RU2203436C1

RU2203436C1 - Adsorption pump

Info

Publication number: RU2203436C1
Application number: RU2001123669A
Authority: RU
Inventors: В.И. Гореликов
Original assignee: Открытое акционерное общество Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П.Королева
Priority date: 2001-08-28
Filing date: 2001-08-28
Publication date: 2003-04-27

Abstract

FIELD: cryogenic engineering. SUBSTANCE: pump designed to maintain vacuum by absorbing gas molecules from enclosed spaces has double-wall tank, adsorbent, multilayer vacuum-type heat insulation, and evacuation valve. Pump is also provided with safety device made in the form of sleeve with slots on side walls which is installed at evacuation valve inlet directly in front of insulation layers. Slots are tangential to upper insulation layer. Proposed design of pump provides for eliminating damage to heat insulation by jet of pumped-out gas. EFFECT: enhanced efficiency of heat insulation. 1 dwg

Description

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

Известны адсорбционные насосы (см., например, Е.И. Микулин. Криогенная техника. М. : Машиностроение, 1969 г.), содержащие адсорбент, заключенный в перфорированную оболочку и закрепленный на холодной стенке криогенных устройств. Такие адсорбционные насосы выполняются в виде самостоятельных кассетных или капсульных устройств, пристыковываемых к охлаждаемой хладогентом стенке холодильной машины, аппарата или емкости. Адсорбент в известных устройствах недостаточно защищен от внешних теплопритоков и имеет низкокачественную теплозащиту, что отрицательно сказывается на эффективности работы адсорбента. Adsorption pumps are known (see, for example, EI Mikulin. Cryogenic technique. M.: Mechanical Engineering, 1969) containing adsorbent enclosed in a perforated shell and mounted on a cold wall of cryogenic devices. Such adsorption pumps are made in the form of independent cassette or capsule devices, docked to the refrigerant-cooled wall of the refrigeration machine, apparatus or tank. The adsorbent in the known devices is not sufficiently protected from external heat influx and has low-quality heat protection, which negatively affects the efficiency of the adsorbent.

Недостатками таких адсорбционных насосов являются низкая эффективность работы адсорбента из-за малоэффективной теплозащиты. The disadvantages of such adsorption pumps are the low efficiency of the adsorbent due to ineffective thermal protection.

Известен также адсорбционный насос (см. , например, авторское свидетельство СССР 827835, кл. F 04 B 37/02 от 1981 г.), выбранный в качестве прототипа и содержащий двухстенную емкость, адсорбент, вакуумно-многослойную теплоизоляцию и клапан вакуумирования. Адсорбционный насос снабжен также трубопроводами заправки и дренажа, сообщенными с внутренней полостью. An adsorption pump is also known (see, for example, USSR author's certificate 827835, class F 04 B 37/02 of 1981), selected as a prototype and containing a double-walled container, adsorbent, vacuum multi-layer thermal insulation and a vacuum valve. The adsorption pump is also equipped with refueling and drainage pipelines in communication with the internal cavity.

Адсорбент, например цеолит или активированный древесный уголь, размещен в межстенной полости с обеспечением теплового контакта с внешней поверхностью внутренней стенки емкости и имеет охлаждение от контакта с охлаждаемым экраном и с внутренней стенки емкости, заполненной криогенным продуктом, например жидким азотом. Вакуумно-многослойная теплоизоляция расположена в межстенной полости емкости и закреплена на охлажденном экране. An adsorbent, for example zeolite or activated charcoal, is placed in the interstitial cavity to provide thermal contact with the outer surface of the inner wall of the tank and is cooled by contact with the cooled screen and from the inner wall of the tank filled with a cryogenic product, for example liquid nitrogen. Vacuum multilayer insulation is located in the inter-wall cavity of the tank and is mounted on a cooled screen.

В процессе предварительной откачки газов из межстенной полости при изготовлении адсорбционного насоса или в процессе регенерации адсорбента к клапану вакуумирования, установленному на внешней стенке емкости, пристыковывают вакуумный насос, посредством которого производят вакуумирование межстенной полости емкости. При этом, в случае резкой остановки вакуумного насоса, например при аварийном выключении электроэнергии, происходит так называемый обратный удар потока (струи) откачиваемого газа, что неизбежно приводит к разрыву (пробою) прилегающих к входу клапана вакуумирования слоев вакуумно-многослойной теплоизоляции, а следовательно, к ухудшению теплозащитных свойств теплоизоляции. In the process of preliminary pumping of gases from the interstitial cavity during the manufacture of the adsorption pump or in the process of regeneration of the adsorbent, a vacuum pump is attached to the vacuum valve installed on the outer wall of the tank, by means of which the interstitial cavity of the tank is evacuated. In this case, in the case of a sudden stop of the vacuum pump, for example, during an emergency power outage, the so-called back impact of the flow (jet) of the pumped gas occurs, which inevitably leads to rupture (breakdown) of the layers of vacuum multilayer thermal insulation adjacent to the inlet of the vacuum valve, and therefore to the deterioration of the heat-shielding properties of thermal insulation.

