НЕРАСПЫЛЯЕМЫЙ ГАЗОПОГЛОТИТЕЛЬ ДЛЯ СОРБЦИОННОГО НАСОСА Российский патент 1995 года по МПК F04B37/02 

Изобретение относится к области вакуумной технике, а именно, к конструкциям нераспыляемых газопоглотителей для сорбиционных насосов.

Известно применение нераспыляемых газопоглотителей из химически активных металлов, преимущественно титана и циркония и сплавов на их основе (Попов В. Ф. Нераспыляемые газопоглотители. Л. Энергия, 1975). Для нагрева газопоглотителя или гетерного материала используются подогреватели различной конструкции, а также резистивный нагрев гетерного материала при протекании через него электрического тока. Так, в гетероионном насосе, принятом за прототип применен U-образный керн из газопоглощающего материала (титана), нагрев которого осуществляется пропусканием через него электрического тока.

Такая конструкция требует повышенной мощности нагрева для поддержания выбранной рабочей температуры сорбирующей поверхности гетера из-за потерь на излучение. Повышение откачных характеристик планарной конструкции газопоглотителя возможно лишь за счет увеличения линейных размеров с соответствующим увеличением мощности нагрева.

Заявляемое техническое решение направлено на снижение мощности нагрева газопоглотителя и повышение откачных характеристик сорбционного насоса.

Поставленная техническая задача решается тем, что в предлагаемом газопоглотителе, включающем подключенные к токовводам стержни из газопоглощающего материала, размещенные в плоскости и последовательно соединенные между собой перемычками, стержни расположены по меньшей мере в два параллельных ряда, соединены последовательно между собой в рядах и между рядами перемычками одинакового сечения со стержнями, причем перемычки расположены по торцам стержней, а стержни выполнены преимущественно постоянного прямоугольного сечения.

Получающийся компактный газопоглотитель с объемной регулярно-пространственной структурой, образованной большим количеством (десятки штук) параллельных стержней, разделенных системой сквозных пазов, позволяет по сравнению с планарной конструкцией уменьшить в 2-3 раза мощность нагрева или при той же общей рассеиваемой мощности повысить рабочую температуру стержней внутренней части газопоглотителя на 150-200^оС. Такое повышение температуры позволяет в 10-20 раз повысить сорбционную емкость гетера и стабильность скоростной характеристики сорбционного насоса.

Рекомендуемая внешняя форма предлагаемого газопоглотителя "толстый" цилиндр, параллелепипед и особенно куб.

С увеличением линейного размера (например, ребра куба) газопоглотителя его внешняя поверхность (рассеиваемая или потребляемая мощность нагрева) возрастает в квадратичной, а объем (масса гетерного материала) в кубической зависимости от линейного размера, что дополнительно усиливает достигаемый технический эффект.

Наличие системы сквозных пазов-каналов между стержнями, линейный размер которых близок к размеру стержней, обеспечивает доступ сорбируемого газа к внутренним поверхностями газопоглотителя со всех его сторон.

Стержни, расположенные на внешней поверхности газопоглотителя, определяют основные потери тепла вследствие излучения и являются своеобразным тепловым экраном для стержней внутренней части газопоглотителя.

На фиг. 1, 2, 3 изображен в трех проекциях газопоглотитель в форме куба с шестью рядами стержней по шесть штук в ряду и с разделительными сквозными каналами. Между стержнями 1 имеются пазы 2, а концы соседних стержней соединены перемычками 3. Подсоединение к токовводам осуществляется через свободные концы 4 стержней. На фиг. 3 "нижние" перемычки обозначены двумя чертами, а "верхние" перемычки одной чертой.

Газопоглотитель в соответствии с фиг. 1-3 может быть выполнен, например, из кубической заготовки путем вырезания пазов-каналов, длина каждого из которых меньше соответствующего размера газопоглотителя на толщину стержня для формирования перемычки между соседними стержнями.

По данной схеме был изготовлен газопоглотитель в форме куба с ребром 44 мм, шириной паза 4 мм и сечением стержней 4х4 мм. Общая длина соединенных последовательно 36 стержней с учетом перемычек составляет 1,5 м.

Для достижения температуры 600-700^оС на внутренних стержнях газопоглотителя необходим ток накала 7-8 А при напряжении 20-25 В. При этом режиме температура наружной поверхности газопоглотителя на 150-200^оС ниже, что резко снижает потери тепла излучением (эффект самоэкранирования газопоглотителя).

Предложенный газопоглотитель работает следующим образом. В высоком вакууме к концам токоподводящих стержней от регулируемого источника подается напряжение и электрический ток, проходя по всем последовательно соединенным стержням, разогревает газопоглотитель до требуемой рабочей температуры, при которой происходит интенсивная сорбция химически активных газов.

Сущность изобретения: клеммы тоководов подключены к свободным концам стержней из газопроводящего материала. Стержни расположены по меньшей мере в два параллельных ряда, соединенных последовательно между собой в рядах и между рядами перемычками одинакового сечения со стержнями. Перемычки расположены на торцах стержней. Стержни выполнены постоянного прямоугольного сечения. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. НЕРАСПЫЛЯЕМЫЙ ГАЗОПОГЛОТИТЕЛЬ ДЛЯ СОРБЦИОННОГО НАСОСА, содержащий стержни из газопоглощающего материала, клеммы тоководов, подключенные к свободным концам стержней, отличающийся тем, что стержни расположены по меньшей мере в два параллельных ряда, соединенных последовательно между собой в рядах и между рядами перемычками одинакового сечения со стержнями, причем перемычки расположены на торцах стержней. 2. Газопоглотитель по п.1, отличающийся тем, что стержни выполнены постоянного прямоугольного сечения.