Кріогенний насос

Изобретение относится к криогенно-вакуумной технике, а именно к конструкциям криогенных средств вакуумной откачки. Известен криогенный насос [1], содержащий корпус с размещенным внутри о хлаждаемого экрана откачивающим элементом, выполненным в виде сосуда, заполненного хладагентом, в зоне днища которого установлена кольцевая диафрагма, имеющая тепловой контакт с экраном, и установленный под диафрагмой радиационный экран. Диафрагма соединена с охлаждаемым экраном при помощи конического щитка, а радиационный экран выполнен в виде соосно установленных конических колец, в центральном отверстий внутреннего из которых установлен диск, соединенный ребрами с кольцом и охлаждаемым экраном. К недостаткам известного крионасоса следует отнести его малую экономичность. Объясняется это тем, что основная часть откачиваемого газа и лучистого потока со стороны "теплых" поверхностей проходит через конические кольца радиационного экрана без взаимодействия с их охлажденной поверхностью и после однократного взаимодействия с охлажденной поверхностью конического щитка поступает на днище сосуда крионасоса, вызывая повышенный теплоподвод к нему. Цель изобретения - повышение экономичности криогенного насоса. Поставленная цель достигается тем, что в криогенном насосе, содержащем корпус с размещенным внутри охлаждаемого экрана откачивающим элементом, выполненным в виде сосуда, заполненного хладагентом, в зоне днища которого установлена кольцевая диафрагма, имеющая тепловой контакт с экраном, и установленный под диафрагмой радиационный экран при помощи конического щитка, а радиационный экран выполнен в виде соосно установленных конических колец, в центральном отверстии внутреннего из которых установлен диск, соединенный ребрами с кольцом и охлаждаемым экраном, согласно изобретению, к днищу откачивающего элемента, ко внутренней поверхности конического щитка на тепловой контакт закреплен набор колец, диаметры отверстий которых не менее диаметра меньшего основания конического щитка. На фиг. 1 изображен пример выполнения предлагаемого криогенного насоса, продольный разрез; на фиг. 2 (выноска) - другой пример выполнения конического щитка с кольцами в крионасосе. В корпусе 1 крионасоса размещен откачивающий элемент, выполненный в виде сосуда 2, заполненного хладагентом (жидким гелием), и помещенного внутри охлаждаемого экрана 3. В зоне днища 4 сосуда 2 с зазором установлена кольцевая диафрагма 5, имеющая с экраном 3 тепловой контакт. Под диафрагмой 5 установлен радиационный экран. Диафрагма соединена с охлаждаемым экраном при помощи конического щитка 6, а радиационный экран выполнен в виде соосно установленных конических колец 7, в центральном отверстии внутреннего из которых установлен диск 8, соединенный ребрами с кольцами 7 и охлаждаемым экраном 3. Ко внутренней поверхности конического щитка 6 на тепловой контакт закреплен набор распределенных по высоте щитка 6 колец 9 (фиг. 1), диаметры отверстий которых не менее диаметра меньшего основания конического щитка 6 и увеличиваются по направлению к большему основанию последнего. В примере крионасоса (фиг. 2) кольца 9 выполнены коническими и обращены меньшими основаниями в сторону днища 4 сосуда 2. Предлагаемый крионасос работает следующим образом. Через входной патрубок с клапаном его подсоединяют к откачиваемому объему, полости корпуса 1 и в откачиваемом объеме создают предварительный вакуум, достаточный для запуска крионасоса (примерно 10"1 Па), заполняют внутреннюю полость охлаждаемого экрана 3 жидким азотом, а сосуд 2 - жидким гелием, после чего открывают клапан между откачиваемым объемом и крионасосом. Откачиваемый из вакуумируемого объема газ при своем движении к конденсирующей поверхности (днищу сосуда 2) проходит через входной патрубок между охлажденными коническими кольцами 7 в полость ограниченную коническим щитком 6 и днищем сосуда 2. Далее откачиваемый газ взаимодействует с охлажденными до 80 К поверхностями конического щитка 6 и колец 9 (отдавая им не менее 90% тепла при количестве столкновений не менее двух), после чего поступает в зону дни ща сосуда 2, где и откачивается. Вышесказанное, справедливо и для лучистых потоков со стороны "тепловых" поверхностей, имеющих комнатную (300 К) температуру корпуса 1 крионаноса, его входного патрубка и стенок откачиваемого объема. На днище сосуда 2, охлажденное до 4,2 К, попадает только малая часть теплового излучения со стороны комнатных стенок, переотраженная, по меньшей мере, дважды - частично от черненных поверхностей конических колец 7, от внутренней поверхности конического щитка 6 и поверхностей колец 9. В предлагаемом крионасосе доля теплового излучения со стороны "тепловых" (300 К) поверхностей, попадающая на рабочую поверхность крионасоса - днище сосуда 2 (Т = 4,2 К) составляет примерно 48% от суммарного теплоподвода к ней. В крионасосе-прототипе эта доля составляет примерно 95% от суммарного теплоподвода, включающего теплоподводы за счет лучисты х потоков со стороны элементов охлаждаемого экрана с температурой 80 К и теплопроводности трубопровода для подачи жидкого гелия и отвода его паров. Отсюда можно сделать вывод, что предлагаемый крионасос примерно вдвое более экономичен, чем крионасос-прототип (при практически одинаковых производительностях).