国内外涡旋干式真空泵发展现状与专利分析

国内外涡旋干式真空泵发展现状与专利分析

概述

干式真空泵（又称无油真空泵）是能在大气压到10-2Pa的压力范围内工作，抽流气道中不使用任何油类和液体，排气口与大气相通，并能连续向大气中排气的泵。目前市场上的干式真空泵主要有两类，一类是容积式的干式真空泵，如多级罗茨泵、爪型泵、往复式活塞泵、螺杆式泵等；另一类是动量传输式的干式真空泵，如涡旋干式真空泵。

表1 各种干泵的原理及特点

资料来源：杨乃恒.干式真空泵的原理特征及其应用.真空.2000（3）:1-9.

涡旋干式真空泵是一种真正意义上的清洁无油、高效率的真空获得设备，它利用一对结构相同、相位相差180°的涡盘在一定偏心距下相互啮合形成的月牙形容积周期性的变化以达到抽真空的目的。相对于其他类型的干式真空泵来说，涡旋干式真空泵具有体积小、质量轻、结构简单、密封性能好、极限真空高等特点。目前，涡旋干式真空泵已经被广泛应用到多个科学研究与生产领域。其中，比较典型的应用行业有：半导体行业、真空冶金行业、科学仪器行业、医疗设备行业、生物制品行业、包装行业等。

表2 涡旋干式真空泵目前主要的应用行业及细分产品

国外涡旋干式真空泵发展现状

国外在涡旋干式真空泵领域的研究较多，目前已经形成相对成熟的理论和实践成果，基本实现了全无油、运行更平稳、噪音更低、能源更节省的涡旋真空技术的实用化。现阶段干泵的主要生产厂家集中于美国、日本和欧洲，其中比较具有代表性的产品系列有日本ULV AC 系列、IWATA（ISP系列），美国Varian（TriScroll系列），德国的Busch、Leybold系列，英国的Edwards系列，产品系列从1.5L/s到10L/s，15L/s以上的产品尚处于酝酿阶段。表3列举了目前国外涡旋干式真空泵领域的代表产品及其技术参数。

表3 国外涡旋干式真空泵领域的代表产品及其技术参数

国内涡旋干式真空泵发展现状

（1）涡旋干式真空泵的产品

目前，国内对于涡旋干式真空泵设备的需求与日俱增，但是由于前期相关研究和应用尚不充分，国内市场普遍呈现出主要依靠进口、自主研发后劲不足、产品品种单一且产品稳定可靠性差的问题，因而造成了极大的国内市场缺口。研制符合中国市场需求的无油真空系列产品也成为中国真空行业进一步发展的契机与要求。目前国内市场上的代表性干泵产品包括川北科技公司的CBG系列、沈阳纪维公司的GWSP系列、中国科学院沈阳科学仪器股份有

限公司（以下简称“沈阳科仪”）的2WX系列等。表4列举了目前国内涡旋干式真空泵领域的代表产品及其技术参数。

表4 国内涡旋干式真空泵领域的代表产品及其技术参数

资料来源：中科战略整理

（2）国内涡旋干式真空泵主要研究机构

目前国内在涡旋干式真空泵领域的研究中有很多亟待解决的关键性技术及课题，比如总体设计技术、流场分析及型线优化技术、防腐技术、冷却技术等。只有投入人力物力进行相关领域关键性技术的研究，才能促进涡旋干式真空泵产业更好更快发展。现价段与该领域密切相关的国内研究机构主要有沈阳科仪、东北大学真空与流体工程研究中心、兰州理工大学温州泵阀工程研究院、中国科学院金属研究所、上海电研特种电机公司等，他们为国内涡旋干泵研究工作的发展做出了重要贡献。

沈阳科仪通过承担国家科技重大专项，研制开发出了系列罗茨干泵产品，并在中电集团第48所等14家单位实现了产业化应用。同时，产品还通过了省级科技成果鉴定和新产品鉴定，鉴定专家组认为，该产品达到了国内领先、国际先进水平，填补了国内空白，可替代进口，具有广阔的市场前景和重大的社会效益；获得了“国家重点新产品”、“省专精特新产品”等荣誉和奖项。

东北大学真空与流体工程研究中心多年来一直致力于流体机械及流体动力工程、真空技

术的研究发展，在超常环境流体机械研究、真空设备故障智能诊断、流体环境控制工程研究、表面涂层技术及装置研究、现代真空工程理论与方法研究、计算流体力学及应用、微机电系统研究等多个领域获得显著研究成果。先后完成和承担多项国家攻关与自然科学基金项目，并多次获国家和省部级科技进步奖。在真空科学与技术和液体机械研究方向一直处于国内领先地位，为涡旋干式真空泵的设计和研究提供了权威的理论与技术指导。

兰州理工大学温州泵阀工程研究院主要从事泵阀行业应用基础研究、关键共性技术攻关、工艺装备、实验装备、特种泵阀产品及成套系统等方面开发。

中国科学院金属研究所依托自身的技术和人才优势，研制的重腐蚀防腐SEBF/SLF涂装防护技术在西气东输管线防腐工程、杭州湾跨海大桥防腐工程及金塘大桥防腐蚀工程中获得成功应用，同时还为“载人航天”等重大工程提供了关键材料和器件。未来，技术所也将为泵阀行业防腐材料的研制投入更多人力物力。

中上海电研特种电机公司专业从事特种电机的研究、开发、制造与销售，是一个集科、工、贸为一体的新款公司，研制和生产的电机和电机所相关的产品完全可以替代进口产品，同时可以根据市场不断变化的需求和客户不同的要求，能动地、有效地组织研发与生产，高质量地提供一体化服务。

国内涡旋干式真空泵主要研究机构及其研究重点如表5所示。

表5 国内涡旋干式真空泵主要研究机构及其研究重点

资料来源：中科战略整理

总体态势专利分析

通过对DII专利数据库进行检索，共检索到与涡旋干式真空泵相关专利（族）1411件（数据检索日期为2013年4月13日）。图1给出了涡旋泵相关专利数量的年度（基于基本年）

变化趋势。从图中可以看出，涡旋泵相关专利的申请始于上世纪70年代中期，在随后的十

几年间，涡旋泵技术得到不断的发展，涡旋技术逐步走向成熟。90年代初，世界上首台应用涡旋概念与原理制造出的涡旋真空泵推向市场，涡旋技术由此开始作为一种新型真空获得技术在世界范围内被推广应用，90年代中期以来，全球涡旋泵的专利申请数量开始快速增长，涡旋技术由此开始作为一种新型真空获得技术在世界范围内被推广应用。涡旋泵进入快速发展时期。