Магнитни електроразрядни помпи и агрегати
Магнитните електроразрядни помпи с ултрависок вакуум са ефективно средство за създаване на висок и свръхвисок вакуум. Използват се за безмаслено изпомпване на вакуумни камери. Работата на помпата с магнитен разряд се основава на абсорбцията на газове от титан, разпръснат по време на разряд с високо напрежение в магнитно поле. За запалване на саморазряд в тръба със студен катод при налягане под 10 -3 mm Hg. Изкуство. изисква се много високо напрежение.
При такова налягане средният свободен път на електрона е голям и той отива към анода, без да се сблъсква с частици от остатъчния газ. За да се удължи пътя на електрона, без да се увеличава разстоянието между електродите, е предложено специално разположение на електродите във външно магнитно поле, така наречената клетка на Пенинг. Два студени катодни диска са разположени симетрично от двете страни на анода, а магнитният поток от външни магнити е насочен по оста на системата (фиг. 367). Преминавайки през кухия анод, електроните започват да осцилират между катодите и под въздействието на магнитно поле се движат по циклоидите, сблъсквайки се с молекулите на остатъчния газ, което води до възникване на газов разряд.
Единична разрядна клетка се формира от две титанови катодни плочи и анод, изработен от устойчива на корозия стомана. Когато към електродите на разрядната клетка се приложи високо напрежение, в клетката възниква газов разряд в широк диапазон от ниско налягане. Положителните газови йони, образувани при разряда, се ускоряват от електрическото поле и проникват в катодите, докато материалът на катода (титан) се разпръсква и се отлага върху стените на анода и помпата.
Ефективността на изпомпване на помпата се определя от въвеждането на газови йони в катодния материал (йонно изпомпване) и абсорбцията на газове от разпръснат титан (сорбционно изпомпване). Магнитно-разрядни помпи NEM и NORDместното производство съдържа десетки и стотици разрядни клетки, комбинирани в електродни блокове. Блоковете са поставени в корпус от неръждаема стомана. Магнитно поле със сила 700 Oe се създава от магнити от бариев оксид, разположени от външната страна на корпуса. В помпите NEM към анода се прилага положителен потенциал по отношение на катодите; в помпите NORD към катодите се прилага отрицателен потенциал по отношение на анода. Предимствата на помпите с магнитен разряд включват постоянна обемна скорост на изпомпване в широк диапазон на налягане, липса на движещи се части и безшумна работа, липса на горещ катод, надеждност, липса на работни течности и възможност за получаване на чист спектър от остатъчни газове, незамърсени с маслени пари.
Магнитно разрядните помпи изпомпват различни газове с различни скорости. По-долу са относителните скорости на изпомпване на различни газове (в %):
Помпите ви позволяват да оцените налягането в системата чрез изпускателния ток. Гранично налягане 10 -10 mm Hg. Изкуство. Помпите NEM могат да се стартират при налягане от -10 -2 mm Hg. Изкуство. Помпите не могат да работят дълго време при налягане 1 • 10 -5 mm Hg. Изкуство. поради прегряване на електродите. Помпите NEM с капацитет 30, 100 и 300 l/s имат изцяло заварен корпус от устойчива на корозия стомана, вътре в който са поставени един, четири или осем разрядни електродни блока. Подвижните магнитни системи са разположени от външната страна на корпуса на помпата. Блокът на разрядния електрод се състои от две анодни решетки (стомана X18N10T) и три титанови катода (титан VT 1-1), монтирани върху керамични изолатори. На фиг. 368 показва помпата NEM-300-1, на фиг. 369 - диаграми на магнитни системи на помпи.
Високо положително напрежение, приложено към анодитеелектродни блокове чрез високоволтови вакуумни втулки. Един блок или група от електрически свързани блокове е свързан към всеки вход. Това позволява, ако е необходимо, да изключите една или друга електродна група. Помпата се захранва от високоволтови токоизправители.
Магнитно-разрядната помпа NEM * 10 -1 V (фиг. 371) няма собствен корпус и се намира вътре в вакуумната система. Помпата се състои от две секции: всяка има собствена магнитна система и електроден блок, състоящ се от анодна решетка и два титанови катода. Високо положително напрежение се прилага към анодите чрез вакуумен токов проводник, монтиран върху тялото на системата, която се вакуумира.
Техническите характеристики на помпите NEM-1T-1, NEM-2.5T-1, NEM-7T-1 с капацитет съответно 1000, 2500 и 7000 l / s са дадени в таблица. 72. Вътре в изцяло заварената кутия, изработена от устойчива на корозия стомана, има 12, 56 и 112 битови електродни блокове (в зависимост от вида на помпата). Уплътнението, както и при другите видове магнитно-изпускателни помпи, е жлебовидно-клиново с медни уплътнения.
