ULVAC愛發(fā)科隔膜型干泵DAU系列DAU-20技術(shù)文章
一、產(chǎn)品概述
ULVAC愛發(fā)科DAU-20是DAU系列高真空型隔膜式干式真空泵(亦稱膜片型干泵)中的基礎(chǔ)型號,該系列以高真空性能與清潔排氣能力為設(shè)計核心,面向需要無油潔凈真空環(huán)境的中低真空應(yīng)用場景。隔膜式干泵通過橡膠隔膜的往復(fù)運動實現(xiàn)排氣,其結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便的特點廣受用戶認(rèn)可。
DAU-20采用了三級排氣系統(tǒng)設(shè)計(三階段排氣方式),通過將多個泵頭按三段式串聯(lián)配管結(jié)構(gòu)布局,在保持隔膜泵結(jié)構(gòu)緊湊優(yōu)勢的同時實現(xiàn)了比普通隔膜泵更優(yōu)異的極限壓力性能。該泵氣體接觸區(qū)域不使用潤滑油,是一種真正的干式真空泵;齒輪和軸承等需要潤滑的旋轉(zhuǎn)部件通過密封結(jié)構(gòu)與排氣腔室嚴(yán)格隔離,從根源上杜絕了油蒸氣返流和油霧污染。
DAU-20支持DAU-20A/B/C/D/E五個不同電壓認(rèn)證版本的分支型號,分別適配100~230V的單相交流電源,以滿足世界各地不同電源標(biāo)準(zhǔn)的使用需求。其中DAU-20A/B/C/D/E五個版本均獲得TUV和cTUVus國際安全認(rèn)證。該泵重量僅7.5 kg,外形尺寸為161 mm(寬)× 327 mm(長)× 217 mm(高),在小尺寸機型中實現(xiàn)了20 L/min(50Hz)/ 23 L/min(60Hz)的有效排氣速度,極限壓力可達(dá)200 Pa(表壓-101.1 kPa),在隔膜式干泵同類產(chǎn)品中展現(xiàn)了優(yōu)異的高真空性能。
二、隔膜式工作原理
DAU-20采用隔膜式(膜片式)干泵結(jié)構(gòu),該設(shè)計以無油、清潔、低維護(hù)為核心導(dǎo)向,在中低真空度(低至數(shù)帕斯卡量級)的排氣需求中具有突出的實用價值。
隔膜型干泵的核心工作機制是:電動機驅(qū)動偏心機構(gòu)(偏心軸/轉(zhuǎn)子)旋轉(zhuǎn),通過連桿將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為隔膜在泵腔內(nèi)的周期性往復(fù)運動。當(dāng)隔膜向一側(cè)運動時,泵腔容積增大,內(nèi)部壓力降低,吸氣閥門開啟,外界氣體被吸入泵腔;當(dāng)隔膜反向運動時,泵腔容積減小,氣體被壓縮,排氣閥門開啟,將氣體排出。這一動作周而復(fù)始,形成連續(xù)的氣體輸送過程。由于氣體僅與隔膜、泵腔內(nèi)壁和閥門相接觸,且這些部件均采用不包含潤滑油的材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計,實現(xiàn)了嚴(yán)格意義上的無油干式排氣。
DAU-20的隔膜驅(qū)動系統(tǒng)具有幾個關(guān)鍵的運行保障特點。首先,內(nèi)置的自動復(fù)位型熱保護(hù)器可在電機過載或過熱時自動切斷電源,待溫度恢復(fù)正常后自動復(fù)位,有效防止因異常工況導(dǎo)致的電機燒毀。其次,該泵支持從大氣壓直接啟動和運行,無需復(fù)雜的預(yù)抽操作流程。再次,整機采用低振動設(shè)計,運行過程中對周邊設(shè)備的影響極小,便于直接集成到精密儀器系統(tǒng)中。
DAU-20的高真空能力源于其三級排氣系統(tǒng)設(shè)計。通過將三個泵頭按三段式配管串聯(lián)連接,氣體在多級泵腔中逐級壓縮,有效克服了背壓影響,實現(xiàn)了比單級或二級隔膜泵更低的極限壓力(200 Pa)。三級排氣系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上保持了隔膜泵緊湊輕便的特點,同時在真空性能上向更高水平邁進(jìn)一步,使DAU-20適用的壓力范圍比常規(guī)隔膜泵更為寬廣。
