专利名称：带液氮热沉的大口径低温泵的制作方法
技术领域：
本实用新型属于真空制冷领域。具体来说，本实用新型涉及一种大口径的低温泵， 该低温泵通过在内部设置液氮热沉使地真空系统获得清洁且超高的真空度。
背景技术：
随着我国航天工业的迅速发展，大型空间环境模拟装置越来越多，使得大口径低温泵的需求量也越来越大。但是，目前只有小型的制冷机低温泵，其中，CN201288651Y公开了一种小型制冷机低温泵，主要包括冷头、壳体、冷屏、二级冷板、障板，其中，冷屏设置在壳体内部，二级冷板设置在冷屏内部，冷头通过其法兰固定在壳体中线上并穿过壳体，在壳体内部通过其一级法兰与冷屏连接，在冷屏内通过其二级法兰与二级冷板相连接，障板与冷屏组成光学封闭结构，将二级冷板包围在其中。但是，由于国外对大口径低温泵的出口限制以及仅仅通过将小型低温泵各部件增大尺寸获得大口径低温泵在技术上存在很大障碍，因此，自主研制大口径低温泵的工作就尤其必要。
实用新型内容为了解决上述问题，本实用新型提出了一种带有液氮热沉的大口径低温泵，包括低温泵真空泵壳、GM制冷机冷头、低温吸附盘阵列、百叶窗式低温挡板、热沉径向支撑块、液氮热沉、热沉轴向支撑柱和一级屏蔽板，其中，低温泵真空泵壳包括直筒体和焊接其顶部的拱顶圆封盖以及焊接其底部的进口法兰，直筒体外侧壁上对称设置有吊耳，拱顶圆封盖顶面一侧上设置有前级泵接口，顶面另一侧设置有安全阀接口，封盖靠近直筒体侧壁的两侧分别设置有液氮进出口弹性节且其通过封头进行密封，GM制冷机冷头与所述真空泵壳同轴，一级屏蔽板固定在GM制冷机冷头的一级换热器上，低温吸附圆盘阵列固定在GM制冷机冷头的二级换热器上，一级屏蔽板和低温吸附圆盘阵列周围设置减少GM制冷机冷头冷量散失的液氮热沉，液氮热沉通过热沉径向支撑块进行径向支撑，通过热沉轴向支撑柱进行轴向支撑，液氮进出口弹性节穿过拱顶圆封盖并与直筒体内部的液氮热沉相连通，直筒体内部底端与GM制冷机冷头同轴设置有百叶窗式低温挡板以避免外界热辐射，低温吸附圆盘阵列的吸附盘上设置有活性炭。其中，大口径是指低温泵的直径大于500mm。其中，二级低温吸附盘阵列由上下固定架和若干片吸附板组成，各片吸附板都是 45°折边的八边形近似圆盘，通过螺钉与上固定架和下固定架连接，上下固定架与冷头的二级换热器用螺钉连接，连接处垫有铟片。百叶窗式低温挡板设置有多个叶片，各叶片通过插口定位在两块横向连接板上， 一块纵向连接板与两块横向连接板由垂直插口定位，再与圆环形框架插口定位，再用氩弧焊电焊固定。进一步地，圆形框架与液氮热沉紧密接触，三块连接板同液氮热沉上的连接板用螺钉连接，连接处垫有铟片。[0008]进一步地，液氮热沉包括立式液氮热沉和卧式液氮热沉。其中，立式液氮热沉包括两根一侧开长条槽的集液管和与其焊接的两片由Imm厚的不锈钢板制成的中空半圆形腔，两根集液管分别与液氮进口、液氮出口的液氮管道连通焊接，上集液管的外侧分别焊接有6片与百叶窗式低温挡板相连接的连接片并且供设置热沉径向固定块的4片连接片，下集液管外点焊一圈作为防辐射裙边的Imm厚的不锈钢板，裙边上设置四个孔以用于热沉的轴向固定。其中，卧式液氮热沉具有两片中空半圆形腔，该中空半圆形腔与两根两侧开长条槽孔的液氮进口、液氮出口的液氮管连通焊接，并焊接有伞形裙边和10个连接片。其中，液氮热沉通过4块热沉径向支撑块侧向固定并通过4个热沉轴向支撑柱轴向固定，进口液氮管和出口液氮管与泵壳用两个弹性连接节焊接密封。一级屏蔽板通过螺钉连接在上述冷头的一级换热器上，连接处垫有铟片。本实用新型的带有液氮热沉的大口径低温泵具有如下优点1)带液氮热沉，解决了制冷机一级制冷量不足，不能满足大口径低温泵的冷量要求；2)采用二级制冷量较大的制冷机，可以提高二级吸附阵的质量，从而提高低温泵的耐冲击能力及抽气容量。
