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干式螺杆真空泵研究现状与展望

目前各种真空泵的发展愈来愈受到真空应用场合的影响，一般的真空系统无法满足清洁无油及耐腐蚀的要求，因此近年来干式真空泵市场需求量很大,真空获得产品已经出现更新换代的局面,大量的有油真空系统已被无油清洁的真空系统所代替。国外几乎每一家较大的真空公司都生产各种不同型式的干式真空泵.螺杆真空泵属于非接触型干式泵,是20世纪90年代初期出现的一种理想的泵种,以其抽速范围宽、结构简单紧凑、抽气腔元件无摩擦、寿命长、能耗低、无油污染等优点,但其制造技术为国外掌握,我国尚处于起步阶段,市场对于干式有迫切的需求。
1、研究现状
干式螺杆真空泵由于其优越的性能，在欧美和日本目前已经成为微电子、半导体、制药、精密加工等行业优选真空获得设备，日本在螺杆压缩机基础上，很早就研发出了真空泵的多头转子型线，并投入市场。德国几家真空设备公司也逐步的开发出了等螺距、变螺距转子型线，并在转子和机体冷却方面做了很多研究。螺杆泵的技术关键问题。
干式螺杆真空泵的结构
螺杆真空泵结构主要由螺杆转子、壳体、冷却循环和密封件构成。传动轴连接主动转子，通过同步齿轮带动从动转子旋转，在壳体上开有冷却水通道，用来冷却转子和排气口温度，同步齿轮及轴承用油润滑，轴承和壳体内部通过密封件来密封以达到无油的效果。干式螺杆真空泵同无油螺杆压缩机在密封和润滑上结构类似，一般真空泵的排气端用机械式密封件，进气侧通常用双唇形密封件。在传动方式上，目前通用的是直连电机，用联轴器与转子连接，极少数用皮带或者传动链传动。
等螺距螺杆泵由于无内压缩过程，排气温度非常高，如冷却效果不好，会造成转子和机壳变形，影响抽气效果。冷却机壳是必不可少的一个环节，水冷是*常见的方法，在机壳本体、轴承外侧通冷却水，可以达到冷却壳体进而冷却转子的目的。莱宝公司在转子内部通水冷却，增加转子寿命，并达到很好的冷却效果。但该结构设计，需要一定的技术及加工水平支持。
用水冷有时不能达到冷却效果，因而通常在靠近排气端转子附近通冷却气体（多为氮气），现在国外的主流螺杆真空泵都采用这种方法。这种方法有几个好处，**，能冷却转子及机壳，降低排气温度；**，当气体内含有颗粒物时，能防止颗粒物沉积，或者发生化学反应引起爆炸。
2、国内外主要生产公司概况
（1）塔海尔公司的KDP，SDV系列螺杆真空泵，塔海尔公司收购了凯尼真空公司，凯尼是美国历史上*悠久的从事真空获得设备的专业制造公司，在螺杆真空泵制造方面也是处于****地位，KDP系列为等螺距转子的真空泵，SDV为变螺距螺杆泵，二者均为水冷系统，风冷系统可选择。SDV是在KDP基础上进行的改进，变螺距螺杆泵能实现气体内部压缩，使排气温度降低，同比等螺距节能30％；在转子上采用NiFlon涂层，即**层为Ni，**层为PFA，即使PFA磨损了，Ni层也能实现防腐蚀，同时采用Kalrez全氟化橡胶密封圈。SDV系列是凯尼公司主推的螺杆真空泵。
（2）德国莱宝公司在2002年底正式推出的SREWLINE系列螺杆式无油压缩真空泵是一种专门为工业应用(非半导体应用)设计的干式泵，它是一种全新的设计，是专门用来解决工业应用中艰苦的真空问题，如粉尘、焦油等。此泵也是采用变螺距转子，有内压缩过程，泵腔内无轴承和密封，大大降低了故障率，泵腔内没有内部阀门，因而耐粉尘和焦油能力强，此泵的螺杆采用内部中空冷却，可以降低转子温度和热变形，螺杆寿命长。
（3）德国普旭公司的COBRAN系列螺杆泵，制程工艺*理想的真空泵，特别适用于化工和制药行业的各工艺流程。普旭是世界上*大的真空泵、鼓风机和压缩机的供应商之一，真空泵的质量较高，相比其他厂家，在欧洲市场占有率极高，价格偏贵。
（4）德国里奇乐的VSA/VSB系列，VSA系为等螺距转子，市场评价较好，性能稳定。VSB系列是变螺距转子设计（非线型齿形设计），同其他几家一样，通过内压缩来改变泵的功耗和排气温度，不用两级压缩中间冷却，单级即可实现很高的真空度。在密封件上做了改进，静态密封元件优选Viton材料，在有特殊要求的情况下选择PTFE或者添加有PTFE的密封件。动态密封元件在真空泵吸入侧用双密封唇；真空泵排气侧用简单的带有防止气体外溢的密封圈，以防止固体物质进入泵内。
（5）日本的几个生产商。日本是应用螺杆真空泵非常多的国家，半导体和LCD行业应用广泛，大晃株式会社的吉村将士等很早就在单头等螺杆转子方面申请了**，在转子上做了深入的研究。日立公司早期也做过螺杆泵方面的研究。
3、研究展望
干式螺杆真空泵国内的研究还处在起始阶段，很多技术难题还没有解决。比如转子涂层防腐蚀技术、降低排气口温度、增大转子面积利用率等问题仍然很棘手，当抽取一些活泼气体时，由于排气温度高,**性也是需要设计中考虑的，用在需要控制音量的场合，如何降噪也要成为研究方向。但其优越的性能决定了它一定会在真空获得设备行业占主导地位，就像现在螺杆压缩机在行内的统治地位一样。

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