無(wú)擴(kuò)散泵、無(wú)羅茨泵、清潔、節(jié)能的新一代蒸發(fā)鍍膜設(shè)備

1、無(wú)擴(kuò)散泵、無(wú)羅茨泵、清潔、節(jié)能的新一代蒸發(fā)鍍膜設(shè)備分子增壓泵大型蒸發(fā)鍍膜設(shè)備儲(chǔ)繼國(guó)1，龔建華2，鄭主安3，蔣新元3，潘尚堯4，王樹理5，王雨51深圳大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 2摩爾市真空技術(shù)有限公司3上海三井真空設(shè)備有限公司 4. 深圳市振恒昌實(shí)業(yè)有限公司（2008年廣東省產(chǎn)學(xué)研基金資助項(xiàng)目）一、大型蒸發(fā)鍍膜目前存在的問題1油蒸汽污染 粗真空：通常采用滑閥泵，或旋片泵。它們都是有油泵，本底油蒸汽壓為10-1 Pa。 中真空：通常采用羅茨泵。該泵的油蒸汽污染為10-2 Pa，其污染也不能忽略。 擴(kuò)散泵的油蒸汽污染為10-510-6 Pa，該污染很難清除，是真空鍍膜的頭號(hào)大敵。2能耗高大型蒸發(fā)鍍膜設(shè)

2、備抽氣機(jī)組的典型配置有如下兩種： 單擴(kuò)散泵機(jī)組：KT-800+ ZJ-1200+ H-150+2X-30（維持泵）, 抽氣能耗為35kW。 雙擴(kuò)散泵機(jī)組：2×K-800+ ZJ-1200+ H-150+1m2深冷水汽泵+2X-30（維持泵）抽氣能耗為50kW。3活性氣體分壓強(qiáng)高蒸發(fā)鍍膜設(shè)備頻繁暴露大氣，鍍膜室會(huì)吸附大量水汽，因此，精抽本底中，H2O占8090%。近年來(lái)，部分設(shè)備開始采用深冷水汽泵（-120）與擴(kuò)散泵一起工作，抽氣時(shí)間明顯縮短，油蒸汽污染也有所降低，但未能消除，然而，能耗和費(fèi)用進(jìn)一步增加，因此，未能在大范圍內(nèi)推廣應(yīng)用。二、升級(jí)換代的新路分子增壓泵+深冷水汽泵最近，深圳大

3、學(xué)的原創(chuàng)性科技成果“分子增壓泵”實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，如圖1、2所示，該泵具有： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)子全部由平圓盤構(gòu)成。 兼有中、高真空泵雙重性能。 能耗低，僅為同抽速羅茨泵的10%，擴(kuò)散泵的20%，分子泵的60%。 泵口可以360°轉(zhuǎn)動(dòng)。 能獲得十分清潔的中、高真空。 轉(zhuǎn)子全部由平圓盤構(gòu)成，消除了分子泵易發(fā)生打片損壞的一大缺陷。抽速 /L.s-1 壓強(qiáng) /Pa圖1 分子增壓泵抽速與壓強(qiáng)的關(guān)系圖2 分子增壓泵的品圓盤轉(zhuǎn)子 圖1 MB200D分子增壓泵的平圓盤轉(zhuǎn)子最近，深冷水汽泵開始獲得推廣應(yīng)用，該泵具有：無(wú)油蒸汽污染，對(duì)水汽抽速高，能耗較低等優(yōu)點(diǎn)。上述二種新型的抽氣裝備，為攻克大型蒸發(fā)鍍膜設(shè)備的三

