Насос для откачки водорода

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик (ii>776366

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 280678 (21) 2634429/18-25 с присоединением заявки Но (23) Приоритет

Опубликовано 070981. Бюллетень М9 33 (51) м„кл.

Н 01 J 9/38

Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621, 385 (088.8) Дата опубликования описания 100981

Г. П. Глазунов, В.М. Ажажа, Н. А. Косик, A. П. Редкокаша, A.Ï. Свинаренко и В.Б. Юферов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54 ) НАСОС ДЛЯ ОТКАЧКИ ВОДОРОДА

Изобретение относится к вакуум ной технике, точнее к средствам откачки изотопов водорода и может применяться в различных устройствах и процессах, требующих удаления водорода (ускорители протонов, плазменные ловушки, электронные приборы и т.д.).

Известен насос (1) для откачки водорода, содержащий мембрану из палладия,одна сторона которой обращена в откачиваемый объем а другая — в окружающую атмосферу, обеспечивающую химическое связывание водорода. Насос снабжен также нагревателем, позволяющим нагреть диафрагму до 500 С и более.

Известен насос для откачки водорода (2), содержащий корпус с закрепленной вакуум-плотно на нем пал- 20 ладиевой мембраной, обращенной одной стороной в откачиваемый объем, а другой в атмосферу, и нагреватель.

Недостатком этого насоса является невысокая удельная быстрота огкачки.

Целью предлагаемого изобретения:. — ....--.-: является повышение удельной быстроты откачки. ЗО

Поставленная цель достигается тем, что в насосе для откачки водорода, содержащем корпус с закрепленной вакуум-плотно на нем палладиевой мембраной, обращенной одной стороной в откачиваемый объем, а другой в атмосферу и нагреватель, на поверхности палладиевой мембраны, обращенной в откачиваемый объем, нанесено покрытие из сплава цирконий — алюминий, со следующим соотношением компонентов, вес Ъ; цирконий 75-90, алюминий 10-25, причем отношение толщины покрытия d к толщине мембраны D удовлетворяет следующему соотношению 10 <(d)D ((, На фиг. 1 изображен насос для откачки водорода, разрез; на фиг.2 зависимость удельной быстроты откачки от температуры; на фиг. 3 — экспериментальная зависимость относительного увеличения удельной быстроты откачки от состава покрытия.

В результате проведенных исследований было установлено,- что при оптимальной толщине (3 мкм) и оптимальном составе (21% Al) сплава цирконий — алюминий, нанесенного на мембрану, удельная быстрота откач-776366

25

Формула изобретения

40 ки предлагаемого насоса примерно вдвое превышает удельную быстроту откачки насоса с такой же палладиевой мембраной, но без покрытия.

Из результатов измерений энергии активации процесса откачки можно предполагать, что ее уменьшение играет основную роль при увеличении удельной быстроты откачки. Действительно, для палладиевых мембран без покрытия энергия аквитации процесса откачки составляет приблизительно

7,4-10,5 ккал/моль (см. кривая А фиг. 1), а для палладиевых мембран, покрытых слоем Zr-(25-10)% Al эта

I величина существенно ниже 2,83,4 ккал/моль (см. кривая В фигl) .

На фиг. 2 показана экспериментальная зависимость относительно увеличения удельной быстроты откачки насоса от состава покрытия (процентного содержания Al в Zr). Из фиг.2 видно, что при весовом содержании Al в Zr в пределах 10-25% обеспечивается увеличение удельной быстроты откачки насоса более, чем на

50%.

Из экспериментов было установлено, что эффект увеличения удельной

-быстроты откачки наблюдается при соотношении толщины покрытия d и толщины мембраны D лежащем в интервале

l0 5 (3(9<1.

Насос содержит корпус 1 в виде фланца, подсоединяемого к откачиваемому объему (на чертеже не показан), с патрубком 2 для подвода откачиваемоГо газа. К патрубку 2 через изолятор 3 закреплена палладиевая мем.брана 4 в виде трубки Ф б х 0,25 длиной 190 мм, один конец которой герметично припаян на твердый припой к корпусу электроиэолятора 3, а другой - заглушен. Наружная поверхность трубки ббращена в откачиваемый объем, а внутренняя сообщается с 4S окружающей атмосферой. Трубка 4 подключена к источнику переменного напряжения 220 В через регулятор напряжения 5, трансформатор тока б и токоподводящие провода 7. Температура палладиевой мембраны контролируется хромель-копелевой термопарой 8 с потенциометром 9. На поверхность трубки, обращенную в откачиваемы объем, ненесен слой 10 сплава Zrr21% Al толщиной 3 мкм. Покрытие нанесено в вакуумной камере в атмосфере аргона при давлений Р=10 мм рт.ст. методом электродугового распыления катода, изготовленного из сплава Zr-21% Al.

Описанный насос работает следующим образом.

После подсоединения корпуса к откачиваемому объему подают напряжение

-на-трубку, подогревая ее прямым пропусканием электрического тока до о

700 С (температуру выбирают в зависимости от требуемой быстроты откачки). Водород проникает через нагре" тый металл и химически связывается кислородом воздуха.

В условиях непрогреваемой установки при давлениях 10- -10 мм рт.ст. описанным насосом обеспечивается ./ удельная быстрота откачки, равная приблизительно 8,3-10 л/с.см .

В таких же условиях насос с палладиевой мембраной из того же металла (ПД-99,8), но без покрытия показал удельную быстроту откачки равную приблизительно 4 10-9л/c см .

Таким образом, предлагаемая конструкция насоса обеспечивает существенное увеличение удельной быстроты откачки или при постоянной быстроте откачки позволяет снизить температуру

:нагрева мембраны,а следовательно,увеличить срок службы насоса,что особенно существенно для очень тонких мембран из палладия

Насос для откачки вод рода, содержащий корпус с закрепленной вакуум-плотно на нем палладиевой мембраной, обращенной одной стороной в откачиваемый объем, а другой в атмосферу, и нагреватель, о т л и ч а-. ю шийся тем, что, с целью увеличения удельной быстроты откачки, на поверхности палладиевой мембраны, обращенной в откачиваемый объем, нанесено покрытие из сплава цирконий алюминий, со следующим соотношением компонентов, весЪ:

Цирконий 75-90

Алюминий 10-25 причем отношение толщины покрытия d к толщине мембраны D удовлетворяет следующему соотношению 10 (3ф<1.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании М 950405, кл. Р 1 N опублик. 1961.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 490207, кл. Н 01 J 9/38,,1972 (прототип) .. 776366

Фиг.1 м. 100

Дъ

0 ЮО

ЙВЦ)жайме апюкинце

f i . ) Я цирлонии

0 1

Оброкам теиаертиуро

roue

7 Г

Фиг. Р

Составитель А. Сенчихин

Техред М. Коштура Корр ктор У. Пономаренко

Редактор И. Шубина

Заказ 6764/65

Тираж 784 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

l13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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