CN109681406B - 一种内加热式吸气剂泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种内加热式吸气剂泵，包括吸气元件1、支撑体、定位板5、底座6，所述支撑体包括中心支撑棒2与圆筒状镂空薄壳4，所述中心支撑棒2与所述圆筒状镂空薄壳4通过定位板5相连；所述定位板5和圆筒状镂空薄壳4通过中心支撑棒2固定到所述底座6上；泵体具有多个吸气元件1，并通过细金属棒11均布地固定在定位板5上；底座6为高真空CF法兰，以螺纹形式连接泵体中心支撑棒2，并通过可伐合金内嵌四个真空电极7，连接泵体内部加热系统、热电偶和外部电源。本发明的内加热式吸气剂泵采用内加热型柱状吸气元件，加热效率高、激活均匀，并具有较高的吸气速率。

Description

一种内加热式吸气剂泵
技术领域
本发明涉及一种内加热式吸气剂泵，属于真空技术领域。可用于获得或维持超高真空状态。
背景技术
吸气剂泵摆脱了真空泵的传统构型，以合金材料作为吸气剂与活性气体结合，可以去除超高真空系统中主要残余气体氢气与一氧化碳，从而获得和维持系统的超高真空度。具有抽速大、清洁无油、无活动部件、无振动、室温抽气、耗能小等一系列优点。
吸气剂泵早期结构为在金属镍或镀镍铁基带上轧制或涂覆吸气材料，此种结构吸气面积较大，具有较大的吸气速度。但吸气材料抗振动性较差，容易掉粉，影响使用，同时中心加热体占据空间较大，吸气材料黏附量较少，导致整体吸气量较小。之后吸气剂泵采用环状吸气剂片堆砌的形式以扩大比表面积，实现较高的抽气速率同时保证了结构稳定性。吸气剂片堆砌结构的吸气剂泵多采用热辐射、中心加热棒、外部烘烤等形式激活吸气材料，存在加热效率不高、加热不够均匀、激活不够充分等问题。
发明内容
为了克服现有技术存在的一系列缺陷，本发明的目的在于提供一种吸气剂泵。采用内置加热丝方式进行激活，可以有效地提高加热效率，改善加热不均匀、激活不充分的问题。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种内加热式吸气剂泵，其特征在于，包括吸气元件1、支撑体、定位板5、底座6，所述支撑体包括中心支撑棒2与圆筒状镂空薄壳4，所述中心支撑棒2与所述圆筒状镂空薄壳4通过定位板5相连；所述定位板5和圆筒状镂空薄壳4通过中心支撑棒2固定到所述底座6上；泵体具有多个吸气元件1，并通过细金属棒11均布地固定在定位板5上；底座6为高真空CF法兰，以螺纹形式连接泵体中心支撑棒2，并通过可伐合金内嵌四个真空电极7，连接泵体内部加热系统、热电偶和外部电源。
优选地，所述吸气元件1为柱状结构，其高度为20～50mm，直径为3～7mm。
优选地，所述吸气元件1采用松装烧结技术制备而成。
优选地，所述吸气元件1的内部加热系统包括细金属棒11、加热丝12、绝缘层13、吸气材料14。
优选地，所述加热丝12为螺旋状，其材质为高强度、耐高温、生热率较高的金属材料。
优选地，所述加热丝12的金属材料为Mo、W或WRe。
优选地，所述绝缘层13的主材为Al2O3，辅助材料为MgO、SiO2材料中的一种或多种组合材料，采用电泳工艺沉积到加热丝上。
优选地，所述吸气材料14可为合金材料ZrVFe、ZrVMnCe、Zr+ZrVFe、TiZrVAl中的一种或多种组合材料。
优选地，所述细金属棒11内嵌于吸气元件1的中心，所述细金属棒11的材质为高强度、耐高温的金属材料。
优选地，所述细金属棒11的金属材料为Mo或W。
本发明的一种吸气剂泵具有以下有益效果：本发明中的吸气剂泵，采用内部加热激活的形式，具有加热效率高、激活充分均匀等优点。采用松装烧结工艺制备吸气元件，有利于提高吸气元件的稳定性，同时制备的吸气元件为多孔结构，具有更大的比表面积。采用多个吸气元件的均布设计，可以有效地提高吸气面积，从而保证较高的吸气速率和吸气量。吸气元件的悬空设计，有效地避免吸气元件表面因与其他组件摩擦而导致的掉粉现象，并改善了传统热丝支撑吸气元件的机械强度较差的问题。吸气剂泵各组件具有较好的装配性与互换性，有利于结构部件的重复利用。
附图说明
图1为本发明的内加热式吸气剂泵的结构示意图；
图2为本发明的内加热式吸气剂泵的剖面俯视图；
图3为本发明的内加热式吸气剂泵的吸气元件的结构示意图。
图中附图标记为：
1吸气元件；2中心支撑棒；3螺母；4圆筒状镂空薄壳；5定位板；6底座；7真空电极；11细金属棒；12加热丝；13绝缘层；14吸气材料。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例以及方位性的词语均是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
本发明的一项宽泛实施例中，提供了一种内加热式吸气剂泵，下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
