Вакуумный титановый насос

 

Изобретение относится к вакуумной технике. Цель изобретения - увеличение срока службы и надежности. Внутренняя поверхность корпуса 1 насоса выполнена с неровностями, 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. Ионизирующая система вьшолнена в виде кольца из жаропрочной проволоки 15, коаксиально охватывает нагреватель 10 с (Л ,2 Г7 -а

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (5Н4 Н 01 J 41/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABT0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3771302/24-21 (22) 18.07.84 (46) 15.02,86, Вюл. № 6 (71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им.50-летия

Великой Октябрьской социалистической революции (72) В,Н.Глушенко, M.Â.Jtåðåíoâñêèé, В.А.Дмитрук, К.Я.Лиждвой, В,А,Прус и В.П.Тараненко (53) 62 1.528 (088.8) (56) Патент ФРГ ¹ 2305505, кл. Н 01 J 41/20, 1976.

Гришаев И,А. и др, Две конструкции титанового ионносорбционного насоса. — Украинский физический журнал, 1959, ¹ 6, т, 4, с.750-753. (54) ВАКУУМНЫЙ ТИТАНОВЫЙ НАСОС (57) Изобретение относится к вакуумной технике, Цель изобретения — увеличение срока службы и надежности.

Внутренняя поверхность корпуса 1 насоса выполнена с неровностями, 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. Ионизирующая система выполнена в виде колье ца из жаропрочной проволоки 15, коаксиально охватывает нагреватель 10 и расположена над титановым элементом 14. В описании даны условия, 1.211826 определяющие выбор бочкообразной формы титанового элемента 14, 3 ил.

Изобретение относится к вакуумной технике и предназначено для создания высокого вакуума в .различных приборах и системах электронной техники и вакуумной технологии, в частности, в разборньгх вакуумных системах и приборах с повышенным гаэоотделением,.в остаточных газах которых не должны содержаться пары масел.

Цель изобретения — увеличение срока службы и надежности вакуумного титанового насоса путем усовершенствования конструкции крепления нагревателя титана, выбора формы и размеров титанового элемента, исключающего воэможность прогорания элемента в процессе эксплуатации, и также выполнением корпуса насоса с неровностями на внутренней его поверхности, размер которых обеспечивает существенное увеличение сорбирующей поверхности при повышении устойчивости титановой пленки относительно отслаивания от поверхности корпуса.

На фиг.1 показан насос, разрез; на фиг,2 — конструкция титанового элемента; на фиг.3 — узел 1 на фиг,1 (воэможныи профиль неровностей, выполненных на внутренней поверхности корпуса насоса), 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 крышке 2 прикреплена Г-образная стойка 7, к которой крепится гайкой 8 держатель 9 нагревателя 10.

Второй держатель 11 нагревагеля 10 охватывает стержень токоввода 3 и зафиксирован винтом 12, Нагреватель 10 с помощью концевых держателей 9 и 11 закреплен между стойкой 7 и стержнем токоввода 3. К концевому держателю 9 на трех металлических полосках 13 с помощью точечной сварки прикреплен титановый элемент 14 в виде бочкообразного тела, Центровка титанового

5 элемента 14 по отношению к нагревателю 10 осуществляется за счет изгиба полос 13. Ионизирующая система выполнена в виде кольца иэ жаропрочной проволоки 15 и прикреплена к стержню токоввода 4. Корпус насоса имеет фланец 16 для соединения с откачиваемым объемом и ловушку 17, препятствующую попаданию паров титана в вакуумный объем.

Титановый элемент выполнен бочкообразной формы (фиг,2) с размерами> удовлетворяющими соотношениям:

3) — )1 00

0 о

У Ф

1« — — с1 75

11 9 Р о (2) 11 а

0 < --"- — с0 75

Н 9 У (3) где D»D — минималъный и максимальный диаметры внешней поверхности титанового элемента, м;

ЗО d — внутренний диаметр элемента, и;

Н вЂ” длина элемента, м, а внутренняя поверхность корпуса выполнена с неровностями (фиг,3), высота которых не меньше толщины пленки титана, напыленной в процессе работы насоса °

Насос работает на принципе поглощения остаточных газов холодными стенками корпуса, на которые непрерывно напыляется пленка титана.