三、核心性能與規(guī)格參數(shù)
DAU-20在不同電源頻率下的性能參數(shù)差別主要體現(xiàn)于排氣速度;極限壓力在50Hz和60Hz條件下保持一致。ULVAC對DAU-20的性能參數(shù)有明確的定義,并提供多個電壓認(rèn)證版本以滿足全球不同國家和地區(qū)供電標(biāo)準(zhǔn)的差異。DAU-20系列各認(rèn)證分支型號共享相同的核心性能,區(qū)別僅在于適用的電源電壓標(biāo)準(zhǔn)及安全認(rèn)證等級。DAU-20/B/C/D/E五個型號均獲得TUV和cTUVus認(rèn)證,8?L10-L14如下所示:
| 參數(shù) | 50Hz條件 | 60Hz條件 | 各型號電源支持情況 |
|---|---|---|---|
| 有效排氣速度 | 20 L/min | 23 L/min | — |
| 極限壓力※ | 200 Pa(表壓-101.1 kPa) | 200 Pa(表壓-101.1 kPa) | — |
| 使用電動機 | 單相,100V,80W,4P,電容器運行 | 同左 | DAU-20D:220V單相 |
| 全負(fù)荷電流 | 1.46 A | 1.46 A | DAU-20C:200V單相 |
| 重量 | 7.5 kg | 7.5 kg | DAU-20B:115V單相 |
| 吸/排出孔 | 外徑φ10×內(nèi)徑φ6(Rc1/8) | 同左 | DAU-20A:100V單相 |
| 使用環(huán)境溫度 | 5 ℃~40 ℃ | 5 ℃~40 ℃ | DAU-20E:230V單相 |
| 外形尺寸 | 161(W)×327(L)×217(H) mm | 同左 | 所有型號均對應(yīng)CE認(rèn)證 |
※極限壓力括號內(nèi)為真空計表壓顯示值。
數(shù)據(jù)來源。
根據(jù)運行手冊中的規(guī)格說明,DAU-20(100V型號)的額定轉(zhuǎn)速約1320 min?1(50Hz)/ 1610 min?1(60Hz),運行噪聲約52 dB(A),污染等級為2級,過電壓類別為Ⅱ類。
此外,DAU系列中還包含同系列中抽速更大型號DAU-100,有效排氣速度在50Hz條件下為100 L/min,60Hz條件下為110 L/min,極限壓力266 Pa。DAU-20和DAU-100共同構(gòu)成DAU系列的產(chǎn)品線骨干,其中DAU-20以緊湊尺寸和經(jīng)濟(jì)功耗為基礎(chǔ),面向小尺寸設(shè)備集成需求設(shè)計。
四、產(chǎn)品分支型號與電壓標(biāo)準(zhǔn)
DAU-20系列提供五個面向不同電源和認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的分支型號,各型號均以DAU-20核心性能為基礎(chǔ),適用于全球不同地區(qū)的供電環(huán)境和技術(shù)規(guī)范,8?L10-L13:
| 型號 | 認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn) | CE自我聲明 | 支持電源電壓 |
|---|---|---|---|
| DAU-20 | — | — | 100V(標(biāo)準(zhǔn));115V、200V、220V、230V可選 |
| DAU-20A | TUV·cTUVus | ● | 100V |
| DAU-20B | TUV·cTUVus | ● | 115V |
| DAU-20C | TUV·cTUVus | ● | 200V |
| DAU-20D | TUV·cTUVus | ● | 220V |
| DAU-20E | TUV·cTUVus | ● | 230V |
●:標(biāo)準(zhǔn)適用 ○:可選適用 —:適用不可
TUV認(rèn)證表示產(chǎn)品通過國際第三方產(chǎn)品安全測試和認(rèn)證,符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)。cTUVus認(rèn)證表示產(chǎn)品通過國際第三方產(chǎn)品安全測試和認(rèn)證,同時符合美國和加拿大標(biāo)準(zhǔn)。
