Магниторазрядные насосы и агрегаты

By Vakuumpumpe On Фев 22, 2021

Сверхвысоковакуумные магнитные электроразрядные (магниторазрядные) насосы являются эффективным средством создания высокого и сверхвысокого вакуума. Применяются они для безмасляной откачки электровакуумных приборов, ускорителей, в пленочной технике, в технике физического эксперимента и т. д.

В основе действия мат ниторазрядного насоса лежит поглощение газов титаном, распыляемым при высоковольтном разряде в магнитном поле.

Одиночная разрядная ячейка насоса образована двумя титановыми катодными пластинами и анодом из нержавеющей стали.

Разрядная ячейка помещена в магнитное поле, перпендикулярное плоскости катодов.

При подаче на электроды разрядной ячейки высокого напряжения (положительного на анод по отношению к катодам в насосах ПЭМ или отрицательного на катоды по отношению к аноду в насосах НОРД) в ячейке возникает газовый разряд в широкой области низких давлений.

Образующиеся в разряде положительные ионы газа ускоряются электрическим полем к катодам и внедряются в них; при этом происходит распыление материала катода (титана) и осаждение его на стенках анода и других поверхностях насоса.

Откачное действие насоса определяется внедрением ионов газа в материал катода (ионной откачкой) и поглощением остаточных газов распыленным титаном (сорбционной откачкой).

В зависимости от производительности магниторазрядные насосы НЭМ, НОРД содержат десятки и сотни разрядных ячеек, которые объединены в электродные блоки, помещенные в корпус из нержавеющей стали. Магнитное поле напряженностью 700 э создается оксидно-барие-выми магнитами, расположенными с внешней стороны корпуса.

ОТНОСИТЕЛЬНАЯ БЫСТРОТА ОТКАЧКИ ГАЗОВ МАГНИТОРАЗРЯДНЫМИ НАСОСАМИ

Газ	Быстрота откачки, %	Газ	Быстрота откачки. %
Водород	270	Азот	100
Метан	270	Окись углерода	85
Дейтерий	210	Двуокись углерода	85
Аммиак	170	Кислород	55
Этиловый эфир	135	Гелий	11-20
Пары воды Воздух	130 100	Аргон	1—4

Уплотняемый профиль разъемных вакуумных соединений насосов канавочно-клиновой с медными уплотнителями (прокладками).

Насос обезгаживается прогревом при температуре 400-450°С.

Благодаря отсутствию в насосах накаленных и движущихся деталей, а также рабочей жидкости они обладают высокой надежностью, большим сроком службы (десятки тысяч часов), просты в обслуживании и не выходят из строя при аварийном попадании атмосферы в вакуумную систему. Насосы позволяют оценивать давление в системе по разрядному току. Они работают в области высокого и сверхвысокого вакуума и дают возможность получить предельное остаточное давление 1 • 10^-10 мм рт. ст.

Запуск магниторазрядных насосов типа НЭМ можно производить при давлении ДО² мм рт. ст., однако работать при давлениях 1 • 10~⁵мм рт. ст в течение длительного времени насосы не могут из-за перегрева электродов.

Магниторазрядные насосы НОРД имеют водяное охлаждение анода электродного блока, что позволяет производить запуск насоса при давлении 5-10^-2 мм рт.ст. и иметь максимальное рабочее давление 8 • 10^-4 мм рт. ст.

Насосы НЭМ-30-2, НЭМ-100-2, НЭМ-300-1

Сверхвысоковакуумные магниторазрядные насосы НЭМ произво щ-тельностью 30, 100 и 300 л/сек (рис. 1, 2, 3) предназначены для безмасляной откачки электровакуумных приборов, ускорителей, а также применяются в пленочной технике, в технике физического эксперимента и т. п.

Конструктивно насосы представляют собой цельносварной корпус из нержавеющей стали, внутри которого размещены разрядные электродные блоки (1, 4 или 8 блоков соответственно типу насоса). Съемные магнитные системы (рис 4, 5, 6) расположены с внешней стороны корпуса насоса Г абаритные схемы магниторазрядных насосов приведены на рис. 7, 8, 9.

Разрядный электродный блок состоит из двух анодных решеток и трех титановых катодов, собранных на керамических изоляторах.

Высокое положительное напряжение подается на аноды электродных блоков через высоковольтные вакуумные вводы. К каждому вводу подсоединен один блок или группа электрически соединенных блоков Это позволяет в случае необходимости отключать ту или другую электродную группу. Питание насоса осуществляется от высоковольтных выпрямителей с падающей характеристикой.

На рис. 10, 11 и 12 приведены зависимости быстроты откачки насосами воздуха от давления.

Насосы НЭМ обладают высокой надежностью, большим сроком службы (десятки тысяч часов), просты в обслуживании, бесшумны в работе, не выходят из строя при аварийном попадании атмосферы в вакуумную систему.

