Адсорбционный насос

 

Изобретение предназначено для использования в области криогенной техники для поддержания вакуума путем поглощения молекул газов из замкнутых объемов. Насос содержит теплоизолированную двустенную емкость с хладагентом, снабженную дренажным трубопроводом. Обводной и заправочный трубопровод снабжен вентилями. Адсорбент закреплен на внутренней стенке емкости. К обводному трубопроводу подключена дополнительная емкость, снабженная источником повышения давления. На выходе трубопровода из дополнительной емкости установлен эжектор, подключенный к дренажному трубопроводу. Повышаются откачные характеристики. 1 ил.

Изобретение относится к области криогенной техники, а более конкретно к устройству адсорбционных насосов, предназначенных для поддержания вакуума путем поглощения молекул газов из замкнутых объемов.

Известны адсорбционные насосы (см., например, Е.И.Микулин. Криогенная техника. М.: Машиностроение, 1969), содержащие адсорбент, заключенный в перфорированную оболочку и закрепленный на холодной стенке криогенных устройств.

Такие адсорбционные насосы выполняются в виде самостоятельных кассетных или капсульных устройств, пристыкованных к охлаждаемой хладагентом стенке холодильной машины, аппарата или емкости. Адсорбент в известных устройствах имеет малоэффективное охлаждение, что отрицательно сказывается на его работоспособности.

Недостатками таких адсорбционных насосов является низкая эффективность работы из-за малоэффективного охлаждения.

Известен также адсорбционный насос (см., например, авторское свидетельство СССР 827835, МПК F 04 В 37/02 от 1981), выбранный в качестве прототипа и содержащий теплоизолированную двустенную емкость с хладагентом, снабженную дренажным трубопроводом, а также обводным и заправочным трубопроводами с вентилями, и адсорбент, закрепленный на внутренней стенке емкости.

Адсорбент, например активированный древесный уголь, размещен в межстенной полости с обеспечением теплового контакта с внешней поверхностью внутренней стенки емкости и имеет охлаждение от внутренней стенки емкости, заполненной криогенным продуктом (хладагентом), например жидким азотом.

Адсорбент в данном устройстве охлаждается газовой фазой испаряющегося криогенного продукта, имеющей более высокую температуру, чем криогенная жидкость, что отрицательно сказывается на работе адсорбента.

Недостатком известного адсорбционного насоса являются низкие откачные характеристики из-за малоэффективного охлаждения адсорбента.

Задачей настоящего изобретения является создание адсорбционного насоса, который обладал бы повышенными откачными характеристиками за счет повышения эффективности охлаждения адсорбента, что в свою очередь увеличивало бы длительность работы.

Поставленная задача решается тем, что в адсорбционном насосе, содержащем теплоизолированную двустенную емкость с хладагентом, снабженную дренажным трубопроводом, а также обводным и заправочным трубопроводами с вентилями, и адсорбент, закрепленный на внутренней стенке емкости, в отличие от известного к обводному трубопроводу подключена дополнительная емкость, снабженная источником повышения давления, а на выходе трубопровода из дополнительной емкости установлен эжектор, подключенный к дренажному трубопроводу.

Результат достигается тем, что в адсорбционном насосе адсорбент охлаждается хладагентом, более эффективно охлаждаемым в емкости за счет разряжения, создаваемого эжектором, подключенным к дренажному трубопроводу и работающему от дополнительной емкости, снабженной источником повышения давления и подключенной к обводному трубопроводу.

Суть изобретения поясняется чертежом.

Предлагаемый адсорбционный насос состоит из следующих основных узлов и деталей: теплоизолированной двустенной емкости 1 с хладагентом 2, снабженной дренажным трубопроводом 3 и обводным трубопроводом 4, и адсорбента 5, закрепленного на внутренней стенке 6 емкости 1.

К обводному трубопроводу 4 подключена дополнительная емкость 7, снабженная источником повышения давления 8, например электронагревателем, а на выходе 9 трубопровода 10 из дополнительной емкости 7 установлен эжектор 11, подключенный к дренажному трубопроводу 3.

В качестве адсорбента 5 применяют, например, цеолит СаЕН-4ВС ТУ 38-301018-84 или активированный древесный уголь марки ПАУ-1.

В качестве теплоизоляции 12 применяют, например, экранно-вакуумную теплоизоляцию ЭВТИ-2В, размещенную в межстенной полости 13. Емкость 1 снабжена клапаном вакуумирования 14, заправочным трубопроводом 15, сообщенным с внутренней полостью 16 емкости 1. Заправочный трубопровод 15 снабжен вентилем 18, а обводной трубопровод 4 - вентилем 17.

Работает адсорбционный насос следующим образом.

Хладагент, например жидкий азот, заливают посредством заправочного трубопровода 15 во внутреннюю полость 16 емкости 1, в результате чего первоначально происходит захолаживание адсорбционного насоса с последующим заполнением внутренней полости 16 до заданного уровня. Испаряющийся азот отводят через дренажный трубопровод 3. Одновременно хладагентом заполняют дополнительную емкость 7, после чего закрывают вентили 18. При необходимости производят заправку (дозаправку) емкостей 1 и 7 отдельно, при этом открывают (закрывают) соответствующий вентиль 18 или 17. Адсорбент 5, закрепленный на внутренней стенке 6, при охлаждении от стенки 6 включается в работу и чем ниже температура охлаждения, тем эффективнее работа адсорбента 5. Для понижения температуры азота, находящегося во внутренней полости 16 емкости 1, в дополнительной емкости 7 включают источник повышения давления 8 (электронагреватель) и поднимают давление, в результате чего пары азота под давлением выбрасываются через трубопровод 10 и эжектор 11. В результате эжекции через дренажный трубопровод 3 засасываются и выбрасываются пары азота из внутренней полости 16 емкости 1, образуя в полости 16 разряжение, вызывающее переохлаждение жидкого азота, находящегося в полости 16, что в свою очередь обеспечивает охлаждение адсорбента 5 до более низких температур. Охлаждаясь до температуры переохлажденного азота, адсорбент 5 поглощает молекулы газов из межстенной полости 13 и тем самым повышается и поддерживается вакуум порядка 1•10^-5 мм рт.ст. и выше в межстенной полости 13, в которой размещена теплоизоляция 12, эффективно работающая при вакууме порядка 1•10^-4 мм рт. ст. и выше. При высоком вакууме и высокоэффективной работе теплоизоляции 12 теплопритоки к хладагенту и адсорбенту 5 из внешней среды снижаются до минимума, что обеспечивает длительную работу адсорбционного насоса.

Использование предлагаемого устройства адсорбционного насоса для поддержания вакуума в замкнутых объемах, например в теплоизоляционных полостях криогенных емкостей при длительном хранении криогенных продуктов, позволит дать значительный экономический эффект за счет повышения откачных характеристик путем улучшения эффективности охлаждения адсорбента, что подтверждено испытаниями опытных образцов, изготовленных с использованием предлагаемого технического решения.

Формула изобретения

Адсорбционный насос, содержащий теплоизолированную двустенную емкость с хладагентом, снабженную дренажным трубопроводом, а также обводным и заправочным трубопроводами с вентилями, и адсорбент, закрепленный на внутренней стенке емкости, отличающийся тем, что к обводному трубопроводу подключена дополнительная емкость, снабженная источником повышения давления, а на выходе трубопровода из дополнительной емкости установлен эжектор, подключенный к дренажному трубопроводу.

РИСУНКИ

Рисунок 1