专利名称：用于低温泵的阀门组件的制作方法
技术领域：
这份申请是2004年3月19日申请的美国专利申请第10/804,842号的继续申请。上述申请的全部教导在此通过引证被并入。
背景技术：
现在可得的低温真空泵或低温泵通常遵循共同的设计观念。通常在4到25K的范围内工作的低温阵列是主抽吸表面。这个表面被温度较高的辐射防护罩包围着，所述辐射防护罩通常在60到130K的温度范围内工作，为温度较低的阵列提供辐射屏蔽。该辐射防护罩通常包括封闭的壳体，位于主抽吸表面和工作室之间将被抽真空的前沿阵列除外。
在运行时，高沸点气体(例如，水蒸汽)在前沿阵列上凝聚。沸点较低的气体通过所述阵列进入辐射防护罩里面的体积，并且在温度较低的阵列上凝聚。在这个体积中可能提供的涂有吸附剂(例如，活性碳或分子筛)的表面用于除去沸点非常低的气体(例如，氢)，所述表面在较冷的阵列温度或阵列温度以下工作。因此，由于气体凝聚和/或吸附在抽吸表面上，所以只有真空留在工作室中。
在用闭循环冷却器冷却的系统中，冷却器通常是有指状物从辐射防护罩后面伸出的两级的制冷机。高压氦制冷剂通常从压缩机组件通过高压管线递送到低温冷却器。给置换器驱动该冷却器的马达的电力通常也是通过压缩机递送的。
该低温冷却器的温度最低的第二级的冷端在该寒冷指状物的顶端。主抽吸表面或低温板与在寒冷指状物的第二级的温度最低的末端的热汇连接。这个低温板可能是简单的金属板或金属杯或安排在第二级热汇周围并与该热汇连接的金属制的折流板阵列。第二级低温板还支撑着低温吸附剂。
辐射防护罩在该制冷机的第一级的最低温度的末端与热汇或热站连接。该防护罩以这样的方式包围第二级低温板防止它接受辐射热。前沿阵列是通过侧面防护罩或如同美国专利第4,356,701号所揭示的那样通过热柱借助第一级热汇冷却的。
在使用几天或几星期之后，已凝聚在低温板上的气体(具体地说，被吸附的气体)开始充满低温泵。于是，必须遵循再生程序，使低温泵升温并因此释放气体然后将气体从系统中除去。随着气体蒸发，低温泵中的压力逐渐增加，于是通过安全阀排出气体。在再生期间，低温泵往往用温暖的氮气吹洗。氮气加速低温板的升温，并且用来冲洗来自低温泵的水蒸汽和其它蒸汽。通过将氮气引进该系统接近第二级阵列，向外流到排气端口的氮气使水蒸汽从第一阵列回到第二级阵列的运动减到最少。氮气是平常的吹洗气体，因为它是惰性的并且是可得的不含水蒸汽的气体。它通常是从氮气储瓶通过流体管线和与低温泵耦合的放气阀递送的。
在清洗低温泵之后，必须对它进行初步的抽吸，以便在低温泵抽吸表面和寒冷的指状物周围形成真空，减少因气体传导转移的热量并因此使低温冷却器能够冷却到正常的工作温度。低真空泵通常是通过流体管线与安装在低温泵上的低真空阀门耦合的机械泵。
再生程序的控制是因温度传感器与冷指热站耦合而变得容易的。热电偶型压力表也已被用于低温泵。虽然再生可以通过用手开关低温冷却器和用手控制放气阀和低真空阀门来控制，但是独立的再生控制器被用于较复杂的系统。来自控制器的电线与每个将被激励的传感器、低温冷却器马达和阀门耦合。有集成电子控制器的低温泵是在美国专利第4,918,930号中提出的。
在快速的再生程序中，低温泵的第二级在清洗气体应用于低温泵的时候被加热。当低温泵的第二级升温的时候，困在第二级的气体被释放并且通过安全阀排出。
发明内容
依照前面的讨论，低温泵有为数众多的适合低温泵抽吸系统的适当操作的阀门。典型的低温泵总共有五个阀门气动的低真空阀门、低真空控制阀、泵放气阀、排气放气阀和压力安全阀。在现有的系统中，气动的低真空阀门和低真空控制阀被集成的成单一组件。另外三个阀门是独立的零部件，为了用高压氮气或压缩空气操纵或激励那些阀门需要多达三个作为安装点的真空法兰或端口和多达三个连接点。
使用成形组件的内部空间，对低温泵组的单一穿透能通过使用同轴连接器来实现，其中内管用来把清洗气体供应给低温泵，而外面部分用于排气。举例来说，排气装置可能不是低真空阀门就是安全阀。
此外，该组件的内部空间可以把高压气体(例如，氮气或压缩空气)通过管道输送到所有需要它的地方，以便消除对分配节点的需要，因此减少软管连接器的数目。
单一管道阀门组件提供有用有内管和外管的同轴连接器把该组件与低温泵连接起来的放气阀的集成的型低温泵阀门。高压气体接口通过内管把高压清洗气体来源与低温泵连接起来。低真空阀门能把该组件的外管与低真空真空泵连接起来，而安全阀能把该组件的外管与排气烟囱连接起来。
