RU218126U1 - Diffusion steam oil pump - Google Patents

Diffusion steam oil pump Download PDF

Info

Publication number
RU218126U1
RU218126U1 RU2022132125U RU2022132125U RU218126U1 RU 218126 U1 RU218126 U1 RU 218126U1 RU 2022132125 U RU2022132125 U RU 2022132125U RU 2022132125 U RU2022132125 U RU 2022132125U RU 218126 U1 RU218126 U1 RU 218126U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
working fluid
height
diffusion
oil pump
steam
Prior art date
Application number
RU2022132125U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Евгеньевич Брестер
Владимир Иванович Жуков
Дмитрий Анатольевич Швецов
Original Assignee
Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" filed Critical Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет"
Application granted granted Critical
Publication of RU218126U1 publication Critical patent/RU218126U1/en

Links

Images

Abstract

Полезная модель относится к вакуумной технике, а именно к средствам получения высокого вакуума. Технической задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является уменьшение обратного потока паров рабочей жидкости и увеличение наибольшего выпускного давления за счет использования пленки рабочей жидкости оптимальной толщины.The utility model relates to vacuum technology, namely to the means of obtaining a high vacuum. The technical problem to be solved by the proposed utility model is to reduce the reverse flow of working fluid vapor and increase the maximum outlet pressure through the use of a working fluid film of optimal thickness.

Диффузионный паромасляный насос состоит из вертикально установленного цилиндрического корпуса и зафиксированных в нем входного и выпускного патрубка, многоступенчатого паропровода с зонтичными соплами в центральной части по оси корпуса, гидрозатвора, зафиксированного на внешней стороне днища нагревателя, рубашки охлаждения и кольцевых протоков, образующихся между пакетом лабиринтных колец ступенчато сопряженными между собой с уменьшением толщины днища от периферии к центру, создавая ступенчатую конструкцию днища, отличающийся тем, что отверстия в лабиринтных кольцах расположены на высоте

Figure 00000014
для формирования пленки рабочей жидкости высотой
Figure 00000015
Diffusion steam-oil pump consists of a vertically mounted cylindrical body and inlet and outlet pipes fixed in it, a multi-stage steam pipeline with umbrella nozzles in the central part along the axis of the body, a water seal fixed on the outer side of the heater bottom, a cooling jacket and annular ducts formed between the labyrinth ring package stepwise coupled with each other with a decrease in the thickness of the bottom from the periphery to the center, creating a stepped design of the bottom, characterized in that the holes in the labyrinth rings are located at a height
Figure 00000014
to form a working fluid film with a height
Figure 00000015

Технический результат - уменьшение обратного потока паров рабочей жидкости и увеличение выпускного давления.

Figure 00000016
The technical result is a reduction in the reverse flow of working fluid vapor and an increase in outlet pressure.
Figure 00000016

Description

Полезная модель относится к вакуумной технике, а именно к средствам получения высокого вакуума. Технической задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является уменьшение обратного потока паров рабочей жидкости и увеличение наибольшего выпускного давления за счет использования пленки рабочей жидкости оптимальной толщины.The utility model relates to vacuum technology, namely to the means of obtaining a high vacuum. The technical problem to be solved by the proposed utility model is to reduce the reverse flow of working fluid vapor and increase the maximum outlet pressure through the use of a working fluid film of optimal thickness.

Диффузионный насос - это вакуумный насос, предназначенный для создания высокого вакуума. Диффузионные насосы нашли широкое применение во многих областях науки и техники как надежное и относительно дешевое средство получения высокого вакуума. Этому в большой степени способствовали их основные достоинства: возможность обеспечения большой быстроты действия в достаточно широком диапазоне давлений, способность откачивания различных видов газов, надежность конструкции, отсутствие движущихся частей и простота в эксплуатации.A diffusion pump is a vacuum pump designed to create a high vacuum. Diffusion pumps are widely used in many areas of science and technology as a reliable and relatively cheap means of obtaining high vacuum. This was largely facilitated by their main advantages: the ability to provide high speed of action in a fairly wide range of pressures, the ability to pump out various types of gases, the reliability of the design, the absence of moving parts and ease of operation.

