本發(fā)明提供了用于使用高真空泵、真空容器和第二真空泵保持真空封閉裝置（vacuumenclosure）（舉例說明，例如低溫恒溫器）中的高真空的方法和系統(tǒng)（或設(shè)備）。

背景技術(shù)：
對(duì)于許多應(yīng)用，需要在真空封閉裝置內(nèi)創(chuàng)建并保持高真空。例如，為了保持部件在低溫溫度范圍內(nèi)，常常需要將低溫冷卻的部件封入（enclose）真空封閉裝置，以使部件的受熱降到最低。因此，存在對(duì)用于保持高真空的系統(tǒng)和方法的需求。如將會(huì)是容易理解的，高真空是其中殘余氣體的平均自由程比包含殘余氣體的真空封閉裝置的尺寸長(zhǎng)的任何真空。通常，高真空被定義為壓力為大約100mPa或更低的真空。為了創(chuàng)建高真空，需要進(jìn)行多級(jí)抽吸。通常，這是通過使用高真空泵和第二級(jí)真空泵的組合來實(shí)現(xiàn)的。高真空泵可以是渦輪分子泵或其他類似的泵并且具有能與真空封閉裝置連接的輸入和出口。高真空泵的出口連接到第二級(jí)真空泵的輸入。第二級(jí)真空泵具有通往周圍環(huán)境的出口。為了保持高真空，高真空泵和第二級(jí)泵二者需要進(jìn)行連續(xù)操作。在典型的兩級(jí)抽吸系統(tǒng)中，高真空泵的入口和真空封閉裝置被保持于高真空。高真空泵接著用于對(duì)進(jìn)入泵的氣體進(jìn)行壓縮（compress），使得高真空泵的出口的壓力處于比入口和真空封閉裝置的壓力高的壓力。高真空泵的出口連接到第二級(jí)真空泵的入口。第二級(jí)真空泵進(jìn)行操作以對(duì)從高真空泵進(jìn)入的氣體進(jìn)行壓縮并且其輸出處于比其輸入高的壓力。第二級(jí)真空泵的主要目的在于，確保高真空泵的出口處于低真空或中度真空。這是必要的，因?yàn)樵S多高真空泵在它們被排氣達(dá)到大氣壓時(shí)將停住。對(duì)于一些應(yīng)用，為了保持真空需要兩個(gè)單獨(dú)的真空泵連續(xù)操作可能是個(gè)問題。這是因?yàn)?，需要?duì)真空泵進(jìn)行常規(guī)維護(hù)來使它們保持在良好的正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。對(duì)于其中真空封閉裝置位于難以觸及的（inaccessible）位置的應(yīng)用，這可能是個(gè)特殊問題。此外，如果真空封閉裝置在操作期間不是靜止的，則使用兩個(gè)真空泵可能是個(gè)問題。存在特殊問題的一種應(yīng)用是用于超導(dǎo)風(fēng)輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)式低溫恒溫器。這些低溫恒溫器在操作期間旋轉(zhuǎn)并且在風(fēng)輪機(jī)塔架頂部的機(jī)艙中位于非常難以觸及的位置。當(dāng)前，不可以使用傳統(tǒng)的兩級(jí)抽吸系統(tǒng)為用于超導(dǎo)風(fēng)輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)式低溫恒溫器提供高真空。這樣的一個(gè)原因是，這種風(fēng)輪機(jī)的轉(zhuǎn)軸下方的導(dǎo)通非常差。然而，還有其他的技術(shù) 考慮，使得傳統(tǒng)的、連續(xù)操作的兩級(jí)抽吸系統(tǒng)通常的使用是不合適的。因此，為用于超導(dǎo)風(fēng)輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)式低溫恒溫器提供高真空的當(dāng)前提議是，使用位于預(yù)先被抽空的高真空封閉裝置中的多個(gè)吸氣器。吸氣器可以用于保持有限時(shí)間段內(nèi)的高真空，但是需要以規(guī)則間隔的重新啟動(dòng)（re-activation）。