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真空压铸技术 真空技术的突破

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  殊遇难解 真空领域结深缘      储继国,深圳大学教授,1968年毕业于复旦大学真空物理专业。还只是一位大学本科生时,储继国教授就已经与分子泵结下了不解之缘。当时,分子泵问世不久,该泵奇特的结构、优异的性能、昂贵的价格引起了他极大的兴趣。但是,当触及到分子泵理论时,他却诧异地发现分子泵发明人贝克尔博士***德国BALZERS公司***创立的理论“看不懂”。用储教授的话说,“我遇到过不少自己解决不了的难题,但很少发生看不懂别人已经解决的问题的情况”。于是,他开始关注起“分子泵”这个课题。
  1978年,作为***后的第一批研究生,在学位论文选题时,他选择了分子泵,从此跟随着指导老师华中一教授***曾任中国真空学会理事长、复旦大学校长***,开始了对分子泵理论进行深入研究的历程,没想到这一开始,就是整整30年的光阴。
  理论研究还算顺利。用了半年多时间,储教授就发现了贝克尔理论中存在的原则性错误。他运用统计物理学方法,创立了“The statistical theory of turbo-molecular pumps”***涡轮分子泵的统计理论***,阐明了涡轮分子泵的工作机理,揭示了涡轮分子泵和牵引分子泵是两种工作机理完全不同的真空泵,并指明了牵引分子泵***分子增压泵属于该泵种***将是未来真空技术的主要发展方向。该理论在美国《Journal of Vacuum Science & Technology***真空科学与技术杂志***》***真空科技领域最具影响力的期刊***上发表后,没想到竟然引起了贝克尔博士的高度关注,他不仅肯定了储教授对自己理论的修正,还特意派人向储教授转达了他的谢意。
  
  此途亦艰 斩荆夺隘破难关
  
  从涡轮分子泵统计理论发表开始,研制世界上性能最好的分子泵成了储教授毕生追求的目标。
  理论往往先于实践并指导实践。之后的10年中,储教授又先后创立了“涡轮分子泵的微分网络理论”和“牵引分子泵的自泄漏理论”,构建成功了完整的分子泵理论体系,不仅为分子泵的定量设计提供了*台,也为我国在分子泵领域的研究工作长期处于国际领先地位提供了坚实的基础。1988年,他根据理论研究的结果,研制成功了世界上第一台达到产品水*的复合分子泵,引领了20世纪90年代国际真空产业界的复合分子泵热潮,同时,也验证了他从事的研究工作的重要价值。1992年,他发明径流式宽程真空泵***分子增压泵的原型***,该项成果被我国真空界资深专家誉为“一旦实现产业化,将是真空获得技术的突破”。国际知名厂商BALZERS***德***、VARIAN***美***、ALCATEL***法***,EDWARDS***英***等对此项成果都给予了充分肯定。1999年,储教授改进、完善了该泵的结构和制造工艺,研制成功双重拖动分子泵***即分子增压泵的原型样机***。双重拖动分子泵刚一现身,即入选了首届中国国际高新技术成果交易会,并被作为重点项目加以*椋谕饧甘页潭院献骺⒏孟畛晒硎境雠ê裥巳ぃ捎谥圃旃ひ丈系睦眩茨苁迪植祷2006年,储教授和深圳市摩尔真空技术有限公司合作,终于攻克制造工艺难关,研制出第一台分子增压泵产品样机。该泵的问世成为盛举,并开创了多项世界第一:
  世界上第一台兼有中、高真空双重性能的新一代分子泵。
  世界上能耗最低的中、高真空泵。
  世界上首次在采用油封式前级泵的设备中获得低成本的清洁中、高真空。
  10年理论探索,10年精心研制,10年实现产业化,30年的经历刻录了储教授在研制分子泵道路上的艰辛历程。
  
  敢为人先 创新路一身是胆
  
  目前,世界上中、高真空泵主要由罗茨泵、扩散泵和分子泵3大类组成。我国对真空泵的需求呈现逐年递增的趋势,2008年,我国罗茨泵,扩散泵和分子泵的销售量合计为1.2万台。
  2008年,第十届中国国际高新技术成果交易会上,分子增压泵凭借着显著的节能效果、极其清洁的真空质量、显著的经济效益等优点,获得了第十届中国国际高新技术成果交易会“优秀产品奖”。
  储继国教授携手分子增压泵跨入了国际主流行列,成就令人瞩目。分子增压泵的推广应用不仅具有可观的市场前景,同时带来的巨大社会效益也是难以估量的。分子增压泵现已成功用于十余个不同的真空应用领域,取得了显著降低能耗,大幅度提高产品质量、显著提高经济效益的优异成绩。
  在节能方面,分子增压泵能耗极低,仅为罗茨泵的15%、扩散泵的20%、分子泵的50%!按我国在用罗茨泵、扩散泵和分子泵10万台,*均每台节能3kW计算,分子增压泵全面推广后,年节电达30亿度。其中,仅大型蒸发镀膜设备,全国在用设备约5000套,这些设备若全部改造,年节电将超过10亿度!
  清洁真空***即无油蒸汽污染的真空***是真空质量的最高境界,储教授的分子增压泵正是向该境界冲击取得的硕果。
  由于分子增压泵在结构上的创新设计,该泵的转子全部由*圆盘构成,无任何叶片,加上采用独特的抽气工艺,不仅攻克了油蒸污染难题,攻克了传统分子泵的涡轮转子易发生打片损坏的一大缺陷,还能够制造出抽速1万升/秒以上的大型分子泵。
  