一些落实使用压缩空气激励低真空控制阀，而本发明的实施方案使用高压氮气作为清洗气体。这个变化当该组件有可用的直接的氮气供应的时候是可得的，而且把这个用于激励阀门表现在氮气供应方面可忽略的额外负担。此外，为了消除对主真空壳体的附加入侵，该组件也能包括用于可以用来测量低温泵组中的压力的热电偶型压力表的安装点。
本发明的上述的和其它的目的、特征和利益从下面的用相似的参考符号在不同的视图处处表示同一零部件的附图举例说明的本发明的实施方案的更具体的描述将变得明显。这些附图不必依比例绘制，而是把重点放在举例说明本发明的原则上。
图1是在现有技术中典型的阀门结构的逻辑图；图2是现在的本发明集成的阀门结构的逻辑图；图3是本发明的实施方案的剖视图；而图4是用同轴连接器与低温泵组连接的图3所示泵放气阀端口的平面图。
具体实施例方式
本发明的优选实施方案描述如下。
图1是在现有技术中典型的低温泵抽吸系统100的图表。在那个系统的物理表达中，气动的低真空阀门155和低真空控制阀154被集成的成单一组件。这个低真空阀门组件把低温泵组110与低真空真空泵120连接起来。螺线管驱动的低真空控制阀154控制高压空气使气动的低真空阀门155偏置。除此之外，螺线管驱动的泵放气阀152直接与低温泵组110连接，供应清洗气体140(通常是高压氮气)。通常，高压气体140是通过也引导高压气体通过螺线管驱动的排气放气阀156的分配节点151分配的。当气体蒸发的时候，低温泵组中的压力增加，而且气体通过压力安全阀157排出。被引导通过排气放气阀156的氮气将水蒸汽和其它污染物的冻结和聚积减到最少，而且稀释通过压力安全阀157到排气烟囱130的蒸气。
图2是使用本发明的集成的型低真空/清洗/排气(RPV)阀门250的低温泵抽吸系统200的逻辑图。该逻辑图表明单一的多功能阀门250能用来提供对低温泵组110的单一穿透。除此之外，RPV阀250与低真空真空泵120和排气烟囱130直接连接，同时接受高压氮气供应140。
图3展示本发明的有两个排气装置的RPV阀300的实施方案。RPV阀300通过有同轴连接器的单一泵放气阀端口400直接与低温泵组连接。为了使用对低温泵组的单一穿透，做了特殊的准备以允许低真空泵在泵的清洗管线用管道输送到低温泵组的辐射防护罩的内部的时候对泵的整个体积有好的电导。本发明通过使用同轴连接器400实现这一点。
同轴连接器400有两个管道，内管410和外管420。图4提供同轴连接器的俯视图。内管通过滑进清洗气体管线610接到低温泵之中。肉管410把清洗气体从与高压气体接口340连接的氮气源供应到低温泵之中。高压氮气也将被引导通过组件内的管道(例如，通道342)。位于阀门组件之上的螺线管操作的排气放气阀315和放气阀345控制高压氮气通过内部通道的流动。在本发明的其它实施方案中，排气放气阀和放气阀可能通过使用控制阀借助高压气体(例如，高压氮气或压缩空气)被偏置。
如图3所示，外管420为气体从低温泵组通过安全阀端口310到排气烟囱110以及通过低真空阀门端口320到低真空真空泵120提供通道。
安全阀305控制来自低温泵真空室的气体通过排气烟囱或导管的流动。可能用于本发明的安全阀305被展示在图3中。该安全阀包括当阀门关闭时被弹簧保持抵住O-型密封圈的盖。如果压力足以打开该阀门，这个盖被推离O-型密封圈，于是排出的气体越过该密封件流动。圆锥形过滤塔被安装在安全阀里面。该过滤塔从它在减压通道中的安装位置延伸到排气通道之中。在此通过引证并入的美国专利第6,598,406号举例说明有圆锥形过滤塔可以连同本发明一起使用的安全阀。
低真空阀门325控制来自低温泵组的气体通过低真空真空泵的流动。执行机构380能通过移动主轴波纹管360控制低真空阀门的偏置。主轴波纹管360在外管的边界范围内通过使用通过螺线管385控制的高压空气移动阀门325。低真空阀门325的运动打开和关闭低真空阀门端口到低温泵组的通路。
本发明的这个特定实施方案也展示为连接用来测量低温泵组中的压力的热电偶型压力表准备的端口370。
虽然这项发明已参照其实施方案被具体地展示和描述，但是熟悉这项技术的人将理解在形式和细节方面各种不同的变化可以在不脱离用权利要求书囊括的本发明的范围的情况下完成。
