АДСОРБЦИОННЫЙ НАСОС Российский патент 2003 года по МПК F04B37/02 

Изобретение относится к области криогенной техники, а более конкретно к устройству адсорбционных насосов, предназначенных для поддержания вакуума путем поглощения молекул газов из замкнутых объемов.

Известны адсорбционные насосы (см., например, Е.И. Микулин. Криогенная техника. М. : Машиностроение, 1969 г.), содержащие адсорбент, заключенный в перфорированную оболочку и закрепленный на холодной стенке криогенных устройств. Такие адсорбционные насосы выполняются в виде самостоятельных кассетных или капсульных устройств, пристыковываемых к охлаждаемой хладогентом стенке холодильной машины, аппарата или емкости. Адсорбент в известных устройствах недостаточно защищен от внешних теплопритоков и имеет низкокачественную теплозащиту, что отрицательно сказывается на эффективности работы адсорбента.

Недостатками таких адсорбционных насосов являются низкая эффективность работы адсорбента из-за малоэффективной теплозащиты.

Известен также адсорбционный насос (см. , например, авторское свидетельство СССР 827835, кл. F 04 B 37/02 от 1981 г.), выбранный в качестве прототипа и содержащий двухстенную емкость, адсорбент, вакуумно-многослойную теплоизоляцию и клапан вакуумирования. Адсорбционный насос снабжен также трубопроводами заправки и дренажа, сообщенными с внутренней полостью.

Адсорбент, например цеолит или активированный древесный уголь, размещен в межстенной полости с обеспечением теплового контакта с внешней поверхностью внутренней стенки емкости и имеет охлаждение от контакта с охлаждаемым экраном и с внутренней стенки емкости, заполненной криогенным продуктом, например жидким азотом. Вакуумно-многослойная теплоизоляция расположена в межстенной полости емкости и закреплена на охлажденном экране.

В процессе предварительной откачки газов из межстенной полости при изготовлении адсорбционного насоса или в процессе регенерации адсорбента к клапану вакуумирования, установленному на внешней стенке емкости, пристыковывают вакуумный насос, посредством которого производят вакуумирование межстенной полости емкости. При этом, в случае резкой остановки вакуумного насоса, например при аварийном выключении электроэнергии, происходит так называемый обратный удар потока (струи) откачиваемого газа, что неизбежно приводит к разрыву (пробою) прилегающих к входу клапана вакуумирования слоев вакуумно-многослойной теплоизоляции, а следовательно, к ухудшению теплозащитных свойств теплоизоляции.

Недостатками известного адсорбционного насоса являются малоэффективная теплозащита из-за повреждений теплоизоляции струей откачиваемого газа.

Задачей настоящего изобретения является создание адсорбционного насоса, который сохранял бы эффективность теплоизоляции путем исключения повреждений теплоизоляции струей откачиваемого газа.

Поставленная задача решается тем, что в адсорбционный насос, содержащий двухстенную емкость, адсорбент, вакуумно-многослойную теплоизоляцию и клапан вакуумирования, введено предохранительное устройство, выполненное в виде стакана с пазами на боковых стенках, установленного на входе клапана вакуумирования непосредственно перед слоями изоляции, причем пазы выполнены направленными по касательной к верхнему слою изоляции.

Технический результат в части снабжения адсорбционного насоса предохранительным устройством, выполненным в виде стакана с пазами на боковых стенках, и установка его на входе клапана вакуумирования непосредственно перед слоями изоляции, а также взаимная конструктивная связь всех составных элементов адсорбционного насоса исключает повреждения теплоизоляции струей откачиваемого газа и сохраняет эффективность теплоизоляции, что подтверждено испытаниями опытных образцов, изготовленных с использованием предлагаемого технического решения.

Использование предлагаемого адсорбционного насоса для поддержания вакуума в замкнутых объемах, например в теплоизоляционных полостях криогенных емкостей при длительном хранении криогенных продуктов, позволит дать значительный экономический эффект за счет сохранения эффективности теплоизоляции путем исключения повреждений теплоизоляции струей откачиваемого газа.

Суть изобретения поясняется чертежом.

