Установка для создания вакуумно-порошковой теплоизоляции Советский патент 1993 года по МПК F17C3/02 

Изобретение относится к технологиям создания вакуумно-порошковой теплоизоляции в емкостях типа сосудов Дьюара, в том числе с небольшим объемом межстенных полостей, например термосов.

Целью изобретения является повышение производительности за счет снижения сопротивления линии изделие - высоковакуумный насос и. как следствие, увеличения скорости вакуумирования межстенных полостей перед их герметизацией.

На первом этапе возможен частичный вынос порошка из межстенных полостей через волокнистые фильтры,установленные в вакуумировочных трубках емкостей. Эти фильтры имеют сопротивление по воздуху, близкое сопротивлению самого порошка, и не препятствуют откачке воздуха из него. На начальной стадии откачки порошок в межстенных полостях старается сдвинуться вместе с воздухом в сторону вакуумировочных трубок, но встретив волокнистые филь00 О

о со о

N

СО

тры запутывается в их порах и останавливается, пропуская лишь воздух и небольшое количество своей пыли. Поскольку откачиваемый запыленный воздух движется из коллектора вниз - к месту подключения. форвакуумного насоса, фильтр крышки высоковакуумной полости установки остается чистым, а вынесенный порошок улавливается фильтром-накопителем и скапливается в его стакане, практически, не достигая самой фильтрующей поверхности. Последняя имеет большую площадь и весьма незначительное сопротивление по воздуху, что обеспечивает длительную работу установки между профилактическими операциями очистки ее фильтров. По достижении указанного разрежения форвакуумный насос, практически, подходит к пределу своих возможностей и его производительность падает. Оставшийся -в межстенных полостях сильно разреженный воздух к этому моменту уже не обладает способностью перемещать даже отдельные пылинки порошка и последний полностью теряет свою подвижность.. Достигнутое разрежение устанавли- вается и в высоковакуумной полости установки.

На втором этапе форвакуумную камеру отсекают от коллектора дополнительным сопротивлением, сообщают напрямую кол- лектор с высоковакуумным насосом и ваку- умируют межстенные полости до рабочего разрежения, например, 10 мм рт.ст.

Одновременно с форвакуумным насосом, откачивающим воздух из межстенных полостей емкостей, работает и второй форвакуумный насос, подготавливающий к запуску высоковакуумный насос. Так что к моменту создания в первых разрежения .5- мм рт.ст., второй форвакуумный на- сое создает такое же разрежение и в полости высоковакуумного, подготавливая его к запуску. Вентили обоих форвакуумных насосов перекрывают и открывают затвор высоковакуумного насоса, сообщая полость последнего с высоковакуумной полостью установки. После выравнивания давления в этих полостях опускают крышку коллектора вниз до упора в его нижний фланец. Фильтр крышки отсекает форвакуумную камеру от коллектора, который теперь уже напрямую сообщается с высоковакуумным насосом. Исключение сопротивления между насосом и межстенными полостями обеспечивает повышение производительности вакууми- рования порошковой изоляции до рабочего разрежения.

На третьем этапе в процессе герметизации, достигнутый вакуум в межстенных полостях емкостей, поддерживают откачкой

через введенный между коллектором и высоковакуумным насосом фильтр с небольшим сопротивлением.

По окончании процесса вакуумирова- ния межстенных полостей емкостей, подсоединенных для этого к коллектору установки, начинается процесс их герметизации. Для емкостей, имеющих небольшой объем изолируемых полостей, он как правило заключается в пережиме вакуумировоч- ной трубки, обрезке ее излишков и запаивании или заварке пережатого конца. Сразу же после пережатия трубки, линия герметизируемой емкости должна быть отсечена от коллектора, так как в противном случае атмосферный воздух, врывающийся в линию при отрезке излишков трубки, может уничтожить вакуум во всех остальных, еще не загерметизированных полостях. Отсечка осуществляется либо посредством пережатия резинового вакуумного шланга, либо закрытием установленного на линии вентиля. Чтобы предохранить полость высо- ковакуумного насоса от засорения, в случае непредвиденного попадания запыленного атмосферного воздуха, например, через неперекрытую или неплотно перекрытую линию, перед началом процесса герметизации полостей между насосом и коллектором вводят фильтр крышки, через который ведется откачка до отсечения последней линии. Этот фильтр уже не оказывает влияния на качест- во откачки, так как требуемое разрежение в межстенных полостях к моменту его введения давно достигнуто.

Коллектор установки выполнен вертикальным и ограничен снизу форвакуумной камерой с неподвижным фильтром-накопителем. . .

Благодаря вертикальному расположению коллектора, вынесенный в него порошок, отделяясь от своего носителя воздуха, тут же падает в приемную воронку стакана фильтра форвакуумной камеры. Практически чистый воздух через окна стакана и фильтрующую поверхность удаляется из камеры, а скопившийся в стакане порошок остается в нем до профилактической чистки, проводящейся при периодическом обслуживании установки.