权利要求
1.一种有集成的管道阀门组件的低温泵，所述阀门组件包括有低温泵接口的组件壳体；在所述接口处与所述组件的内管和外管连接的同轴连接器；把外管与排气装置连接起来的排气阀；以及通过内管把高压气体来源与低温泵连接起来的放气阀。
2.根据权利要求1的低温泵，其中所述排气阀是通过排气装置把该组件的外管与低真空真空泵连接起来的低真空阀门。
3.根据权利要求1的低温泵，其中所述排气阀是通过排气装置把该组件的外管与排气烟囱连接起来的安全阀。
4.根据权利要求3的低温泵，进一步包括通过排气装置把该组件的外管与低真空真空泵连接起来的低真空阀门。
5.根据权利要求3的低温泵，进一步包括把高压气体来源与排气烟囱连接起来的排气放气阀。
6.根据权利要求1的低温泵，进一步包括与该组件的外管流体连通的压力表。
7.根据权利要求1的低温泵，其中所述高压气体来源把所述放气阀和排气阀的偏置机构与控制器连接起来。
8.根据权利要求7的低温泵，进一步包括控制放气阀和排气阀的偏置的执行机构。
9.根据权利要求1的低温泵，其中所述高压气体来源是氮气来源。
10.根据权利要求1的低温泵，进一步包括与所述外管流体连通的压力表。
11.有集成的型阀门管道组件的低温泵，其中所述阀门组件包括有低温泵接口的组件壳体；在所述接口处与所述组件的内管和外管连接的同轴连接器；把该组件的外管与低真空真空泵连接起来的低真空阀门；把该组件的外管与排气烟囱连接起来的安全阀；把氮气来源与排气烟囱连接起来的排气放气阀；通过所述内管把氮气来源与低温泵连接起来的放气阀；控制所述放气阀、低真空阀门和排气放气阀的偏置的执行机构；以及与所述外管流体连通的压力表。
12.一种有集成的型管道阀门组件的低温泵，其中所述阀门组件包括有单一流体管道的壳体；把所述管道与低真空真空泵连接起来的低真空阀门；以及把所述管道与排气烟囱连接起来的安全阀。
13.一种用来提供集成的型低温泵阀门的管道阀门组件，其中包括有低温泵接口的组件壳体；在所述接口处与该组件的内管和外管连接的同轴连接器；把所述外管与排气装置连接起来的排气阀；以及通过所述内管把高压气体来源与低温泵连接起来的放气阀。
14.根据权利要求13的管道阀门组件，其中所述排气阀是通过排气装置把该组件的外管与低真空真空泵连接起来的低真空阀门。
15.根据权利要求13的管道阀门组件，其中所述排气阀是通过排气装置把该组件的外管与排气烟囱连接起来的安全阀。
16.根据权利要求15的管道阀门组件，进一步包括通过排气装置把该组件的外管与低真空真空泵起来连接的低真空阀门。
17.根据权利要求15的管道阀门组件，进一步包括把高压气体来源与排气烟囱连接起来的排气放气阀。
18.根据权利要求13的管道阀门组件，进一步包括与该组件的外管流体连通的压力表。
19.管道阀门根据权利要求13的组件，其中所述高压气体来源把所述放气阀和排气阀的偏置机构接到控制器上。
20.根据权利要求19的管道阀门组件，进一步包括控制所述放气阀和排气阀的偏置的执行机构。
21.根据权利要求13的管道阀门组件，其中所述高压气体来源是氮气来源。
22.根据权利要求13的管道阀门组件，进一步包括与所述外管流体连通的压力表。
23.一种提供集成的型低温泵阀门的管道阀门组件，其中包括有低温泵接口的组件壳体；在接口处与该组件的内管和外管连接的同轴连接器；把该组件的外管与低真空真空泵连接起来的低真空阀门；把该组件的外管与排气烟囱连接起来的安全阀；把氮气来源与排气烟囱连接起来的排气放气阀；通过所述内管把氮气来源与低温泵连接起来的放气阀；控制所述放气阀、低真空阀门和排气放气阀的偏置的执行机构；以及与所述外管流体连通的压力表。
全文摘要
单一的管道阀门组件提供集成的低温泵阀门，该低温泵阀门具有通过同轴连接器将组件与低温泵连接起来的放气阀端口，所述同轴连接器具有内管和外管。高压气体接口通过内管把高压气体来源与低温泵连接起来。低真空阀门端口能把该组件的外管与低真空真空泵连接起来；而且安全阀端口能把该组件的外管与排气烟囱连接起来。
文档编号F04B37/08GK1934356SQ200580008892
公开日2007年3月21日 申请日期2005年3月11日 优先权日2004年3月19日
发明者阿伦·J·巴利特, 加里·S·阿什, 布赖恩·汤普森, 马克·A·斯蒂尔 申请人:布鲁克斯自动化有限公司