Криогенный конденсационный насос Советский патент 1985 года по МПК F04B37/08 

Изобретение относится к вакуумной технике.

По основному авт. св. № 511430 известен криогенный конденсационный насос, содержащий корпус с размещенным в нем внутри охлаждаемого экрана откачивающим элементом, выполненным в виде сосуда, заполненного жидким газом, в зоне днища которого с м.инимальным зазором установлена кольцевая диафрагма, имеющая тепловой контакт с экраном. Внутри сосуда, заполненного жидким газом, установлен адсорбционный насос, входной патрубок которого герметично прикреплен к днищу сосуда, и площадь его проходного сечения составляет 0,1-0,01 от площади отверстия диафрагмы 1.

.Недостатком криогенного конденсационного -насоса является значительное время достижения предельного вакуума вследствие длительного процесса переконденсации газа через узкую кольцевую щел-ь между диафрагмой и днищем сосуда. Кроме того, этот насос имеет большие потери времени на предварительное захолаживание жидким азотом сосуда и встроенного в него адсорбционного насоса перед заливкой в него жидкого гелия, поскольку такое захо-лаживание осуществляется только за счет сравнительно неэффективного теплообмена излучением между сосудом и охлажд, азотным экраном. Если начать заливать жидкий гелий, не дожидаясь окончания предварительного захолаживания сосуда, то это приводит к повыщенному расходу жидкого гелия. Все это снижает эксплуатационные возможности насоса и область его применения.

Целью изобретения является повыщение скорости откачки.

Указанная цель достигается тем, что в криогенном конденсационном насосе, содержащем корпус с размещенным в нем внутри охлаждаемого экрана откачивающим элементом, выполненным в виде сосуда, заполненного жидким газом, в зоне днища которого с минимальным зазором установлена кольцевая диафрагма, имеющая тепловой контакт с экраном, при этом внутри сосуда установлен адсорбционный насос, входной патрубок которого герметично прикреплен к днищу сосуда, и площадь его проходногосечения составляет 0,1-0,01 от площади отверстия диафрагмы, откачивающий элемент установлен с возможностью осевого трехпозиционного перемещения относительно кольцевой диафрагмы.

На чертеже схематически изображен насос, продольный разрез.

Насос содержит корпус 1, в котором имееется охлаждаемый экран 2. Внутри экрана 2 размещен откачивающий элемент, выпол|ненный в виде сосуда 3, заполняемого жидКИМ газом. В зоне днища 4 сосуда 3 с мт нимальным зазором а установлена кольцевая диафрагма 5, имеющая тепловой контакт с экраном 2. Внутри сосуда 3 установлен адсорбционный насос 6, входной патрубок 7 которого герметично прикреплен к днищу 4 сосуда, и площадь его проходного сечения составляет 0,1-0,01 от площади отверстия. Откачивающий элементQ установлен с возможностью осевого трехпозиционного перемещения относительно кольцевой диафрагмы 5.

Насос работает следующим образом.

Объем насоса откачивают вспомогательным насосом до давления 1-10 тор. 5 Затем сосуд 3 перемещают в крайнее нижнее положение.

В этом положении днище 4 сосуда 3 по отношению к кромке отверстия диафрагмы 5 устанавливается с небольщим зазором, равным, например, 0,2-0,5 мм.

При этом допускается касание в отдельных точках между дном 4 и диафрагмой 5. Далее в полость экрана 2 заливается жидкий азот, которым охлаждаются экраны 2, кольцевая диафрагма 5 и сосуд 3 со встроенным в него адсорбционным насосом 6. Благодаря тому, что сосуд 3 имеет тепловой контакт с охлажденным экраном 2, он достаточно быстро охлаждается до температуры, близкой к температуре жидкого азота.

По окончании захолаживания сосуда 3 его устанавливают в среднее (рабочее) положение. В этом положении между днище.м 4 сосуда и кольцевой диафрагмой 5 имеется необходимый рабочий зазор, который гарантирует отсутствие касания между диафрагмой и днищем 4. Затем в сосуд

3заливается жидкий гелий, и происходит -охлаждение поверхности сосуда 3 и адсорбционного насоса 6.

Большая часть откачиваемого газа кон- денсируется на наиболее холодном днище

4сосуда 3, а трудноконденсируемые газы поглощаются адсорбентом насоса 6.

В первоначальный период откачки, когда в откачиваемом объеме имеется повышенное давление газа, часть газа проникает через зазор а между диафрагмой 5 и днищем 4 к участкам сосуда, у которых более высокая температура, чем самая низкая температура его днища, и конденсируется на этих участках.

По мере понижения давления происходит перекачка газа, первоначально сконденсировавшегося на относительно теплых поверхностях, на наиболее холодную поверхность сосуда 3.

5 Чтобы кольцевой зазор 1ежду днищем 4 и диафрагмой 5 не оказывал сопротивление такому процессу переконденсации, сосуд 3 при достижении низкого давления в реципиенте (равного, например, 110 тор) поднимается в крайнее верхнее положение. В этом положении между днищем 4 и диафрагмой 5 образуется достаточный по величине зазор, который не оказывает большого сопротивления процессу перекоидеисации газа, ранее сконденсировавшегося на более теплых поверхностях, в результате чего сокращается время получения предельного вакуума.

КРИОГЕННЫЙ КОНДЕНСАЦИОННЫЙ НАСОС по авт. св. № 511430, отличающийся тем, что, с целью повышения скорости откачки, откачивающий элемент установлен с возможностью осевого трехпозиционного перемещения относительно кольцевой диафрагмы. сл со ;о 00 00 а