一种用于获取大型低温阀箱高真空的真空系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于获取大型低温阀箱高真空的真空系统，包括两个并联的低温阀箱，所述低温阀箱通过真空主管道与真空泵组连接，所述真空主管道分别与第一抽气支路、第二抽气支路连接，所述第一抽气支路上设有液氮冷阱，所述第二抽气支路上设有并联的气源钢瓶和真空检漏设备，且所述液氮冷阱通过所述第一抽气支路与所述真空泵组连接。本发明专利技术能够快速置换获得低温阀箱腔体内的高真空，并能长时间维持在所需的超高真空运行环境，保证在尽可能小的冷量损失条件下，满足测试平台供冷介质的需求。满足测试平台供冷介质的需求。满足测试平台供冷介质的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种用于获取大型低温阀箱高真空的真空系统及方法


[0001]本专利技术涉及绝热真空系统，更具体地涉及一种用于获取大型低温阀箱高真空的真空系统及方法。

技术介绍

[0002]硬X射线自由电子激光装置由多个部分组成，主要包括注入器、主加速器、波荡器线、光束线和实验站。其中，注入器和主加速器主要由77台低温模组构成，其内的超导腔采用2K超流氦浸泡式冷却。在低温模组与冷箱之间安置有阀箱，传输管线把氦流送到分配阀箱，阀箱根据冷却对象的需求，对氦流进行分配和调节，然后输送到各个冷却对象，以满足各测试平台的冷却要求。而低温阀箱的真空水平是保障整个系统运行的关键条件之一。
[0003]目前，市场上的低温阀箱结构简单，无匹配的真空系统，仅依靠封口真空维护后续运行，因而真空度较差，漏热较大，不能为试验提供可靠的低温真空环境，无法满足测试平台对冷却介质的需求。因此，为了减少低温阀箱中低温工质的冷量损失，需要建设一套可靠性高的真空系统，以获得和维持较好的真空。

