CN217682146U - 一种用于空间氢原子钟上的大型轻量化吸附泵 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于空间氢原子钟上的大型轻量化吸附泵，属于真空领域。本发明的大型及轻量化吸附泵由无磁轻量的钛合金外壳、无磁轻量的吸附泵底盘、无磁轻量的吸附泵支架、无磁轻量的钛合金垫片、吸气剂片、吸气单元、加热装置构成；其中吸气单元为每组10个吸气剂片与无磁轻量的钛合金垫片相互间隔，装配于无磁轻量的吸附泵管状支架上，最终，将多个吸气单元集成于底盘上，管状支架内部的空心结构装有加热Ni‑Cr丝，用于吸气剂的加热激活。本实用新型一具有重量轻、体积小、清洁无油、吸气速率大抽速高、吸气量大使用寿命长、无磁性、无需额外电源持续供电。
Description
技术领域
本实用新型涉及真空领域，特别涉及一种用于空间氢原子钟上的大型轻量化吸附泵。
背景技术
在氢原子钟对卫星导航系统非常重要，它的高精密计时和时间频率标准，能为卫星导航系统提供有效的“时标/定位”支持，未来，氢原子钟将被广泛用于空间天文卫星及民用和军事的守时授时、通讯同步、火箭和导弹发射、舰艇导航等领域。
氢原子钟在工作时，高能态的氢原子在发挥作用，如果高能态的氢原子与杂质气体或其低能态氢原子之间的碰撞，会使高能态氢原子的寿命缩短，从而使物理振荡信号谱线增宽，因此需要维持系统较好的真空状态。在目前空间主动氢原子频标系统地面原理实验中，主要使用离子泵来维持其真真空系统，而离子泵重量大，额外电源持续供电，这些带来了诸多的不方便。
本实用新型一种用于氢原子钟上的大型轻量化吸附泵吸气剂泵，具有重量轻、体积小、清洁无油、吸气速率大抽速高、吸气量大，能够吸收服役环境中杂质气体如(低能态H、CO、O2、H2O、CO2等)，使用寿命长、无磁性、无需额外电源持续供电、对于氢气可在常温下进行吸气过程等特点，有效维持氢原子钟高真空系统，解决空间氢原子钟存在的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供重量轻、体积小、使用寿命长的一种用于空间氢原子钟上的大型轻量化吸附泵。
本实用新型的目的是这样实现的：一种用于空间氢原子钟上的大型轻量化吸附泵，包括吸附泵底盘、吸附泵外壳、还包括设置在吸附泵底盘上的多组吸气单元，所述吸气单元包括管状支架、钛合金垫片、吸气剂片、加热装置构成；每个所述管状支架在吸附泵底盘环上由外圆到内圆排列成四层装置，所述管状支架上串联多片吸气剂片，且吸气剂片之间由钛合金垫片隔开形成吸气单元；所述管状支架上吸气剂片组顶部通过固定螺母固定；所述管状支架内设置有加热装置。
优选的，所述吸气单元设置在吸附泵底盘上，所述吸气单元由外圆到内圆排列成四层，第一层靠近外圆有30个吸气单元、第二层有 30个吸气单元、第三层有30个吸气单元、第四层25个吸气单元，合计115个吸气单元。
优选的，所述吸附泵底盘采用厚度为1mm纯钛板加工成直径为 90-200mm，内径为30-91mm的圆盘。
优选的，所述吸附泵底盘上方设置有与之配合的吸附泵外壳，所述吸附泵外壳外径尺寸为90-200mm，内径为30-91mm，高度为 30-80mm的空心圆柱状。
优选的，所述管状支架为外径为3-9mm，内径为2.5-8.5mm，高度为30-80mm的纯钛管。
优选的，所述钛合金垫片外径为3.5-9.5mm，内径为3-9mm，厚度为0.5-2mm的纯钛片。
优选的，所述加热装置为Ni-Cr丝。
