[發明專利]一種大口徑全制冷型低溫泵

在審

• 申請號: 201711194038.7
• 申請日: 2017-11-24
• 公開（公告）號: CN107725320A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 顏昌林;柏樹;王龍龍;盧學鵬;魏志斌;閆格
• 申請（專利權）人: 蘭州真空設備有限責任公司
• 主分類號: F04B37/08
• 分類號: F04B37/08;F04B37/14
• 代理公司: 北京理工正陽知識產權代理事務所(普通合伙)11639
• 代理人: 唐華

技術領域

本發明涉及一種大口徑全制冷型低溫泵，可作為大型高真空、高潔凈用真空獲得泵使用，屬于低溫制冷以及真空獲得泵技術領域。

背景技術

大型、大容量真空容器，在需要潔凈高真空時，需要一種簡單實用、大抽速的真空獲得泵。過去一般采用油擴散泵來抽除氣，但擴散泵一方面會給試驗帶來油蒸汽污染，同時，更為重要的是擴散泵只能垂直安裝，而試驗容器上可供垂直安裝的位置十分有限。隨著近年大冷量G-M低溫制冷機技術的快速發展，使得研制大冷量G-M低溫制冷機型低溫泵具備基本條件，通過低溫冷凝和低溫吸附得到潔凈抽空手段成為可能，真空大口徑全制冷機型低溫泵具備大抽速、潔凈真空，且對安裝方式沒有限制，成為目前大型真空設備的首選泵種。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有低溫泵技術操作復雜、安裝方式受限的技術不足，解決液氮型低溫泵需要配置液體儲存管理系統而導致系統復雜的設備復雜問題，以及低溫泵的大口徑、大抽速需求，提供了一種大口徑全制冷型低溫泵。

一種大口徑全制冷機型低溫泵，簡稱低溫泵，由低溫制冷機(包含一級制冷機和二級制冷機)、泵殼、冷屏、障板、吸附陣、溫度傳感器、障板測溫元件以及吸附陣測溫元件組成；

其中，至少有兩臺及以上低溫制冷機，包含并不少于一臺二級制冷冷頭和不少于一臺一級制冷冷頭，并根據低溫泵抽速要求確定低溫制冷機數量和類型。

根據低溫泵的法蘭尺寸和抽速，計算確定低溫泵的配置及數量，必然包含但不少于一臺二級制冷機冷頭和不少于一臺二級制冷機冷頭，要求二級制冷機冷頭具有較大的二級冷頭制冷功率，要求一級制冷機冷頭具有77K左右制冷功率大和變化平穩的特點；

其中，吸附陣外表面為鍍鎳表面，吸附陣內表面粘接椰殼活性炭；

此外，為增大吸附面積，吸附陣在長方體表面增加翅片，且長方體沿泵軸線上下面敞開，增大了低溫冷凝和吸附面積，可以大大提高低溫泵抽速；

冷屏與泵殼連接處采用絕熱結構，冷屏采用具有低溫下較大熱導率的純鋁制成；

溫度傳感器分別安裝在吸附陣和障板上，連接結構采用機械緊固連接方式；

障板是百葉窗形板狀結構，位于低溫泵口位置；

障板面朝泵體的表面電鍍亮鎳、面朝吸附陣的表面要進行發黑處理；

一種大口徑全制冷機型低溫泵各組成部分的連接關系如下：

二級制冷機冷頭與冷屏、障板和吸附陣相連，該制冷機通過法蘭與泵殼相連，一級冷頭與冷屏連接，二級冷頭與吸附陣連接；溫度傳感器分別與吸附陣和障板相連；一級制冷機冷頭與冷屏相連，制冷機通過法蘭與泵殼相連。

一種大口徑全制冷機型低溫泵各組成部分的功能如下：

兩臺或兩臺以上的低溫制冷機用來給吸附陣、冷屏及障板提供冷量，對冷屏和障板進行降溫，達到低溫泵泵殼為常溫，障板和冷屏約為80K，吸附陣為20K以下的溫度狀態。使得障板、冷板對吸附陣的熱防護。

吸附陣的功能是用以吸附氫氣、氘為主的小分子量氣體，用以提高低溫泵的極限壓力；吸附陣的鍍鎳表面功能是進行氣體低溫冷凝，吸附陣內表面粘接椰殼活性炭，用以進行氣體低溫吸附，吸附陣保持在20K以下，具有長時間的氣體冷凝和吸附作用，從而達到抽除氣體的功能；吸附陣在長方體表面增加翅片且長方體沿泵軸線上下面敞開的功能是增大吸附面積、增大低溫冷凝和吸附面積以及提高低溫泵抽速；吸附陣測溫元件的功能是監測低溫泵運行時吸附陣的溫度狀態；

冷屏采用純鋁制成。冷屏與泵殼機械連接，連接處采用絕熱結構以防止形成從冷屏到泵殼的導熱熱橋。冷板外表面鍍鎳，內表面發黑；對水汽、氮氣為主的大分子量氣體進行低溫冷凝，起到抽氣作用；

障板為百葉窗形板狀結構，要求其具有盡可能大的流導，并起到對吸附陣的熱輻射屏蔽作用，使得被抽氣體在被吸附板低溫冷凝前至少與冷屏“碰撞”一次，起到對氣體的預冷作用；障板與冷屏為機械連接，連接處盡可能增大連接處的導熱截面積用來增加熱導率，用以保持其80K左右的低溫溫度。

一種大口徑全制冷機型低溫泵各組成部分的安裝過程如下：

所采用的一級低溫制冷機和二級低溫制冷機均通過法蘭安裝在泵殼上，和泵殼之間采用橡膠密封圈密封；

吸附陣安裝在二級低溫制冷機的二級冷頭上，連接處墊金屬銦片；

冷屏通過機械連接方式，直接連接到二級低溫制冷機一級冷頭和一級低溫制冷機單級冷頭上，連接處墊金屬銦片；

吸附陣上安裝有吸附陣測溫元件；

障板通過螺釘固定在冷屏端面連接裝置上，與低溫泵口位置齊平；

障板上也安裝有障板測溫元件。

有益效果