在大型真空系統里,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。
真空系統中,可凝性蒸氣的凝結與蒸發,會影響真空系統的真空度和真空泵的抽速性能,若在真空泵內凝結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構以及所使用冷壁的溫度,面積越大,溫度越低,效果越好。
在真空應用中,為實現良好的冷凝捕集效果,在冷阱的選擇與設計中,應當注意以下幾個方面:
1、冷凝部位應具有較大的冷凝面積;
2、結構為光學密閉,防止蒸氣分子直線通過;
3、真空錐塔設計,保證盡可能大的流導;
4、制冷絕熱設計,盡量少的冷量消耗;
5、清洗拆裝方便。
例如,大型空間環境模擬設備,就是超大型真空系統,主要用于整星級或飛船級等航天器的地面測試試驗,驗證航天器結構設計、溫控設計的正確性及其對太空環境的正確性。目前世界上有幾十臺大型空間環境模擬試驗設備,分布在美國、俄羅斯、歐洲、中國、日本,以滿足大型應用衛星及載人航天器空間環境試驗的需要。
真空環境模擬: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;冷黑環境模擬:采用液氮、氣氮系統、混合工質制冷、自復疊制冷等。
我國的大型空間環境模擬設備,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境模擬設備水平,為空間站核心艙、實驗艙及后續大型航天器發射提供有力保障。
長流儀器自主知識產權的VaporCold系列深冷設備,作為真空冷阱和低溫熱沉組件,多次配套應用于空間環境模擬設備。
VaporCold系列深冷水汽捕集器,采用自復疊制冷技術,最低溫度可達-150℃,專業設計的低溫盤管(Cryo Coil)或低溫擋板(Cryo Baffle),廣泛應用于各種真空系統,性能達到或超過美國PolyCold自復疊制冷系統。