RU2187694C2

RU2187694C2 - Adsorption pump

Info

Publication number: RU2187694C2
Application number: RU2000126942/06A
Authority: RU
Inventors: В.И. Гореликов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им.С.П.Королева"
Priority date: 2000-10-26
Filing date: 2000-10-26
Publication date: 2002-08-20

Abstract

FIELD: cryogenic engineering. SUBSTANCE: invention relates to adsorption pumps designed for maintaining vacuum by adsorbing molecules of gases from closed spaces. Proposed adsorption pump has heat-insulated vessel with cooling agent, and filling and draining pipelines. Double -walled chamber with adsorbent is fastened on inner wall of vessel. Drain pipeline and cylindrical partition installed coaxially with chamber are introduced into inner space of chamber. Cylindrical partition is installed with clearance relative to inner surface of chamber stopped at both sides. Throttling device is installed at inlet in clearance from side of drain pipe getting out of chamber. EFFECT: provision of continuous operation owing to cooling adsorbent to temperature lower than that of temperature of cooling agent in vessel. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области криогенной техники, а более конкретно к устройствам адсорбционных насосов, предназначенным для поддержания вакуума путем поглощения молекул газов из замкнутых объемов. The invention relates to the field of cryogenic technology, and more particularly to devices for adsorption pumps designed to maintain a vacuum by absorbing gas molecules from closed volumes.

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. Known adsorption pump (Mikulin EI Cryogenic technology. M .: Mashinostroenie, 1969, s.223, 227) containing an adsorbent enclosed in a perforated shell and mounted on a cold wall of cryogenic devices. Such an adsorption pump is made in the form of an independent cassette or capsule device, docked to the wall of the refrigerating machine, apparatus or container cooled by the refrigerant. The adsorbent in the known device is poorly protected from external heat influx and has ineffective cooling, which negatively affects its performance.

Недостатком такого адсорбционного насоса является низкая эффективность работы из-за малоэффективного охлаждения. The disadvantage of this adsorption pump is its low efficiency due to inefficient cooling.

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. Known adsorption pump (ed. Certificate. SU 827835, class F 04 B 37/02, publ. 05/07/1981) containing a thermally insulated vessel with refrigerant, refueling and drain pipes, a chamber with adsorbent.

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. The disadvantage of such an adsorption pump is the inability to ensure long-term operation of the adsorption pump by cooling the adsorbent to a lower temperature in comparison with the refrigerant stored in the vessel.

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. Known adsorption pump (ed. Certificate. SU 979694, class F 04 B 37/02, publ. 12/17/1982), selected as a prototype and containing a thermally insulated vessel with refrigerant, filling and drain pipelines, a double-walled chamber with adsorbent attached to the inner wall of the vessel.

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. The objective of the invention is to provide an adsorption pump, which would ensure long-term operation by cooling the adsorbent to a lower temperature compared to the temperature of the refrigerant stored in the vessel.

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. The technical result is achieved by the fact that the adsorption pump contains a thermally insulated vessel with refrigerant, refueling and drainage pipelines, a double-walled chamber with adsorbent attached to the inner wall of the vessel, a drainage pipe and a cylindrical partition installed coaxially with the chamber, a cylindrical partition, are introduced into the inner cavity of the chamber installed with a gap relative to the inner surface of the chamber, muffled on both sides, and from the outlet side of the drainage pipeline from Amers at the entrance to the gap installed throttle device.

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. In the adsorption pump, the internal cavity of the chamber with the adsorbent is cooled by lowering the throttle device to a lower temperature than the refrigerant stored in the vessel.

На чертеже изображен адсорбционный насос. The drawing shows an adsorption pump.

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. The adsorption pump contains a thermally insulated vessel 1 with refrigerant 2, charging pipes 3 and drain 4, a double-walled chamber 5 with adsorbent 6, attached to the inner wall 7 of the vessel 1. Introduced into the inner cavity 8 of the chamber 5 is a drain pipe 4 and a cylindrical partition 10 installed coaxially with chamber 5, while the cavity 11 of the drainage pipe 4 is connected to the cavity 12 of the drainage pipe 4, and the cylindrical partition 10 is installed with a gap 13 relative to the inner surface 14 of the chamber 5 and is plugged with a hundred the outlet 15 of the pipeline 4 from the inner cavity 8 of the chamber 5. The inner cavity 8 of the chamber 5 is muffled from the opposite side 16, and at the inlet 17 to the specified gap 13 a throttle device 18 is installed. The vessel 1 is insulated by a screen-vacuum thermal insulation 19 located in the interwall cavity 20 , which is formed by the inner wall 7 and the outer wall 21. The refrigerant 2 is filled and stored in the inner cavity 22 of the vessel 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 1•10^-4 мм рт.ст. На внешней поверхности камеры 5 закреплен электронагреватель 25.The chamber 5 is provided with a cylindrical perforated shell 23, which communicates the adsorbent 6 with a cavity 24 of the chamber 5 and with an interstitial cavity 20, in which a vacuum of about 1 • 10 ^-4 mm Hg is maintained. An electric heater 25 is fixed on the outer surface of the chamber 5.

Работает адсорбционный насос следующим образом. The adsorption pump operates as follows.

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. The refrigerant 2, for example liquid nitrogen, is poured through the filling pipe 3 into the inner cavity 22 of the vessel 1, as a result of which the adsorption pump is cooled down and then the inner cavity 22 is filled to a predetermined level. Evaporating nitrogen is removed through line 4, while due to heat influx in the inner cavity 22, pressure increases and passing through the throttle device 18, such as a throttle washer, the nitrogen is cooled by throttling to a temperature lower than the temperature of nitrogen stored in the vessel 1 , and enters the inner cavity 8 of the chamber 5, where the chamber 5 and the adsorbent 6 cool down from the side of the inner surface 14. From the cavity 8, nitrogen vapors enter the cavity 11 and are then discharged through the cavity 12 of the drain pipe wires 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 1•10^-4 мм рт.ст. и выше, что необходимо для эффективной работы экранно-вакуумной теплоизоляции 19.The adsorbent 6 when cooling from the walls of the chamber 5 is included in the work and the better organized its cooling, the more efficient its work. Cooling to the temperature of supercooled nitrogen, adsorbent 6 absorbs (pumps out) gas molecules from the interstitial cavity 20 and maintains a vacuum of about 1 • 10 ^-4 mm Hg in it. and above, which is necessary for the effective operation of the screen-vacuum thermal insulation 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. To restore the effective operation of the adsorbent 6, the adsorbent 6 is regenerated periodically, for which the electric heater 25 is switched on in the adsorption pump freed from liquid nitrogen and the interstitial cavity 20 is simultaneously evacuated, for example, by a mechanical vacuum pump.

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. Thus, the proposed technical solution and the design of the adsorption pump using the throttle effect during the removal (drainage) of evaporating nitrogen from the vessel 1 ensures long-term operation of the pump by cooling the adsorbent 6 to a lower temperature compared to the temperature of the refrigerant stored in the vessel 1, which assigned task.

Claims

An adsorption pump containing a thermally insulated vessel with refrigerant, refueling and drainage pipelines, a double-walled chamber with adsorbent attached to the inner wall of the vessel, characterized in that a drainage pipe and a cylindrical partition installed coaxially with the chamber are introduced into the inner cavity of the vessel, while the cylindrical partition is installed with a gap relative to the inner surface of the chamber, muffled on both sides, and from the outlet side of the drainage pipeline from the chamber at the entrance to op set throttle device.