CN209458078U - 一种高性能低温泵结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高性能低温泵结构，其包括腔体，腔体的中心位置设置有双级制冷机，双级制冷机包括支撑管、一级冷头和二级冷头，一级冷头和二级冷头依次设置在支撑管上，支撑管插入到腔体内，并且一级冷头和二级冷头均位于腔体内，腔体的上部开口，所述腔体内由上向下依次设置有导流组件、冷却组件和隔离桶，所述冷却组件包括第一冷却桶、第二冷却桶和第三冷却桶；第一冷却桶、第二冷却桶和第三冷却桶依次减小，第一冷却桶、第二冷却桶和第三冷却桶依次套设，第一冷却桶、第二冷却桶和第三冷却桶的内壁上设置有活性炭层。本实用新型具有较高的吸附效率的效果。

Description

一种高性能低温泵结构

技术领域

本实用新型涉及一种低温泵的技术领域，尤其是涉及一种高性能低温泵结构。

背景技术

低温泵是利用低温表面冷凝气体的真空泵，又称冷凝泵。低温泵可以获得抽气速率最大、极限压力最低的清洁真空，广泛应用于半导体和集成电路的研究和生产，以及分子束研究、真空镀膜设备、真空表面分析仪器、离子注入机和空间模拟装置等方面。

在低温泵内设有由液氦或制冷机冷却到极低温度的冷板。它使气体凝结，并保持凝结物的蒸汽压力低于泵的极限压力，从而达到抽气作用。低温抽气的主要作用是低温冷凝、低温吸附和低温捕集。低温冷凝：气体分子冷凝在冷板表面上或冷凝在已冷凝的气体层上，其平衡压力基本上等于冷凝物的蒸气压。抽空气时，冷板温度必须低于25K；抽氢时，冷板温度更低。低温冷凝抽气冷凝层厚度可达10毫米左右。低温吸附：气体分子以一个单分子层厚被吸附到涂在冷板上的吸附剂表面上。吸附的平衡压力比相同温度下的蒸气压力低得多。如在20K时氢的蒸气压力等于大气压力，用20K的活性炭吸氢时吸附平衡压力则低于10-8帕。这样就可能在较高温度下通过低温吸附来进行抽气。低温捕集：在抽气温度下不能冷凝的气体分子，被不断增长的可冷凝气体层埋葬和吸附。

现技术中的低温泵，包括设置在顶端的法兰，与法兰连接的腔体、与腔体下端连接的制冷机，设置在腔体内部的圆盘式气体吸附组件。由于圆盘式气体吸附组件粘结活性炭或其它吸附剂数量较少。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种高性能低温泵结构，其具有较高的吸附效率的效果。

本实用新型的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种高性能低温泵结构，包括腔体，腔体的中心位置设置有双级制冷机，双级制冷机包括支撑管、一级冷头和二级冷头，一级冷头和二级冷头依次设置在支撑管上，支撑管插入到腔体内，并且一级冷头和二级冷头均位于腔体内，腔体的上部开口，所述腔体内由上向下依次设置有导流组件、冷却组件和隔离桶，所述冷却组件包括第一冷却桶、第二冷却桶和第三冷却桶；第一冷却桶、第二冷却桶和第三冷却桶依次减小，第一冷却桶、第二冷却桶和第三冷却桶依次套设，第一冷却桶、第二冷却桶和第三冷却桶的内壁上设置有活性炭层。

通过采用上述技术方案，使用时，第一冷却桶、第二冷却桶和第三冷却桶依次套设置在一起，并且二级冷头位于第三冷却桶上，二级冷头对第一冷却桶、第二冷却桶和第三冷却桶进行降温，第一冷却桶、第二冷却桶和第三冷却桶的内壁上均设置有活性炭层，由于第一冷却桶、第二冷却桶和第三冷却桶的侧壁的面积较大，从而设置有活性炭层的量较大，从而能够提高吸附效率，同时第一冷却桶、第二冷却桶和第三冷却桶分别对外层的热进行隔离，从而在第三冷却桶内的温度更容易控制在较低的温度，进一步通过温度降低提高吸附的效率。