技术实现思路

[0004]为解决上述现有技术中的问题，本专利技术提供一种用于获取大型低温阀箱高真空的真空系统及方法，能够获得和维持低温阀箱腔体内的高真空，保证在尽可能小的冷量损失条件下，满足测试平台供冷介质的需求。
[0005]本专利技术提供的一种用于获取大型低温阀箱高真空的真空系统，包括两个并联的低温阀箱，所述低温阀箱通过真空主管道与真空泵组连接，所述真空主管道分别与第一抽气支路、第二抽气支路连接，所述第一抽气支路上设有液氮冷阱，所述第二抽气支路上设有并联的气源钢瓶和真空检漏设备，且所述液氮冷阱通过所述第一抽气支路与所述真空泵组连接。
[0006]进一步地，所述低温阀箱由外至内依次包括壳体、真空腔体、冷屏以及低温管线，所述冷屏和所述低温管线的外表面均包裹有绝热多层材料。
[0007]进一步地，所述低温阀箱的壳体上设有抽真空接口，所述抽真空接口与所述真空主管道连接，且所述抽真空接口与所述真空主管道的连接处设有真空电磁阀。
[0008]进一步地，所述抽真空接口的上方设有测量接口，所述测量接口通过角阀与真空监测设备连接。
[0009]进一步地，所述真空监测设备包括复合真空计和残余气体分析仪，所述角阀、所述复合真空计和所述残余气体分析仪通过三通结构连接。
[0010]进一步地，所述真空泵组包括用于粗真空阶段的罗茨泵组和用于长期高真空阶段的分子泵组。
[0011]进一步地，所述真空主管道由波纹管联合真空硬钢管通过刀口法兰组合连接而成，且所述真空主管道的内径至少为所述真空泵组的入口直径。
[0012]进一步地，所述第一抽气支路上设有液氮冷阱，所述液氮冷阱前后各设有第一隔断阀。
[0013]进一步地，所述真空主管道上设有挡板阀，所述第二抽气支路上设有第二隔断阀，且所述气源钢瓶和所述真空检漏设备分别与第三隔断阀、第四隔断阀连接。
[0014]本专利技术还提供一种用于获取大型低温阀箱高真空的方法，包括：
[0015]步骤S1，提供如权利要求1
‑
9所述的用于获取大型低温阀箱高真空的真空系统；
[0016]步骤S2，开启真空泵组中的罗茨泵组，将低温阀箱的真空腔体的真空度抽至1.0
×
10
‑1Pa量级及以下，并用氦气检漏仪进行检漏，直至所述真空腔体的漏率小于等于1.0
×
10
‑9Pa
·
m3/s，关闭所述罗茨泵组；
[0017]步骤S3，打开第二抽气支路上的第二隔断阀和与气源钢瓶连接的第三隔断阀，向所述真空腔体中充入70℃～80℃的高纯氮气，直至所述真空腔体的真空度达到10000Pa；
[0018]步骤S4，关闭所述第二隔断阀和所述第三隔断阀，再次开启所述罗茨泵组，并依次打开挡板阀和真空电磁阀，对所述真空腔体进行抽真空以使所述真空腔体的真空度降至1Pa，关闭所述罗茨泵组；
[0019]步骤S5，判断所述真空腔体的真空度是否达到1.0
×
10
‑1Pa，若是，进入步骤S6；若否，则重复步骤S3
‑
步骤S4；
[0020]步骤S6，打开第一抽气支路上的第一隔断阀，并开启真空泵组中的分子泵组和液氮冷阱，对所述低温阀箱进行加热烘烤，以使所述真空腔体内的绝对压强上升至1
×
10
‑1Pa；
[0021]步骤S7，对所述低温阀箱进行恒温烘烤，当所述真空腔体的真空度小于1
×
10
‑3Pa时，依次关闭所述真空电磁阀、所述挡板阀、所述第一隔断阀、所述液氮冷阱以及所述真空泵组中的分子泵组，停止高真空阶段的抽空；
[0022]步骤S8，在高真空阶段的停止抽空期间内，监测所述真空腔体的动态真空度，若所述动态真空度大于1
×
10
‑3Pa，则进行真空维持。
[0023]本专利技术利用分子泵组、辅助粗抽泵的抽真空极限不同，在不同真空范围分阶段工作，能够快速置换获得低温阀箱腔体内的高真空，并能长时间维持在所需的超高真空运行环境，通过高真空的绝热效果来保证在尽可能小的冷量损失条件下，满足测试平台供冷介质的需求。
附图说明
[0024]图1是按照本专利技术的用于获取大型低温阀箱高真空的真空系统的结构示意图。
具体实施方式
[0025]下面结合附图，给出本专利技术的较佳实施例，并予以详细描述。
[0026]如图1所示，本专利技术提供的用于获取大型低温阀箱高真空的真空系统，包括两个并联的低温阀箱1，低温阀箱1通过真空主管道21与真空泵组3连接，真空主管道21分别与第一抽气支路22、第二抽气支路23连接，第一抽气支路22上设有液氮冷阱4，第二抽气支路23上设有并联的气源钢瓶5和真空检漏设备6，且液氮冷阱4通过第一抽气支路22与真空泵组3连接。
[0027]低温阀箱1由外至内依次包括壳体111、真空腔体112、冷屏113以及低温管线114，
且冷屏113和低温管线114的外表面均包裹有绝热多层材料115，以减小热量损失。绝热多层材料115为反射材料与间隔物相交替的组合，冷屏113包裹的绝热多层材料115为30层～40层，低温管线114包裹的绝热多层材料115为10层～20层，层密度保持在20层/cm左右。需要说明的是，包裹多层绝热材料15时必须在洁净装配间内进行，包裹前对多层绝热材料进行大于24小时的加温干燥处理，并且确保材料表面无油渍等杂物；干燥处理完毕后，使用真空或充氮将多层绝热材料封存待用，待用时间不超过12小时；所有的绝热材料缠绕包裹完毕后，大约每隔一米用尼龙绳进行包扎固定。以上操作在保证低温传输线绝热性能优良稳定的前提下，提高了抽真空的效率并维持了夹层间的高真空度。
[0028]两个低温阀箱1的壳体中下部均设有抽真空接口121，抽真空接口121与真空主管道21连接以使低温阀箱1与真空泵组3连通，且抽真空接口121与真空主管道21连接处设有真空电磁阀1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于获取大型低温阀箱高真空的真空系统，其特征在于，包括两个并联的低温阀箱，所述低温阀箱通过真空主管道与真空泵组连接，所述真空主管道分别与第一抽气支路、第二抽气支路连接，所述第一抽气支路上设有液氮冷阱，所述第二抽气支路上设有并联的气源钢瓶和真空检漏设备，且所述液氮冷阱通过所述第一抽气支路与所述真空泵组连接。2.根据权利要求1所述的用于获取大型低温阀箱高真空的真空系统，其特征在于，所述低温阀箱由外至内依次包括壳体、真空腔体、冷屏以及低温管线，所述冷屏和所述低温管线的外表面均包裹有绝热多层材料。3.根据权利要求1所述的用于获取大型低温阀箱高真空的真空系统，其特征在于，所述低温阀箱的壳体上设有抽真空接口，所述抽真空接口与所述真空主管道连接，且所述抽真空接口与所述真空主管道的连接处设有真空电磁阀。4.根据权利要求1所述的用于获取大型低温阀箱高真空的真空系统，其特征在于，所述抽真空接口的上方设有测量接口，所述测量接口通过角阀与真空监测设备连接。5.根据权利要求4所述的用于获取大型低温阀箱高真空的真空系统，其特征在于，所述真空监测设备包括复合真空计和残余气体分析仪，所述角阀、所述复合真空计和所述残余气体分析仪通过三通结构连接。6.根据权利要求1所述的用于获取大型低温阀箱高真空的真空系统，其特征在于，所述真空泵组包括用于粗真空阶段的罗茨泵组和用于长期高真空阶段的分子泵组。7.根据权利要求1所述的用于获取大型低温阀箱高真空的真空系统，其特征在于，所述真空主管道由波纹管联合真空硬钢管通过刀口法兰组合连接而成，且所述真空主管道的内径至少为所述真空泵组的入口直径。8.根据权利要求1所述的用于获取大型低温阀箱高真空的真空系统，其特征在于，所述第一抽气支路上设有液氮冷阱，所述液氮冷阱前后各设有第一隔断阀。9.根据权利要求1所述的用于获取大型低温阀箱高真空的真空系统，其特征在于，所述真空主管道上设有挡板阀，所述第二抽气支路上设有第二隔断阀，且所述气源钢瓶和所述真空检漏设...

【专利技术属性】
技术研发人员：王金坤，倪清，赵乾坤，汪义，
申请(专利权)人：中国科学院上海高等研究院，
类型：发明
国别省市：