优选的，所述吸气剂片为环形结构，外径为9-15mm，内径为3-9 mm，厚度为1.3mm。
优选的，所述吸气剂片为Zr-V-Fe、Ti-Mo、V-Zr-Ti吸气剂片中的一种或者两种或者三种吸气剂片混合装配。
与现有技术相比，本实用新型的有益之处在于：本实用新型的大型及轻量化吸附泵由无磁轻量的钛合金外壳、无磁轻量的吸附泵底盘、无磁轻量的吸附泵支架、无磁轻量的钛合金垫片、吸气剂片 (Zr-V-Fe、Ti-Mo、V-Zr-Ti)、吸气单元及加热装置构成。其中吸气单元为每组10个吸气剂片与无磁轻量的钛合金垫片相互间隔，装配于无磁轻量的吸附泵管状支架上，最终，将多个吸气单元集成于底盘上，管状支架内部的空心结构装有加热Ni-Cr丝，用于吸气剂的加热激活。
本实用新型一种用于氢原子钟上的大型轻量化吸附泵吸气剂泵，具有重量轻、体积小、清洁无油、吸气速率大抽速高、吸气量大使用寿命长、无磁性；通过电热丝两端连接电源后形成正负极对电热丝加热后，电热丝持续性发热无需额外电源持续供电、对于氢气可在常温下进行吸气过程等特点，有效维持氢原子钟高真空系统，解决空间氢原子钟存在的问题。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图。
图2为本实用新型的吸气单元结构示意图。
图3为本实用新型无吸附泵外壳的俯视结构示意图。
其中，1吸附泵底盘，2吸附泵外壳，3管状支架，4钛合金垫片， 5吸气剂片，6加热装置，7固定螺母，8加热丝。
具体实施方式
如图1-3所示，一种用于空间氢原子钟上的大型轻量化吸附泵，包括吸附泵底盘1、吸附泵外壳2、还包括设置在吸附泵底盘1上的多组吸气单元，吸气单元包括管状支架3、钛合金垫片4、吸气剂片 5、加热装置6构成；每个管状支架3在吸附泵底盘1上由外圆到内圆排列成四层装置，管状支架3上串联多片吸气剂片5，且吸气剂片 5之间由钛合金垫片4隔开形成吸气单元；管状支架上3吸气剂片组顶部通过固定螺母7固定；管状支架3内设置有加热装置6。
如图1-3所示，上述吸气单元设置在吸附泵底盘1上，吸气单元由外圆到内圆排列成四层，第一层靠近外圆有30个吸气单元、第二层有30个吸气单元、第三层有30个吸气单元、第四层25个吸气单元，合计115个吸气单元。
如图1-3所示，上述吸附泵底盘1采用纯钛板加工成直径为 90-200mm，内径为30-91mm，高度为1mm的圆片。
如图1-3所示，上述吸附泵底盘1上方设置有与之配合的吸附泵外壳，吸附泵外壳2外径尺寸为90-200mm，内径为30-91mm，高度为30-80mm的空心圆柱状。
如图1-3所示，上述管状支架3为外径为3-9mm，内径为2.5-8.5 mm，高度为30-91mm的纯钛管。
如图1-3所示，上述钛合金垫片4外径为3.5-9.5mm，内径为 3-9mm，厚度为0.5-2mm的纯钛片。
如图1-3所示，上述加热装置为Ni-Cr丝8，持续性对吸气剂片完成加热激活。
如图1-3所示，上述吸气剂片5为环形结构，外径为9-15mm，内径为3-9mm，厚度为1.3mm。
如图1-3所示，上述吸气剂片为Zr-V-Fe、Ti-Mo、V-Zr-Ti吸气剂片中的一种或者两种或者三种吸气剂片混合装配。
本实用新型的优选实施例结合附图详述如下：
A.将厚度1mm的纯钛(TA1)板，加工成为环形圆柱状，圆柱状外径尺寸为泵的直径为98mm，内径为45mm，高度为40.0mm；
B.加工吸附泵底盘：将厚度1mm的纯钛(TA1)板，加工成直径为98mm圆片，用于装载多个吸气单元；