本实用新型进一步设置为：所述第三冷却桶的内壁上设置有凸棱，凸棱沿着第三冷却桶的周向上均匀设置有多个，所述活性炭层位于凸棱上。

通过采用上述技术方案，凸棱设置在第三冷却桶的内壁上，由于凸棱形成的第三冷却桶的内壁面积加大，从而进一步提高活性炭层的面积。

本实用新型进一步设置为：多个所述凸棱形成波浪曲线。

通过采用上述技术方案，波浪曲线形式的多个凸棱，能够使凸棱上的活性炭层接触气体分子的概率更加接近，从而利用效率相同。

本实用新型进一步设置为：所述第一冷却桶、第二冷却桶和第三冷却桶均为圆柱形。

通过采用上述技术方案，第一冷却桶、第二冷却桶和第三冷却桶均为圆柱形，从而使其周向分布在二级冷头的周向上，温度分布比较均匀。

本实用新型进一步设置为：所述第一冷却桶、第二冷却桶和第三冷却桶的下部开口，所述第一冷却桶的开口处设置有盖板，盖板上开设有多个通气孔。

通过采用上述技术方案，第一冷却桶、第二冷却桶和第三冷却桶的下部开口，通气孔能够使气体进入到各冷却桶内，加快对气体分子的吸附。

本实用新型进一步设置为：所述第二冷却桶和第三冷却桶的下部开口均抵接在盖板的上表面；所述第一冷却桶、第二冷却桶和第三冷却桶的上部开设置有流通孔。

通过采用上述技术方案，第一冷却桶、第二冷却桶和第三冷却桶上部开设的流通孔，使气体分子还能够在第一冷却桶、第二冷却桶和第三冷却桶之间进行移动，使难以吸附的分子进入到第三冷却桶内。

本实用新型进一步设置为：所述导流组件包括多个呈环状的导流片，多个导流片所呈环形的半径依次递减，导流片依次相套在一起，导流片呈锥形，且导流片的较大开口朝向腔体。

通过采用上述技术方案，导流片呈锥形，使气体在进入到隔离桶内时沿着倾斜方向进入，再反弹到冷却组件上，加快气体的冷凝。

本实用新型进一步设置为：所述导流片的下部设置有固定板，固定板的表面平行于导流片的中心线，固定板固定在腔体的内壁上。

通过采用上述技术方案，导流片的下部设置有的固定板与导流片的中心线重合，减小固定板对气流的影响。

综上所述，本实用新型的有益技术效果为：

1.通过第一冷却桶、第二冷却桶和第三冷却桶的内壁上均设置有活性炭层，由于第一冷却桶、第二冷却桶和第三冷却桶的侧壁的面积较大，从而设置有活性炭层的量较大，从而能够提高吸附效率；

2.通过凸棱设置在第三冷却桶的内壁上，由于凸棱形成的第三冷却桶的内壁面积加大，从而进一步提高活性炭层的面积；

3.通过设置波浪曲线形式的多个凸棱，能够使凸棱上的活性炭层接触气体分子的概率更加接近，从而利用效率相同。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型的爆炸结构示意图；

图3是冷却组件的爆炸结构示意图；

图4是本实用新型省略盲板的结构示意图；

图5是固定装置的爆炸示意图；

图6中图2的A部分局部放大示意图。

图中，1、腔体；11、法兰；2、双级制冷机；21、支撑管；22、一级冷头；23、二级冷头；3、盲板；31、凸台一；4、固定装置；41、连接件一；411、滑槽；412、钩部一；413、通孔；42、连接件二；421、钩部二；422、螺柱；43、螺母；44、凸台二；5、隔离桶；51、封闭腔；6、冷却组件；61、第一冷却桶；62、第二冷却桶；63、第三冷却桶；631、凸棱；64、隔温腔；7、盖板；71、通气孔；72、流通孔；8、导流组件；81、导流片；82、固定板。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

参考图1，为本实用新型公开的一种高性能低温泵结构，包括腔体1，腔体1为圆柱形空心结构，腔体1的中心位置设置有双级制冷机2，双级制冷机2插入到腔体1内，且固定在腔体1的下部的端面上，腔体1的上部为开口，并且设置在腔体1上端部的边缘的周向上设置圆环形的法兰11，在法兰11的端面上设置有盲板3，盲板3为圆形，盲板3盖在腔体1的开口位置，使腔体1封闭，盲板3的周向上分布有多个固定装置4，固定装置4卡在法兰11和盲板3上。

