CN107542643A - 用于大口径自屏蔽低温泵的低温屏蔽结构 - Google Patents

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赵月帅
孙立臣
邵容平
孙伟
任国华
王勇
綦磊
李文斌
李征
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Abstract

本发明公开了一种大口径自屏蔽低温泵的低温屏蔽结构，包括冷屏I、冷屏II、隔热垫、障板和导热板，冷屏I、冷屏II、隔热垫以及障板均分为对称的左右两个部分，左右部分之间通过导热板连接，冷屏I与冷屏II之间的对接部分使用隔热垫进行热隔离，导热板将冷屏I、冷屏II以及障板形成的空间分开为两个部分，障板为百叶窗的结构，障板的叶片采用600非均匀斜排列设置，冷屏II的底面开有法兰口用于安装两级制冷机。本发明采用了对称设计保证各个制冷机的热负荷和热应力在许可范围之内，避免了热胀冷缩效应对制冷机的影响，且采用了非均匀设置的障板叶片间距和不等的障板叶片尺寸，对大口径自屏蔽低温泵的两个冷板提供一次光学屏蔽，同时满足低温泵对流导的要求。

Description

用于大口径自屏蔽低温泵的低温屏蔽结构
技术领域
本发明属于低温真空技术领域，具体来说，本发明涉及一种用于大口径自屏蔽低温泵的低温屏蔽结构。
背景技术
低温泵是一种利用20K以下的超低温冷板冷凝和吸附气体来获得高真空的高真空泵。由于作为低温泵超低温冷板冷源的制冷机功率通常比较小，低温泵通常采用冷屏加障板的形式作为低温屏蔽结构低温屏蔽结构对冷板进行热屏蔽。
目前，国内外一般商用低温泵的低温屏蔽结构的形式比较简单，利用制冷机的一级通过简单连接的方式即可满足冷板对低温屏蔽的要求。例如参见图1，图1显示了现有技术中的商用低温泵的一级屏蔽冷量传输路径的示意图，其中，这里描述图1所示的内容，包括低温泵的结构及其制冷方式。而对于大口径的低温泵，例如口径大于900mm的低温泵，这种简单连接的方式就不再满足要求了。一方面，大口径自屏蔽低温泵尺寸的增大导致传热路径的加长，低温泵底部的制冷机冷量不能有效的传递给热负荷最大的障板；另一方面，由于制冷机功率的限制，低温屏蔽结构所需的制冷量需要由多个制冷机联合提供，这样就必须保证低温泵的各个制冷机的热负荷和热应力在许可范围之内，同时避免热胀冷缩效应对制冷机的影响。
对于大口径的低温泵国内外现有技术采用液氮作为低温屏蔽结构的冷源，液氮预冷型低温泵的结构通常包括一个制冷机、泵壳、由液氮冷却的低温屏蔽结构、一个冷板等组成。液氮预冷型低温泵利用液氮提供80K左右的冷屏蔽，为冷板提供冷背景，并冷凝大量水汽等，保证冷板具备持续抽气能力。液氮预冷型低温泵的运行需要持续的液氮供应，需要给低温泵额外配置液氮储存容器及管路系统，在缺乏建设液氮供给的条件时，低温泵就无法正常运行。
为了在缺乏液氮供给的条件下提供大口径的低温泵，同时克服现有自屏蔽低温泵低温屏蔽结构无法应用于大口径自屏蔽低温泵的缺点，需研制一种能够满足大口径自屏蔽低温泵需求的低温屏蔽结构。
发明内容
本发明的目的在于克服现有自屏蔽低温泵低温屏蔽结构不能满足大口径自屏蔽低温泵需求的缺点，从而提出一种能够平衡制冷机热应力和热负载、缩短降温时间，且最高温度低于130K的低温泵低温屏蔽结构。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：
大口径自屏蔽低温泵的低温屏蔽结构，包括冷屏I、冷屏II、隔热垫、障板和导热板，冷屏I、冷屏II、隔热垫以及障板均分为对称的左右两个部分，左右部分之间通过导热板连接，冷屏I与冷屏II之间的对接部分使用隔热垫进行热隔离，导热板将冷屏I、冷屏II以及障板形成的空间分开为两个部分，每个空间设置有障板，障板为百叶窗的结构，障板的叶片采用60°非均匀斜排列设置，冷屏II的的底面分别开有法兰口用于安装两级制冷机，导热板设置了法兰盘用于安装单级制冷机。其中，导热板将空间分成对称的两部分。
其中，障板为百叶窗的结构，障板的叶片采用60°非均匀斜排列设置。
进一步地，障板叶片的尺寸和间距，保证大口径自屏蔽低温泵的两个冷板的一次光学屏蔽。
其中，冷屏II与冷屏I两部分的质量分割比例为1:2。
