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, 1969г.), содержащие адсорбент, заключенный в перфорированную оболочку и закрепленный на холодной стенке криогенных устройств. Такие адсорбционные насосы выполняются в виде самостоятельных кассетных устройств, пристыковываемых к охлаждаемой хладагентом стенке холодильной машины, аппарата или криогенной емкости. Адсорбент в известных устройствах недостаточно защищен от внешних теплопритоков и имеет малоэффективное охлаждение, что отрицательно сказывается на его работоспособности.

Недостатками таких адсорбционных насосов является низкая эффективность работы из-за малоэффективного охлаждения.

Известен также адсорбционный насос (см., например, авторское свидетельство СССР 827835, МПК: F 04 В 37/02 от 1981г.), выбранный в качестве прототипа и содержащий двустенную емкость с размещенной между внешней и внутренней стенками многослойно-вакуумной теплоизоляцией, состоящей из чередующихся между собой отражающих экранов и прокладочного материала, и адсорбент, закрепленный 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 с внутренней стенкой емкости, заполненной криогенным продуктом, например жидким азотом.

Адсорбент в данном устройстве подвергается воздействию теплопритоков из окружающей среды со стороны внешней стенки емкости, т.к. теплоизоляция нанесена и закреплена непосредственно на охлаждаемом экране, скрепленном с внутренней стенкой емкости, а адсорбент через перфорированную перегородку имеет тепловой контакт с прилегающими слоями теплоизоляции. Кроме того, при откачке молекул газов из межстенной полости прилегающие слои теплоизоляции притягиваются к перфорированной перегородке и перекрывают в ней отверстия, что создает дополнительное сопротивление при откачке молекул газов адсорбентом.

Недостатками известного адсорбционного насоса являются повышенные теплопритоки через теплоизоляцию и низкие откачные характеристики.

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

Поставленная задача решается тем, что в адсорбционном насосе, содержащем двустенную емкость с размещенной между внешней и внутренней стенками многослойно-вакуумной теплоизоляцией, состоящей из чередующихся между собой отражающих экранов, имеющих гладкую металлизированную с двух сторон поверхность с металлизированным покрытием, и прокладочных слоев, а также адсорбент, закрепленный на внутренней стенке, в отличие от известного прокладочные слои выполнены из полиэтилентерефталатной пленки с неровной поверхностью, причем отражающий экран теплоизоляции соединен посредством проставок из низкотеплопроводного материала с внутренней стенкой с образованием зазора между адсорбентом и отражающим экраном.

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 через теплоизоляцию, что подтверждено испытанием опытных образцов, изготовленных с учетом предлагаемого технического решения.

Суть изобретения поясняется чертежом.

Предлагаемый адсорбционный насос состоит из следующих основных узлов и деталей: двустенной емкости 1 с размещенной между стенками 2, 3 многослойно-вакуумной теплоизоляцией 4, состоящей из чередующихся между собой отражающих экранов 5 и прокладочного(ых) слоя(ев) 6, и адсорбента 7, закрепленного на внутренней стенке 3.

Каждый отражающий экран 5 имеет гладкую металлизированную с двух сторон поверхность без нарушения целостности металлизированного покрытия, например, металлизированного алюминием, например, нанесенным методом напыления в вакууме, например, на полиэтилентерефталатную пленку. Прокладочный слой 6 выполнен из полиэтилентерефталатной пленки, имеющей рифленую или мятую поверхность. Теплоизоляция 4 расположена таким образом, что отражающий экран 5 ее соединен с внутренней стенкой 3 посредством проставок 8 из низкотеплопроводного материала, например, из стеклопластика, выполненных в виде шпилек с плоскими круглыми основаниями, опирающимися на экран и внутреннюю стенку соответственно, с образованием зазора 9 между адсорбентом 7 и отражающим экраном 5. В качестве адсорбента 7 применяют, например, цеолит СаЕ-4ВС. Емкость 1 снабжена горловиной 10 и пробкой 11, выполненными из низкотеплопроводного материала, например, стеклопластика. Межстенная полость 12 емкости 1 сообщена с клапаном вакуумирования 13, установленным на внешней стенке 2 и используемым при проведении регенерации адсорбента 7.

