一種新型結(jié)構(gòu)的大抽速吸氣劑泵的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種新型結(jié)構(gòu)的大抽速吸氣劑泵，該吸氣劑泵適用于各類真空設(shè)備內(nèi)部真空度的有效提高或長期無源維持，屬于真空技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]吸氣劑泵內(nèi)部沒有活動部件，具有清潔無油、無高壓高頻、靜音運(yùn)行、可長期工作、可多次使用等突出優(yōu)點，是獲得清潔超高真空的理想手段之一。并且，吸氣劑泵一經(jīng)激活，可實現(xiàn)長期無源工作，是超高真空環(huán)境有效的長效維持手段。
[0003]超高真空系統(tǒng)內(nèi)部的主要殘氣成分為H2和CO，非蒸散型吸氣劑對這兩種氣體有著良好的吸附能力，吸附速率高、吸附容量大。在分子泵、離子泵等其它抽氣設(shè)備的抽氣能力接近極限時，吸氣劑泵是十分有效的后續(xù)抽氣手段，可在較短的時間內(nèi)有效地進(jìn)一步提升系統(tǒng)的真空度，并實現(xiàn)超高真空的長效無源維持效果。目前，吸氣劑泵在粒子加速器、薄膜沉積設(shè)備、核聚變裝置、等離子機(jī)、中子發(fā)生器等眾多需要超高真空的科技領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。
[0004]現(xiàn)有吸氣劑泵主要有兩種結(jié)構(gòu)。一種是采用帶材吸氣劑元件，亦即在金屬基帶上軋制一定厚度(通常為100?500 μ m)的吸氣劑材料，制成所需的吸氣劑元件，然后在泵體內(nèi)部安裝若干該類吸氣劑元件(通常以泵體中心軸線為圓心呈環(huán)狀排列)；另一種是采用環(huán)狀吸氣劑元件，亦即將吸氣劑材料壓制成一定厚度(通常為I?2_)的圓環(huán)，制成所需的吸氣劑元件，然后在泵體內(nèi)部安裝若干該類吸氣劑元件(通常沿泵體中心軸線徑向疊放)。對于這兩種結(jié)構(gòu)，需要在泵體內(nèi)設(shè)計專門的加熱元件，吸氣劑元件的激活都依靠輻射加熱方式進(jìn)行，既高溫發(fā)熱體如鉭絲或W絲等高溫合金發(fā)熱，發(fā)熱絲的溫度通常在1500°C以上，通過輻射加熱的方法使吸氣劑元件加熱到激活溫度(通常在600°C以上)，由于吸氣劑元件通常為導(dǎo)電材料，一旦發(fā)生位移、破損而與加熱體接觸，會導(dǎo)致短路現(xiàn)象，從而影響到吸氣材料的正常激活，因此熱絲與吸氣劑元件之間通常留有較大的間隙，不利于充分利用吸氣劑泵內(nèi)部的有效空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種新型結(jié)構(gòu)的大抽速吸氣劑泵，該吸氣泵使用安全便捷，適用于各類真空設(shè)備內(nèi)部真空度的有效提高或長期無源維持。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0007]—種新型結(jié)構(gòu)的大抽速吸氣劑泵，該吸氣劑泵包括泵體和數(shù)個吸氣功能模塊，該泵體的上端為泵口，下端為帶有絕緣電極的金屬盲板，數(shù)個吸氣功能模塊通過金屬支架固定在金屬盲板上；每個吸氣功能模塊由若干個吸氣劑元件和一個金屬框架組成，若干個吸氣劑元件并列固定在該金屬框架上；若干個吸氣劑元件的加熱電極通過并聯(lián)的方式與金屬盲板上的絕緣電極連接。
[0008]本發(fā)明的吸氣劑泵采用專門設(shè)計的吸氣劑元件作為吸氣功能部件。該吸氣劑元件由高溫共燒陶瓷加熱片和貼合在該加熱片表面的吸氣材料構(gòu)成。其中高溫共燒陶瓷加熱片作為加熱體，其制備方法為:直接在氧化鋁或氮化鋁陶瓷生坯上印刷電阻漿料，然后在1600°C以上的高溫下烘燒，再經(jīng)電極、引線處理后即得。所述吸氣材料通過絲網(wǎng)印刷、燒結(jié)的方法或者采用機(jī)械固定的方式貼合在加熱片的表面。該吸氣劑元件依靠熱傳導(dǎo)的方式使吸氣劑材料激活。
[0009]在本發(fā)明中，由于氧化鋁或氮化鋁為絕緣材料，避免了傳統(tǒng)內(nèi)加熱式吸氣劑元件中熱絲發(fā)生短路的可能。同時，由于依靠熱傳導(dǎo)的方式加熱吸氣劑材料，陶瓷加熱片的工作溫度僅需達(dá)到吸氣劑材料的激活溫度即可，從而相比于使用加熱體輻射激活吸氣劑材料的傳統(tǒng)吸氣劑泵而言，可以顯著降低吸氣泵泵體的溫度。
[0010]若干個吸氣劑元件采用機(jī)械固定的方式固定在金屬框架上。為保證吸氣效果，相鄰的兩個吸氣劑元件之間留有0.3mm?5mm寬的縫隙。