一种内加热式吸气剂泵，包括吸气元件1、支撑体、定位板5等。支撑体采用中心支撑棒2与圆筒状镂空薄壳4组成；两个定位板5上均布若干通孔，用于固定吸气元件1，以凹槽形式与圆筒状镂空薄壳4相连，通过螺母3夹紧到中心支撑体2上；泵体底座6为高真空CF法兰，与高真空管路相连接，以螺纹形式连接泵体中心支撑棒2，并以可伐合金形式内嵌四个真空电极7，连接泵体内部加热系统、热电偶和外部电源。
所述吸气元件1采用内置加热丝的形式，可以实现均匀加热、激活。吸气元件1的加热系统包括加热丝12、绝缘层13、吸气材料14、细金属棒11等。
所述细金属棒11，用于支撑吸气元件1，均布地固定在定位板5上，其材质可为Mo、W等高强度、耐高温的金属材料。
所述加热丝12，用于加热、激活吸气材料，其形状为螺旋状，其材质可为Mo、W、WRe等高强度、耐高温、生热率较高的金属材料。
所述绝缘层13，用于阻隔加热丝12和吸气材料14，主材为Al2O3，辅助材料为MgO、SiO2等材料中的一种或多种组合材料，采用电泳工艺沉积到加热丝12上。
所述吸气材料14，为柱状结构，高度可为20～50mm，直径可为3～7mm，采用松装烧结技术制备成型，其材料可为ZrVFe、ZrVMnCe、Zr+ZrVFe、TiZrVAl等合金材料中的一种或多种组合材料。
所述吸气剂泵整体连接方式为螺纹连接与螺母夹紧，无焊接等工艺，具有较好的装配性，各部件可以反复使用。
根据本发明的另一实施例，如图1所示，所述内加热式吸气剂泵的主体结构包括吸气元件1、中心支撑杆2、圆筒状镂空薄壳4、定位板5、底座6、真空电极7等组件。
组装吸气剂泵前，需先制备吸气元件1：首先，绕制螺旋状加热丝12，材质为高温Mo丝，丝径为0.2mm，螺旋直径为3mm；再采用电泳技术在绕制好的加热丝表面镀绝缘层，其材料为Al2O3，厚度为200μm；最后将镀好绝缘层的加热丝12与细金属棒11(直径为1mm，材质为Mo)装入到模具中，装入吸气粉料(ZrVFe粉体，200目)，进行松装烧结成型，烧结温度为900℃；最终获得柱形吸气元件，其高度为50mm，直径为5mm。
然后将中心支撑棒2用特定工装夹具固定，用螺母3固定定位板5到支撑杆2上，将18支吸气元件1与筒状镂空薄壳4安装到定位板5上，继续安装另一件定位板，并用螺母3夹紧到中心支撑棒2上。
最后将各加热丝12根据实际激活电流使用镍带相连接，并安装热电偶丝，连接到真空电极7上，将泵体固定到底座6上，完成吸气剂泵的装配过程。
其他表征本实施例吸气剂泵的参数如下：
吸气元件：总质量约为61g，有效吸气面积为122cm2
吸气剂泵尺寸：泵体外径50mm，总高100mm
激活功率：100W
吸气剂泵抽速：＞100L/s(测试压强4×10-4Pa，测试气体H2)工作温度：室温
以上对本发明所提供的一种内加热式吸气剂泵进行了详细介绍，最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种内加热式吸气剂泵，其特征在于，包括吸气元件(1)、支撑体、定位板(5)、底座(6)，所述吸气元件(1)为柱状结构，采用松装烧结技术制备而成；所述支撑体包括中心支撑棒(2)与圆筒状镂空薄壳(4)，所述中心支撑棒(2)与所述圆筒状镂空薄壳(4)通过定位板(5)相连；所述定位板(5)和圆筒状镂空薄壳(4)通过中心支撑棒(2)固定到所述底座(6)上；泵体具有多个吸气元件(1)，并通过细金属棒(11)均布地固定在定位板(5)上；所述底座(6)为高真空CF法兰，以螺纹形式连接泵体中心支撑棒(2)，并通过可伐合金内嵌四个真空电极(7)，连接泵体内部加热系统、热电偶和外部电源。
2.根据权利要求1所述的内加热式吸气剂泵，其特征在于，所述吸气元件(1)高度为20～50mm，直径为3～7mm。
3.根据权利要求1所述的内加热式吸气剂泵，其特征在于，所述吸气元件(1)的内部加热系统包括细金属棒(11)、加热丝(12)、绝缘层(13)、吸气材料(14)。
4.根据权利要求3所述的内加热式吸气剂泵，其特征在于，所述加热丝(12)为螺旋状，其材质为高强度、耐高温、生热率较高的金属材料。
5.根据权利要求4所述的内加热式吸气剂泵，其特征在于，所述金属材料为Mo、W或WRe。
6.根据权利要求3所述的内加热式吸气剂泵，其特征在于，所述绝缘层(13)的主材为Al2O3，辅助材料为MgO、SiO2材料中的一种或多种组合材料，采用电泳工艺沉积到加热丝上。
7.根据权利要求3所述的内加热式吸气剂泵，其特征在于，所述吸气材料(14)可为合金材料ZrVFe、ZrVMnCe、Zr+ZrVFe、TiZrVAl中的一种或多种组合材料。
8.根据权利要求1或3所述的内加热式吸气剂泵，其特征在于，所述细金属棒(11)内嵌于吸气元件(1)的中心，其材质为高强度、耐高温的金属材料。
9.根据权利要求8所述的内加热式吸气剂泵，其特征在于，所述金属材料为Mo或W。
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