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, изд. "Машиностроение", М., 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 хладагентом стенке холодильной машины, аппарата или емкости. Адсорбент в известных устройствах недостаточно защищен от внешних теплопритоков и имеет малоэффективное охлаждение, что отрицательно сказывается на его работоспособности.

Недостатком таких адсорбционных насосов является низкая эффективность работы из-за повышенных теплопритоков и малоэффективного охлаждения.

Известен также адсорбционный насос (см., например, авторское свидетельство СССР 827835, МПК F 04 B 37/02, от 1981 г.), выбранный в качестве прототипа и содержащий двустенную емкость с дренажным и заправочным трубопроводами и размещенными в межстенной полости теплоизоляцией, охлаждаемым экраном, закрепленным на опорах, и адсорбентом, закрепленным на внутренней стенке. Адсорбент, например 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 внутренней стенкой емкости, заполненной криогенным продуктом (хладагентом), например жидким азотом.

Адсорбент и хладагент в данном устройстве подвергаются воздействию теплопритоков, поступающих из окружающей среды со стороны внешней стенки емкости, а также через опоры и дренажный и заправочный трубопроводы, что повышает испаряемость хладагента и ухудшает откачные характеристики насоса.

Недостатками известного адсорбционного насоса являются низкие откачные характеристики из-за повышенных теплопритоков.

Задачей настоящего изобретения является создание такого адсорбционного насоса, который обладал бы повышенными откачными характеристиками за счет уменьшения теплопритоков.

Поставленная задача решается тем, что в адсорбционном насосе, содержащем двустенную емкость с дренажным и заправочным трубопроводами и размещенными в межстенной полости теплоизоляцией, охлаждаемым экраном, закрепленном на опорах, и адсорбентом, закрепленным на внутренней стенке емкости, в отличие от известного емкость снабжена промежуточными камерами, размещенными внутри опор, а в экране выполнен канал, сообщающийся с промежуточными камерами, при этом дренажный и заправочный трубопроводы установлены в одной из промежуточных камер.

Результат достигается тем, что в адсорбционном насосе в опорах установлены промежуточные камеры, сообщающиеся с каналом охлаждаемого экрана, обеспечивающие снижение теплопритоков по опорам и дренажному и заправочному трубопроводам.

Технический результат в части снабжения емкости промежуточными камерами, сообщающимися с каналом экрана и размещенными внутри опор, установка дренажного и заправочного трубопроводов в одной из промежуточных камер, а также взаимная конструктивная связь всех составных элементов адсорбционного насоса обеспечивает уменьшение теплопритоков и повышает откачные характеристики, 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 повышения откачных характеристик путем уменьшения теплопритоков.

Суть изобретения поясняется чертежом.

Предлагаемый адсорбционный насос состоит из следующих основных узлов и деталей: двустенной емкости 1 с дренажным трубопроводом 2 и заправочным трубопроводом 3 и размещенными в межстенной полости 4 теплоизоляцией 5, охлаждаемым экраном 6, закрепленным на опорах 7 и 8, и адсорбентом 9, закрепленным на внутренней стенке 10. Емкость 1 снабжена промежуточными камерами 11 и 12, сообщающимися с каналом 13 экрана 6 и размещенными внутри опор 7, 8. Дренажный 2 и заправочный 3 трубопроводы установлены в одной из промежуточных камер 11.

В качестве адсорбента применяют, например, цеолит СаЕ - 4ВС или активированный древесный уголь.

Внутренняя полость 14 емкости 1 сообщена с промежуточной камерой 12 посредством патрубка 15, вход в который расположен в зоне образования газовой фазы хладагента (в газовой подушке). Клапан вакуумирования 16 используют при регенерации адсорбента 9.

Работает адсорбционный насос следующим образом. Хладагент, например жидкий азот, заправляют посредством заправочного трубопровода 3 во внутреннюю полость 14 емкости 1, в результате чего первоначально происходит захолаживание адсорбционного насоса с последующим заполнением внутренней полости 14 до заданного уровня. Испаряющийся азот отводят через патрубок 15 в промежуточную камеру 12, где отходящие пары азота снимают теплоприток, идущий по опоре 8, и поступают в канал 13 охлаждаемого экрана 6, снимают теплоприток с экрана 6 и поступают в промежуточную камеру 11, где снимают теплопритоки, поступающие по опоре 7 и дренажному и заправочному трубопроводам 2 и 3, и выбрасываются в атмосферу через дренажный трубопровод 2. Таким образом, доступ теплопритокам, поступающим из окружающей среды, в значительной степени перекрыт, что сокращает испаряемость жидкого азота и повышает откачные характеристики за счет уменьшения теплопритоков как к хладагенту, так и к адсорбенту 9.

Адсорбент 9, закрепленный на внутренней стенке 10 и защищенный от внешних теплопритоков охлаждаемым экраном 6 и теплоизоляцией 5, при охлаждении от стенки 10 включается в работу и, охлаждаясь до температуры жидкого азота, поглощает молекулы газов из межстенной полости 4 и тем самым повышает и поддерживает вакуум порядка 1•10^-4 мм рт. ст. и выше в межстенной полости 4, в которой размещена теплоизоляция 5, например экранно-вакуумная теплоизоляция ЭВТИ-2В, эффективно работающая при вакууме порядка 1•10^-4 мм рт. ст. и выше. При высоком вакууме и высокоэффективной работе теплоизоляции 5 теплопритоки из вне снижаются до минимума.

Итак, предлагаемое конструктивное исполнение адсорбционного насоса позволяет обеспечить уменьшение теплопритоков из окружающей среды, а также позволяет выполнить поставленную задачу.

Изобретение предназначено для использования в криогенной технике для поддержания вакуума путем поглощения молекул газов из замкнутых объемов. Насос содержит двустенную емкость с дренажным и заправочным трубопроводами и размещенной в межстенной полости теплоизоляцией. Охлаждаемый экран закреплен на опорах. Адсорбент закреплен на внутренней стенке емкости. Емкость снабжена промежуточными камерами, размещенными внутри опор. В экране выполнен канал, сообщающийся с промежуточными камерами. Дренажный и заправочный трубопроводы установлены в одной из промежуточных камер. Технический результат - повышенные откачные характеристики за счет уменьшения теплопритоков. 1 ил.

Адсорбционный насос, содержащий двустенную емкость с дренажным и заправочным трубопроводами и размещенными в межстенной полости теплоизоляцией, охлаждаемым экраном, закрепленным на опорах, и адсорбентом, закрепленным на внутренней стенке емкости, отличающийся тем, что емкость снабжена промежуточными камерами, размещенными внутри опор, а в экране выполнен канал, сообщающийся с промежуточными камерами, при этом дренажный и заправочный трубопроводы установлены в одной из промежуточных камер.