螺杆真空泵在国内外的研究现状与发展方向

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  自从第一台工业上可运行的干式泵1984年在日本运行以来,许多无油真空泵如雨后养笋般迅速发展起来,其中以日本、美国、法国、德国最为先进。美国Varian(瓦里安)公司生产的DVP系列产品,其真空度可以达到10-2Pa,这是目前报道的单级干式真空泵中真空度最高的产品之一。而德国Sterling SIHI公司在1997年研制成功的SIHIdry是世界上第一台直正意义上的干式真空泵,它能满足流程工业中最苛刻的要求,该产品荣获德国“1998年年度技术革新奖”。以上两种真空泵均于沿转子长度上填充聚四氟乙烯用作泵的密封以保持良好的密封性能,它们同时也是无油真空泵的典型产品。

  虽然干式真空泵的种类越来越多,但是通常的机械真空泵如爪式泵,其抽速难以做大,而且制造难度也大,成本高;另外还有利用多叶级数进行串连的罗茨泵,其缺点与爪式泵相仿。在此种背景下诞生的干式螺杆真空泵则具有了其前辈真空泵类所不具各的很多优点,而这些优点则保证了干式螺杆真空泵的先进性及在应用中的优势。

  国外关于螺杆真空泵性能的研究有许多内容。。英国Rietschle有限公司根据螺杆式压缩机原理设计出一种双螺杆干式真空泵,采用了许多新技术,并已形成批量生产,该公司已成为世界低压与真空技术中的领军人物之一。美国Tuthill真空设备有限公司手2002年推出一款用于气体处理的新型Kinney干式螺杆真空泵,该KDPH-120型螺杆泵采用可变啮合设计,比其他类TJ的真空泵耗能减少约30%。普旭是全球最有影响力的真空设备制造商之一,为客户提供了数量众多的真空泵及真空系统。普旭BUSCH的无油螺杆真空泵系列于2003年通过了应用材料公司美国实验室测试。应用材料公司在美国实验室将普旭BUSCH的无油螺杆真空泵系列与其设备安装在一起进行测试,经过一年检测,结果证明普旭真空泵系列与其设备结合测试的效果最好。之后普旭又于2004年推出了表面经特别强化的螺杆真空泵系列,可以抵抗日前己知的绝人多数活泼气休的腐蚀。另外还有其他一些文献对螺杆真空泵的性能等方面进行了较多的研究。在国内,有关干式螺杆真空泵的研究文献很少。只有上海博汇真空设备有限公司的周宝洪研制了一种干式真空泵,并申请了专利,但是并未见有成品报道。

  目前国内外关于双螺杆干式真空泵转子型线设计方面的报道很少,主要内容集中于对螺杆真空泵性能的预测与配套装置、材料、加工方法设备、螺杆泵的配件、密封条件等等内容的改进。

  目前由于各国多对自己的螺杆泵技术进行保密和竞争,而我国在螺杆泵的设计方面仍然有很多具体的细节和技术难题还没有解决,在螺杆泵的设计方面没有达到世界一流水平。在具体的螺杆泵的加工制造上,局限于我国的生产设备和加工条件,我国生产的螺杆泵自动化程度不高,精度也不高,在一些高档的螺杆泵上仍不能独立制造。因此中高档的真空泵仍然主要依赖于进口。

  对于所有类型的真空泵,人们都希望能够将现有的真空泵的物理尺寸尽量减小。但是这一点与真空泵的抽气速率相矛盾。因为真空泵的抽气速率与真空泵的容积成正比,物理尺寸小意味着容积也小。当然还有一个影响真空泵抽气速率的因素,那就是转速。为了使小尺寸的真空泵与大尺寸的真空泵的抽气速率相匹配,就需要提高其转速。而想要提高真空泵的转速可以采用变频器来改变电源的频率或者改变齿轮箱的传动比。前者可以提供一个闭环控制,但是在大负载的情况下容易引起扭矩的损失。而改变齿轮箱的传动比是比较经济的一种方法,但是它只能提供不可控的单一转速。国外目前开发较多的是高转速的真空泵系列。

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