Адсорбционный насос Советский патент 1993 года по МПК F04B37/02 

Изобретение относится к вакуумной технике, а более конкретно к устройствам для создания и поддержания требуемого вакуума в рабочих объемах.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков.

На фиг.1 дан продольный разрез насоса; на фиг.2 - сечение А-А на фиг. 1.

Адсорбционный насос состоит из герметичного корпуса 1,внутри которого располо- . жен сосуд Дьюара, имеющий кольцевую камеру 2, разделенную перегородками, для размещения в ней сорбента 3, герметичную полость 4 для залива хладагента и вакуумную полость 5 для снижения теплообмена с окружающей средой. На днище кольцевой камеры 2 установлены вертикальные тепло- передающие трубы 6 из металла с высокой

теплопроводностью (например, из меди или алюминия). В трубах 6 выполнен по высоте ряд отверстий для обеспечения доступа откачиваемого газа к сорбенту 3. Сорбент размещен на перегородках, представляющих собой съемные, горизонтально расположенные диски 7. Толщины слоя сорбента выбирается из условия обеспечения его взаимодействия с откачиваемым газом на всю глубину засыпки. Диски дистанциони- руются по высоте с помощью втулок 8, установленных на теплопередающих трубах 6. Диски имеют отверстия, расположенные по концентричным окружностям одного или нескольких радиусов, а в отверстиях установлены вертикальные трубы 6. В качестве примера на фиг.2 показаны восемь таких труб, расположенных на окружности одного

00

ы ел

00

4

СА)

радиуса. Сверху корпус закрыт крышкой €, имеющей в центре отверстие, в которое входит труба 10, образующая внутреннюю стенку кольцевой камеры 2. Во внутренней негерметичной полости трубы 10 размещен съемный нагреватель 11. На крышке 9 расположены вентиль 12.

Герметизация полости кольцевой камеры с сорбентом 3 осуществляется уплотнениями 13 и 14..

Адсорбционный насос работает следующим образом. Кольцевую камеру 2 с размещенным в ней сорбентом вакуумируют через вентили 12, после чего вентиль закрывают и насос через патрубок вентиля присоединяют к рабочему объему, подлежащему вакуумированию. Первоначально откачку рабочего объема осуществляют механическими насосами (форвакуумнымм и турбо- молекулярными) с доведением в нем вакуума до рабочего. Затем непосредственно перед испытаниями (например, оптических систем) механические вакуумные насосы отключают, чтобы избежать влияния шума и вибраций на результаты испытаний. После этого вентиль 12 открывают и в дальнейшем в ходе испытании рабочий вакуум поддерживают адсорбционным насосом. При этом выделяющиеся в ходе испытаний газы (N2, Оа и другие) через вентиль 12 проходят внутрь труб 6, через отверстия в них проникают в полость 2 и поглощаются там сорбентом 3. Охлаждение насоса осуществляют хладагентом 4, которым обычно является жидкий азот. Охлаждение сорбента до низких температур резко увеличивает его поглощающую способность. Заливку азота осуществляют через патрубок Б. Азот при работе испаряется и пары его удаляют через патрубок В. В ходе испытаний требуется периодически доливать азот через патрубок Б для поддержания его на определенном уровне, контролируемом датчиком.

После завершения испытание с целью восстановления рабочих свойств сорбента осуществляют его регенерацию. Для этого после слива или испарения жидкого азоте включают нагреватель 11 и прогревают весь узел до 300°С, выдерживая в этом режиме в течение нескольких часов. При этом одновременно осуществляется вакуумирование через вентиль 12. При нагреве газы (в основ- ном Мг и О)- связанные с сорбентом, выделяются из него и откачиваются, 8 сорбент восстанавливает свои поглощающие свойства, после чего адсорбционный насос вновь готов к работе.

Известно, что через определенное количество циклов адсорбция-регенерация сорбент деградирует и постепенно теряет свою поглощающую способность по отношению к газам. В этом случае необходима замена в насосе всего сорбента, что осуществляют, извлекая из кольцевой камеры последовательно диски с насыпанным на них сорбентом, начиная с верхнего, а затем в обратном порядке начиная с нижнего, загружают диски, засыпая их слоем свежего

сорбента.

Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в том, что с одной стороны, упрощается эксплуатация насоса благодаря удобству загрузки и выгрузки

сорбента из-за наличия съемных, горизонтально расположенных дисков с насыпанным на них слоем сорбента, а с другой стороны, повышается надежность нагревателя, т.к. внутренняя полость кольцевой камеры с установленным в ней нагревателем выполнена негерметичной, а сам нагреватель выполнен съемным. Это позволяет монтировать нагреватель в адсорбционный насос только на период проведения регенёрации сорбента, а в рабочих режимах нагреватель из насоса удаляется, чтобы не подвергать его воздействию низких температур. Кроме того, такая конструкция позволяет легко заменять нагреватель в случае

выхода его из строя.

Формула изобретения

1.Адсорбционный насос, содержащий герметичный корпус с крышкой, внутри которого расположен сосуд Дьюара с кольцевой камерой для сорбента, разделенной перегородками, и нагреватель, установленный во внутренней полости кольцевой камеры, отличающийся тем, что, с целью

упрощения эксплуатации и повышения надежности, ои снабжен вертикальными трубами, в которых выполнен по высоте ряд отверстий, и втулками, перегородки установлены горизонтально и выполнены сьемными в виде дисков с отверстиями, расположенными по концентричным окружностям одного или нескольких радиусов, вертикальные трубы установлены в отверстиях втулки и надеты на трубы между перегородками, внутренняя полость кольцевой камеры выполнена негерметичной и изолирована от полости сосуда Дьюара, нагреватель выполнен съемным, а вертикальные трубы и диски выполнены из металла с высокой теплопроводностью.

2.Насос по п, 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что днище кольцевой камеры расположено в полости сосуда Дюара, а вертикальные трубы установлены на днище.

.iV -I- /. -,- r

шш

i. -:. : 1 l ;

--1-/J

Ci 1

;; r/

I

Использование: для создания и поддержания требуемого вакуума в рабочем обье- ме. Сущность изобретения: насос содержит герметичный корпус 1 с крышкой, сосуд Дьюара с кольцевой камерой 2, которая разделена перегородкой для размещения в ней сорбента 3, герметичную полость 4 для хладагента и вакуумную полость 5 для снижения теплообмена с окружающей средой. Трубы 6 из металла с высокой теплопроводностью закреплены на днище камеры 2 и снабжены отверстиями. Сорбент 3 размещен на горизонтальных дисках 7, Диски 7 дистанцируются втулками 8. Труба 10 образует внутреннюю стенку камеры 2. выполнена негерметичной и содержит сьемный нагреватель 11. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. (Л

fr8Sie8l

А-А

Фиг.1