Электродуговой сорбционный насос

2 511 Н 01 -1 4 П ИЗОБРЕТЕНИДЕТЕЛЬСТВУ ПИСАН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ВТОРСКОМУ СВИ(56) 1. Саблев Л. П. и др. Высоковакуумный электродуговой сорбционный агрегат АВЭД- -2/260 М ФТИ АН УССР. - Вопросы атомной науки и техники, Сер. Физика и техника высокого вакуума, 1977, вып. 1(7), с. 1215.2. Саблев Л. П., Гольдинер Е. Г. Откачка водорода электродуговым агрегатом производительностью 25 м/с - ПТЭ, 1977,1, с. 176 - 177.3. Пипко А. И. и др. Основы вакуумной техники. М., Энергоиздат, 1981, с. 140 - 142.(54) 157) ЭЛЕКТРОДУГОВОЛ СОРБЦИОННЫИ" НАСОС, содержащий герметичный корпус с размещенными в нем ловушкой и осесимметрично расположенными электро- изолированными от корпуса катодом из геттерного материала и полым анодом, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени выхода его на рабочий режим, анод выполнен в виде экрана, перекрывающего всю поверхность корпуса, за исключением участка, расположенного за рабочей поверхностью катода в сторону от анода, и участка, перекрытого ловушкой, а ловушка снабжена токовводом, изолированным от корпуса и анода.45 50 55 Изобретение относится к вакуумной технике и может быть использовано в качестве устройства для откачки промышленных и лабораторных установок, рабочие процессы в которых сопровождаются болыпим газо- выделением.Известен электродуговой сорбционный насос, снабженный вакуумным затвором, который отсекает насос от откачиваемого объема при напуске в него атмосферного воздуха (1.Однако пористая сорбирующая поверхность насоса не насыщается парами воды и время получения предельного давления уменьшается. В то же время применение затворов, особенно, в насосах с болыпим диаметром входного отверстия значительно уьеличивает стоимость откачпои системы, поскольку стоимость насоса и запгиор к нему соизмеримы,Известен электродуговой сорбционный насос, содержащий гермет гчную к меру с р змеценными в ней катодом из з терного металла и охлаждасмым анодом и ерепчно соединенные с камерой токовводы.Этот насос имеет вакуумную камеру, снаружи которой укреплены трубки водяного охлаждения и проволочный нагреватель. Камера насоса одновременно является анодом элсктродуговГ)ГО спарите,5. Катод электродугового испарители из п гтерного металла (титана) размещен у входого патрубка насоса и своей поверхностью испарения обращен в сторону, противоположную окачиваеоу объечу. Ооез ажваие пористых титанвых пленок, сконденсировапных на внутренней поверхности вакуумной камеры, производится при прогреве вакуумной камеры до 200 - 250 С 12Поскольку масса вакуумной камеры велика, то значительная дсЛя подводимой к нагревателю энергии расходуется на практически ненужный прогрев камеры. В результате время прогрева, а следовательно, и время получения предельного давления затягивается. В этом насосе время прогрева и время охлаждения вакуумной камеры до рабочей температуры ( - 20 С составляет примерно 90 мин.Известен также электродуговой сорбционный насос, содержащий герметичный корпус с размещенными в нем ловушкой и осесимметрично расположенными электро- изолированными от корпуса катодом из геттерного материала и полым анодом. Испаренный с поверхности катода электродугового испарителя геттерный материал конденсируется на внутренних стенках вакуумной камеры и ловушке, где и осуществляется откачка газов 131.Недостатком насоса является относительно большое время получения предельного давления, вызванное конденсацией влаги на пористых титановых пленках при вскрытии насоса. 5 10 15 20 25 30 35 40 Цель изобретения - сокращение времени выхода насоса на рабочий режим.Поставленная цель достигается тем, что в электродуговом сорбционном насосе, содержащем герметичный корпус с размещенными в нем ловушкой и осесимметрично расположенными электроизолированными от корпуса катодом и геттерного материала и полым анодом, анод выполнен в виде экрана, перекрывающего всю поверхность корпуса, за исключением участка, расположенного за рабочей поверхностью катода в сторону от анода, и участка, перекрытого ловушкой, а ловушка снабжена токовводом, изолированным от корпуса и анода.