На базата на помпи NEM местната индустрия произвежда магнитни електроразрядни устройства ERA (Таблица 73). За изпомпване на вакуумната система от атмосферно налягане до 10 -2 - 10 -3 mm Hg. Изкуство. тези агрегати използват зеолитни помпи, охлаждани с течен азот. Агрегатът се състои от две сорбционни зеолитни помпи ЦВН-1-2, свръхвисоковакуумна помпа НЕМ и вакуумна арматура. При изпомпване на големи обеми, основното количество газ може да бъде отстранено от механична предварителна вакуумна помпа, свързана към устройството чрез уловител, охлаждан с течен азот.
Срокът на експлоатация на модулите ERA е десетки хиляди часове при работно налягане под 5 * 10 -6 mm Hg.Изкуство. Те не са опасни при случайно проникване на атмосферен въздух. Те са безшумни при работа, лесни за поддръжка и позволяват да се оцени налягането в системата по силата на тока на магнитната помпа.
В табл. 74 показва характеристиките на помпите от типа NORD на местното производство (фиг. 372). За разлика от помпите NEM, те изпомпват газове
Забележка. Гранично налягане 1* 10 -10 mm Hg. Изкуство.; предварително налягане за стартиране на помпата 1 • 1O-' mmHg. Изкуство.; AC напрежение 380 V; напрежение на отворена верига 7 kV.
Таблица 73 Стойности на параметрите за помпи
Забележка. Гранично налягане -10 mm Hg. Изкуство.; предварително налягане за стартиране на помпата -2 mm Hg. Изкуство.; максимално работно налягане 8-1O-* mm Hg. Изкуство.; захранващо напрежение на изправителя 220 V; напрежение на отворена верига на токоизправителя 7 kV.
Водата преминава през тръби от неръждаема стомана, запоени в анодите. Високо отрицателно напрежение се прилага към катодите на помпата чрез високоволтов вакуумен вход. Магнитно поле със сила 1000 Oe се създава от магнити от бариев оксид, разположени от външната страна на корпуса. Помпата се дегазира чрез нагряване при 400-450°C.
В допълнение към помпи с охлаждане на електроди са проектирани помпи с триодна клетка, с оребрени катоди, със задействащи устройства и др.. Новите конструктивни решения позволиха да се увеличи скоростта на изпомпване на помпите за определени газове, значително да се намали ограничаващото налягане и да се увеличи специфичната скорост на изпомпване на единица магнитна маса.
Триодната магнитно-разрядна помпа TRION-150 с охлаждани електроди се различава от другите магнитно-разрядни помпи с по-ниското си ограничаващо налягане, способността за изпомпванев много широк диапазон на налягане, повишено стартово налягане. Електродите се охлаждат с вода или течен азот. Благодарение на еднопотенциалната триодна верига, помпата има повишена скорост на изпомпване на инертни газове. Корпусът на помпата е изработен от неръждаема стомана. Охлаждаемите електроди (анод и колектор) са изработени от мед и са заварени към азотен тръбопровод, свързан със съд за течен азот. Когато се охлади с вода, съдът се отстранява и водопроводът се свързва към тръбопровода за азот. Катодите са изработени от титан. Щепселни връзки
жлебови клинове с медни уплътнения. Помпата се дегазира чрез нагряване при 400-450°C.
Магнитното поле се създава от външни магнити. Използването на тази помпа е особено ефективно в случаите, когато при големи начални газови натоварвания е необходим висок вакуум.
Технически характеристики на помпа TRION-150
Скоростта на изпомпване на въздуха при налягане 5•1O-6 mm Hg. Изкуство. следобед:
когато се охлади с вода. 130
" течен азот. 200
Ограничаващо налягане в mm Hg. ст.:
когато се охлади с вода. 1*1O-10
" течен азот. - единадесет
Предварително налягане за стартиране на помпата (при
с водно охлаждане) в mm Hg. Изкуство. 5*1O-2
Максимално работно налягане (с водно охлаждане) в mmHg Изкуство. 8*10-4
Разход на вода в l/h. 50-150
Консумация на течен азот при работно налягане по-долу
5*10 -7 mmHg Изкуство. в l/h. 0,5
На фиг. 373 показва диаграма на магнитната система на триодната помпа MaPT, също от местно производство. Електроден блок, състоящ се от анодна решетка и две титанови (VT-1-1 titanium) катодни решетки, монтирани върху керамични изолатори, е поставен в корпус от неръждаема стомана. Ролята на йонен колектор се изпълнява от стената на корпуса на помпата.
Технически данни на помпата MaPT
Скорост на изпомпване при налягане 5•1O -6 mm Hg. Изкуство. следобед: