把抽气低温面(包括低温挡板)组装在闭合的深低温循环系统中，就构成小型  制冷机低温泵。小型制冷机低温泵通常采用两级(或三级)制冷的氦封闭循环制冷  机，选用这种制冷机的原因是它在7K和15K时能提供抽除真空室气体所必需的  制冷功率，各类制冷机能提供的制冷功率范围如下。  ①吉福特麦克马洪循环：Tm=7K、20K的制冷功率为1~20W。  ②斯特林循环：Tmn=12K、20K的制冷功率为10~400W  ③布雷敦循环(气体制冷循环):20K的制冷功率为0.1~10kW。  ④克劳德循环(液体循环):4K的制冷功率为0.1~10kW。  适用于小型低温泵的制冷循环，见表2-35。其中用得最多是吉福特麦克马  洪循环(GM循环)。无负荷时一级冷头可获得7K的低温，20K时制冷功率为  1~20W。吉福特麦克马洪循环的突出优点是：活塞往返频率低(50~100Hz),  压缩比低(3~4),这样就保证了运转时振动小、活塞机械负荷小和使用可靠  性高。
特林( Stirling)循环，一级冷头最低温度12K、20K时制冷功率10  400W,制冷循环的平均压力高(30bm,M=105Pa)工作频率高，热力学效率  高，但斯特林循环制冷机的振动较大，多用于大抽速低温泵。  2.4.11.1GM循环制冷机的工作原理  GM循环制冷机将压缩机和膨胀机分开，前者作为气源，后者产生制冷效应  中间用阀门控制膨胀机的工作。与斯特林制冷机相比，效率低，体积和质量大，但  它的主要优点是压缩机的机械振动传不到冷头，并且两部分分开后容易制造，膨胀  机部分很紧凑，使用方便。由于活塞运动速率很低(50~500r/min),汽缸和膨胀  活塞之间的间隙大，膨胀活塞两面的压差小，对密封要求低，压缩机用油润滑，这  就大大提高了膨胀机的使用寿命，目前这种制冷机的维修周期可达3000h,寿命上  万小时。
GM循环制冷机由吉福特( Gifford)和麦克马洪( McMahon)于1959年提  出，其基本组成部分是压缩机、膨胀机及油吸附器等装置，单级GM循环制冷机  流程如图2-59所示。压缩机的作用是把从膨胀机来的低压气体进行压缩，提供高压力的工质(氦气)。现代压缩机大都使用油冷却和润滑的旋片式全封闭氦压机以  及必要的冷却和过滤净化装置。膨胀机的作用是使常温高压气体在它内部绝热膨胀  制冷，为使它有效地工作，除膨胀机汽缸需要采用真空绝热技术外，还要使膨胀机  内的活塞运动和进气阀门、排气阀门的启闭构成一定的逻辑关系。氦气经压缩机压  缩为高温高压气体，与冷却器热交换后再经过油分离器、油吸附器变为高纯度高压常温氦气，经进气阀进入制冷机汽缸，绝热膨胀做功后再经排气阀流入压缩机，形成封闭循环。汽缸中的活塞驱动方式有机械和气动两种，机械驱动采用低速电机带动两个偏心轮(按一定角度配置)和活塞曲轴，使进、排气阀按一定的配气角交替开启、关闭，同时曲轴带动活塞做上下往复运动，使GM循环制冷系统内的压力产生周期性变化，其制冷流程压力容积关系曲线如图2-60所示。单级GM制冷机的制冷原理如下。

当活塞运动到下死点(冷腔容积接近于零，热腔体积最大)位置6时，进气阀  打开(排气阀关闭),常温高压氦气充人热腔和蓄冷器，气体压力从位置6突然升  高到位置1,气体压缩热在冷腔接近于零。接着活塞变为向上运动，热腔中常温高  压氦气经过蓄冷器被冷却后进入冷腔，这时气体比体积随之减少，压力降低，常温  高压氦气经进气阀不断补入，气体压力如线段1-2,维持压力不变。当活塞运动到  接近上死点位置2时，进气阀关闭，充气结束。活塞继续向上运动，工质压力沿曲  线2-3下降，直到活塞运到死点位置3,排气阀打开，冷腔中的低温高压氦气与压  缩机进气端接通，氦气绝热膨胀制冷，获得净冷量，压力变化为3-4。之后，活塞  向下运动，冷腔中的低压冷氦气经过蓄冷器，使蓄冷器内的填料温度进一步降低，  分别流入热腔和压缩机的进气端，压力维持不变(4-5)。当活塞运动到接近最低位  置时，排气阀门关闭，气体压力沿5-6升高，活塞回到位置6时，进气阀门打开，  开始下一个循环。每次循环中，通过进气阀经过蓄冷器冷却流入冷腔高压氦气的初  始温度比上个循环更低，因而冷腔中绝热膨胀阶段以后的温度也就更低，从而进  步冷却冷腔壁和蓄冷器内填料，这样，经过多次循环，温度不断降低，直到热量的  动平衡建立为止  为了使制冷机的结构紧凑，在小型制冷机中将活塞组合为一差动活塞(包括三  级结构在内),蓄冷器放在活塞内。用于低温泵二级制冷GM循环制冷机的缸体内  部结构如图261所示

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