содержание   ..  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  ..

КРИОГЕННЫЕ НАСОСЫ

Принцип действия криогенного насоса основан на конденсации откачиваемых газов и паров на его рабочей поверхности (криопанели), охлажденной до таких низких температур, при которых упругость паров конденсируемых газов не превышает требуемого предельного давления. В качестве хладоагентов в криогенных насосах используют: жидкий водород (температура кипения 20 К) или жид кий гелий (температура кипения 4,2 К).

По способу охлаждения криопанели криогенные насосы могут быть: заливного типа; испарительного типа, в которых охлаждение криопанели осуществляется парами хладоагента; встроенные в холодильные машины (криопанель в этом случае является частью холодильной машины); с автономным ожижителем (хладоагент на криопанель подается непосредственно из ожижителя).

Рис. 47. Устройство криогенного насоса типа ГСВ-150;
I — корпус, 2 — азотный экран, Л —гелиевая криопансль, 4 — диафрагма. 5 — шевронный экран
 

При температуре криопанели, равной 4,2 К, упругость паров гелия и водорода составляет соответственно 1,013*100000 Па и 4* 10^-5 Па, а упругость пара всех других веществ меньше 10^-11 Па.

Для откачки водорода и гелия, имеющих при рабочих температурах криопанели высокие значения упругости пара, применяют вспомогательные насосы: магниторазрядные, диффузионные паромасляные с эффективной ловушкой и др. Теоретическая скорость откачивающего действия 1 см2 поверхности криопанели составляет 11,6 л/с. В реальных конструкциях криогенных насосов эта скорость существенно ограничивается всевозможными антирадиационными экранами и заслонками, устанавливаемыми с целью снижения расхода хладоагента и борьбы с переконденсацией. Переконденсация — это процесс перекачки газов с участков насоса с более высокой температурой (нашример, с экранов, охлаждаемых жидким азотом) на криопанель, имеющую наиболее низкую температуру. На рис. 47 представлена конструкция криогенного сверхвысоковакуумного насоса типа ГСВ-150 с малым расходом жидкого гелия.

В данной конструкции насоса уменьшение расхода жидкого гелия достигнуто благодаря хорошей теплоизоляции гелиевой крнапанели 3 азотным экраном 2 и защиты ее от теплоизлучений со стороны откачиваемого объекта при помощи шеврона 5 и диафрагмы 4. Защита от перекоиденсации обеспечивается диафрагмой 4, которая экранирует криапанель, оставляя для откачки газов только нижнюю торцевую часть гелиевого бачка.

Техническая характеристика насоса ГСВ-150

Предельное давление, Па    не менее 10~¹⁰

Скорость откачивающего действия в диапазоне давлений 10^-2—10^-9 Па, л/с:

по азоту                     250

по водороду               900

Максимальное пусковое давление,

Па                   1,33-10³

Емкость гелиевого бачка, л . . .      .           7

Расход жидкого гелия, ем³/ч ....         8

Расход жидкого азота, см³/ч ...       .           210

Емкость азотного экрана, л                        7

Габариты насоса, мм:

высота            1000

диаметр                     200

Масса, кг                   60

К достоинствам криогенных насосов можно отнести: простоту конструкции и надежность в работе; возмож­ность изготовления насосов с практически неограничен­ной скоростью откачивающего действия; компактность и возможность установки непосредственно в откачиваемый объем; малое время запуска и получения предельного давления.

Основными недостатками криогенных насосов, огра­ничивающими их широкое применение в промышленности, являются: сложность и большая Стоимость получения рабочих хладоагентов; большой расход хладоагентов; критичность к тепловым нагрузкам; необходимость в периодическом размораживании криоланели для очистки ее от сконденсировавшихся веществ.

содержание   ..  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  ..