CN111140463B - 一种片状堆砌结构吸气剂泵 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了属于真空技术领域的一种片状堆砌结构吸气剂泵。所述吸气剂泵包括吸气元件、陶瓷加热片、中心支撑杆、热屏蔽结构和底座；吸气元件包含吸气剂片与中心台阶垫片；吸气元件、陶瓷加热片通过圆孔交替堆砌在中心支撑杆上，通过中心台阶垫片厚度调整二者间隙；热屏蔽结构包括布设在堆砌体的顶、底和外层的热屏蔽层和镂空薄壳；底座为高真空CF法兰，通过可伐合金焊接电极。吸气元件上采用吸气剂片与中心台阶垫片配合的一体结构，有效避免吸气元件各部件摩擦而导致的掉粉问题。采用陶瓷加热片的面对面热辐射加热激活吸气剂，具有加热效率高、激活均匀的特点。本发明结构设计合理，具有安装便捷、使用安全，适用于各类真空系统的真空获得与无源维持。

Description

一种片状堆砌结构吸气剂泵
技术领域
本发明属于真空技术领域，尤其涉及一种片状堆砌结构吸气剂泵。
背景技术
吸气剂泵是一种高真空吸附泵，通过对组成吸气材料的活性合金材料进行升温激活处理，可以有效地吸附真空系统中的活性气体，从而获得和维持系统的高真空环境。区别于传统真空泵，具有激活后无源工作、耗能小、抗振动等多种优点。
现有技术中的吸气剂泵多采用中心加热棒或外部烘烤形式加热激活吸气材料。但外部烘烤吸气剂泵结构存在耗能高、加热效率低、吸气剂泵体无法内嵌到真空系统中而导致有效抽速降低等问题；而中心加热棒形式易导致吸气剂片芯部温度远高于边缘吸气材料，具有加热不够均匀的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种片状堆砌结构吸气剂泵，包括吸气元件、陶瓷加热片、中心支撑杆、热屏蔽结构和底座；
所述吸气元件包含吸气剂片与中心台阶垫片；
吸气元件和陶瓷加热片为圆形片状结构，中心设有圆孔，吸气元件、陶瓷加热片通过圆孔交替堆砌在中心支撑杆上，通过中心台阶垫片的厚度来调整吸气剂片与陶瓷加热片的间隙；
所述热屏蔽结构包括热屏蔽层和镂空薄壳，热屏蔽层布设在堆砌体的顶层和底层，镂空薄壳安装在堆砌体外层，减少陶瓷加热片的辐射浪费和功率消耗，热屏蔽层顶部采用螺母紧固；
底座为高真空CF法兰，通过可伐合金焊接电极，连接陶瓷加热片的电极引线，并以螺纹连接固定支撑杆。
所述吸气剂片的加热激活方式为陶瓷加热片面对面辐射加热。
所述吸气元件的吸气剂片与中心台阶垫片采用松装烧结技术烧结制成；所述吸气元件直径为20～30mm，厚度为1～3mm。
所述中心台阶垫片由圆柱和圆饼一体成型，圆柱和圆饼中心线重合，圆心开设圆孔，中心台阶垫片的圆柱外壁内嵌于吸气元件的圆孔内壁上，两端伸出吸气剂片上下表面，使吸气剂片处于悬空状态；中心台阶垫片材质为高强度、耐高温的金属材料。
所述的吸气剂片材料包括ZrVFe、ZrVMnCe、Zr、TiZrV、TiCo、Ti、Ni、ZrV、ZrFe、TiMo、TiZrVAl中的一种或多种组合材料。
所述中心台阶垫片材质包括Mo、W、不锈钢。
本发明的有益效果在于：
1.本发明所述吸气剂泵，吸气元件与陶瓷加热片交替堆砌，陶瓷加热片面对面辐射吸气剂片，具有加热效率高、加热充分均匀等优点。采用多个吸气元件的均布轴向摆放，可以有效地提高吸气面积，以保证较高的吸气性能。调节中心台阶垫片的厚度可以调控吸气剂片与陶瓷加热片之间的间隙，便于优化吸气剂片表面处的流导及陶瓷加热片的热辐射效率。
2.采用松装烧结工艺一体制备吸气元件，有利于提高吸气元件的机械强度，增强结构稳定性，同时制备的吸气元件为多孔结构，具有较高的比表面积。
3.本发明中中心台阶垫片内嵌于吸气元件中心，其两端伸出吸气剂片上下表面，使吸气剂片处于悬空状态，有效地避免在使用过程中吸气剂片表面和芯部因与其他组件摩擦而导致的掉粉现象，同时可以通过调节中心台阶垫片的厚度来调控吸气剂片与陶瓷加热片的间隙。
4.本发明所述吸气剂泵的各部分均具有较好的互换性，且易于装配，长期使用过程中，吸气元件可以更换，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。
5.本发明所述吸气剂泵CF法兰上以可伐合金形式内嵌四个真空电极，可适用于各类真空系统的真空获得与无源维持。
附图说明
图1为本发明片状堆砌式吸气剂泵结构示意图；
图2为本发明图1中A部分放大示意图；
图3为本发明吸气元件的中心台阶垫片结构示意图；
图4为本发明吸气元件的中心台阶垫片俯视图。
其中：
1——吸气元件；2——陶瓷加热片；3——镂空薄壳；4——热屏蔽层；5——中心支撑杆；6——螺母；7——电极；8——底座；11——吸气剂片；12——中心台阶垫片。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
如图1、2所示，一种片状堆砌结构吸气剂泵，包括吸气元件1、陶瓷加热片2、中心支撑杆5、热屏蔽结构和底座8。
吸气元件1包含吸气剂片11与中心台阶垫片12；如图3和4所示，中心台阶垫片12由圆柱和圆饼一体成型，圆柱和圆饼中心线重合，圆心开设圆孔，中心台阶垫片12的圆柱外壁内嵌于吸气元件1的圆孔内壁上，两端伸出吸气剂片11上下表面，使吸气剂片11处于悬空状态；中心台阶垫片12材质为高强度、耐高温的金属材料，包括Mo、W、不锈钢。吸气元件1直径为20～30mm，厚度为1～3mm，采用松装烧结技术将吸气剂片11与中心台阶垫片12烧结而成。
吸气元件1、陶瓷加热片2为圆形片状结构，中心设有圆孔，吸气元件1、陶瓷加热片2通过圆孔交替堆砌在中心支撑杆5上，通过中心台阶垫片12的厚度来调整吸气剂片1与陶瓷加热片2的间隙；吸气剂片11的加热激活方式为陶瓷加热片2面对面辐射加热，其材料包括ZrVFe、ZrVMnCe、Zr、TiZrV、TiCo、Ti、Ni、ZrV、ZrFe、TiMo、TiZrVAl中的一种或多种组合。
热屏蔽结构包括热屏蔽层4和镂空薄壳3，热屏蔽层3布设在堆砌体的顶层和底层，镂空薄壳3安装在堆砌体外层，减少陶瓷加热片的辐射浪费和功率消耗，热屏蔽层4顶部采用螺母6紧固。
底座8为高真空CF法兰，通过可伐合金焊接电极7，连接陶瓷加热片2的电极引线，并以螺纹连接固定中心支撑杆5。
实施例1
组装吸气剂泵前，需先制备吸气元件1：将中心台阶垫片12(材质为304不锈钢)置于模具中，装入吸气粉料(ZrVFe粉体，300目)，进行松装烧结成型，烧结温度为920℃；最终获得片状吸气元件，其厚度为2mm，直径为28mm。
然后将中心支撑杆5用特定工装夹具固定，用螺母6固定一个热屏蔽层4到支撑杆5上，将9片吸气元件1与10片陶瓷加热片2交替堆砌到中心支撑杆5上，中间采用吸气元件1的中心台阶垫片12分隔。将镂空薄壳3安装到热屏蔽层4上，继续安装另一件热屏蔽层，并用螺母6夹紧到中心支撑杆5上。
最后将各陶瓷加热片2的电极引线，据实际激活电流使用镍带相连接，并连接到真空电极7上，再将中心支撑杆5以螺纹连接方式固定到底座8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36g，有效吸气面积为110cm2
吸气剂泵尺寸：泵体外径50mm，总高90mm
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

