专利名称：一种吸气剂串及其使用安全大抽速吸气剂泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种操作简便使用安全大抽速吸气剂泵，属于真空技术领域。可 用于真空排气、粒子加速器、表面分析系统、实验室真空系统、薄膜淀积、真空 加工系统、激光器、等离子机、中子发生器、便携式仪器、核聚变装置、宇宙模 拟装置等近代科学技术及工业中，可提高系统的真空度，可使系统性能稳定、可 靠性好、寿命长。
背景技术：
在80年代，北京有色金属研究总院申请过专利"宽激活温度范围吸气剂和 吸气元件"(专利号CN85102889),该吸气剂在锆-石墨中添加LaNi5，使吸气 剂能够在一个较宽的温度范围内激活。在该专利中还公丌了吸气元件，以及吸气 剂及吸气元件的制备方法。这样，使用吸气剂及吸气元件制成吸气剂泵，并使吸 气剂泵在真空技术领域中得到应用。
吸气剂泵没有运动部件是静止泵、吸气剂泵清洁无油、结构紧凑、无高压高 频、可通过多次再生重复使用、吸气剂泵可对H2可逆吸放、对活性气体的抽速 大、吸附容量高、寿命长、无磁场干扰、低能耗、无振动、维护费用低。超高真 空系统中主要残气成份为H2和CO,非蒸散型吸气剂(NEG)对这两种气体却有良 好的吸气性能。在其它抽气手段抽气速率跌至最低时，NEG泵是最好的后续抽 气手段，节省了抽气时间，提高了系统的效率， 一般情况下可使极限真空提高 1.5 2个数量级。吸气剂泵还可和溅射离子泵配合起来使用。由于吸气剂泵具有 众多优点而备受人们关注。
现有吸气剂泵多是在金属镍或镀镍铁基带上轧制厚度达50~15(Vm的ZrAl 16合金带，在基带上(0.15mm厚的Ni带，退火后很软)覆盖150~200pm厚的Zr-V-Fe颗粒，轧制前Zr-V-Fe颗粒尺寸为80 15(Vm)，由于吸气剂带只用一薄层吸 气剂，则吸气剂的用量很少，因而气体吸附容量就很小。作为吸气剂泵的主体， 在泵体中心轴线位置装有热子以便于加热，由于热子占用泵体空间，所以吸气剂
的用量就更少了。在这些泵的泵体内壁与吸气剂接近部分，气体的传导性减弱， 吸气剂不能被完全激活，降低了泵的抽气速率。另外，由于现有吸气剂泵所用 的吸气剂都是通过轧制的方式固定到金属带上，所以这种泵中的吸气剂耐振动 冲击性能较差，就可能掉颗粒，造成严重后果。
发明内容
本发明的目的是提供一种吸气剂串，该吸气剂串有利于气体扩散，可以釆用 外部烘烤加热激活的方式。
本发明的另一个目的是提供一种使用安全低温激活大抽速室温吸气剂泵。该
泵采用外部烘烤加热方式激活吸气剂，具有有利于气体扩散的通道设计，提高泵
的抽气能力，并提高泵的使用安全性、降低能耗。 为实现上述目的，本发明采取以下技术方案
一种吸气剂串，在一根支撑杆上串接数片吸气剂片。吸气剂串上的吸气剂片 排列方式有利于气体扩散，并可以采用外部烘烤加热激活的方式。
一种使用安全大抽速吸气剂泵，该吸气剂泵是在壳体内均布排列若干根上述 的吸气剂串，在壳体上设有一个丌口为气剂泵口，并在壳体外部设有烘烤加热 装置。
本发明是采用外部烘烤加热方式激活泵体内吸气剂，泵体内部结构设计合理。 采用外部烘烤加热方式激活泵体内吸气剂，使用方便，安全可靠，避免内部加热 体出现故障需要打丌泵体进行修理或更换加热体的操作。泵体内不设加热体，节
省了泵体内部空间，可多放置吸气剂，较覆盖厚度只有50 150卩un的ZrA116或Zr-V-Fe吸气剂带，能更有效地发挥吸气剂的吸气性能，提高吸气速率和吸气量，提 高泵的抽速。吸气剂泵体内部结构设计更合理，吸气剂片串成串通过金属杆固定 到定位板上，有利于气体扩散的通道设计，导热方式更有利于吸气剂加热，保证 泵体内各部位吸气剂均能有效激活。增大吸气剂的吸气表面积(吸气剂内外环表 面及上下表面均为活性表面)，提高抽速。该吸气泵使用压片型吸气剂，不需将 吸气剂颗粒轧制在镍带上。
