常見儲液式低溫泵的工作原理和特點(diǎn)
發(fā)布時間:2015年11月06日 09:16 閱讀:5849
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澤德
儲液式低溫泵又稱為儲槽式
低溫泵,或冷阱式低溫泵。低溫介質(zhì)直接注入泵內(nèi)液池,液池的外壁作為低溫板,使氣體冷凝達(dá)到抽氣目的。為了減少常溫部分的熱輻射,一般需安裝液氮屏以減少液體的消耗。其優(yōu)點(diǎn)是泵的體積小、無振動、無噪聲、操作簡便,適用于高能加速器等大型真空工程。缺點(diǎn)是運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高,每次加注低溫 介質(zhì)的使用時間短,需長期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的真空系統(tǒng)要定期補(bǔ)充工作介質(zhì),并且受到低溫介質(zhì)供應(yīng)條件的限制。
1.簡單儲液式低溫泵
簡單儲液式低溫泵一個實(shí)例。液氦裝在一個不銹鋼容器中,其外壁構(gòu)成冷凝面。外面擋板用液氮冷卻。液氦容器懸掛在一個薄壁合金銅管上,上面裝有液氦輸送管、液面?zhèn)鞲衅骱团艢夤?。泵伸人真空室?nèi)作“冷頭”。它對氮的抽速為1m3/s,對氫的抽速為3m3/s。
簡單儲液式低溫泵冷頭伸進(jìn)真空室內(nèi),因此許多應(yīng)用不適合,液氦耗量大,使用壽命(液氦充滿后的維持時間)短,只有0.5~3天,并且不能獲得低于10-8pa的壓強(qiáng)。這是因?yàn)橐汉っ娌▌硬豢杀苊庵?。若沒有擋板抽氫,僅能達(dá)到10-5Pa,用傳統(tǒng)的擋板僅能降到10-8Pa(300K時測得的等效氮壓強(qiáng))。簡單儲液式低溫泵不能抽氦。
2.典型儲液式低溫泵
典型儲液式低溫泵其基本結(jié)構(gòu)是不銹鋼液氦容器,底部作為抽氣面,周圍被液氮容器包圍。擋板的熱輻射的透射極小,顯著降低了低溫表面的熱負(fù)荷,因而使氫的平衡壓強(qiáng)大為降低。冷凝面鍍銀,當(dāng)冷凝面面對容器壁時,2.3K的低溫表面可以獲得(9.33±2.66)×10-8Pa的氫的平衡壓強(qiáng);當(dāng)周圍以液氮冷卻擋板屏蔽時(光學(xué)密閉),氫平衡壓強(qiáng)趨近于1.33×10-10Pa;如果把擋板溫度降至64K,則可獲得1.33×10-11Pa。另一種方法是在鍍銀表面上預(yù)先冷凝一層Ne、Ar、O2等氣體,則可獲得1.33×10-10Pa的氫壓強(qiáng);如果再把周同的擋板溫度降至78K和64K,則可分別測得10-11和10-12Pa的氫壓強(qiáng)。
冷凝面下邊的擋板可以減少室溫對冷凝面的熱輻射,以及使氣體分子通過它被冷卻后再打到冷凝面上??赡詺怏w被冷凝,不可凝性氣體被預(yù)冷,從而減少了對低溫冷量的消耗。擋板表面的熱輻射吸收系數(shù)愈高,則熱輻射通過它的傳輸幾率(透射系數(shù))就越低。因此可以采用陽極氧化鋁作輻射屏蔽片(或用黑銅),用輻射(吸收)系數(shù)很小的金作排氣面,以反射外來的輻射。該泵的液氦量比較大,其中的80%以上消耗在77K的液氮保護(hù)壁表面的輻射而損失的。
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