Известна конструкция диффузионного вакуумного насоса [Патент SU 556244 от 1973.01.08, МПК F04F 9/00(2006.01)]. Диффузионный насос содержит охлаждаемый корпус с паропроводом по оси. Паропровод снабжен соплами, а в нижней его части расположен кипятильник.A known design of a diffusion vacuum pump [Patent SU 556244 dated 1973.01.08, IPC F04F 9/00(2006.01)]. The diffusion pump contains a cooled housing with a steam line along the axis. The steam pipeline is equipped with nozzles, and a boiler is located in its lower part.

В данном диффузионном насосе происходит взрывное кипение рабочей жидкости в большом объеме. При взрывном вскипании жидкости плотность паровой струи изменяется, что приводит к увеличению обратного потока паров рабочей жидкости в откачиваемый объем, в результате происходит загрязнение откачиваемого объема парами рабочей жидкости насоса. Кроме того, данная конструкция приводит к потерям подводимой мощности к кипятильнику вследствие отсутствия тепловой изоляции неохлаждаемой зоны корпуса.In this diffusion pump, explosive boiling of the working fluid occurs in a large volume. During the explosive boiling of a liquid, the density of the steam jet changes, which leads to an increase in the reverse flow of working fluid vapor into the pumped out volume, as a result, the pumped out volume is contaminated with vapors of the pump working fluid. In addition, this design leads to losses in the power supplied to the boiler due to the lack of thermal insulation of the uncooled area of the housing.

Известна конструкция диффузионного насоса [Патент SU 584102 от 1974.05.16, МПК F04F 9/02(2006.01)], содержащая корпус с верхней охлаждаемой зоной. Диффузионный насос оснащен входным и выпускным патрубками, и содержит размещенный по оси корпуса многоступенчатый паропровод.A known design of the diffusion pump [Patent SU 584102 dated 1974.05.16, IPC F04F 9/02(2006.01)], containing a housing with an upper cooled zone. The diffusion pump is equipped with inlet and outlet nozzles, and contains a multi-stage steam pipeline located along the casing axis.

В данном диффузионном насосе происходит взрывное кипение рабочей жидкости в большом объеме. При взрывном вскипании жидкости плотность паровой струи изменяется, что приводит к увеличению обратного потока паров рабочей жидкости в откачиваемый объем, в результате происходит загрязнение откачиваемого объема парами рабочей жидкости насоса.In this diffusion pump, explosive boiling of the working fluid occurs in a large volume. During the explosive boiling of a liquid, the density of the steam jet changes, which leads to an increase in the reverse flow of working fluid vapor into the pumped out volume, as a result, the pumped out volume is contaminated with vapors of the pump working fluid.

Известна конструкция диффузионного паромасляного насоса, являющаяся прототипом предлагаемой полезной модели, описание которой приводится в работе [Патент SU 1373908 А1 от 1986.09.10, МПК F04F 9/02(2006.01)]. Диффузионный паромасляный насос содержит корпус с днищем, заполненный в нижней части рабочей жидкостью и размещенный в нем пакет лабиринтных колец. С внешней стороны днища зафиксирован нагреватель. По оси корпуса установлен многоступенчатый паропровод с зонтичными соплами. Причем днище снабжено расположенными внутри пакета колец кольцевыми протоками, ступенчато сопряженными между собой с уменьшением толщины днища от периферии к центру, создавая ступенчатую конструкцию днища. Насос содержит входной и выпускной патрубок, гидрозатвор и рубашку охлаждения.A known design of a diffusion oil-vapor pump, which is a prototype of the proposed utility model, is described in [Patent SU 1373908 A1 dated 1986.09.10, IPC F04F 9/02(2006.01)]. Diffusion steam oil pump contains a housing with a bottom filled in the lower part with a working fluid and a package of labyrinth rings placed in it. A heater is fixed on the outer side of the bottom. A multi-stage steam pipeline with umbrella nozzles is installed along the body axis. Moreover, the bottom is provided with annular ducts located inside the package of rings, stepwise coupled with each other with a decrease in the thickness of the bottom from the periphery to the center, creating a stepped design of the bottom. The pump contains an inlet and outlet pipe, a water seal and a cooling jacket.

Однако в указанном диффузионном паромасляном насосе происходит взрывное кипение рабочей жидкости в большом объеме. При взрывном вскипании жидкости плотность паровой струи изменяется и приводит к увеличению обратного потока паров рабочей жидкости в откачиваемый объем, что приводит к загрязнению откачиваемого объема парами рабочей жидкости насоса.However, explosive boiling of the working fluid in a large volume occurs in the specified diffusion steam-oil pump. During the explosive boiling of a liquid, the density of the steam jet changes and leads to an increase in the reverse flow of working fluid vapor into the pumped out volume, which leads to contamination of the pumped out volume with vapors of the pump working fluid.

