Вакуумный титановый насос Советский патент 1986 года по МПК H01J41/16 

1.21 1826

и расположена над титановым эле- определяюШие выбор бочкообразной ментом 14, В описании даны условия, формы титанового элемента 14, 3 ил.

I

Изобретение относится к вакуумной технике и предназначено для создания высокого вакуума в различных Лриборах и системах .электронной техники и вакуумной технологии, в частности, в разборных вакуумных системах и приборах с повышенным газоотделением,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 форм1,1 и размеров титанового элемента, исключающего возможность прогорания элемента в процессе эксплуатации, и также выполнением корпуса насоса с неровностями на внутренней его по- перхног:ти, 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.З - узел I на фиг,1 (возможный 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 крьщ1ке 2 прикреплена Г-образная стойка 7, к которой крепится гайкой 8 держатель 9 нагревателя 10, Второй держатель 11 нагревателя 10 охватывает стержень токоввода 3 и зафиксирован винтом 12, Нагреватель 10 с помощью концевьпс держателей 9 и 11 закреплен между стойкой 7 и стержнем токоввода 3. К концевому держателю 9 на трех металлических полосках 13 с помош.ью точечной сварки прикреплен титановый элемент 14 в виде бочкообразного тела. Центровка титанового

элемента 14 по отношению к нагревателю 10 осуществляется за счет изгиба полос 13, Ионизирующая система выполнена в виде кольца из жаропрочной проволоки 15. и прикреплена

к стержню токоввода 4, Корпус насоса имеет фланец 16 для соединения с откачиваемым объемом и ловущку 17, препятствующую попаданию паров титана в вакуумный объем.

Титановый элемент выполнен бочкообразной формы (фиг.2) с размерами, удовлетворяющими соотношениям;

20

, О)

1,75; . (2)

25

О 22-0°,п,75, (3)

где Dt,,D - минимальный и максимальный диаметры внешней поверхности титанового элемента, м;

d - внутренний диаметр элемента, м;

Н - длина элемента, м, а внутренняя поверхность корпуса выполнена с неровностями (фиг.З), высота которьгх не меньше толпщны 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 газов. Такой насос обладает гораздо луч- шими массо-габаритными параметрами по сравнению, например с магнито- разрядными насосами. Наличие концевых держателей нагревателя исключает случаи его замыкания на титановый элемент, что позволяет уве- лить 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 удержанию 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 цилиндр1гческой 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 происходит контролируемое уменьшение размеров титанового элемента с сохранением первоначальной надежности

его крепления и не образуется прогаров в центре длины элемента.

Выполнение внутренней стенки насоса в виде развитой поверхности улучшает условия сцепления пленки напьшяемого титана со стенкой насоса и значительно уменьшает вероятность выхода из строя из-за попадания пленки титана,оторвавшейся отстенок насоса,

в областьвысоких температур.

Иасос работает следующим образом. Для запуска насоса создают предварительное разрежение воздуха в нем до давления 1-0,5 Па и подают напряжение ионизации между токовводом4 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 напьшения на холодные стенки насоса. Поверхность пленки непрерывно обновляется за

счет постоянного напьшения тита- |на, что обеспечивает стабильную скорость откачки в течение всего срока службы насоса. Система ионизации способствует откачке инертных газов. Использование переменного напряжения для ионизации остаточных газов повьш1ает эффект ионизации при уменьшении потребляемой на ионизацию мощности.

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

обеспечивает увеличение времени безотказной работы насоса по сравнению с прототипом в 5 раз. При этом значительно сокращаются расходы на изготовление источника питания 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.

55

Формула изобретения

Вакуумный титановый насос, содержащий охлаждаемый корпус с размещенными в нем нагревателем, закрепленным ча токовводах, титановым элементом, коаксиально охватывающим нагреватель,- и ионизирующим электродом, выполненным из жаропрочного металла и коаксиально охватывающим нагреватель, отличающийс тем, что, с целью увеличения срока службы и надежности, нагреватель закреплен с помощью концевьрс держателей, а титановый элемент выполнен бочкообразной формы размерами, удовлетворяющими следующим уело - виям:

1 С„

1 - 0„ /В„ 1,75;

0 (D -Dj/H.0,75,

I где -Од и Г - минимальный и максимальный диаметры внешней поверхности титанового элемента, м| J - внутренний диаметр титанового элрмента,м; длина титанового элемента, м,

а внутренняя поверхность корпуса выполнена с неровностями, высота которых не меньше максимальной тол- щины пленки титана на внутренней поверхности корпуса насоса.

Н

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

Фиё. 3

Фиг. 2

Редактор К.Волощук

Составитель А.Захаров

Техред О.Ваш,ишина КорректорЕ.Рошко

Заказ 648/58 Тираж 644Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,, д, 4/5

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