專利名稱：高真空深冷水汽捕集器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制冷與低溫工程及真空技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種新型高真空深冷水汽捕集器。
背景技術(shù)：
在應(yīng)用真空環(huán)境時，通常希望能夠快速達(dá)到所需真空度，尤其是在真空系統(tǒng)經(jīng)常開啟的場合。由于大氣環(huán)境中存在水蒸汽，而水蒸汽是最難以采取機(jī)械式真空泵(如渦輪分子泵等)抽除的氣體之一。因此，真空室內(nèi)水蒸汽的存在會延長到達(dá)所需真空度的時間，即在一定抽氣時間內(nèi)降低了所能實現(xiàn)的極限真空度。有研究表明當(dāng)真空度高于10-4Pa時，殘余氣體中水蒸汽的含量高達(dá)65％～95％。而現(xiàn)有真空泵(包括分子泵、擴(kuò)散泵等)都很難對水蒸汽實施有效的抽除，即抽速很低。而真空本底中水蒸汽的增加還會導(dǎo)致一系列問題，如在真空鍍膜中會影響產(chǎn)品質(zhì)量等等。另外，在采用有油潤滑真空泵或油擴(kuò)散泵時，通常油蒸汽還可能會污染真空室。
采用低溫冷凝的方式可以有效除去水蒸汽及有機(jī)物蒸汽，如當(dāng)溫度在110K～150K時，水蒸氣的飽和蒸汽壓可以達(dá)到10-10～10-7Pa之間。圖1給出了各種氣體在低溫下的飽和蒸汽壓。因此，傳統(tǒng)實驗室解決油蒸汽污染問題的方法是在真空泵連接真空室之間加裝一個液氮冷阱。但是這種方法因使用液氮會很不方便，尤其是在缺乏液氮供應(yīng)的場合，而且這種方式也不適合長期運行的系統(tǒng)，過去主要是在實驗室內(nèi)短期實驗時采用。
另一種解決上述問題的方法是采用低溫冷凝吸附，即在真空室通過低溫制冷機(jī)提供一個溫度在15～20K的冷凝表面，同時結(jié)合吸附材料，在如此低的溫度可以凝結(jié)除He及部分H2以外所有氣體。有研究表明，在相同泵入口尺寸條件下，低溫泵對水蒸汽的抽速是渦輪分子泵的5倍以上。但是由于傳統(tǒng)低溫泵工作面溫度很低(20K)，不但對水蒸汽，也同時對其他氣體(如空氣中含量最大的氮、氧等)進(jìn)行抽除，相對降低了對水蒸汽的抽率，而且根據(jù)真空系統(tǒng)的大小，很容易達(dá)到冷凝吸附的飽和狀態(tài)，這時需要解吸再生，而再生過程需要對冷凝吸附材料加熱烘烤，非常不方便，尤其是在抽除有毒或可燃?xì)夥諘r。另外，最主要的問題是現(xiàn)有低溫泵造價高，維護(hù)成本大，國內(nèi)無成熟產(chǎn)品，完全依賴進(jìn)口。低溫泵一般采用低溫制冷機(jī)提供15-20K的低溫環(huán)境，而這些制冷機(jī)采用有油潤滑壓縮機(jī)，需要嚴(yán)格過濾分離潤滑油，因此一般每年需要更換濾油器芯體，以及更換低溫制冷機(jī)易磨損部件，如活塞環(huán)等。而上述維護(hù)費用很大，需要專業(yè)人員操作。
