Диффузионный вакуумный насос Советский патент 1982 года по МПК F04F9/02 

(54) ДИФФУЗИОННЫЙ ВАКУУМНЫЙ НАСОС

Изобретение относится к вакуумной технике. Известен диффузионный вакуумный насос, содержащий корпус и расположе ные в нем сопловой блок, криогенный экран и блок регенерации 1. Недостатком насоса является конструктивная сложность блока регенерации, вызванная необходимостью периодической подачи криогенной жидкос ти на криопанели емкости хранения рабочего тела, расходной емкости, бункера сбора криоосадка. Время рабо ты насоса между циклами регенерации ограничено поверхностью криогенного экрана откачного блока насоса. Кроме того, недостатком насоса является наличие в торцовой части криогенного экрана конического затвора блока регенерации имеющего температуру, близкую к комнатной. При попадании н эту поверхность удаляемого с криоген ного экрана криоосадка происходит его быстрое таяние и испарение, что приводит к колебаниям давления в от качиваемом объеме, а также к потере рабочего тела вследствие его попадания в форвакуумную магистраль. Цель изобретения - увеличение времени работы между циклами регенерации . Указанная цель достигается тем, что сопловый блок снабжен полым коническим подсопельНИКОМ, расположенным над емкостью, причем подсопельник и затвор подсоединены с тепловыми контактами соответственно к экрану и емкости. На чертеже изображен предлагаемый насос/ продольный разрез. Диффузионный вакуумный насос содержит корпус 1 и расположенные в нем сопловой блок 2, криогенный экран 3 и блок регенерации, включающий емкость 4 для хранения рабочего тела| и затвор 5. Сопловой блок 2 снабжен полым коническим подсопельником 6, расположенным над емкостью 4, причем подсопельник 6 и затвор 5 подсоединены с тепловыми контактами соответственно к экрану 3 и емкости 4. В криогенном экране 3 размещено устройство 7 механического удаления криоосадка, Блок регенерации кроме емкости 4 включает расходную емкость 8 и расположенный коаксиально бункер 9 для сбора криоосадка. Стенка расходной емкости 8 выполнена в виде сильфона 10. Расходная емкость 8 и бункер 9 снабжены криопанелями 11 и 12. Трехходовой клапан 13, установлен ный на линии сброса газообразного азота из криогенного экрана 3, позволяет направлять этот поток на охлаждение криопанелей 11 и 12, расходной емкости 8 и бункера 9 сбора криоосадка или непосредственно на выброс в.атмосферу. Трехходовой клапан 14 позволяет производить подачу рабочего телз в сопловой блок 2 из емкости 4 хранения рабочего тела или расходной емкости 8, Трехходовой клапан 15 сообщает емкость 4 хранения рабочего тела с бункером 9 сбора криоосадка или с расходной емкостью 8. Диффузионный насос работает следу ющим образом. Насос подсоединяется к откачиваемому объему и производится предвари тельная откачка форвакуумным насосом (на чертеже не показан). В криогенный экран 3 подается жидкий азот, пары которого поступают последовател но на криопанели 11 и 12 и захолажи вают их. Далее производится заправка емкости 4 и расходной емкости 8 рабочим телом под давлением. Рабочее тело (например углекислота), попадая на криопанель 11 расходной емкости 8, конденсируется, накапливаясь в виде криоосадка, вследствие чего давление в емкости 8 понижается и под действием осевой упругости сильфона 10 затвор 5 опускается вниз до упора донной части емкости 4 хранения рабочего тела в дно блока регенерации. При открытии клапана 14 происходит подача рабочего тела в сопловый блок 2, которое вытекает из сопел, захватывая откачиваемый газ, сжимает и переносит его в сторону форвакуумного насоса. Углекислота, соприкасаясь с поверхностью криогенного экрана 3, конденсируется на нем накапливается в виде слоя криоосадка, увеличение толщины которого препятствует работе насоса. Начинается цикл удаления криоосадка. При срабатывании устройства 7 про исходит скалывание криоосадка с крио генного экрана 3 и через щель в открытом затворе 5 ссылается на захоло женную криопанель 12 бункера 9 сбора криоосадка. Далее необходимо закрыть затвор 5 блока регенерации. Для этого клапаном 13 поток холодного азота переключается с криопанелей 11 и 12 на выброс в атмосферу. Криопанели отогреваются, происходит газификация углекислоты, и рост давления в расходной емкости 8 и бункере 9 сбора криоосадка. При этом отогрев и рост давления в расходной емкости происходит быcтpee например, за счет принудительного отогрева криопанели 11. Под действием этого давления затвор 5 закрывается, герметично отделяя бункер 9 сбора криоосадка регенератора от откачного блока. Одновременно с этим сопряженная с затвором 5 емкость 4 хранения рабочего тела, перемещаясь вместе с затвором, входит в механический и тепловой кон(гакт с охлаждаемым подсопельником 6. Так как емкость 4 хранения рабочего тела выполнена из высокотеплопроводного металла (например алюминиевого сплава), то она через теплопровод- ность стенок быстро захолаживается, причем к моменту цикла регенерации большая часть рабочего тела, хранящегося в емкости (углекислоты), уже сработана - вышла через сопловый блок 2 и выморозилась на криогенном экране 3. При открытии клапана 15 емкость 4 хранения рабочего тела и бункер 9 сбора криоосадка сообщаются друг с другом и происходит переканка углекислоты в емкость 4 хранения рабочего тела вследствие еекриоконденсации на холодных стенках емкости. Во избежание остановки насоса углекислота на сопловой блок 2 поступает в это время из расходной емкости 8 путем переключения клапана 14, Расход углекислоты за это время недостаточен для уменьшения давления в расходной емкости 8 до уровня, при котором затвор 5 под действием упругости сильфона 10 откроется. После перекачки углекислоты в емкость 4 хранения рабочего тела несконденсироианные примеси могут быть откачаны из емкости 4 форвакуумным насосом. Цикл регенерации окончен. Клапаном 13 вновь переключается азот на охлаждение криопанелей 11 и 12, вследствие чего давление в расходной емкости 8 падает, затвор 5 открывается, опускаясь вниз до упора емкости 4 хранения рабочего тела в дно блока регенерации. Захоложенная криопанель бункера 9 сбора криоосадка вновь готова для приема твердой углекислоты, емкость 4 хранения рабочего тела вследствие контакта с теплым корпусом 1 насоса отогревается, углекислота в ней газифицируется и ее подача на сопловой блок 2 осуществляется переключением клапана 14. Открытием же клапана 15 происходит подпитка расходной емкости 8 углекислотой из емкости 4 хранения рабочего тела. Таким образом, введение в конструкцию предлагаемого насоса охлаждаемого подсопельника существенно увеличивает вымораживающую поверхность криогенного экрана, что увеличивает время работы насоса между циклами регенерации. Возможность ис