Способ очистки вакуумной теплоизоляции Советский патент 1987 года по МПК F17C3/08 F16L59/00 

Изобретение, относится к технологии создания вакуумной теплоизоляции и может быть использовано в криогенной технике при изготовлении сосудов и трубопроводов для хранения и транспортирования криогенных жидкостей, а также в других областях народного хозяйства при изготовлении термоста- тирующих устройств.

Целью изобретения является повышение скорости очистки.

На фиг.1 показан пример осуществления способа для вакуумно-волокнис- той теплоизоляции; на фиг.2 - то же, для вакуумно-многослойной теплоизоляции.

Пример 1. Очистка вакуумно- волокнистой теплоизоляции.

Сосуд Дьюара с вакуумно-волокнис- той теплоизоляцией (фиг.1) включает емкость 1, кожух 2, образующие межстенную полость, заполненную волокнистым теплоизолятором (стекловатой),

изоляторы 3,4, магнит 5, размещенный 25 изоляции осуществляется следующим

в межстенной полости, откачной патрубок 6. Показаны также вектор 7 напряженности электрического поля Е и вектор 8 напряженности магнитного поля Н.

Очистка вакуумно-волокнистой теплоизоляции осуществляется следующим образом.

В межстенной полости сосуда Дьюара, образованной емкостью 1 и кожухом 2, создаются скрещенные ЕхН поля за счет действия магнита 5 и приложения разности потенциалов к емкости 1 и кожуху 2. В полости создается несамостоятельный разряд в среде оставшегося газа. Образующиеся заряженные частицы при движении ,в скрещенных ЕхН полях бомбардируют теплоизолятор и вызывают десорбцию газа с его поверхности. Энергия сообщается заряженным частицам полем Е, причем эта энергия больше теплоты десорбции адсорбированного на поверхности теппо- изолятора газа или равна ей. При облучении поверхности теплоизолятора потоком заряженных частиц молекулы газа, адсорбированные на облучаемой поверхности, либо десорбируются, либо диссоциируют на атомы и хемосорби- руются на облучаемой поверхности. Де- сорбированный газ удаляется из полости через откачной патрубок 6. На оси Q ионизационная способность электронов в межстенной полости максимальна.

Ё1Н,

5

0

так как Е1Н, и уменьшается при удалении от оси Q, так как взаимная ориентация полей изменяется на ЕхН.

При достижении в межстенной полости устойчивого давления не более 10 Па очистка вакуумно-волокнистой изоляции считается законченной. Давление в межстенной полости выбирается из.условия минимальной теплопроводности вакуумной теплоизоляции.

Пример 2. Очистка вакуумно- многослойной теплоизоляции.

Сосуд Дьюара с вакуумно-многослойной изоляцией (фиг.2) содержит емкость 1, кожух 2 с патрубком 3, обра- межстенную полость, заполненную теплоизолятором 4 (стеклохолст алюминированный) и теплоизолятором 5 (стекловата), магнит 6. Изображены также вектор 7 напряженности электрического поля, вектор 8 напряженности магнитного поля.

Очистка вакуумно-многослойной

0

5

0

5

0

5

образом.

В межстенной полости сосуда Дьюара, образованной емкостью 1 и кожухом 2, создается давление не вьш1е 1 Па. Скрещенные НхЕ поля создаются магнитом 6 и за счет разности потенциалов между емкостью 1 и теплоизолятором 4 и между кожухом 2 и теплоизолятором 4. В полости возникает несамостоятельный разряд в среде оставшегося газа. Образующиеся заряженные частицы при движении в Е1Н полях бомбардируют теплоизоляторы 4,5 и вызывают десорбцию газа с их поверхностей. Заряженным частицам полем Е со-.. общается энергия, равная теплоте десорбции газа с поверхностей тепло- изоляторов 4,5 или больше ее. При облучении поверхностей тепло- изоляторов потоком заряженных частиц молекулы газа, адсорбированные на облучаемой поверхности, либо десорбируются, либо диссоциируют на атомы и хемосорбируются на облучаемой повер}с- ности. Десорбированный газ удаляется из межст.енной полости через откачной патрубок 3.

