Низковакуумный крионасос Советский патент 1992 года по МПК F04B37/08 

Изобретение относится к области вакуумной техники, а в частности к форвакуум ным конденсационным насосам для систем безмасляной откачки вакуумных установок. , Целью изобретения является улучшение откачных характеристик и снижение энергозатрат.

На чертеже представлена схема крионасоса.. .- : :Низковакуумный крионасос содержит корпус 1 с всасывающим патрубком 2, размещенный в корпусе 1 сосуд 3 для криоагента и последовательно расположенные по ходу откачиваемого газа теплообменник 4 предварительного охлаждения газа, промежуточный теплообменник 5, откачивающий элемент 6 и сборник конденсата 7. Сосуд выполнен двухсекционным и крионасос дополнительно снабжен вертикальной трубой 8, соединяющей верхнюю и нижнюю секции 9 и 10 сосуда 3 для криоагента, и дополнительным теплообменником 11, размещенным в нижней части верхней секции 9, вход которого подключен к паровому пространству нижней секции 10 сосуда 3, а выход выведен из корпуса 1. Верхняя секция. 9 сосуда 3 снабжена клапаном 12 с коническим уплотнением, контактирующим с верхней частью вертикальной трубы 8, нижняя секция 10 сосуда 3 кюветой 13. жестко закрепленной на нижней части вертикальной трубы 8, а промежуточный теплообменник 5 и откачивающий элемент 6 расположены в нижней секции 10 сосуда 3, в паровом и жидкостном пространстве соответственно. Крионасос также содержит патрубок 14-лля

XI

С

Ю О

заливки криоагента в сосуд 3, патрубок 15 для откачки паров криоагента, клапаны 16 и 17 слива криоагента и конденсата газа по окончании работы.

Крионасос работает следующим образом. Верхнюю секцию 9 сосуда 3 заполняют жидким криоагентом через заливной патрубок 14, При этом охлаждаются трубки предварительного теплообменника 4 и дополнительного азотного теплообменника 11. Открывается клапан 12, имеющий коническое уплотнение, и криоагент из верхней секции 9 по трубе 8, снабженной отверстиями в нижней части, поступает в кювету 13, находящуюся в нижней секции 10 сосуда 3 для криоагента.

При этом производят вакуумирование нижней секции 10 через патрубок 15 механическим насосом. Жидкий криоагент, поступая в кювету 13, кипит в ней и охлаждается до равновесной температуры. Активное перемешивание криоагента пузырьками пара и струями, вытекающей из отверстия жидкости, способствует интенсификации процесса охлаждения, В тех случаях, когда жидкость имеет равновесную температуру, недостаточную для возникновения процесса кипения, охлаждение криоагента происходит путем испарения в. периферийной части кюветы, где толщина слоя- охлаждающейся жидкости невелика. Это позволяет проводить охлаждение до равновесной температуры всей массы криоагента, далее поступающего к откачивающему элементу 6. Данный эффект подчеркивается также тем, что при сливе , криоагента с кюветы 13 на дно нижней секции 10 попадает только тонкий поверхностный слой криоагента, который всегда достаточно охлажден как при пузырьковом кипении, так и при поверхностном испарении. Пары криоагента охлаждают трубки промежуточного теплообменника 5, а затем,; проходя по трубкам теплообменника 11, жидкий криоагент, находящийся в верхней секции 9, после чего откачиваются механическим насосом, подключенным к патрубку 15. Применение двухсекционного сосуда 3 для криоагента позволяет исключить обогащение криоагента низкокипящей компонентой при откачке паров.

Воздух из откачиваемой камеры поступает во всасывающий патрубок 14, проходит по трубкам теплообменника .4 предварительного охлаждения, приобретая

температуру, близкую к температуре жидкого криоагента, кипящего при атмосферном давлении, затем попадает в нижнюю секцию 10; где последовательно охлаждается в промежуточном теплообменнике 5 парами

откачиваемого криоагента и конденсируется на внутренней поверхности трубок откачивающего элемента б. Под действием силы тяжести жидкий воздух стекает в сборник 7 конденсата.

По окончании работы конденсат воздуха сливается через вентиль 17, а неизрасходованный жидкий криоагент - через вентиль 16.

В результате улучшаются откачные характерисшки низковакуумного крионасоса, и снижаются энергозатраты на вакуумирование.

Формула изобретения

Низковакуумный крионасос, содержащий корпусе всасывающим патрубком, размещенный в корпусе сосуд для криоагента и последовательно расположенные по ходу откачиваемого газа теплообменник предварительного охлаждения газа, промежуточный теплообменник, откачивающий элемент и сборник конденсата, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью улучшения откач- ных характеристик и снижения энергрзатрат, сосуд для криоагента выполнен двухсекционным и снабжен вертикальной трубой, соединяющей верхнюю и нижнюю секции, и дополнительным теплообменником, размещенным в нижней части верхней

секции, вход которого подключен к паровому пространству нижней секции сосуда, а выход выведен из корпуса, верхняя секция сосуда снабжена клапаном с коническим уп лотнением, контактирующим с верхней частью вертикальной трубы, нижняя секция сосуда - кюветой, жестко закрепленной на нижней части вертикальной трубы, а промежуточный теплообменник и откачивающий элемент расположены в нижней секции сосуда в паровом и жидкостном пространстве соответственно.

Изобретение позволяет улучшить откач- ные характеристики и снизить энергозатраты низковакуумного крионасоса. В корпусе 1 с всасывающим патрубком 2 размещён сосуд 3 Для криоагента. Последовательно расположены по ходу откачиваемого газа теплообменник 4 предварительного охлаждения газа, промежуточный теплообменник 5, откачивающий элемент 6 и сборник 7 конденсата. Сосуд 3 выполнен двухсекционным и снабжен вертикальной трубой 8, соединяющей верхнюю и нижнюю секции 8, 9. Теплообменник 11 размещен в нижней части секции 9, его вход подключен к паровому пространству секции 10, выход выведен из корпуса 1. Секция 9 снабжена клапаном 12 с коническим уплотнением, контактирующим с верхней частью трубы 8, секция 10 - кюветой 13, жестко закрепленной на нижней части трубы 8. Теплообменник 5 и элемент б расположены в секции 10 в паровом и жидкостном пространстве соответственно. 1 ил.