干式螺桿真空泵由于其優(yōu)越的性能，里奇樂、凱尼和萊寶公司在單頭等螺距轉(zhuǎn)子型線基礎(chǔ)上均研發(fā)出單頭變螺距轉(zhuǎn)子型線，并將產(chǎn)品投放市場。除了使用一對非等距螺桿以外，變螺距螺桿式設(shè)計和等螺距螺桿式設(shè)計的基本原理非常相似。螺桿間容積的不斷減小使得其內(nèi)部產(chǎn)生壓縮。這種設(shè)計由于產(chǎn)生內(nèi)部壓縮而使得其耗電量降低到同多級泵相當(dāng)?shù)乃健５诤芏喙に囍校@種內(nèi)部壓縮同多級泵一樣，極易造成氣體在泵體內(nèi)的物理化學(xué)變化而產(chǎn)生固化或液化。而等螺距螺桿式設(shè)計中，氣體通路最短也最簡單。這樣，氣體在泵體內(nèi)停留的時間也最短。雖然這種設(shè)計由于減少了內(nèi)部的壓縮比而使得其耗電量相對較高，但在很多復(fù)雜的半導(dǎo)體工藝中表現(xiàn)出極高的穩(wěn)定性。
(2)泵體結(jié)構(gòu)和冷卻：
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。傳動軸連接主動轉(zhuǎn)子，通過同步齒輪帶動從動轉(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，用聯(lián)軸器與轉(zhuǎn)子連接，極少數(shù)用皮帶或者傳動鏈傳動。
等螺距螺桿泵由于無內(nèi)壓縮過程，排氣溫度非常高，如冷卻效果不好，會造成轉(zhuǎn)子和機殼變形，影響抽氣效果。冷卻機殼是必不可少的一個環(huán)節(jié)，水冷是最常見的方法，在機殼本體、軸承外側(cè)通冷卻水，可以達到冷卻殼體進而冷卻轉(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，并達到很好的冷卻效果。但該結(jié)構(gòu)設(shè)計，需要一定的技術(shù)及加工水平支持。
用水冷有時不能達到冷卻效果，因而通常在靠近排氣端轉(zhuǎn)子附近通冷卻氣體(多為氮氣)，現(xiàn)在國外的主流螺桿真空泵都采用這種方法。這種方法有幾個好處，*一，能冷卻轉(zhuǎn)子及機殼，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。
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，凱尼是美國歷史上最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)上進行的改進，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*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)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，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，制程工藝最理想的真空泵，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系為等螺距轉(zhuǎn)子，市場評價較好，性能穩(wěn)定。VSB系列是變螺距轉(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。在密封件上做了改進，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)進入泵內(nèi)。
(5)日本的幾個螺桿真空泵生產(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，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)在螺桿壓縮機在行內(nèi)的統(tǒng)治地位一樣。 |
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