低溫泵的抽氣原理與分類與結(jié)構(gòu)
一、低溫泵的抽氣原理與分類
北方的冬天,在玻璃窗上常結(jié)一層霜,這就是低溫抽氣作用。水蒸汽凝結(jié)在0oC以下的玻璃表面上,使空氣中水蒸汽的分壓強降低了,達到了抽除水蒸汽的目的。
同理,如果設法使某一固體表面溫度足夠低,使其低于空氣中主要氣體成分的飽和蒸汽壓溫度,空氣中大部份氣體被凝結(jié),達到了抽真空的目的。按這種原理抽真空的泵叫低溫冷凝泵。
利用低溫表面上的吸附劑和打在其上的氣體分子發(fā)生吸附而達到抽氣作用的泵叫作低溫吸附泵。根據(jù)所用吸附劑不同,又可分為三種類型:
二、低溫泵的結(jié)構(gòu)
圖6:低溫冷凝泵
圖6是一種低溫冷凝泵。它由三種部件組成,一是由低溫介質(zhì)(液氦)冷卻的抽氣表面;二是各種形狀和溫度的輻射屏(圖中是人字形障板,液氮溫度);三是泵體。
圖7:低溫泵
實際應用的低溫泵常將低溫冷凝與吸附作用結(jié)合起來,構(gòu)成如圖7所示的結(jié)卡勾。對各種氣體都能抽除。
圖8:小型制冷機低溫泵
圖8是閉循環(huán)小型制冷機低溫泵。它由低溫泵、壓縮機和膨脹機等部份組成。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),便在一、二級冷頭處分別獲得低于80K和20K的低溫和所需的制冷功率,并使氣體在低溫面上凝結(jié),在活性炭上吸附而被抽除。
1、非金屬吸附劑泵:以活性炭、分子篩等為吸附劑。
2、金屬吸附劑泵:以蒸發(fā)或升華在冷面上的鈦、鉭、鋁等金屬或其合金為吸氣劑。
3、氣體霜也有類似吸附劑一樣的吸氣作用,象二氧化碳、水蒸汽等易冷凝的氣體,在低溫表面上凝結(jié)的同時,將不易冷淀的氣體(如氦)也一起埋葬或吸附抽除。
如果按供低溫介質(zhì)的方式分類,又可分為貯槽式、連續(xù)流動式和閉循環(huán)小型制冷機低溫泵。
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