Сверху коллектор ограничен высоковакуумной камерой с крышкой, в которую встроен фильтр.

Высоковакуумная камера предназначена для соединения коллектор с высоковакуумным насосом. На первой стадии вакуумирования межстенных полостей емкостей она защищена от загрязнения крыш- кой с фильтром и потоком, откачиваемого из нее и полости затвора высоковакуумного

насоса, воздуха. Фильтр крышки за счет этого остается чистым, а в самой камере уста- навливается разрежение равное разрежению запуска высоковакуумного насоса, необходимое и для открытия затвора последнего.

Крышка коллектора снабжена приводом и установлена с возможностью перемещения в крайнее нижнее и крайнее верхнее положение до контакта с соответствующими фланцами коллектора.

Перемещаясь из верхнего положения в нижнее, крышка,сообщает коллектор с высоковакуумной камерой и насосом напрямую, а поднимаясь вверх в конце процесса вакуумирования - защищает камеру, затвор и насос от засорения пылью теплоизолирую- щего порошка.

Признаков аналогичных или подобных отличительным признакам заявляемого технического решения среды аналогов не обнаружено, а значит можно сделать вывод, что оно обладает существенными отличиями и новизной.

На фиг. 1 изображена установка, осуществляющая способ теплоизоляции, вертикальный разрез(в левой части разреза крышка коллектора поднята, в правой -опущена); на фиг. 2 - установка, вид сверху.

Установка содержит высоковакуумный насос 1 с вакуумным затвором 2, к которому коротким горизонтальным патрубком 3 присоединена высоковакуумная камера 4. Снизу к ней пристыкован коллектор 5 со штуцерами б и вентилями 7 линий подключения, межстенных полостей 8 емкостей 9 через вакуумировочные трубки 10, а к коллектору - форвакуумная камера 11, в которой размещены фильтр 12, стакан 13 и его приемная воронка 14. В стенке стакана под приемной воронкой прорезаны окна 15. Высоковакуумная камера 4 на своем верхнем фланце 16 несет привод 17 крышки 18, оснащенной фильтром 19. Крышка взаимодействует с верхним 20 и нижним 21 фланцами коллектора 5. К полостям высоковакуумного насоса 1 и форвакуумно й камеры 11 через вентили 22 и 23 подключены форвакуумные механические насосы 24 и 25, соответственно.

Установка работает следующим образом. Все вентили установки закрыты, крышка 18 в верхнем положении. К линиям подключения вакуумировочными трубками 10 присоединены межстенные полости 8 ёмкостей 9, заполненные теплоизолирующей порошковой смесью, удерживаемой там при посредстве волокнистых фильтров. Включают насосы 24 и 25 и вакуумируют полости высоковакуумного насоса 1 и камеру 11 до

п

разрежения 5-10 мм рт.ст. Последовательно медленно открывают вентили 7, сообщая полости 8 с коллектором 5. Выходя из каждой межстенной полости через ее волокнистый фильтр, воздух выносит с собой небольшое количество порошка в виде пыли, которая попадая в коллектор 5 отделяется от своего носителя и падая под собственным весом через воронку 14 оседа0 ет на дно стакана 13. Воздух,двигаясь в том же направлении,дополнительно разгоняет частицы, усиливает эффект разделения за счет центробежных сил в момент поворота от края воронки к окнам 15. Практически

5 очищенный воздух через фильтр 12 выходит в форвакуумную камеру 11 и откачивается насосом 25. Одновременно воздух откачивается из полостей затвора 2, патрубка 3 и камеры 4, сдувая обратным потоком части0 цы пыли с нижней поверхности фильтра 19 крышки 18 коллектора. Уже при разрежении 10 мм рт.ст. порошок теряет подвижность, так как лишается своего носителя, а доведео

ние разрежения до 5-10 мм рт.ст. практи5 чески исключает возможность выброса порошка в коллектор 5 из патрубков штуцеров 6. Известно, что при необходимости ускорить процесс вакуумирования, особенно если нужно достичь более высоких по срав0 нению с указанными степеней разрежения, желательно коммуникации, связывающие откачиваемые объемы с высо.ковакуумным насосом, сделать как можно короче, а их .диаметры приблизить к диаметру внутрен5 ней полости самого насоса, исключив по . возможности из них разного рода сопротивления, такие -как изгибы, лабиринты, плотные фильтры и так далее. В нашем случае таким сопротивлением является фильтр 19

0 крышки 18, предохраняющий камеру 4 от засорения на первом этапе вакуумирования межстенных полостей. По завершении этого этапа вентили 22 и 23 закрывают, открывают затвор 2 и после выравнивания давления

