CN104595154B - 一种采用蒸散型吸气合金的吸气剂泵 - Google Patents

Abstract

本发明是一种采用蒸散型吸气合金的吸气剂泵系统，其特征是它包括:1)采用蒸散型吸气合金作为有效吸气材料；2)自带吸气合金载体；3)自带激活热源。本发明的优点：通过自带壳体解决了某些真空器件无法接受活性金属附着的问题；通过采用蒸散型吸气材料的主材解决了传统吸气剂泵吸收C、O、N等类型的气体效率偏低的问题，并使本系统不需反复激活，一次激活便可释放全部吸气能力；通过自带激活热源解决了部分真空器件无法高频激活吸气剂的问题，通过内部结构的设计增大了有效面积，提高了吸气速率和吸气量；外形尺寸及安装方式灵活。通过本发明，可满足真空领域及气体纯化领域一些器件对吸气剂泵的要求。

Description

一种采用蒸散型吸气合金的吸气剂泵

技术领域

本发明涉及的是一种采用蒸散型吸气合金的吸气剂泵，属于真空领域及气体纯化领域。

背景技术

真空泵用于真空腔体中起到获得、维持真空的作用。真空泵根据抽气方式大致可分为抽气型真空泵和吸收型真空泵。抽气型真空泵主要是通过将真空腔体内的气体排出获得或维持真空，吸收型真空泵主要通过将真空腔体内的气体捕集吸收以获得或维持真空。吸收型真空泵主要有吸气剂泵、溅射离子泵、低温冷凝泵、钛升华泵等。其中吸气剂泵具有体积小、安装灵活、功耗低、使用简单等优势。

一些小型化、高价值、对真空要求严格的真空器件或气体纯化器件经常需要使用吸气剂泵。

吸气剂泵由吸气剂发展而来。吸气剂按工作原理分为蒸散型吸气剂和非蒸散型吸气剂两大类，他们的吸气原理和工作方式略有不同。

1）蒸散型吸气剂：将钡、锶、钙等活性金属的铝合金与还原剂(如铁粉、镍粉、钛粉等)组成的混合物压制成型制成吸气剂。使用时将蒸散型吸气剂在真空中加热激活，使其中的活性金属蒸散出来并蒸镀在器件的内壁形成吸气薄膜。活性金属蒸汽及其形成的吸气薄膜与真空腔体内的气体分子相互碰撞，并产生化学作用产生相应的化合物，以此吸收消除真空腔体的气体已达到获得、维持真空的目的。最常见的蒸散型吸气材料为钡铝合金与镍粉的混合物。

2）非蒸散型吸气剂：将锆、钛、钇材料或其与钒、铁、锰、钴、铝、钼、稀土组成的二元或多元合金的粉末压制或烧结成型制成非蒸散型吸气剂。使用时，将非蒸散型吸气剂在真空中加热(激活)，使其表面的氧化层向内部扩散，暴露出新鲜表面。激活后的非蒸散型吸气剂主要通过表面吸附和内部扩散两种机制吸收气体。非蒸散型吸气剂对任何气体均可产生表面吸附，但在常温下仅对H₂具有良好的内部扩散。在表面吸附了一定量的CO、CO₂、N₂、O₂等气体后，其吸气能力会显著下降，需要再次进行激活。广泛应用的非蒸散型吸气材料有锆铝合金、钼钛合金、锆钒铁合金等。

传统的吸气剂泵一般由非蒸散型吸气合金作为有效吸气材料，通常的结构为多片非蒸散型吸气剂薄片串联或并联，使用时在真空环境下加热激活非蒸散型吸气剂薄片。这类吸气剂泵的特点是对氢气具有较大的抽速和吸气容量，而对CO、CO₂、N₂、H₂、O₂等气体及其气态化合物吸气量较低。并且在吸收一定量的CO、CO₂、N₂、O₂类气体后需要再次进行激活才能维持泵体的吸气能力，相应的增加了使用的复杂程度。

发明内容

本发明提出的是一种采用蒸散型吸气合金的吸气剂泵系统，其目的在于解决传统吸气剂泵在常温下对CO、CO₂、N₂、O₂等气体吸收量小，并需反复激活使用不便等缺陷。

本发明的技术解决方案: 一种采用蒸散型吸气合金的吸气剂泵系统，其特征是它包括:

1) 采用蒸散型吸气合金作为有效吸气材料；

2) 自带吸气合金载体；

3) 自带激活热源。

本发明的优点：通过自带壳体解决了某些真空器件无法接受活性金属附着的问题；通过采用蒸散型吸气材料的主材解决了传统吸气剂泵吸收C、O、N等类型的气体效率偏低的问题，并使本系统不需反复激活，一次激活便可释放全部吸气能力；通过自带激活热源解决了部分真空器件无法高频激活吸气剂的问题，通过内部结构的设计增大了有效面积，提高了吸气速率和吸气量；外形尺寸及安装方式灵活。通过本发明，可满足真空领域及气体纯化领域一些器件对吸气剂泵的要求。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图。