Нагрев и обезгаживание сорбирующей поверхности насоса, которой является поверхность тонкостенного анода и оптически непрозрачной ловушки, осуществляется энергией дуового разряда при форвакуумной откачке насоса. При горении дуги в электродуовом испарителе с камерой-анодом примерно 2/3 подводимой энергии выделяется на аноде.Поскольку масса анода в предлагаемой конструкции меньше массы вакуумной камеры, то вреЬя Ее прогрева в гп,с,/гп с раз меньше времени прогрева вакуумной камеры (пз, и гп - массы вакуумной камеры и анода, соответственно и с, и с - теплоемкости материала вакуумной камеры и анода соответственно) при одинаковой мощности нагрева.С це ьо выравнивания температуры прогрева ловушки и оболочки они изолированы друсг от друга. При этом прогрев ловушки и оболочки может производиться как от независимых источников питания, так и от одного источника. В последнем случае ловушка и оболочка подсоединяются к положительному полюсу источника питания поочередно через коммутирующее устройство. аким образом, анодом испарителя, а следовательно, приемником электрической энергии поочередно становится то оболочка, то ловушка. Скважность импульсов включения оболочки и ловушки можно определить из соотношения 1,/1 -- М,/М, где М, - масса оболочки, М - масса ловушки.На чертеже приведена конструктивная схема предлагаемого насоса в варианте, когда прогрев ловушки и оболочки осуществляется от одного источника питания.Насос содержит катод 1 из геттерного материала, соленоид 2, вакуумную камеру 3, тонкостенньй анод 4, трубки 5 системы водяного охлаждения, оптически непрозрачную ловушку 6, токовводы 7 ловушки и оболочки, электрокоммутатор 8, источник 9 питания, резистор 1 О, ограничивающий ток дуги, и поджигающее устройство 11.Работает насос следующим образом.При достижении форвакуума в откачиваемом объеме 1.10 мм рт. ст. с помощью1065928 Составитель А. Захаров Редактор М. Янович Техред И. Верес Корректор А. Дзятко Заказ 10714/53 тираж 6 Т Подписное 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, 43электроразрядного поджигающего устройства 11 между катодом 1, анодом 4 и оптически непрозрачной ловушкой 6 зажигается дуга. При этом вода в систему охлаждения ловушки и анода не подается.Соленоид 2 электродугового испарителя, 5 служащий для удержания катодного пятна на поверхности испарения катода 1, образует конфигурацию магнитных полей, в основном ,пересекающих тонк(застенный анод. Поэтому поток электронов, движущихся по силовым 1 О линиям магнитного поля., направлен к аноду При подключении к источнику питания с помощью электрокоммутатора 8 оптически непрозрачной ловушки 6 поток электронов вынужден переместиться и электрическим 15 полем направляется к ловушке, прогревая ее. Поочередно подключая с помощью коммутатора 8 источник 9 питания к аноду или к оптически непрозрачной ловушке, прогревают их до необходимой температуры (250 - 300 С). После прогрева в систему охлаждения ловушки и анода подают сначала воздух, а затем воду и начинают процесс откачки с помощью электродугового насоса. В вакуумную камеру диаметром 1000 и длиной 900 мм устанавливают анод в виде обечайки из листовой меди толщиной 1 мм. Диаметр обечайки 940 мм. Масса обечайки (вместе с припаянными к ней трубками системы водяного охлаждения) составляет примерно 32 кг. Оптически непрозрачная ловушка представляет собой шеврон из медных пластин толщиной в 1 мм, укрепленных на медных трубках. Масса ловушки составляет 30 кг. Испарение титана производят электро- дуговым испарителем титана с магнитным удержанием катодного пятна. Рабочий ток испарителя 60 в 5 А. Источник питания состоит из двух параллельно включенных выпрямителей: стабилизирующего мощностью 4 кВт и силового мощностью 12 кВт.Время прогрева оболочки и ловушки до 250 С составляет около 14 мин, время охлаждения оболочки и ловушки - 8 мин, Таким образом, полный цикл и охлаждения не превышал 22 мин.Таким образом, предлагаемое устройство позволяет существенно сократить время выхода насоса на рабочий режим по сравнению с известными.