鋯鋁吸氣劑泵結(jié)構(gòu)及抽氣原理

1.鋯鋁泵的結(jié)構(gòu)

鋯鋁泵的結(jié)構(gòu)如圖5-80所示。由不銹鋼泵殼、鋯鋁吸氣帶泵芯、加熱器及測(cè)溫裝置等組成。根據(jù)泵芯的加熱方式，可分為直接加熱和間接加熱兩種型式。法蘭連接均采用金屬密封。

鋯鋁泵的間熱式泵芯如圖5-81所示。根據(jù)所要求的一次吸氣量計(jì)算出吸氣帶的實(shí)際裝量，按照裝量把鋯鋁16合金帶折疊成皺紋狀或單個(gè)折疊片，裝架成環(huán)形圓柱體，再用不銹鋼盤(pán)壓緊固定在三根支柱上。每一層環(huán)形圓柱體的高度相當(dāng)于吸氣帶寬度。間熱式泵芯靠位于泵中心的由95%的A1203制成的螺紋管上纏繞的鎢絲通電發(fā)熱來(lái)獲得激活溫度和工作溫度。

直熱式泵芯結(jié)構(gòu)如圖5-82所示。不銹鋼支架由一支不銹鋼管上、下各焊多根放射狀鋼條制成。將吸氣帶上、下繞在裝有絕緣套的放射狀不銹鋼條上。為了防止基帶受熱伸長(zhǎng)，導(dǎo)致相鄰鋯鋁片接觸而引起短路造成溫度不均，用拉緊裝置將吸氣帶張緊。吸氣帶可以分段并聯(lián)。直熱式泵芯以向吸氣帶上通電來(lái)獲得吸氣帶的自身升溫。

鋯鋁泵的吸氣劑在激活和工作時(shí)都需要加熱。導(dǎo)電極用無(wú)氧銅、95%Al203和可伐合金做成的組件，如圖5-83所示。

2.工作原理

鋯鋁的抽氣作用，主要是84%鋯和16%鋁組成的合金對(duì)活性氣體的化學(xué)吸附。合金的主要成分是Zr5Al3及Zr3Al2，合金結(jié)構(gòu)是鋁進(jìn)入鋯晶格中，使晶格間形成很多孔穴，增大鋯的吸氣面，提高氣體在合金內(nèi)的擴(kuò)散速率。吸氣作用s*先在合金顆粒表面進(jìn)行然后向體內(nèi)擴(kuò)散。在180℃以下以表面吸附為主，在180℃以上，以體內(nèi)擴(kuò)散為主。所以這種合金在350℃-450℃范圍內(nèi)對(duì)所圖5-82直熱式泵芯有活性氣體都具有很大的抽氣能力。在溫度低于200℃時(shí)，對(duì)CO、C02、02、N2、H20等活性氣體不吸附，只在表面上與合金形成穩(wěn)定的化合物，產(chǎn)生一層很薄的鈍化層，阻止氣體繼續(xù)往體內(nèi)擴(kuò)散。在溫度高于350℃時(shí)，這些活性氣體在合金體內(nèi)具有很大的擴(kuò)散速率。在高于750℃時(shí)，鈍化層很快被消除。在350℃～450℃時(shí)，體內(nèi)擴(kuò)散速率不如高溫時(shí)大，但仍能以足夠的擴(kuò)散速率清洗合金顆粒表面，獲得滿(mǎn)足吸氣速率所需要的清潔吸氣表面。

將鋯鋁合金粉末涂敷在金屬帶上制成鋯鋁金屬吸氣帶，這種鋯鋁16合金涂敷帶可在常溫下長(zhǎng)期暴露在濕度80%的大氣中，工作時(shí)將鋯鋁帶加熱到400℃左右，就能穩(wěn)定地抽除活性氣體。當(dāng)合金表面吸氣呈飽和狀態(tài)時(shí)，就不再吸氣，需進(jìn)行高溫激活處理，重新產(chǎn)生新鮮的吸氣表面。鋯鋁吸氣劑帶可反復(fù)多次激活，直到吸氣帶上涂敷的吸氣劑全部飽和為止。此時(shí)帶的壽命已到，需更換新的鋯鋁吸氣帶。