一种低温泵设备及其运转方法技术

本发明专利技术公开了一种低温泵设备及其运转方法，包括GM制冷机、壳体、控制部件、压缩机单元、连接管路，所述连接管路包括与壳体连通的吹扫管路和抽空管路，所述吹扫管路和抽空管路上均设有控制阀门，所述GM制冷机设于壳体内，且GM制冷机包括一级冷却台、二级冷却台以及驱动电机。本发明专利技术中，通过在控制部件根据温度传感器反馈的温度调节低温泵的驱动电机的转速，根据转速的调节达到控制设定的温度目标值。控制部件在低温泵再生过程中进行自动再生，压缩机通过自身控制单元与低温泵控制部件信息交互获取低温泵再生状态，在升温阶段提高压缩机的运行压力差，提高了低温泵的绝热压缩效率，加快再生升温阶段的速度。再生升温阶段的速度。再生升温阶段的速度。

【技术实现步骤摘要】
一种低温泵设备及其运转方法


[0001]本专利技术涉及低温真空
，更具体涉及一种低温泵设备及其运转方法。

技术介绍

[0002]低温泵是一种利用极低温捕获气体的气体捕集式真空泵，当低温泵气体捕获量达到饱和值时会出现性能衰减而丧失抽气能力，因此低温泵需要定期升温再生将抽除的气体排出，重新恢复抽气能力，低温泵再生包括升温、排气和降温三个阶段。
[0003]低温泵由于自身清洁无油且对H2抽气效果好的特点广泛应用于半导体领域，成为离子注入设备首选的超高真空泵。低温泵在运行中需要根据工艺要求控制一二级冷板的温度，离子注入工艺中释放的气体90％是H2，工艺过程中大量的H2被低温泵捕集。当气体捕集达到饱和时低温泵需要进行再生，再生时低温泵温度回到室温以上，将捕集的气体释放出来，然后通过制冷机继续降温到所需的工艺温度，再生过程中低温泵无法进行抽除气体，因此低温泵再生时间的长短直接决定了设备的生产效率，现有的产品再生采用加热和吹扫工艺使低温泵温度回到室温以上，由于在离子注入工艺的气体时H2，在低温泵中被吸附材料吸附住，通常需要数小时的吹扫才可以将吸附材料内部的H2全部去除，这种工艺严重影响了低温泵的再生时间和设备的生产效率。
[0004]现有专利公开号为CN114382677A的专利文献公开了低温泵具备：温度传感器，测定低温板的温度；压力传感器，测定低温泵容器的内压；压力上升率比较部，在测定温度在第1温度带且测定压力在第1压力区域时将低温泵容器的压力上升率与第1压力上升率阈值进行比较；及制冷机控制器，若压力上升率低于第1压力上升率阈值，则控制制冷机以使低温板从第1温度带降温至第2温度带。压力上升率比较部在测定温度在第2温度带且测定压力在第2压力区域时将低温泵容器的压力上升率与第2压力上升率阈值进行比较。第2压力区域比第1压力区域低，第2压力上升率阈值比第1压力上升率阈值小。
[0005]参阅图2，再生过程分为升温、抽空和降温三个阶段，正常工艺是升温的时候进行吹扫，吹扫完成后进行抽空，抽空完成后进行压力上升率测试，压力上升率测试满足要求开始降温。该专利文献是在抽空阶段进行预冷却，通过设定2个阶段的压力上升率测试值，低温泵可以在较短的时间达到第一压力上升率测试值，低温泵开始预降温，同时在预降温的过程中继续抽空，抽空至第二压力上升率测试值后正式开始降温，这样操作可以达到在第一压力上升率测试值和第二压力上升率测试值的时间内进行降温，从而达到缩短再生时间的目的，因此该专利文献是在降温阶段缩短时间，需要很长时间的吹扫才可以将吸附材料内部的H2全部去除。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题在于，如何缩短低温泵再生过程的时间。
[0007]本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种低温泵设备，包括GM制冷机、壳体、控制部件、压缩机单元、连接管路，所述连接管路包括与壳体连通的吹扫管路和
抽空管路，所述吹扫管路和抽空管路上均设有控制阀门，所述GM制冷机设于壳体内，且GM制冷机包括一级冷却台、二级冷却台以及驱动电机，所述一级冷却台和二级冷却台上均设有温度传感器，所述温度传感器、驱动电机、控制阀门均与控制部件电性连接，并根据温度传感器反馈的温度调节所述驱动电机的转速，所述压缩机单元用于调节压缩机的运行压力差并为低温泵提供足量氦气。
[0008]通过在控制部件根据温度传感器反馈的温度调节低温泵的驱动电机的转速，根据转速的调节达到控制设定的温度目标值。控制部件在低温泵再生过程中进行自动再生，压缩机通过自身控制单元与低温泵控制部件信息交互获取低温泵再生状态，在升温阶段提高压缩机的运行压力差，提高了低温泵的绝热压缩效率，加快再生升温阶段的速度。
[0009]作为优选的技术方案，所述压缩机单元包括压缩机、压缩机控制单元、制冷介质管道，所述压缩机控制单元与压缩机电性连接，所述制冷介质管道与壳体的进回气口相连。
[0010]作为优选的技术方案，所述GM制冷机还包括一级气缸、二级气缸，所述所述一级气缸底部固定连接有一级冷却台，所述二级气缸底部固定连接有二级冷却台，一级和二级冷却台将制冷机的冷量传输给低温泵低温部件，所述温度传感器包括分别设置在一级冷却台和二级冷却台上的第一温度传感器和第二温度传感器。