图1是本实用新型的带有液氮热沉的大口径低温泵的结构示意图。其中，1为低温泵泵壳；2、GM制冷机冷头；3、低温吸附盘阵列；4、百叶窗式低温挡板；5、热沉径向支撑块；6、液氮热沉；7、热沉轴向支撑柱；和8、一级屏蔽板。图2是本实用新型的大口径低温泵壳体的结构示意图。其中，11为直筒体；12为拱顶圆封盖；13为进口法兰；14为吊耳；15为前级泵接口 ；16为安全阀接口 ；17为液氮进出口弹性节；18为封头。图3是本实用新型的大口径低温泵壳体的二级低温吸附盘阵列结构示意图。其中，21为折边的八边形近似圆盘；22为上固定架；23为下固定架图4是本实用新型的大口径低温泵的百叶窗式低温挡板结构示意图。其中31-38为叶片39为横向连接板；40为纵向连接板；41为圆形框架；图5是本实用新型的大口径低温泵的立式液氮热沉结构示意图。其中，51、52为集液管；53为中空半圆形腔；54为液氮进口 ；55为液氮出口 ；56为连接片；57裙边；图6是本实用新型的大口径低温泵壳体的卧式液氮热沉结构示意图。其中，61为中空半圆形腔；63为液氮进口 ；64为液氮出口 ；67为伞形裙边；68为安装连接片。
具体实施方式
以下参照附图对本实用新型进行详细说明，但附图仅未示例的目的，并不旨在对本实用新型的保护范围进行任何限制，其范围由所附的权利要求书进行限定。图1是本实用新型的带有液氮热沉的大口径低温泵的结构示意图。该带有液氮热沉的大口径低温泵包括低温泵真空泵壳1、GM制冷机冷头2、低温吸附盘阵列3、百叶窗式低温挡板4、热沉径向支撑块5、液氮热沉6、热沉轴向支撑柱7和一级屏蔽板8，其中，低温泵真空泵壳1包括直筒体11和焊接其顶部的拱顶圆封盖12以及焊接其底部的进口法兰13， 直筒体11外侧壁上对称设置有吊耳14，拱顶圆封盖12顶面一侧上设置有前级泵接口 15， 顶面另一侧设置有安全阀接口 16，封盖12靠近直筒体11侧壁的两侧分别设置有液氮进出口弹性节17且其通过封头18进行密封，GM制冷机冷头2与所述真空泵壳1同轴，一级屏蔽板8固定在GM制冷机冷头2的一级换热器上，低温吸附圆盘阵列3固定在GM制冷机冷头2的二级换热器上，一级屏蔽板8和低温吸附圆盘阵列3周围设置减少GM制冷机冷头2 冷量散失的液氮热沉6，液氮热沉6通过热沉径向支撑块5进行径向支撑，通过热沉轴向支撑柱7进行轴向支撑，液氮进出口弹性节穿过拱顶圆封盖22并与直筒体21内部的液氮热沉6相连通，直筒体21内部底端与GM制冷机冷头2同轴设置有百叶窗式低温挡板4以避免外界热辐射，低温吸附圆盘阵列3的吸附盘上设置有活性炭。图2是本实用新型的大口径低温泵壳体的结构示意图。其中，低温泵壳体1的各部件采用氩弧焊焊接制成，材料均采用304不锈钢，焊接漏率< 5 X IO-11Pa -mVs,内表面机械抛光，外表面喷漆。图3给出了本实用新型的大口径低温泵壳体的二级低温吸附盘阵列结构示意图。 其中，低温吸附盘阵列3由无氧铜制成，其中各片吸附板都是45°折边的八边形近似圆盘 21，通过螺钉与上固定架22和下固定架23连接，上下固定架与GM制冷机冷头2的二级换热器用螺钉连接，连接处都要垫上铟片。