Вакуумный крионасос Советский патент 1982 года по МПК F04B37/08 F25B9/00 

1

Изобретение относится к криогенному машиностроению и предназначено для вымораживания паров воды, углекислоты и газов в замкнутом объеме.

Известны вакуумные крионасосы, содержащие теплозащитный экран и криопанель, охлаждаемые криогенератором с полостями сжатия и расширения, соединенными между собой посредством теплообменников и регенераторов 1 1.

Однако известные устройства недостаточно высоко эффективны из-за несовершенства схемы включения криогенератора.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является вакуумный крионасос, содержащий холодильно-газовую машину с теплообменниками нагрузки и поршневыми компрессором и расширителем, полости которых соединены посредством холодильника и регенераторов, а также криопанель с жалюзийными экраном, за2

крепленные на теплообменниках нагрузки машины 2.

Этот крионасос также недостаточно высокоэффективен из-за несовершенства схемы включения холодильногазовой машины, в результате чего ограничивается уровень достигаемого вакуума.

Целью изобретения является получение более глубокого вакуума.

10

Поставленная цель достигается тем, что полости компрессора и расширителя машины имеют дополнительную линию связи с включенной в нее емкостью, выполненную в виде змеевика, разме15щенного на криопанели, в жалюзи экрана и на наружной поверхности расширителя .

На чертеже изображен схематично данный крионасос, разрез.

20

Крионасос содержит холодильно-газовую машину 1 с теплообменниками 2 и 3 нагрузки и поршневыми компрессором 4 и расширителем 5, полости 6 3 и 7 которых соединены посредством х лодильника 8 и регенераторов 9 и 10 а также криопанель 11 с жалюзийным экраном 12, закрепленные на теплообменниках 2 и 3 нагрузки машины 1. Полости 6 и 7 компрессора и расшири теля машины 1 имеют дополнительную линию 13 связи с включенной в нее емкостью 1, выполненную в виде зме евика 15, размещенного на криопанел 11, в жалюзи экрана 12 и па :эружной поверхности pacuJиpитeля 5Линия 13 связи подключена к полости 7 расширителя через обратный клапан 16, а полость 6 компрессора через другой обратный клапан 17. На входе в емкость Н установлен регулирующий вентиль 18. Крионасос па рубком 19 подсоединяется к откачивае мому объему, Крионасос работает следующим образом. При движении поршней машины вверх криоагент в полостях 6 и 7 (холодил нике 8), регенераторах 9 и 10 и теплообменниках нагрузки 2 и 3 сжимается, и через обратный клапан 16 часть его перепускается в линию 13 нагревается и поступает в дополнительную емкость 14. Холодный криоагент, выходя из полости 7, отводит тепло от криопанели 11, обеспечивая лучшую конденсацию примесей на панели, 8 особенности на ее периферийной части, и понижает температуру жа люзийного экрана 12. Это происходит за счет контакта линии 13 с жалюзи и дополнительного змеевикового экрана. Таким образом, существенно уменьшается количество теплопритоков к теплообменникам нагрузки первой и второй ступеней. Затем поршень компрессора А продолжает двигаться вверх а поршень расширителя 5 движется вни переталкивая газ, охлажденный в холодильнике Вив регенраторах 9 и 10 в полости 7 расширителя, что необходимо для производства холода. После этого поршни движутся вниз, расши ряя и охлаждая газ в полостях 6 и 7 и теплообменных аппаратах и отводя тепло от экрана 12 и криопанели 11, вымораживая примеси от откачиваемого объема. Нагретый до температуры окружающей среды криоагент из емкое ти и линии 13 через обратный клапан 17 перепускается в полость 6 компрессора 4 при закрытом обратном клапане 16. Поршень компрессора 4 20 продолжает перемещаться вниз, а по шень расширителя 5 идет вверх, выталкивая криоагент из полостей 7 расширителя в теплообменные аппараты и полости 6 компрессора. Далее процессы повторяются. Холодопроизводительность машины, реализуемая непосредственно через теплообменник нагрузки обеих ступеней из-за введения дополнительной линии, не снижается. Это объясняется тем, что перепуск небольшой части криоагента из полости расширителя в полость компрессора по линии, минуя регенераторы, улучшает условия работы теплообменных аппаратов, в особенности регенераторов, неидеальность работы которых создает наибольшую из необратимых потерь в цикле машины. В то же время введение линии с криоагентом, охлаждающим криопанель и экран, позволяет существенно снизить теплопритоки к теплообменникам нагрузки. Кроме того, на поверхности трубопровода этой лини также вымерзает часть газов и паров, что увеличивает полезную холодопроИЗВОДИ1ельность машины, улучшает условия работы криопанели, В результате сокращается время откачки и обеспечивается достижение более глубокого вакуума. Увеличение поверхности теплообмена с откачиваемой -средой также сокращает время откачки и увеличивает продолжительность работы вакуумнасоса без отогрева. Перечисленные достоинства повышают эффективность работы крионасоса, тик как количество энергии, потребляемое машиной при организации перепуска, практически не изменяется. Формула изобретения Вакуумный Крионасос, содержащий холодильно-газовую машину с теплообменниками нагрузки и поршневыми компрессором и расширителем, полости ко-г торых соединены посредством холодильника и регенераторов, а также криопанель с жалюзийным экраном, закрепленные на теплообменниках нагрузки машины, отличающийся тем, что, с целью получения более глубокого вакуума, полости компрессора и расширителя машины имеют дополнительную линию связи с включенной а нее емкостью, выполненную в ВИДР змеевика, размещенного на криопанели, в жалюзи экрана и на наружной поверхности расширителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 9 739204 1.Nighida К. и др. Some Characheri sties of Gryopamp J. Vac. Sci and Techno 1, 1966, V. 3, № 5. 2.Минайчев B.E. Вакуумные крионасосы. М., Энергия, 1976.

13