КРИОГЕННАЯ ВЫМОРАЖИВАЮЩАЯ ЛОВУШКА

Изобретение относится к области криогенной и вакуумной техники и касается конструкции вымораживающих ловушек, используемых в вакуумных технологиях.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является вымораживающая ловушка (а.с .№2303163, опубл. 20.07.2007), 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 стержень с винтовой нарезкой, вершины которой примыкают к цилиндрической стенке емкости с образованием винтового канала для отходящих паров криогенной жидкости.
Недостатками известной ловушки является сложность конструкции, невысокий коэффициент теплоотдачи при переходном режиме течения паров криогенной жидкости в канале.
Техническая задача настоящего изобретения заключается в упрощении конструкции вымораживающей ловушки, повышении эффективности теплоотдачи к парам криогенной жидкости, в особенности при переходном режиме течения.
Для решения технической задачи изобретения предложена конструкция криогенной вымораживающей ловушки, характеризующаяся тем, что вымораживающая ловушка, содержащая цилиндрический корпус, в котором соосно размещена емкость с криогенной жидкостью, с винтовым оребрением на внешней поверхности. Цилиндрический экран установлен с зазором относительно стенки корпуса. Новым является то, что в емкости расположена цилиндрическая вставка с поперечными проточками, служащими для турбулизации потока. Поступающая в ловушку парогазовая смесь проходит сначала вдоль поверхности, охлаждаемой отходящими парами криогенной жидкости, а затем вдоль поверхности охлаждаемой непосредственно криогенной жидкостью.
Технический результат достигается тем, что по сравнению с прототипом предлагаемая вымораживающая ловушка имеет упрощенную конструкцию и обладает более эффективным использованием отходящих паров криогенной жидкости, за счет турбулизации потока сплошной цилиндрической вставкой с поперечными проточками, 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.
На ил. 1 представлена криогенная вымораживающая ловушка.
1 - цилиндрический корпус, 2 - емкость, 3 - винтовое оребрение, 4 - внешняя поверхность, 5 - цилиндрический экран, 6 - зазор, 7 - стенка, 8 - крышка, 9 - сплошная цилиндрическая вставка с поперечными проточками, 10 - внутренняя стенка, 11 - патрубок для подстыковки к откачиваемому объему, 12 - патрубок для подключения вакуум насоса, 13 - патрубок для питания криогенной жидкостью, 14 - патрубок для слива конденсата, 15 - патрубок для отвода паров криогенной жидкости.
Поставленная задача реализуется 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 расположена цилиндрическая вставка с поперечными проточками, причем поступающая в ловушку парогазовая смесь проходит сначала вдоль поверхности, охлаждаемой отходящими парами криогенной жидкости, а затем вдоль поверхности охлаждаемой непосредственно криогенной жидкостью.
Сущность изобретения поясняется чертежом.
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, цилиндрической вставкой 9 с поперечными проточками, внутренней стенки 10 цилиндрической емкости 2. Вымораживающая ловушка содержит патрубок 11 для подстыковки к откачиваемому объему, патрубок 12 для подключения вакуум насоса, патрубок 13 для питания емкости 2 криогенной жидкостью, патрубок 14 для слива конденсата и патрубок 15 для отвода паров криогенной жидкости.
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 12. Отработанные пары криогенной жидкости удаляются через патрубок 15.
По мере накопления сконденсировавшихся веществ конденсатор отогревают; отогретая жидкость стекает в донную часть корпуса 1 и удаляется через трубопровод 14.
Охлаждение вымораживающей ловушки организовано следующим образом. Испаряющаяся за счет теплоты конденсации паров криогенная жидкость в виде пара, имеющего низкую температуру, проходит по каналам переменного сечения, образованным внутренней поверхностью емкости 2 и сплошной цилиндрической вставкой с поперечными проточками 9, постепенно нагреваясь за счет теплоты конденсации паров.
Предлагаемая конструкция позволяет более эффективно использовать отходящие пары криогенной жидкости, увеличить теплоотдачу для паров криогенной жидкости, особенно при переходном режиме течения, имеет упрощенную конструкцию.