Вакуумная охлаждаемая ловушка
Владельцы патента RU 2278716:
Открытое акционерное общество криогенного машиностроения (ОАО "Криогенмаш") (RU)
Предлагаемое изобретение относится к вакуумной технике, преимущественно к заливным ловушкам, охлаждаемым жидким криогенным продуктом. Вакуумная охлаждаемая ловушка содержит вертикальный корпус, снабженный входным и выходным патрубками, размещенный в корпусе сосуд с криогенной жидкостью и расположенный вокруг него охлаждаемый экран в виде цилиндра, выполненный из высокотеплопроводного материала, у которого верхнее днище имеет форму кольца и закреплено по внутреннему диаметру на верхней части сосуда, а нижнее днище съемное. Экран выполнен из газонепроницаемого материала и имеет входное и выходное отверстия, в нижней части экрана расположено съемное днище, экран соединен с сосудом с криогенной жидкостью с помощью двух ребер, установленных на сосуде и пересекающих оси входного и выходного отверстий в экране, на внешнюю поверхность экрана, верхнее днище сосуда с криогенной жидкостью нанесена вакуумно-многослойная изоляция, а во входном и выходном патрубках корпуса размещены тонкостенные втулки из материала с высокой отражательной способностью, например алюминиевой фольги. Техническим результатом является снижение расхода хладагента путем улучшения тепловой защиты охлаждаемого экрана и сосуда с криогенной жидкостью и увеличение ресурса работы за счет более равномерного распределения вымораживаемых паров по рабочей поверхности ловушки. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Предлагаемое изобретение относится к вакуумной технике и может быть использовано при создании ловушек, охлаждаемых криогенными продуктами.
Известна вымораживающая ловушка [№1268827, кл. F 04 F 9/06, F 04 В 37/08, бюл. №41, опубл. 07.11.86], которая имеет сосуд для хладагента с днищем в виде колпака. Сосуд расположен на оси цилиндрического корпуса так, что выходной патрубок частично расположен внутри колпака. В корпусе коаксиально сосуду установлен газопроницаемый экран, выполненный из высокотеплопроводного материала, который закреплен на корпусе при помощи высокотеплопроводных перегородок и имеет газонепроницаемый участок в зоне входного патрубка. Такая конструкция обеспечивает более равномерное распределение вымораживаемых паров по поверхности сосуда и увеличивает коэффициент захвата ловушки. Так как экран теплый и сосуд не имеет тепловой защиты, ловушка имеет большой расход хладагента из-за высокого теплопритока к сосуду.
Известна криогенная ловушка [№1199979, кл. F 04 F 9/06, бюл. №47, опубл. 23.12.85], содержащая вертикальный корпус, снабженный входным и выходным патрубками, размещенный в корпусе сосуд с криогенной жидкостью и расположенный вокруг него охлаждаемый экран, выполненный из газопроницаемого высокотеплопроводного материала. Такая конструкция ловушки обеспечивает высокий коэффициент захвата паров вредных примесей в широком диапазоне давлений. Так как охлаждаемый экран не имеет тепловой защиты, то, как и в первом случае, из-за большого теплопритока к экрану, а следовательно, и к сосуду с криогенным продуктом, ловушка имеет большой расход хладагента.
Решаемая задача: снижение расхода хладагента путем улучшения тепловой защиты охлаждаемого экрана и сосуда с криогенной жидкостью и увеличение ресурса работы за счет более равномерного распределения вымораживаемых паров по рабочей поверхности ловушки.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в ловушке, содержащей вертикальный корпус, снабженный входным и выходным патрубками, размещенный в корпусе сосуд с криогенной жидкостью и расположенный вокруг него охлаждаемый экран в виде цилиндра, выполненного из высокотеплопроводного материала, у которого верхнее днище имеет форму кольца и закреплено по верхнему диаметру на верхней части сосуда с криогенной жидкостью, экран выполнен из газопроницаемого материала, имеет входные и выходные отверстия, и в нижней части экрана расположено съемное днище, причем экран соединен с сосудом с криогенной жидкостью с помощью двух ребер, установленных на сосуде и пересекающих оси входного и выходного отверстий в экране, на внешнюю поверхность экрана, верхние днища сосуда с криогенной жидкостью и экрана, нижнее днище экрана нанесена вакуумно-многослойная изоляция, а во входном и выходном патрубках корпуса размещены тонкостенные втулки из материала с высокой отражательной способностью, например алюминиевой фольги.
