Конструкция криоконденсационных насосов

На рис. 10.1 представлены конструкции криоконденсационных насосов следующих типов:

· заливного типа, (а);

· испарительного типа, (б);

· с автономным криогенератором, (в).

В полость 2 заливается низкотемпературный криоагент (гелий, водород), а в полость 3 – «высокотемпературный» азот (рис. 10.1,а). Экраны 1 защищают поверхность сосуда с низкотемпературным криоагентом от излучения стенок насоса, не препятствуя проникновению откачиваемого газа к охлаждаемой поверхности. Очень часто в криоконденсационных насосах используется адсорбционный способ поглощения неконденсируемых газов, для чего поверхность полости 2 покрывается адсорбентом в виде пористой оксидной пленки.

Заливные насосы не требуют подсоединения к электросети, водопроводу или к сети сжатого воздуха, а также их можно легко прогревать.

Недостатки насосов этого типа заключаются в следующем:

§ необходимости оснащения системой сбора испарившегося рабочего газа;

§ потере холода с оставшимся в сосуде после окончания работы сжиженным газом;

§ больших расходах криоагентов, необходимых во время запуска насоса для охлаждения криопанелей и экранов от комнатной до рабочих температур;

§ необходимости установки насоса только в вертикальном положении;

§ трудности получения и поддержания температуры выше или ниже точки кипения хладоагента.

Кроме того, имеют место потери криоагентов при хранении в сосудах Дьюара, не связанные непосредственно с работой насоса.

Криопанель сделана в виде змеевиков, по которым циркулируют пары криоагента, испаряющиеся из сосуда Дьюара (рис. 10.1,б). Циркуляция может создаваться либо за счет создания избыточного давления в сосуде Дьюара, либо за счет всасывающего действия механического вакуумного насоса. Эти способы питания насоса криоагентом дают возможность легко регулировать температуру криопанели в широком диапазоне как выше, так и ниже нормальной температуры кипения криоагента, что обеспечивает более экономичное его расходование. Испаряющийся в криопанели 1 криоагент используется для охлаждения внешнего экрана 2, защищающего криопанель 1 от излучения стенок насоса.

Таким образом, насосы испарительного типа имеют по сравнению с заливными насосами следующие преимущества:

─ возможность автоматического регулирования температуры;

─ легко отогревается, так как в криопанели после окончания работы нет жидких криоагентов;

─ возможность варьирования пространственного положения криопанели.

В насосах с автономным криогенератором криопанель охлаждается от автономной газовой машины 2, а экран 3 служит для уменьшения теплопритока к криопанели (рис 10.1,в).

Крионасосы этого типа по сравнению с насосами заливного и испарительного типа необходимо обеспечение электроэнергией и водой. Насосы этого типа экономичней, так как здесь холод используется непосредственно в месте его получения.