Криогенный насос является вакуумным оборудованием, которое работает по принципу конденсации газа на рабочую поверхность, которая была охлаждена до минимальных температур. То есть данные насосы созданы специально для быстрой перекачки сжиженных газов.
Криогенный насос, принцип работы
Криогенные насосы способны перекачивать следующие виды газов:
- Водород;
- Гелий;
- Азот;
- Метан и прочие газы.
Насосы снабжены компактным механическим редуктором. Регулировка подачи происходит за счёт изменения числа двойных ходов поршня.
Криогенные насосы можно разделить на три большие категории:
- Масляные диффузионные насосы;
- Крионасосы;
- Турбомолекулярные насосы.
Самым простым из них является крионасос, который способен за короткий промежуток времени откачать большой объём, который при этом не будет загрязняться. В любом случае, не зависимо от того, насос какого из трёх типов будет использоваться, работать крионасосы будут действовать по похожей схеме. Если простые насосы будут буквально продавливать молекулы газа сквозь насос, то криогенные насосы вымораживают газы до затвердевания, в результате чего происходит уменьшение давления паров и создаётся состояние высокого вакуума.
Гелий, поступающий на голову поршня под давлением, будет расширять решётки, одновременно охлаждая их. Все газы, которые имеют склонность к конденсированию, в результате охлаждения перейдут в твёрдое состояние. Такие газы как неон, водород и гелий не имеют склонности к конденсированию. Для их адсорбции используется специальный слой из древесного угля, который предварительно охлаждён.
Сфера применения криогенных вакуумных насосов
Вакуумные насосы криогенного типа используются в высоковакуумных испарителях. Так как среди их технических характеристик имеется способность достигать давления в 10-7 Торр, а обратный поток масляного пара отсутствует, данные агрегаты широко используются в сфере нанесения тончайших плёнок электронного и оптического типа за счёт испарения или металлизации способом напыления.
Вакуумные криогенные насосы широко используются в сфере полупроводниковой промышленности. В данной области высокоскоростные системы, способные максимально быстро откачивать водяные пары, чрезвычайно популярны.
Модели криогенных вакуумных насосов
Центробежные вакуумные криогенные насосы очень популярны на небольших производствах. Они используются для заливки газом небольших сосудов или заправки автоцистерн. Основными преимуществами вакуумных криогенных насосов данной модификации являются:
- Особенностью насосов центробежного типа является наличие механической передачи с композитным кольцом. За счёт данной особенности конструкции срок службы данных агрегатов увеличен примерно в четыре раза по сравнению с насосами, в которых применяются простые графитовые кольца;
- Криогенная часть данных насосов изготавливается из бронзы;
- Наличие высокоэффективного защитного кожуха;
- Полый вал;
- Компактные размеры насоса. За счёт использования лёгкого редуктора вес насоса удалось существенно понизить;
- Использование в конструкции насоса семиступенчатой зубчатой передачи.
Кроме того, насосы данного типа обладают низким уровнем шума.
Криогенный поршневой насос предназначается для подачи сжиженной двуокиси углерода из резервуаров под давлением изотермического и криогенного типа. Этот же насос используется для наполнения баллонов. Данные агрегаты часто комплектуются панелью управления. Они устанавливаются только на открытых участках недалеко от основного резервуара.
Криогенные насосы с вакуумной изоляцией используются там, где часто возникают проблемы, связанные с избыточными влажными испарениями и льдом. Принцип работы вакуумного криогенного насоса заключается в конденсации. Вода улавливается криогенными поверхностями, после чего про 130 К достигается равновесие давления пара. В связи с этим эффективность откачки достигает 99 процентов. Если диапазон функционирования поверхности криогенного насоса находится в диапазоне от 65 до 90 К, то эффективность откачки воды и газовых скоплений достигает 100 процентной отметки. Именно в этом диапазоне конденсат внешне очень напоминает лёд.
Криогенные погружные насосы отличаются герметичностью своей конструкции, так как насосы располагаются прямо в криогенной жидкости. Благодаря такой конструкции, данные агрегаты прекрасно подойдут в качестве насоса для регулярного функционирования. Криогенные погружные насосы прекрасно подойдут для использования в режиме постоянных включений и выключений. Вакуумные криогенные насосы погружного типа используются для решения следующих задач:
- Перекачки сжиженных газов;
- Загрузки и разгрузки автоцистерн;
- Заполнения и освобождения специальных ёмкостей и контейнеров для хранения жидкостей криогенного типа.
В последние годы огромную популярность приобрели криогенные вакуумные насосы гелиевого типа. Благодаря особенностям своей конструкции, данный тип насосов способен обеспечить холодопроизводительность при любых, даже самых максимальных нагрузках.
На автозаправочных станциях, на которых имеется возможность заправляться сжиженным природным газом, активно используются специальные криогенные насосы для СПГ. Кроме сетей автозаправочных станций, насосы для сжиженного природного газа используются на добывающих станциях, на автоцистернах для перевозки сжиженного природного газа.
Что касается дополнительного оборудования для криогенных насосов, то огромной популярностью пользуются различные уплотнения, которые способны гарантировать отсутствие утечек в системе. Для работ, которые требуют высокого безмасляного вакуума и высокой скорости откачки, очень важно использовать качественные уплотнения. Ещё высокой популярностью пользуются специальные датчики для криогенных насосов, среди которых выделяется модель РТ-1000.
