Криогенные вакуумные насосы

Криогенные вакуумные насосы ― это газопоглощающий тип насосного оборудования, позволяющий добиться высочайшего вакуума без применения масла. Они работают за счёт того, что газовые молекулы конденсируются при контакте с охлаждающими агентами.

Устройство криогенных вакуумных насосов

Рассмотрим все элементы криогенных вакуумных насосов по категориям:

Рабочие элементы

Сюда относится сама камера сжатия, гелиевый компрессор, все теплообменники

Элементы управления регенерацией

Это все клапанные механизмы: форвакуумный, клапан продувки для удаления скапливающихся газообразных соединений, предохранительный.

Элементы мониторинга

Чтобы контролировать процессы, существует блок управления, куда поступают сигналы от датчиков температуры и давления.

Ход работы

Такой насос состоит их нескольких ступеней.

1. Охладительная ступень

Здесь при температуре от 60 до 80 кельвинов осаждаются пары воды и углеводородов. Сначала гелий, имеющий комнатную температуру, доводится в теплообменнике до температуры 65 кельвинов и выпускается в насос. Нагреваясь, он самотоком идёт обратно, таким образом получается замкнутый цикл.

2. Регенерационная ступень

При ещё более низкой температуре от 10 до 20 кельвинов выпадают молекулы N2, O2, Ar. Всё, что не затвердевает, впитывается адсорбентом. Откачиваемая среда нагревает хладагент, поэтому температуру в насосе нужно постоянно охлаждать воздухом или водой.

Кристаллизовавшиеся газы снова удаляются прогревом стенки насоса изнутри. В этот момент температура внутренней среды превышает комнатную, из камер удалены пары и газы.

Остатки газов опять адсорбируются, оставляя в камере вакуум.

3. Ступень откачивания

При 10 кельвинах процесс удаления доводится до конца. Иногда для этого задействуется отдельный насос.

Достоинства и недостатки

Криогенные вакуумные насосы обладают несомненным плюсом: способностью эффективно откачивать пары H2O, которые часто остаются внутри других насосов. Среди аппаратов, аналогичных по скорости работы и результату (получение чистого вакуума), они имеют самую низкую стоимость. Насосы не шумят и не вибрируют.

Единственная особенность ― это то, что после процесса откачки нужна стадия регенерации. То есть для непрерывного вакуумирования необходимо минимум два таких устройства.

Также нельзя применять криогенные вакуумные насосы для легковоспламеняемых сред.