Давление в межстенной полости выбирается из условия минимальной теплопроводности вакуумной теплоизоляции. Заряженные частицы образуют за счет ударной ионизации.

Известно, что на электрон, движущийся в EiH полях, действует сила F:

еЕ +

--- vH с

d-t

где e - заряд электрона; с - скорость света; V - скорость электрона в электри- 5

ческом поле; Е - напряженность электрического

поля;

m - масса электрона; t - время.

Сила F заставляет электрон двигаться по винтовой траектории вокруг

Л с лорморовской

Ю

силовых линии ПОЛЯ

частотой н

е-Н

иЗ .

н т-с

Создание скрещенных полей(Е х Н) необходимо для повышения ионизационной способности электрона. Известно, что скорость электрона в поле Е составляет десятки и сотни километров в секунду, в то время как расстояние между внутренним и внешним сосудами, образующими теплоизоляционную полость, ограничено и обычно составляет десятки сантиметров. Поэтому при вакуумировании, когда концентрация молекул (атомов) газа регулярно - уменьшается, электрон, двигаясь по прямой линии в поле Ь, при отсутствии поля Н может достичь противоположной стенки (анода) без столкновения с молекулой (атомом) газа. Таким образом, вероятность столкновения электрона с молекулой газа мала, ионизационная способность элек грона минимальна. При создании поля Н ионизационная способность электрона по-- вышается за счет спиральной траектории его движения к аноду.

Чем больше в единицу времени образуется заряженных частиц, тем выше их концентрация, тем больше десорби- ровано газа с поверхностей теплоизо- лятора при бомбардировке частицами его поверхности, тем выше скорость очистки теплоизолятора и ее эффективность. Кроме того, ионизационная способность электронна зависит от взаимной ориентации Е, h полей.

Так,при EiH Подвижность электрона в сторону анода минимальна, а его ионизационная способность максимальгде b - дрейфовая скорость электрона вдоль поля Е; b - подвижность электрона поперек

поля Н; I - среднее время между двумя

соударениями.

При Е II Н подвижность электрона в направлении анода максимальна, а его ионизационная способность меньше. Следовательно, при изменении ориента- ции полей Н, Е ионизационная способность изменяется от минимальной до максимальной.

Кр.рме того, энергия частиц, бом- J5 бардирующих поверхность теплоизолятора, должна быть большей или равной теплоте десорбции молекул газа, адсорбированных на поверхности тепло- изолятора, или больше ее. 20 Необходимую энергию заряженным частицам сообщают электрическим полем Е. При повышении напряженности. поля Е энергия частиц возрастает, при уменьшении - уменьшается. Практичес- 5 ки достаточность поля Е определяют по интенсивности очистки теплоизолятора (по изменению давления в теплоизоляционной полости) при постоянной скорости откачки.

30 Известно, что вакуумная теплоизоляция эффективна тогда, когда давление в теплоизоляционной полости составляет 10 - 10 Па. Поэтому чтобы создать вакуумную теплоизоляцию по

35 способу-прототипу, необходимо время на удаление как десорбированного газа с поверхностей теплоизолятора, так и на удаление продуваемого ионизованного газа.

40 По предлагаемому способу время на создание вакуумной теплоизоляции составляет время, затрачиваемое только на удаление десорбированного газа. Известно, что время жизни ионизо45 ванного газа составляет - 10 С, после чего ион нейтрализуется. Если учесть, что максимальная скорость истечения ионизованного газа из сопла при продувке теплоизоляционной полос50 ти может составлять не более сотен метров в секунду, то становится ясно, что очистка по способу-прототипу обеспечивается только на входе ионизованного газа в теплоизоляционную

полость, так как проводимость:полости, на, так как он большее время пребыва- „ «- ,

низкая. Известно, что плотность, напет в пространстве между анодом и ка-

ример, порошкового и волокнистого

тизолятора в межстенной полости должна

)-1

X

тодом.

b

Н

b

1 + oJ;

быть не менее 100 кг/м.