高真空中重新啟動(dòng)的吸氣器可以迫使對(duì)真空封閉裝置進(jìn)行重新加壓以進(jìn)入（access）吸氣器，然后，在吸氣器已經(jīng)重新啟動(dòng)之后，使用外部真空泵組件（pumpset）將真空封閉裝置抽吸至高真空?？晒┻x擇地，不可蒸發(fā)吸氣器不需要對(duì)真空封閉裝置重新加壓，而是替代地需要將抽吸系統(tǒng)連接到真空封閉裝置，以在吸氣器重新啟動(dòng)時(shí)保持真空封閉裝置中的真空。考慮到以上內(nèi)容，需要用于為處于難以觸及的位置和/或在操作期間不是靜止的真空封閉裝置提供高真空的改進(jìn)系統(tǒng)和方法。優(yōu)選地，任何這樣的系統(tǒng)和/或方法應(yīng)該能夠被用來為用于超導(dǎo)風(fēng)輪機(jī)或其他發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)式低溫恒溫器提供高真空。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供了一種用于保持真空封閉裝置中的高真空的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：真空封閉裝置；真空容器；高真空泵，所述高真空泵具有與所述真空封閉裝置連接的輸入以及與所述真空容器連接的輸出；以及第二真空泵，所述第二真空泵能連接到所述真空容器；其中所述高真空泵進(jìn)行操作以將所述真空封閉裝置保持于高真空并且通過所述第二真空泵的周期性操作保持所述真空容器低于閾值壓力。本發(fā)明的系統(tǒng)優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)在于，它省去了傳統(tǒng)兩級(jí)抽吸系統(tǒng)的第二級(jí)泵。通過將高真空泵的輸出連接到被保持低于閾值壓力的真空容器，可以操作高真空泵，而不需要第二真空泵恒定操作。真空容器的閾值壓力優(yōu)選地是高真空泵的輸出可以經(jīng)受的、而沒有對(duì)高真空泵的操作產(chǎn)生不利影響的最大壓力。具體地，高真空泵的輸出將優(yōu)選地被保持在防止高真空泵停住的壓力。如將會(huì)是容易理解的，由于高真空泵的輸出排放到真空容器，導(dǎo)致高真空泵的操作將逐漸增大真空容器的壓力。然而，一旦在密封的真空封閉裝置中產(chǎn)生高真空，增大的速率將相對(duì)低，結(jié)果，僅僅需要使用第二真空泵對(duì)真空容器進(jìn)行周期性抽空（periodicevacuation）。因?yàn)椴恍枰B續(xù)操作第二級(jí)真空泵，所以與現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)相比，該抽吸系統(tǒng)的技術(shù)復(fù)雜度和所需的維護(hù)大大減少。需要第二真空泵的周期性操作來保持真空容器的壓力低于閾值壓力。如技術(shù)人員將會(huì)理解的，在需要重新抽空真空容器之前本發(fā)明的系統(tǒng)將能夠操作的時(shí)長(zhǎng)將取決于真空容器的體積和系統(tǒng)首次操作時(shí)真空容器的壓力。針對(duì)根據(jù)本發(fā)明的任何特定系統(tǒng)可以容易地確定這一點(diǎn)。第二真空泵可以根據(jù)真空容器內(nèi)的壓力何時(shí)超過預(yù)定極限而進(jìn)行周期性操作?？晒┻x擇地，第二真空泵可以按預(yù)定時(shí)間間隔操作。需要的只是通過第二真空泵的周期性操作保持真空容器中的壓力低于閾值壓力。第二真空泵可以永久性地連接到真空容器或者可以是從真空容器可移除的。如果第二真空泵是從真空容器可移除的，則可以為可優(yōu)選的是，只有當(dāng)需要操作第二真空泵以保持真空容器的壓力低于閾值壓力時(shí)才將第二真空泵連接到真空容器。如果第二真空泵是從真空容器可移除的，則第二真空泵可以通過本領(lǐng)域的技術(shù)人員清楚的任何合適方式連接到真空容器。