CN101725502B - 一种用于真空容器的真空抽气系统设计 - Google Patents
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Abstract
一种用于真空容器的真空抽气系统主要包括低真空抽气系统、高真空抽气系统、超高真空抽气系统、真空容器测量系统以及真空容器复压系统。真空抽气管道中安装有液氮冷阱，可防止系统反油，避免污染真空容器；采用两组低真空抽气机械泵，可同时工作也可独立工作，提高系统运行可靠性；采用两组涡轮分子泵，可同时工作也可独立工作，提高系统运行可靠性；采用两组制冷机低温泵，可同时工作也可独立工作，提高系统运行可靠性；配有低温泵再生抽气系统，可进行低温泵启动前的预冷；真空抽气系统配有放气阀，防止系统返油；整个抽气系统干净清洁；真空抽气系统管道及真空容器中安装有各类真空计，实现全量程压力测量。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种用于真空容器的真空抽气系统设计。本发明特别应用于大型真空容器的真空抽气系统设计。
【背景技术】
真空抽气系统主要作用是通过组成系统的各种抽气泵将真空容器的压力抽到某一真空度。按所要达到的真空度要求，抽气系统可分为低真空抽气系统、高真空抽气系统、超高真空抽气系统。按真空抽气系统是否对真空容器产生油污染，真空抽气系统可分为有油真空抽气系统、无油抽气系统。
低真空抽气系统是指将真空容器压力从105Pa抽至10-1Pa的抽气系统。低真空抽气系统的作用是使真空容器内的压力达到高真空抽气系统所能正常启动的压力。目前使用的低真空抽气泵一般都是用油润滑和密封的机械真空泵。
高真空抽气系统是指将真空容器压力从10-1Pa抽至10-4Pa的抽气系统。低真空抽气系统的抽气能力有限，抽真空至10-1Pa后低真空抽气系统的有效抽速下降很大，很难进一步提高真空容器内的真空度以满足实验要求。
超高真空抽气系统是将真空容器内压力抽至10-4Pa以下的抽气系统。对于真空度要求高的实验，必须通过超高空抽气系统才能将压力降至10-4Pa以下。
有油真空抽气系统是指真空泵工作过程中会产生油分子的抽气系统。油分子进入真空容器对真空容器内的真空度、真空容器的清洗、仪器的正常使用和维护都能产生很大的负面效果。因此，现在的真空系统在设计过程中都尽量避免使用返油严重的抽气泵。在不得不采用返油抽气泵的情况下，则考虑通过采取措施减少油污染。
无油真空抽气系统是指真空泵工作过程中不产生油分子的抽气系统。近年随着抽气泵技术的发展，无油真空抽气系统得到广泛的应用，是将来真空抽气系统的发展方向。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种用于真空容器的真空抽气系统设计，该真空抽气系统可用于热真空试验和羽流效应研究。
一种用于真空容器的真空抽气系统主要包括低真空抽气系统、高真空抽气系统、超高真空抽气系统、真空容器测量系统以及真空容器复压系统。
低真空抽气系统即预抽真空系统，主要由干泵(1、2)、热传导真空计(3、4、17)、阀门(5、6、7、8、11、12、13、14、15、18)、罗茨机械泵(9、10)、液氮冷阱(16)组成。
高真空抽气系统主要包括低温泵再生抽气系统、低温泵高真空抽气系统、分子泵检漏(辅助)抽气系统。高真空抽气系统主要由阀门(26、27、28、29、38、39、40、41、43、45、48、42)、冷阴极电离真空计(30、31、32、33)、制冷机低温泵(34、37)、涡轮分子泵(35、36、46)、液氮冷阱(47)、机械泵(49)组成。
超高真空抽气系统主要由热沉组成，热沉主要布置于真空容器内，可通液氮、液氦等低温介质对真空容器进行超高真空抽气。
真空容器测量系统主要由真空容器(21)、热阴极电离真空计(22、25)、全量程裸规(23、24)组成。
真空容器复压系统主要由过滤器(19)、阀门(20)组成。
本发明具有的优点在于：(a)真空抽气管道中安装有液氮冷阱，可防止系统反油，避免污染真空容器；(b)采用两组低真空抽气机械泵，可同时工作也可独立工作，提高系统运行可靠性；(c)采用两组涡轮分子泵，可同时工作也可独立工作，提高系统运行可靠性；(d)采用两组制冷机低温泵，可同时工作也可独立工作，提高系统运行可靠性；(e)配有低温泵再生抽气系统，可进行低温泵启动前的预冷；(f)真空抽气系统配有放气阀，防止系统返油；(g)整个抽气系统干净清洁；(h)真空抽气系统管道及真空容器中安装有各类真空计，实现全量程压力测量。
