Криоадсорбционный насос Советский патент 1991 года по МПК F04B37/02 F04B37/08 

Изобретение относится к вакуумной технике, а именно к конструкциям криоад- сорбционных вакуумных насосов.

Цель изобретения - улучшение откач- ных характеристик, повышение экономичности путем снижения расхода криоагента, а также повышение надежности.

На фиг.1 представлен предлагаемый насос, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.

Криоадсорбционный насос содержит вертикальный корпус 1 с днищем 2 и расположенным на крышке 3 входным патрубком 4, размещенный в корпусе 1 внутри цилиндрического экрана 5 охлаждаемый радиационный экран, выполненный в виде обечайки 6, герметично закрепленной на входном патрубке 4 и на сосуде 7 для хладагента,

снабженном сквозным осевым каналом 8 с внутренним шевронным экраном 9, и входного шевронного экрана 10, закрепленного в верхней части обечайки 6, и установленный внутри обечайки 6 радиационного экрана откачивающий элемент, выполненный в виде кольцевого сосуда 11 для криоагента, снабженного крышкой 12 с трубками-подвесками 13, теплопроводом, перфорированными обечайками 14, расположенными с зазорами коаксиально последним пористыми теплозащитными экранами 15 и адсорбентом 16, размещенным в зазорах. Теплопровод выполнен в виде внутренней 17 и внешней 18 обечаек, коаксиальных перфорированным обечайкам 14 и пористым экранам 15, перфорированные обечайки 14 и внутренняя 17 и внешняя 18 обечайки зао

00

ю

Г-Л1

креплены с тепловым контактом на крышке 12 сосуда 11 для криоагента, а трубки-подвесы 13 расположены между двумя соседними пористыми экранами 15 и снабжены упорными шайбами 19, установленными выше центра тяжести откачивающего элемента, обечайка 6 радиационного экрана снабжена тепловым мостом 20, расположенным внутри нее с образованием кольцевой полости 21 и герметично закрепленным на обечайке 6 в ее верхней части и на крышке 12 сосуда 11 для криоагента. Сосуд 11 для криоагентэ снабжен тонкостенной трубой 22, расположенной с зазором в осевом канале 8 сосуда 7 для хладагента, контактирующей с ним в зоне своего нижнего торца и закрепленной верхним торцом на сосуде 11 для криоагента, в внутренний шевронный экран 9 размещен в нижней части тонкостенной трубы 22. Насос дополнительно содержит размещенный во внутренней полости сосуда 7 для хладагента торовый сосуд 23, снабженный двумя диаметрально расположенными патрубками 24 и 25, гер- метччно выведенными из корпуса 1. Обечайка 6 радиационного экрана снабжена сквозными отверстиями, выполненными в зоне кольцевой полости 21. Насос также снабжен аварийными клапанами 26 и 27, подключенными к входному патрубку 4, причем клапан 26 сообщен с атмосферой, а клапан 27 - с полостью между корпусом 1 и радиальным экраном. Кроме того, на обечайке 6 радиационного экрана расположен кольцевой карман 28 с пористым экраном 29, заполненный адсорбентом.

Насос работает следующим образом. Предварительно внутренняя полость насоса и полость между корпусом 1 и радиационным экраном, выполняющая функции охранной теплоизоляционной полости, ва- куумируются внешним форвакуумным насосом. По достижении в этих полостях необходимого уровня вакуума их внешнюю откачку прекращают и заливают хладагент (жидкий азот) в сосуд 7 радиационного экрана. Откачка камеры, для которой предназначен данный насос, от атмосферного давления может осуществляться через торовый сосуд 23 путем подключения к камере и форвакуумному насосу патрубков 24 и 25, В этом случае торовый сосуд 23 выполняет функцию азотной ловушки. После предварительного вакуумирования камеры и насоса в сосуд 11 заливают криоагент, который имеет температуру ниже, чем хладагент, либо тот же хладагент (например, жидкий азот), который в рабочих условиях имеет более низкую температуру вследствие обеспечения откачки его паров из сосуда 11 через трубки-подвесы 13.

По мере охлаждения обечайки 6 радиационного экрана охлаждается и кольцевой

карман 28. Расположенный в нем адсорбент обеспечивает поддержание высокого вакуума в теплоизоляционной полости. Одновременно происходит и охлаждение адсорбента 16 в зазорах между пористыми

0 экранами 15 и перфорированными обечайками 14„ По достижении рабочей температуры адсорбентом 16 насос интенсивно поглощает поступающие в него из откачиваемой камеры через входной патрубок А га5 зы. При использовании в качестве криоагента твердого азота температуру адсорбента 16 можно довести до уровня около 50 К, когда он поглощает практически все атмосферные газы. Для удаления неадсор0 бируемых газов к данному насосу может быть дополнительно подстыкован, например, магниторазрядный насос.

