在大型真空系統(tǒng)里,真空獲得組件可由多種型號的真空泵組成,且一定包含帶羅茨泵的前級真空泵。不同型號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。而超低溫冷阱對可凝性氣體可以實現(xiàn)高效捕集,有效避免上述問題。
冷阱也叫冷凝捕集器,利用超低溫表面來捕集可凝性蒸氣,一般安裝于主泵入口與真空室之間的管路上,可以有效捕集來自真空室內(nèi)的可凝性蒸氣以及來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,為實現(xiàn)良好的冷凝捕集效果,在冷阱的選擇與設(shè)計中,應(yīng)當注意以下幾個方面:
1、冷凝部位應(yīng)具有較大的冷凝面積;
2、結(jié)構(gòu)為光學密閉,防止蒸氣分子直線通過;
3、真空錐塔設(shè)計,保證盡可能大的流導;
4、制冷絕熱設(shè)計,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),主要用于整星級或飛船級等航天器的地面測試試驗,驗證航天器結(jié)構(gòu)設(shè)計、溫控設(shè)計的正確性及其對太空環(huán)境的正確性。目前世界上有幾十臺大型空間環(huán)境模擬試驗設(shè)備,分布在美國、俄羅斯、歐洲、中國、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、真空測量儀器、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、自復疊制冷等。
我國的大型空間環(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、自動化程度等方面已接近或超過國外大型空間環(huán)境模擬設(shè)備水平,為空間站核心艙、實驗艙及后續(xù)大型航天器發(fā)射提供有力保障。
長流儀器自主知識產(chǎn)權(quán)的VaporCold系列深冷設(shè)備,作為真空冷阱和低溫熱沉組件,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,采用自復疊制冷技術(shù),最低溫度可達-150℃,專業(yè)設(shè)計的低溫盤管(Cryo Coil)或低溫擋板(Cryo Baffle),廣泛應(yīng)用于各種真空系統(tǒng),性能達到或超過美國PolyCold自復疊制冷系統(tǒng)。