鈦泵

鈦泵，就是在設備製造選材時，利用鈦及鈦合金所具有的耐腐蝕、比重小、強度高、高低溫綜合機械性能好的特點，在過流部件、葉輪以及填料綜合密封等節點使用鈦或鈦合金製造。該泵具有優良的耐腐蝕性能，能耐大多數有機酸、無機酸、有機化合物以及鹼、鹽溶液的腐蝕，適於輸送含有固體顆粒、易結晶介質，特別是用於長周期運行，提高了經濟性。克服填料和機械密封的不足，具有結構簡單、密封可靠的優點，也從根本上解決了填料密封的軸套、填料易磨損問題。目前廣泛套用於制鹼、製鹽、冶金礦山和石油化工等領域。

基本介紹

• 中文名：鈦泵
• 電壓：220V/240V
• 頻率：50HZ/60HZ

鈦泵的類型

titanium pump

耐腐蝕泵的一種。指與被送液體相接觸的零部件用鈦或鈦合金製成的泵。化工用鈦或鈦合金泵多為離心泵。

可用於輸送多種有機和無機腐蝕性液體，特別適於輸送含氯的鹽類溶液，不能輸送發煙硝酸、氫氟酸、濃度>30%的鹽酸。

鈦和鈦合金泵價格較貴，一般僅在其他材料的耐蝕泵不能勝任的情況下套用。

鈦或鈦合金離心泵一般為鑄造和焊制而成，其流量5.7～400m3/h，揚程4～125m。

按照鈦泵的工作原理，又被稱為濺射離子泵。

鈦泵的結構

鈦泵可分為二極型和三極型，三極型可提高對氬（Ar）的抽速。二極型鈦泵的結構如圖所示，陽極A由許多個厚0.1~0.3mm，直徑為12~40mm的不鏽鋼薄壁圓筒構成，在陽極的兩端加有1~3mm厚的鈦陰極K。陽極筒的軸線與陰極面垂直，二者之間加3~7KV的電壓，陽極筒的軸向加1000~3000高斯的均勻磁場。

鈦泵結構原理

工作原理

在鈦泵陽極筒中運動的電子，有軸向速度分量Vz和徑向速度分量Vr，因為Vr與軸向磁場Bz垂直，電子會受到洛侖茲力F=eVr´Bz作用，所以陽極筒內的電子除受到軸對稱的電場力作用外，還受到eVr´Bz的洛侖茲力作用，電子的運動為軸向的直線運動和橫截面上的輪滾線運動。在橫截面上電子輪滾線運動半徑的大小是電子速度和磁場強度的函式，電子速度愈大（陽極電壓愈高），輪滾線的圈愈大；磁場愈強，輪滾線的圈愈小。當陽極電壓較高時，為了避免電子“滾落”到陽極上，必須加一個較強的軸向磁場。在軸線方向，當電子向陽極筒的中心截面運動時，受電場力的加速作用，電子的速度愈來愈大，越過中心截面後，電場力起阻礙作用而使電子做減速運動，靠近陰極板時Vz衰減為零，電子重新受電場力的加速作用而反向加速運動，過中心截面後又開始減速，如此不停的重複上述運動。電子在陽極筒中經過很長的路程才落到陽極上。大量電子受磁場約束，以滾輪線的形式貼近陽極筒旋轉，形成一層電子云。旋轉電子云的旋轉頻率約為100兆赫茲量級，電子密度可達1010（個/厘米3）量級。上述現象稱為潘寧放電。

氣體分子和旋轉的電子碰撞而被電離，氣體離子在電場的作用下，飛向並轟擊陰極鈦板。離子轟擊鈦板產生兩種作用：1、濺射鈦，形成鈦膜；2、打出二次電子。

濺射出來的鈦原子，澱積在陽極內壁和陰極板上，形成新鮮的鈦膜維持鈦泵的抽氣能力。離子的濺射能力隨入射離子的能量、質量和入射角的不同而不同，能量大，質量大的離子的濺射能力也大；斜射比垂直轟擊的效果要好。為了保證陽極筒上的鈦膜的吸氣能力，必須保證足夠的濺射率，即要求有足夠的電壓，以保證離子得到足夠的轟擊能量。離子轟擊鈦板，可打出二次電子，二次電子受電磁場作用進入旋轉電子云里，補充失去的電子。每個氣體分子被電離的同時，都至少放出一個電子，這些電子也進入到旋轉電子云里，它們和二次電子一起補償因跑到陽極上而損失的電子，從而能不斷地維持潘寧放電。

鈦泵

除氣機理

（1） 對活性氣體的抽除

對N2、O2、CO和CO2等氣體的排除主要靠澱積於陽極筒內壁上的鈦膜的化學吸附。

（2） 對氫氣的抽除

對氫氣的抽除有化學吸附，也有擴散、吸收、溶解作用。

（3） 對惰性氣體的抽除

對惰性氣體的排除，主要靠離子“掩埋”，被電離的惰性氣體的離子轟擊陰極時，有以下三種情況：

a、離子直接打入陰極內，或打入陰極邊緣對面的陽極板上的鈦澱積層內；

b、斜射的離子切入陰極表面，離子和鈦一起被掀掉而沉積在陰極板的周圍或其它地方；

c、離子沒有打入板內，但是從陰極得到電子而複合為中性原子，然後又反射到陽極內表面的鈦膜中。

鈦泵的性能

（1） 極限壓強：10-8帕

（2） 抽速：

鈦泵的抽速與陽極電壓和磁場強度有關，磁場強時抽速也大，對應最佳抽速的陽極電壓也高。常用鈦泵的抽速有25升/秒、5升/秒。對於需要大抽速的場合，可用基本結構單元並聯的方式使抽速達到50升/秒、100升/秒等。

（3） 啟動壓強：10-2帕

（4） 壽命：

a、陰極耗盡壽命

陰極鈦板因濺射穿通而使泵無法使用。

b、陽極剝落壽命

陽極內沉積鈦膜的厚度太大時會產生剝落，導致泵內壓強的不規則強烈變化，使泵無法使用。

c、陽極吸飽壽命

陽極上吸附和溶解了大量的氦氣、氫氣，當達到飽和狀態時泵不能再吸附氣體。

在正常使用情況下，濺射離子泵的壽命可達幾萬小時。

鈦泵電源

鈦泵的電源是高內阻電源，其空載輸出電壓在3~7KV間，但負載電流大時，輸出電壓降至400V左右。一般濺射離子泵使用5KV倍壓整流電源。可以用流過鈦泵陰陽極的放電電流反映所抽空間的真空度。濺射離子泵在額定電壓與磁場強度下的放電電流Iion（mA）與壓強P（Torr）有一定的曲線關係。所以通過離子泵電源可反映出壓強的大小。

泵電源的面板上顯示有：輸出直流高壓和鈦泵放電電流等。