参考图2，双级制冷机2包括支撑管21、一级冷头22和二级冷头23，支撑管21为圆柱形，且支撑管21的中心线与腔体1的中心线重合，支撑管21插入到腔体1的内部，一级冷头22和二级冷头23分别位于支撑管21长度方向的两个位置，且二级冷头23位于一级冷头22的上方，二级冷头23的降温大于一级冷头22的降温，在腔体1内设置有隔离桶5，隔离桶5为圆柱形，且隔离桶5的中心线支撑管21的中心线重合，支撑管21插入到隔离桶5中，隔离桶5的底部固定在一级冷头22上，隔离桶5的底部外侧与腔体1的内侧形成封闭腔51，在封闭腔51内通过一级冷头22进行降温，使封闭腔51内的温度80-100K，同时隔离桶5的温度维持在65-100K，使隔离桶5的内侧能够对水分子进行冷凝并对进入到隔离桶5内的气体进行预降温。

参考图2和图3，在隔离桶5内设置有冷却组件6，冷却组件6包括第一冷却桶61、第二冷却桶62和第三冷却桶63，第一冷却桶61、第二冷却桶62和第三冷却桶63均为圆柱形，第一冷却桶61、第二冷却桶62和第三冷却桶63的直径依次减小，并且第一冷却桶61、第二冷却桶62和第三冷却桶63的中心线重合，使第一冷却桶61套在第二冷却桶62上，第二冷却桶62套设置在第三冷却桶63上，并且在第一冷却桶61和第二冷却桶62之间以及第三冷却桶63与第二冷却桶62之间均形成隔温腔64。

参考图3，在第三冷却桶63的内壁上设置有向第三冷却桶63中心凸起的凸棱631，凸棱631沿着第三冷却桶63周向分布有多个，且多个凸棱631形成波浪曲线，使凸棱631的表面平滑过渡，在凸棱631的表面上粘接有活性炭层，活性炭层能够对低温下的氖、氢气体进行吸附。活性炭层均匀粘接，并且在第一冷却桶61和第二冷却桶62的内壁上也均匀粘接活性炭层，在第一冷却桶61的外壁为光滑表面能够减小热量的吸收及对热量的反射。

参考图2和图3，第一冷却桶61、第二冷却桶62和第三冷却桶63的开口均朝下设置，在第一冷却桶61、第二冷却桶62和第三冷却桶63中心位置通过螺栓固定在二级冷头23上，二级冷却头使冷却组件6的最低温度达到25K，从而使第三冷却桶63内的温度能够使氖、氢的吸附效率提高。在第一冷却桶61的开口处设置有盖板7，盖板7上开设有通气孔71，通气孔71在盖板7上均匀分布有多个，通气孔71能够使气体进入到第三冷却桶63和隔温腔64内，第二冷却桶62和第三冷却桶63的开口均抵接在盖板7上，使隔温腔64、第三冷却桶63均分成各个腔室。第一冷却桶61、第二冷却桶62和第三冷却桶63的底部均开设有流通孔72，气体在第一冷却桶61、第二冷却桶62和第三冷却桶63之间进行移动并吸收。

参考图4，在腔体1内的上部设置有导流组件8，导流组件8包括多个呈环状的导流片81，多个导流片81所呈环形的半径依次递减，多个导流片81的中心重合，并且多个导流片81依次相套在一起，导流片81的中心与腔体1的中心重合，相邻的两个导流片81之间形成气体流道，导流片81均呈圆锥形，且导流片81的较大开口朝向腔体1。多个导流片81的下部设置有固定板82，固定板82的表面平行于导流片81的中心线，固定板82向腔体1的内壁方向延伸并固定在腔体1上，多个导流片81固定安装在固定板82上。

