АДСОРБЦИОННЫЙ НАСОС Советский патент 1995 года по МПК F04B37/02 

Изобретение относится к вакуумной технике, а именно к конструкциям адсорбционных насосов, предназначенных для откачки газов из замкнутых объемов.

Цель изобретения - улучшение откачных характеристик и снижение уноса части адсорбента при десорбции.

На фиг. 1 показан насос, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Адсорбционный насос содержит сосуд 1 с хладагентом и размещенную внутри него заполненную адсорбентом колбу 2 с входным патрубком 3 и осевой перфорированной трубкой 4. Сосуд 1 герметично закрыт сверху крышкой 5 с патрубками 6, 7 подвода хладагента и отвода его паров. Входной патрубок 3 колбы 2 закреплен на крышке 5. В колбе 2 имеется центральная трубка 8, коаксиально расположенная внутри перфорированной трубки 4. Концы 9, 10 центральной трубки 8 герметично выведены из колбы 2 и сообщены с полостью сосуда 1 с хладагентом. В верхней части перфорированной трубки 4 расположен тангенциальный ввод откачиваемого газа 11. В зазоре 12 между перфорированной 4 и центральной 8 трубками расположена винтовая направляющая 13, закрепленная с тепловым контактом на поверхности центральной трубки 8. Над тангенциальным вводом 11 расположены в колбе также конической отбойник 14 и одноволновой линзовый компенсатор 15, внутренние полости которых являются продолжением полостей центральной трубки 8 и ее верхнего конца 9, выполненного в виде V-образной трубки. Конический отбойник 14 меньшим диаметром конуса направлен вверх, а гребень волны компенсатора 15 входит внутрь полости отбойника 14.

Полость колбы 2, расположенная над коническим отбойником 14, является сепарационной зоной 16. Адсорбционный насос работает следующим образом.

В сосуд 1 заливают хладагент, например, жидкий азот, до верха колбы 2, при этом хладагентом заполняют также полости центральной трубки 8, отбойника 14 и компенсатора 15 за счет сообщения их с полостью сосуда 1. Адсорбент, содержащийся в колбе 2, интенсивно охлаждается как по периферии от холодной стенки колбы 2, так и в центре от холодной стенки перфорированной трубки 4, которая в свою очередь охлаждается за счет излучения холода от стенки центральной трубки 8 и винтовой направляющей 13. Когда температура адсорбента достигнет значения приблизительно равного температуре хладагента, в колбу 2 подают откачиваемый газ. Войдя в колбу 2 через входной патрубок 3, откачиваемый газ предварительно охлаждается от холодных стенок колбы 2, конического отбойника 14, одноволнового линзового компенсатора 15 и вступает в контакт с поверхностным слоем адсорбента. При этом небольшая часть откачиваемого газа поглощается поверхностным слоем адсорбента, а оставшаяся наибольшая часть откачиваемого газа через тангенциальный ввод 11 поступает в зазор 12 между перфорированной 4 и центральной 8 трубками. В тангенциальном вводе 11 газ предварительно закручивается, а винтовая направляющая 13, расположенная в зазоре 12, обеспечивает винтовое движение газа по всей высоте слоя адсорбента. При своем винтовом движении в указанном зазоре газ дополнительно охлаждается от холодной направляющей 13 при этом газовый поток прижимается к стенке перфорированной трубки 4. Под действием центробежных сил откачиваемый газ более энергично проникает через перфорацию трубки 4 в объем адсорбента. Завихряясь в промежутках между гранулами адсорбента, газ обволакивает каждую гранулу, тем самым эффективно поглощается адсорбентом. Равномерность распределения и эффективность поглощения газа адсорбентом обеспечивается по всей высоте слоя адсорбента.

