RU2547127C1

RU2547127C1 - Refrigerated trap

Info

Publication number: RU2547127C1
Application number: RU2014108236/06A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Витальевич Жучков; Александр Сергеевич Каледин; Игорь Егорович Шабанов; Евгений Борисович Бражников
Priority date: 2014-03-05
Filing date: 2014-03-05
Publication date: 2015-04-10

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: refrigerated trap contains a cylindrical casing, in which coaxially the cryogenic fluid tank is located, with spiral ribs on the outside surface. The cylindrical screen is installed with clearance relatively to the casing wall. In the tank a rod with spiral ribs is installed. As per design the rod is hollow, with one dead end in zone of steams supply, and the another end opposite to the dead end has a sockolet with socket for the heater installation. Internal cavity of the rod with spiral ribs is filled with heat transport fluid, and the cylindrical screen is equipped with secondary shell ensuring effective heat exchange.

EFFECT: trap ensures more effective use of exhaust steams of the cryogenic fluid due to increased area of heat exchange, design improvement excludes direct heat transfer through the screen walls from the environment to the condensed steams and condensate, time is reduced for the condenser defrostation, improved operation parameters.

3 cl, 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, содержащая цилиндрический корпус с соосно размещенной внутри него емкостью, заполненной криогенной жидкостью, и с винтовым оребрением на внешней поверхности. Цилиндрический экран установлен с зазором относительно стенки корпуса. В емкости расположен стержень с винтовой нарезкой, вершины которой прилегают к внутренней поверхности цилиндрической емкости с образованием винтообразного канала для прохождения отходящих паров криогенной жидкости (RU 2303163, опубл. 20.07.2007).Known freezing trap containing a cylindrical body with a coaxially placed inside the tank filled with cryogenic liquid, and with screw fins on the outer surface. The cylindrical screen is installed with a gap relative to the wall of the housing. A screw-threaded rod is located in the vessel, the vertices of which are adjacent to the inner surface of the cylindrical vessel with the formation of a helical channel for the passage of the outgoing vapor of the cryogenic liquid (RU 2303163, published on July 20, 2007).

Недостатком известной ловушки является выполнение конструкции неразъемной с целью ее герметизации и, следовательно, возникают трудности при очистке устройства в процессе эксплуатации.A disadvantage of the known trap is the design is integral with the aim of sealing it and, therefore, difficulties arise when cleaning the device during operation.

Технической задачей настоящего изобретения является совершенствование конструкции вымораживающей ловушки и повышение эффективности эксплуатационных показателей.The technical task of the present invention is to improve the design of the freezing trap and increase the efficiency of operational indicators.

Поставленная задача достигается тем, что вымораживающая ловушка содержит цилиндрический корпус с соосно размещенной емкостью, заполненной криогенной жидкостью, и с винтовым оребрением на внешней поверхности. Цилиндрический экран установлен с зазором относительно стенки корпуса. В емкости расположен стержень с винтовым оребрением, вершины которого примыкают к внутренней поверхности цилиндрической емкости с образованием винтового канала для прохождения отходящих паров криогенной жидкости. The problem is achieved in that the freezing trap contains a cylindrical body with a coaxially placed container filled with cryogenic liquid, and with screw fins on the outer surface. The cylindrical screen is installed with a gap relative to the wall of the housing. A rod with helical finning is located in the vessel, the vertices of which are adjacent to the inner surface of the cylindrical vessel with the formation of a helical channel for the passage of the outgoing vapor of the cryogenic liquid.

Новым является то, что стержень с винтовым оребрением выполнен полым, имеет один глухой торец, находящийся в зоне подачи паров, а другой, размещенный противоположно последнему, содержит бобышку с гнездом для установки нагревателя. What is new is that the rod with a helical fin is hollow, has one blind end located in the vapor supply zone, and the other, placed opposite to the latter, contains a boss with a socket for installing a heater.

Внутренняя полость стержня с винтовым оребрением заполнена теплопередающей жидкостью.The internal cavity of the rod with helical fins is filled with heat transfer fluid.

Цилиндрический экран снабжен вспомогательной обечайкой, способствующей эффективному теплообмену.The cylindrical screen is equipped with an auxiliary shell, contributing to efficient heat transfer.

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

Предлагаемая вымораживающая ловушка состоит из следующих основных узлов и деталей: цилиндрического корпуса 1 с соосно размещенной внутри него емкостью 2 с винтовым оребрением 3 на внешней поверхности, в нижней части заполненной криогенной жидкостью 4, цилиндрического экрана 5, установленного с зазором 6 относительно стенки корпуса, крышки 7, стержня 8 с внешним оребрением, вершины которой примыкают к внутренней стенке емкости 2 с образованием винтового канала 9 для отходящих 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, in the lower part filled with cryogenic liquid 4, a cylindrical screen 5 installed with a gap 6 relative to the wall of the housing, the cover 7, a rod 8 with external fins, the vertices of which are adjacent to the inner wall of the tank 2 with the formation of a helical channel 9 for the outgoing vapor of the cryogenic liquid.

Стержень 8 выполнен полым, нижний торец заглушен стенкой 10, а в верхнем имеется бобышка с гнездом 11.The rod 8 is made hollow, the lower end is drowned by the wall 10, and in the upper there is a boss with a socket 11.