5 в полостях 1 и 4 опускают крышку 18 в нижнее положение до ее соприкосновения с фланцем 21 коллектора. Осуществляется эта операция при помощи привода 17 крышки 18, обеспечивающего ее вертикальное

0 перемещение без нарушения герметичности камеры 4. В нижнем положении фильтр 19 отсекает форвакуумную камеру 11 от камеры 4, а межстенные полости 8 напрямую без сопротивлений сообщаются с высокова5 куумным насосом 1. Второй этап завершается после того, как в межстенных полостях 8 устанавливается рабочее разрежение, в данном случае 10 мм рт.ст. На заключительном третьем этапе производится последовательная герметизация межстенных полостей всех емкостей. Прежде, чем начать эту операциюкрышку 18 поднимают в верхнее положение до упора в верхний фланец 20.коллектора 5, вводя таким образом в линии вакуумирования фильтр 19, предохраняющий камеру 4 от случайного загрязнения, . Производятпережим вакуумировочной трубки 10 одной из емкостей 9, затем закрывают вентиль 7 на ее линии вакуумирования и производят отрезку пережатого конца трубки, не снимая ггри этом устройство пережима. Рабочее разрежение в межстенной полости 8 сохраняется благодаря тому, что конец трубки запаивается или заваривается до снятия устройства пережимала линия вакуумирования при отрезке трубки разгерметизируется, втягивая в себя атмосферный воздух, и если вентиль

7 закрыт не плотно, чего ни в коем случае допускать нельзя, запыленный воздух может прорваться в коллектор 5. Но поскольку- фильтр 19 отсекает на этом этапе коллектор от высоковакуумной части установки, загрязнения последней произойти не может.

8 худшем случае может быть нарушено разрежение в еще не загерметйзированных к этому моменту межстенных полостях, которое, кстати, может быть быстро восстановлено. Введение фильтра 19 в линии вакуумирования после того, как уже достигнуто рабочее разреже ние в полостях 8, не ухудшает разрежение в них, так как насос 1

продолжает работать, а в полости 11 степень разрежения та же.

Таким образом обеспечивается повышение производительности теплоизолиро- вания емкостей за счет ускорения достижения рабочего разрежения в их межстенных полостях и снижения сопротивления волокнистых фильтров по воздуху.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

, Установка для создания вакуумно-по- рошковой теплоизоляции в межстенной полости сосудов Дьюара, содержащая корпус, средства создания рабочего разрежения,

подсоединенные к полости через трубопроводы с вентилями, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения производительности вакуумирования за счет уменьшения на его основном этапе сопротивления линий

откачки, корпус выполнен вертикальным и содержит расположенные соответственно сверху и снизу высоковакуумную и форваку- умную камеры с фланцами, между которыми размещен встроенный в корпус кольцевой

коллектор с радиальными штуцерами для подсоединения сосудов Дьюара, коллектор снабжен крышкой с фильтром и герметичным приводом осевого перемещения, взаимодействующей в крайних положениях с

фланцами камер, при этом привод располо-. жен на верхнем торце установки и фланец форвакуумной камеры выполнен в виде фильтра-накопителя.

Область применения: в технологии создания вакуумно-порошковой теплоизоляции в емкостях типа сосудов Дьюара, в том числе с небольшим объемом межстенных полостей, например термосов. Сущность изобретения: вакуумйрование осуществляют в три этапа, на первом из которых производят откачку основной части общего количества воздуха, находящегося вместе с порошковой теплоизолирующей смесью в межстенных полостях емкостей и внутреннем объеме полостей установки, до разрежения прекращения подвижек порошка, например 5 -10 мм рт.ст.. в направлении сверху от коллектора - вниз к форвакуумной камере посредством насоса. На втором этэпе камеру отсекают от коллектора фильтром крышки, опущенной на фланец коллектора, и межстенные полости сообщают напрямую с высоковакуумным насосом,обеспечивая в йих рабочее разрежение, например 10 мм рт.ст. Форвакуумные насосы при этом отключены, а вентили перекрыты. Затвор открыт. На третьем этапе в процессе герметизации межстенных полостей откачку коллектора ведут через фильтр крышки, поднятой до упора во фланец коллектора при посредстве привода. Вынесенный на первом этапе из межстенных полостей в виде небольшого количества пыли порошок оседает на дне стакана, а воздух откачивается через фильтр. Удаление порошка производится при профилактических работах на установке. Таким образом, повышение производительности теплоизолирования емкостей обеспечивается ускоренным достижением рабочего разрежения в межстенных полостях емкостей благодаря их вакуумированию напрямую и применению волокнистых фильтров с малым сопротивлением по воздуху, располагаемых в вакууми- ровочных трубках емкостей. 2 ил. (Л