在大型真空系統(tǒng)里,真空獲得組件可由多種型號(hào)的真空泵組成,且一定包含帶羅茨泵的前級(jí)真空泵。不同型號(hào)和尺寸的真空泵組合多樣化,使得工作真空度和抽氣能力能夠滿足真空工藝要求。
真空系統(tǒng)中,可凝性蒸氣的凝結(jié)與蒸發(fā),會(huì)影響真空系統(tǒng)的真空度和真空泵的抽速性能,若在真空泵內(nèi)凝結(jié)還可能造成泵的損傷。而超低溫冷阱對(duì)可凝性氣體可以實(shí)現(xiàn)高效捕集,有效避免上述問(wèn)題。
冷阱也叫冷凝捕集器,利用超低溫表面來(lái)捕集可凝性蒸氣,一般安裝于主泵入口與真空室之間的管路上,可以有效捕集來(lái)自真空室內(nèi)的可凝性蒸氣以及來(lái)自真空泵的返流蒸氣。冷阱的效果主要取決于其結(jié)構(gòu)以及所使用冷壁的溫度,面積越大,溫度越低,效果越好。
在真空應(yīng)用中,為實(shí)現(xiàn)良好的冷凝捕集效果,在冷阱的選擇與設(shè)計(jì)中,應(yīng)當(dāng)注意以下幾個(gè)方面:
1、冷凝部位應(yīng)具有較大的冷凝面積;
2、結(jié)構(gòu)為光學(xué)密閉,防止蒸氣分子直線通過(guò);
3、真空錐塔設(shè)計(jì),保證盡可能大的流導(dǎo);
4、制冷絕熱設(shè)計(jì),盡量少的冷量消耗;
5、清洗拆裝方便。
例如,大型空間環(huán)境模擬設(shè)備,就是超大型真空系統(tǒng),主要用于整星級(jí)或飛船級(jí)等航天器的地面測(cè)試試驗(yàn),驗(yàn)證航天器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、溫控設(shè)計(jì)的正確性及其對(duì)太空環(huán)境的正確性。目前世界上有幾十臺(tái)大型空間環(huán)境模擬試驗(yàn)設(shè)備,分布在美國(guó)、俄羅斯、歐洲、中國(guó)、日本,以滿足大型應(yīng)用衛(wèi)星及載人航天器空間環(huán)境試驗(yàn)的需要。
真空環(huán)境模擬:真空度10-2~10-6Pa,包含真空泵組、真空閥門(mén)、真空測(cè)量?jī)x器、氣體分析儀器等;冷黑環(huán)境模擬:采用液氮、氣氮系統(tǒng)、混合工質(zhì)制冷、自復(fù)疊制冷等。
我國(guó)的大型空間環(huán)境模擬設(shè)備,極大提升了大型航天器真空試驗(yàn)的能力,真空容器尺寸很大,比如φ9m×9m、φ10m×12m、φ17m×32m等規(guī)格。在真空度、熱沉溫度、自動(dòng)化程度等方面已接近或超過(guò)國(guó)外大型空間環(huán)境模擬設(shè)備水平,為空間站核心艙、實(shí)驗(yàn)艙及后續(xù)大型航天器發(fā)射提供有力保障。
長(zhǎng)流儀器自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的VaporCold系列深冷設(shè)備,作為真空冷阱和低溫?zé)岢两M件,多次配套應(yīng)用于空間環(huán)境模擬設(shè)備。
VaporCold系列深冷水汽捕集器,采用自復(fù)疊制冷技術(shù),最低溫度可達(dá)-150℃,專業(yè)設(shè)計(jì)的低溫盤(pán)管(Cryo Coil)或低溫?fù)醢?Cryo Baffle),廣泛應(yīng)用于各種真空系統(tǒng),性能達(dá)到或超過(guò)美國(guó)PolyCold自復(fù)疊制冷系統(tǒng)。