最近一段時間內(nèi)，除采用低溫介質(zhì)(如液氮)以及低溫冷凝吸附泵等技術(shù)方案外，還發(fā)展了一種采用機(jī)械式制冷方式的深冷水汽捕集器。其低溫冷凝表面可以布置在真空室內(nèi)(為內(nèi)置式結(jié)構(gòu))或布置在真空泵(具體如渦輪分子泵、擴(kuò)散泵等)與真空室連接處(為外置式結(jié)構(gòu))，冷凝表面內(nèi)部有供低溫制冷劑流動的通道，通常冷凝表面的溫度在110K～150K之間變化，具體數(shù)值可以根據(jù)真空要求安排。如美國IGC-Polycold公司(見http//www.igc.com/polycold/products/)提供一種外置式水汽捕集器和在真空室內(nèi)的內(nèi)置冷凝式冷凝盤管的水汽捕集器(PFC Fast Cycle Water Vapor Cryopump)，用于提高抽速和減小真空室內(nèi)水汽殘留，廣泛應(yīng)用于真空鍍膜、半導(dǎo)體器件生產(chǎn)等場合。其主要結(jié)構(gòu)就是采取一個制冷機(jī)冷卻安放在高真空系統(tǒng)中的捕集表面，實現(xiàn)對高真空室內(nèi)水蒸汽的捕集，以提高高真空系統(tǒng)的性能。現(xiàn)有技術(shù)(美國專利US5901558)介紹了一種采用整體式閘板閥結(jié)構(gòu)的低溫水汽冷阱，一般高真空系統(tǒng)中要求在真空室與真空泵入口之間采用閘板閥分隔，該專利技術(shù)是在閘板閥上布置冷凝流體通道及水汽捕集表面，在閘板閥內(nèi)同時實現(xiàn)捕集器的安置，因此結(jié)構(gòu)緊湊。
高真空深冷水汽捕集器只是一個被動捕集器件，除對水蒸汽及高沸點有機(jī)物蒸汽進(jìn)行捕集抽除外，不能抽除其他氣體，只能與其他主動式高真空泵，如渦輪分子泵等配合使用，因此要推廣水汽捕集器的應(yīng)用，降低水汽捕集器成本及提高其可靠性和操作維護(hù)的簡便性具有非常重要的意義。另外，目前所有高真空水汽捕集器技術(shù)中只關(guān)注如何實現(xiàn)高真空環(huán)境內(nèi)的水汽捕集，但是影響一個實際高真空系統(tǒng)性能的因素有很多，其中高真空泵的排氣壓強(qiáng)，也就是低真空前級泵工作壓強(qiáng)是一個非常重要的因素。能夠同時降低前級泵工作壓強(qiáng)將對提高高真空系統(tǒng)的性能具有非常重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出了一種低成本、高可靠性、無需專門維護(hù)并能同時降低前級泵工作壓強(qiáng)的新型高真空深冷水汽捕集器。
為清楚闡明本發(fā)明技術(shù)方案，先作一些必要說明本發(fā)明是一種被動式抽除真空環(huán)境中水蒸汽及高沸點有機(jī)蒸汽的裝置，無法單獨實現(xiàn)高真空，必須與其他高真空系統(tǒng)一起工作，但是可以顯著提高高真空系統(tǒng)性能。因此為清楚表達(dá)本發(fā)明的技術(shù)方案，先描述一個與本發(fā)明配合工作的典型高真空系統(tǒng)，參見圖2所示，此高真空系統(tǒng)由高真空室A、高真空泵B、前級真空泵C以及部分真空連接管道組成，高真空室A可以是各種高真空工作場合，如高真空鍍膜室等，高真空泵B可以是渦輪分子泵，也可以是油擴(kuò)散泵，前級真空泵可以是普通機(jī)械真空泵等，均不作具體限定，上述說明本專業(yè)領(lǐng)域技術(shù)人員可以正確理解并不會產(chǎn)生歧義。