Стержень, где размещен нагреватель 12, жестко соединен со вспомогательной обечайкой 13, а внутренняя полость его заполнена теплоносителем 14. Вымораживающая ловушка содержит патрубок 15 для подстыковки к откачиваемому объему (вход паров), патрубок 16 для подключения вакуум-насоса, патрубок 17 для питания емкости 2 криогенной жидкостью, патрубок 18 для слива конденсата и патрубок 19 для отвода паров криогенной жидкости.The rod where the heater 12 is located is rigidly connected to the auxiliary shell 13, and its internal cavity is filled with coolant 14. The freezing trap contains a pipe 15 for attaching to the pumped volume (vapor input), a pipe 16 for connecting a vacuum pump, a pipe 17 for power supply 2 by cryogenic liquid, pipe 18 for draining condensate and pipe 19 for venting cryogenic liquid vapor.

Вымораживающая ловушка служит для улавливания конденсирующихся паров различных жидкостей и работает следующим образом. Перед началом эксплуатации внутренняя полость стержня 8 через гнездо 11 заполняется теплоносителем, после чего устанавливается нагреватель 12. Затем парогазовая смесь из откачиваемого (вакуумируемого) объема проходит по винтовым каналам, образованным винтовым оребрением 3 на внешней поверхности цилиндрической емкости 2. Несконденсировавшиеся 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 16. Отработанные пары криогенной жидкости удаляются через патрубок 9.Freezing trap is used to capture condensing vapors of various liquids and works as follows. Before starting operation, the internal cavity of the rod 8 through the socket 11 is filled with coolant, after which the heater 12 is installed. Then the vapor-gas mixture from the pumped (evacuated) volume passes through the screw channels formed by the screw fins 3 on the outer surface of the cylindrical container 2. Non-condensed vapors after passing along the surface tanks 2, cooled by the outgoing pairs of cryogenic liquid, pass along the surface 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 pipe 16. The spent cryogenic liquid vapors are removed through the pipe 9.

Одновременно происходит предварительное охлаждение входящих через патрубок 15 паров. Теплообмен обеспечивается через стенку экрана 5, находящегося в зоне вспомогательной обечайки 13. По мере накопления сконцентрировавшихся веществ конденсатор отогревают. Для эффективного обогрева используется нагреватель 12, который повышает температуру теплоносителя 14, находящегося во внутренней полости стержня 8. Охлаждение вымораживающей ловушки организовано следующим образом. Испаряющаяся за счет теплоты конденсации паров криогенная жидкость в виде пара, имеющего низкую температуру, проходит по винтообразным каналам 9, образованным внутренней поверхностью емкости 2 и винтообразным оребрением стержня 8, постепенно нагреваясь за счет теплоты конденсации паров.At the same time, pre-cooling of 15 vapors entering through the pipe takes place. Heat transfer is provided through the wall of the screen 5 located in the zone of the auxiliary shell 13. As the concentrated substances accumulate, the condenser is heated. For effective heating, a heater 12 is used, which raises the temperature of the coolant 14 located in the inner cavity of the rod 8. 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 9 formed by the inner surface of the vessel 2 and the screw-like fins of the rod 8, gradually heating due to the heat of vapor condensation.

После выхода из спирального канала пары криогенной жидкости проходят по кольцевому зазору между экраном 5 и вспомогательной обечайкой 13, образуя на внутренней поверхности экрана дополнительную зону конденсации, и выводятся из ловушки через штуцер 19.After exiting the spiral channel, cryogenic fluid vapors pass through the annular gap between the screen 5 and the auxiliary shell 13, forming an additional condensation zone on the inner surface of the screen, and are removed from the trap through the fitting 19.

Такое совершенствование конструкции препятствует непосредственной теплопередаче через стенку экрана от окружающей среды к конденсирующим парам и конденсату.This design improvement prevents direct heat transfer through the screen wall from the environment to condensing vapors and condensate.

Технический результат заключается в том, что по сравнению с прототипом предлагаемая вымораживающая ловушка обладает более эффективным использованием отходящих паров криогенной жидкости, за счет увеличения площади поверхности, охлаждаемой парами криогенной жидкости, и изменением направления прохождения парогазовой смеси.The technical result consists in the fact that, compared with the prototype, the proposed freezing trap has a more efficient use of exhaust cryogenic liquid vapor, due to an increase in the surface area cooled by the cryogenic liquid vapor, and a change in the direction of passage of the vapor-gas mixture.

Применение в установке нагревателя обеспечивает существенное сокращение затрат времени на оттаивание конденсатора, что улучшает эксплуатационные показатели.The use of a heater in the installation provides a significant reduction in the time spent on thawing the condenser, which improves operational performance.

Claims

1. A freezing trap containing a cylindrical body in which a container with cryogenic liquid and screw fins is coaxially placed on the outer surface, a cylindrical screen mounted with a gap relative to the housing wall, a rod with screw fins is located in the tank, the vertices of which are adjacent to the cylindrical wall of the tank with the formation of a helical channel, characterized in that the rod with a helical finning is made hollow, having one blind end located in the vapor supply zone, and the other placed prot vopolozhno last, it has a boss with a socket for installation of the heater.

2. The freezing trap according to claim 1, characterized in that the hollow cavity of the rod with helical fins is filled with heat transfer fluid.

3. Freezing trap according to claims 1, 2, characterized in that the cylindrical screen is equipped with an auxiliary shell, contributing to efficient heat transfer.