渦旋真空泵的發(fā)展歷史

2020-03-03 黃 英 北大學(xué)機械工程與自動化學(xué)院

  渦旋理論是法國人 Leno Creux 于1905年以可逆轉(zhuǎn)的渦旋膨脹機為題申請了美國專利。但由于當(dāng)時的加工制造水平有限,渦旋盤渦旋齒型線的加工精度無法得到保證,渦旋機械在很長的一段時間內(nèi)沒有被制造出來。20 世紀(jì) 70 年代開始,能源危機的加劇和高精度數(shù)控機床的出現(xiàn),為渦旋機械的發(fā)展帶來了機遇,1973 年美國 Arthur D. Little(簡稱 A.D.L)公司首次提出了渦旋氮氣壓縮機的研究報告,展現(xiàn)出渦旋壓縮機所具有其他壓縮機無法比擬的優(yōu)點,從而渦旋壓縮機大規(guī)模的開發(fā)和研制走上了迅速發(fā)展的道路。

  隨著半導(dǎo)體、新材料和生物制藥等行業(yè)的飛速發(fā)展,渦旋理論的不斷成熟以及人們對真空環(huán)境清潔無油的迫切要求,渦旋真空泵以其獨特的優(yōu)點應(yīng)運而生。20世紀(jì)80年代早期,渦旋真空泵以其密封性好,返油率低的特性被Coffin Do應(yīng)用在高真空系統(tǒng)中。1987年,日本三菱電機公司首次成功開發(fā)回轉(zhuǎn)型渦旋真空泵, 在結(jié)構(gòu)和性能上顯示了絕對的優(yōu)勢。1988年,立式回轉(zhuǎn)型油潤滑渦旋真空泵由日本東京大學(xué)的Morishita E研制成功。

  干式真空泵與油潤滑真空泵的區(qū)別在于,泵腔內(nèi)不含任何的油類和液體。因此,解決泵內(nèi)的密封和冷卻問題是干式渦旋真空泵研究的關(guān)鍵。1990年,采用水冷方式進(jìn)行冷卻的臥式干式渦旋真空泵由 Kushiro T研制成功。1998年,采用風(fēng)冷方式進(jìn)行冷卻的干式渦旋真空泵由 Sawada T研制成功,其主軸上裝有兩個冷卻風(fēng)扇,分別位于兩個靜盤的端部。

渦旋真空泵的發(fā)展歷史

  渦旋真空泵按兩渦旋盤運動方式的不同可分為兩種類型:公轉(zhuǎn)型和回轉(zhuǎn)型。

  公轉(zhuǎn)型渦旋真空泵中的一個渦旋盤固定不動,稱為靜渦旋,另一個渦旋盤稱為動渦旋盤。電機帶動曲軸旋轉(zhuǎn),曲軸推動動渦旋盤基圓圓心繞靜渦旋盤基圓圓心做半徑為 r(兩渦旋盤之間的徑向距離)的圓周運動,由防自轉(zhuǎn)機構(gòu)限制動渦旋盤不能自轉(zhuǎn)。其中電機轉(zhuǎn)速通常約為1500r/min,此時泵的極限真空度較高,并隨電機轉(zhuǎn)速的變化極限真空度變化較小。

  回轉(zhuǎn)型渦旋真空泵中兩個渦旋盤都是動渦旋盤,它們同步同方向各自繞自身基圓圓心旋轉(zhuǎn),相對運動仍為公轉(zhuǎn)平動。

  兩種型式的渦旋真空泵,公轉(zhuǎn)型式的結(jié)構(gòu)簡單、零件少,回轉(zhuǎn)型式的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零件多。目前多數(shù)廠家的渦旋真空泵產(chǎn)品都為公轉(zhuǎn)型。

  國內(nèi)外已投放市場的渦旋真空泵主要有:美國Agilent公司的雙面渦旋真空泵、英國 Edwards公司的單面單頭渦旋齒渦旋真空泵、德國 Busch 公司生產(chǎn)的渦旋真空泵、中國科學(xué)院沈陽科學(xué)儀器研制中心有限公司的雙面單頭渦旋齒渦旋真空泵,等等。