RU2182988C2

RU2182988C2 - Freezing -out trap

Info

Publication number: RU2182988C2
Application number: RU2000113676/06A
Authority: RU
Inventors: В.И. Гореликов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева"
Priority date: 2000-05-26
Filing date: 2000-05-26
Publication date: 2002-05-27

Abstract

FIELD: cryogenic and vacuum engineering; construction of freezing-out traps used in vacuum technologies, for example, evacuation of heat- insulated cavities in cryogenic reservoirs. SUBSTANCE: heat-insulated housing is provided with reservoir filled with cryogenic fluid. Cylindrical jacket forms cavity together with wall of reservoir which is brought in communication with space being evacuated, for example with heatinsulated cavity of cryogenic reservoir. Wall of jacket is provided with helical transversal fins found on its outer and inner surfaces forming helical passages together with walls of housing and reservoir. Walls of jacket are [provided with corrugations located between fins in parallel with them. EFFECT: enhanced efficiency of cooling enhanced; strength of trap construction. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области криогенной и вакуумной техники и касается конструкции вымораживающих ловушек, используемых в вакуумных технологиях, например, при вакуумировании теплоизоляционных полостей в криогенных емкостях. The invention relates to the field of cryogenic and vacuum technology and relates to the design of freezing traps used in vacuum technologies, for example, when evacuating heat-insulating cavities in cryogenic containers.

Известна вымораживающая ловушка (см., например, Е.И. Микулин. Криогенная техника, -М.: Машиностроение, 1969 г., стр.220). A freezing trap is known (see, for example, E.I. Mikulin. Cryogenic technology, -M.: Mechanical Engineering, 1969, p. 220).

Ловушка содержит корпус с размещенным в нем сосудом с криогенной жидкостью. Ловушка устанавливается перед диффузионным вакуум-насосом и представляет собой часть магистрали, охлаждаемой, например, жидким азотом. Ловушка служит для улавливания (вымораживания) конденсирующихся примесей (паров воды) и предохраняет от попадания паров масла из насоса в вакуумируемый объем, например теплоизоляционную полость криогенной емкости. The trap contains a housing with a cryogenic liquid vessel placed therein. The trap is installed in front of the diffusion vacuum pump and is a part of the main, cooled, for example, with liquid nitrogen. The trap serves to trap (freeze) condensing impurities (water vapor) and prevents oil vapor from the pump from entering the evacuated volume, for example, a heat-insulating cavity of a cryogenic tank.

Недостатком такой ловушки является низкая эффективность охлаждения и недостаточная прочность конструкции ловушки. The disadvantage of this trap is the low cooling efficiency and insufficient structural strength of the trap.

Известна также вымораживающая ловушка (см., например, SU, а.с. 1341398 А1, кл. F 04 F 9/06, опубл. 30.09.87), выбранная в качестве прототипа. Also known freezing trap (see, for example, SU, and.with. 1341398 A1, CL F 04 F 9/06, publ. 30.09.87), selected as a prototype.

Вымораживающая ловушка содержит корпус, в котором с зазором размещен сосуд с криогенной жидкостью, имеющий цилиндрическую рубашку, образующую со стенками сосуда полость, сообщенную с вакуумным (откачиваемым) объемом. Вымораживающая ловушка устанавливается в вакуумной магистрали между паромасляным или механическим вакуумным насосом и вакуумируемым объемом и предназначена для улавливания обратного потока паров масла от вакуумного насоса к вакуумируемому объему. Обратный поток паров масла от вакуумного насоса через трубопровод попадает в кольцевой зазор ловушки и оседает (адсорбируется) на охлажденных поверхностях цилиндрической рубашки и на наружной поверхности сосуда, заполненного криогенным продуктом, например жидким азотом. The freezing trap contains a housing in which a vessel with cryogenic liquid is placed with a gap, having a cylindrical shirt forming a cavity in communication with the walls of the vessel in communication with the vacuum (pumped out) volume. A freezing trap is installed in the vacuum line between the steam-oil or mechanical vacuum pump and the evacuated volume and is designed to capture the return flow of oil vapor from the vacuum pump to the evacuated volume. The return flow of oil vapor from the vacuum pump through the pipeline enters the annular gap of the trap and settles (adsorbed) on the cooled surfaces of the cylindrical jacket and on the outer surface of the vessel filled with a cryogenic product, such as liquid nitrogen.

