Магниторазрядный насос и его особенности

0
71

В нынешнем обществе высочайших технологий и непрерывном формировании новых течений сфер индустрии, все больше заинтересованности уделяется определенным характеристикам, что способны увеличить надежность изготовления и гарантировать предельно комфортное применение оснащения для вакуумных концепций. К подобным приборам причисляются магниторазрядные насосы, подходящие под все обстоятельства нынешних ГОСТов и попадающие под научно-технические условия большого количества изготовителей.

Вакуумные магниторазрядные насосы НМД-1 и НМДИ-1

Магниторазрядный насос

Магниторазрядными насосами вдобавок именуются гетерополярные установки, и они более распространены в тех сферах индустрии, что функционируют только лишь с высокой или сверхвысокой степенью вакуума. Распространенность сопряжена с тем, что формирование сверхнизкого давления в вакуумной сфере сопрягается с относительно невысокими расходами. В отличие от иных технологий, механизм магниторазрядных насосов содержит серию положительных сторон, из числа которых можно обозначить последующие:

  • Полное неимение вибрационного эха;
  • Агрегат фактически не издает гула;
  • Низкие расходы на сервис аппарата;
  • Система организована таким способом, что прием газов совершается постоянно;
  • Повышенный функционирующий резерв;
  • Надежная структура для безопасной эксплуатации;
  • Наличие указателя уровня сжатия;
  • Стойкость к излучательному действию;
  • Отсутствие введения загрязнений в возделываемую сферу и окружающую атмосферу;
  • Наличие подготовительного прогрева оснащения.

Малогабаритный магниторазрядный насос

Магниторазрядные насосы: принцип действия

Основной процесс откачки газовых смесей и другой среды в магниторазрядных насосах исполняется благодаря хемосорбционному эффекту газа, при помощи постоянного наличия целостной пленки титана. Условиями для магниторазрядных, геттерных и геттерно-ионных видов насосов, обеспечивающих их устойчивую эксплуатацию и эффективность работы, считается сопоставление массы расходуемого титана для пленки, с массой нагнетаемого газа.

С помощью постоянного магнита, создается соответствующее магнитное поле, в котором размещается электродный блок с прямоугольными либо круглыми ячейками, образовавшимися плоскими титановыми катодами и анодом. Благодаря структуре в форме ячеек, в каждой из них со стороны анода происходит создание разрядной ячейки насоса, при взаимодействии с отверстиями созданными катодами. В процессе приложения разной степени потенциалов меж электродами в разрядном блоке, который находится в вакуумной среде, внутри ячеек насоса появляется разряд электричества. Чтобы такой разряд зарядился, хватает даже пары электронов, попавших в вышеописанный промежуток между ячейками катодов и анода.
Принцип действия магниторазрядного насоса

Благодаря взаимодействию электрического и магнитного полей, электроды, которые находятся около оси разрядной ячейки имеют спиралеобразные движения. Когда электроны движутся по спирали, они параллельно производят ионизацию газовой среды, впоследствии чего появляются бомбардирующие катод, положительные ионы, что провоцирует распыление титана из области пластин катодов. В силу того, что большая часть молекул титана являют собой нейтрально электрические молекулы и атомы, они покрывают абсолютно всю поверхность электродов, а также осаждаются на плоскость анода. В момент оседания газов на постоянно имеющуюся титановую пленку, происходит их хемосорбция. В принципе, поверхность катодов также поглощает молекулы газа, но это происходит в малых дозах, что вносит небольшой вклад активности катодов в непосредственный этап откачки газовой среды.

Из вышеописанного следует, что основной механизм для осуществления откачки газовых масс – это хемосорбция их молекул в последствии распыления титановой пленкой на поверхность анода. Параллельно с данным процессом, технологическое устройство работы магниторазрядного насоса допускает впитывание ионов в материал, из которого сделан катод. Эта аномалия присуща для работы магниторазрядного насоса в условиях откачки легкого типа газов, к примеру, гелий или водород. Последнее вещество, при взаимодействии с титаном очень легко диффундирует, что приводит к образованию твердого раствора. Из-за непрерывного осаждения частиц ионов водорода на внешнюю поверхность катодов, провоцирует повышение концентрации этого газа на материале катода, что увеличивает проницаемость молекулы водорода глубоко в материал катода. Если в рабочем объеме магниторазрядного насоса имеется наличие лишь водорода, то титановый катод поглощает его с максимальной силой, что становится основным методом откачки. Происходит это в силу того, что бомбардировка катода ионами водорода достаточно мала, а так как хемосорбция происходит через титановую пленку, ее эффект сильно ослабевает.

