Криогенный вакуумный насос Советский патент 1982 года по МПК F04B37/08 

(54) КРИОГЕННЫЙ ВАКУУМНЫЙ НАСОС

Изобретение относится к вакуумной технике, а именно к конструкциям криогенных вакуумных насосов. Известен криогенный вакуумный насос, содержащий корпус с расположенным в нем внутри охлаждаемого экрана откачивающим элементом в виде сосуда с хладагентом и закрепленным на его поверхности трубчатым змеевиком, входной патрубок которого расположен в сосуде выще уровня хладагента, а выходной герметично выведен из корпуса 1. Недостатки известного насоса - значительные расход хладагента и время достижения предельного вакуума вследствие повыщения температуры участков откачивающего элемента при понижении уровня хладагента в сосуде, приводящего к переконденсации откачиваемого газа с отепляющихся участков на более холодные. Цель изобретения - сокращение расхода , хладагента и времени достижения предельного вакуума. Указанная цель достигается тем, что трубчатый змеевик размещен на днище сосуда и над змеевиком на боковых стенках сосуда герметично закреплена перегородка. снабженная патрубком ограниченной проводимости для хладагента, автоматический криогенным вентилем и трубкой для отвода паров, верхний конец которой расположен в сосуде выще уровня хладагента, а нижний - в полости между днищем сосуда и перегородкой, и последняя и выходной патрубок змеевика покрыты слоем теплоизоляции. При этом в зоне днища сосуда размещена диафрагма, снабженная патрубком и герметично прикрепленная к охлаждаемому экрану. На чертеже показан предлагаемый насос, продольный разрез. Криогенный вакуумный насос содержит корпус 1 с расположенным в нем внутри охлаждаемого экрана 2 откачивающим элементом в виде сосуда 3 с хладагентом 4 и закрепленным на его поверхности трубчатым змеевиком 5, входной патрубок 6 которого расположен в сосуде 3 вьгще уровня хладагента 4, а выходной патрубок 7 герметично выведен из корпуса 1, причем трубчатый змеевик 5 размещен на днище 8 сосуда 3, над змеевиком 5 на боковых стенках сосуда 3 герметично закреплена перегородка 9, снабженная патрубком 0 ограниченной проводимости для хладагента 4, автоматическим криогенным вентилем II и трубкой 12 для отвода паров, верхний конец 13 которой расположен в сосуде 3 Bbiuie уровня хладагента 4, а нижний конец 14 - в полости 15 между днищем 8 сосуда 3 и перегородкой 9, и последняя и выходной патрубок 7 змеевика 5 покрыты слоем теплоизоляции 6, при этом в зоне днища 8 сосуда 3 размещена диафрагма 17, снабженная патрубком 18 и герметично прикрепленная к охлаждаемому экрану 2. Кром.е того, корпус 1 имеет входные патрубки 19 и 20. На входе в патрубок 10 ограниченной проводимости и крибгенный вентиль 11 установлены фильтры 21 и 22, выполненные из пористого материала, например меди. Криогенный вентиль II снаблсен трубопроводом 23, выведенным наружу корпуса 1. На выходе трубопровода 23 установлены мановакууметр 24 и клапан 25. На корпусе I также расположены патрубок 26 с вентилем 27 для предварительного вакуумирования полости нароса и его регенерации, мановакууметр 28 для контроля давления а полости насоса и предохранительный клапан 29. Хладагент подается в сосуд 3 через криогенный вентиль 30. Насос работает следующим образом. При помощи форвакуумного насоса (не показан) полость насоса через патрубок 26 и вентиль 27 вакуумируется от атмосферного давления до давления тройной точки откачиваемого газа (50 мм рт. ст.для воздуха). Затем полость трубки 23 заполняется рабочим телом (гелием) и вентиль 25 закрывается. После откачки полости насоса охлаждается азотный экран 2 и в сосуд 3 через вентиль 30 подается хладагент 4 (жид-кий гелий). Жидкий гелий из сосуда 3 может поступать в полость15 между днищем 8 и перегородкой 9 через патрубок 10 ограниченной проводимости, а также при необходимости через вентиль 11. При работе в области давлений ниже мм рт.ст. ввиду малой тепловой нагрузки количество гелия, поступающего через патрубок 10, достаточно для обеспечения постоянной температуры на конденсирующей поверхности и вентиль 1 постоянно закрыт, так как гелий, находящийся в полости трубки 23 при наличии жидкого гелия в полости 15, конденсируется, обеспечивая понижение давления гелия в трубке 23 и, соответственно, закрытие вентиля I1. При работе в области давлений выще 1 -10 мм рт.ст. количество гелия, поступающего через патрубок 10, недостаточно. В этом случае происходит постепенное повышение температуры в полости 15, что вызывает повышение давления в трубке 23 и приводит к открытию, вентиля 11 и дополнительной подаче жидкого гелия в полость 5. В процессе всей работы насоса при повыщенном давлении вентиль 11 периодически открывается и закрывается, обеспечивая поступление необходимого количества жидкого гелия в полость 15. Комбинация патрубка 10 и вентиля 11 дает возможность существенно расщирить диапазон рабочих давлений насоса. Наличие диафрагмы 17 исключает конденсацию откачиваемого газа на боковых стенках сосуда 3, что позволяет избежать явления переконденсации. Формула изобретения 1.Криогенный вакуумный насос, содержащий корпус с расположенным в нем внутри охлаждаемого экрана откачивающим элементом в виде сосуда с хладагентом и закрепленным на его поверхности трубчатым змеевиком, входной патрубок которого расположен в сосуде выще уровня хладагента, а выходной герметично выведен из корпуса, отличающийся тем, что, с целью сокращения расхода хладагента и времени достижения предельного вакуума, трубчатый змеевик размещен на днище сосуда и над змеевиком на боковых стенках сосуда герметично закреплена перегородка, снабженная патрубком ограниченной проводимости для хладагента, автоматическим криогенным вентилем и трубкой для отвода паров, верхний конец которой расположен в сосуде выше уровня хладагента, а нижний - в полости между днищем сосуда и перегородкой, последняя и выходной патрубок змеевика покрыты слоем теплоизоляции. 2.Насос по п. 1, отличающийся тем, .что, с целью устранения переконденсации, в зоне днища сосуда размещена диафрагма, снабженная патрубком и герметично прикрепленная к охлаждаемому экрану. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 623989, кл.Т04 В 37/08, 1977.

wI1

гв