SU1065928A1 - Электродуговой сорбционный насос - Google Patents

Abstract

ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СОРБЦИОННЫЙ НАСОС, содержащий герметичный корпус с размещенными в нем ловущкой и осесимметрично расположенными электроизолированными от корпуса катодом из геттерного материала и полым анодом, отличающийс  тем, что, с целью сокращени  времени выхода его на рабочий режим, анод выполнен в виде экрана, перекрывающего всю поверхность корпуса, за исключением участка, расположенного за рабочей поверхностью катода в сторону от анода, и участка, перекрытого ловущкой, а ловущка снабжена токовводом, изолированным от корпуса и анода.

Description

О5

ел

ьэ

00

Изобретение относитс  к вакуумной технике и может быть иснользовано в качестве устройства дл  откачки промышленных и лабораторных установок, рабочие процессы в которых сонровождаютс  болыии.м газовыделением .

Известен электродуговой сорбционный насос, снабженный вакуумным затвором, который отсекает насос от откачиваемого объема при нануске в него атгуюсферного воздуха 1.

Однако пориста  сорбирующа  поверхность насоса не насыщаетс  парами воды и врем  получени  предельного давлени  уменьщаетс . В то же врем  применение затворов, особенно, в насосах с больп1им диаметром входного отверсти  значительно увеличивает стоимость откачной системы, поскольку стоимость насоса и зат)и)1)а к соизмеримы.

Известен электродуговой сорбционный насос, содержащий герметичную камеру с

размеще1П ыми в ней катодом из металла и ох.лаждаемым анодом и i ермстично соединенные с камерой токовводы.

Этот насос и.меет вакуумную камеру, снаружи которой укренлены трубки вод ного о.хлаждени  и проволочный нагреватель. Камера насоса одновременно  вл етс  анодом электродугового испарител . Катод электродугового испарител  из геттерпого .металла (титана) размещен у входно Ч) патрубка насоса и своей поверхностью испарени  обращен в сторону, противоположную откачиваемо.му объему. Обез1ажипанис пористых титановых пленок, сконденсированных на внутренней поверхности вакуумной камеры, производитс  при нро1реве вакуумной камеры до 200-250°С 2.

Поскольку масса вакуумной камеры велика , то значительна  дол  подводимой к нагревателю энергии расходуетс  на практически ненужный прогрев ка.меры. В результате врем  прогрева, а следовательно, и врем  получени  предельного давлени  зат гиваетс . В этом насосе врем  прогрева и врем  охлаждени  вакуумной камеры до рабочей температуры (-20°С) составл ет примерно 90 мин.

Известен также электродуговой сорбционный насос, содержащий герметичный корпус с размещенными в нем ловущкой и осесимметрично расположеннЕз1ми электроизолированными от корпуса катодом из геттерного .материала и полым анодом. Испаренный с поверхности катода электродугового испарител  геттерный материал конденсируетс  на внутренних стенках вакуумной ка.меры и ловущке, где и осуществл етс  откачка газов 3.

Недостатком насоса  вл етс  относительно больщое врем  получени  предельного давлени , вызванное конденсацией влаги на пористых титановых пленках при вскрытии насоса.

Цель изобретени  - сокращение времени выхода насоса на рабочий режи.м.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в электродуговом сорбционно.м насосе, содержащем герметичный корпус с размещенными в нем ловушкой и осесимметрично расположенными электроизолированными от корпуса катодом и геттерного материала и нолым анодом, анод выполнен в виде экрана, перекрывающего всю поверхность корпуса, за исключением участка, расположенного за рабочей поверхностью катода в сторону от анода, и участка, перекрытого ловущкой, а ловушка снабжена токовводом, изолированным от корпуса и анода.

Нагрев и обезгаживание сорбирующей поверхности насоса, которой  вл етс  поверхность тонкостенного анода и оптически непрозрачной ловущки, осуществл етс  энергией дугового разр да при форвакуумной откачке насоса. При горении дуги в электродугово.м испарителе с камерой-анодом примерно 2/3 подводи.мой энергии выдел етс  на аноде.