Недостатками известного адсорбционного насоса являются малоэффективная теплозащита из-за повреждений теплоизоляции струей откачиваемого газа. The disadvantages of the known adsorption pump are ineffective thermal protection due to damage to the insulation by a jet of pumped gas.

Задачей настоящего изобретения является создание адсорбционного насоса, который сохранял бы эффективность теплоизоляции путем исключения повреждений теплоизоляции струей откачиваемого газа. The present invention is the creation of an adsorption pump, which would maintain the effectiveness of thermal insulation by eliminating damage to the thermal insulation by a jet of pumped gas.

Поставленная задача решается тем, что в адсорбционный насос, содержащий двухстенную емкость, адсорбент, вакуумно-многослойную теплоизоляцию и клапан вакуумирования, введено предохранительное устройство, выполненное в виде стакана с пазами на боковых стенках, установленного на входе клапана вакуумирования непосредственно перед слоями изоляции, причем пазы выполнены направленными по касательной к верхнему слою изоляции. The problem is solved in that in the adsorption pump containing a double-walled container, adsorbent, vacuum multilayer insulation and a vacuum valve, a safety device is introduced, made in the form of a glass with grooves on the side walls installed at the inlet of the vacuum valve directly in front of the insulation layers, and the grooves made tangential to the top layer of insulation.

Технический результат в части снабжения адсорбционного насоса предохранительным устройством, выполненным в виде стакана с пазами на боковых стенках, и установка его на входе клапана вакуумирования непосредственно перед слоями изоляции, а также взаимная конструктивная связь всех составных элементов адсорбционного насоса исключает повреждения теплоизоляции струей откачиваемого газа и сохраняет эффективность теплоизоляции, что подтверждено испытаниями опытных образцов, изготовленных с использованием предлагаемого технического решения. The technical result in terms of supplying the adsorption pump with a safety device made in the form of a glass with grooves on the side walls and installing it at the inlet of the vacuum valve directly in front of the insulation layers, as well as the mutual structural connection of all the components of the adsorption pump eliminates damage to the insulation by the jet of evacuated gas and preserves thermal insulation efficiency, which is confirmed by tests of prototypes made using the proposed technical solution Eden.

Использование предлагаемого адсорбционного насоса для поддержания вакуума в замкнутых объемах, например в теплоизоляционных полостях криогенных емкостей при длительном хранении криогенных продуктов, позволит дать значительный экономический эффект за счет сохранения эффективности теплоизоляции путем исключения повреждений теплоизоляции струей откачиваемого газа. The use of the proposed adsorption pump to maintain vacuum in confined spaces, for example, in the heat-insulating cavities of cryogenic containers during long-term storage of cryogenic products, will allow a significant economic effect by maintaining the efficiency of heat insulation by eliminating damage to the heat insulation by the jet of pumped gas.

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

Предлагаемый адсорбционный насос состоит из следующих основных узлов и деталей: двухстенной емкости 1, адсорбента 2, вакуумно-многослойной теплоизоляции 3 и клапана вакуумирования 4. The proposed adsorption pump consists of the following main components and parts: double-walled tank 1, adsorbent 2, multi-layer vacuum insulation 3 and a vacuum valve 4.

Адсорбционный насос снабжен предохранительным устройством 5, выполненным в виде стакана 6 с пазами 7 на боковых стенках стакана и установленным непосредственно перед слоями изоляции 3, прилегающими к стакану, установленному на входе 8 клапана вакуумирования 4, причем пазы 7 направлены по касательной к верхнему слою 9 изоляции 3. The adsorption pump is equipped with a safety device 5, made in the form of a glass 6 with grooves 7 on the side walls of the glass and installed directly in front of the insulation layers 3 adjacent to the glass installed on the inlet 8 of the vacuum valve 4, and the grooves 7 are tangent to the upper insulation layer 9 3.