C.加工吸附泵的支架：1mm的纯钛(TA1)板，加工成外径为3.5mm，内径为3mm，高度为40mm的纯钛(TA1)管，用于装载单个吸气单元；
D.加工吸附泵的垫片：1mm的纯钛(TA1)板，外径为4mm，内径为3.5mm，厚度为0.5mm的纯钛(TA1)片，用于将吸气单元上的吸气剂片隔开；
E.对于机加的各种部件进行焊接，装备成吸附泵外壳，将支架焊接在吸附泵底盘上；
F.将115个吸气单元，由外圆到内圆排列成四层，第一层靠近外圆有30个吸气单元、第二层有30个吸气单元、第三层有30个吸气单元、第四层25个吸气单元，合计115个吸气单元。
图1为吸气单元的结构，主要由管状支架、钛合金垫片、吸气剂片、加热装置等构成。每个吸气单元中含有10个吸气剂片，单个吸气剂片的内径为4.0mm，外径为10.0mm，厚度为1.3mm，每个吸气剂片之间由钛合金垫片隔开，以增大吸气面积；支架为空心结构，其内径为3.0mm，外径为3.5mm，长度为40mm，内部装有加Ni-Cr 加热丝，便于使用之前对吸气剂的激活工作。
本实施实例研发的吸附泵，总质量约为2.9kg，相对于地面主动氢原子频标所使用的50kg大离子泵而言，其重量大幅度减少。
Claims (9)
1.一种用于空间氢原子钟上的大型轻量化吸附泵，包括吸附泵底盘、吸附泵外壳、还包括设置在吸附泵底盘上的多组吸气单元，其特征在于：所述吸气单元包括管状支架、钛合金垫片、吸气剂片、加热装置构成；每个所述管状支架在吸附泵底盘环上由外圆到内圆排列成四层装置，所述管状支架上串联多片吸气剂片，且吸气剂片之间由钛合金垫片隔开形成吸气单元；所述管状支架上吸气剂片组顶部通过固定螺母固定；所述管状支架内设置有加热装置。
2.根据权利要求1所述的一种用于空间氢原子钟上的大型轻量化吸附泵，其特征在于：所述吸气单元设置在吸附泵底盘上，所述吸气单元由外圆到内圆排列成四层，第一层靠近外圆有30个吸气单元、第二层有30个吸气单元、第三层有30个吸气单元、第四层25个吸气单元，合计115个吸气单元。
3.根据权利要求1所述的一种用于空间氢原子钟上的大型轻量化吸附泵，其特征在于：所述吸附泵底盘采用厚度为1mm纯钛板加工成直径为90-200mm，内径为30-91mm的圆盘。
4.根据权利要求3所述的一种用于空间氢原子钟上的大型轻量化吸附泵，其特征在于：所述吸附泵底盘上方设置有与之配合的吸附泵外壳，所述吸附泵外壳外径尺寸为90-200mm，内径为30-91mm，高度为30-80mm的空心圆柱状。
5.根据权利要求1所述的一种用于空间氢原子钟上的大型轻量化吸附泵，其特征在于：所述管状支架为外径为3-9mm，内径为2.5-8.5mm，高度为30-80mm的纯钛管。
6.根据权利要求1所述的一种用于空间氢原子钟上的大型轻量化吸附泵，其特征在于：所述钛合金垫片外径为3.5-9.5mm，内径为3-9mm，厚度为0.5-2mm的纯钛片。
7.根据权利要求1所述的一种用于空间氢原子钟上的大型轻量化吸附泵，其特征在于：所述加热装置为Ni-Cr丝。
8.根据权利要求1所述的一种用于空间氢原子钟上的大型轻量化吸附泵，其特征在于：所述吸气剂片为环形结构，外径为9-15mm，内径为3-9mm，厚度为1.3mm。
9.根据权利要求1所述的一种用于空间氢原子钟上的大型轻量化吸附泵，其特征在于：所述吸附泵底盘上、管状支架、钛合金垫片、吸附泵外壳均通过无磁轻量化处理。
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