RU2303163C1

RU2303163C1 - Freezing-out trap

Info

Publication number: RU2303163C1
Application number: RU2006112080/06A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Витальевич Жучков (RU); Анатолий Витальевич Жучков; Александр Сергеевич Каледин (RU); Александр Сергеевич Каледин; Игорь Егорович Шабанов (RU); Игорь Егорович Шабанов; Максим Валерьевич Мальцев (RU); Максим Валерьевич Мальцев; Кирилл Леонидович Соколов (RU); Кирилл Леонидович Соколов; Виталий Сергеевич Антипов (RU); Виталий Сергеевич Антипов
Priority date: 2006-04-11
Filing date: 2006-04-11
Publication date: 2007-07-20

Abstract

FIELD: cryogenic and vacuum engineering.

SUBSTANCE: invention relates to design of freezing-out traps used in vacuum technology. Proposed freezing trap has cylindrical housing accommodating coaxially arranged container with cryogenic liquid and provided with screw ribbing on outer surface. Cylindrical screen is installed with clearance relative to housing wall. Container accommodates rod with screw cut whose tips adjoin cylindrical wall of container, thus forming screw channel for vapors of cryogenic liquid. Vapor and gas mixture getting into trap passes first along surface cooled by outgoing vapors of cryogenic liquid and then along surface cooled directly by cryogenic liquid. Freezing trap features simplified design and effective use of outgoing vapors of cryogenic liquid owing to increased area of surface cooled by vapors of cryogen liquid and change of direction of passing of vapor-gas mixture first along surface cooled by vapors of cryogenic liquid and than along surface cooled by boiling cryogenic liquid.

EFFECT: reduced consumption of cryogenic liquid.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области криогенной и вакуумной техники и касается конструкции вымораживающих ловушек, используемых в вакуумных технологиях.The invention relates to the field of cryogenic and vacuum technology and relates to the design of freezing traps used in vacuum technologies.

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.Known freezing trap (and.with. No. 2182991, publ. 05.27.2002), containing a cylindrical body, which is coaxially placed with a cryogenic liquid tank, with screw fins on the outer surface, a cylindrical screen mounted with a gap relative to the wall of the housing and a heat exchanger, made in the form of a shirt with helical channels communicated with the steam space of the tank through the helical channels of the lid.

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.The disadvantages of the known traps are the design complexity, the inefficient use of cold exhaust vapors due to the small surface area cooled by them, as well as the fact that the vapor-gas mixture first gives off heat to the surface cooled by the cryogenic liquid, and then the surface cooled by the exhaust vapors.

Технической задачей настоящего изобретения является упрощение конструкции вымораживающей ловушки, повышение эффективности использования холода отходящих паров криогенной жидкости.The technical task of the present invention is to simplify the design of the freezing trap, increasing the efficiency of using cold exhaust fumes of cryogenic liquid.

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.The problem is achieved in that a freezing trap containing a cylindrical body, in which a container with cryogenic liquid is coaxially placed, with screw fins on the outer surface, a cylindrical screen mounted with a gap relative to the housing wall, is new in that there is a rod with a screw a cut, the vertices of which are adjacent to the cylindrical wall of the tank with the formation of a helical channel for the outgoing vapor of the cryogenic liquid, and the vapor-gas mixture entering the trap m along the first surface of the cooled exhaust vapors of the cryogenic fluid along the surface and then immediately cooled by a cryogenic fluid.

Сущность изобретения поясняется чертежом.The invention is illustrated in the drawing.

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.The proposed freezing trap consists of the following main assemblies and parts: a cylindrical body 1 with a tank 2 coaxially placed inside it with a screw fin 3 on the outer surface 4, in the lower part filled with cryogenic liquid, a cylindrical screen 5 mounted with a gap 6 relative to the wall 7 of the housing 1 , lid 8, rod 9 with a spiral thread, the vertices of which are adjacent to the inner wall 10 of the cylindrical container 2 with the formation of a helical channel 11 for the outgoing vapor of cryogenic liquid. The freezing trap contains a nozzle 12 for connecting to the pumped-out volume, a nozzle 13 for connecting a vacuum pump, a nozzle 14 for supplying the tank 2 with cryogenic liquid, a nozzle 15 for draining the condensate, and a nozzle 16 for venting cryogenic liquid vapor.

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.Freezing trap is used to capture condensing vapors of various liquids and works as follows. The vapor-gas mixture from the evacuated (evacuated) volume passes through the screw channels formed by the screw fins 3 on the outer surface of the cylindrical vessel 2. The non-condensed vapors pass along the surface cooled by boiling cryogenic liquid after passing along the surface of the vessel 2, cooled by boiling cryogenic liquid, and settle on it. The cylindrical screen 5 serves to ensure the passage of the vapor-gas mixture along the entire length of the vessel 2. The non-condensing component of the vapor-gas mixture is removed through the nozzle 13. The spent cryogenic liquid vapors are removed through the nozzle 16.

По мере накопления сконденсировавшихся веществ конденсатор отогревают; отогретая жидкость стекает в донную часть корпуса 1 и удаляется через трубопровод 15.As the condensed matter accumulates, the condenser is heated; heated liquid flows into the bottom of the housing 1 and is removed through the pipe 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.The cooling of the freezing trap is organized as follows. The cryogenic liquid evaporated due to the heat of vapor condensation in the form of vapor having a low temperature passes through the screw-shaped channels 11 formed by the inner surface of the vessel 2 and the screw-shaped thread of the rod 9, gradually heating due to the heat of vapor condensation.

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.The technical result consists in the fact that, in comparison with the prototype, the proposed freezing trap has a simplified design and has a more efficient use of exhaust cryogenic liquid vapors due to an increase in the surface area cooled by cryogenic liquid vapors and by changing the direction of passage of the vapor-gas mixture first along the vapor-cooled surface cryogenic liquid, and then along the surface cooled by boiling cryogenic liquid, which reduces the consumption of cryogenic liquids.

Claims

A freezing trap comprising a cylindrical body with a container coaxially placed inside it, filled with cryogenic liquid, with screw fins on the outer surface, a cylindrical screen mounted with a gap relative to the body wall, a cover characterized in that a screw-threaded rod is located in the upper part of the tank, the peaks of which are adjacent to the inner surface of the cylindrical container with the formation of a helical channel for the passage of the exhaust vapor of the cryogenic liquid.