Поскольку масса анода в предлагаемой конструкции меньше массы вакуумной камеры , то ее нрогрева в m, раз меньше времени прогрева вакуумной камеры

(mj и nij - массы вакуумной

камеры и анода, соответственно и Ct и с - теплоемкости материала вакуумной ка.меры и анода соответственно) при одинаковой мощности нагрева.

С целью выравнивани  температуры прогрева ловущки и оболочки они изолированы друг от друга. При этом прогрев ловущки и оболочки может производитьс  как от независимых источников питани , так и от одного источника. В последнем случае ловушка и оболочка подсоедин ютс  к положительному полюсу источника питани  поочередно через коммутирующее устройство. Таким образом, анодом испарител , а следовательно , приемником электрической энергии поочередно становитс  то оболочка, то ловущка.

Скважность импульсов включени  оболочки и ловущки можно определить из соотношени  ti/i2.Mj/Mj, где М, - масса оболочки, Mj - масса ловушки.

На чертеже приведена конструктивна  схема предлагаемого насоса в варианте, когда прогрев ловушки и оболочки осуществл етс  от одного источника питани .

Насос содержит катод 1 из геттерного материала, соленоид 2, вакуумную камеру 3, тонкостенной анод 4, трубки 5 системы вод ного охлаждени , оптически непрозрачную ловушку 6, токовводы 7 ловущки и оболочки, электрокоммутатор 8, источник 9 питани , резистор 10, ограничивающий ток дуги, и поджигающее устройство 11.

Работает насос следующим образом.

При достижении форвакуума в откачиваемом объеме 1.102 мм рт. ст. с помощью

электроразр дного поджигающего устройства 11 между катодом 1, анодом 4 и оптически непрозрачной ловушкой 6 зажигаетс  дуга. При этом вода в систему охлаждени  ловушки и анода не подаетс .

Соленоид 2 электродугового испарител , служащий дл  удержани  катодного п тна на поверхности испарени  катода 1, образует конфигурацию магнитных полей, в основном ,пересекающих тонкостенный анод. Поэтому поток электронов, движущихс  по силовым лини м магнитного пол ,, направлен к аноду. При подключении к источнику питани  с помощью электрокоммутатора 8 оптически непрозрачной ловушки 6 поток электронов вынужден переместитьс  и электрическим полем направл етс  к ловушке, прогрева  ее. Поочередно подключа  с помощью коммутатора 8 источник 9 питани  к аноду или к оптически непрозрачной ловушке, прогревают их до необходимой температуры (250- 300°С). После прогрева в систему охлаждени  ловушки и анода подают сначала воздух, а затем воду и начинают процесс откачки с помощью электродугового насоса.

В вакуумную камеру диаметром 1000 и длиной 900 мм устанавливают анод в виде обечайки из листовой меди толщиной 1 мм. Диаметр обечайки 940 мм. Масса обечайки (вместе с припа нными к ней трубками системы вод ного охлаждени ) составл ет примерно 32 кг. Оптически непрозрачна  ловушка представл ет собой шеврон из медных пластин толщиной в 1 мм, укрепленных на медных трубках. Масса ловушки составл ет 30 кг. Испарение титана производ т электродуговым испарителем титана с магнитным удержание.м катодного п тна. Рабочий ток испарител  60-500 А. Источник питани  состоит из двух параллельно включенных выпр мителей: стабилизирующего мощностью 4 кВт и силового мощностью 12 кВт.

Врем  прогрева оболочки и ловушки до 250°С составл ет около 14 мин, врем.  охлаждени  оболочки и ловушки - 8 мин. Таким образом, полный цикл и охлаждени  не превышал 22 мин.

Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет существенно сократить врем  выхода насоса на рабочий режим по сравнению с известными.

Claims (1)

1. ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СОРБЦИОННЫЙ НАСОС, содержащий герметичный корпус с размещенными в нем ловушкой и осесимметрично расположенными электроизолированными от корпуса катодом из геттерного материала и полым анодом, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени выхода его на рабочий режим, анод выполнен в виде экрана, перекрывающего всю поверхность корпуса, за исключением участка, расположенного за рабочей поверхностью катода в сторону от анода, и участка, перекрытого ловушкой, а ловушка снабжена токовводом, изолированным от корпуса и анода.