本發(fā)明技術(shù)方案如下本發(fā)明提供的高真空深冷水汽捕集器，包括高真空水汽捕集單元1、低真空水汽捕集單元2、壓縮機(jī)單元3、低真空室D、真空連接管道4以及制冷劑輸運管道5；其布置方式為所述高真空捕集單元1放置在高真空系統(tǒng)中的高真空泵B入口與高真空室A連接處的高真空環(huán)境中，或者放置在高真空系統(tǒng)中的高真空室A中；所述的低真空捕集單元2放置在低真空室D中，低真空室D通過真空系統(tǒng)連接管道4同時與高真空系統(tǒng)中的高真空泵B出口及前級真空泵C入口連接；所述各單元連接方式為壓縮機(jī)單元3的排氣口HHO通過制冷劑輸運管道5連接低真空捕集單元2的高溫入口MHI，低真空捕集單元2低溫出口CHO連接高真空捕集單元1制冷劑入口CIN；高真空捕集單元1制冷劑出口COUT連接低真空捕集單元2的低溫入口CLI；低真空捕集單元2高溫出口MLO通過制冷劑輸運管道5連接壓縮機(jī)單元3低壓入口MLI；所述的高真空捕集單元1具有內(nèi)部低溫制冷工質(zhì)循環(huán)通道，外部表面具有肋翅片狀或孔槽狀結(jié)構(gòu)，增加與水蒸汽的接觸面積；循環(huán)的低溫工質(zhì)流經(jīng)陣列內(nèi)部通道，并部分蒸發(fā)，提供冷量冷卻捕集器陣列外表面，提供捕集水蒸汽的動力；所述的低真空捕集單元2包括前級逆流換熱器21、分凝分離器22以及中間級節(jié)流元件23、中間級回?zé)釗Q熱器24、主回?zé)釗Q熱器25和主節(jié)流元件26組成；其連接方式是前級逆流換熱器21高壓入口是整個低真空捕集單元2的高溫入口MHI，前級逆流換熱器21高壓出口連接分凝分離器22高壓入口，分凝分離器22氣相出口連接中間級回?zé)釗Q熱器24高壓入口，分凝分離器22的液相出口連接中間級節(jié)流元件23入口，中間級節(jié)流元件23出口連接到中間級回?zé)釗Q熱器24低壓入口，中間級回?zé)釗Q熱器24高壓出口連接主回?zé)釗Q熱器25高壓入口，主回?zé)釗Q熱器25高壓出口連接主節(jié)流元件26，主節(jié)流元件26的出口是低真空捕集單元2的低溫出口CHO，主回?zé)釗Q熱器25的低壓入口是低真空捕集單元2的低溫入口CLI，主回?zé)釗Q熱器25低壓出口連接中間級回?zé)釗Q熱器24低壓入口，前級逆流換熱器21的低壓出口是低真空捕集單元2的高溫出口MLO；所述的壓縮機(jī)單元3包括壓縮機(jī)31、潤滑油分離器32和冷卻器33；其連接方式為壓縮機(jī)31高壓出口連接潤滑油分離器32入口，潤滑油分離器32出口連接冷卻器33入口，冷卻器33最終出口為壓縮機(jī)單元1的高壓出口HHO。
所述的高真空捕集器單元1工作溫度在110K-150K之間，形成對水蒸汽選擇性高效捕集。
所述的壓縮機(jī)單元3中的冷卻器33包括第一冷卻器331和第二冷卻器332兩個獨立的冷卻器；其連接方式為壓縮機(jī)31高壓出口連接第一冷卻器331入口，第一冷卻器331出口連接潤滑油分離器32入口，潤滑油分離器32出口連接第二冷卻器332入口，第二冷卻器332出口為壓縮機(jī)單元排氣口HHO。
本發(fā)明的高真空深冷水汽捕集器，所使用的制冷工質(zhì)為高效多元混合物氣體制冷工質(zhì)，所述的多元混合物氣體制冷工質(zhì)包括6組多元混合物氣體制冷工質(zhì)，該6組多元混合物氣體制冷工質(zhì)的組分及濃度分別為第1組多元混合物氣體制冷工質(zhì)為氮氣(N2)、氬氣(Ar)或者是二者的混合物，其摩爾濃度范圍為25-50％；第2組多元混合物氣體制冷工質(zhì)為甲烷(CH4)，其摩爾濃度范圍為10-25％；第3組多元混合物氣體制冷工質(zhì)為四氟甲烷(CF4)，其摩爾濃度范圍為5-20％；第4組多元混合物氣體制冷工質(zhì)為乙烯(C2H4)、乙烷(C2H6)、三氟甲烷(CHF3)、氟代甲烷(CH3F)、全氟乙烯(C2F4)、氟乙烯(C2H3F)、或者是由上述物質(zhì)中任兩種或多種物質(zhì)組成的混合物，其摩爾濃度范圍為5-20％；第5組多元混合物氣體