Предлагаемый адсорбционный насос состоит из следующих основных узлов и деталей: двухстенной емкости 1, адсорбента 2, вакуумно-многослойной теплоизоляции 3 и клапана вакуумирования 4.

Адсорбционный насос снабжен предохранительным устройством 5, выполненным в виде стакана 6 с пазами 7 на боковых стенках стакана и установленным непосредственно перед слоями изоляции 3, прилегающими к стакану, установленному на входе 8 клапана вакуумирования 4, причем пазы 7 направлены по касательной к верхнему слою 9 изоляции 3.

В качестве адсорбента, закрепленного на внешней поверхности внутренней стенки 10 емкости 1, применяют, например, активированный древесный уголь или цеолит Са Е-4ВС, а в качестве вакуумно-многослойной теплоизоляции 3 применяют, например, экранно-вакуумную теплоизоляцию ЭВТИ-2В, состоящую из чередующихся слоев отражающего и прокладочного материалов. В качестве отражающего материала используют, например, полиэтилентерефталатную пленку, алюминизированную с двух сторон, а в качестве прокладочного материала используют, например, стекловуаль или стеклобумагу.

Адсорбционный насос снабжен трубопроводами заправки 11 и дренажа 12, сообщенными с внутренней полостью 13. Межстенная полость 14 при регенерации адсорбента 2 через клапан вакуумирования 4 сообщается, например, с механическим вакуумнасосом 15, донная часть 16 стакана 6 обращена к слоям изоляции.

Работает адсорбционный насос следующим образом.

Хладагент, например жидкий азот, заправляют посредством заправочного трубопровода 11 во внутреннюю полость 13 двухстенной емкости 1, в результате чего первоначально происходит захолаживание адсорбционного насоса с последующим заполнением внутренней полости 13 до заданного уровня. Испаряющийся азот отводят через трубопровод дренажа 12.

Адсорбент 2 при охлаждении от внутренней стенки 10 включается в работу и, чем лучше организовано охлаждение и защита его от теплопритоков извне, тем эффективнее работа адсорбента 2. Охлаждаясь до температуры жидкого азота, адсорбент молекулы газов из межстенной полости 14, в которой размещена вакуумно-многослойная теплоизоляция 3, и тем самым повышает и поддерживает вакуум порядка 1•10^-4 мм рт. ст. и выше, необходимый для эффективной работы теплоизоляции 3.

В процессе изготовления адсорбционного насоса или при регламентной регенерации адсорбента 2 в период эксплуатации, когда к клапану вакуумирования 4 адсорбционного насоса 2 пристыковывают, например, механический вакуумнасос 15 и производят вакуумирование межстенной полости 14 при возникновении ситуации, связанной с резкой остановкой механического вакуумнасоса 15, например, при аварийном отключении электроэнергии, происходит так называемый обратный удар струи откачиваемого газа, который воспринимается донной частью 16 стакана 6, обращенной к слоям изоляции, а струя газа, рассекаясь, через пазы 7 на боковых стенках стакана выбрасывается в межстенную полость 14 по касательной к верхним слоям теплоизоляции 3, что обеспечивает их целостность и сохранность, и таким образом выполняется поставленная задача.

Изобретение предназначено для использования в области криогенной техники для поддержания вакуума путем поглощения молекул газов из замкнутых объемов. Насос содержит двустенную емкость, адсорбент, вакуумно-многослойную теплоизоляцию и клапан вакуумирования. Насос снабжен предохранительным устройством. Последнее выполнено в виде стакана с пазами на боковых стенках и установлено на входе клапана вакуумирования непосредственно перед слоями изоляции. Пазы выполнены направленными по касательной к верхнему слою изоляции. Технический результат: сохранение эффективности теплоизоляции путем исключения повреждений теплоизоляции струей откачиваемого газа. 1 ил.

Адсорбционный насос, содержащий двустенную емкость, адсорбент, вакуумно-многослойную теплоизоляцию и клапан вакуумирования, отличающийся тем, что в него введено предохранительное устройство, выполненное в виде стакана с пазами на боковых стенках, установленного на входе клапана вакуумирования непосредственно перед слоями изоляции, причем пазы выполнены направленными по касательной к верхнему слою изоляции.