[0011]在本發(fā)明中，吸氣劑兀件的長度為20mm?200mm,寬度為1mm?100mm,厚度為0.3mm?6.0mm,其中，加熱片的厚度為0.2mm?2mm,其余為吸氣材料的厚度。
[0012]在本發(fā)明中，位于泵體上端的泵口處設(shè)有法蘭，即吸氣劑泵的泵口為法蘭口。為避免吸氣劑泵在使用過程中由于振動、沖擊等因素導(dǎo)致吸氣劑材料掉粉，從而影響真空系統(tǒng)的安全，在泵口處焊接一層金屬過濾網(wǎng)。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0014]本發(fā)明的吸氣劑泵采用專門設(shè)計的吸氣劑元件，該吸氣劑元件采用內(nèi)加熱結(jié)構(gòu)，整體呈薄片狀，可以充分增大吸氣劑材料的有效工作面積，以保證獲得足夠大的吸氣速率和吸氣總量。同時，由于加熱體集成于該吸氣劑元件內(nèi)部,極大地提高了吸氣劑激活過程中的加熱效率，實現(xiàn)了整泵的低功率和高效率。
[0015]本發(fā)明的吸氣劑泵由于依靠熱傳導(dǎo)的方式加熱吸氣劑材料，陶瓷加熱片的溫度僅需達(dá)到吸氣材料的激活溫度即可，從而避免了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的吸氣劑泵中高溫?zé)峤z的熱量通過吸氣材料的間隙輻射到不需要加熱的泵體等位置，因此可以顯著降低吸氣泵泵體的溫度。
[0016]本發(fā)明的吸氣劑泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單，使用安全便捷，尺寸小、能耗低。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的吸氣劑泵的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為本發(fā)明中吸氣功能模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3為本發(fā)明中吸氣劑元件的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0021]如圖1、2所示，本發(fā)明的吸氣劑泵包括泵體I和數(shù)個吸氣功能模塊2，該泵體I的上端為泵口 3，下端為帶有絕緣電極4的金屬盲板5，數(shù)個吸氣功能模塊2通過金屬支架6固定在金屬盲板5上；每個吸氣功能模塊2由若干個吸氣劑元件7和一個金屬框架8組成；若干個吸氣劑元件7并列固定在該金屬框架8上；若干個吸氣劑元件7的加熱電極9通過并聯(lián)的方式與金屬盲板5上的絕緣電極4連接。
[0022]若干個吸氣劑元件7采用機(jī)械固定的方式固定在金屬框架8上。為保證吸氣效果，相鄰的兩個吸氣劑元件之間留有0.3mm?5mm寬的縫隙。
[0023]如圖3所示，吸氣劑元件7由高溫共燒陶瓷加熱片10和貼合在該加熱片表面的吸氣材料11構(gòu)成。吸氣劑元件7的長度為20mm?200mm，寬度為1mm?100mm，厚度為0.3mm?6.0mm,其中，加熱片10的厚度為0.2mm?2mm,其余為吸氣材料11的厚度。
[0024]如圖1所示，位于泵體I的上端的泵口 3設(shè)有法蘭12，在該泵口處焊接有一層金屬過濾網(wǎng)13，防止吸氣劑泵在使用過程中由于振動、沖擊等因素導(dǎo)致吸氣劑材料掉粉，確保真空系統(tǒng)的安全。
[0025]實施例1
[0026]本實施例中，吸氣劑泵的具體安裝過程如下:
[0027](I)制備專用吸氣劑元件:采用絲網(wǎng)印刷方法將Zr-V-Fe吸氣劑漿料印刷在陶瓷加熱片兩側(cè)的表面上。本實施例中選用AlN基陶瓷加熱片，具體尺寸為50mmX 25mmX 1.2mm ;單面吸氣劑材料的印刷面積為35mmX 22mm,厚度為0.5mm。印刷好吸氣劑材料的陶瓷加熱片在真空環(huán)境下進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度為700°C。
[0028](2)制作吸氣功能模塊:通過機(jī)械固定的方式將若干片制備好的吸氣劑元件固定在一個金屬框架內(nèi)，制成一組吸氣功能模塊。本實施例中使用了 11個吸氣劑元件，各個吸氣劑元件之間的間隙為0.8_，金屬框架的材質(zhì)為304不銹鋼。
[0029](3)制作吸氣劑泵金屬泵體:泵口選用標(biāo)準(zhǔn)的CF63內(nèi)焊法蘭，泵壁和泵底的金屬盲板用304不銹鋼材料加工,絕緣電極氣密釬焊于金屬盲板上。
[0030](4)進(jìn)行整泵的組裝工作:首先，采用激光焊接方法將吸氣功能模塊焊接于金屬支架上。然后，將帶有金屬支架的吸氣功能模塊固定于金屬盲板上，并將吸氣劑元件的電極與金屬盲板上的絕緣電極相連接。之后，采用亞弧焊接方法將金屬盲板、泵口分別與泵壁進(jìn)行焊接。最后，將金屬過濾網(wǎng)安裝于泵口處。吸氣劑泵制作完成。