  产研结合 创绩已具铁甲肩
  
  早在研究之初,储继国教授就深刻意识到:当,今经济的飞速发展,势必带来能源的巨额消耗。他凭着自己的专业学识毅然担当起了这项艰巨的社会重责。
  30年来,储教授从未间断现代分子泵理论的研究,这个严谨、完整的理论体系为高性能分子泵的研制铺*了道路。“研制性能更好的分子增压泵,并在我国真空产业中迅速、全面地推广应用”是储教授以及他的团队一直努力的方向。
  2009年5月,分子增压泵成功用于大型真空蒸发镀膜设备,成功取代了大型扩散泵***28000L/s***和大型罗茨泵***1200L/s***。我国真空产业界的资深专家,上海真空学会副理事长蒋新元研究员、上海三井真空设备厂厂长郑主安高级工程师,上海曙光机器厂厂长林权昌高级工程师以及合肥工业大学龚建华教授等,现场参与了该项改造的测试工作,并给予了“该项成果是国际真空技术的重大突破,开创了具有自主知识产权、清洁、低能耗大型真空蒸发镀膜设备的新时代”的高度评价。
  2006年5月,中科院*代物理研究所将分子增压泵用于重离子加速器,成功取代了大流量差分系统的液氮冷阱+罗茨泵***国家自然科学基金资助***,在国际加速器领域,首次攻克了中真空差分系统的油蒸汽污染难题,获得了比国外同类加速器更加清洁的真空环境。
  2008年5月,浙江花园生物高科股份有限公司购买分子增压泵4台,取代分子蒸馏设备的高能耗油蒸汽喷射泵 ***生产高纯度羊毛脂和胆固醇等***,取得了节能90%、生产效率提高30%、能耗和经济效益大幅度优于国外分子蒸馏设备的优异成绩。2008年10月,该公司再次购买分子增压泵8台,用于改造该公司的其余分子蒸馏设备。
  2008年6月,浙江英洛华磁业公司购分子增压泵3台,用于改造稀土永磁材料熔炼炉,取得了节能91%、每台熔炼炉年节电4.5万度的好成绩。该公司今年计划订购150台分子增压泵,用于该公司熔炼炉的全面改造。
  2008年7月,东海太*洋石英制品有限公司将1台分子增压泵用于真空石英管真空脱羟炉的节能改造,取代脱羟炉的2台1200L/s罗茨泵,取得了节能95%、真空泵费用降低50%、油蒸汽污染消除、石英管质量提高的优异成绩。
  深圳力合真空镀膜有限公司将分子增压泵用于大型连续镀膜设备,取代进片系统的罗茨泵和分子泵,在大型连续镀膜设备中首次攻克了进片系统的油蒸汽污染难题,显著提高低辐射玻璃的质量,并且取得了节能80%的优异成绩***2008年广东省产学研基金资助***。
  上海祥麟电光公司***台资***将分子增压泵用于取代液晶背光源生产线,1台泵取代2台进口分子泵,经济效益十分显著。第二年该公司购入第二批分子增压泵,用于改造其余生产线。今年将订购第三批分子增压泵,用于新添生产线。
  深圳恒基镀膜有限公司***港资***将分子增压泵用于磁控溅射镀膜设备,取代大型扩散泵***9000L/s***和罗茨泵,取得了节能80%的好成绩。
  深圳森丰真空镀膜有限公司将分子增压泵用于磁控溅射镀膜设备,取代分子泵和罗茨泵,取得了节能50%的好成绩。
  除此之外,在人造小太阳等高端实验装置中,分子增压泵用于取代涡轮分子泵、复合分子泵,都取得了节省能耗、消除油蒸汽污染,提高质量等显著效果。
  2008年,分子增压泵开始出口美国VARIAN公司、德国BUSCH公司等知名公司,迈出了进入国际主流市场的步伐。VARIAN公司对分子增压泵作了全面测试,给予“深刻印象”的高度评价,并认为分子增压泵将会占据全球大部分中真空泵和高真空泵的市场。
  分子增压泵的理论创立、研发创新到问世利用,将大幅度提升我国真空产业的水准。目前,分子增压泵的制造技术已经攻克,已进入了小批量生产阶段,加上市场的窗口也已经打开,因此,其需求量将会大幅度增长,几年之内可望达到2500台/年,产值1亿元/年。
  “老骥伏枥,志在千里:烈士暮年,壮心不已”,实现分子增压泵的大规模产业化是储继国教授多年的心愿。我们相信,以储继国教授理论研究为基础的具备自主知识产权的分子增压泵,可发展成为包括真空设备和真空产品在内的大型真空产业集团,中国真空产业将迎来一个新局面!



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