Работает адсорбционный насос следующим образом.

Криогенный продукт, например жидкий азот, заливают через горловину 10 во внутреннюю полость 14 емкости 1, в результате чего первоначально происходит захолаживание адсорбционного насоса с последующим заполнением внутренней полости 14 до заданного уровня. После заправки емкости 1 горловину закрывают пробкой 11. Испаряющийся азот отводится через горловину 10 по каналу, выполненному в пробке 11. Адсорбент 7, закрепленный на внутренней стенке 3, при охлаждении от стенки 3 включается в работу. Охлаждаясь до температуры жидкого азота, адсорбент 7 поглощает молекулы газов из межстенной полости 12 и тем самым повышает и поддерживает в ней вакуум порядка 1•10^-4 мм рт.ст. и выше, при котором эффективно работает многослойно-вакуумная теплоизоляция, размещенная в межстенной полости 12.

Выполнение теплоизоляции 4 из чередующихся между собой отражающих экранов 5, имеющих гладкую металлизированную с двух сторон поверхность без нарушения целостности металлизированного покрытия, и прокладочных слоев 6, выполненных из полиэтилентерефталатной пленки, имеющей неровную - рифленую или мятую поверхность, позволяет за счет повышенных отражающих свойств металлизированных поверхностей экранов 5 и рифления прокладочных слоев 6, выполненных из полиэтиленфторофталатной пленки, повысить эффективность теплозащиты и сократить теплопритоки через теплоизоляцию 4.

Соединение отражающего экрана 5 теплоизоляции 4 с внутренней стенкой 3 посредством проставок 8 из низкотеплопроводного материала с образованием зазора 9 между адсорбентом 7 и отражающим экраном 5 обеспечивает беспрепятственную откачку молекул газов из межстенной полости 12, исключает тепловой контакт адсорбента 7 со слоями теплоизоляции 4 и снижает теплопритоки. Итак, предлагаемое техническое решение в части выполнения и размещения теплоизоляции 4 в межстенной полости 12 емкости 1 позволяет повысить откачные характеристики за счет уменьшения теплопритоков через теплоизоляцию 4, что выполняет поставленную задачу.

Изобретение предназначено для использования в криогенной технике, для поддержания вакуума путем поглощения молекул газов из замкнутых объемов. Насос содержит двустенную емкость с размещенной между внешней и внутренней стенками многослойно-вакуумной теплоизоляцией, состоящей из чередующихся между собой отражающих экранов, имеющих гладкую металлизированную с двух сторон поверхность с металлизированным покрытием. Адсорбент закреплен на внутренней стенке. Прокладочные слои выполнены из полиэтилентерефталатной пленки с неровной поверхностью. Отражающий экран теплоизоляции соединен посредством проставок из низкотеплопроводного материала с внутренней стенкой, с образованием зазора между адсорбентом и отражающим экраном. Технический результат - повышенные откачные характеристики за счет уменьшения теплопритоков через теплоизоляцию. 1 ил.

Адсорбционный насос, содержащий двустенную емкость с размещенной между внешней и внутренней стенками многослойно-вакуумной теплоизоляцией, состоящей из чередующихся между собой отражающих экранов, имеющих гладкую металлизированную с двух сторон поверхность с металлизированным покрытием, и прокладочных слоев, а также адсорбент, закрепленный на внутренней стенке, отличающийся тем, что прокладочные слои выполнены из полиэтилентерефталатной пленки с неровной поверхностью, причем отражающий экран теплоизоляции соединен посредством проставок из низкотеплопроводного материала с внутренней стенкой с образованием зазора между адсорбентом и отражающим экраном.