五、核心特點與技術(shù)優(yōu)勢
5.1 三級排氣系統(tǒng)帶來高真空性能
DAU-20采用三級排氣系統(tǒng)(三段式排氣),通過將三個泵頭按三段式串聯(lián)配管設(shè)計,氣體在多級壓縮過程中逐級提高壓縮比,使極限壓力達(dá)到200 Pa,達(dá)到普通隔膜泵難以實現(xiàn)的高真空水平。這一性能水平使其不僅適用于一般的中低真空應(yīng)用,還可以勝任渦輪分子泵等更高真空系統(tǒng)對前級泵的壓力匹配要求。
5.2 無油干式運行
DAU-20氣體接觸區(qū)域不使用任何真空油,屬于真正的干式真空泵。這一特性帶來了多重優(yōu)勢:
無油污染:從根本上消除油蒸氣對被抽容器和環(huán)境的污染,適合對潔凈度有嚴(yán)格要求的高制造與科學(xué)研究場景,例如半導(dǎo)體晶圓處理、生化分析及醫(yī)療器械等對顆粒排放與碳?xì)錃埩裘舾械膽?yīng)用;
維護(hù)簡化:無需定期更換真空泵油,大幅降低日常運行成本和維護(hù)工作量;
安裝靈活:不受傳統(tǒng)油潤滑泵對安裝方向的限制,設(shè)備集成更為自由。
5.3 豐富的數(shù)據(jù)線長與安全設(shè)計
DAU-20內(nèi)置自動復(fù)位型熱保護(hù)器,當(dāng)泵體發(fā)生異常過載或過熱時自動切斷電源,待溫度恢復(fù)正常后自動復(fù)位,有效防止因異常工況導(dǎo)致的電機損壞。與此同時,該泵支持從大氣壓直接啟動和運行,無需復(fù)雜的預(yù)抽流程,降低了使用門檻和操作風(fēng)險。
5.4 低振動設(shè)計與緊湊化
DAU-20在運行中保持低振動特性,最大限度減少了對周圍設(shè)備和敏感儀器的擾動。整機寬度僅161 mm,重量7.5 kg的小型化設(shè)計使其能夠方便地集成到空間有限的設(shè)備內(nèi)部,不占用過剩的安裝面積。
5.5 豐富的產(chǎn)品陣容與電壓兼容性
作為DAU系列的基礎(chǔ)型號,DAU-20在抽速級別上覆蓋20~23 L/min的區(qū)間,整個DAU系列還包含DAU-100(100~110 L/min抽速)等型號,形成從低抽速到中高抽速的完整產(chǎn)品組合。此外,DAU-20系列提供五個電壓認(rèn)證版本以適應(yīng)不同國家/地區(qū)的電源規(guī)范,并提供CE自我聲明以及TUV/cTUVus國際第三方安全認(rèn)證。
5.6 結(jié)構(gòu)簡單,維護(hù)方便
DAU-20的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計秉承了ULVAC隔膜型干泵一貫的簡化理念:泵體僅由隔膜、閥片、泵腔和驅(qū)動機構(gòu)等有限的關(guān)鍵部件組成,無復(fù)雜的油路系統(tǒng)。日常維護(hù)任務(wù)主要包括定期檢查隔膜和閥片的完好狀態(tài)并適時更換,操作門檻低、周期可預(yù)見性強,大幅降低了用戶的人工成本與設(shè)備停機時間。
六、主要應(yīng)用領(lǐng)域
DAU-20憑借其清潔排氣、緊湊尺寸和高真空性能的組合特性,在以下多個領(lǐng)域中發(fā)揮關(guān)鍵作用:
分析儀器:作為氣相色譜、質(zhì)譜分析、生化分析等儀器設(shè)備的中低真空源,提供潔凈無油的真空環(huán)境,避免油蒸氣對檢測結(jié)果的干擾。
渦輪分子泵前級泵:DAU-20的三級排氣系統(tǒng)使其極限壓力性能顯著高于一般隔膜泵,能夠?qū)⑶皇覊毫拇髿鈮撼橹练肿颖玫膯訅毫^(qū)間(通常在10 Pa量級以下),再由此傳接渦輪分子泵接力抽至高真空狀態(tài)。該配置在構(gòu)建潔凈高真空系統(tǒng)時具有結(jié)構(gòu)簡潔、運行穩(wěn)定的優(yōu)勢。
真空干燥系統(tǒng):在真空干燥裝置中,DAU-20負(fù)責(zé)排出去除氣體和濕氣。在含水蒸氣或濕氣濃度不高的工藝流程中,該干燥工藝對排氣過程的氣體潔凈度有較高要求,DAU-20的無油結(jié)構(gòu)能夠避免干燥腔室內(nèi)引入油污雜質(zhì)。