4、大難題提供了新的路子：1油蒸汽的對(duì)策 粗真空采用獨(dú)特的抽氣工藝，將粗抽壓強(qiáng)從幾Pa提高到50100Pa，利用粗真空油蒸汽擴(kuò)散速度與壓強(qiáng)平方成反比的特點(diǎn)，將油蒸汽污染降至可檢測(cè)值之下，詳見參考文獻(xiàn)1。 中、高真空采用分子增壓泵+深冷水汽泵，取代擴(kuò)散泵和羅茨泵。2高能耗的對(duì)策 粗抽壓強(qiáng)提高到50100Pa，縮短抽氣時(shí)間一半，節(jié)省粗抽能耗50%。 采用分子增壓泵和深冷水汽泵組合，取代高能耗擴(kuò)散泵和羅茨泵，節(jié)省精抽能耗80%。3活性可凝性氣體的對(duì)策采用深冷水汽泵作輔助抽氣，大幅度抽速提高對(duì)水汽的抽速。三、實(shí)例圖3 本項(xiàng)目蒸發(fā)鍍膜設(shè)備方框圖基本結(jié)構(gòu)如圖3所示，抽氣機(jī)組由4臺(tái)MB-200D分子增壓泵、1臺(tái)

5、深冷水汽泵 P、 2臺(tái)粗抽泵H-150和1臺(tái)2X-15前級(jí)泵組成，水汽泵位于鍍膜室和高閥之間。真空和鍍膜試驗(yàn)分別在上海三井公司和深圳振恒昌公司進(jìn)行，如圖4、5所示。1抽氣工藝1）粗抽：10550Pa，時(shí)間34min。2）精抽：502×10-2Pa，抽氣時(shí)間4min。分子增壓泵一直運(yùn)行，由高閥控制。深冷吸附阱與鍍膜室直接相連，僅精抽時(shí)制冷，其余時(shí)間置于待機(jī)狀態(tài)。圖5 鍍膜試驗(yàn)（深圳振恒昌公司，09.7）3）如圖2所示，4臺(tái)分子增壓泵20 Pa抽速已達(dá)800L/s，故本設(shè)備不需要羅茨泵。分子增壓泵抽速隨真空度提高迅速上升，抽氣效果明顯優(yōu)于羅茨泵。圖4 真空試驗(yàn)（上海三井公司，09.6）

6、2鍍膜室抽氣曲線本設(shè)備精抽壓強(qiáng)與時(shí)間關(guān)系如圖6所示。精抽4min，鍍膜室壓強(qiáng)降至2×10-2 Pa，已達(dá)到蒸發(fā)鍍膜要求。精抽10分鐘進(jìn)10-3Pa。 四、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益五、討論目前，許多水汽泵生產(chǎn)廠未提供泵的飽和吸附量，即使提供，也與高壓強(qiáng)下運(yùn)行的狀況不符。我們發(fā)現(xiàn)，水汽泵在0.1 Pa附近，工作幾分鐘就會(huì)出現(xiàn)抽氣能力顯著下降的現(xiàn)象。此時(shí)，水汽泵吸附的水汽總量不到廠家提供的最大吸附量的1/3。我們認(rèn)為水汽泵吸附水汽后，在冷凝面上凝結(jié)成霜，相當(dāng)于穿了一件棉衣，從而，在較高壓強(qiáng)下（需要較高的制冷功率）運(yùn)行時(shí)，無(wú)法提供足夠的制冷量，導(dǎo)致抽氣能力顯著下降。應(yīng)對(duì)措施：降低水汽泵運(yùn)行的起始?jí)簭?qiáng)，減少運(yùn)行時(shí)間，每次鍍膜結(jié)束，進(jìn)行再生、除霜，將冷凝面結(jié)霜層的厚度控制在最小的限度，取得了較好效果。六、其它應(yīng)用本項(xiàng)技術(shù)還可用于其它大型中、高真空設(shè)備。例如：磁控濺射鍍膜設(shè)備、大型連續(xù)鍍膜設(shè)備、分子蒸餾設(shè)備和各種真空爐等。七、致謝 本項(xiàng)研究的前期工作一直在華中一先生指導(dǎo)下進(jìn)行，華先生臨終之前一個(gè)月，還在關(guān)注和支持本項(xiàng)的進(jìn)展情況，作為華先生的學(xué)生，在此表示深沉的致謝和敬意，并希望本項(xiàng)成果能夠迅速推廣應(yīng)用，轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，習(xí)此慰告華中一先生在天之靈。參考文獻(xiàn)1. Xiaotian Yang, Jiguo Chu，et al,