Электродуговой сорбционный насос

 

ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СОРБЦИОННЫЙ НАСОС, содержащий герметичный корпус с размещенными в нем ловущкой 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 ловущкой, а ловущка снабжена токовводом, изолированным от корпуса и анода.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

g(gy) Н 01 .1 41/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3418842/18-21 (22) 07.04.82 (46) 07.01.84. Бюл. № 1 (72) Л. П. Саблев, Л. Ю. Аркузский, Э. К. Волчков, А. 3. Гербовицкий и Г. M. Слуцкий (53) 621.528 (088.8) (56) 1. Саблев Л. П. и др. Высоковакуумный электродуговой сорбционный агрегат АВЭД-2/260М ФТИ АН УССР.— «Вопросы атомной науки и техники». Сер. Физика и техника высокого вакуума», 1977, вып. 1(7), с. 12--15.

2. Саблев Л. П., Гольдинер Е. Г. Откачка водорода электродуговым агрегатом производительностью 25 м /с — «ПТЭ», 1977, № 1, с. 176 — 177.

3. Пипко А. И. и др. Основы вакуумной техники. М., Энергоиздат, 1981, с. 140 — 142.

„.80„„1065928 А (54) (57) ЭЛЕКТРОДУГОВОЛ СОРБЦИОННЫИ" 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.

1065928

Изобретение относится к вакуумной технике и может быть использовано в качестве устройства для откачки промышленных и лабораторных установок, рабочие процессы в которых сопровождаются болыпим газони!ДЕЛЕНИЕМ.

Известен электродуговой сорбционный насос, снабженный вакуумным затвором, который отсекает насос от откачиваемого объема при напуске в него атмосферного воздуха (1).

Однако пористая сорбирующая поверхность насоса не насыщается парами воды и время получения предельного давления уменьшается. В то же время применение затворов, особенно, в насосах с болы им диаметром входного отверстия значительно уьеличивает стоимость откачпой системы, I!ocKo. !üê i стоимость насоса !! 11! i I!Ор1! к нс H соизмеримы.

Известен электродуговой сорбционный насос, содержащий гермет гчпую к меру с р1зме1цснными в ней катодом нз 1! Тil píoãî металла и E>xлаждасмым анодом и 1. рмсгпчно соединенные с камерой токовводы.

Этот насос имеет вакуумную камеру, снаружи которой укреплены трубки водяного охлаждения и проволочный нагреватель.

Камера насоса одновременно является аноДом элсIETPo J, ÃÎBÎÃE) !1с 11 Рите, IH. Като; электродугового испарители и: I E гтсрного металла (титана) размещен у Bход1гогo патрубка насоса и своей поверхностью испарения обращен в сторону, !!ротивоположную

О! качиваемому Объему. Ooe„ HHE::iHH!»!e ристых тита!н!вых пленок, сконденсировапных на внутренней поверхности вакуумной камеры, производится при прогреве вакуумной камеры до 200 — 250 С(2).

Поскольку масса вакуумной камеры Велика, то значительная доля подводимой к нагревателю энергии расходуется на практически ненужный прогрев камеры. В результате время прогрева, а следовательно, и время получения предельного давления затягивается. В этом насосе время прогрева и время охлаждения вакуумной камеры до рабочей температуры (— 20 С составляет примерно 90 мин.

Известен также электродуговой сорбционный насос, содержащий герметичный корпус с размещенными в нем ловушкой и осесимметрично расположенными электроизолированными от корпуса катодом из геттерного материала и полым анодом. Испаренный с поверхности катода электродугового испарителя геттерный материал конденсируется на внутренних стенках вакуумной камеры и ловушке, где и осуществляется откачка газов (3).

Недостатком насоса является относительно большое время получения предельного давления, вызванное конденсацией влаги на пористых титановых пленках при вскрытии насоса.

Цель изобретсния — сокращение времени выхода насоса на рабочий режим.