Задачей (техническим результатом) предлагаемой полезной модели является уменьшение обратного потока паров рабочей жидкости и увеличение наибольшего выпускного давления.The objective (technical result) of the proposed utility model is to reduce the reverse flow of working fluid vapor and increase the maximum outlet pressure.

Задача достигается тем, что диффузионный паромасляный насос состоит из вертикально установленного цилиндрического корпуса, и зафиксированных в нем входного и выпускного патрубка, многоступенчатого паропровода с зонтичными соплами в центральной части по оси корпуса, гидрозатвора, зафиксированного на внешней стороне днища нагревателя, рубашки охлаждения, и кольцевых протоков, образующихся между пакетом лабиринтных колец ступенчато сопряженными между собой с уменьшением толщины днища от периферии к центру, создавая ступенчатую конструкцию днища, кроме того пакет лабиринтных колец имеет отверстия на высоте

Figure 00000001
для формирования пленки рабочей жидкости высотой
Figure 00000002
На фиг. 1 представлен чертеж диффузионного паромасляного насоса, на фиг. 2 изображены графики зависимости коэффициента теплоотдачи от высоты пленки рабочей жидкости при разных тепловых потоках. На фиг. 3 представлены графики изменения давления во времени при разных толщинах пленки.The task is achieved by the fact that the diffusion steam-oil pump consists of a vertically mounted cylindrical housing, and fixed inlet and outlet pipes, a multi-stage steam pipeline with umbrella nozzles in the central part along the axis of the housing, a hydraulic seal fixed on the outer side of the heater bottom, a cooling jacket, and annular ducts formed between the package of labyrinth rings stepwise paired with each other with a decrease in the thickness of the bottom from the periphery to the center, creating a stepped design of the bottom, in addition, the package of labyrinth rings has holes at a height
Figure 00000001
to form a working fluid film with a height
Figure 00000002
In FIG. 1 shows a drawing of a diffusion oil-vapor pump, in Fig. 2 shows graphs of the dependence of the heat transfer coefficient on the height of the working fluid film at different heat fluxes. In FIG. 3 shows graphs of the change in pressure over time for different film thicknesses.

На чертеже приведен диффузионный паромасляный насос (фиг. 1), состоящий из цилиндрического корпуса (1), днища (2), входного патрубка (11), выпускного патрубка (12), многоступенчатого паропровода (5) с зонтичными соплами (6), нагревателя (7), рубашки охлаждения (8), гидрозатвора (9), кольцевыми протоками (10) с пакетом лабиринтных колец (4), рабочей жидкости (3).The drawing shows a diffusion steam-oil pump (Fig. 1), consisting of a cylindrical body (1), a bottom (2), an inlet pipe (11), an outlet pipe (12), a multi-stage steam pipeline (5) with umbrella nozzles (6), a heater (7), cooling jackets (8), water seal (9), annular channels (10) with a package of labyrinth rings (4), working fluid (3).

Диффузионный паромасляный насос работает следующим образом (фиг. 1). Предварительно входной патрубок (11) пристыковывается к корпусу соответствующей технологической установки (не указана на чертеже), в которой создается и поддерживается вакуум, заданный технологическим режимом. Затем к выпускному патрубку (12) пристыковывается и включается форвакуумный насос (не указан на чертеже), создающий в выпускном патрубке (12) разряжение, достаточное для работы диффузионного паромасляного насоса. Затем включается нагреватель (7) для нагрева и испарения рабочей жидкости (3). Образовавшиеся пары рабочей жидкости поступают по паропроводам (5) к зонтичным соплам (6), истекают из них с образованием рабочей струи, которая увлекает газы, поступающие во входной патрубок. Затем пары рабочей жидкости конденсируются на стенках корпуса (1), охлаждаемого водой, подающейся в рубашку охлаждения (8). Далее рабочая жидкость (3) стекает вдоль стенки корпуса (1), попадает в кольцевое пространство гидрозатвора (9), после чего перетекает через наружное кольцо пакета (4) и попадает на внешний кольцевой проток (10), где образуется тонкий слой рабочей жидкости (3) и начинается пленочное испарение. Рабочая жидкость (3) попадает на следующие кольцевые протоки (10) только через отверстие в лабиринтном кольце, совершая путь по лабиринту и испаряясь по ходу движения. Ступенчатая конструкция днища (2) с пакетом лабиринтных колец (4), которые имеют отверстия на высоте