После полного насыщения адсорбента газом прекращают его подачу, из полости сосуда 1 сливают хладагент и подают теплый газообразный агент, например азот, при 20^оС. Производится интенсивный нагрев адсорбента, содержащегося в колбе 2, и газа, поглощенного адсорбентом, до комнатной температуры, при которой осуществляется десорбция поглощенного адсорбентом газа. Выходя из слоя адсорбента равномерно по всей высоте слоя, десорбируемый газ попадает в зазор 12 между перфорированной 4 и центральной 8 трубками, за счет винтовой направляющей 13 приобретает винтовое движение и поднимается вверх к тангенциальному вводу 11. При этом за счет скоростного напора газа у стенки перфорированной трубы 4 создается эжекционный эффект, который способствует быстрому удалению газа из адсорбента. Таким образом, достигается улучшению откачных характеристик насоса.

При десорбции газ увлекает с собой частицы адсорбента, которые благодаря центробежным силам на выходе из тангенциального ввода 11, отбиваются к стенке колбы 2 и выпадают из газового потока. Циклонный эффект, способствующий отделению частиц адсорбента от газа, усиливается за счет увеличения скорости газа по законам газодинамики на выходе из тангенциального ввода 11. Частицы адсорбента, невыпавшие из газового потока за счет циклонного эффекта, а также содержащиеся в газе, удаляемом из поверхностного слоя адсорбента, отделяются от газа в зоне завихрения между стенками колбы 2 и компенсатора 15 за счет резкого снижения скорости газа. Окончательное отделение частиц адсорбента от десорбционного газа осуществляется в зоне сепарации 16, расположенной над коническим отбойником 14. Таким образом обеспечивается снижение уноса частиц адсорбента с десорбируемым газом.

Использование: в вакуумной технике, а именно в конструкциях адсорбционных насосов, предназначенных для откачки газов из замкнутых объемов. Сущность изобретения: в сосуд 1 заливают хладагент, в результате чего адсорбент начинает интенсивно охлаждаться. Когда температура адсорбента достигнет значения, приблизительно равного температуре хладагента, в колбу 2 подают откачиваемый газ, часть которого поглощается поверхностным слоем адсорбента, а оставшая часть поступает в зазор, где обеспечивается винтовое движение его по всей высоте слоя адсорбента. Под действием центробежных сил откачиваемый газ проникает через перфорацию трубки 4 в объем адсорбента. Равномерность распределения и эффективность поглощения газа адсорбента обеспечивается по всей высоте слоя адсорбента. После насыщения последнего газом прекращают его подачу, в результате чего осуществляют десорбцию поглощенного адсорбентом газа. За счет скоростного напора газа у стенки перфорированной трубы 4 создается эжекционный эффект, т.е. достигается улучшение откачных характеристик насоса. При десорбции газ увлекает с собой частицы адсорбента, которые отбиваются к стенке колбы 2 и выпадают из газового потока. Частицы адсорбента, невыпавшие из газового потока за счет циклонного эффекта, отделяются от газа в зоне завихрения между стенками колбы 2 и компенсатора 15 за счет резкого снижения скорости газа. Окончательное отделение частиц адсорбента от десорбционного газа осуществляется в зоне 16 сепарации, обеспечивая снижение уноса частиц адсорбента с десорбируемым газом. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. АДСОРБЦИОННЫЙ НАСОС, содержащий сосуд с хладагентом и размещенную в нем заполненную адсорбентом колбу с входным патрубком и осевой перфорированной трубкой, отличающийся тем, что, с целью улучшения откачных характеристик, сосуд снабжен крышкой с патрубками подвода хладагента и отвода его паров, входной патрубок размещен на крышке, колба снабжена центральной трубкой, коаксиально расположенной внутри перфорированной трубки, причем концы центральной трубки герметично выведены из колбы и сообщены с полостью сосуда с хладагентом, а перфорированная трубка в верхней части снабжена тангенциальным вводом откачиваемого газа. 2. Насос по п.1, отличающийся тем, что колба снабжена винтовой направляющей, размещенной в зазоре между перфорированной и центральной трубками. 3. Насос по п.1, отличающийся тем, что, с целью снижения уноса частиц адсорбента при десорбции, колба снабжена коническим отбойником и одноволновым линзовым компенсатором, расположенными над тангенциальным вводом, причем гребень волны компенсатора обращен внутрь отбойника.