Недостатками известной вымораживающей ловушки являются низкая эффективность охлаждения и недостаточная прочность конструкции ловушки. The disadvantages of the known freezing traps are low cooling efficiency and lack of structural strength of the trap.

Задачей настоящего изобретения является создание вымораживающей ловушки, которая обеспечивала бы повышение эффективности охлаждения и повышение прочности конструкции ловушки. The present invention is the creation of a freezing trap, which would provide increased cooling efficiency and increased structural strength of the trap.

Это достигается тем, что вымораживающая ловушка снабжена винтовыми поперечными ребрами, образующими со стенками сосуда и корпуса винтообразные каналы, и гофрами, размещенными между ребрами, обладающими развитой, контактирующей с обратным потоком паров масла, поверхностью, и повышающими эффективность охлаждения и прочность конструкции вымораживающей ловушки. This is achieved by the fact that the freezing trap is provided with helical transverse ribs forming screw-like channels with the walls of the vessel and the body, and corrugations placed between the ribs having a developed surface that contacts the reverse flow of oil vapor and increases the cooling efficiency and the design strength of the freezing trap.

Сущность изобретения заключается в том, что в вымораживающей ловушке, содержащей корпус, в котором с зазором размещен сосуд с криогенной жидкостью, имеющий цилиндрическую рубашку, образующую со стенками сосуда полость, сообщенную с вакуумируемым объемом, стенка рубашки снабжена винтовыми поперечными ребрами, расположенными на ее внешней и внутренней поверхностях и образующие соответственно со стенками корпуса и сосуда винтообразные каналы, и гофрами, размещенными между ребрами, параллельно последним. The essence of the invention lies in the fact that in a freezing trap containing a housing in which a vessel with a cryogenic liquid is placed with a gap, having a cylindrical shirt forming a cavity in communication with the evacuated volume with the walls of the vessel, the wall of the shirt is provided with helical transverse ribs located on its outer and the inner surfaces and forming, respectively, with the walls of the housing and the vessel helical channels, and corrugations located between the ribs, parallel to the latter.

Технический результат в части снабжения стенки рубашки винтовыми поперечными ребрами, расположенными на ее внешней и внутренней поверхностях и образующих каналы, гофрами, размещенными между ребрами, а также взаимная конструктивная связь всех составных элементов вымораживающей ловушки, обеспечивает повышение эффективности охлаждения и прочности конструкции, что подтверждено испытаниями опытных образцов, изготовленных с использованием предлагаемого технического решения. The technical result in terms of supplying the shirt wall with helical transverse ribs located on its outer and inner surfaces and forming channels, corrugations placed between the ribs, as well as the mutual structural connection of all the constituent elements of the freezing trap, provides improved cooling efficiency and structural strength, which is confirmed by tests prototypes made using the proposed technical solution.

Использование предлагаемой вымораживающей ловушки в криогенной технике при вакуумировании, например, теплоизоляционных полостей криогенных емкостей позволит дать значительный экономический эффект за счет обеспечения повышения эффективности охлаждения и прочности конструкции. The use of the proposed freezing trap in cryogenic technology during evacuation of, for example, heat-insulating cavities of cryogenic containers will allow to give a significant economic effect by providing increased cooling efficiency and structural strength.

Суть изобретения поясняется чертежом. The essence of the invention is illustrated in the drawing.