氣體充填設(shè)備:在氣體置換和充氣工藝中,DAU-20用于先抽空容器再充入所需氣體的流程循環(huán),完成潔凈的真空-充氣交替操作。
真空蒸鍍裝置:在蒸發(fā)鍍膜等PVD工藝的輔助排氣環(huán)節(jié),DAU-20可用于低真空粗抽階段或輔助型真空環(huán)節(jié)。
半導(dǎo)體與電子制造:在晶圓吸盤、處理設(shè)備、自動包裝機、印刷設(shè)備、光學(xué)器具等工藝中,DAU-20常作為真空吸附和執(zhí)行機構(gòu)的核心動力源。
醫(yī)療設(shè)備與實驗室:在醫(yī)用真空吸盤、真空鑷子、分析儀器前級模塊等對清潔度、低噪聲和穩(wěn)定性要求較高的環(huán)境下,DAU-20的低振動和無油特性具有顯著適用性。
七、使用注意事項
為保證DAU-20的安全、穩(wěn)定運行并延長其使用壽命,在實際安裝、操作和維護(hù)中需要嚴(yán)格遵循以下指引:
適用氣體類型限制:DAU-20為非耐腐蝕規(guī)格設(shè)計,其使用范圍僅限于清潔的常溫空氣或性質(zhì)相當(dāng)?shù)臐崈魵怏w。嚴(yán)禁抽除腐蝕性氣體、有機溶劑蒸氣、液體以及可凝性氣體(如水蒸氣等)。腐蝕性化學(xué)物質(zhì)的吸入會對隔膜、閥片及泵腔內(nèi)壁造成不可逆的損壞,嚴(yán)重影響密封效果和使用壽命。
顆粒與粉塵防護(hù):粉塵和顆粒物不得進(jìn)入泵的吸氣通道,吸入顆粒性污染物可能導(dǎo)致閥門堵塞、隔膜磨損加速乃至功能劣化。建議在進(jìn)氣口處安裝吸氣阱或過濾器等前置防護(hù)機構(gòu),確保進(jìn)氣氣體清潔。
負(fù)載運行停止后的重啟:DAU-20如果在負(fù)載運行中停止,隨后立即嘗試重新啟動可能會失敗。在此情況下,應(yīng)將泵內(nèi)部壓力恢復(fù)到大氣壓狀態(tài)后再行啟動,確保電機具備安全的啟動條件。
近大氣壓長期運行限制:該泵不宜在接近大氣壓的壓力條件下長時間連續(xù)運行。長時間在高壓差工況下運行會加重隔膜負(fù)載和整機發(fā)熱,影響泵的可靠性和零部件壽命。
室內(nèi)使用與環(huán)境要求:DAU-20為室內(nèi)專用設(shè)備,不得安裝于室外、露天或可能遭受雨淋、水淹的惡劣環(huán)境下。使用環(huán)境溫度應(yīng)保持在5~40℃的規(guī)定范圍內(nèi),并確保通風(fēng)良好,避免在散熱不良的密閉空間中運行。
禁止加壓運行:DAU-20適用于真空抽氣操作,不得作為壓力泵加壓運行,強行在正壓模式下工作可能導(dǎo)致泵體密封失效或安全隱患。
維護(hù)配件:DAU-20可選用專用的維護(hù)套件(Maintenance Kit),并提供防振橡膠(ME-12)等可選配件,用于減振和定期更換易損部件。
八、總結(jié)
ULVAC愛發(fā)科DAU-20隔膜型干泵以三級排氣系統(tǒng)設(shè)計為核心技術(shù)依托,在7.5 kg緊湊機身內(nèi)實現(xiàn)了20 L/min(50Hz)/ 23 L/min(60Hz)的有效排氣速度和200 Pa的極限真空性能,為隔膜式干泵在同級產(chǎn)品中確立了高真空規(guī)格的定位。其氣體接觸區(qū)域無油的結(jié)構(gòu)設(shè)計從根本上杜絕了油蒸氣返流和油霧污染,與內(nèi)置自動復(fù)位型熱保護(hù)器、低振動運行等安全特性一起,共同支撐起分析儀器、渦輪分子泵前級、真空干燥、氣體充填以及半導(dǎo)體電子制造等廣泛領(lǐng)域?qū)崈粽婵盏亩鄻踊枨?。DAU-20同時提供五個面向不同電源標(biāo)準(zhǔn)與認(rèn)證要求的分支型號,幫助用戶在全球范圍內(nèi)便捷選配。在小抽速級別隔膜式干泵產(chǎn)品群中,DAU-20是一種兼顧高真空性能與使用經(jīng)濟(jì)性的漸進(jìn)型設(shè)計范式。
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