Пароструйный высоковакуумный насос

 

Использование: в вакуумной технике, в частности в пароструйных вакуумных насосах. Сущность изобретения: насос содержит фасонный корпус с паропроводом по оси, кипятильник в нижней части и охлаждаемый экран в верхней части насоса внутри корпуса. Экран имеет форму внутренней поверхности корпуса. Охладители экрана выполнены в виде термоэлектрических элементов или в виде криопанели. Охладители установлены таким образом и толщина экрана выбрана такой, чтобы обеспечить на панели экрана различные температурные уровни. 1 ил.

Изобретение относится к области вакуумной техники.

Известны многоступенчатые вакуумные насосы, в которых на входе устанавливаются ловушки для уменьшения обратных потоков паров рабочей жидкости [1] Однако ловушки существенно зарезают проходное сечение насоса, а следовательно, уменьшают его производительность.

Известны многоступенчатые пароструйные вакуумные насосы с фасонным корпусом, паропроводом по оси и кипятильником в нижней части. Над верхней ступенью паропровода устанавливается охлаждаемый водой маслоотражатель для уменьшения обратных потоков паров рабочей жидкости [2] Основными недостатками этих устройств с точки зрения наличия обратных потоков являются: невозможность исключить испарение рабочей жидкости с охлаждаемых водой поверхностей; невозможность устранения миграции масла по внутренней поверхности корпуса насоса в трубопровод, соединяющий насос с откачиваемым объемом.

Задача изобретения создание насоса с уменьшенным обратным потоком паров рабочей жидкости при сохранении высокой быстроты действия.

Это решается тем, что в известном пароструйном высоковакуумном насосе, содержащем фасонный корпус с паропроводом по оси, кипятильником в нижней части, купольная часть корпуса изнутри, начиная от входного сечения, закрыта экраном, имеющим охлаждающие элементы или каналы для охладителя под купольной частью корпуса. Экран охлаждается термоэлектрическим холодильником или хладагентом, проходящим по каналам теплообменника.

На чертеже изображен продольный разрез насоса, имеющего под купольной частью корпуса охлаждаемый экран с холодильником, примыкающим к экрану, например, сверху.

Под купольной частью 1 корпуса 2, начиная от входного сечения насоса, установлен экран 3 с минимальным тепловым контактом с корпусом (крепежный элемент на чертеже не обозначен). На стороне экрана, обращенной к поверхности корпуса, установлен термоэлектрический холодильник или канал 4 для хладагента на панели 5. Панель, находящаяся в тепловом контакте с экраном, позволяет установить на поверхности экрана температуру, необходимую для полного замораживания миграции конденсата рабочей жидкости и обеспечения допустимого сублимационного потока паров рабочей жидкости как в сторону поверхности верхней ступени паропровода, которая может быть сухой и горячей, так и непосредственно в охлаждаемый объем.

Насос работает следующим образом. Парами рабочей жидкости прогревается паропровод и через сверхзвуковые сопла начинается истечение паров рабочей жидкости в полость корпуса.

Откачиваемый газ, поступающий во входной патрубок насоса, обтекая сопло первой ступени, диффундирует в струю паров рабочей жидкости первой ступени, приобретает импульс движения от паров рабочей жидкости и транспортируется к патрубку форвакуумной откачки.

Пары рабочей жидкости, попадая на внутреннюю поверхность охлаждаемого корпуса, не закрытую экраном, конденсируются на ней и пленка конденсата стекает в испаритель. Обратный поток паров рабочей жидкости формируется из молекул струи рабочего пара, летящих в направлении откачиваемого объема, молекул, испаряющихся из пленки конденсата на холодной поверхности корпуса, а также молекул, испаряющихся из капель рабочей жидкости, падающих со среза сопла и попадающих в высокотемпературный поток струи рабочего пара. Фасонный корпус (наличие купольной части насоса с зауженной по сравнению с цилиндрической частью корпуса горловиной) и расширенная верхняя ступень паропровода исключает возможность прямого попадания в откачиваемый объем указанных молекул обратного потока. Молекулы могут попасть в откачиваемый объем после одно- и двукратных отражений.

По пути к откачиваемому объему эти молекулы неизбежно попадут на экран, имеющий зону, охлажденную до низкой температуры. В этой зоне молекулы рабочей жидкости конденсируются в намороженный слой, в котором миграции нет, а скорость испарения низкая, соответствующая отрицательной температуре.

На чертеже видно, что экран может устанавливаться так, что он не зарезает проходного сечения насоса.

Таким образом, установка охлаждаемого экрана с внутренней стороны купольной части насоса позволяет уменьшить поток паров рабочей жидкости в откачиваемый объем, задержать миграцию конденсата рабочей жидкости в откачиваемый объем и при этом сохранить быстроту действия насоса.

Изобретение может быть использовано для получения вакуума, например, на линиях изготовления кинескопов и другого электровакуумного оборудования, в вакуумной металлургии, для сварки в вакууме, в вакуумных технологических установках для нанесения покрытий, в микроэлектронике, в космической технологии и в других отраслях деятельности, связанных с вакуумом.

Формула изобретения

ПАРОСТРУЙНЫЙ ВЫСОКОВАКУУМНЫЙ НАСОС, содержащий фасонный корпус с верхней купольной частью и входным патрубком, расположенным в центре купольной части, паропровод и кипятильник, отличающийся тем, что он снабжен составным экраном, имеющим охлаждающие элементы или каналы для хладагента и расположенным в корпусе на поверхности купольной части.

РИСУНКИ

Рисунок 1