低温泵的抽气原理与分类与结构

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1.低温泵的抽气原理与分类  

     北方的冬天,在玻璃窗上常结一层霜,这就是低温抽气作用。水蒸汽凝结在0oC以下的玻璃表面上,使空气中水蒸汽的分压强降低了,达到了抽除水蒸汽的目的。同理,如果设法使某一固体表面温度足够低,使其低于空气中主要气体成分的饱和蒸汽压温度,空气中大部份气体被凝结,达到了抽真空的目的。按这种原理抽真空的泵叫低温冷凝泵。
       利用低温表面上的吸附剂和打在其上的气体分子发生吸附而达到抽气作用的泵叫作低温吸附泵。根据所用吸附剂不同,又可分为三种类型:

2.低温泵的结构

低温冷凝泵

图6:低温冷凝泵


       图6是一种低温冷凝泵。它由三种部件组成,一是由低温介质(液氦)冷却的抽气表面;二是各种形状和温度的辐射屏(图中是人字形障板,液氮温度);三是泵体。

 

低温泵

图7:低温泵


       实际应用的低温泵常将低温冷凝与吸附作用结合起来,构成如图7所示的结卡勾。对各种气体都能抽除。

小型制冷机低温泵

图8:小型制冷机低温泵


       图8是闭循环小型制冷机低温泵。它由低温泵、压缩机和膨胀机等部份组成。制冷介质氦气由压缩机压缩,经进气管到膨胀机。这时进气阀门打开,膨胀机活塞在专用电机带动下向上运动,使膨胀机下腔充满高压气体。当活塞到达上部顶端时,关闭进气阀,同时打开排气阀,使膨胀机与低压端相通,气体膨胀制冷,活塞向下移动把冷量贮存在活塞内的蓄冷器中。如此多次循环,便在一、二级冷头处分别获得低于80K和20K的低温和所需的制冷功率,并使气体在低温面上凝结,在活性炭上吸附而被抽除。

       1)非金属吸附剂泵:以活性炭、分子筛等为吸附剂。

       2)金属吸附剂泵:以蒸发或升华在冷面上的钛、钽、铝等金属或其合金为吸气剂。

       3)气体霜也有类似吸附剂一样的吸气作用,象二氧化碳、水蒸汽等易冷凝的气体,在低温表面上凝结的同时,将不易冷淀的气体(如氦)也一起埋葬或吸附抽除。
       如果按供低温介质的方式分类,又可分为贮槽式、连续流动式和闭循环小型制冷机低温泵。

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