本發(fā)明涉及加速器，特別涉及一種多級(jí)差分腔結(jié)構(gòu)、抽真空系統(tǒng)及抽真空方法。

背景技術(shù)：

1、在加速器領(lǐng)域，真空差分技術(shù)應(yīng)用非常廣泛，尤其是在同步輻射及自由電子激光裝置中。真空差分技術(shù)主要基于壓差原理，一般在多個(gè)腔室之間使用真空泵產(chǎn)生不同腔室的真空度差異，從而實(shí)現(xiàn)逐級(jí)抽真空。隨著加速器技術(shù)的不斷發(fā)展，真空差分的量級(jí)在不斷上升，對(duì)差分系統(tǒng)的性能提出了新的高度。傳統(tǒng)真空差分系統(tǒng)一般由機(jī)械泵、分子泵和離子泵逐級(jí)差分至超高真空，由于上游設(shè)備的充氣壓力非常高，需要的第一級(jí)機(jī)械泵的抽速非常大，才能滿(mǎn)足后續(xù)分子泵的差分運(yùn)行，導(dǎo)致第一級(jí)的機(jī)械泵需要特別大的功率，同時(shí)系統(tǒng)的差分管路需要設(shè)置的足夠長(zhǎng)，才能滿(mǎn)足真空差分的要求，導(dǎo)致整個(gè)差分系統(tǒng)的造價(jià)過(guò)高，同時(shí)占用過(guò)多的空間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明提出一種多級(jí)差分腔結(jié)構(gòu)、抽真空系統(tǒng)及抽真空方法，能有效降低制造成本，并提高差分系統(tǒng)的空間緊湊性。

2、根據(jù)本發(fā)明第一方面實(shí)施例的一種多級(jí)差分腔結(jié)構(gòu)，包括：

3、主管，連通有至少三個(gè)抽空管，抽空管沿主管的中心軸線(xiàn)方向間隔布置；

4、抽空管具有往遠(yuǎn)離主管的中心軸線(xiàn)方向延伸的連接段，連接段上背離主管的末端連接有真空泵，連接段設(shè)有與主管連通的連通段，連通段的延伸方向平行于主管的中心軸線(xiàn)方向，連通段與連接段的內(nèi)徑大于主管的內(nèi)徑，相鄰兩個(gè)抽空管之間具有第一加強(qiáng)部件，抽空管與主管之間設(shè)有第二加強(qiáng)部件。

5、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種多級(jí)差分腔結(jié)構(gòu)，至少具有如下有益效果：本實(shí)施例設(shè)有主管，主管連通有至少三個(gè)抽空管，抽空管沿主管的中心軸線(xiàn)方向間隔布置，抽空管具有往遠(yuǎn)離主管的中心軸線(xiàn)方向延伸的連接段，連接段上背離主管的末端連接有真空泵，從而實(shí)現(xiàn)多個(gè)真空泵對(duì)主管進(jìn)行逐級(jí)的抽空，從而能夠減少每個(gè)真空泵的功率和尺寸，有利于降低成本；連接段設(shè)有與主管連通的連通段，連通段的延伸方向平行于主管的中心軸線(xiàn)方向，連通段與連接段的內(nèi)徑大于主管的內(nèi)徑，有助于空氣能從連通段和連接段內(nèi)快速被抽走，以提高抽真空的效率；相鄰兩個(gè)抽空管之間具有第一加強(qiáng)部件，抽空管與主管之間設(shè)有第二加強(qiáng)部件，有利于保證抽空管與主管之間具有良好的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，并且加強(qiáng)部件有助于切削加工時(shí)的裝夾，利于提高工藝性。同時(shí)，集成化的差分腔結(jié)構(gòu)有利于縮短抽真空管路的距離，節(jié)省空間。

6、根據(jù)本發(fā)明第一方面的實(shí)施例，連接段與連通段之間具有銜接段，銜接段具有弧形的內(nèi)壁面。

7、根據(jù)本發(fā)明第一方面的實(shí)施例，連接段與主管內(nèi)的氣流流動(dòng)方向之間具有夾角，夾角小于90°。

8、根據(jù)本發(fā)明第一方面的實(shí)施例，主管具有嵌入于銜接段的嵌入端，沿主管內(nèi)的氣流流動(dòng)方向，嵌入端位于主管靠近上游的一端。