При условии, что насыщение смеси водорода обусловлено наличием более тяжелых газов, процесс распыления титановых частиц становится более интенсивным и значительная доля молекулы водорода начинает отражаться и другими поверхностями магниторазрядного насоса. Откачивание инертного газа с повышенной молекулярной массой, в большей части случаев производится катодными пластинами. Из-за того, что ионы тяжелых газов имеют большие размеры и обладают маленькой скоростью движения, проникание этих частиц глубоко в катод почти не осуществляется. Если рассмотреть бомбардировку катода ионами инертного газа, такого как аргон, то будет распыляться лишь поверхностный слой, благодаря чему после отвода этого слоя будут высвобождаться молекулы аргона, которые были поглощены до этого. Из-за такого процесса, ионы аргонового газа будут поглощаться малыми частями катодов, особенность которых обусловлена низкой эффективностью приема ионной бомбардировки.

В процессе внедрения ионов инертно зависимых газов вглубь материала, из которого сделан катод, параллельно осуществляется фиксация этих ионов с помощью распыляемого титана. Таким образом получается, что магниторазрядный насос, при помощи этого механизма осуществляет основную откачку инертного газа, хоть это и не сопровождается внушительной скоростью действия.

Скорость откачки магниторазрядными насосами напрямую зависит от типа перекачиваемого газа. Это связано с тем, что эффективность распыления титана рознится в зависимости от химического состава бомбардирующих ионов конкретного рода газа. Существуют относительные величины скорости откачки газа магниторазрядными насосами, в зависимости от химической активности перекачиваемой среды, которые определяются процентами, обусловленными быстротой действия по воздуху.

В зависимости от назначения магниторазрядного насоса, он может иметь разную конструкцию и характеристики. Если рассматривать отечественного производителя, то он способен предоставить такие виды магниторазрядный диодных насосов как:

  • НЭМ. Быстрота действия от 10 до 6.500 л/с. В агрегате отсутствует охлаждение;
  • НОРД. Быстрота действия от 10 до 1000 л/с. Агрегат имеет водяное охлаждение;
  • MaPT/Трион150. Оба устройства обладают скоростью откачки от 30 до 150 л/с.

Блок электродов в магниторазрядном насосе модели НЭМ включает в свой состав 3 титановых катода и 2 анода с ячейками, которые изготавливаются из нержавеющей стали. Конструкция жестко соединяется друг с другом с помощью изоляторов из керамики. Чтобы обеспечить аноды электрическим током, к ним от блока управления через высоковольтные вакуумные вводы подключается напряжение положительного действия в 7 кВт, которые в свою очередь, для исключения коротких замыканий и поражения электрическим током человека надежно заземляются на корпус самого насоса. Для создания в зазоре между анодом и катодами напряженности поля в 56000 А/M, на внешней стороне корпуса установлен оксиднобариевый магнит.

Блок электродов в магниторазрядном насосе все моделей Норд, включает в себя 2 катода и 1 охлаждаемый водой анод. Чтобы организовать повышение давления запуска такого насоса, в пластинах катодов сделаны отверстия, расположенные параллельно ячейкам анода. Такая схема позволила увеличить подаваемое напряжение и тем самым достичь необходимого параметра давления.

Основные виды откачных элементов магниторазрядных насосов

Технологическим итогом и заданием изобретения представляется усовершенствование основной промышленной свойства прототипа — повышение быстродействия насоса без повышения его весогабаритных данных, т.е. повышение его удельного быстродействия за счет выравнивания магнитного поля насоса в периферии его рабочей зоны. При этом польза является в среднем около 10% для разных конструктивных выводов (установлен творцом опытным путем).

Указанные технический итог и цель добиваются тем, что магниторазрядный вакуумнасос, включающий оболочка с входным патрубком и высоковольтным вводом, электродную и магнитную концепции, к тому же электродная концепция складывается с n анодов и m катодов, а магнитная концепция складывается с L пар магнитных полюсов, при этом аноды, катоды и магнитные полюса находятся изнутри пустотелого непроницаемого корпуса из целой изолированной стены и верхней и нижней крышек подобным способом, чтобы их гальваническое и магнитное поля, взаимодействуя друг с другом, оптимальным способом откачивали метан, идущий При помощи входной штуцер вовнутрь корпуса, для этого меж разнополярными магнитными полюсами абсолютно всех L пар располагают целую электрическую концепцию, к тому же всегда n пустотелых анодов обладают одновременно магнитному полю, a m катодов — напротив магнитного поля с 2-ух краев с раскрытых торцов анодов, сохраняя промежуток меж анодами и катодами, магнитная концепция исполнена составной с переменой качеств магнитных полюсов в периферии сравнительно качеств магнитных полюсов в середине магнитной концепции, которые обеспечивают уравнение величины индукции магнитного поля во всей рабочей сферы насоса.