Тепловой мост 20 обеспечивает минимум теплопритока к откачивающему эле5 менту со стороны радиационного экрана. Аварийные клапаны 27 и 28 предназначены для предотвращения разрушения слабых в прочностном отношении элементов насоса, например теплового моста 20, при резком

0 аварийном повышении давления на входе насоса. Эти клапаны обеспечивают выравнивание давления в теплоизоляционной полости и в полости откачивающего элемента. Наличие тонкостенной трубы 22 снижа5 ет теплопритоки к сосудам 7 и 11, т.е. позво- ляет снизить расходы хладагента и криоагента.

Высокие скоростные характеристики насоса обеспечиваются развитой поверхно0 стью пористых теплозащитных экранов 15 и надежной тепловой защитой адсорбента. Формула изобретения 1. Криоадсорбционный насос, содержащий вертикальный корпус с днищем и рас5 положенным на крышке входным патрубком, размещенный в корпусе внутри цилиндрического экрана охлаждаемый радиационный экран, выполненный в виде обечайки, герметично закрепленной на входном патрубке и на сосуде для хладаген5 та, снабженном сквозным осевым каналом с внутренним шевронным экраном, и входного шевронного экрана, закрепленного в верхней части обечайки, и установленной внутри обечайки радиационного экрана от0 качивающий элемент, выполненный в виде кольцевого сосуда для криоагента, снабженного крышкой с трубками-подвесками, теплопроводом, перфорированными обечайками, расположенными с зазором коаксиально последним пористыми теплозащитными экранами и адсорбентом, размещенным в зазорах, отличающийся тем, что, с целью улучшения откачных характеристик и повышения экономичности путем снижения расхода криоагента, теплопровод выполнен в виде внутренней и внешней обечаек, коаксиальных перфорированным обечайкам и пористым экранам, причем последние, перфорированные внутренняя и внешняя обечайки закреплены с тепловым контактом на крышке сосуда для криоагента, а трубки-подвесы расположены между двумя соседними пористыми экранами и снабжены упорными шайбами, установленными выше центра тяжести откачивающего элемента, обечайка радиационного экрана снабжена тепловым мостом, расположенным внутри нее с образованием кольцевой полости и герметично закрепленным на обечайке радиационного экрана в ее верхней части и на крышке сосуда для криоагента, при этом последний снабжен тонкостенной трубой, расположенной с зазором в осевом канале сосуда для хладагента, контактирующей с ним в зоне своего нижнего торца и закрепленной верхним торцом на сосуде для криоагента, а внутрен- ний шевронный экран размещен в нижней части тонкостенной трубы.

2.Насос по п. 1,отличающийся тем, что он дополнительно содержит размещенный во внутренней полости собуда для

хладагента торовый сосуд, снабженный двумя диаметрально расположенными патрубками, герметично выведенными из корпуса.

3.Насос по п. 1,отличающийся тем, что обечайка радиационного экрана

снабжена сквозными отверстиями, выполненными в зоне кольцевой полости.

4.Насос по п. 1,отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, - он снабжен аварийными клапанами, подключенными к входному патрубку, причем один из них сообщен с атмосферой, а другой - с полостью между корпусом и радиационным экраном.

LI

Изобретение относится к вакуумной технике и позволяет улучшить откачные характеристики и повысить экономичность насоса. Внутренние и внешние обечайки, коаксиальные им перфорированные обечайки и пористые экраны (ПЭ) закреплены на крышке кольцевого сосуда (С) для криоагента, который размещен внутри радиационного экрана, образованного С для хладагента, обечайкой (О), закрепленной на входном патрубке, и входным шевронным экраном. Адсорбент расположен в кольцевых зазорах ме.жду перфорированной обечайкой и ПЭ. Трубки-подвесы С для криоагента размещены между соседними ПЭ и снабжены упорными шайбами. Между обечайкой, закрепленной на входном патрубке и С для криоагента установлен тепловой мост. В сквозном осевом канале С для хладагента расположена тонкостенная труба, закрел- ленная на С для криоагента. Внутри С для хладагента размещен торовый сосуд с патрубками, выполняющий функцию форваку- умной ловушки. 3 з.п. ф-лы, 3 ил. in С

8292891

Фиг. 2