Насосы комплектуются высоковольтными источниками питания и запасными медными уплотнителями.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

	Насосы
Наименование	НЭМ-30-2	НЭМ-100-2	НЭМ-300-1
Быстрота откачки воздуха при давлении 5-10^-6 мм рт. ст., л)сек	30	100	300
Предельный вакуум, мм рт. ст.	1.ю-¹⁰	1 • Ю¹⁰	МО-¹⁰
1 Предварительное разрежение для запуска насоса, мм рт. ст.	1 • 10~²	1-НГ²	1-10²
Вес, кг	16,2	42	145
Тип блока питания	БПНЭМ 30-1 (вариант 1)	БПНЭМ 30-1 (вариант 2)	БПНЭМ 300-1
Напряжение сети переменного тока (50 гц), в	220	220	220
Напряжение холостого хода выпрямителя, кв	7	7	7
Ток короткого замыкания выпрямителя, а	0,1	0,1	0,35
Максимальная мощность, потребляемая блоком питания, вт
Вес блока питания, кг	300 18	300 18	1000 40
Габариты блока питания, мм: высота	230	230	350
в плане	250 X 470	250 X 470	350 X 550

Насос НЭМ-10-1В

Магниторазрядный встроенный насос НЭМ-10-1В (рис. 1) предназначен для получения сверхвысокого вакуума. Он не имеет собственного корпуса и помещается внутри откачиваемой вакуумной системы.

Насос состоит из двух секций.

Каждая из секций имеет собственную магнитную систему с напряженностью магнитного поля в рабочем зазоре насоса 700 э и электродный блок, состоящий из анодной сетки и двух титановых катодов. Обе секции собираются вместе и крепятся внутри откачиваемого объема. Высокое положительное напряжение подается на аноды через вакуумный токоввод, установленный на корпусе откачиваемой системы.

Насос НЭМ-10-1В обладает достоинствами, свойственными магнп-горазрядным насосам: надежностью, большим сроком службы, простотой эксплуатации, стойкостью к прорыву атмосферы.

Габариты насоса приведены на рис. 2.

Питание насоса осуществляется от выпрямителя БПНЭМ-30-1 (вариант 1) с падающей вольтамперной характеристикой: ток короткого замыкания 100 ма, напряжение холостого хода +7 кв.

Насос комплектуется описанием и инструкцией по эксплуатации.

Насосы НЭМ-ГМ, НЭМ-2,5Т-1 и НЭМ-7Т-1

Сверхвысоковакуумные магниторазрядные насосы НЭМ-1Т-1, НЭМ-2,5Т-1, НЭМ-7Т-1 производительностью соответственно 1000, 2500 и 7000 лсек применяются для безмасляной откачки ускорителей, в пленочной технике, вакуумной металлургии, в электровакуумной промышленности, в технике физического эксперимента.

Конструктивно насосы представляют собой цельносварной корпус из нержавеющей стали, внутри которого размещены разрядные электродные блоки (12, 56 и 112 блоков соответственно типу насоса).

Съемные магнитные системы расположены с внешней стороны корпуса насоса.

Габаритные размеры магниторазрядных насосов приведены на рис. 1, 2 и 3.

Высокое положительное напряжение подаося на аноды электродных блоков через высоковольтные вакуумные вводы. К каждому вводу подсоединена группа электрически соединенных блоков. Это позволяет в случае необходимости отключить ту или другую электродную группу.

Питание насосов осуществляется от высоковольтных выпрямителей с падающей характеристикой.

Насосы комплектуются высоковольтными источниками пи гания, запасными медными уплотнителями.

11аименование	Насосы
11аименование	НЭМ-1Т-1	НЭМ-2.5Т-1	НЭМ-7Т-1
Быстрота откачки воздуха при давлении 5 • 10 мм рт. ст., л, се к	900	3000	6500
Предельный вакуум, мм рт. ст.	1 10 ¹⁰	1 10¹	1 • кг¹
Предварительное разрежение для запуска насоса, мм рт. ст.	1 • 10-	1 10~²	1 • 10²
Вес, кг	450	1100	2400
Тип источника пи шипя	ВИП НЭМ-1Т	ВИП 11 ЭМ-2,5 Г	ВИП ПЭМ-2,5Т (два блока)
Напряжение сети переменного тока (50 гц), в	380	380	380
Напряжение холостого хода выпрямителя, кв	7	7	7
Ток короткого замыкания выпрямителя, а	1,0	4,5	9,0
Максимальная мощность, потребляемая источником питания, вт	1500	2400	2 х 2400
Вес источника питания, кг	200	400	2 X 400
Габариты источника питания, мм: высота	1760	1790	1790
В плане	592 X 625	625 X 1140	(625 X И40) X Х2

Агрегаты ЭРА

Сверхвысоковакуумные магнитные электроразрядные агрегаты ЭРА (рис. 1) являются эффективным средством безмасляной откачки для создания высокого и сверхвысокого вакуума Эти агрегаты применяются для откачки электровакуумных приборов, в пленочной электронике, в технике физического эксперимента Применение агрегатов ЭРЛ вместо агрегатов с паромасляными насосами во многих случаях позволяет получить существенно лучшие результаты: например, увеличивается выпуск годных электровакуумных приборов, удлиняется срок их службы, повышается электрическая прочность и стабильность характеристик.