本發(fā)明的系統(tǒng)還可以包括當(dāng)必要時(shí)操作第二真空泵的控制器?？蓛?yōu)選的是，第二真空泵是低真空泵。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將清楚的，低真空泵可以包括適用在用于保持合適真空的傳統(tǒng)系統(tǒng)中的任何低真空泵。然而，可以為可優(yōu)選的是，低真空泵是隔膜泵。為了允許周期性抽空真空容器，有利的是，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)在真空容器和第二真空泵之間的連接部處包括閥裝置。為了保持真空容器中的合適壓力，當(dāng)?shù)诙婵毡脹]有可操作地連接到真空容器和/或沒有正在操作時(shí)，閥裝置可以關(guān)閉。只有當(dāng)?shù)诙婵毡眠B接到真空容器并且正在操作時(shí)，閥裝置才打開，以保持真空容器中的壓力低于閾值壓力。閥裝置可以包括本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的任何合適的閥裝置。本發(fā)明的系統(tǒng)可以包括用于控制閥裝置的控制器。閥裝置的控制器可以是單獨(dú)的控制裝置或者它可以與用于操作第二真空泵的任何控制器整合為一體。高真空泵可以包括適用在用于保持高真空的傳統(tǒng)系統(tǒng)中的任何高真空泵。然而，可以為可優(yōu)選的是，高真空泵是（例如）具有利用快速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的類型、通常具有成角度葉片的渦輪分子泵，用于在排氣或出口的方向上向氣體分子施加動(dòng)量。可以為有利的是，到高真空泵的輸入包括閥。該閥將允許必要時(shí)使真空封閉裝置與高真空泵隔絕。如果可以只利用高真空泵的周期性操作保持真空封閉裝置內(nèi)的合適壓力，則這可以是有利的。替代地或者另外地，通過使閥位于真空封閉裝置和高真空泵之間，將允許在不需要抽空（evacuate）真空封閉裝置的情況下對(duì)高真空泵進(jìn)行維護(hù)。本發(fā)明的系統(tǒng)可以包括用于控制高真空泵的間歇操作的控制器。該控制器可以是單獨(dú)的控制裝置或者可以與系統(tǒng)的任何其他控制裝置整合為一體。真空封閉裝置可以是低溫恒溫器，例如，用于超導(dǎo)發(fā)電機(jī)的低溫恒溫器。如果真空封閉裝置是低溫恒溫器，則封閉裝置可以是旋轉(zhuǎn)式低溫恒溫器。如果真空封閉裝置是旋轉(zhuǎn)式低溫恒溫器，則可以為優(yōu)選的是，高真空泵和真空容器和系統(tǒng)的任何其他部件被安裝成與旋轉(zhuǎn)式低溫恒溫器一起旋轉(zhuǎn)（即，被安裝在旋轉(zhuǎn)參考框架中）。通過使這些部件與旋轉(zhuǎn)式低溫恒溫器裝置一起旋轉(zhuǎn)，不需要靜止部件和旋轉(zhuǎn)部件之間的旋轉(zhuǎn)式耦合。如果系統(tǒng)的部件被安裝成與旋轉(zhuǎn)式低溫恒溫器一起旋轉(zhuǎn)，則可以為優(yōu)選的是，高真空泵（可選地，和第二真空泵）被安裝在旋轉(zhuǎn)式低溫恒溫器上，使得低溫恒溫器的旋轉(zhuǎn)軸與高真空泵的旋轉(zhuǎn)軸（和第二真空泵的旋轉(zhuǎn)軸）同軸。因?yàn)橐源朔绞桨惭b真空泵（一個(gè)或多個(gè)）可以使系統(tǒng)操作期間對(duì)真空泵（一個(gè)或多個(gè)）產(chǎn)生的任何不利回轉(zhuǎn)作用降到最低，所以這可以是可優(yōu)選的。如果本發(fā)明的系統(tǒng)與旋轉(zhuǎn)式低溫恒溫器一起使用或者包括旋轉(zhuǎn)式低溫恒溫器，則可能的是，可以安裝第二真空泵，使得通過旋轉(zhuǎn)式低溫恒溫器的旋轉(zhuǎn)為第二真空泵的操作提供動(dòng)力。這可以用本領(lǐng)域的技術(shù)人員清楚的任何方式實(shí)現(xiàn)。