Ионизационная система насоса обеспечивает откачку инертных газон, Такой насос обладает гораздо лучшими массо-габаритными параметрами по сравнению, например, с магниторазрядными насосами, Наличие концевых держателей нагревателя исключает случаи его замыкания на титановый элемент, что позволяет увелить срок безотказной работы насоса по сравнению с прототипом, где возможно закорачивание нагревателя на титановый элемент, Эксперименты показали, что соотношения (1-3) позволяют выбрать бочкообразную форму титанового элемента насоса, обеспечивающую полное и равномерное использование его массы в процессе работы, что, в свою очередь, позволяет увеличить срок службы насоса.

Соотношение (3) необходимо для определения минимальной толщины стенки на краях титанового элемента, соотношение (1) определяет максимальную толщину стенки элемента, а соотношение (2) позволяет связать минимальный и максимальный диаметр элемента с его высотой, В результате экспериментальных исследований установлено, что наличие неровностей на внутренних стенках насоса способствует удержачию более толстых пленок титана, напыленных на стенки, Титановый элемент расположен концентрически вокруг спирали и с помощью трех металлических полосок прикреплен к тому же концевому держателю, что и заземленный конец нагревателя. Такая конструкция позволяет более точно установить нагреватель и титановый элемент концентрически относительно друг друга и уменьшить теплоотвод от титанового элемента.

Изменение формы внешней поверхности запаса титанового элемента с цилиндрической на бочкообразную увеличивает запас. титана и позволяет создать такое распределение температуры вдоль элемента; когда распыление титана происходит с одинаковой скоростью почти по всей внешней поверхности элемента, Исключение составляет не закрепленный край элемента, температура которого на внешней поверхности несколько больше, что обеспечивает преимущественное распыление титана с этого места. В результате этого проис1 ходит контролируемое уменьшение размеров титанового элемента с сохранением первоначальной надежности

1211826 его крепления и не образуется прогаров в центре длины элемента.

Выполнение внутренней стенки насоса в виде развитой поверхности

5 улучшает условия сцепления пленки напыляемаго титана со стенкой насоса и значительно уменьшает вероятность выхода изстроя из-запопадания пленки титана, оторвавшейся отстенок насоса, в областьвысоких температур.

Насос работает следующим образом.

Для запуска насоса создают предварительное разрежение воздуха в нем до давления 1-0,5 Па и подают напряжение ионизации между токовводом 4 и корпусом 1 насоса, а также напряжение канала на вольфрамовую спираль 10 между токовводом 3 и корпусом насоса 1, Откачка остаточных газов до высокого вакуума осуществляется пленкой титана, образованной в результате его напыления на холодные стенки насоса. Поверхность пленки непрерывно обновляется эа счет постоянного напыления тита »à, что обеспечивает стабильную скорость откачки в течение всего срока службы насоса. Система ионизации способствует откачке инерт30 ных газов, Испопьзование переменного напряжения для ионизации остаточных газов повышает эффект ионизации при уменьшении потребляемой на ионизацию мощности.

35 Как показали эксперименты, предлагаемая конструкция вакуумного титанового насоса в сочетании с использованием переменного напряжения для иониэации остаточных газов

4п обеспечивает увеличение времени безотказной работы насоса по сравнению с прототипом в 5 раз. При этом значительно сокращаются расходы на изготовление источника пи45 тания насоса, так как нет необходимости в выпрямлении напряжения ионизации. Достаточная для откачки ионизация остаточных газов переменным напряжением осуществляется при помощи значительно меньшей, чем в прототипе, что позволяет применить в блоке питания менее дорогостоящие комплектующие изделия, Ф о Р м у л а и з о б р е, т е н и я

Вакуумный титановый насос, содержащий охлаждаемый корпус с раэ1211826

Составитель А.Захаров

Редактор К.Волощук Техред О.Бащишина КорректорЕ.Рашко

Заказ 648/58 Тираж 644 Подписное

HIIHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Ф

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, мещенными в нем нагревателем, закрепленным ".а токовводах, титановым элементом, коаксиально охватывающим нагреватель; и ионизирующим электродом, выполненным из жаропрочного металла и коаксиально охватывающим нагреватель, отличающийся тем, что, с целью увеличения срока службы и надежности, нагреватепь закреплен с помощью концевых держателей, а титановый элемент зыполнен бочкообразной формы размерами, удовлетворяющими следующим усло виям:

0 с (Π— B,) /Н Ою 75 в где П, и 0 — минимальный и максимальный диаметры внеш3 ней поверхности титанового элемента, м; — внутренний диаметр титанового элемента,м;

19 Н вЂ” длина титанового элемента, м, а внутренняя поверхность корпуса выполнена с неровностями, высота которых не меньше максимальной толщины пленки титана на внутренней поверхности корпуса насоса.