[0011]作为优选的技术方案，所述壳体包括泵口法兰、筒体、接口，所述GM制冷机冷端固定设于壳体内部，所述筒体一端设有泵口法兰，所述筒体顶部设有接口，并通过接口与连接管路相连，所述筒体内还设有压力探测器和温度采集器。
[0012]作为优选的技术方案，所述连接管路还包括泄压管路，所述泄压管路上设有泄压阀，所述泄压阀与控制部件电性连接。
[0013]作为优选的技术方案，所述控制阀门包括通气阀、粗抽阀，所述通气阀、粗抽阀分别设于吹扫管路和抽空管路上，所述筒体通过抽空管路与粗抽泵相连，所述吹扫管路与筒体相连并用于在再生过程中向低温泵输入高纯气体。
[0014]作为优选的技术方案，所述筒体内还设有第一低温板和第二低温板，所述第二低温板固定设于筒体中心处，所述第一低温板包设于第二低温板外侧并与一级冷却台机械连接。
[0015]作为优选的技术方案，所述第一低温板包括防辐射冷屏和障板，所述障板通过法兰与一级冷却台机械连接，所述防辐射冷屏固定设于筒体内。
[0016]作为优选的技术方案，所述第二低温板包括传热板、L型低温板、吸附材料，所述传热板固定设于GM制冷机内，所述传热板上固定设有多个L型低温板，且L型低温板上均粘接有吸附材料。
[0017]一种低温泵设备的运转方法，包括如下步骤：
[0018]S1：通过控制部件控制低温泵的驱动电机反转升温，并通过压缩机控制单元根据低温泵的再生状态通过变频器调节的压缩机运行频率，增加压缩机的运行压力差；
[0019]S2：在再生过程的抽空阶段，对低温泵内部进行吹扫和抽空，并在进行一次吹扫和抽空步骤后进行压力上升率测试；
[0020]S3：在对压力上升率测试结果进行判断后，如合格，多次重复S2中步骤，充分释放出吸附材料吸附的氢气；
[0021]S4：氢气完全排出后，通过控制部件控制低温泵的驱动电机正转降温。
[0022]通过在再生过程的抽空阶段多次进行吹扫和抽空循环进行，快速抽除泵体内吸附的H2，可以较短的时间完全抽除低温泵内吸附的H2，取代了需要数小时进行的吹扫工艺。
[0023]本专利技术的优点在于：
[0024](1)本专利技术中，通过在控制部件根据温度传感器反馈的温度调节低温泵的驱动电机的转速，根据转速的调节达到控制设定的温度目标值。控制部件在低温泵再生过程中进行自动再生，压缩机通过自身控制单元与低温泵控制部件信息交互获取低温泵再生状态，在升温阶段提高压缩机的运行压力差，提高了低温泵的绝热压缩效率，加快再生升温阶段的速度。
[0025](2)本专利技术中，通过在再生过程的抽空阶段多次进行吹扫和抽空循环进行，快速抽除泵体内吸附的H2，可以较短的时间完全抽除低温泵内吸附的H2，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低温泵设备，其特征在于，包括GM制冷机(1)、壳体(2)、控制部件(7)、压缩机单元(8)、连接管路，所述连接管路包括与壳体(2)连通的吹扫管路和抽空管路，所述吹扫管路和抽空管路上均设有控制阀门，所述GM制冷机(1)设于壳体(2)内，且GM制冷机(1)包括一级冷却台(11)、二级冷却台(13)以及驱动电机，所述一级冷却台(11)和二级冷却台(13)上均设有温度传感器，所述温度传感器、驱动电机、控制阀门均与控制部件(7)电性连接，并根据温度传感器反馈的温度调节所述驱动电机的转速，所述压缩机单元(8)用于调节压缩机的运行压力差并为低温泵提供足量氦气。2.根据权利要求1所述的一种低温泵设备，其特征在于，所述压缩机单元(8)包括压缩机(81)、压缩机控制单元(82)、制冷介质管道(83)，所述压缩机控制单元(82)与压缩机(81)电性连接，所述制冷介质管道(83)与壳体(2)的进回气口相连。3.根据权利要求1所述的一种低温泵设备，其特征在于，所述GM制冷机(1)还包括一级气缸(12)、二级气缸(14)，所述一级气缸(12)底部固定连接有一级冷却台(11)，所述二级气缸(14)底部固定连接有二级冷却台(13)，所述温度传感器包括分别设置在一级冷却台(11)和二级冷却台(13)上的第一温度传感器(5)和第二温度传感器(6)。4.根据权利要求1所述的一种低温泵设备，其特征在于，所述壳体(2)包括泵口法兰(21)、筒体(22)、接口(23)，所述GM制冷机(1)固定设于壳体内部，所述筒体(22)一端设有泵口法兰(21)，所述筒体(22)顶部设有接口(23)，并通过接口(23)与连接管路相连，所述筒体(22)内还设有压力探测器(234)和温度采集器(235)。5.根据权利要求1所述的一种低温泵设备，其特征在于，所述连接管路还包括泄压管路，所述泄压管路上设有泄压阀(233)，所述泄压阀...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨杨，邓家良，武义锋，曾环，冯欣宇，王建勇，韩雨松，程祥，
申请(专利权)人：安徽万瑞冷电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：