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用好每一滴液氦，真空泵是氦氣回收不可忽視的核心

閱讀：13 發(fā)布時(shí)間：2026-8-14

氦氣的循環(huán)利用

氦，是宇宙中含量第二豐富的元素，但在地球卻屬于稀缺不可再生的戰(zhàn)略資源，被行業(yè)稱為 “氣體黃金"。半導(dǎo)體制造、核磁共振、航空航天、核聚變等尖端科研與工業(yè)領(lǐng)域，都離不開氦氣的加持。

全球氦氣資源高度集中于少數(shù)國家，我國氦氣儲(chǔ)量僅占全球約 2%，對(duì)外依存度長期高達(dá) 84% 以上。氣源緊缺、供貨周期漫長、采購成本持續(xù)走高，“買氣難、等設(shè)備、扛高價(jià)" 成為眾多科研機(jī)構(gòu)共同的痛點(diǎn)，氦氣回收循環(huán)利用，成為破局的關(guān)鍵路徑。

一套氦氣回收系統(tǒng)能否真正實(shí)現(xiàn)高效閉環(huán)，核心取決于真空泵的性能。真空泵直接決定整套設(shè)備能不能高效回收氣體、真正實(shí)現(xiàn)降本增效。

案例分析

Part.01

美國田納西大學(xué)先進(jìn)材料與制造研究所（IAMM）

美國田納西大學(xué)先進(jìn)材料與制造研究所，擁有大量需要超高真空、消耗液氦的精密儀器。研究所每日液氦消耗量高達(dá)100L，再加上液氦采購周期動(dòng)輒數(shù)周，嚴(yán)重制約科研開展。為此研究所搭建液氦回收系統(tǒng)，將使用過后的氦氣完成收集、純化、再液化，實(shí)現(xiàn)循環(huán)復(fù)用。

整套回收工藝流程分為三步：收集→純化→液化。

其中純化環(huán)節(jié)直接決定氦氣品質(zhì)。

氦氣液化溫度低至 4K（?269℃），在此低溫環(huán)境下，所有雜質(zhì)都會(huì)凝固為固體顆粒。一旦雜質(zhì)進(jìn)入系統(tǒng)，輕則管路堵塞，重則直接損毀回收裝置與前端科研設(shè)備。

純化由兩級(jí)冷阱協(xié)同完成：

① 水分捕集阱：通過吸附過濾組件，去除氦氣中殘留水汽；

② 氮?dú)饫溱澹好摮鯕狻⒌獨(dú)獾瓤赡噪s質(zhì)；

捕集阱運(yùn)行 2?3 個(gè)月就必須開展再生操作，否則純化能力持續(xù)衰減。再生流程為：加熱烘烤捕集阱，釋放內(nèi)部吸附的雜質(zhì)，再依靠高真空將雜質(zhì)抽除，完成干燥。

這一步對(duì)真空泵提出嚴(yán)苛要求：既要輸出足夠高的真空度徹底清除雜質(zhì)，又要承受烘烤釋放的大量水汽。一旦雜質(zhì)清除不徹底，冷阱重新投用后雜質(zhì)會(huì)再次凍結(jié)吸附，直接破壞氦氣純度。

Part.02

渦旋泵帶來的現(xiàn)實(shí)困境

IAMM最初選用無油渦旋泵承擔(dān)捕集阱再生工作。

但水分捕集阱烘烤會(huì)釋放大量水汽，渦旋泵很快出現(xiàn)水汽飽和，抽真空能力失效，必須停機(jī)烘干。操作時(shí)需要通入環(huán)境空氣進(jìn)入泵腔，持續(xù)監(jiān)測(cè)真空度、流量參數(shù)，判斷泵體干燥狀態(tài)，整個(gè)過程需要實(shí)驗(yàn)人員現(xiàn)場(chǎng)值守、頻繁介入干預(yù)。受限于設(shè)備短板，單次捕集阱再生完整周期長達(dá)兩周，人力成本高，設(shè)備運(yùn)維效率低下。

