新一代分子泵—径流分子泵简介

来源:深圳市摩尔真空技术有限公司

一、项目背景

  真空技术提供了除太空之外最清洁的环境,现已成为众多高新科技产业(如太阳能电池、LED、液晶显示屏和冷冻干燥等)和重大科研装备(加速器、可控核聚变等)的技术基础,真空产业已成为与国家科技实力息息相关的重要产业。

  然而,真空产业存在如下难题,影响了产业的快速发展:

  1.油蒸汽污染。油蒸汽污染是影响真空产品质量的第一要素,目前,广泛使用的真空泵都是有油泵,均存在油蒸汽污染。

  2.能耗高。真空产业是一个高能耗产业。以大型高真空设备为例,每套设备平均能耗20万度/年,按我国在用大型设备10万套测算,耗电总量超过200亿度/年。

  3.中真空抽气瓶颈

  中真空是目前真空产业中最具发展潜力的区段,然而,在该区段,粗真空泵和高真空泵均不能有效运行,只能采用体态粗笨、高能耗的罗茨泵抽气,形成抽气瓶颈。

  目前,应对油蒸汽污染和高能耗难题,普遍采用分子泵,取得了一定成效,然而,分子泵仍存在如下缺点。

  ● 运行前需抽至几Pa,正好是返油最大的区段,粗抽泵的油蒸汽污染依旧存在。

  ● 分子泵的前级泵,能耗仍然很高。

  ● 分子泵转子采用涡轮结构(图1),易发生打片损坏。

  对于中真空抽气瓶颈难题,至今尚无有效应对措施。

二、新一代分子泵—径流分子泵

  径流分子泵(简称径流泵)是深圳大学在分子泵理论研究取得重大突破的基础上,由深圳市摩尔真空技术有限公司开发成功的新一代真空泵,该泵具有结构简单(图2)、能耗低、无油蒸汽污染和兼有强劲的中真空抽气能力,一举攻克了真空产业的三大难题。

新一代分子泵—径流分子泵简介

图1 分子泵的涡轮转子 图2 径流泵的平圆盘转子示意图

三、径流泵与传统真空泵的性能比较

  ● 径流泵与分子泵相比,高真空性能大体持平,最高工作压强高出分子泵十倍。

  ● 径流泵与相近尺寸的罗茨泵相比,中真空抽速全面超越罗茨泵,其中,在低压等离子体放电区段(0.1~30Pa),抽速高出罗茨泵7~100倍,能耗不到罗茨泵1/3。

  ● 径流泵与抽速相近的罗茨泵相比,重量不到罗茨泵的1/10,能耗不到1/15。

  径流泵的问世,将开创真空产业的新时代。

四、径流泵的创新点

  ● 结构创新:径流泵采用平圆盘转子取代传统分子泵的涡轮转子,攻克了分子泵易打片损坏的一大缺陷。

  ● 性能创新:在低压等离子体放电的主要区段0.1~30Pa一台径流泵能取代几台~几十台罗茨泵。

  ● 抽气工艺创新:不需要干泵,即可获得十分清洁的无油真空,大幅度降低了无油真空的费用,为无油真空进入工业应用领域扫清了障碍。

  ● 径流泵从理论创立、结构发明、直至产品转化,均由我国独立完成,是一项富有原创性的科技成果,对提升我国真空产业的自主创新能力发挥积极作用。

  ● 径流泵具有独立、完整、自主的知识产权(发明专利4项)。

  径流泵已于2015年1月通过广东省科技厅组织的成果鉴定,评审委员会对该项目给予“从完善理论、提出新结构、样机研制、产品转化,均自主独立完成,是富含原创性的科技成果”的高度评价。

五、电弧钛泵的典型应用

  径流泵主要用于中、高真空设备,以及连续镀膜生产线,取代罗茨泵、扩散泵和分子泵,简化真空系统结构、提高产品质量、提高产能、降低能耗和运行成本,显著提高经济效益。径流泵的典型应用如下:

  ● 重离子加速器,获得了能与液氮冷阱+干式泵机组媲美的清洁无油真空,被誉为“技术达到国际领先水平”(详见甘肃省科技厅甘科鉴字[2010]第361号)。

  ● 连续镀膜生产线:简化抽气系统结构,提高镀膜压强,提升产能30%和降低能耗。

  ● 石英管脱羟炉:消除了油蒸汽在石英管壁上留下的微量污痕,质量超越国外高档石英管,该用户已成为PHILIPS、GE和OSRAM等国际知名厂商的指定供应商,利润大幅度提高。

  ● 分子蒸馏:胆固醇的纯度由65%提高至95%,产品由饲料级提升至制药级,“打破了国际三家NF级胆固醇生产商技术垄断,使得公司维生素D3主要原材料实现自我供应,摆脱了对国际供应商的依赖”,产品盈利连翻几番。

  ● 真空炉:获得清洁无油真空,节省抽气能耗60~80%

六、社会、经济效益

  1.径流泵从理论创立、结构发明、直至产品转化,均由我国独立完成,对提升我国真空产业的自主创新能力发挥积极作用。

  2.径流泵无需干式泵,即可获得十分清洁的无油真空,大幅度降低了无油真空的费用,为无油真空进入工业应用扫清了障碍。

  3.径流泵具有强劲的中真空抽气能力,一台能取代几台~几十台罗茨泵,攻克了中真空抽气瓶颈难题,为高端中真空产业的快速发展。

  4.径流泵节能显著,平均节能70%,我国真空产业全面推广应用,节电总量将达150亿度/年,相当于2套大型百万kW的核电机组的全年发电量。

  5.径流泵已具备攻克当今真空产业三大难题的技术能力,加速径流泵产业化和推广应用的步伐,将对真空产业的升级换代发挥积极贡献。

新一代分子泵—径流分子泵简介