制冷工質(zhì)為丙稀(C3H6)、丙烷(C3H8)、全氟丙烷(C3F8)、1，1，1-三氟乙烷(C2H3F3)、1，1，-二氟乙烷(1，1，-C2H4F2)、氟乙烷(C2H5F)、丙二烯(C3H4)、環(huán)丙烷(C3H6)、二氟甲烷(CH2F2)、或者是由上述物質(zhì)中任兩種或多種物質(zhì)組成的混合物，其摩爾濃度范圍為5-20％；第6組多元混合物氣體制冷工質(zhì)為1-丁烯(1-C4H8)、異丁烷(C4H10)、異戊烷(C5H12)、1-戊烯(1-C5H10)、3-甲基-1-丁烯(C5H10)、2-甲基戊烷(C6H14)、2-丁烯(順式C4H8)、2-丁烯(反式C4H8)、環(huán)丁烷(C4H8)、異丁烯(iC4H8)、正丁烷(C4H10)、全氟丁烷(C4F10)、正戊烷(C5H12)、全氟戊烷(C5F12)、或者是由上述物質(zhì)中任兩種或多種物質(zhì)組成的混合物，其摩爾濃度范圍為10-25％。
本發(fā)明的工作原理及工作過程如下，本發(fā)明的高真空深冷水汽捕集器，其工作方式為首先本發(fā)明的高真空水汽捕集器與一個高真空系統(tǒng)配合，參見圖3，其中高真空捕集單元1安裝在高真空泵B的入口與高真空室之間的連接處，為外置式布置結(jié)構(gòu)，而低真空捕集單元2安裝在低真空室D中，低真空室D通過連接管道4與高真空泵B出口及前級真空泵入口連接；而壓縮機(jī)單元3、低真空捕集單元2和高真空捕集單元1及制冷劑輸運管道5又構(gòu)成一個典型的混合工質(zhì)節(jié)流制冷機(jī)，其中低真空捕集單元2為制冷機(jī)的回?zé)釗Q熱器單元，高真空捕集單元1為制冷機(jī)的蒸發(fā)器單元；當(dāng)充配高效混合工質(zhì)后，制冷機(jī)系統(tǒng)開機(jī)運行(同時高真空系統(tǒng)的高真空泵和前級真空泵也開始運行，具體按照高真空系統(tǒng)運行規(guī)則操作)，混合工質(zhì)經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后，經(jīng)冷卻器冷卻成高壓工質(zhì)，經(jīng)制冷劑輸運管道進(jìn)入低真空捕集單元中的前級換熱器進(jìn)一步被冷卻，并經(jīng)分凝分離器將高沸點液體和工質(zhì)挾帶潤滑油分離出來，并經(jīng)中間節(jié)流元件節(jié)流后回到低壓通道并返回壓縮機(jī)，確保制冷系統(tǒng)高效可靠運行，經(jīng)分凝分離器分離出的氣態(tài)工質(zhì)進(jìn)入主回?zé)釗Q熱器進(jìn)一步冷卻然后經(jīng)主節(jié)流元件節(jié)流后進(jìn)入高真空捕集單元的制冷劑通道，冷卻高真空捕集單元表面，提供捕集水汽的動力，然后返回低真空捕集單元冷卻來流高壓，最后返回壓縮機(jī)完成一個循環(huán)；在穩(wěn)定運行階段，低真空捕集單元的低溫端的最終溫度會降至接近高真空捕集單元表面，因此具有很強(qiáng)的水汽捕集能力，通過真空連接管道，能顯著降低高真空泵出口壓強(qiáng)，即前級真空泵工作壓強(qiáng)，最終提高真空系統(tǒng)性能，而前級真空泵同時為低真空捕集單元2提供真空絕熱環(huán)境，圖9顯示了是否采用深冷水汽捕集器的真空性能對比結(jié)果。