Охлаждаемый экран может быть расположен эксцентрично относительно сосуда с криогенной жидкостью, причем ось экрана должна быть смещена в сторону входного патрубка корпуса.
За входным отверстием охлаждаемого экрана, между экраном и внутренним цилиндром может быть расположен рассекатель.
На фиг.1 представлена схема вакуумной охлаждаемой ловушки с улучшенной тепловой защитой.
На фиг.2 представлена схема вакуумной охлаждаемой ловушки с улучшенной тепловой защитой и увеличенным ресурсом работы.
Вакуумная охлаждаемая ловушка с улучшенной тепловой защитой (фиг.1) имеет цилиндрический вертикальный корпус 1, снабженный входным 2 и выходным 3 патрубками. В корпусе размещен сосуд с криогенной жидкостью 4, вокруг которого расположен охлаждаемый экран 5 в виде цилиндра, выполненного из высокотеплопроводного газонепроницаемого материала. Верхнее днище экрана 6 имеет форму кольца и закреплено по внутреннему диаметру на верхней части сосуда с криогенной жидкостью 4. Экран 5 имеет входные 7 и выходные 8 отверстия, и в нижней части у него расположено съемное днище 9. Экран 5 соединен с сосудом 4 с помощью двух ребер 10, которые приварены к сосуду 5 вдоль образующей его цилиндрической части и пересекают оси входного 7 и выходного 8 отверстий. На внешнюю поверхность экрана 5, верхние днища сосуда 4 и экрана 6, нижнее днище 9 экрана нанесена вакуумно-многослойная изоляция 11, что позволяет уменьшить теплоприток к хладагенту. Во входном 2 и выходном 3 патрубках размещены тонкостенные втулки 12 из материала с высокой отражательной способностью, например алюминиевой фольги, что уменьшает теплоприток через патрубки и снижает вероятность прохождения паров по зазору между корпусом и экраном, тем самым повышая коэффициент захвата ловушки.
Вакуумная охлаждаемая ловушка с улучшенной тепловой защитой и увеличенным ресурсом работы (фиг.2) имеет экран 5, расположенный эксцентрично относительно сосуда 4, причем ось экрана 13 смещена в сторону входного патрубка 2, это позволяет намораживать на сосуде больше льда без перекрытия входного отверстия 7. Кроме того, во входном отверстии 7 экрана, между экраном 5 и сосудом 4 расположен рассекатель 14, который более равномерно распределяет поток паров по холодным поверхностям экрана 5 и сосуда 4.
Таким образом, за счет более эффективной тепловой защиты и более равномерного распределения паров по рабочим поверхностям, представленная конструкция ловушки имеет более низкий расход хладагента и увеличенный ресурс работы.
Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, следовательно, предложенное техническое решение соответствует критерию "новизна". Сравнение существенных признаков предложенного устройства с признаками известных решений дает основание считать, что предложенное техническое решение отвечает критериям "изобретательский уровень" и "промышленная применимость".
1. Вакуумная охлаждаемая ловушка, содержащая вертикальный корпус, снабженный входным и выходным патрубками, размещенный в корпусе сосуд с криогенной жидкостью и расположенный вокруг него охлаждаемый экран в виде цилиндра, выполненного из высокотеплопроводного материала, у которого верхнее днище имеет форму кольца и закреплено по внутреннему диаметру на верхней части сосуда с криогенной жидкостью, отличающаяся тем, что экран выполнен из газонепроницаемого материала и имеет входное и выходное отверстия, в нижней части экрана расположено съемное днище, экран соединен с сосудом с криогенной жидкостью с помощью двух ребер, установленных на сосуде и пересекающих оси входного и выходного отверстий в экране, на внешнюю поверхность экрана, верхнее днище сосуда с криогенной жидкостью нанесена вакуумно-многослойная изоляция, а во входном и выходном патрубках корпуса размещены тонкостенные втулки из материала с высокой отражательной способностью, например алюминиевой фольги.
2. Ловушка по п.1, отличающаяся тем, что охлаждаемый экран расположен эксцентрично относительно сосуда с криогенной жидкостью, причем ось экрана смещена в сторону входного патрубка корпуса.
3. Ловушка по п.1, отличающаяся тем, что за входным отверстием охлаждаемого экрана, между экраном и сосудом с криогенной жидкостью расположен рассекатель.