图4是本实用新型的大口径低温泵的百叶窗式低温挡板结构示意图。其中，百叶窗式低温挡板4由无氧铜制成，朝外侧镀银抛光，朝内侧发黑，各叶片(31、32、33、34、35、 36、37、38)靠插口定位在两块横向连接板39上，一块纵向连接板40与两块横向连接板39 由垂直插口定位，再与圆环形框架41插口定位，最后用氩弧焊电焊固定；圆形框架41与液氮热沉6紧密接触，三块连接板同液氮热沉6的连接板用螺钉连接，连接处垫有铟片。图5和图6分别示出了大口径低温泵的立式液氮热沉和卧式液氮热沉的结构示意图。其中，液氮热沉6由不锈钢用氩弧焊焊接制成，为了保证液氮在泵中是下进上出，热沉分立式、卧式两种(分别见图5和图6)，分别配合低温泵立式与卧式安装的需要。立式热沉由两根一侧开长条槽的集液管Φ40(51、52)与两片由Imm厚的不锈钢板制成的中空半圆形腔53焊接制成，两根集液管(51、52)分别与液氮进口 54、液氮出口 55的Φ40液氮管连通焊接，上集液管的外侧分别焊接有6片与百叶窗式低温挡板相连接的连接片56以及安装热沉径向固定块的4片连接片56，下集液管外点焊一圈Imm厚的不锈钢板作为防辐射的裙边57，裙边上大4个Φ11的孔用于热沉的轴向固定。卧式热沉(图6)也是有两片中空半圆形腔61与两根两侧开长条槽孔的液氮进口 63、液氮出口 64的液氮管连通焊接，同样焊接一个伞形裙边67及10个安装连接片68。两种热沉的都是外表面机械抛光，内表面图黑漆， 通过4块热沉径向支撑块侧向固定，4个热沉轴向支撑柱轴向固定，液氮进出口的液管与泵壳用两个弹性连接节17焊接密封。其中，一级屏蔽板8由无氧铜制成，朝向二级低温吸附盘阵列3—侧发黑，对着热沉裙边的一侧镀银抛光，通过螺钉连接在GM制冷机冷头2的一级换热器上，连接处垫有铟片以减少接触热阻。[0035]本实用新型中各结构尺寸由泵的口径决定，实施例泵径为1320mm。泵壳高度 1075mm,液氮热沉(3)的高度为700mm，内径为1160mm，液氮管直径40mm，百叶窗式低温挡板与百叶窗各挡板相距74. 5mm，高度为106mm，有叶片16片，叶片倾角为45度。二级低温吸附盘阵列每片吸附板内切圆直径790mm，间隔70mm，共8片吸附片，一级屏蔽板直径790mm。尽管上文对本实用新型的具体实施方式
给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，本领域的技术人员可以依据本实用新型的精神对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用在未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本实用新型保护范围之内。
权利要求1.