ВЫМОРАЖИВАЮЩАЯ ЛОВУШКА
REFRIGERATED TRAP

Изобретение относится к области криогенной и вакуумной техники и касается конструкции вымораживающих ловушек, используемых в вакуумных технологиях.
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).
Недостатком известной ловушки является выполнение конструкции неразъемной с целью ее герметизации и, следовательно, возникают трудности при очистке устройства в процессе эксплуатации.
Технической задачей настоящего изобретения является совершенствование конструкции вымораживающей ловушки и повышение эффективности эксплуатационных показателей.
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.
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.
Внутренняя полость стержня с винтовым оребрением заполнена теплопередающей жидкостью.
Цилиндрический экран снабжен вспомогательной обечайкой, способствующей эффективному теплообмену.
Сущность изобретения поясняется чертежом.
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.
Стержень 8 выполнен полым, нижний торец заглушен стенкой 10, а в верхнем имеется бобышка с гнездом 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.
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.
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.
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.
Такое совершенствование конструкции препятствует непосредственной теплопередаче через стенку экрана от окружающей среды к конденсирующим парам и конденсату.
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.
Применение в установке нагревателя обеспечивает существенное сокращение затрат времени на оттаивание конденсатора, что улучшает эксплуатационные показатели.