本發(fā)明的高真空深冷水汽捕集器主要針對水蒸汽進(jìn)行選擇性捕集，而其他氣體分子可以用其他真空泵如分子泵、擴(kuò)散泵等抽除，因而可以有效縮短抽氣時間。同時，本發(fā)明提出的高真空深冷水汽捕集器核心實際為一個多元混合工質(zhì)節(jié)流制冷機(jī)，具有制作成本低、效率高、可靠性高，易于與真空系統(tǒng)集成等特點，并且制冷系統(tǒng)本身無需維護(hù)。


圖1不同氣體在真空狀態(tài)下飽和溫度與壓力關(guān)系表；圖2一個典型不帶深冷捕集器的高真空系統(tǒng)示意圖；圖3外置式高真空深冷水汽捕集器組織示意圖；圖4內(nèi)置式高真空深冷水汽捕集器組織示意圖；圖5壓縮機(jī)單元3組織結(jié)構(gòu)示意圖；圖6另一種壓縮機(jī)單元3組織結(jié)構(gòu)示意圖；圖7低真空捕集單元2組織結(jié)構(gòu)示意8一種高真空捕集單元1的結(jié)構(gòu)示意9有無深冷水汽捕集器時真空性能的對比實測結(jié)果；
其中高真空捕集單元1低真空捕集單元2 壓縮機(jī)單元3真空連接管道4 制冷劑輸運管道5 壓縮機(jī)31油分離器32 冷卻器33 前級換熱器21分凝分離器22 中間級節(jié)流元件23 中間級回?zé)釗Q熱器24主回?zé)釗Q熱器25 主節(jié)流元件26 第一冷卻器331第二冷卻器332 高真空室A高真空泵B前級低真空泵C 壓縮機(jī)單元排氣口HHO 低真空室D低真空捕集單元2的高溫入口MHI低真空捕集單元2的高溫出口CHO低真空捕集單元2的低溫入口CLI低真空捕集單元2的低溫出口MLO壓縮機(jī)單元3的低壓入口MLI高真空捕集單元1的制冷劑入口CIN高真空捕集單元1制冷劑出口COUT具體實施方式
實施例1，制備一外置式高真空深冷水汽捕集器如圖3所示，本實施例的高真空深冷水汽捕集器包括高真空水汽捕集單元1、低真空水汽捕集單元2、壓縮機(jī)單元3、低真空室D、真空連接管道4以及制冷劑輸運管道5；高真空捕集單元1安裝在高真空室A與高真空泵B連接處，捕集表面見圖8所示，制冷工質(zhì)從CIN進(jìn)入捕集器單元內(nèi)部流道，部分蒸發(fā)提供冷量冷卻捕集器表面，然后從COUT出來回到低真空捕集單元2，捕集表面外部具有擴(kuò)展冷卻器面的孔槽狀結(jié)構(gòu)，以增加捕集水汽的能力；低真空捕集單元2安裝在低真空室D內(nèi)，通過連接管道4與高真空泵B出口及前級真空泵C入口連接；壓縮機(jī)單元3包括壓縮機(jī)31、油分離器32和冷卻器33，其連接方式見圖5所示，壓縮機(jī)31高壓出口連接潤滑油分離器32入口，潤滑油分離器32出口連接冷卻器33入口，冷卻器33最終出口為壓縮機(jī)單元1的高壓出口HHO；低真空捕集單元2包括前級逆流換熱器21、分凝分離器22、中間級節(jié)流元件23、中間級回?zé)釗Q熱器24、主回?zé)釗Q熱器25和主節(jié)流元件26，見圖7所示；高真空泵為渦輪分子泵機(jī)，前級為機(jī)械真空泵。采用高效多元混合工質(zhì)作制冷工質(zhì)見下表1，捕集器冷凝表面工作溫度為110K，可以減少預(yù)抽時間在60％-90％以上，極限真空度也可以提高。
表1

實施例2一個外置式高真空深冷水汽捕集器，其硬件組織結(jié)構(gòu)見實施例1，不同之處在于壓縮機(jī)單元中有兩個冷卻器，其連接方式見圖6，采用高效多元混合工質(zhì)作制冷工質(zhì)，見下表2，捕集器冷凝表面工作溫度為120K?？梢蕴岣叱樗俸蜆O限真空度。
表2

實施例3一個外置式高真空深冷水汽捕集器，其硬件組織結(jié)構(gòu)見實施例1，采用高效多元混合工質(zhì)作制冷工質(zhì)，見下表3，捕集器冷凝表面工作溫度為130K?？梢蕴岣叱樗俸蜆O限真空度。
