Вымораживающая ловушка
Владельцы патента RU 2303163:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежская государственная технологическая академия (RU)
Изобретение относится к области криогенной и вакуумной техники и касается конструкции вымораживающих ловушек, используемых в вакуумных технологиях. Вымораживающая ловушка содержит цилиндрический корпус, в котором соосно размещена емкость с криогенной жидкостью, с винтовым оребрением на внешней поверхности. Цилиндрический экран установлен с зазором относительно стенки корпуса. В емкости расположен стержень с винтовой нарезкой, вершины которой примыкают к цилиндрической стенке емкости с образованием винтового канала для отходящих паров криогенной жидкости, причем поступающая в ловушку парогазовая смесь проходит сначала вдоль поверхности, охлаждаемой отходящими парами криогенной жидкости, а затем вдоль поверхности охлаждаемой непосредственно криогенной жидкостью. Вымораживающая ловушка имеет упрощенную конструкцию и обладает более эффективным использованием отходящих паров криогенной жидкости за счет увеличения площади поверхности, охлаждаемой парами криогенной жидкости, и изменением направления прохождения парогазовой смеси сначала вдоль поверхности, охлаждаемой парами криогенной жидкости, а после вдоль поверхности, охлаждаемой кипящей криогенной жидкостью, что обеспечивает снижение расхода криогенной жидкости. 1 ил.
Изобретение относится к области криогенной и вакуумной техники и касается конструкции вымораживающих ловушек, используемых в вакуумных технологиях.
Известна вымораживающая ловушка (а.с. №2182991, опубл. 27.05.2002), содержащая цилиндрический корпус, в котором соосно размещена емкость с криогенной жидкостью, с винтовым оребрением на внешней поверхности, цилиндрический экран, установленный с зазором относительно стенки корпуса и теплообменник, выполненный в виде рубашки с винтообразными каналами, сообщенными с паровым пространством емкости через винтообразные каналы крышки.
Недостатками известной ловушки является сложность конструкции, неэффективное использование холода отходящих паров вследствие малой площади поверхности, охлаждаемой ими, а также тем, что парогазовая смесь сначала отдает тепло поверхности, охлаждаемой криогенной жидкостью, а затем поверхности, охлаждаемой отходящими парами.
Технической задачей настоящего изобретения является упрощение конструкции вымораживающей ловушки, повышение эффективности использования холода отходящих паров криогенной жидкости.
Поставленная задача достигается тем, что вымораживающая ловушка, содержащая цилиндрический корпус, в котором соосно размещена емкость с криогенной жидкостью, с винтовым оребрением на внешней поверхности, цилиндрический экран, установленный с зазором относительно стенки корпуса, новым является то, что в емкости расположен стержень с винтовой нарезкой, вершины которой примыкают к цилиндрической стенке емкости с образованием винтового канала для отходящих паров криогенной жидкости, причем поступающая в ловушку парогазовая смесь проходит сначала вдоль поверхности, охлаждаемой отходящими парами криогенной жидкости, а затем вдоль поверхности охлаждаемой непосредственно криогенной жидкостью.
Сущность изобретения поясняется чертежом.
Предлагаемая вымораживающая ловушка состоит из следующих основных узлов и деталей: цилиндрический корпус 1 с соосно размещенной внутри него емкостью 2 с винтовым оребрением 3 на внешней поверхности 4, в нижней части заполненной криогенной жидкостью, цилиндрического экрана 5, установленного с зазором 6 относительно стенки 7 корпуса 1, крышки 8, стержня 9 со спиральной нарезкой, вершины которой примыкают к внутренней стенке 10 цилиндрической емкости 2 с образованием винтового канала 11 для отходящих паров криогенной жидкости. Вымораживающая ловушка содержит патрубок 12 для подстыковки к откачиваемому объему, патрубок 13 для подключения вакуум насоса, патрубок 14 для питания емкости 2 криогенной жидкостью, патрубок 15 для слива конденсата и патрубок 16 для отвода паров криогенной жидкости.
Вымораживающая ловушка служит для улавливания конденсирующихся паров различных жидкостей и работает следующим образом. Парогазовая смесь из откачиваемого (вакуумируемого) объема проходит по винтовым каналам, образованным винтовым оребрением 3 на внешней поверхности цилиндрической емкости 2. Не сконденсировавшиеся пары после прохождения вдоль поверхности емкости 2, охлаждаемой отходящими парами криогенной жидкости, проходят вдоль поверхности, охлаждаемой кипящей криогенной жидкостью, и оседают на ней. Цилиндрический экран 5 служит для обеспечения прохождения парогазовой смеси вдоль всей длины емкости 2. Неконденсирующаяся составляющая парогазовой смеси удаляется через патрубок 13. Отработанные пары криогенной жидкости удаляются через патрубок 16.
По мере накопления сконденсировавшихся веществ конденсатор отогревают; отогретая жидкость стекает в донную часть корпуса 1 и удаляется через трубопровод 15.
Охлаждение вымораживающей ловушки организовано следующим образом. Испаряющаяся за счет теплоты конденсации паров криогенная жидкость в виде пара, имеющего низкую температуру, проходит по винтообразным каналам 11, образованным внутренней поверхностью емкости 2 и винтообразной нарезкой стержня 9, постепенно нагреваясь за счет теплоты конденсации паров.
Технический результат заключается в том, что по сравнению с прототипом предлагаемая вымораживающая ловушка имеет упрощенную конструкцию и обладает более эффективным использованием отходящих паров криогенной жидкости, за счет увеличения площади поверхности, охлаждаемой парами криогенной жидкости, и изменением направления прохождения парогазовой смеси сначала вдоль поверхности, охлаждаемой парами криогенной жидкости, а после - вдоль поверхности, охлаждаемой кипящей криогенной жидкостью, что обеспечивает снижение расхода криогенной жидкости.
Вымораживающая ловушка, содержащая цилиндрический корпус с соосно размещенной внутри него емкостью, заполненной криогенной жидкостью, с винтовым оребрением на внешней поверхности, цилиндрический экран, установленный с зазором относительно стенки корпуса, крышку, отличающаяся тем, что в верхней части емкости расположен стержень с винтовой нарезкой, вершины которой прилегают к внутренней поверхности цилиндрической емкости с образованием винтообразного канала для прохождения отходящих паров криогенной жидкости.
