SU1211826A1

SU1211826A1 - Vacuum pump for storage water heater

Info

Publication number: SU1211826A1
Application number: SU843771302A
Authority: SU
Inventors: Василий Николаевич Глушенко; Марат Владимирович Дереновский; Виктор Афанасьевич Дмитрук; Константин Яковлевич Лиждвой; Виктор Андреевич Прус; Вадим Павлович Тараненко
Original assignee: Киевский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции
Priority date: 1984-07-18
Filing date: 1984-07-18
Publication date: 1986-02-15

Abstract

Изобретение относитс к вакуумной технике. Цель изобретени - увеличение срока службы и надежности. Внутренн поверхность корпуса 1 насоса выполнена с неровност ми, высота которых не меньше максимальной толщины пленки титана на этой поверхности. В корпусе 1 размещен титановый элемент 14 бочкообразной формы. Внутри титанового элемента 14 коаксиально ему расположен нагреватель 10, закрепленный с помощью кольцевых держателей 9. Ионизирующа система вьшолнена в виде кольца из жаропрочной проволоки 15, коаксиально охватывает нагреватель 10 с (Л ,2 Г7 -аThe invention relates to vacuum technology. The purpose of the invention is to increase service life and reliability. The inner surface of the pump housing 1 is made with irregularities, the height of which is not less than the maximum thickness of the titanium film on this surface. In the housing 1 is placed a titanium element 14 barrel-shaped. Inside the titanium element 14, a heater 10 is located coaxially to it, fixed by means of ring holders 9. The ionizing system is designed as a ring of heat-resistant wire 15, coaxially covers the heater 10 seconds (L, 2 Г7 -а

Description

1.21 18261.21 1826

и расположена над титановым эле- определ юШие выбор бочкообразной ментом 14, В описании даны услови , формы титанового элемента 14, 3 ил.and is located above the titanium element. The selection is barrel-shaped mentality 14. In the description, the conditions, the forms of the titanium element 14, 3 silt are given.

II

Изобретение относитс к вакуумной технике и предназначено дл создани высокого вакуума в различных Лриборах и системах .электронной техники и вакуумной технологии , в частности, в разборных вакуумных системах и приборах с повышенным газоотделением,в остаточных газах которых не должны содержатьс пары масел.The invention relates to vacuum technology and is intended to create a high vacuum in various Lribor and electronic technology systems and vacuum technology, in particular, in collapsible vacuum systems and devices with increased gas separation, in which residual gases should not contain oil vapor.

Цель изобретени - увеличение срока службы и надежности вакуумного титанового насоса путем усовершенствовани конструкции креплени нагревател титана, выбора форм1,1 и размеров титанового элемента, исключающего возможность прогорани элемента в процессе эксплуатации, и также выполнением корпуса насоса с неровност ми на внутренней его по- перхног:ти, размер которых обеспечивает существенное увеличение сорбирующей поверхности при повышении устойчивости титановой пленки относительно отслаивани от поверхности корпуса.The purpose of the invention is to increase the service life and reliability of a titanium vacuum pump by improving the mounting structure of a titanium heater, choosing forms1,1 and the size of a titanium element, making it impossible to burn the element during operation, and also making the pump casing uneven on its internal powder: These sizes provide a significant increase in the sorbing surface while increasing the stability of the titanium film relative to peeling from the surface of the case.

На фиг,1 показан насос, разрез; на фиг.2 - конструкци титанового элемента; на фиг.З - узел I на фиг,1 (возможный профиль неровностей , выполненных на внутренней поверхности корпуса насоса).Fig, 1 shows the pump section; Fig. 2 shows the construction of a titanium element; in FIG. 3, node I in FIG. 1, (a possible profile of irregularities made on the inner surface of the pump casing).

Насос содержит охлаждаемый корпус 1 и крышку 2 с токовводами 3 и 4 и откачным патрубком 5, Крышка и корпус насоса соединены, например пайкой легкоплавким припоем 6. К крьщ1ке 2 прикреплена Г-образна стойка 7, к которой крепитс гайкой 8 держатель 9 нагревател 10, Второй держатель 11 нагревател 10 охватывает стержень токоввода 3 и зафиксирован винтом 12, Нагреватель 10 с помощью концевьпс держателей 9 и 11 закреплен между стойкой 7 и стержнем токоввода 3. К концевому держателю 9 на трех металлических полосках 13 с помош.ью точечной сварки прикреплен титановый элемент 14 в виде бочкообразного тела. Центровка титановогоThe pump contains a cooled housing 1 and a lid 2 with current leads 3 and 4 and an evacuating pipe 5, the lid and the pump housing are connected, for example by soldering with low-melting solder 6. To Krischka 2, a l-shaped post 7 is attached to which a nut 8 is attached to holder 9 of heater 10, The second holder 11 of the heater 10 encloses the lead of the current lead 3 and is fixed by a screw 12, the Heater 10 is fixed between the stand 7 and the lead of the current lead 3 by means of the end holders 9 and 11 to the end bracket 9 on three metal strips 13 with spot welding attached Tann element 14 in the form of a barrel-shaped body. Centering titanium

элемента 14 по отношению к нагревателю 10 осуществл етс за счет изгиба полос 13, Ионизирующа система выполнена в виде кольца из жаропрочной проволоки 15. и прикрепленаelement 14 with respect to the heater 10 is carried out by bending the strips 13, the ionizing system is made in the form of a ring of heat-resistant wire 15. and attached

к стержню токоввода 4, Корпус насоса имеет фланец 16 дл соединени с откачиваемым объемом и ловущку 17, преп тствующую попаданию паров титана в вакуумный объем.to the terminal of the current lead 4, the pump housing has a flange 16 for connection with the evacuated volume and a trap 17, which prevents the penetration of titanium vapor into the vacuum volume.

Титановый элемент выполнен бочкообразной формы (фиг.2) с размерами , удовлетвор ющими соотношени м;The titanium element is barrel-shaped (Fig. 2) with dimensions that satisfy ratios;

2020

, О) , ABOUT)

1,75; . (2)1.75; . (2)

2525

О 22-0°,п,75, (3)O 22-0 °, p, 75, (3)

где Dt,,D - минимальный и максимальный диаметры внешней поверхности титанового элемента, м;where Dt ,, D - the minimum and maximum diameters of the outer surface of the titanium element, m;

d - внутренний диаметр элемента , м;d is the internal diameter of the element, m;

Н - длина элемента, м, а внутренн поверхность корпуса выполнена с неровност ми (фиг.З), высота которьгх не меньше толпщны пленки титана, напыленной в процессе работы насоса.H is the length of the element, m, and the inner surface of the body is made with irregularities (Fig. 3), the height of which is not less than the thickness of the titanium film deposited during the operation of the pump.

Насос работает на принципе поглощени остаточных газов холодными стенками корпуса, на которые непрерывно напыл етс пленка титана. Ионизационна система насоса обеспечивает откачку инертных газов. Такой насос обладает гораздо луч- шими массо-габаритными параметрами по сравнению, например с магнито- разр дными насосами. Наличие концевых держателей нагревател исключает случаи его замыкани на титановый элемент, что позвол ет уве- лить срок безотказной работы насоса по сравнению с прототипом, где возможно закорачивание нагревател на титановый элемент.The pump operates on the principle of absorption of residual gases by the cold walls of the casing, onto which a titanium film is continuously sprayed. The ionization system of the pump provides pumping of inert gases. Such a pump has much better mass-dimensional parameters compared to, for example, magnetic discharge pumps. The presence of the end holders of the heater excludes the cases of its closure to the titanium element, which makes it possible to increase the uptime of the pump in comparison with the prototype, where it is possible to short the heater on the titanium element.

Эксперименты показали, что соотношени (1-3) позвол ют выбрать бочкообразную форму титанового элемента насоса, обеспечивающую полное и равномерное использование его массы в процессе работы, что, в свою очередь, позвол ет увеличить срок службы насоса.Experiments have shown that relations (1-3) allow one to choose the barrel-shaped titanium element of the pump, which ensures the full and uniform use of its mass during operation, which, in turn, allows to increase the service life of the pump.

Соотношение (3) необходимо дл определени минимальной толщины стенки на кра х титанового элемента , соотношение (1) определ ет максимальную толщину стенки элемента, а соотношение (2) позвол ет св зать минимальный и максимальный диаметр .элемента с его высотой.Relation (3) is necessary to determine the minimum wall thickness at the edges of the titanium element, relation (1) determines the maximum wall thickness of the element, and relation (2) allows the minimum and maximum diameter of the element to be associated with its height.

В результате экспериментальных исследований установлено, что наличие неровностей на внутренних стенках насоса способствует удержанию более толстых пленок титана, напыленных на стенки.As a result of experimental studies, it was found that the presence of irregularities on the inner walls of the pump contributes to the retention of thicker films of titanium deposited on the walls.

Титановый элемент расположен концентрически вокруг спирали и с помощью трех металлических полосок прикреплен к тому же концевому держателю, что и заземленный конец нагревател . Така конструкци позвол ет более точно установить нагреватель и титановый элемент концентрически относительно друг друга и уменьшить теплоотвод от титанового элемента.The titanium element is located concentrically around the helix and with the help of three metal strips attached to the same end holder as the grounded end of the heater. Such a design allows the heater and the titanium element to be more accurately mounted concentrically relative to each other and to reduce heat removal from the titanium element.

Изменение формы внешней поверхности запаса титанового элемента с цилиндр1гческой на бочкообразную увеличивает запас титана и позвол ет создать такое распределение температуры вдоль элемента , когда распыление титана происходит с одинаковой скоростью почти по всей внешней поверхности элемента. Исключение составл ет не закрепленный край элемента, температура которого на внешней поверхности несколько больше, что обеспечивает преимущественное распыление титана с этого места. В результате этого происходит контролируемое уменьшение размеров титанового элемента с сохранением первоначальной надежностиChanging the shape of the outer surface of the stock of a titanium element from a cylinder to a barrel increases the supply of titanium and allows you to create a temperature distribution along the element when sputtering of titanium occurs at the same speed on almost the entire outer surface of the element. The exception is the non-fixed edge of the element, the temperature of which on the external surface is somewhat higher, which ensures the preferential dispersion of titanium from this place. As a result, there is a controlled reduction in the size of the titanium element while preserving the original reliability.

его креплени и не образуетс прогаров в центре длины элемента.its fastening and does not form burnout in the center of the length of the element.

Выполнение внутренней стенки насоса в виде развитой поверхности улучшает услови сцеплени пленки напьш емого титана со стенкой насоса и значительно уменьшает веро тность выхода из стро из-за попадани пленки титана,оторвавшейс отстенок насоса,Making the inner wall of the pump in the form of a developed surface improves the adhesion conditions of the film of printed titanium to the wall of the pump and significantly reduces the likelihood of failure due to the ingress of the film of titanium that has come off the pump wall,

в областьвысоких температур.in the area of high temperatures.

Иасос работает следующим образом. Дл запуска насоса создают предварительное разрежение воздуха в нем до давлени 1-0,5 Па и подают напр жение ионизации между токовводом4 и корпусом 1 насоса, а также напр жение канала на вольфрамовую спираль 10 между токовводом 3 и корпусом насоса 1. Откачка остаточныхIasos works as follows. To start the pump, pre-vacuum of air in it to a pressure of 1-0.5 Pa is created and the ionization voltage between the current lead 4 and pump casing 1 is applied, as well as the channel voltage to the tungsten coil 10 between the current lead 3 and pump casing 1. Pumping residual

газов до высокого вакуума осуществл етс пленкой титана, образованной в результате его напьшени на холодные стенки насоса. Поверхность пленки непрерывно обновл етс заgases to a high vacuum is carried out by a titanium film formed as a result of its deposition on the cold walls of the pump. The surface of the film is continuously updated over

счет посто нного напьшени тита- |на, что обеспечивает стабильную скорость откачки в течение всего срока службы насоса. Система ионизации способствует откачке инертных газов. Использование переменного напр жени дл ионизации остаточных газов повьш1ает эффект ионизации при уменьшении потребл емой на ионизацию мощности.the expense of constant titanium deposition, which ensures a stable pumping rate throughout the entire service life of the pump. The ionization system promotes the pumping of inert gases. The use of alternating voltage to ionize residual gases increases the effect of ionization while reducing the power consumed by ionization.

Как показали эксперименты, предлагаема конструкци вакуумного титанового насоса в сочетании с использованием переменного напр жени дл ионизации остаточных газовExperiments have shown that the proposed design of a vacuum titanium pump combined with the use of an alternating voltage to ionize residual gases

обеспечивает увеличение времени безотказной работы насоса по сравнению с прототипом в 5 раз. При этом значительно сокращаютс расходы на изготовление источника питани насоса, так как нет необходимости в выпр млении напр жени ионизации. Достаточна дл откачки ионизаци остаточных газов переменным напр жением осуществл етс provides an increase in the uptime of the pump compared to the prototype 5 times. This significantly reduces the cost of manufacturing the pump power supply, since there is no need for rectification of the ionization voltage. Sufficient for pumping out the ionization of residual gases by alternating voltage is carried out

при помощи значительно меньшей,with significantly less

чем в прототипе, что позвол ет применить в блоке питани менее дорогосто щие комплектующие издели .than in the prototype, which makes it possible to use less expensive components in the power supply unit.

5555

Claims

Invention Formula

A vacuum titanium pump containing a cooled housing with a heater placed in it, fixed current leads, a titanium element coaxially covering the heater, and an ionizing electrode made of heat-resistant metal and coaxially covering the heater, characterized in that, in order to increase service life and reliability , the heater is fixed with the help of bracket holders, and the titanium element is barrel shaped with dimensions that satisfy the following conditions:

1 С „

1 - 0 „/ В„ 1,75;

0 (D -Dj / H.0,75,

I where -Od and G are the minimum and maximum diameters of the outer surface of the titanium element, m | J — internal diameter of a titanium elm, m; the length of the titanium element, m,

and the inner surface of the housing is made with irregularities, the height of which is not less than the maximum thickness of the titanium film on the inner surface of the pump housing.

H

Fiyo. 3

FIG. 2

Editor K. Voloshchuk

Compiled by A.Zakharov

Tehred O. Your, Ishina CorrectionEr.Roshko

Order 648/58 Circulation 644 Subscription

VNIIPI USSR State Committee

for inventions and discoveries 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab., d, 4/5

Branch PPP Patent, Uzhgorod, st. Project, 4