Сорбционный насос

 

Использование: вакуумная техника. Сущность изобретения: насос содержит корпус, выполненный в виде сферы с патрубками. Внутри корпуса установлена рамка с возможностью вращения вокруг оси, перпендикулярной оси патрубков корпуса, на рамке размещены рабочие элементы с нераспыляемыми геттерами и тепловые экраны, выполненные в виде частей сферы. Изобретение позволит повысить быстроту откачки и снизить затраты мощности на разогрев насоса. 1 ил.

Изобретение относится к вакуумной технике, в частности к газопоглотительным насосам.

Известен сорбционный насос, представляющий собой корпус в виде рамы, внутри которого установлены рабочие элементы с нераспыляемым геттером, соединенные с токовводами [1] Известен сорбционный насос (прототип), представляющий собой корпус в виде рамы, внутри которого установлены рабочие элементы с нераспыляемым геттером, соединенные с токовводами, и тепловые экраны в виде поворотных экранов, которые уменьшают мощность, необходимую для активации и регенерации нераспыляемого геттера, и снижают, часто недопустимый, лучистый поток от рабочих элементов [2] Наличие экранов позволяет уменьшить время выхода на режимы активации и регенерации.

Известно, что при равенстве степеней черноты излучаемой поверхности и экранов лучистый поток при n экранах уменьшается в n 1 раз. Казалось бы, таким путем можно сколь угодно уменьшить мощность на активацию и регенерацию геттера и соответствующий лучистый поток. Однако увеличение количества экранов ведет к росту конструктивной толщины пакета поворотных экранов, что в конечном счете приводит к уменьшению эффективной быстроты откачки насоса и является недостатком рассматриваемого насоса прототипа.

Целью изобретения является повышение быстроты откачки и снижение затрат мощности на разогрев насоса.

Указанная цель достигается тем, что сорбционный насос содержит корпус с патрубками и размещенные внутри него рабочие элементы с нераспыляемым геттером, соединенные с токоподводами, и тепловые экраны, при этом корпус насоса выполнен в виде сферы, внутри которой установлена рамка с возможностью вращения вокруг оси, перпендикулярной оси патрубков корпуса, а на рамке закреплены рабочие элементы и тепловые экраны, выполненные в виде частей сферы.

Данная конструкция позволяет путем полного освобождения проходного сечения за счет поворота экранов максимально повысить быстроту откачки, при этом в режиме активации устанавливаемые в зоне патрубков экраны позволяет снизить непроизводительные расходы энергии и снизить лучистый поток на окружающие узлы, кроме того, данная конструкция даст возможность создать универсальный насос разных типоразмеров с возможностью присоединения в любом месте.

На чертеже представлена реализация предложенного устройства. Вакуумный насос на основе нераспыляемого геттера содержит корпус 1, выполненный в виде части сферы с входными патрубками, расположенными на одной оси и установленными на внутренних поверхностях стенок корпуса вне зоны проходных сечений патрубков тепловыми трехслойными экранами 2, являющимися частями сфер. Внутри корпуса имеется рамка 3, установленная с закрепленными на ней двумя трехслойными тепловыми экранами 4, выполненными в виде частей сфер, и рабочим элементом 5, расположенным между этими экранами. Рабочий элемент представляет собой плоскую фигуру из высокопористого титана в виде синусоиды, вписанной в окружность, соответствующую диаметру проходных сечений патрубков, внутри рабочий элемент имеет армировку из металлической спирали. Минимальный зазор между пластинами экранов должен исключать тепловой контакт между ними.

Вращение рамки внутри корпуса осуществляется с помощью сильфонного ввода вращения 6. Токовводы 7 к рабочим элементам гибкие.

Устройство работает следующим образом. Насос закреплен на трубе откачки так, что одно из входных сечений обращено в откачиваемый вакуумный объем. Тепловые экраны на подвижной рамке в режиме активации (регенерации) перекрывают проходные сечения обоих патрубков и совместно с тепловыми экранами корпуса составляют общий сферический тепловой экран вокруг рабочего элемента, что в максимальной степени снижает потребляемую и излучаемую насосом мощность. В табл. 1 приведены данные по затратам мощности на разогрев нераспыляемого геттера до температуры Т_нг^оС, где W₁-для случая с открытыми проходными сечениями (т.е. заявляемая конструкция) и W₂ в случае, когда проходные сечения неполностью открыты (для конструкции прототипа с поворотными экранами, которые перекрывают проходные сечения частично). Из табл.1 видно, что по сравнению с прототипом затраты мощности на разогрев геттера до одинаковой температуры уменьшаются до 5 раз.

Разность температур поверхностей геттера (наружной и внутренней) без экранов ≅145^оС, с экранами ≅20^оС. Разогрев рабочих элементов осуществляется прямым пропусканием электрического тока. В режиме активации (регенерации) оптимальная температура геттера 700^оС.

После активирующего прогрева в течение 1 ч быстрота откачки насоса по водороду в рабочем диапазоне температур дана в табл.2, где S_эф1 для заявляемого насоса и S_эф2 для прототипа.

При работе насоса подвижная рамка развернута на 90^о, чтобы были полностью открыты проходные сечения обоих патрубков.

Предлагаемое устройство позволяет по сравнению с известными снизить потребляемую и излучаемую насосом мощность в пять раз, продлить ресурс работы геттера, увеличить быстроту откачки насоса и надежность конструкции насоса в целом, сократить длительность циклов активации и регенерации, уменьшить размеры насоса.

Формула изобретения

СОРБЦИОННЫЙ НАСОС, содержащий корпус, в полости которого расположены рабочие элементы с нераспыляемым геттером, подключенные к токопроводам, и тепловые экраны, выполненные с возможностью перекрытия проходных отверстий насоса, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, он снабжен рамкой, корпус выполнен в виде сферы с патрубками на проходных отверстиях, тепловые экраны выполнены в виде частей сферы, при этом рамка размещена в полости корпуса и выполнена с возможностью вращения вокруг оси, перпендикулярной оси патрубков, рабочие элементы и тепловые экраны расположены на рамке, а видимая площадь тепловых экранов не менее площади проходных отверстий.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2