【附图说明】
图1是真空抽气原理图
【具体实施方式】
下面结合附图来进一步说明本发明。
图1所示的真空抽气系统主要包括低真空抽气系统、高真空抽气系统、超高真空抽气系统、真空容器测量系统以及真空容器复压系统。
低真空抽气系统主要由干泵(1、2)、热传导真空计(3、4、17)、阀门(5、6、7、8、11、12、13、14、15、18)、罗茨机械泵(9、10)、液氮冷阱(16)组成。
高真空抽气系统主要包括低温泵再生抽气系统、低温泵高真空抽气系统、分子泵检漏(辅助)抽气系统。高真空抽气系统主要由阀门(26、27、28、29、38、39、40、41、43、45、48、42)、冷阴极电离真空计(30、31、32、33)、制冷机低温泵(34、37)、涡轮分子泵(35、36、46)、液氮冷阱(47)、机械泵(49)组成。
超高真空抽气系统主要由热沉组成，热沉主要布置于真空容器内，可通液氮、液氦等低温介质对真空容器进行超高真空抽气。
真空容器测量系统主要由真空容器(21)、热阴极电离真空计(22、25)、全量程裸规(23、24)组成。
真空容器复压系统主要由过滤器(19)、阀门(20)组成。
配合相应的真空测控系统，可实现对真空容器的真空抽气。
下面以容积200m3量级的真空容器为例，说明真空抽气系统的工作原理。
低真空抽气系统采2套罗茨泵机组，2套罗茨泵机组由2台WSU2001FC变频罗茨泵和2台SP630干泵组成。
高真空抽气系统采用2台Coolvac 60000BL-V LN2低温泵，其前级泵由1台SL300分子泵和1台SV40BI机械泵组成。
分子泵检漏(辅助)抽气系统可采用2台TW1600分子泵，只作为系统检漏和抽气辅助系统，抽气时可启动分子泵过渡，也可不启动分子泵而直接启动低温泵抽气。
工作时，首先启动罗茨泵机组，将真空容器抽至1Pa，该过程抽气时间约1.5h；然后可直接启动低温泵，将真空容器抽至10-4Pa，该过程抽气时间约1.5h；最后启动超高真空抽气系统，利用热沉将真空容器抽至10-4Pa以下，以达到不同试验要求。
Claims (4)
1.一种用于真空容器容积200m3级的真空抽气系统，可用于热真空试验和羽流效应研究，由低真空抽气系统、高真空抽气系统、超高真空抽气系统、真空容器测量系统以及真空容器复压系统组成；其特征在于：该系统无油、可实现真空容器的真空抽气、检漏及复压；
所述的低真空抽气系统主要由干泵（1、2）、热传导真空计（3、4、17）、阀门（5、6、7、8、11、12、13、14、15、18）、罗茨机械泵（9、10）、液氮冷阱（16）组成；
所述的高真空抽气系统主要包括低温泵再生抽气系统、低温泵高真空抽气系统、分子泵检漏辅助抽气系统，主要由阀门（26、27、28、29、38、39、40、41、43、45、48、42）、冷阴极电离真空计（30、31、32、33）、制冷机低温泵（34、37）、涡轮分子泵（35、36、46）、液氮冷阱（47）、机械泵（49）组成；
所述的超高真空抽气系统主要由热沉组成，热沉主要布置于真空容器内，可通液氮、液氦等低温介质对真空容器进行超高真空抽气；
所述的真空容器测量系统主要由真空容器（21）、热阴极电离真空计（22、25）、全量程裸规（23、24）组成；
所述的真空容器复压系统主要由过滤器（19）、阀门（20）组成。
2.如权利要求1所述的一种用于真空容器容积200m3级的真空抽气系统，其特征在于：所述的液氮冷阱（16、47）安装在真空抽气管道中。
3.如权利要求1所述的一种用于真空容器容积200m3级的真空抽气系统，其特征在于：真空抽气系统配有放气阀（5、6、15、42）。
4.如权利要求1所述的一种用于真空容器容积200m3级的真空抽气系统，其特征在于：真空抽气系统管道及真空容器中安装有各类真空计，包括热传导真空计（3、4、17）,冷阴极电离真空计（30、31、32、33），热阴极电离真空计（22、25），实现全量程压力测量。
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