图2是本发明实施例3的结构示意图。

图中的1是活性金属源、2是激活热源、3是壳体、4是多级叶片、5是底座。

具体实施方式

一种采用蒸散型吸气合金的吸气剂泵系统，其特征是它包括:

1) 采用蒸散型吸气合金作为有效吸气材料；

2) 自带吸气合金载体；

3) 自带激活热源。

所述蒸散型吸气合金如钡合金、钙合金作为有效吸气材料，并可添加金属镍还原剂提高性能。

所述自带吸气合金载体是以自带的壳体或(和)叶片作为吸气合金蒸镀的载体。

所述自带激活热源是带有电加热激活装置，一次激活释放全部吸气能力，可使吸气剂泵一次激活可释放全部的活性吸气材料，并将其蒸镀在叶片上，从而发挥全部吸气潜力，而无需重复激活。

所述蒸散型吸气剂材料可以吸收CO、CO₂、N₂、H₂、O₂多种气体及其气态化合物。

所述蒸散型吸气合金材料采用表面增大，能使该吸气剂泵具有较大的吸气量。

实施例1

如图1所示，采用蒸散型吸气合金的吸气剂泵系统，其结构是壳体3的内中央是一根中心轴，中心轴的两侧是多级叶片4，所述中心轴的下端穿过活性金属源1、激活热源2，接在底座5上的中央；所述的底座5上方接激活热源2，激活热源2上方接活性金属源1。

本实例在真空腔体中通用性较强。

所述活性金属源1：采用外径20mm，高度5mm圆片状不锈钢容器，内装混合金属粉，压制成型。本实例的金属粉采用钡铝合金粉与镍粉按1：1混合。压制成型后做400℃除气处理。

所述激活热源2：采用Φ20mm，厚度1mm的耐热金属片作为激活热源，耐热金属片与活性金属源的容器焊接相连，该耐热金属片下部两端各接Φ2mm的电极，采用电加热的方式产生热量并传导至金属源。

所述壳体3：采用Φ24mm，长10mm不锈钢套筒作为壳体，壳体下端采用喇叭口，可增大泵的吸气速率。

所述叶片4：本实例采用双层不锈钢网作为叶片，增加活性金属的蒸镀面积，以增大蒸散型吸气剂泵的吸气效率。

所述底座5：本实例采用Φ70mm(CF35)不锈钢法兰作为底座，法兰带两个电极，法兰与激活热源之间衬陶瓷隔热片。

组装时，蒸散型吸气剂泵的各组件通过Φ2mm不锈钢中心轴连接，壳体3与底座5之间通过4个Φ2mm不锈钢中心轴加固连接。

使用时：本实例通过不锈钢法兰安装在真空腔体上，在真空腔体的排气过程中对该泵通3V、4A的直流电维持5min，对金属源进行排气预处理。在需要本蒸散型吸气剂泵工作时，对本泵通电10V、9A的直流电维持40s，试活性金属源激活并将活性金属蒸镀至叶片和壳体，此时该蒸散型吸气剂泵已可发挥全部吸气潜力，进入工作状态。

实施例2

只是将实例1中的活性金属源中的钡铝合金替换成钙铝合金，其他同实例1。本实例寿命相对较长。

实施例3

如图2所示，将实例1的壳体、中心轴、多级叶片更改为如图的形式，其他同实例1。本实例占用空间较小，便于安装。

实施例4

去除实例1中活性金属源内包含的镍粉，使用时将激活电流提高至10A，其他同实例1。本实例吸气量更大。

综上，用本发明所提出的一种采用蒸散型吸气合金的吸气剂泵系统具有较高的创新性和灵活性。

Claims (5)

1.一种采用蒸散型吸气合金的吸气剂泵系统，其特征包括:

1) 采用蒸散型吸气合金作为有效吸气材料；

2) 自带吸气合金载体；

3) 自带激活热源；

所述自带吸气合金载体是以自带的壳体或/和叶片作为吸气合金蒸镀的载体。

2.如权利要求1所述的一种采用蒸散型吸气合金的吸气剂泵系统，其特征是所述蒸散型吸气合金以钡合金、钙合金作为有效吸气材料，并添加金属镍还原剂提高性能。

3.如权利要求1所述的一种采用蒸散型吸气合金的吸气剂泵系统，其特征是所述自带激活热源是带有电加热激活装置，一次激活释放全部吸气能力，使吸气剂泵一次激活释放全部的活性吸气材料，并将其蒸镀在叶片上，从而发挥全部吸气潜力，而无需重复激活。

4.如权利要求1所述的一种采用蒸散型吸气合金的吸气剂泵系统，其特征是所述蒸散型吸气剂材料吸收CO、CO₂、N₂、H₂、O₂气体及其气态化合物。

5.如权利要求1所述的一种采用蒸散型吸气合金的吸气剂泵系统，其特征是所述采用蒸散型吸气合金材料载体增大表面，使该吸气剂泵提高吸气量。