其中，冷屏II具有热应力缓冲结构，将冷屏II分割为对称的两个部分，然后采用两片对叠放置的L形连接片将冷屏II的两个部分拼接起来。
进一步地，连接片优选为经过退火处理的无氧铜薄铜片，优选为0.5mm厚。
其中，导热板为中央厚，两边薄的板结构。
该屏蔽结构改变了传统低温泵的冷量传输路径，使得热负荷最大的障板首先获得制冷机的冷量，使低温泵的冷屏和障板获得更优的温度分布；将低温屏蔽结构在热力学上分割为两个部分，两部分之间进行热隔离，保障两级制冷机受到较小的热冲击影响，同时优选两部分的质量分割比例为1:2，可以充分利用制冷机的制冷能力，保障低温泵的低温屏蔽结构的降温时间在许可范围之内；屏蔽结构采用了对称设计保证低温泵的各个制冷机的热负荷和热应力在许可范围之内，避免了热胀冷缩效应对制冷机的影响；本结构采用了优选的障板叶片尺寸和间距，对大口径自屏蔽低温泵的两个冷板提供一次光学屏蔽，同时满足低温泵对流导的要求。
附图说明
图1为现有技术中典型的商用低温泵的一级屏蔽冷量传输路径示意图；
其中，1、障板；2、冷屏；3、制冷机；
其中，箭头表示制冷机冷量传输方向；
图2为本发明提出的大口径低温泵的低温屏蔽冷量传输路径及结构示意图；
其中，4、障板叶片；5、冷屏I；6、隔热垫；7、冷屏II；8、两级制冷机；9、单级制冷机；10、导热板；
其中，箭头表示制冷机冷量传输方向；
图3为本发明的大口径低温泵中冷屏II具有的热应力缓冲结构示意图，
其中，11、连接片；
图4为本发明大口径低温泵中的导热板结构示意图；
图5为大口径低温泵中障板对两个冷板结构的一次光学屏蔽示意图；
其中，12、冷板。
具体实施方式
以下介绍的是作为本发明所述内容的具体实施方式，下面通过具体实施方式对本发明的所述内容作进一步的阐明。当然，描述下列具体实施方式只为示例本发明的不同方面的内容，而不应理解为限制本发明范围。
以下结合附图对本发明的实施方式作进一步地说明。
参照图2，本发明的大口径低温泵的低温屏蔽结构包括冷屏I 5、冷屏II 7，障板叶片4、导热板10，冷屏I 5与冷屏II 7之间的对接部分使用隔热垫6进行热隔离，冷屏II 7与冷屏I 5两部分的质量分割比例为1:2。冷屏I 5、冷屏II 7、隔热垫6以及障板叶片4均分为对称的左右两个部分，左右部分之间通过导热板10连接，导热板10将冷屏I 5、冷屏II 7以及障板叶片4形成的空间分开为两个部分。障板1为百叶窗的结构，障板1的叶片采用60°非均匀斜排列设置，冷屏II 7的底面分别开有法兰口用于安装两级制冷机，导热板10设置了法兰盘用于安装单级制冷机。
在一优选的实施方式中，导热板10将空间分成对称的两部分，每个部分的障板1为百叶窗的结构，障板的叶片采用60°非均匀斜排列设置，障板叶片4的尺寸和间距，保证大口径低温泵的冷板结构的一次光学屏蔽。
其中冷屏II 7单独构成一个部分，由两个两级制冷机8的一级进行冷却，为了防止冷屏II 7从300K降温到80K的过程中发生的热胀冷缩效应产生的热应力损坏与之连接的两级制冷机8，冷屏II 7具有如图3所示的热应力缓冲结构，参见图3，图3显示了本发明的大口径低温泵中冷屏II 7具有的热应力缓冲结构示意图，其中，冷屏II 7具有热应力缓冲结构，将冷屏II 7分割为对称的两个部分，然后采用两片对叠放置的经过退火处理的L形无氧铜薄铜片连接片将冷屏II 7的两个部分拼接起来，L形连接片11的长边相互叠放，然后短边分别平齐设置在两块冷屏II的平面上，连接片优选为0.5mm厚。
而障板叶片4、冷屏I 5和导热板10构成另外的一部分，这一部分同样设计为左右对称的结构，其中导热板设计为如图4所示的结构，中间厚，两端薄，中间厚的部分例如为20mm，该部分的功能主要是冷量传递，主要负责将单级制冷机9所产生的热量传递到障板叶片4中，其余部分的主要功能是将低温泵分割为左右两个区域，和障板叶片4配合完成对冷板的一次光学屏蔽。导热板厚的部分和单级制冷机9的数量相对应，导热板10的可以为整体的一块板，也可以为分开为多个板然后组装在一起。
障板叶片4、导热板10共同对低温泵的冷板实现一次光学屏蔽的作用，参见图5，图5为大口径低温泵中障板对大口径低温泵的两个冷板结构的一次光学屏蔽示意图；箭头代表光线或热辐射，障板的叶片采用优选的障板叶片尺寸和间距，使得从低温泵泵口的任意方向所射入的光线或热辐射都不能够直接照射到温度很低的冷板上，具备一次光学屏蔽的结构可以有效的将热量留在低温屏蔽结构上，从而达到对冷板更好的热屏蔽效果。