表3

實施例4制備一個內(nèi)置式高真空深冷水汽捕集器，見圖4所示，由高真空水汽捕集單元1、低真空水汽捕集單元2、壓縮機(jī)單元3、低真空室D、真空連接管道4以及制冷劑輸運管道5組成；高真空捕集單元1安裝在高真空室內(nèi)，低真空捕集單元2安裝在低真空室D內(nèi)，通過真空連接管道與高真空泵出口及前級真空泵入口連接；壓縮機(jī)單元3由壓縮機(jī)31、油分離器32和冷卻器33組成，其連接方式見圖5所示；低真空捕集單元2由前級逆流換熱器21、分凝分離器22、中間級節(jié)流元件23、中間級回?zé)釗Q熱器24、主回?zé)釗Q熱器25和主節(jié)流元件26組成，見圖7所示；高真空泵為渦輪分子泵機(jī)，前級為機(jī)械真空泵。采用高效多元混合工質(zhì)作制冷工質(zhì)見下表4，捕集器冷凝表面工作溫度為140K，可以顯著減少預(yù)抽時間在60％-90％以上。
表4

實施例5制備一個內(nèi)置式深冷水汽捕集器，其硬件結(jié)構(gòu)見實施例4，不同之處在于壓縮機(jī)單元中有兩個冷卻器，其連接方式見圖6，采用高效多元混合工質(zhì)作制冷工質(zhì)，見下表5，捕集器冷凝表面工作溫度為150K，可以顯著減少預(yù)抽時間在60％-90％以上。
表5

權(quán)利要求
1.一種高真空深冷水汽捕集器，其特征在于包括高真空水汽捕集單元(1)、低真空水汽捕集單元(2)、壓縮機(jī)單元(3)、低真空室(D)、真空連接管道(4)以及制冷劑輸運管道(5)；其布置方式為所述高真空捕集單元(1)放置在高真空系統(tǒng)中的高真空泵(B)入口與高真空室(A)連接處的高真空環(huán)境中，或者放置在高真空系統(tǒng)中的高真空室(A)中；所述的低真空捕集單元(2)放置在低真空室(D)中，低真空室(D)通過真空系統(tǒng)連接管道(4)同時與高真空系統(tǒng)中的高真空泵(B)出口及前級真空泵(C)入口連接；所述各單元連接方式為壓縮機(jī)單元(3)的排氣口(HHO)通過制冷劑輸運管道(5)連接低真空捕集單元(2)的高溫入口(MHI)，低真空捕集單元(2)低溫出口(CHO)連接高真空捕集單元(1)制冷劑入口(CIN)；高真空捕集單元(1)制冷劑出口(COUT)連接低真空捕集單元(2)的低溫入口(CLI)；低真空捕集單元(2)高溫出口(MLO)通過制冷劑輸運管道(5)連接壓縮機(jī)單元(3)低壓入口(MLI)；所述的高真空捕集單元(1)具有內(nèi)部低溫制冷工質(zhì)循環(huán)通道，外部表面具有肋翅片狀或孔槽狀結(jié)構(gòu)；所述的低真空捕集單元(2)包括前級逆流換熱器(21)、分凝分離器(22)以及中間級節(jié)流元件(23)、中間級回?zé)釗Q熱器(24)、主回?zé)釗Q熱器(25)和主節(jié)流元件(26)；其連接方式是前級逆流換熱器(21)高壓入口是整個低真空捕集單元(2)的高溫入口(MHI)，前級逆流換熱器(21)高壓出口連接分凝分離器(22)高壓入口，分凝分離器(22)氣相出口連接中間級回?zé)釗Q熱器(24)高壓入口，分凝分離器(22)的液相出口連接中間級節(jié)流元件(23)入口，中間級節(jié)流元件(23)出口連接到中間級回?zé)釗Q熱器(24)低壓入口，中間級回?zé)釗Q熱器(24)高壓出口連接主回?zé)釗Q熱器(25)高壓入口，主回?zé)釗Q熱器(25)高壓出口連接主節(jié)流元件(26)，主節(jié)流元件(26)的出口是低真空捕集單元(2)的低溫出口(CHO)，