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  制冷機低溫泵是把低溫面及擋板組裝在封閉循環(huán)制冷機系統(tǒng)中與制冷機組合為一體的低溫  泵,它是利用的低溫表面的低溫冷凝、低溫吸附和低溫捕集等物理現(xiàn)象來獲得和保持高真空  和超高真空。其特點為:(1)便于抽氣系統(tǒng)實現(xiàn)完全自動化控制;(2)可實現(xiàn)較高的抽速,S  100m3/s,可以滿足大型真空設(shè)備中所需要的抽速。  A制冷原理與循環(huán)系統(tǒng)  現(xiàn)代低溫泵為閉循環(huán)小型制冷機式低溫泵,整個低溫泵系統(tǒng)由低溫泵、壓縮機和制冷膨脹  機等部分組成。制冷介質(zhì)氦氣由壓縮機壓縮,經(jīng)進氣管到膨脹機。這時進氣閥門打開,膨脹機  活塞在專用電機帶動下向上運動,使膨脹機下腔充滿高壓氣體。當活塞到達上部頂端時,關(guān)閉  進氣閥,同時打開排氣閥,使膨脹機與低壓端相通,氣體膨脹制冷,活塞向下移動把冷量貯存  在活塞內(nèi)的蓄冷器中。如此多次循環(huán),在一、二級冷頭處分別獲得低于80K和20K的低溫,  并使氣體在低溫面上凝結(jié),在活性炭上吸附而被抽除。  低溫泵系統(tǒng)的核心是小型制冷機,它是一種小型閉循環(huán)氦氣膨脹制冷機。目前制冷機中廣  泛采用的循環(huán)(適用于T=20K的低溫循環(huán))有:斯特林循環(huán)制冷機、索爾文循環(huán)制冷機和  GM(吉福特麥克馬洪)循環(huán)制冷機等。尤以斯特林循環(huán)和GM循環(huán)制冷機使用最廣  圖95是G-M循環(huán)制冷機低溫泵的工作系統(tǒng),系統(tǒng)的主要部件有:(1)制冷單元:包括制冷  機(膨脹機)、一、二級冷頭、低溫抽氣冷陣及泵體;(2)壓氣單元:氦壓縮機、換熱器、油氣分離  器、管路濾油器等;(3)吸附器、閥門等輔助元件。該系統(tǒng)的工作氣體是99.998%高純氦。  GM循環(huán)制冷機低溫泵的優(yōu)點是制冷與壓縮部分可以分開安裝,所以制冷部分可以做得很小  振動容易控制。缺點是壓比低,可逆性較差。G-M循環(huán)制冷機低溫泵最低溫度可達7K左右。

 
B制冷機低溫泵的結(jié)構(gòu)組成  圖96為制冷機低溫泵的結(jié)構(gòu)示意圖,(a)圖為一立式低溫泵,由制冷機2、活性炭吸附  面4(吸附板)、低溫冷凝面5(冷板)、屏蔽擋板7、屏蔽罩9、泵殼10組成。為了對其運行進  行監(jiān)測,還設(shè)有氫蒸氣壓溫度計1,其氫蒸氣壓溫泡8裝在制冷機的二級冷頭6上,該泵通過  泵殼上端的法蘭與被抽容器相連。當泵工作時,由于制冷機一、二級冷頭產(chǎn)生低溫并制得冷  量,使得擋板及屏蔽罩達到77~80K,冷板及活性炭吸附面達到15~20K低溫,并不斷地供給  冷量,于是便將容器中可凝性氣體經(jīng)擋板預冷后凍結(jié)在冷板上,而將不可凝性氣體經(jīng)擋板預冷  后吸附在活性炭吸附面上,形成所需要的真空。如果是開式裝置,則將不斷流入被抽容器的氣  體,連續(xù)地凍結(jié)和吸附在冷板及活性炭吸附面上,從而保持住所需要的真空。
在有些系統(tǒng)中,在泵殼的上端法蘭與被抽容器之間還設(shè)置高真空隔離閥。當泵停止工作  時,將此閥關(guān)閉以保持被抽容器的真空度不變。泵停止工作后,制冷機不再產(chǎn)生冷量,冷頭逐  漸恢復常溫。這時凍結(jié)在冷板上的可凝性氣體將蒸發(fā),被活性炭吸附的非可凝性氣體將解吸  它們都跑到氣相中去,從而形成較高的壓力。為安全及排出這些氣體在泵殼上設(shè)有再生抽氣排  出口12,泵工作時,它用密封塞塞住。當停機時,泵殼內(nèi)壓力升高,通過內(nèi)外壓差將密封塞  頂開,殼內(nèi)氣體自動排放到大氣  屏蔽罩9及擋板7由制冷機一級冷頭3來維持其77~80K的低溫,并不斷地供給冷量;低  溫冷凝面5及活性炭吸附面4由制冷機的二級冷頭6保持其10~20K的低溫,并連續(xù)供給冷量  把需要冷凝和吸附的氣體都冷凝和吸附在它上面,形成真空及抽氣作用  圖9