尽管上文对本发明的具体实施方式进行了详细描述和说明，但是应该指明的是，本领域的技术人员可以依据本发明的精神对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用在未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.大口径自屏蔽低温泵的低温屏蔽结构，包括冷屏I、冷屏II、隔热垫、障板和导热板，冷屏I、冷屏II、隔热垫以及障板均分为对称的左右两个部分，左右部分之间通过导热板连接，冷屏I与冷屏II之间的对接部分使用隔热垫进行热隔离，导热板将冷屏I、冷屏II以及障板形成的空间分开为两个部分，障板为百叶窗的结构，障板的叶片采用60°非均匀斜排列设置，冷屏II的底面分别开有法兰口用于安装两级制冷机，导热板设置了法兰盘用于安装单级制冷机。
2.如权利要求1所述的低温屏蔽结构，其中，导热板将空间分成对称的两部分。
3.如权利要求1所述的低温屏蔽结构，其中，每个空间设置有障板，障板为百叶窗的结构，障板的叶片采用60°非均匀斜排列设置。
4.如权利要求1-4任一项所述的低温屏蔽结构，其中，障板叶片的尺寸和间距，保证大口径自屏蔽低温泵的两个冷板的一次光学屏蔽。
5.如权利要求1所述的低温屏蔽结构，其中，冷屏II与冷屏I两部分的质量分割比例为1:2。
6.如权利要求1所述的低温屏蔽结构，其中，冷屏II具有热应力缓冲结构，将冷屏II分割为对称的两个部分，然后采用两片对叠放置的L形连接片将冷屏II的两个部分拼接起来。
7.如权利要求1所述的低温屏蔽结构，其中，连接片为经过退火处理的无氧铜薄铜片。
8.如权利要求7所述的低温屏蔽结构，其中，连接片的厚度为0.5mm。
9.如权利要求1所述的低温屏蔽结构，其中，导热板为中央厚，两边薄的板结构，其中中央厚的部分16mm以上厚度。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4966016A (en) * 1987-01-27 1990-10-30 Bartlett Allen J Cryopump with multiple refrigerators
CN102769991A (zh) * 2012-07-26 2012-11-07 中国原子能科学研究院 插入式低温冷凝板装置
US20130205805A1 (en) * 2010-07-30 2013-08-15 Brooks Automation, Inc. Multi-refrigerator high speed cryopump
CN105041609A (zh) * 2015-07-16 2015-11-11 兰州空间技术物理研究所 一种大口径抽除氙气低温泵
CN107542642A (zh) * 2016-11-14 2018-01-05 北京卫星环境工程研究所 大口径自屏蔽制冷机低温泵

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4966016A (en) * 1987-01-27 1990-10-30 Bartlett Allen J Cryopump with multiple refrigerators
US20130205805A1 (en) * 2010-07-30 2013-08-15 Brooks Automation, Inc. Multi-refrigerator high speed cryopump
CN102769991A (zh) * 2012-07-26 2012-11-07 中国原子能科学研究院 插入式低温冷凝板装置
CN105041609A (zh) * 2015-07-16 2015-11-11 兰州空间技术物理研究所 一种大口径抽除氙气低温泵
CN107542642A (zh) * 2016-11-14 2018-01-05 北京卫星环境工程研究所 大口径自屏蔽制冷机低温泵

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