9、根據(jù)本發(fā)明第一方面的實(shí)施例，嵌入端的長(zhǎng)度不大于主管的內(nèi)徑的一半。

10、根據(jù)本發(fā)明第一方面的實(shí)施例，連接段的內(nèi)徑為主管內(nèi)徑的3倍至5倍之間，并且連接段、連通段和銜接段的內(nèi)徑相等。

11、根據(jù)本發(fā)明第一方面的實(shí)施例，主管、抽空管、第一加強(qiáng)部件及第二加強(qiáng)部件采用3d打印一體成型。

12、根據(jù)本發(fā)明第一方面的實(shí)施例，第二加強(qiáng)部件包括第二橫筋和第二豎筋，第二橫筋連接相鄰兩個(gè)連接段，第二豎筋的兩端連接相鄰兩個(gè)連接段且其一側(cè)連接于主管的外側(cè)壁。

13、根據(jù)本發(fā)明第二方面的實(shí)施例，提供一種抽真空系統(tǒng)，包括前述的一種多級(jí)差分腔結(jié)構(gòu)，多級(jí)差分腔結(jié)構(gòu)具有主管，其中包括：

14、氣罐；

15、充氣腔，一端連通于氣罐，另一端連通于主管，充氣腔設(shè)有用于檢測(cè)氣壓的壓力傳感器；

16、抽氣組件，包括至少一個(gè)的機(jī)械泵和至少一個(gè)的分子泵，機(jī)械泵連通于充氣腔，分子泵連通于機(jī)械泵上背離充氣腔的一端；

17、控制組件，與壓力傳感器和抽氣組件電連接；

18、抽氣組件能夠把位于充氣腔內(nèi)的氣體抽出，并且抽氣組件能夠把氣罐內(nèi)的氣體注入于充氣腔內(nèi)，并能夠把充氣腔內(nèi)的氣體注入主管中。

19、根據(jù)本發(fā)明第二方面實(shí)施例的抽真空系統(tǒng)，至少具有如下有益效果：

20、在本實(shí)施例中抽真空系統(tǒng)包括氣罐、充氣腔、抽氣組件和控制組件，充氣腔設(shè)有用于檢測(cè)氣壓的壓力傳感器，抽氣組件包括至少一個(gè)的機(jī)械泵和至少一個(gè)的分子泵，機(jī)械泵連通于充氣腔，分子泵連通于機(jī)械泵上背離充氣腔的一端，控制組件與壓力傳感器和抽氣組件電連接，抽氣組件能夠把位于充氣腔內(nèi)的氣體抽出，氣罐可往充氣腔注入氣體，充氣腔能夠把氣體注入主管中，抽氣組件能夠抽出充氣腔內(nèi)的氣體及雜質(zhì)，從而使氣罐往充氣腔注入氣體，再通過(guò)充氣腔把氣體注入主管中，以提高抽真空系統(tǒng)內(nèi)的氣體純凈度，并且能夠利于抽真空系統(tǒng)準(zhǔn)確控制主管的氣壓。

21、根據(jù)本發(fā)明第三方面的實(shí)施例，提供一種抽真空方法，應(yīng)用于前述的抽真空系統(tǒng)，抽真空系統(tǒng)包括一種多級(jí)差分腔結(jié)構(gòu)，其中，包括以下步驟：

22、步驟1：?jiǎn)?dòng)抽氣組件，抽氣組件抽出充氣腔內(nèi)的空氣，使充氣腔內(nèi)的氣壓降至10-4帕以下；

23、步驟2：關(guān)閉抽氣組件，氣罐往充氣腔中注入氣體；

24、步驟3：根據(jù)壓力傳感器所檢測(cè)的充氣腔的氣壓數(shù)值，通過(guò)控制組件控制真空泵的開(kāi)啟數(shù)量，其中，當(dāng)充氣腔的壓力為10至100帕?xí)r，至少開(kāi)啟一個(gè)真空泵；當(dāng)充氣腔的壓力為100至500帕?xí)r，至少開(kāi)啟兩個(gè)真空泵；當(dāng)充氣腔的壓力為500帕以上時(shí)，至少開(kāi)啟三個(gè)真空泵。

