Криогенный насос – устройство, принцип действия которого основан на конденсации или сорбции откачиваемого газа поверхностью с температурой менее 0,5 К. Обеспечивают чистую и высокоскоростную откачку газов из вакуумной системы за счет сочетания процессов конденсации и адсорбции.
Содержание:
Крионасосы получили широкое применение в полупроводниковой и электронной промышленностях, используются для нанесения вакуумных покрытий, в металлургии чистых металлов и других областях, где требуется чистый вакуум.
Криогенный насос – принцип работы
Принцип работы криогенного насоса основывается на конденсации частиц газа поверхностью со сверхнизкими температурами. Включает несколько ступеней откачки:
- Входная, предназначенная для конденсации молекул водных паров и углеводородов. Откачка выполняется при Т=60-100 К;
- Конденсирующая – охлаждается до 10-20 К. Здесь конденсируются молекулы различных газов. Для адсорбции газов, не перешедших в твердое состояние при таких температурах, применяется активированный уголь (при T=10-12 К).
Ниже расположена третья ступень. С ее внутренней стороны расположены гранулы углерода, которые всасывают оставшиеся частицы газа при температуре примерно 10 К.
Криогенный насос – принцип работы
Устройство криогенного насоса включает корпус, рефрижератор (криоголовка), ступень для водного пара и ступень для других газов. Также крионасос состоит из клапанов для управления за процессами регенерации:
- Форвакуумный – создает условия для регенерации;
- Продувочный – выводит накопленные в насосе частицы газа;
- Предохранительный – препятствует проникновению частиц газа в рабочий объем насоса.
Также конструкция криогенного насоса высокого давления включает термопарный датчик, набор датчиков температуры, блок управления.
Криогенный насос – разновидности
Существует две разновидности крионасосов:
- Центробежный, в котором перекачка газов осуществляется за счет центробежной силы, образующейся при воздействии лопастей рабочего колеса. Насосы такого типа используются для перекачки сжиженных газов из одного резервуара в другой под высоким давлением и в разных температурных диапазонах. В свою очередь бывают одноступенчатыми – имеют только одно рабочее колесо, и многоступенчатыми – в конструкцию входит несколько рабочих колес;
- Поршневой насос, в котором механическая энергия двигателя преобразуется в механическую энергию перекачиваемого газа. Используется для подачи сжиженных газов из изотермических и криогенных резервуаров под высоким давлением. Также крионасосы классифицируют по размеру: большие насосы, применяемые в крупных вакуумных системах, и малые – эксплуатируются в вакуумных системах объемом ~1 м3.
Криогенный насос – разновидности
.Криогенный насос – производители
Производством криогенных насосов занимаются следующие компании:
- Oerlikon Leybold Vacuum. Это мировой лидер по производству вакуумных насосов. Компания действует уже более 150 лет. Преимущество криогенных насосов Leybold в простоте эксплуатации – возможно управление через ПК, надежности криогенных головок, высокой производительности для всех газов. Насосы нечувствительны к посторонним примесям, содержащимся в газе, а также к вибрациям извне. После регенерации все характеристики восстанавливаются на 100%;
- GVT Genesis. Компания создана примерно 25 лет назад, но ее продукция уже зарекомендовала себя на мировом рынке. Выпускает крионасосы в сериях ICP и HPM. В процессе использования такого оборудования получается идеально чистый вакуум;
- SHI Cryogenics. Это совместная компания США и Японии. Линейка товаров представлена 8 моделями Marathon CP, и 2 моделями серии
- SICERA. Оборудование применяется для откачки больших объемов ксенона – до 100 000 л/с; Также крионасосы производят компании Cryostar, Vanzetti Engineering, HSR AG и другие.
Криогенный насос SHI Cryogenics