改进的高容量吸气泵制造技术

一种适用于产生和保持真空的改进的高容量吸气泵，包括：许多由不可蒸发的吸气材料制成的多孔热烧结叶片，叶片具有第一主表面；与第一主表面平行的且相间０．５－５．０ｍｍ厚度的第二主表面；将所述叶片设置于一个壳体之中并相互分离，从而以相互相间０．５－１０ｍｍ距离的相邻叶片的相邻表面形成一条空气通道。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种改进的高容量吸气泵，该泵适于在诸如一个超真空腔室中或在一个高能粒子加速器中产生和维持真空。吸气泵在现有技术中是公知的且适于产生和维持真空。在美国专利US3，780，501中所描述的首台商业上成功的吸气泵在一个壳体中采用了一条折褶的金属带子，带子中嵌有吸气金属。在美国专利US3，609，064;3，662，522;3，961，897;4，137，012中描述了这类吸气泵的另外一些例子。虽然这些形式的吸气泵在商业上取得了广泛的成功和得到市场的承认，但其仍有缺陷，即在一个确定的容积内限定了吸气容量。为增加所述的吸气容量，曾有人提出简单地在泵壳中装入颗粒度与药品行业中所采用的那些(药片)相似的小球状吸气材料，这种球典型地呈直径为5-10mm，高2-10mm的圆柱形。但是，当在壳体中填入这种球时，空气到达松散吸气结构的通道很不理想。另一个限制使用所述小球的缺陷是这些小球有可能形成不希望的松散颗粒，况且在可能的点火期间(尤其是当所用的吸气材料的激活温度低时)，由于吸气材料的可能的高放热性，还会使这种松散结构产生安全问题。据此，本专利技术的第一个目的在于提供一种基本上消除一个或更多个上述缺陷的改进的吸气泵。本专利技术的另一个目的在于提供一种与现有技术中的吸气泵相比具有更高的每单位容积吸气率的改进的吸气泵。本专利技术的再一个目的在于提供一种与现有技术中的吸气泵相比具有更高的每单位容积的吸气量。本专利技术的附加目的在于提供一种既不采用折褶的包覆带子亦不用吸气材质球的改进的吸气泵。参考以下的描述和附图，本专利技术的其它目的亦可由本领域普通技术人员所了解。在最广泛的情况下，本专利技术涉及一种适于在诸如一台高能粒子速器中和一个超真空腔室中产生和保持真空，所述泵包括许多由不可蒸发的材料所制成的多孔热烧结叶片，该叶片具有ⅰ)第一主表面;ⅱ)基本上与所述第一主表面平行且相间距离为0.5-5.0mm的第二主表面;其中将所述叶片布置于一个壳体中且由一条以基本为0.5-10mm的距离而相互分开的相邻叶片的相邻表面所形成的空气通道(空的中间间距)相互分开。相邻叶片间的空气通道允许空气分子以很快的速度进入多孔的吸气结构，多孔热烧结叶片的高孔隙率相对于折褶的带子和现有技术中的小球(或片)来说较好地提高了空气吸收的效率。将所述叶片适宜地沿径向排布于所述壳体中，从而以其内端部形成一条内通道。根据本专利技术的吸气泵进一步还设有一个用于在激活温度下和所期望的工作温度下对叶片进行加热的加热器和一个用于将所述壳体固定于一个真空腔上的法兰盘。根据本专利技术的泵的多孔热烧结叶片的形状可以是平面(尤其是矩形和任选的锥形和/或斜的形状)，凹面及其组合。此外，所述叶片的密度为1至5g/cm3，最好是1.5至3.5g/cm3，表面积为0.05至1m2/g(最好为0.1-1m2/g)。根据本专利技术的吸气泵可在各种真空装置和设备中用于保持真空，例如，密闭的真空容器(如用于液体传输管路的杜瓦或真空盒)，粒子加速器(例如同步加速器)和超真空腔室;这种新的吸气泵可维持如10-6，甚至于10-12毫巴(10-10帕)这样高的真空度。可采用各种不蒸发吸气金属来制造根据本专利技术的泵，如锆，钛，铪，钽，钍，铀，铌及其混合物，和这些金属相互间的以及与其它金属的合金，这种合金是或不是金属间化合物。这些吸气金属可以单独或与其它材料混合地一例如与抗烧结剂混合地-使用。