預(yù)期的是，使用根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)來保持超導(dǎo)風(fēng)輪機(jī)（或其他發(fā)電機(jī)）的旋轉(zhuǎn)式低溫恒溫器中的高真空與使用吸氣器來保持同一裝置中的高真空相比，將明顯有利。具體地，吸氣器需要以規(guī)則間隔（例如，每六個(gè)月）重新啟動(dòng)，而據(jù)估計(jì)，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)可以在需要進(jìn)行維護(hù)之前在明顯更長(zhǎng)的時(shí)間段內(nèi)使用。即使預(yù)期最有可能需要維護(hù)的部件將會(huì)是第二真空泵，結(jié)果也不需要為了執(zhí)行維護(hù)而對(duì)低溫恒溫器加壓。如上所述，之前用于保持高真空的系統(tǒng)無法與旋轉(zhuǎn)式低溫恒溫器一起使用。本發(fā)明的系統(tǒng)可以與旋轉(zhuǎn)式低溫恒溫器一起使用并且可以被安裝成與旋轉(zhuǎn)式低溫恒溫器一起旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明的系統(tǒng)包括真空容器。然而，還可能的是，將根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)（即，沒有額外包括中間真空容器的用于保持高真空的傳統(tǒng)兩級(jí)抽吸系統(tǒng)）安裝成與旋轉(zhuǎn)式低溫恒溫器一起旋轉(zhuǎn)。這可以用本領(lǐng)域的技術(shù)人員清楚的任何方式進(jìn)行。如果用于保持高真空的傳統(tǒng)系統(tǒng)被安裝成與旋轉(zhuǎn)式低溫恒溫器一起旋轉(zhuǎn)，則可以為優(yōu)選的是，通過旋轉(zhuǎn)式低溫恒溫器的旋轉(zhuǎn)，為泵中的一個(gè)或兩個(gè)提供動(dòng)力。這可以用本領(lǐng)域的技術(shù)人員清楚的任何方式實(shí)現(xiàn)。預(yù)期的是，可以通過使用簡(jiǎn)單機(jī)械方式的低溫恒溫器的旋轉(zhuǎn)為傳統(tǒng)系統(tǒng)的第二級(jí)泵提供動(dòng)力。本發(fā)明還提供了一種保持真空封閉裝置中的高真空的方法，所述真空封閉裝置連接到高真空泵的輸入并且所述高真空泵的輸出連接到真空容器，所述方法包括以下步驟：操作所述高真空泵，以保持所述真空封閉裝置中的高真空；以及通過周期性操作第二真空泵以抽空所述真空容器，保持所述真空容器中的壓力低于閾值壓力。以與本發(fā)明的系統(tǒng)相同的方式，本發(fā)明的方法優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于，它不需要為了保持真空封閉裝置中的高真空而連續(xù)操作第二真空泵。替代地，通過在高真空泵的輸出和第二真空泵的輸入之間使用居間真空容器，并且保持真空容器的壓力低于閾值壓力，只需要第二真空泵周期性地操作。為了執(zhí)行本發(fā)明的方法，第二真空泵可以永久性地連接到真空容器或者可以是從真空 容器可移除的。如果第二真空泵是從真空容器可移除的，則本發(fā)明的方法還可以包括在第二真空泵操作之前將第二真空泵連接到真空容器的步驟以及在每次操作之后將第二真空泵與真空容器斷開的步驟。如果真空封閉裝置在操作期間沒有保持靜止，則這可以是特別有益的。這是因?yàn)椋梢詮恼婵辗忾]裝置移除第二真空泵并保持相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)間段，并且在這些時(shí)間段內(nèi)，真空封閉裝置可以按以下方式操作：如果第二真空泵將要保持與真空封閉裝置物理連接，則真空封閉裝置可能不可以操作。例如，這可以使得高速旋轉(zhuǎn)真空封閉裝置是可能的。在這些情形下，當(dāng)需要將第二真空泵連接到真空封閉裝置時(shí)，真空封閉裝置的旋轉(zhuǎn)可以停止?？梢栽诒景l(fā)明的方法中利用上述系統(tǒng)的可選特征。具體地，第二真空泵可以是低真空泵，高真空泵可以是渦輪分子泵，并且真空封閉裝置可以是低溫恒溫器。如果真空封閉裝置是低溫恒溫器，則它可以是旋轉(zhuǎn)式低溫恒溫器并且可以通過與旋轉(zhuǎn)式低溫恒溫器同軸地安裝任一個(gè)或每個(gè)部件，真空封閉裝置、高真空泵和第二真空泵中的任一個(gè)或全部可以被安裝成與旋轉(zhuǎn)式低溫恒溫器一起旋轉(zhuǎn)。在以下描述并且在附圖中示出根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的特定實(shí)施方式。該系統(tǒng)根據(jù)本發(fā)明的方法進(jìn)行操作。附圖圖1是根據(jù)本發(fā)明的方法進(jìn)行操作的根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的實(shí)施方式的示意圖。在圖1中示出根據(jù)本發(fā)明的用于保持高真空的系統(tǒng)。系統(tǒng)1包括靜止低溫恒溫器2、渦輪分子泵3（或高真空泵）、真空容器4和隔膜泵5（或第二真空泵）。渦輪分子泵3具有與低溫恒溫器2連接的入口6。渦輪分子泵3的入口6包括閥7，閥7允許根據(jù)需要打開和密封入口。渦輪分子泵3具有與真空容器4連接的出口8。隔膜泵5具有能與真空容器4連接（在圖1中被示出為可操作地連接）的入口9。隔膜泵的入口9具有閥10，閥10允許在隔膜泵連接到真空容器時(shí)根據(jù)需要打開和密封入口。系統(tǒng)1可以進(jìn)行操作，以按以下方式保持低溫恒溫器2中的高真空。在正常操作期間，渦輪分子泵3的入口6的閥7打開并且渦輪分子泵連續(xù)操作，以按傳統(tǒng)方式保持低溫恒溫器2內(nèi)的壓力在高真空范圍內(nèi)。渦輪分子泵3的出口8將渦輪分子泵的排氣導(dǎo)向真空容器4。在正常操作期間，閥10關(guān)閉并且隔膜泵5沒有可操作地連接到真空容器4。在初始操作之前，在低溫恒溫器2已經(jīng)被抽空至高真空之后，使用隔膜泵5抽空真空容器4，使得真空容器4具有適于渦輪分子泵3的出口8的壓力。真空容器4的合適壓力將是允許渦輪分子泵3令人滿意地進(jìn)行操作的壓力。具體地，真空容器4的壓力必須通常低得足以防止渦輪分子泵3停住。在抽空真空容器4之后，閥10關(guān)閉并且隔膜泵5與真空容器4可操作地?cái)嚅_。渦輪分子泵3以傳統(tǒng)方式操作，以保持低溫恒溫器2內(nèi)的高真空。隨著時(shí)間的推移，在渦輪分子泵3正在操作時(shí)，由于因渦輪分子泵3的排氣而進(jìn)入真空容器4的氣體，導(dǎo)致真空容器4的壓力將上升。當(dāng)真空容器4的壓力升至第一預(yù)定極限（即，閾值壓力）時(shí)，隔膜泵5可操作地連接到真空容器4。隔膜泵5的入口9的閥10打開并且隔膜泵5進(jìn)行操作以重新抽空真空容器。當(dāng)隔膜泵5的動(dòng)作已經(jīng)將真空容器4中的壓力減小至第二預(yù)定極限時(shí)，隔膜泵5的入口9的閥10關(guān)閉，隔膜泵停止，并且隔膜泵與真空容器4可操作地?cái)嚅_。以此方式，真空容器4內(nèi)的壓力可以被永久保持在第一預(yù)定極限（等于或低于閾值壓力）和第二預(yù)定極限之間。在隔膜泵5操作期間和在此之后，渦輪分子泵3進(jìn)行操作，以保持低溫恒溫器2內(nèi)的高真空。必要時(shí)，可以用物理方式從真空容器4移除隔膜泵5。如將會(huì)是容易理解的，第一和第二預(yù)定極限的精確值取決于特定個(gè)體系統(tǒng)的要求。通常，第二預(yù)定極限將是可以通過隔膜泵5或其他傳統(tǒng)抽吸裝置在真空封閉裝置中合理實(shí)現(xiàn)的最低壓力。第一預(yù)定極限可以是渦輪分子泵3的出口8可以被保持于的壓力的上限，即，真空封閉裝置的閾值壓力。低溫恒溫器可以是旋轉(zhuǎn)式低溫恒溫器。