- 5

Ю

293444.4

где b - дрейфовая скорость электрона вдоль поля Е; b - подвижность электрона поперек

поля Н; I - среднее время между двумя

соударениями.

При Е II Н подвижность электрона в направлении анода максимальна, а его ионизационная способность меньше. Следовательно, при изменении ориента- ции полей Н, Е ионизационная способность изменяется от минимальной до максимальной.

Кр.рме того, энергия частиц, бом- J5 бардирующих поверхность теплоизолятора, должна быть большей или равной теплоте десорбции молекул газа, адсорбированных на поверхности тепло- изолятора, или больше ее. 20 Необходимую энергию заряженным частицам сообщают электрическим полем Е. При повышении напряженности. поля Е энергия частиц возрастает, при уменьшении - уменьшается. Практичес- 5 ки достаточность поля Е определяют по интенсивности очистки теплоизолятора (по изменению давления в теплоизоляционной полости) при постоянной скорости откачки.

30 Известно, что вакуумная теплоизоляция эффективна тогда, когда давление в теплоизоляционной полости составляет 10 - 10 Па. Поэтому чтобы создать вакуумную теплоизоляцию по

35 способу-прототипу, необходимо время на удаление как десорбированного газа с поверхностей теплоизолятора, так и на удаление продуваемого ионизованного газа.

40 По предлагаемому способу время на создание вакуумной теплоизоляции составляет время, затрачиваемое только на удаление десорбированного газа. Известно, что время жизни ионизо45 ванного газа составляет - 10 С, после чего ион нейтрализуется. Если учесть, что максимальная скорость истечения ионизованного газа из сопла при продувке теплоизоляционной полос50 ти может составлять не более сотен метров в секунду, то становится ясно, что очистка по способу-прототипу обеспечивается только на входе ионизованного газа в теплоизоляционную

изолятора в межстенной пол

быть не менее 100 кг/м.

Согласно предложенному способу, теплоизолятор в полости очищается по всему объему за счет того, что газ ионизируется непосредственно в полос ти, в создаваемых скрещенных полях, при этом скорость заряженных частиц в электрическом поле составляет сотни километров в секунду.

Таким образом, по предложенному способу процесс очистки теплоизолято ра в полости проходит более интенсивно, чем по способу-прототипу.

10

Формула изобретения

Способ очистки вакуумной теплоизоляции ионизированным газом, отличающийся тем,что,с целью повышения скорости очистки, ионизацию осуществляют в процессе вакуумирования теплоизоляции при помощи скрещенных электрического и магнитного полей, создаваемых в слое изоляции, при этом частицам газа сообщают энергию, большую или равную теплоте десорбции.

Изобретение относится к технологии создания вакуумной теплоизоляции и решает проблему повышения скорости ее очистки. Согласно изобретению, в процессе вакуумирования вакуумной теплоизоляции адсорбированный газ ионизируют путем скрещенных электри- ческого и магнитного полей, создаваемых в слое изоляции, при этом ; частицы газа сообщают энергию, большую или равную теплоте десорбции. При этом в слое изоляции создается несамостоятельный разряд в среде оставшегося газа. Образующиеся заряженные частицы при движении в скрещенньш полях бомбардируют теплоизоляцию и вызывают десорбцию газа с ее поверхностей, который удаляется в процессе откачки. 2 ил. N9 СО со 4ib 4ib

Редактор М.Циткина

Составитель Г.Ольшанская

Техред И,Попович Корректор О.Луговая

Заказ 367/39 Тираж 453Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4