一种带有液氮热沉的大口径低温泵，包括低温泵真空泵壳、GM制冷机冷头、低温吸附盘阵列、百叶窗式低温挡板、热沉径向支撑块、液氮热沉、热沉轴向支撑柱和一级屏蔽板， 其特征在于，低温泵真空泵壳包括直筒体和焊接其顶部的拱顶圆封盖以及焊接其底部的进口法兰，直筒体外侧壁上对称设置有吊耳，拱顶圆封盖顶面一侧上设置有前级泵接口，顶面另一侧设置有安全阀接口，封盖靠近直筒体侧壁的两侧分别设置有液氮进出口弹性节且其通过封头进行密封，GM制冷机冷头与所述真空泵壳同轴，一级屏蔽板固定在GM制冷机冷头的一级换热器上，低温吸附圆盘阵列固定在GM制冷机冷头的二级换热器上，一级屏蔽板和低温吸附圆盘阵列周围设置减少GM制冷机冷头冷量散失的液氮热沉，液氮热沉通过热沉径向支撑块进行径向支撑，通过热沉轴向支撑柱进行轴向支撑，液氮进出口弹性节穿过拱顶圆封盖并与直筒体内部的液氮热沉相连通，直筒体内部底端与GM制冷机冷头同轴设置有百叶窗式低温挡板以避免外界热辐射，低温吸附圆盘阵列的吸附盘上设置有活性炭。
2.如权利要求1所述的大口径低温泵，其特征在于，大口径是指“直径大于500mm”。
3.如权利要求1或2所述的大口径低温泵，其特征在于，所述低温吸附盘阵列由上下固定架和若干片吸附板组成，各片吸附板都是45°折边的八边形近似圆盘，通过螺钉与上固定架和下固定架连接，上下固定架与冷头的二级换热器用螺钉连接，连接处垫有铟片。
4.如权利要求1或2所述的大口径低温泵，其特征在于，所述百叶窗式低温挡板设置有多个叶片，各叶片通过插口定位在两块横向连接板上，一块纵向连接板与两块横向连接板由垂直插口定位，再与圆环形框架插口定位，再用氩弧焊电焊固定。
5.如权利要求4所述的大口径低温泵，其特征在于，圆环形框架与液氮热沉紧密接触， 三块连接板同液氮热沉上的连接板用螺钉连接，连接处垫有铟片。
6.如权利要求1或2所述的大口径低温泵，其特征在于，所述液氮热沉包括立式液氮热沉和卧式液氮热沉。
7.如权利要求6所述的大口径低温泵，其特征在于，所述立式液氮热沉包括两根一侧开长条槽的集液管和与其焊接的两片由Imm厚的不锈钢板制成的中空半圆形腔，两根集液管分别与液氮进口、液氮出口的液氮管道连通焊接，上集液管的外侧分别焊接有6片与百叶窗式低温挡板相连接的连接片并且供设置热沉径向固定块的4片连接片，下集液管外点焊一圈作为防辐射裙边的Imm厚的不锈钢板，裙边上设置四个孔以用于热沉的轴向固定。
8.如权利要求6所述的大口径低温泵，其特征在于，所述卧式液氮热沉具有两片中空半圆形腔，该中空半圆形腔与两根两侧开长条槽孔的液氮进口、液氮出口的液氮管连通焊接，并焊接有伞形裙边和10个连接片。
9.如权利要求1或2所述的大口径低温泵，其特征在于，所述液氮热沉通过4块热沉径向支撑块侧向固定并通过4个热沉轴向支撑柱轴向固定，进口液氮管和出口液氮管与泵壳用两个弹性连接节焊接密封。
10.如权利要求1或2所述的大口径低温泵，其特征在于，所述一级屏蔽板通过螺钉连接在上述冷头的一级换热器上，连接处垫有铟片。
专利摘要本实用新型公开一种带有液氮热沉的大口径低温泵，包括低温泵真空泵壳、GM制冷机冷头、低温吸附盘阵列、百叶窗式低温挡板、热沉径向支撑块、液氮热沉、热沉轴向支撑柱和一级屏蔽板，其中，液氮进出口弹性节穿过拱顶圆封盖并与直筒体内部的液氮热沉相连通，直筒体内部底端与GM制冷机冷头同轴设置有百叶窗式低温挡板以避免外界热辐射，低温吸附圆盘阵列的吸附盘上设置有活性炭。本实用新型的低温泵带有液氮热沉，解决了制冷机一级制冷量不足，不能满足大口径低温泵的冷量要求，同时采用二级制冷量较大的制冷机，提高了二级吸附阵的吸附质量，从而提高低温泵的耐冲击能力及抽气容量。
文档编号F04B37/08GK202250681SQ20112040108
公开日2012年5月30日 申请日期2011年10月20日 优先权日2011年10月20日
发明者徐敏 申请人:徐敏