[0031]本實施例吸氣劑泵的參數(shù)如下:
[0032]吸氣劑泵尺寸:泵體外徑63mm,總高10mm ;
[0033]激活工藝參數(shù):功率110W，溫度400°C，時間30min ；
[0034]抽速:> 100L/s (室溫工作，對于10_4Pa條件下的H2)。
【主權(quán)項】
1.一種新型結(jié)構(gòu)的大抽速吸氣劑泵，其特征在于，包括泵體和數(shù)個吸氣功能模塊，該泵體的上端為泵口，下端為帶有絕緣電極的金屬盲板，數(shù)個吸氣功能模塊通過金屬支架固定在金屬盲板上； 每個吸氣功能模塊由若干個吸氣劑元件和一個金屬框架組成，若干個吸氣劑元件并列固定在該金屬框架上； 若干個吸氣劑元件的加熱電極通過并聯(lián)的方式與金屬盲板上的絕緣電極連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型結(jié)構(gòu)的大抽速吸氣劑泵，其特征在于，所述吸氣劑元件由高溫共燒陶瓷加熱片和貼合在該加熱片表面的吸氣材料構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型結(jié)構(gòu)的大抽速吸氣劑泵，其特征在于，所述吸氣材料通過絲網(wǎng)印刷、燒結(jié)的方法或者采用機(jī)械固定的方式貼合在加熱片的表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的新型結(jié)構(gòu)的大抽速吸氣劑泵，其特征在于，所述高溫共燒陶瓷加熱片采用以下方法制得:直接在氧化鋁或氮化鋁陶瓷生坯上印刷電阻漿料，然后在1600°C以上的高溫下烘燒，再經(jīng)電極、引線處理后即得。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型結(jié)構(gòu)的大抽速吸氣劑泵，其特征在于，所述吸氣劑元件采用機(jī)械固定的方式固定在金屬框架上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型結(jié)構(gòu)的大抽速吸氣劑泵，其特征在于，相鄰兩個吸氣劑元件之間的距離為0.3mm?5mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的新型結(jié)構(gòu)的大抽速吸氣劑泵，其特征在于，所述吸氣劑元件的厚度為0.3mm?6.0mm,長度為20mm?200mm,寬度為10mm?100mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的新型結(jié)構(gòu)的大抽速吸氣劑泵，其特征在于，所述加熱片的厚度為0.2mm?2mm,其余為吸氣材料的厚度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型結(jié)構(gòu)的大抽速吸氣劑泵，其特征在于，所述泵口處設(shè)有法蘭，并設(shè)有金屬過濾網(wǎng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型結(jié)構(gòu)的大抽速吸氣劑泵，其特征在于，所述絕緣電極通過釬焊的方式安裝在所述金屬盲板內(nèi)，并與泵外電源設(shè)備連接。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種新型結(jié)構(gòu)的大抽速吸氣劑泵，該吸氣劑泵包括泵體和數(shù)個吸氣功能模塊，該泵體的上端為泵口，下端為帶有絕緣電極的金屬盲板，數(shù)個吸氣功能模塊通過金屬支架固定在金屬盲板上；每個吸氣功能模塊由若干個吸氣劑元件和一個金屬框架組成，若干個吸氣劑元件并列固定在該金屬框架上；若干個吸氣劑元件的加熱電極通過并聯(lián)的方式與金屬盲板上的絕緣電極連接。本發(fā)明的吸氣劑泵可以充分增大吸氣劑材料的有效工作面積，以保證獲得足夠大的吸氣速率和吸氣總量，極大地提高了吸氣劑激活過程中的加熱效率，實現(xiàn)了整泵的低功率和高效率；還可以顯著降低吸氣泵泵體的溫度。本發(fā)明的吸氣劑泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單，使用安全便捷，尺寸小、能耗低。
【IPC分類】F04B37-02, F04B37-14
【公開號】CN104728076
【申請?zhí)枴緾N201310718359
【發(fā)明人】楊志民, 崔建東, 苑鵬, 杜軍
【申請人】北京有色金屬研究總院
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2013年12月23日