Для откачки вакуумной системы от атмосферного давления до давления 10²-10³ мм рт. ст. в агрегатах применяются цеолитовые насосы, основанные на поглощении газа пористым сорбентом — цеолитом, охлажденным до температуры жидкого азота. Для получения высокого и сверхвысокого вакуума в агрегатах использованы магниторазрядные насосы, основанные на поглощении газа титаном, распыляемым в результате высоковольтного разряда в магнитном поле, и на внедрении ионов газа в катод.

Агрегаты ЭРА представляют собой прогреваемые установки, состоящие из двух сорбционных цеолитовых насосов ЦВН-1-2, сверхвысоковакуумного насоса НЭМ и вакуумной арматуры.

Для измерения давления на агрегате установлены термопарные манометрические преобразователи ЛТ-2, ионизационные манометрические преобразователи ЛМ-2 и МИ-12-7. При откачке больших объемов основное количество газа может быть удалено механическим насосом предварительного разрежения, присоединяемым к агрегату через заливную азотную ловушку.

Срок службы агрегатов ЭРА достигает десятков тысяч часов (при рабочем давлении ниже 5- 10⁶ мм рт.ст.). Они не выходят из строя при аварийном попадании атмосферы, бесшумны в работе, надежны, просты в обслуживании, позволяют оценивать давление в системе по току магниторазрядного насоса.

Агрегаты серии ЭРА комплектуются блоком питания магниторазрядного насоса НЭМ, электропечами для обезгаживания прогревом высоковакуумной части агрегата и цеолитовых насосов, сосудом для жидкого азота и запасными медными уплотнителями (прокладками).

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

		Агрегаты
Наименование	ЭРА-30-2	ЭРА-100-2	ЭРА-300-2
Тип применяемого сверхвысоковакуумного насоса	НЭМ-30-2	НЭМ-100-2	НЭМ-300-1
Быстрота откачки воздуха агрегатом при давлении от 1 • 10 до 1 • 10 мм рт. ст., леек	25	80	250
Предельный вакуум, мм рт. ст.	1-10- ¹⁰	1 • 10¹⁰	1- 10 ¹⁽¹
Расход жидкого азота, лчас: на предварительное охлаждение цеолитовою насоса	6	6	6
в установившемся режиме	0,25	0,25	0,25
в установившемся режиме при прогреве высоковакуумной системы ai регата	0,3	0,3	0,3
Максимальная мощность, потребляемая блоком пшання сверхвысоковакуумного насоса, вт	300	300	1000
Мощность, потребляемая электропечами для прогрева агрегата	7	8	9
Напряжение сети переменною тока (50 гц), в	220	220	220
Габариты, мм: высота	1065	1150	1300
в плане	540 X 1009	540 х 1064	630 X 1116
Вес, кг	95	124	240

Насосы НОРД

Сверхвысоковакуумные охлаждаемые магниторазрядные насосы 1ЮРД-10-1 (рис. 1), НОРД-25-1, НОРД-ЮО-1, НОРД-250-1 являются эффективными средствами создания высокого и сверхвысокого вакуума. Они предназначены для безмасляной откачки вакуумных систем в электровакуумной промышленности, в вакуумной металлургии, в технике физического эксперимента, в пленочной технике, в установках для имитации космических условий. Эти насосы обладают достоинствами, присущими магниторазрядным насосам (надежностью, большим сроком службы, бесшумностью в работой, простотой обслуживания и т. п.), и отличаются от магниторазрядных насосов НЭМ способностью устойчиво откачивать газы в широком диапазоне давлений, а также повышенным давлением запуска, что достигнуто за счет охлаждения анода электродного блока водой

В корпусе из нержавеющей стали помещено от одного до шести разрядных электродных блоков, каждый из которых состоит из анода и двух титановых катодов. Электродные блоки объединены в группы, подключаемые независимо к высоковольтным вводам и системе охлаждения. Это позволяет в случае необходимости отключить ту или другую группу. Аноды охлаждаются водой, проходящей через впаянные в них трубки из нержавеющей стали. Высокое отрицательное напряжение подается на катоды насоса через высоковольтный вакуумный ввод. Магнитное поле напряженностью 1000 э создается оксиднобариевыми магнитами, расположенными с внешней стороны корпуса. Уплотняемый профиль разъемных вакуумных соединений насоса канавочно-клпновой с медными уплотнителями (прокладками).

