ВЫМОРАЖИВАЮЩАЯ ЛОВУШКА Российский патент 2001 года по МПК F04F9/06 B01D8/00 

Изобретение относится к области холодильной и криогенной техники и касается конструкции и эксплуатации вымораживающих ловушек, используемых в вакуумных технологиях.

Известны вымораживающие ловушки (см., например, Е.М.Микулин. Криогенная техника, Машиностроение, 1959 г. 6, стр. 220).

Ловушка содержит сосуд с криогенной жидкостью, охлаждаемую рубашку и трубопроводы для подстыковки к вакуумному насосу и вакуумируемой емкости. Ловушка служит для улавливания (вымораживания) конденсирующихся примесей (паров воды) и предохраняет от попадания паров масла из насоса в вакуумируемый объем, например теплоизоляционную полость криогенной емкости. В этих ловушках отсутствует возможность равномерного и стабильного охлаждения.

Недостатком такой ловушки является низкая эффективность из-за отсутствия возможности обеспечить стабилизацию охлаждения.

Известна также вымораживающая ловушка (см. патент Японии N 53-15994, М. кл. B 01 D 37/02), выбранная в качестве прототипа.

Вымораживающая ловушка содержит сосуд с криогенной жидкостью, окруженный цилиндрической рубашкой и винтовым оребрением. Ловушка посредством трубопроводов сообщается с вакуумным насосом и вакуумируемым объемом (емкостью) и служит для улавливания паров масла из вакуумируемого объема. В процессе работы насоса и замораживающей ловушки криогенный продукт за счет теплопритоков извне испаряется из сосуда, что приводит к изменению уровня жидкой фазы криогенного продукта и соответственно ухудшению охлаждения и нарушению стабильного охлаждения ловушки, что снижает эффективность ее работы.

Недостатками известной вымораживающей ловушки являются низкая эффективность работы из-за невозможности обеспечить стабилизацию охлаждения оребрения.

Задачей настоящего изобретения является создание вымораживающей ловушки, которая обладала бы эффективным охлаждением, обеспечивающим стабилизацию охлаждения оребрения и повышение эффективности работы.

Это достигается тем, что вымораживающая ловушка снабжена винтовым оребрением с пустотелым ребром, в полости которого капилярно-пористый материал, насыщаемый жидкой фазой криогенного продукта по всей длине ребра (канала), что обеспечивает стабилизацию охлаждения оребрения и повышает эффективность работы ловушки.

Сущность изобретения заключается в том, что в вымораживающей ловушке, содержащей сосуд с криогенной жидкостью, окруженный цилиндрической рубашкой и винтовым оребрением, винтовое оребрение выполнено пустотелым, а внутренняя полость оребрения сообщена с полостью сосуда через перфорацию, выполненную в стенке сосуда, и заполнена капиллярно-пористым материалом, причем стенка сосуда содержит перфорацию по всей длине крепления оребрения с сосудом.

Технический результат заключается в том, что по сравнению с известными техническими решениями, вновь созданная вымораживающая ловушка имеет эффективное охлаждение, обеспечивающее стабилизацию охлаждения оребрения и повышающее эффективность работы ловушки.

Использование предлагаемой вымораживающей ловушки, например, при вакуумировании теплоизоляционных полостей криогенных емкостей, содержащих многослойно-вакуумную теплоизоляцию, позволит дать значительный экономический эффект за счет обеспечения стабилизации охлаждения оребрения, что, в свою очередь, повышает эффективность работы ловушки и надежность защиты вакуумируемой теплоизоляционной полости криогенной емкости от попадания паров масла из насоса.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Предлагаемая вымораживающая ловушка состоит из следующих основных узлов и деталей: сосуда с криогенной жидкостью 1, окруженного цилиндрической рубашкой 2 и винтовым оребрением 3. Винтовое оребрение 3 выполнено пустотелым, а внутренняя полость 4 оребрения 3 сообщена с полостью 5 сосуда 1 через перфорацию 6, выполненного в стенке 7 сосуда 1, и заполнена капиллярно-пористым материалом 8, например пористым титаном, пористым никелем и т.п. Стенка 7 сосуда 1 содержит перфорацию 6 по всей длине крепления оребрения 3 с сосудом 1. Вымораживающая ловушка снабжена трубопроводом 9 для подстыковки к откачиваемому объему, например, вакуумной теплоизоляционной полости криогенной емкости, трубопроводом 10 для подстыковки к вакуумному насосу. Ловушка имеет внешнюю рубашку 11 и спиральный канала 12.

Работает вымораживающая ловушка следующим образом.

Вымораживающая ловушка устанавливается перед вакуумным насосом и подстыковывается к нему посредством трубопровода 10; она представляет собой часть вакуумной магистрали и подстыковывается посредством трубопровода 9 к вакуумируемому (откачиваемому) объему, например вакуумной теплоизоляционной полости криогенной емкости, содержащей в качестве теплоизоляции многослойно-вакуумную теплоизоляцию.

Вымораживающая ловушка служит для улавливания конденсирующихся примесей (паров воды) и предохранения от попадания обратного потока паров масла от вакуумного насоса, например паромасляного или механического вакуумного насоса, в вакуумируемый (откачиваемый) объем для защиты от паров масла теплоизоляции, что влияет на ее работоспособность. При вакуумировании вакуумной теплоизоляционной полости криогенной емкости обратный поток паров масла от вакуумного насоса через трубопровод 10 попадает в кольцевой зазор рубашки 11 и оседает на поверхности цилиндрической рубашки 2, охлаждаемой теплопроводностью от оребрение 3 и сосуда 1, заполненного криогенной жидкостью, например жидким азотом. Несконденсировавшиеся при температуре цилиндрической рубашки 2 пары масла попадают в канал 12 и оседают на наружной поверхности сосуда 1 и винтового оребрения 3, имеющих температуру криогенной жидкости (азота). По мере испарения криогенной жидкости из сосуда 1 уровень ее в сосуде 1 опускается и верхняя часть стенки 7 сосуда 1, соприкасаясь с парами азота, начинает отогреваться, что снижает эффективность работы ловушки. Однако за счет капиллярных свойств, например, пористого титана 8, размещенного в полости 4 оребрения 3, жидкая фаза азота постоянно насыщает наполнитель 8 по всей длине крепления оребрения 3 с сосудом 1, что обеспечивает поддержание стабильной температуры оребрения 3, равной температуре жидкой фазы азота, вплоть до его полного испарения из сосуда 1, а это, в свою очередь, обеспечивает повышение эффективности работы ловушки в процессе ее эксплуатации, обеспечивает выполнение поставленной задачи.

В вымораживающей ловушке сосуд с криогенной жидкостью окружен цилиндрической рубашкой и винтовым оребрением. Винтовое оребрение выполнено пустотелым. Внутренняя полость оребрения сообщена с полостью сосуда через перфорацию, выполненную в стенке сосуда, и заполнена капиллярно-пористым материалом. Стенка сосуда содержит перфорацию по всей длине крепления оребрения с сосудом. Использование изобретения позволит повысить эффективность работы ловушки и надежность защиты вакуумированной полости криогенной емкости. 1 ил.

Вымораживающая ловушка, содержащая сосуд с криогенной жидкостью, окруженный цилиндрической рубашкой и винтовым оребрением, отличающаяся тем, что винтовое оребрение выполнено пустотелым, а внутренняя полость оребрения сообщена с полостью сосуда через перфорацию, выполненную в стенке сосуда, и заполнена капиллярно-пористым материалом, причем стенка сосуда содержит перфорацию по всей длине крепления оребрения с сосудом.