為此(ci)傳統渦(wo)旋干泵(beng)(beng)(beng)常(chang)常(chang)采用“爆震(zhen)(zhen)”除(chu)水(shui)(shui)和(he)水(shui)(shui)蒸(zheng)氣。“爆震(zhen)(zhen)”結(jie)構會降(jiang)低真空泵(beng)(beng)(beng)的(de)(de)(de)(de)極限真空。
由此(ci)可以(yi)看出，傳統渦旋(xuan)干(gan)泵(beng)設(she)計結構雖(sui)然較其他傳統干(gan)泵(beng)有較大的優勢(shi)，但其未(wei)能(neng)將渦旋(xuan)壓(ya)縮(suo)技術的優點完全發揮出來，未(wei)能(neng)將渦旋(xuan)干(gan)泵(beng)的性(xing)能(neng)提(ti)高到更高層(ceng)次，限(xian)制了干(gan)泵(beng)的某(mou)些(xie)直接應用。
浮(fu)動式(shi)渦(wo)旋干(gan)泵的結構設(she)計(ji)與特(te)點
浮動(dong)式渦(wo)(wo)旋壓縮(suo)技術通過精(jing)細的力(li)平衡，使得動(dong)渦(wo)(wo)旋盤(pan)在動(dong)態運行過程中，在無(wu)油(you)或微(wei)油(you)的條件下，始終與定渦(wo)(wo)旋盤(pan)保持適當(dang)的接(jie)觸，達到完全密封狀態，同時又(you)把(ba)摩擦損失(shi)比較(jiao)小化(hua)，從而使容積效率(lv)和(he)可(ke)靠性推到極致(zhi)，成為比較(jiao)理想的清(qing)潔真空獲(huo)得設備之一(yi)。
浮(fu)動(dong)式渦(wo)旋干泵因(yin)(yin)其(qi)(qi)精細的力平(ping)衡(heng)結構，使氣體能在(zai)(zai)偏離熱而(er)接(jie)(jie)近等溫過(guo)程(cheng)中壓縮(suo)，減(jian)少(shao)了(le)功耗。動(dong)渦(wo)卷盤可(ke)以采用鋁(lv)以外的其(qi)(qi)他工程(cheng)塑(su)料。以PEEK為例(li)，在(zai)(zai)動(dong)態運行過(guo)程(cheng)中可(ke)與鋁(lv)質定渦(wo)卷盤直接(jie)(jie)接(jie)(jie)觸(chu)密封，解決傳(chuan)統渦(wo)旋技(ji)術所存在(zai)(zai)的“徑向泄(xie)漏”和(he)“切(qie)向泄(xie)漏”的技(ji)術難題，提高(gao)其(qi)(qi)密封性(xing)，減(jian)少(shao)壓縮(suo)腔之間(jian)的泄(xie)露(lu)，增加(jia)壓縮(suo)效(xiao)率和(he)極(ji)限(xian)(xian)真空(kong)(kong)度。同時(shi)PEEK材料與鋁(lv)質陽極(ji)氧化(hua)膜(mo)的自潤滑(hua)性(xing)能，能基本抵消其(qi)(qi)動(dong)定渦(wo)卷盤相互(hu)接(jie)(jie)觸(chu)運動(dong)所產(chan)生的摩擦力，使泵在(zai)(zai)整個壽命過(guo)程(cheng)中，一直處(chu)于(yu)比較佳的工作、密封狀態，不會(hui)因(yin)(yin)長(chang)時(shi)間(jian)工作而(er)導致極(ji)限(xian)(xian)真空(kong)(kong)度降低、抽速變小的現象產(chan)生。
浮動(dong)式渦(wo)旋干(gan)泵(beng)結構(gou)的渦(wo)卷盤(pan)型(xing)線(xian)頂端(duan)設(she)置有“肥頭(tou)”結構(gou)，促使其理論死容積(ji)為“零”，結合動(dong)渦(wo)卷盤(pan)動(dong)態運動(dong)過程(cheng)中的徑向和軸向浮動(dong)能力(li)(li)(li)，該種結構(gou)干(gan)泵(beng)的水蒸汽處理能力(li)(li)(li)、粉塵容忍能力(li)(li)(li)更強，不會因為在水汽過多的工作環境(jing)中，壓(ya)縮凝(ning)結成過多液(ye)態水時，因“水錘”效應(ying)而(er)導致泵(beng)直接受(shou)損。
因(yin)上述結構(gou)特點，使(shi)浮動式(shi)(shi)渦(wo)旋干泵(beng)(beng)，不(bu)僅(jin)不(bu)需要PTFE頂密封，而(er)且(qie)在整個長時間連續工作過(guo)(guo)程中，幾(ji)乎不(bu)受(shou)熱脹(zhang)冷縮作用影響，在整個壽(shou)命過(guo)(guo)程中，連續運(yun)行1萬小時，動渦(wo)卷磨損不(bu)超過(guo)(guo)0.1mm。浮動結構(gou)使(shi)得動渦(wo)卷對其(qi)磨損能自動進行補償。相比于傳統的無油(you)渦(wo)旋干泵(beng)(beng)，浮動式(shi)(shi)渦(wo)旋干泵(beng)(beng)的更(geng)清(qing)潔、可靠，易損件更(geng)少，維護量更(geng)小，使(shi)用成(cheng)本更(geng)低。