用于制造所述多孔热烧结叶片的不可蒸发的吸气金属的示例的但不构成限制的系列如下a)如美国专利US3，203，901所述的含84%Zr，其任剩部分为Al的合金;b)根据美国专利U3，584，253的以Zr，Ta，Hf，Nb，Ti或U为基础的一种金属组分;c)根据美国专利U3，926，832中例3的以含Zr-Al合金的Zr混合物为基础的一种金属组份;d)如美国专利4，071，335中所描述的金属间化合物Zr2Ni;e)根据美国专利US4，269，624的Zr-M1-M2合金，其中M1是V或Nb，M2是Fe或Ni;f)根据美国专利US4，306，887的Zr-Fe合金;g)如美国专利US4，312，669所述的锆，钒和铁的一些合金，以及其它锆和钒和少量过渡金属-如锰-的合金;h)如美国专利US4，907，948所述的锆，钛和铁的一些合金。根据本专利技术的优选实施例，从Zr-V-Fe合金和Zr-Ti-Fe合金中随机地与单独的Zr和/或单独的Ti相混合选出所述的不可蒸发的吸气金属，这些物质最终都随机地为氢化物。在英国专利申请GB2，077，487中所公开的组合物，申请人已以其名义证实了该物的特殊优点，从下述中得出Ⅰ)一种三种粒子的Zr-V-Fe的不可蒸发的吸气合金具有一种组合物(按重量)，在绘制一张三相图时，该组合物处于一个拐点在下述点上的多边形之中(按重量)a)75%Zr-20%V-5%Fe;b)45%Zr-20%V-35%Fe;c)45%Zr-50%v-5%FeⅡ)一种从Zr和Ti中选出的不可蒸发的吸气金属粒子，其中Zr和/或Ti颗粒的平均颗粒度小于合金颗粒的平均颗粒度。这种组合物由申请人销售，称之为“SAES St172”。一种制造根据本专利技术的泵的多孔热烧结叶片的优越的方法，首先从上述混合开始，包括以下步骤A)以Zr-V-Fe和/或Zr-Ti-Fe合金颗粒的松散粉末的形式，随机地与单独的Zr和/或单独的Ti相混合并与一种膨胀剂相混合来制备所述的不可蒸发的吸气金属;B)将所述的松散粉末(或由此产生的混合物)注入一个模子并热烧结。所述的合金颗粒最好具有等于或高于0.15m2/g且最好是0.25m2/g的预烧结面积，预烧结颗粒度达400μm，最好是1至128μm，更好的为1至50μm。所述Zr和/或Ti颗粒依次具有最好为1至55μm的平均颗粒度，0.1至1.0m2/g的表面积，其中合金颗粒和所述的Zr和/或Ti颗粒之间的重量比适宜在10∶1至1∶1之间。通常认为一种满意的热烧结温度是在700至1200℃之间，保持几分钟至几小时，因为再低的温度需要长的时间;热烧结时间应能产生一尺寸上的稳定。膨胀剂应适宜地为一种有机和/或无机盐，其中包含在热烧结温度下完全分解的氮和/或磷，例如尿素，偶氮二酰胺和/或例如氨基甲酸铵的氨基甲酸酯，相对不可蒸发的吸气材料(最好2-10%)按重量0.1至15%的量。偶氮二酰胺的分子式如下NH2-CO-N＝N-CO-NH2加热器可设置于吸气泵的壳体之内或之外。可如美国专利US3，609，064所述，使电流直接流过吸气材料，或用传导或辐射，例如利用超高真空石英灯，来完成加热。最后，多孔热烧结叶片应相互稍稍倾斜(并且相对泵的轴向平面稍倾)，以便被完全辐射。下面的附图(附图说明图1-10)仅用于图示说明，并不对本专利技术的范围构成任何限定;其中图1是根据本专利技术的吸气泵处于工作状态的示意图;图2是沿图1中Ⅱ-Ⅱ线截取的根据本专利技术的吸气泵的放大剖视图;图3是图2中所示吸气泵的一部分的透视图;图4是沿图2中Ⅳ-Ⅳ线截取的根据本专利技术的吸气泵的剖视图;图5是根据本专利技术的几块与泵的轴向平面X-X成α角的叶片的剖视图;图6是与图5相似的视图，但表示不同形状的叶片;图7是用于矩形叶片热烧结的一个铸模的剖视图;图8示意性地表示在实例试验期间所用的泵本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适于产生和维持真空的改进后的高容积吸气泵，包括许多由不可蒸发的吸收材料所制成的多孔热绕结叶片，且具有：ｉ）第一主表面；ｉｉ）基本上与所述第一主表面平行且相间距离为０．５－５．０ｍｍ的第二主表面；其中，将所述叶片布置于一个壳体中同由一条空气通道（空的中间空间）相互隔开，该通道由基本上为０．５－１０ｍｍ的距离相互隔开的相邻叶片的相邻面的形成。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：布鲁诺菲拉里奥，
申请(专利权)人：工程吸气公司，
类型：发明
国别省市：IT[意大利]