Поставленная цель достигается тем, что в электродуговом сорбционном насосе, содержащем герметичный корпус с размещенными в нем ловушкой и осесимметрично расположенными электроизолированными от корпуса катодом и геттерного материала и полым 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 ловушкой, а ловушка снабжена токовводом, изолированным от корпуса и анода.

Нагрев и обезгаживание сорбирующей поверхности насоса, которой является поверхность тонкостенного анода и оптически непрозрачной ловушки, осуществляется энергией ду!ового разряда при форвакуумнои откачке насоса. При горении дуги в элсктродуговом испарителе с камерой-анодом примерно 213 подводимой энергии выделяется иа аноде.

Поскольку масса анода в предлагаемой конструкции меньше массы вакуумной камеры. то вре !я ее прогрева в m,с,/m с раз меньше времени прогрева вакуумной камеры (m, и m — массы вакуумной камеры и анода, соответственно и с, и с — теплоемкости материала вакуумной камеры и анода соответственно) при одинаковой мощности нагрева.

С целью выравнивания температуры прогрева ловушки и оболочки они изолированы друг от друга. При этом прогрев ловушки и оболочки может производиться как от независимых источников питания, так и от одного источника. В последнем случае ловушка и оболочка подсоединяются к положительному полюсу источника питания поочередно через коммутирующее устройство.

1 аким образом, анодом испарителя, а следовательно, приемником электрической энергии поочередно становится то оболочка, то ловушка.

Скважность импульсов включения оболочки и ловушки можно определить из соотношения 1, jtz — — М! /М, где М, — масса оболочки, М вЂ” масса ловушки.

На чертеже приведена конструктивная схема предлагаемого насоса в варианте, когда прогрев ловушки и оболочки осуществляется от одного источника питания.

Насос содержит катод 1 из геттерного материала, соленоид 2, вакуумную камеру 3, тонкостенн !!й анод 4, трубки 5 системы водяного охлаждения, оптически непрозрачную ловушку 6, токовводы 7 ловушки и оболочки, электрокоммутатор 8, источник 9 питания, резистор 10, ограничивающий ток дуги, и поджигающее устройство 11.

Работает насос следующим образом.

При достижении форвакуума в откачиваемом объеме 1.10 2 мм рт. ст. с помощью

1065928

Составитель A. Захаров

Редактор М. Янович Техред И. Верес Корректор A. Дзятко

Заказ 10714/53 тираж 657 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 электроразрядного поджигающего устройства ll между катодом 1, анодом 4 и оптически непрозрачной ловушкой 6 зажигается дуга. При этом вода в систему охлаждения ловушки и анода не подается.

Соленоид 2 электродугового испарителя, 5 служащий для удержания катодного пятна на поверхности испарения катода 1, образует конфигурацию магнитных полей, в основном ,пересекающих тонкостенный анод. Поэтому поток электронов, движущихся по силовым 10 линиям магнитного поля., направлен к аноду.При подключении к источнику питания с помощью электрокоммутатора 8 оптически непрозрачной ловушки 6 поток электронов вынужден переместиться и. электрическим IS полем направляется к ловушке, прогревая ее.

Поочередно подключая с помощью коммутатора 8 источник 9 питания к аноду или к оптически непрозрачной ловушке, прогревают их до необходимой температуры (250—

300 С). После прогрева в систему охлаждения 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 припаянными к ней трубками системы водяного охлаждения) составляет примерно 32 кг. Оптически непрозрачная ловушка представляет собой шеврон из медных пластин толщиной в 1 мм, укрепленных на медных трубках. Масса ловушки составляет

30 кг. Испарение титана производят электродуговым испарителем титана с магнитным удержанием катодного пятна. Рабочий ток испарителя 60 — 500 А. Источник питания состоит из двух параллельно включенных выпрямителей: стабилизирующего мощностью 4 кВт и силового мощностью 12 кВт.

Время прогрева оболочки и ловушки до

250 С составляет около 14 мин, время охлаждения оболочки и ловушки — 8 мин.

Таким образом, полный цикл и охлаждения не превышал 22 мин.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет существенно сократить время выхода насоса на рабочий режим по сравнению с известными.