参考图5，固定装置4包括连接件一41和连接件二42，连接件一41上开设有滑槽411，连接件二42配合安装在滑槽411内，连接件二42为杆状，连接件二42的横截面为矩形，且连接件二42在滑槽411内沿着连接件二42的长度方向滑动，连接件二42的一端插入到滑槽411内，另一端一体设置有钩部二421，连接件二42插入到滑槽411内的一端设置有螺柱422，螺柱422与连接件二42一体设置形成，并且在连接件一41上开设有通孔413，通孔413的中心线与沿着螺柱422的中心线重合，在连接件二42插入到滑槽411内时，螺柱422穿过通孔413并螺纹连接有螺母43，在连接件一41上一体设置有钩部一412，钩部一412与钩部二421上下相对设置。

参考1和图6，在盲板3背向法兰11的一面沿着盲板3的边缘方向设置有凸台一31，凸台高于盲板3的上表面，在法兰11背向盲板3的一面边缘设置有凸台二44，凸台二44向下凸出于法兰11的下表面，钩部一412钩在凸台一31处，钩部二421钩在凸台二44外，再通过螺母43使连接件二42向连接件一41运动，从而使钩部一412和钩部二421之间的距离减小，进而完成对盲板3与法兰11的连接。盲板3通过固定装置4固定在腔体1上，盲板3能够在使腔体1在运输过程中保持封闭，防止对腔体1内造成污染，同时固定装置4能够在后期与法兰11连接时使用，并且在安装法兰11时，法兰11通过固定装置4安装在法兰11的周向上，对法兰11的制造精度要求低，安装的角度容易调节。

本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高性能低温泵结构，包括腔体(1)，腔体(1)的中心位置设置有双级制冷机(2)，双级制冷机(2)包括支撑管(21)、一级冷头(22)和二级冷头(23)，一级冷头(22)和二级冷头(23)依次设置在支撑管(21)上，支撑管(21)插入到腔体(1)内，并且一级冷头(22)和二级冷头(23)均位于腔体(1)内，腔体(1)的上部开口，所述腔体(1)内由上向下依次设置有导流组件(8)、冷却组件(6)和隔离桶(5)，其特征在于：所述冷却组件(6)包括第一冷却桶(61)、第二冷却桶(62)和第三冷却桶(63)；第一冷却桶(61)、第二冷却桶(62)和第三冷却桶(63)依次减小，第一冷却桶(61)、第二冷却桶(62)和第三冷却桶(63)依次套设，第一冷却桶(61)、第二冷却桶(62)和第三冷却桶(63)的内壁上设置有活性炭层。

2.根据权利要求1所述的一种高性能低温泵结构，其特征在于：所述第三冷却桶(63)的内壁上设置有凸棱(631)，凸棱(631)沿着第三冷却桶(63)的周向上均匀设置有多个，所述活性炭层位于凸棱(631)上。

3.根据权利要求2所述的一种高性能低温泵结构，其特征在于：多个所述凸棱(631)形成波浪曲线。

4.根据权利要求1所述的一种高性能低温泵结构，其特征在于：所述第一冷却桶(61)、第二冷却桶(62)和第三冷却桶(63)均为圆柱形。

5.根据权利要求1所述的一种高性能低温泵结构，其特征在于：所述第一冷却桶(61)、第二冷却桶(62)和第三冷却桶(63)的下部开口，所述第一冷却桶(61)的开口处设置有盖板(7)，盖板(7)上开设有多个通气孔(71)。

6.根据权利要求5所述的一种高性能低温泵结构，其特征在于：所述第二冷却桶(62)和第三冷却桶(63)的下部开口均抵接在盖板(7)的上表面；所述第一冷却桶(61)、第二冷却桶(62)和第三冷却桶(63)的上部开设置有流通孔(72)。

7.根据权利要求1所述的一种高性能低温泵结构，其特征在于：所述导流组件(8)包括多个呈环状的导流片(81)，多个导流片(81)所呈环形的半径依次递减，导流片(81)依次相套在一起，导流片(81)呈锥形，且导流片(81)的较大开口朝向腔体(1)。

8.根据权利要求7所述的一种高性能低温泵结构，其特征在于：所述导流片(81)的下部设置有固定板(82)，固定板(82)的表面平行于导流片(81)的中心线，固定板(82)固定在腔体(1)的内壁上。