基于浮動式渦旋壓縮技(ji)術，思科渦旋科技(ji)（杭州）有(you)限(xian)公司現有(you)系列化的真(zhen)空(kong)泵產(chan)品 其中(zhong)微型真(zhen)空(kong)泵抽(chou)速為(wei)0.12 m3/hr ，0.3m3/hr、1.2m3/hr，3m3/hr 和(he)6m3/hr。 比較高極限(xian)真(zhen)空(kong)度分(fen)別(bie)為(wei)50Pa至0.5 Pa；目前已(yi)成功應用于質譜(pu)儀(yi)(yi)、光(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)、比表(biao)面儀(yi)(yi)、實驗室凍干機、檢漏(lou)儀(yi)(yi)、清罐儀(yi)(yi)以(yi)及(ji)科學研(yan)究和(he)手機、芯片等半(ban)導體生產(chan)工(gong)(gong)藝過(guo)程(cheng)中(zhong)。工(gong)(gong)業級(ji)產(chan)品目前為(wei)兩款，抽(chou)速分(fen)別(bie)為(wei)18m3/hr和(he)60m3/hr，比較高極限(xian)真(zhen)空(kong)度均能(neng)達到0.1Pa，目前正在晶體生長爐、PECVD等設備(bei)測試應用。
實驗數據(ju)對比(bi)
實(shi)(shi)(shi)驗(yan)室應用(yong)(yong)中，小型清(qing)潔真空獲得設備普(pu)遍采(cai)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)是(shi)隔(ge)膜泵(beng)（Diaphragm Pump）或者是(shi)隔(ge)膜泵(beng)加(jia)分子泵(beng)（Turbo）泵(beng)組(zu)，特別是(shi)一些專(zhuan)業的(de)(de)(de)(de)實(shi)(shi)(shi)驗(yan)室科學儀器，基本都采(cai)用(yong)(yong)隔(ge)膜泵(beng)和分子泵(beng)的(de)(de)(de)(de)泵(beng)組(zu)。以下(xia)我們就用(yong)(yong)1.8m3/hr的(de)(de)(de)(de)進(jin)口隔(ge)膜泵(beng)和1.2m3/hr的(de)(de)(de)(de)浮動式渦(wo)旋干(gan)泵(beng)（SVF-E2-20）配TurboLab80分子泵(beng)的(de)(de)(de)(de)實(shi)(shi)(shi)際(ji)測(ce)試(shi)數據進(jin)行對比說明。
圖1
圖2
從圖1中，可清晰(xi)看到SVF-E2-20的(de)浮(fu)動式渦(wo)旋干泵(beng)(beng)(beng)的(de)極(ji)(ji)(ji)限真空(kong)度(du)(du)明顯高(gao)于(yu)進口隔(ge)膜泵(beng)(beng)(beng)，同一設(she)備采用KF法蘭接(jie)(jie)(jie)頭（KF fittings and bellow hose）的(de)極(ji)(ji)(ji)限真空(kong)度(du)(du)要高(gao)于(yu)采用快插接(jie)(jie)(jie)頭（plastic tubing and fittings）連(lian)(lian)接(jie)(jie)(jie)時(shi)(shi)的(de)極(ji)(ji)(ji)限真空(kong)度(du)(du)。從圖2中，可見，在(zai)接(jie)(jie)(jie)分子泵(beng)(beng)(beng)TurboLab80時(shi)(shi)，達到2×10-2Pa（2×10-4mbar）的(de)時(shi)(shi)間(jian)，隔(ge)膜泵(beng)(beng)(beng)組為4分鐘，SVF-E2-20快插連(lian)(lian)接(jie)(jie)(jie)泵(beng)(beng)(beng)組為42秒(miao)，KF連(lian)(lian)接(jie)(jie)(jie)泵(beng)(beng)(beng)組為30秒(miao)。在(zai)泵(beng)(beng)(beng)組的(de)極(ji)(ji)(ji)限真空(kong)度(du)(du)方面(mian)，隔(ge)膜泵(beng)(beng)(beng)組只(zhi)能(neng)達到10-4Pa，SVF-E2-20 KF連(lian)(lian)接(jie)(jie)(jie)泵(beng)(beng)(beng)組能(neng)達到10-5Pa，如果在(zai)真空(kong)度(du)(du)較高(gao)時(shi)(shi)，分子泵(beng)(beng)(beng)結合加熱干燥等去(qu)除水(shui)蒸汽的(de)方式，SVF-E2-20 KF連(lian)(lian)接(jie)(jie)(jie)泵(beng)(beng)(beng)組能(neng)達到的(de)極(ji)(ji)(ji)限真空(kong)度(du)(du)將更高(gao)。
實驗表明，在同等前提(ti)下，1.2m3/hr的浮動式渦旋干泵與1.8m3/hr的進口隔膜泵相(xiang)比，其(qi)極限(xian)真空度至少高出2個(ge)數量(liang)級，抽速(su)表現上也(ye)明顯高于后者。
市場前(qian)景(jing)