25、根據(jù)本發(fā)明第三方面實(shí)施例的抽真空方法，至少具有如下有益效果：

26、該方法先啟動(dòng)抽氣組件，抽出充氣腔內(nèi)的空氣，使充氣腔內(nèi)的氣壓降至10-4帕以下，然后關(guān)閉抽氣組件，氣罐往充氣腔中注入氣體，最后通過(guò)壓力傳感器所檢測(cè)的充氣腔的氣壓數(shù)值，通過(guò)控制組件控制真空泵的開(kāi)啟數(shù)量，其中，當(dāng)充氣腔的壓力為10至100帕?xí)r，至少開(kāi)啟一個(gè)真空泵；當(dāng)充氣腔的壓力為100至500帕?xí)r，至少開(kāi)啟兩個(gè)真空泵；當(dāng)充氣腔的壓力為500帕以上時(shí)，至少開(kāi)啟三個(gè)真空泵，在預(yù)抽真空時(shí)，能夠抽出充氣腔中的氣體及雜質(zhì)，通過(guò)氣罐往充氣腔中注入氣體，并且通過(guò)壓力傳感器檢測(cè)充氣腔的氣壓，能夠提高對(duì)抽真空系統(tǒng)中氣壓的準(zhǔn)確度，并且，在通過(guò)氣壓值控制開(kāi)啟的真空泵數(shù)量，有助于提高抽真空系統(tǒng)的使用靈活性，并且有助于降低能耗，從而進(jìn)一步降低成本。

27、本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

技術(shù)特征：

1.一種多級(jí)差分腔結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多級(jí)差分腔結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述連接段與所述連通段之間具有銜接段，所述銜接段具有弧形的內(nèi)壁面。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多級(jí)差分腔結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述連接段與所述主管內(nèi)的氣流流動(dòng)方向之間具有夾角，所述夾角小于90°。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多級(jí)差分腔結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述主管具有嵌入于所述銜接段的嵌入端，沿所述主管內(nèi)的氣流流動(dòng)方向，所述嵌入端位于所述主管靠近上游的一端。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種多級(jí)差分腔結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述嵌入端的長(zhǎng)度不大于所述主管的內(nèi)徑的一半。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種多級(jí)差分腔結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述連接段的內(nèi)徑為所述主管內(nèi)徑的3倍至5倍之間，并且所述連接段、所述連通段和所述銜接段的內(nèi)徑相等。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多級(jí)差分腔結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述主管、所述抽空管、所述第一加強(qiáng)部件及所述第二加強(qiáng)部件采用3d打印一體成型。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多級(jí)差分腔結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二加強(qiáng)部件包括第二橫筋和第二豎筋，所述第二橫筋連接相鄰兩個(gè)所述連接段，所述第二豎筋的兩端連接相鄰兩個(gè)所述連接段且其一側(cè)連接于所述主管的外側(cè)壁。

9.抽真空系統(tǒng)，其特征在于，包括由權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的一種多級(jí)差分腔結(jié)構(gòu)，所述多級(jí)差分腔結(jié)構(gòu)包括主管，其中，包括：

10.抽真空方法，其特征在于，用于由權(quán)利要求9中所述的抽真空系統(tǒng)，所述抽真空系統(tǒng)包括一種多級(jí)差分腔結(jié)構(gòu)，所述多級(jí)差分腔結(jié)構(gòu)包括主管和真空泵，所述抽真空系統(tǒng)包括氣罐、充氣腔、抽氣組件和控制組件，所述充氣腔設(shè)有壓力傳感器，其中，包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種多級(jí)差分腔結(jié)構(gòu)、抽真空系統(tǒng)及抽真空方法，涉及加速器技術(shù)領(lǐng)域，包括主管，主管連通至少三個(gè)抽空管，抽空管具有連接段，連接段上背離主管的末端連接有真空泵，從而實(shí)現(xiàn)多個(gè)真空泵對(duì)主管進(jìn)行逐級(jí)的抽空，以減少每個(gè)真空泵的功率和尺寸；連接段設(shè)有與主管連通的連通段，連通段與連接段的內(nèi)徑大于主管的內(nèi)徑，有助于以提高抽真空的效率；相鄰兩個(gè)抽空管之間具有第一加強(qiáng)部件，抽空管與主管之間設(shè)有第二加強(qiáng)部件，有利于保證抽空管與主管之間具有良好的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，并有助于切削加工時(shí)的裝夾，利于提高工藝性。還包括抽真空系統(tǒng)和抽真空方法，有利于抽真空系統(tǒng)準(zhǔn)確控制氣壓，并且能夠降低能耗以降低成本。

技術(shù)研發(fā)人員：張浩,林涵文,李磊,劉煜鍇,劉軒,尉偉,張未卿
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳綜合粒子設(shè)施研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10