Figure 00000003
для формирования пленки рабочей жидкости высотой
Figure 00000004
Diffusion steam oil pump operates as follows (Fig. 1). Previously, the inlet pipe (11) is docked to the body of the corresponding process unit (not shown in the drawing), in which the vacuum specified by the process mode is created and maintained. Then, a backing pump (not shown in the drawing) is docked to the outlet pipe (12) and turned on, creating a vacuum in the outlet pipe (12) sufficient to operate the diffusion oil-vapor pump. Then the heater (7) is turned on to heat and evaporate the working fluid (3). The resulting vapors of the working fluid flow through the steam lines (5) to the umbrella nozzles (6), flow out of them with the formation of a working jet, which entrains the gases entering the inlet pipe. Then the vapors of the working fluid condense on the walls of the housing (1), cooled by water supplied to the cooling jacket (8). Further, the working fluid (3) flows along the wall of the housing (1), enters the annular space of the hydraulic seal (9), after which it flows through the outer ring of the package (4) and enters the outer annular duct (10), where a thin layer of working fluid is formed ( 3) and film evaporation begins. The working fluid (3) enters the next annular channels (10) only through the hole in the labyrinth ring, making its way through the labyrinth and evaporating along the way. Stepped bottom design (2) with a package of labyrinth rings (4), which have holes at a height
Figure 00000003
to form a working fluid film with a height
Figure 00000004

За счет использования пленки рабочей жидкости высотой

Figure 00000005
увеличивается коэффициент теплоотдачи при испарении/кипении рабочей жидкости, и снижаются пульсаций паровой струи в процессе работы диффузионного паромасляного насоса. На фиг. 2 показано, что использование пленки рабочей жидкости толщиной
Figure 00000006
(где,
Figure 00000007
- капиллярная постоянная), по сравнению с более толстыми и более тонкими пленками жидкости, приводит к увеличению коэффициента теплоотдачи в процессе испарения/кипения рабочей жидкости, при высоком критическом тепловом потоке как показано в работе [Влияние высоты слоя на теплообмен и критический тепловой поток при испарении жидкости в условиях низких давлений / В.И. Жуков, А.Н. Павленко, Ю.В. Нагайцева, Д. Вайсе // Теплофизика высоких температур. - 2015. - Т. 53, № 5. - С. 727-734]. Кроме того, на фиг. 3 показано, что использование пленки рабочей жидкости толщиной
Figure 00000008
имеет меньшие пульсации давления в процессе испарения/кипения.Due to the use of a working fluid film with a height
Figure 00000005
the heat transfer coefficient increases during evaporation/boiling of the working fluid, and the steam jet pulsations decrease during the operation of the diffusion steam-oil pump. In FIG. 2 shows that the use of a working fluid film with a thickness
Figure 00000006
(Where,
Figure 00000007
- capillary constant), compared with thicker and thinner liquid films, leads to an increase in the heat transfer coefficient in the process of evaporation / boiling of the working fluid, with a high critical heat flux as shown in [Influence of layer height on heat transfer and critical heat flux during evaporation liquids under low pressure conditions / V.I. Zhukov, A.N. Pavlenko, Yu.V. Nagaitseva, D. Weisse // Thermophysics of High Temperatures. - 2015. - T. 53, No. 5. - S. 727-734]. In addition, in FIG. 3 shows that the use of a working fluid film with a thickness
Figure 00000008
has less pressure fluctuations during evaporation/boiling.

Таким образом, диффузионный насос, в результате использования лабиринтных колец с отверстиями на высоте

Figure 00000009
приводит к образованию оптимальной высоты пленки рабочей жидкости
Figure 00000010
что позволяет уменьшить обратный поток паров рабочей жидкости и увеличить наибольшее выпускное давление.Thus, the diffusion pump, as a result of the use of labyrinth rings with holes at a height
Figure 00000009
leads to the formation of the optimal height of the working fluid film
Figure 00000010
which allows to reduce the reverse flow of working fluid vapor and increase the maximum outlet pressure.