主回?zé)釗Q熱器(25)的低壓入口是低真空捕集單元(2)的低溫入口(CLI)，主回?zé)釗Q熱器(25)低壓出口連接中間級回?zé)釗Q熱器(24)低壓入口，前級逆流換熱器(21)的低壓出口是低真空捕集單元(2)的高溫出口(MLO)；所述的壓縮機(jī)單元(3)包括壓縮機(jī)(31)、潤滑油分離器(32)和冷卻器(33)；其連接方式為壓縮機(jī)(31)高壓出口連接潤滑油分離器(32)入口，潤滑油分離器(32)出口連接冷卻器(33)入口，冷卻器(33)最終出口為壓縮機(jī)單元(1)的高壓出口(HHO)。
2.按權(quán)利要求1所述的一種新型高真空深冷水汽捕集器，其特征在于所述高真空捕集器單元(1)工作溫度在110K-150K之間。
3.按權(quán)利要求1所述的一種新型高真空深冷水汽捕集器，其特征在于所述的壓縮機(jī)單元(3)中的冷卻器(33)包括第一冷卻器(331)和第二冷卻器(332)兩個獨立的冷卻器；其連接方式為壓縮機(jī)(31)高壓出口連接第一冷卻器(331)入口，第一冷卻器(331)出口連接潤滑油分離器(32)入口，潤滑油分離器(32)出口連接第二冷卻器(332)入口，第二冷卻器(332)出口為壓縮機(jī)單元排氣口(HHO)。
4.按權(quán)利要求1所述的高真空深冷水汽捕集器，其特征在于所述深冷真空捕集器采用高效的多元混合物氣體作制冷工質(zhì)，其具體成分及濃度范圍如下第1組氮氣、氬氣或者是二者的混合物，其摩爾濃度范圍25～50％；第2組甲烷，其摩爾濃度范圍10～25％；第3組四氟甲烷，其摩爾濃度范圍5～20％；第4組乙烯、乙烷、三氟甲烷、氟代甲烷、全氟乙烯、氟乙烯、或者是由上述物質(zhì)中任兩種或多種物質(zhì)組成的混合物，其摩爾濃度范圍5～20％；第5組丙稀、丙烷、全氟丙烷、1，1，1-三氟乙烷、1，1，-二氟乙烷、氟乙烷、丙二烯、環(huán)丙烷、二氟甲烷、或者是由上述物質(zhì)中任兩種或多種物質(zhì)組成的混合物，其摩爾濃度范圍5～20％；第6組1-丁烯、異丁烷、異戊烷、1-戊烯、3-甲基-1-丁烯、2-甲基戊烷、2-丁烯、2-丁烯、環(huán)丁烷、異丁烯、正丁烷、全氟丁烷、正戊烷、全氟戊烷、或者是由上述物質(zhì)中任兩種或多種物質(zhì)組成的混合物，其摩爾濃度范圍10～25％。
全文摘要
本發(fā)明涉及的高真空深冷水汽捕集器，包括高真空水汽捕集單元、低真空水汽捕集單元、壓縮機(jī)單元、低真空室、真空連接管道以及制冷劑輸運管道組成。布置方式為高真空捕集單元放置在高真空系統(tǒng)中的高真空泵(B)入口與高真空室(A)連接處的高真空環(huán)境中，或放置在高真空系統(tǒng)中的高真空室(A)內(nèi)；低真空捕集單元放置在低真空室中，低真空室通過真空系統(tǒng)連接管道同時與高真空系統(tǒng)中的高真空泵(B)出口及前級真空泵(C)入口連接；高真空捕集單元工作溫區(qū)在110－150K。本發(fā)明提出的深冷水汽捕集器對水蒸汽具有選擇性捕集，可以顯著提高抽速和極限真空度，制作成本低、可靠性高和無需專門維護(hù)等特點。
文檔編號F04B37/08GK1707101SQ20041004793
公開日2005年12月14日 申請日期2004年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月11日
發(fā)明者公茂瓊, 吳劍鋒, 胡勤國 申請人:中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所