Насос обезгаживается прогревом при температуре 400-450°С.

Габаритные размеры насосов НОРД-Ю-1, НОРД-25-1, НОРД-ЮО-1 и НОРД-ЗОО-1 приведены соответственно на рис. 2 — 5.

Питание насоса осуществляется от выпрямителя с падающей характеристикой.

Насосы комплектуются высоковольтным источником питания и запасными медными уплотнителями.

Наименование	Насосы
Наименование	НОРД-Ю-1	НОРД-25-1	НОРД-100-1	НОРД-250-1
Быстрота откачки воздуха при давлении 5- 10 ⁵ мм рт. ст., л/сек	10	25	100	300
Предельный вакуум, мм рт. ст.	1 • 1О¹⁰	1 • Ю”¹⁰	1 • Ю¹⁰	1 • 10¹⁰
Предварительное разрежение для запуска насоса, мм рт. ст.	5 • 10²	5 • 10²	5• 10²	-5 • 10²
Максимальное рабочее давление, мм рт. ст.	8 10⁴	8 • ИГ⁴	8• 10⁴	8 • 10 ⁴
Расход воды, л,час	50	50-100	100-150	150—200
Напряжение сети питания выпрямителя (50 гц), в	220	220	220	220
Ток короткого замыкания выпрямителя, а	0,1	0,3	0,7	2
Напряжение холостого хода выпрямителя, кв	—7	—7	7	—7
Вес, кг	7,5	13,5	46	120

Насос ТРИОН-150

Сверхвысоковакуумный триодный магниторазрядный насос с охлаждаемыми электродами ТРИОН-150 (рис. 1) предназначен для безмас-ляной откачки вакуумных систем и отличается от других магниторазрядных насосов более низким предельным остаточным давлением, способностью устойчиво откачивать газы в очень широком диапазоне давлений, повышенным давлением запуска.

Такие характеристики получены за счет охлаждения электродов насоса водой или жидким азотом. Благодаря однопотенциальной триодной схеме насос имеет увеличенную быстроту откачки инертных газов.

Корпус насоса изготовлен из нержавеющей стали. Внутри корпуса помещены электроды насоса. Охлаждаемые электроды (анод и коллектор) изготовлены из меди и приварены к азотопроводу, связанному с сосудом для жидкого азота. При охлаждении водой сосуд снимается, и к азотопроводу присоединяется водопроводная линия. Катоды выполнены из титана. Уплотняемый профиль разъемных вакуумных соединений насоса канавочно-клиновой с медными уплотнителями.

Насос обезгаживается прогревом при температуре 400д-450°С. Магнитное поле создается оксиднобариевыми магнитами, расположенными с внешней стороны корпуса насоса.

Габаритные размеры насоса приведены на рис. 2.

Насос ТРИОН-150 может быть успешно использован в исследовательских лабораториях и промышленности. Особенно эффективно его применение в тех случаях, когда после больших начальных газовых нагрузок необходимо получить в установке возможно более высокое разрежение (например, в производстве электровакуумных приборов, при откачке электронных ламп, в печах для вакуумного отжига и т. д.).

Насос ТРИОН-150 обладает всеми достоинствами, свойственными магниторазрядным насосам: надежностью, большим сроком службы, простотой эксплуатации, стойкостью к прорыву атмосферы и т. д.

Питание насоса осуществляется от блока питания БП-150 с падающей вольтамперной характеристикой, ток короткого замыкания —0,7 а; напряжение холостого хода — минус 7 кв.

Насос комплектуется блоком питания БП-150 и запасными медными уплотнителями.

Насос МаРТ

Сверхвысоковакуумный магниторазрядный триодный насос МаРТ (рис. 1) применяется для безмасляной откачки вакуумных систем. Благодаря двухпотенциальной триодной схеме этот насос обладает устойчивой быстротой откачки инертных газов.

В корпусе из нержавеющей стали помещен электродный блок, состоящий из анодной решетки и двух титановых (ВТ-1-1) катодных решеток, собранных на керамических изоляторах. Роль коллекторов ионов выполняют стенки корпуса насоса.

Уплотняемый профиль разъемных вакуумных соединений насоса канавочно-клиновой с медными уплотнителями (прокладками).

Насос обезгаживается прогревом при 4004-450° С. Высокое напряжение подается на анод и катоды через высоковольтные вакуумные вводы.

Схема съемной магнитной системы насоса показана на рис. 2, а габаритные размеры — на рис. 3.

Питание насоса осуществляется от двух выпрямителей с падающими характеристиками, объединенных в единый блок питания (рис. 4) и имеющих ток короткого замыкания по 100 ма, напряжение холостого хода соответственно — плюс 4,5 кв и мин

вакуум вакуумный насос