Адсорбционный насос

 

Изобретение относится к области криогенной техники, а именно к устройствам адсорбционных насосов, предназначенным для поддержания вакуума путем поглощения молекул газов из замкнутых объемов. Адсорбционный насос содержит теплоизолированный сосуд с хладагентом, заправочный и дренажный трубопроводы. К внутренней стенке сосуда прикреплена двустенная камера с адсорбентом. Во внутреннюю полость камеры введены дренажный трубопровод и цилиндрическая перегородка, установленные коаксиально с камерой. Цилиндрическая перегородка установлена с зазором относительно внутренней поверхности камеры, заглушенной с обеих сторон, причем со стороны выхода дренажного трубопровода из камеры на входе в зазор установлено дроссельное устройство. Конструкция адсорбционного насоса обеспечивает длительную работу за счет охлаждения адсорбента до более низкой температуры по сравнению с температурой хранящегося в сосуде хладагента. 1 ил.

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

Известен адсорбционный насос (Микулин Е.И. Криогенная техника. М.: Машиностроение, 1969, с.223, 227), содержащий адсорбент, заключенный в перфорированную оболочку и закрепленный на холодной стенке криогенных устройств. Такой адсорбционный насос выполняется в виде самостоятельного кассетного или капсульного устройства, пристыковываемого к охлаждаемой хладагентом стенке холодильной машины, аппарата или емкости. Адсорбент в известном устройстве плохо защищен от внешних теплопритоков и имеет малоэффективное охлаждение, что отрицательно сказывается на его работоспособности.

Недостатком такого адсорбционного насоса является низкая эффективность работы из-за малоэффективного охлаждения.

Известен адсорбционный насос (авт. свид. SU 827835, кл. F 04 В 37/02, опубл. 07.05.1981), содержащий теплоизолированный сосуд с хладагентом, трубопроводы заправочный и дренажный, камеру с адсорбентом.

Недостатком такого адсорбционного насоса является невозможность обеспечения длительной работы адсорбционного насоса за счет охлаждения адсорбента до более низкой температуры по сравнению с хранящимся в сосуде хладагентом.

Известен адсорбционный насос (авт. свид. SU 979694, кл. F 04 В 37/02, опубл. 17.12.1982), выбранный в качестве прототипа и содержащий теплоизолированный сосуд с хладагентом, трубопроводы заправочный и дренажный, двухстенную камеру с адсорбентом, прикрепленную к внутренней стенке сосуда.

Задачей изобретения является создание адсорбционного насоса, который обеспечивал бы длительную работу за счет охлаждения адсорбента до более низкой температуры по сравнению с температурой хранящегося в сосуде хладагента.

Технический результат достигается тем, что адсорбционный насос содержит теплоизолированный сосуд с хладагентом, трубопроводы заправочный и дренажный, двухстенную камеру с адсорбентом, прикрепленную к внутренней стенке сосуда, во внутреннюю полость камеры введены дренажный трубопровод и цилиндрическая перегородка, установленные коаксиально с камерой, при этом цилиндрическая перегородка установлена с зазором относительно внутренней поверхности камеры, заглушенной с обеих сторон, причем со стороны выхода дренажного трубопровода из камеры на входе в зазор установлено дроссельное устройство.

В адсорбционном насосе внутренняя полость камеры с адсорбентом за счет установки дроссельного устройства охлаждается до более низкой температуры по сравнению с хранящимся в сосуде хладагентом.

На чертеже изображен адсорбционный насос.

Адсорбционный насос содержит теплоизолированный сосуд 1 с хладагентом 2, трубопроводы заправочный 3 и дренажный 4, двухстенную камеру 5 с адсорбентом 6, прикрепленную к внутренней стенке 7 сосуда 1. Во внутреннюю полость 8 камеры 5 введены дренажный трубопровод 4 и цилиндрическая перегородка 10, установленные коаксиально с камерой 5, при этом полость 11 дренажного трубопровода 4 соединена с полостью 12 дренажного трубопровода 4, а цилиндрическая перегородка 10 установлена с зазором 13 относительно внутренней поверхности 14 камеры 5 и заглушена со стороны выхода 15 трубопровода 4 из внутренней полости 8 камеры 5. Внутренняя полость 8 камеры 5 заглушена с противоположной стороны 16, а на входе 17 в указанный зазор 13 установлено дроссельное устройство 18. Сосуд 1 теплоизолирован экранно-вакуумной теплоизоляцией 19, размещенной в межстенной полости 20, которая образована внутренней стенкой 7 и наружной стенкой 21. Хладагент 2 заливается и хранится во внутренней полости 22 сосуда 1.

Камера 5 снабжена цилиндрической перфорированной оболочкой 23, сообщающей адсорбент 6 с полостью 24 камеры 5 и с межстенной полостью 20, в которой поддерживается вакуум порядка 110^-4 мм рт.ст. На внешней поверхности камеры 5 закреплен электронагреватель 25.

Работает адсорбционный насос следующим образом.

Хладагент 2, например жидкий азот, заливают через заправочный трубопровод 3 во внутреннюю полость 22 сосуда 1, в результате чего первоначально происходит захолаживание адсорбционного насоса с последующим заполнением внутренней полости 22 до заданного уровня. Испаряющийся азот отводят через трубопровод 4, при этом за счет теплопритоков во внутренней полости 22 происходит рост давления и, проходя через дроссельное устройство 18, например дроссельную шайбу, азот за счет дросселирования переохлаждается до температуры более низкой по сравнению с температурой азота, хранящегося в сосуде 1, и поступает во внутреннюю полость 8 камеры 5, где доохлаждает со стороны внутренней поверхности 14 камеру 5 и адсорбент 6. Из полости 8 пары азота поступают в полость 11 и далее отводятся через полость 12 дренажного трубопровода 4.

Адсорбент 6 при охлаждении от стенок камеры 5 включается в работу и, чем лучше организовано его охлаждение, тем эффективнее его работа. Охлаждаясь до температуры переохлажденного азота, адсорбент 6 поглощает (откачивает) молекулы газов из межстенной полости 20 и поддерживает в ней вакуум порядка 110^-4 мм рт.ст. и выше, что необходимо для эффективной работы экранно-вакуумной теплоизоляции 19.

Для восстановления эффективной работы адсорбента 6 периодически производят регенерацию адсорбента 6, для чего в освобожденном от жидкого азота адсорбционном насосе включают электронагреватель 25 и одновременно производят вакуумирование межстенной полости 20, например, механическим вакуумным насосом.

Таким образом, предлагаемое техническое решение и конструктивное исполнение адсорбционного насоса с использованием дроссельного эффекта при отводе (дренаже) испаряющегося азота из сосуда 1 обеспечивает длительную работу насоса за счет охлаждения адсорбента 6 до более низкой температуры по сравнению с температурой хранящегося в сосуде 1 хладагента, что выполняет поставленную задачу.

Формула изобретения

Адсорбционный насос, содержащий теплоизолированный сосуд с хладагентом, трубопроводы заправочный и дренажный, двухстенную камеру с адсорбентом, прикрепленную к внутренней стенке сосуда, отличающийся тем, что во внутреннюю полость камеры введены дренажный трубопровод и цилиндрическая перегородка, установленные коаксиально с камерой, при этом цилиндрическая перегородка установлена с зазором относительно внутренней поверхности камеры, заглушенной с обеих сторон, причем со стороны выхода дренажного трубопровода из камеры на входе в зазор установлено дроссельное устройство.

РИСУНКИ

Рисунок 1