В качестве адсорбента, закрепленного на внешней поверхности внутренней стенки 10 емкости 1, применяют, например, активированный древесный уголь или цеолит Са Е-4ВС, а в качестве вакуумно-многослойной теплоизоляции 3 применяют, например, экранно-вакуумную теплоизоляцию ЭВТИ-2В, состоящую из чередующихся слоев отражающего и прокладочного материалов. В качестве отражающего материала используют, например, полиэтилентерефталатную пленку, алюминизированную с двух сторон, а в качестве прокладочного материала используют, например, стекловуаль или стеклобумагу. As an adsorbent fixed on the outer surface of the inner wall 10 of the tank 1, for example, activated charcoal or zeolite Ca E-4BC is used, and as a vacuum-multilayer thermal insulation 3, for example, screen-vacuum thermal insulation EVTI-2B, consisting of alternating layers of reflective and cushioning materials. As a reflective material, for example, a polyethylene terephthalate film aluminized on both sides is used, and as a cushioning material, for example, glass yarn or glass paper is used.

Адсорбционный насос снабжен трубопроводами заправки 11 и дренажа 12, сообщенными с внутренней полостью 13. Межстенная полость 14 при регенерации адсорбента 2 через клапан вакуумирования 4 сообщается, например, с механическим вакуумнасосом 15, донная часть 16 стакана 6 обращена к слоям изоляции. The adsorption pump is equipped with refueling 11 and drainage pipelines 12 connected to the internal cavity 13. The interstitial cavity 14 during regeneration of the adsorbent 2 through the vacuum valve 4 communicates, for example, with a mechanical vacuum pump 15, the bottom part 16 of the glass 6 faces the insulation layers.

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

Хладагент, например жидкий азот, заправляют посредством заправочного трубопровода 11 во внутреннюю полость 13 двухстенной емкости 1, в результате чего первоначально происходит захолаживание адсорбционного насоса с последующим заполнением внутренней полости 13 до заданного уровня. Испаряющийся азот отводят через трубопровод дренажа 12. The refrigerant, for example liquid nitrogen, is charged via the filling pipe 11 into the inner cavity 13 of the double-walled vessel 1, as a result of which the adsorption pump is cooled down and the inner cavity 13 is filled to a predetermined level. Evaporating nitrogen is removed through the drainage pipe 12.

Адсорбент 2 при охлаждении от внутренней стенки 10 включается в работу и, чем лучше организовано охлаждение и защита его от теплопритоков извне, тем эффективнее работа адсорбента 2. Охлаждаясь до температуры жидкого азота, адсорбент молекулы газов из межстенной полости 14, в которой размещена вакуумно-многослойная теплоизоляция 3, и тем самым повышает и поддерживает вакуум порядка 1•10^-4 мм рт. ст. и выше, необходимый для эффективной работы теплоизоляции 3.The adsorbent 2 when cooling from the inner wall 10 is included in the work and the better organized cooling and its protection from heat influx from the outside, the more efficient the work of the adsorbent 2. Cooling to the temperature of liquid nitrogen, the adsorbent of the gas molecule from the interstitial cavity 14, in which the vacuum multilayer thermal insulation 3, and thereby increases and maintains a vacuum of the order of 1 • 10 ^-4 mm RT. Art. and above, necessary for the effective operation of thermal insulation 3.

В процессе изготовления адсорбционного насоса или при регламентной регенерации адсорбента 2 в период эксплуатации, когда к клапану вакуумирования 4 адсорбционного насоса 2 пристыковывают, например, механический вакуумнасос 15 и производят вакуумирование межстенной полости 14 при возникновении ситуации, связанной с резкой остановкой механического вакуумнасоса 15, например, при аварийном отключении электроэнергии, происходит так называемый обратный удар струи откачиваемого газа, который воспринимается донной частью 16 стакана 6, обращенной к слоям изоляции, а струя газа, рассекаясь, через пазы 7 на боковых стенках стакана выбрасывается в межстенную полость 14 по касательной к верхним слоям теплоизоляции 3, что обеспечивает их целостность и сохранность, и таким образом выполняется поставленная задача. In the manufacturing process of the adsorption pump or during routine regeneration of the adsorbent 2 during operation, when, for example, a mechanical vacuum pump 15 is attached to the vacuum valve 4 of the adsorption pump 2 and the interstitial cavity 14 is evacuated in the event of a sudden stop of the mechanical vacuum pump 15, for example, in case of emergency power outage, the so-called reverse shock of the jet of pumped gas occurs, which is perceived by the bottom part 16 of the glass 6, reversed th to the insulation layers, and the gas jet, dissecting, through the grooves 7 on the side walls of the glass is ejected into the interstitial cavity 14 tangentially to the upper layers of thermal insulation 3, which ensures their integrity and safety, and thus the task is performed.

Claims

An adsorption pump containing a double-walled container, an adsorbent, a vacuum multi-layer insulation and a vacuum valve, characterized in that a safety device is introduced in it, made in the form of a glass with grooves on the side walls installed at the inlet of the vacuum valve directly in front of the insulation layers, and the grooves are made directed tangentially to the top layer of insulation.