在本发明的使用安全大抽速吸气剂泵中，所述的壳体为圆筒状，若干根吸气 剂串的支撑杆的两端分别固定在两块定位板上，两块定位板分别与圆筒状壳体的
两个端面相对，并在两块定位板上分别均布设有若干个通孔，且壳体上的气剂泵 口设在壳体的其中一个端面上。
在本发明的使用安全大抽速吸气剂泵中，所述的烘烤加热装置为电阻丝炉， 其形状为圆筒状，套装在壳体外。
在本发明的使用安全大抽速吸气剂泵中，所述的壳体为金属壳体，所述的吸 气剂串的支撑杆为不锈钢杆，所述的定位板为不锈钢圆形板。
在本发明的使用安全大抽速吸气剂泵中，所述的吸气剂串上两片吸气剂片用 环形金属丝分隔丌。
在本发明的使用安全大抽速吸气剂泵中，在所述的壳体内的气剂泵口处设有 过滤板。
在本发明的使用安全大抽速室温吸气剂泵中，所述的吸气剂可以采用CN 85102889专利中的吸气剂，其中，Zr粉、石墨粉C 、 LaNi5粉的成份范围位于 三角形a、 b、 c中，三角形顶点的成份(重量％)是
a. 93%Zr+5% LaNi5+2%C
b. 50%Zr+48% LaNi5+20/0C
c. 70%Zr+15% LaNi5+15%C 。
三种粉末均通过200目/英寸或400目/英寸标准筛。三种组份充分混合后， 可以压在预先准备好的各种支撑件上，也可以制成悬浮体涂覆在预先制好的热子 上，在真空中经85(TC 95(TC加热10 '30分钟达到部分烧结。吸气元件再经400 。C 90(TC激活处理10 30分钟。
本发明的吸气剂采用CN 85102889专利中的吸气剂，经压制、烧结工艺制 成多孔粉末烧结体吸气剂片，在强度上有很大提高，耐振动沖击性能较ZrA116 合金吸气剂带有很大的提高，提高了其在使用过程中的可靠性。
本发明的优点和效果在于
本发明的吸气剂泵，是采用外部烘烤加热方式激活泵体内吸气剂，可以避免 采用内部加热激活吸气剂时若加热体出现故障，需要打开泵体进行修理或更换加 热体的操作，因此，本发明的吸气剂泵使用维修方便安全。泵体内不设加热体，
节省了泵体内部空间，可以多添加吸气剂，更有效地发挥吸气剂的吸气性能，增
加泵的吸气量，提高泵的抽速。本发明的吸气剂泵使用维修方便安全。
泵体内部结构设计合理，有利于均匀加热吸气剂、有利于气体扩散的通道设 计。吸气剂采用烧结工艺制成多孔吸气剂片，在强度和振动冲击性能上较ZrA116 或Zr-V-Fe合金带有很大的提高。将烧结制成的多孔吸气剂片串成串通过金属杆 固定到定位板上，吸气剂片与片之间分隔开并保持一个适当的距离，使吸气剂露 出更多的活性表面积，从而提高抽气时吸气剂对气体的粘附几率以及活性气体与 吸气剂的碰撞几率，进而提高抽速。被吸气的装置中的被吸气的对象是104Pa 的H2，吸气剂泵抽速大于1001/s。本发明的吸气剂泵中的吸气剂的激活温度为 500°C，对周围环境的热负载降低，室温工作。
图l是吸气剂泵的结构示意图。
其中1 —圆筒形的金属壳体，2 —吸气剂串，3 —吸气剂串的定位板，4一尘 埃过滤板，5 —吸气剂泵口、 6—吸气剂定位板上的孔、7—烘烤加热装置。 图2是吸气剂定位板及吸气剂串结构。其中，图2 (a)为吸气剂定位板及吸气 剂串结构的侧视图；图2 (b)为图2 (a)的A-A剖面图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明进一歩说明。
如图l、图2所示，本发明的吸气剂泵包括一个圆筒形的金属壳体l、在其 腔体内，均布设有33串吸气剂串2，每串吸气剂串2是以不锈钢杆作为支撑物 串接数片吸气剂片，每吸气剂片烧结而成，吸气剂串2的不锈钢杆的两端固定在 打了孔6的吸气剂串2的定位板3上，吸气剂串所在的定位板3为圆形金属定位 板，吸气剂片之间以环形金属丝分隔开，以提高吸气剂的比表面积。吸气剂泵的 圆筒形的金属壳体1 一端有一个开口为气剂泵口 5，在腔体内具有气剂泵口 5的 一侧的设有可以与预抽真空的空间相通的尘埃过滤板4，以避免颗粒物进入真空 腔体。在圆筒形的金属壳体l的外部设有烘烤加热装置7。烘烤加热装置7为电 阻丝炉，电阻丝炉的内径略大于金属壳体l的外径，并套装在金属壳体l外。