浮動(dong)(dong)(dong)式渦(wo)(wo)旋(xuan)(xuan)干泵(beng)結(jie)(jie)構，通過精細的(de)力平衡，真正(zheng)解(jie)決了傳(chuan)統(tong)渦(wo)(wo)旋(xuan)(xuan)技術所存(cun)在(zai)“側向泄漏”和“徑向泄漏”的(de)技術難題，動(dong)(dong)(dong)渦(wo)(wo)卷(juan)盤和定渦(wo)(wo)卷(juan)盤在(zai)運動(dong)(dong)(dong)過程(cheng)中直接接觸密(mi)封，去除了頂密(mi)封結(jie)(jie)構，同(tong)時把摩擦損失比較小化，使得浮動(dong)(dong)(dong)式渦(wo)(wo)旋(xuan)(xuan)干泵(beng)將傳(chuan)統(tong)渦(wo)(wo)旋(xuan)(xuan)干泵(beng)的(de)性能提高到(dao)更(geng)高的(de)層次，增加了其(qi)直接應用優先域(yu)，真正(zheng)發揮(hui)出渦(wo)(wo)旋(xuan)(xuan)干泵(beng)的(de)技術優勢。使浮動(dong)(dong)(dong)式渦(wo)(wo)旋(xuan)(xuan)干泵(beng)成為清潔(jie)獲得設備的(de)真正(zheng)理想選擇(ze)。
在(zai)(zai)小型和微(wei)型真(zhen)空(kong)(kong)(kong)泵(beng)優先(xian)域(yu)，浮動式(shi)渦(wo)旋干泵(beng)把真(zhen)空(kong)(kong)(kong)度(du)提高了2個(ge)數(shu)量級為(wei)潔(jie)凈的(de)高真(zhen)空(kong)(kong)(kong)度(du)的(de)應用(yong)(yong)，如便(bian)攜式(shi)質譜(pu)儀，微(wei)粒計數(shu)儀，真(zhen)空(kong)(kong)(kong)站，檢漏儀，及各種航空(kong)(kong)(kong)，航天(tian)， 醫藥，食品等各種應用(yong)(yong)填(tian)補了空(kong)(kong)(kong)白。我(wo)們看到自從我(wo)們的(de)微(wei)型真(zhen)空(kong)(kong)(kong)泵(beng)在(zai)(zai)展銷會(hui)和公司網頁(ye)上介紹以來(lai)，各大真(zhen)空(kong)(kong)(kong)設備公司都向我(wo)們訂購了微(wei)型泵(beng)的(de)樣機而(er)且大都使用(yong)(yong)在(zai)(zai)便(bian)攜式(shi)的(de)真(zhen)空(kong)(kong)(kong)設備的(de)產(chan)品上。
中型和大(da)(da)型真(zhen)(zhen)空(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)泵(beng)優先域里(li)在過去十年里(li)，無油干泵(beng)已經逐步(bu)擴大(da)(da)和取代有油的(de)(de)(de)各(ge)種(zhong)真(zhen)(zhen)空(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)泵(beng)在半導體制造(zao)優先域的(de)(de)(de)市(shi)場(chang)。但是(shi)真(zhen)(zhen)空(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)市(shi)場(chang)對(dui)于現有的(de)(de)(de)無油干式真(zhen)(zhen)空(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)泵(beng)的(de)(de)(de)真(zhen)(zhen)空(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)度(du)和可(ke)靠性(xing)是(shi)不(bu)滿(man)意的(de)(de)(de)，期待著能(neng)滿(man)足潔凈無油，高真(zhen)(zhen)空(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)度(du)和運行(xing)可(ke)靠底產品。我(wo)們的(de)(de)(de)浮動式無油干泵(beng)是(shi)對(dui)市(shi)場(chang)的(de)(de)(de)一(yi)個正面的(de)(de)(de)回答。凡是(shi)使用了(le)我(wo)們的(de)(de)(de)微(wei)型真(zhen)(zhen)空(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)泵(beng)的(de)(de)(de)各(ge)大(da)(da)真(zhen)(zhen)空(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)設(she)備制造(zao)公(gong)司，都明確表(biao)達了(le)與我(wo)們合(he)作的(de)(de)(de)意愿。我(wo)們對(dui)進入(ru)這個400億美(mei)元的(de)(de)(de)真(zhen)(zhen)空(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)泵(beng)市(shi)場(chang)的(de)(de)(de)前景有期待也有信心。
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