Claims (1)

Диффузионный паромасляный насос, состоящий из вертикально установленного цилиндрического корпуса и зафиксированных в нем входного и выпускного патрубков, многоступенчатого паропровода с зонтичными соплами в центральной части по оси корпуса, гидрозатвора, зафиксированного на внешней стороне днища нагревателя, рубашки охлаждения и кольцевых протоков, образующихся между пакетом лабиринтных колец, ступенчато сопряженными между собой с уменьшением толщины днища от периферии к центру, создавая ступенчатую конструкцию днища, отличающийся тем, что отверстия в лабиринтных кольцах расположены на высоте
Figure 00000011
для формирования пленки рабочей жидкости высотой
Figure 00000012
где
Figure 00000013
- капиллярная постоянная.
Diffusion steam-oil pump, consisting of a vertically mounted cylindrical body and inlet and outlet pipes fixed in it, a multi-stage steam pipeline with umbrella nozzles in the central part along the axis of the body, a water seal fixed on the outer side of the heater bottom, a cooling jacket and annular ducts formed between the labyrinth rings, stepwise paired with each other with a decrease in the thickness of the bottom from the periphery to the center, creating a stepped design of the bottom, characterized in that the holes in the labyrinth rings are located at a height
Figure 00000011
to form a working fluid film with a height
Figure 00000012
Where
Figure 00000013
is the capillary constant.
RU2022132125U 2022-04-07 Diffusion steam oil pump RU218126U1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU218126U1 true RU218126U1 (en) 2023-05-11

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB636058A (en) * 1941-09-25 1950-04-19 Centre Nat Rech Scient Improvements in condensation pumps
SU1373908A1 (en) * 1986-09-10 1988-02-15 Специальное Конструкторское Бюро По Энергетической Аппаратуре И Машинам "Энергохиммаш" Diffusion oil-vapour pump
SU1420251A1 (en) * 1986-12-29 1988-08-30 Предприятие П/Я А-3634 Steam-jet vacuum pump
CN105351258B (en) * 2015-11-27 2018-02-23 辽宁真龙真空设备制造有限公司 Electromagnetic Heating high vacuum oil diffuse pump

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB636058A (en) * 1941-09-25 1950-04-19 Centre Nat Rech Scient Improvements in condensation pumps
SU1373908A1 (en) * 1986-09-10 1988-02-15 Специальное Конструкторское Бюро По Энергетической Аппаратуре И Машинам "Энергохиммаш" Diffusion oil-vapour pump
SU1420251A1 (en) * 1986-12-29 1988-08-30 Предприятие П/Я А-3634 Steam-jet vacuum pump
CN105351258B (en) * 2015-11-27 2018-02-23 辽宁真龙真空设备制造有限公司 Electromagnetic Heating high vacuum oil diffuse pump

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
В.И. ЖУКОВ и др. Влияние высоты слоя на теплообмен и критический тепловой поток при испарении жидкости в условиях низких давлений, журнал Теплофизика высоких температур, 2015, т.53, N 5, с.727-734. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2012007761A (en) Heat exchanger and nozzle of heat exchanger
RU218126U1 (en) Diffusion steam oil pump
EP0143013A2 (en) method and device for overheating a refrigerant
RU2786535C1 (en) Diffusion pump
GB799618A (en) Apparatus and process for heat exchange treatment of fluids
US2797043A (en) Vacuum pump
RU96621U1 (en) DIFFUSION VACUUM PUMP (OPTIONS)
RU64718U1 (en) JET PUMP
SU808759A1 (en) Cryogenic pipeline
RU2612545C2 (en) Cylindrical vortex cooler
US3442440A (en) Diffusion pump
RU2182991C2 (en) Freezing-out trap
SU931955A1 (en) Continuous-action cryogenic vacuum pump
RU96623U1 (en) DIFFUSION VACUUM PUMP
JP2001232382A5 (en)
GB1346214A (en) Heat-exchange devices
RU190323U1 (en) CRYOGENIC TRAP
RU2371612C1 (en) Heat-tube pump
SU879054A1 (en) Method and apparatus for protecting high-vacuum systems
FR3130288A1 (en) HARVEST AND MUST HEATING, THERMOVINIFICATION.
SU956845A1 (en) Cooled highvacuum trap
US3536420A (en) Condensate purifier for diffusion pump
SU590479A1 (en) Cooled sorption trap
Petrova et al. Design features of a high-vacuum steam jet pump and some results of its tests
RU1800140C (en) Diffusion pump