如图2(a)所示，吸气剂定位板3上开有若干孔6，两块吸气剂定位板3所 开的孔6是相互对称的，以利于气流的通过，在吸气剂定位板3上的中心开有①
12mm大孔，其四周开有78个。5 mm孔，33个^6mm孑L， 3个cD4.5mm孔。 如图2 (b)所示，与吸气剂串1平行的各孔的中心线的距离为12 mm，吸气剂 串1的不锈钢杆的直径为Ol mm。
其它的表征吸气剂泵的性能的参数如下 吸气剂片尺寸内径6mm,外径12mm,高1.3mm;
共计33串吸气剂，每串吸气剂约有33片吸气剂，每片质量约0.35g ; 吸气剂泵外形尺寸(p90mmx68mm，壁厚2mm,泵口直径cp50mm; 吸气剂泵有效吸气面积约2800cm2; 激活功率1800w;
泵的抽速>1001/s (lO^Pa的H2而言)； 泵的重量约2.5公斤；
工作温度室温。 实施例
将0.35gZr粉、C粉和LaN i5粉的混合物在压制压强280MPa下压制成片(内 径6mm，外径12mm，高1.3mm)，之后在900。C下烧结10min，烧结制成吸气剂 片，将吸气剂片以不锈钢杆作支撑物串成吸气剂串2,装在吸气剂泵的定位板3 上。采用外部烘烤加热装置7的烘烤加热方式激活金属壳体1内吸气剂，在500 'C下保温30min进行激活。将0.35gZr粉、C粉和LaN i5粉的混合物在压制压强 280MPa下压制成片
通过控制储氢合金的放氢温度控制通入真空腔体(本底真空为2xl0—spa，腔 体容积约0.5升)中的氢气量，利用吸气剂泵来维持真空。在通氢速率为1000Pa-1/ 天的条件下，进行了两个月的试验，试验结果表明，真空腔体的真空可以维持在 2xl(rSpa。计算得出，对于10 a的H2而自'，本发明中的吸气剂泵抽速可达1001/s。
权利要求
1、一种吸气剂串，其特征在于在一根支撑杆上串接数片吸气剂片。
2、 一种使用安全大抽速吸气剂泵，其特征在于该吸气剂泵是在壳体内均布排 列若干根权利要求1所述的吸气剂串，在壳体上设有一个开口为气剂泵口，并在壳体 外部设有烘烤加热装置。
3、 根据权利要求2所述的使用安全大抽速吸气剂泵，其特征在于所述的壳体 为圆筒状，若干根吸气剂串的支撑杆的两端分别固定在两块定位板上，两块定位板分 别与圆筒状壳体的两个端面相对，并在两块定位板上分别均布设有若干个通孔，且壳 体上的气剂泵口设在壳体的其中一个端面上。
4、 根据权利要求3所述的使用安全大抽速吸气剂泵，其特征在于所述的烘烤 加热装置为电阻丝炉，其形状为圆筒状，套装在壳体外。
5、 根据权利要求4所述的使用安全大抽速吸气剂泵，其特征在于所述的壳体 为金属壳体，所述的吸气剂串的支撑杆为不锈钢杆，所述的定位板为不锈钢圆形板。
6、 根据权利要求5所述的使用安全大抽速吸气剂泵，其特征在于所述的吸气 剂串上两片吸气剂片用环形金属丝分隔开。
7、 根据权利要求6所述的使用安全大抽速吸气剂泵，其特征在于在所述的壳 体内的气剂泵口处设有过滤板。
全文摘要
一种吸气剂串及其使用安全大抽速吸气剂泵。该吸气剂串是在一根支撑杆上串接数片吸气剂片。该吸气剂泵是在壳体内均布排列若干根上述的吸气剂串，在壳体上设有一个开口为气剂泵口，并在壳体外部设有烘烤加热装置。该气剂泵采用外部烘烤加热方式激活泵体内吸气剂，使用维修方便安全；泵体内部结构设计合理，有利于均匀加热吸气剂、有利于气体扩散，提高抽速。
文档编号F04B37/00GK101169112SQ20061011404
公开日2008年4月30日 申请日期2006年10月25日 优先权日2006年10月25日
发明者尉秀英, 军 杜, 毛昌辉, 熊玉华, 秦光荣, 鹏 苑 申请人:北京有色金属研究总院