Part.03

VACUU?PURE®10C 螺桿泵

回收效率實(shí)現(xiàn)跨越式提升

IAMM引入VACUUBRAND VACUU?PURE®10C 干式螺桿泵，開展現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，改造效果十分顯著：

? 無懼高水汽負(fù)荷，無需中途停機(jī)烘干

區(qū)別于渦旋泵，VACUU?PURE®10C 可以在高水汽工況下連續(xù)運(yùn)行，真空狀態(tài)下也可高效處理大量水汽，不需要停機(jī)做干燥處理。

? 再生周期縮短三分之二，效率提升 60%+

捕集阱再生周期，從原先的 14 天壓縮至 5 天，大幅加快整套氦氣回收系統(tǒng)周轉(zhuǎn)效率。

? 擺脫人工值守，釋放科研人力

螺桿泵獨(dú)立處理工藝產(chǎn)生的水汽負(fù)荷，不需要人員不間斷盯控，科研人員可以把精力投入核心實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

? 提升系統(tǒng)冗余，降低停機(jī)故障風(fēng)險(xiǎn)

研究所配置兩套捕集阱交替工作。渦旋泵時(shí)期，一套設(shè)備再生的兩周內(nèi)，整套系統(tǒng)缺少備用冗余；改用螺桿泵后，再生周期大幅縮短，系統(tǒng)冗余窗口增加一周，極大降低裝置停機(jī)風(fēng)險(xiǎn)。

為什么干式螺桿泵可以勝任嚴(yán)苛工況？

耐受高水汽負(fù)荷：特殊排氣通道結(jié)構(gòu)，水汽直接排出泵外，不會(huì)在泵腔內(nèi)部累積飽和，這是渦旋泵無法實(shí)現(xiàn)的核心優(yōu)勢(shì)。
極限真空與抽速兼顧：極限真空可達(dá) 0.005?mbar，抽速 9m3/h，同時(shí)滿足捕集阱再生對(duì)高真空、大氣體流量的雙重需求，保障雜質(zhì)充分抽除，純化效果穩(wěn)定。
完全無油設(shè)計(jì)：杜絕油蒸氣污染氦氣，避免油汽回灌后在 4K 超低溫下凝結(jié)，保護(hù)整套液化與低溫設(shè)備安全。

氦氣自主可控，用好每一滴珍貴液氦

田納西大學(xué)的案例不是個(gè)例。從半導(dǎo)體晶圓產(chǎn)線、核磁中心，到航空航天實(shí)驗(yàn)室、量子計(jì)算低溫平臺(tái)，氦氣回收閉環(huán)系統(tǒng)，已經(jīng)成為高端科研與先進(jìn)制造的標(biāo)配。

VACUU?PURE®10C 干式螺桿泵補(bǔ)齊了氦氣回收裝置中真空泵這塊關(guān)鍵短板，讓回收流程更快、運(yùn)行更穩(wěn)、運(yùn)維更省心。在氦氣資源緊缺的當(dāng)下，助力科研機(jī)構(gòu)把每一滴液氦循環(huán)再生，為科研工作穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)保駕護(hù)航。

- END -

普蘭德真空^®VACUUBRAND^®威必^®

總部位于德國韋特海姆（Wertheim），具有豐富的設(shè)計(jì)及制造真空泵的經(jīng)驗(yàn)。作為真空領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)品牌，公司致力于新技術(shù)的不斷拓展，使產(chǎn)品具有最完備性能及最佳性價(jià)比。我們提供一系列獨(dú)特的以客戶為導(dǎo)向的實(shí)驗(yàn)室級(jí)真空泵、真空規(guī)/控制器，可應(yīng)用于粗真空及中真空領(lǐng)域。產(chǎn)品線包括旋葉泵、隔膜泵、化學(xué)防腐泵組、化學(xué)防腐隔膜泵、真空計(jì)、真空控制器、真空閥及配件和VACUU·LAN® 真空系統(tǒng)。

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