Claims (6)

1.一种片状堆砌结构吸气剂泵，包括吸气元件(1)、陶瓷加热片(2)、中心支撑杆(5)、热屏蔽结构和底座(8)；其特征在于，
所述吸气元件(1)包含吸气剂片(11)与中心台阶垫片(12)；
吸气元件(1)、陶瓷加热片(2)为圆形片状结构，中心设有圆孔，吸气元件(1)、陶瓷加热片(2)通过圆孔交替堆砌在中心支撑杆(5)上，通过中心台阶垫片(12)的厚度来调整吸气剂片(1)与陶瓷加热片(2)的间隙；
所述热屏蔽结构包括热屏蔽层(4)和镂空薄壳(3)，热屏蔽层(4)布设在堆砌体的顶层和底层，镂空薄壳(3)安装在堆砌体外层，减少陶瓷加热片(2)的辐射浪费和功率消耗，热屏蔽层(4)顶部采用螺母(6)紧固；
底座(8)为高真空CF法兰，通过可伐合金焊接电极(7)，连接陶瓷加热片(2)的电极引线，并以螺纹连接固定中心支撑杆(5)。
2.根据权利要求1所述的吸气剂泵，其特征在于，所述吸气剂片(11)的加热激活方式为陶瓷加热片(2)面对面辐射加热。
3.根据权利要求1所述的吸气剂泵，其特征在于，所述吸气元件(1)的吸气剂片(11)和中心台阶垫片(12)采用松装烧结技术烧结制成；所述吸气元件(1)直径为20～30mm，厚度为1～3mm。
4.根据权利要求1所述的吸气剂泵，其特征在于，所述中心台阶垫片(12)由圆柱和圆饼一体成型，圆柱和圆饼中心线重合，圆心开设圆孔，中心台阶垫片(12)的圆柱外壁内嵌于吸气元件(1)的圆孔内壁上，两端伸出吸气剂片(11)上下表面，使吸气剂片(11)处于悬空状态；中心台阶垫片(12)材质为高强度、耐高温的金属材料。
5.根据权利要求1所述的吸气剂泵，其特征在于，所述的吸气剂片(11)材料包括ZrVFe、ZrVMnCe、Zr、TiZrV、TiCo、Ti、Ni、ZrV、ZrFe、TiMo、TiZrVAl中的一种或多种组合材料。
6.根据权利要求1所述的吸气剂泵，其特征在于，所述中心台阶垫片(12)材质包括Mo、W、不锈钢。
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