Предлагаемая вымораживающая ловушка состоит из следующих основных узлов и деталей: теплоизолированного корпуса 1, в котором с зазором 2 размещен сосуд 3 с криогенной жидкостью, имеющий цилиндрическую рубашку 4, образующую со стенкой 5 сосуда 3 полость 6, сообщенную с вакуумируемым объемом 7, например, с теплоизоляционной полостью криогенной емкости. Стенка 8 рубашки 4 снабжена винтовыми поперечными ребрами 9-10, соответственно расположенными на ее внешней и внутренней поверхностях и образующие соответственно со стенками корпуса 1 и сосуда 3 винтообразные каналы 11 и 12. Стенка 8 рубашки 4 снабжена гофрами 13, размещенными между ребрами 9 и 10, параллельно последним. The proposed freezing trap consists of the following main components and parts: a thermally insulated body 1, in which a vessel 3 with a cryogenic liquid is placed with a gap 2, having a cylindrical shirt 4, forming a cavity 6 with the wall 5 of the vessel 3, in communication with the evacuated volume 7, for example, heat-insulating cavity of cryogenic capacity. The wall 8 of the shirt 4 is provided with helical transverse ribs 9-10, respectively located on its outer and inner surfaces and forming screw channels 11 and 12 respectively with the walls of the body 1 and the vessel 3. The wall 8 of the shirt 4 is provided with corrugations 13 located between the ribs 9 and 10 parallel to the last.

Вымораживающую ловушку посредством трубопровода 14 подстыковывают к вакуумируемому объему 7, а посредством трубопровода 15 к вакуум-насосу 16, например к паромасляному или механическому вакуумному насосу. The freezing trap is connected to the evacuated volume 7 by means of a pipe 14, and by means of a pipe 15 to a vacuum pump 16, for example, a steam-oil or mechanical vacuum pump.

Вымораживающая ловушка предназначена для улавливания (вымораживания) обратного потока паров масла от вакуум-насоса 16 к вакуумируемому объему 7 и работает следующим образом. Freezing trap is designed to capture (freeze) the reverse flow of oil vapor from the vacuum pump 16 to the evacuated volume 7 and works as follows.

Обратный поток паров масла от вакуум-насоса 16 через трубопровод 15 попадает в кольцевой зазор 2, проходя по каналам 11,12, и оседает на стенке 8 и внутренних поверхностях каналов 11,12, охлаждаемых от сосуда 3 с криогенной жидкостью, например жидким азотом. Пары азота, образующиеся за счет теплопритоков извне, отводятся из сосуда 3 через встроенный в теплоизолирующую крышку (пробку) 17 дренажный трубопровод 18. The return flow of oil vapor from the vacuum pump 16 through the pipe 15 enters the annular gap 2, passing through the channels 11,12, and settles on the wall 8 and the inner surfaces of the channels 11,12, cooled from the vessel 3 with a cryogenic liquid, for example liquid nitrogen. Nitrogen vapors generated due to heat influx from the outside are discharged from the vessel 3 through a drain pipe 18 built into the heat-insulating cover (plug) 17.

По мере накопления масла в вымораживающей ловушке производят ее очистку от масла посредством отогрева, например прокачкой горячего воздуха. Разогретое и разжиженное масло стекает по винтовым каналам 11,12 в донную часть корпуса 1, откуда через патрубок 19 удаляется. As the oil accumulates in the freezing trap, it is cleaned of oil by heating, for example by pumping hot air. The heated and liquefied oil flows through the screw channels 11,12 into the bottom of the housing 1, from where it is removed through the pipe 19.

Снабжение рубашки 4 гофрами 13 и винтовыми поперечными ребрами 9,10 наряду с повышением прочности значительно увеличивают поверхность, контактирующую с обратным паром масла, что, в свою очередь, повышает эффективность охлаждения и поглощения (улавливания) паров масла, т.е. обеспечивает выполнение поставленной задачи. The supply of the jacket with 4 corrugations 13 and screw transverse ribs 9,10 along with an increase in strength significantly increase the surface in contact with the return oil vapor, which, in turn, increases the efficiency of cooling and absorption (capture) of oil vapor, i.e. provides the fulfillment of the task.

Claims

A freezing trap containing a thermally insulated body in which a vessel with cryogenic liquid is placed with a gap, having a cylindrical shirt forming a cavity in communication with the evacuated volume, characterized in that the wall of the shirt is provided with helical transverse ribs located on its outer and inner surfaces and forming spiral channels, respectively, with the walls of the hull and vessel, and corrugations placed between the ribs parallel to the last.