涡旋真空泵的发展历史

机械真空泵 黄 英 北大学机械工程与自动化学院

  涡旋理论是法国人 Leno Creux 于1905年以可逆转的涡旋膨胀机为题申请了美国专利。但由于当时的加工制造水平有限,涡旋盘涡旋齿型线的加工精度无法得到保证,涡旋机械在很长的一段时间内没有被制造出来。20 世纪 70 年代开始,能源危机的加剧和高精度数控机床的出现,为涡旋机械的发展带来了机遇,1973 年美国 Arthur D. Little(简称 A.D.L)公司首次提出了涡旋氮气压缩机的研究报告,展现出涡旋压缩机所具有其他压缩机无法比拟的优点,从而涡旋压缩机大规模的开发和研制走上了迅速发展的道路。

  随着半导体、新材料和生物制药等行业的飞速发展,涡旋理论的不断成熟以及人们对真空环境清洁无油的迫切要求,涡旋真空泵以其独特的优点应运而生。20世纪80年代早期,涡旋真空泵以其密封性好,返油率低的特性被Coffin Do应用在高真空系统中。1987年,日本三菱电机公司首次成功开发回转型涡旋真空泵, 在结构和性能上显示了绝对的优势。1988年,立式回转型油润滑涡旋真空泵由日本东京大学的Morishita E研制成功。

  干式真空泵与油润滑真空泵的区别在于,泵腔内不含任何的油类和液体。因此,解决泵内的密封和冷却问题是干式涡旋真空泵研究的关键。1990年,采用水冷方式进行冷却的卧式干式涡旋真空泵由 Kushiro T研制成功。1998年,采用风冷方式进行冷却的干式涡旋真空泵由 Sawada T研制成功,其主轴上装有两个冷却风扇,分别位于两个静盘的端部。

涡旋真空泵的发展历史

  涡旋真空泵按两涡旋盘运动方式的不同可分为两种类型:公转型和回转型。

  公转型涡旋真空泵中的一个涡旋盘固定不动,称为静涡旋,另一个涡旋盘称为动涡旋盘。电机带动曲轴旋转,曲轴推动动涡旋盘基圆圆心绕静涡旋盘基圆圆心做半径为 r(两涡旋盘之间的径向距离)的圆周运动,由防自转机构限制动涡旋盘不能自转。其中电机转速通常约为1500r/min,此时泵的极限真空度较高,并随电机转速的变化极限真空度变化较小。

  回转型涡旋真空泵中两个涡旋盘都是动涡旋盘,它们同步同方向各自绕自身基圆圆心旋转,相对运动仍为公转平动。

  两种型式的涡旋真空泵,公转型式的结构简单、零件少,回转型式的结构复杂、零件多。目前多数厂家的涡旋真空泵产品都为公转型。

  国内外已投放市场的涡旋真空泵主要有:美国Agilent公司的双面涡旋真空泵、英国 Edwards公司的单面单头涡旋齿涡旋真空泵、德国 Busch 公司生产的涡旋真空泵、中国科学院沈阳科学仪器研制中心手机网投平台领导者的双面单头涡旋齿涡旋真空泵,等等。