Криосорбционные цеолитовые вакуумные насосы
Сорбционные цеолитовые насосы обычно состоят из цилиндрической емкости или корпуса из нержавеющей стали, заполненного адсорбирующим материалом. Адсорбент представляет собой материал молекулярного сита, или цеолит, который состоит из гранул, изготовленных из кристаллической матрицы алюмосиликата кальция или натрия. Канистру помещают в Дьюар, охлажденный жидким азотом. Цеолит плохой проводник тепла, поэтому массив алюминиевых ребер внутри насоса используется для улучшения теплового контакта с материалом сита. Корпус насоса и внутренние ребра охлаждения специально разработаны для максимальной теплопередачи. Горловина и фланец насоса изготовлены из нержавеющей стали. Насосы монтируются и поддерживаются фланцами, а так как нержавеющая сталь является плохим теплопроводом, то замораживание соседних компонентов сводится к минимуму. Для работы сорбционных насосов необходим жидкий азот, и, как и в случае любого насоса данного типа, они должны периодически регенерироваться. Достаточно просто делается с помощью нагрева и обезгаживания. Сорбционные насосы являются очень чистыми бесконтактными вакуумными насосами и идеально подходят для применения с низкой пропускной способностью. Они используются в сочетании с геттерными насосами, ионными насосами или механическими криогенными насосами.
Работа насоса проста и быстра. Чтобы начать откачку, добавьте жидкий азот в дьюары. Нет необходимости в электроэнергии, нет движущихся частей и вибрации. Один сорбционный насос может откачивать 100-литровую камеру с атмосферы до 10-3 Торр примерно за 10 минут. Каждый сорбционный насос имеет емкость 60 000 Торр-литров. Адсорбционные насосы как правило собираются по мостовой схеме.
В сорбционном насосе молекулы удерживаются на поверхности цеолита путем физической адсорбции. Количество молекул, которые могут удерживаться на адсорбенте, зависит от температуры как газа, так и поверхности, химической природы газа и поверхности, микроскопической шероховатости поверхности и потока молекул. Главное, чтобы условия равновесия были такими, чтобы можно было улавливать практически любое количество газа при требуемом давлении. Из этого следует, что большая площадь поверхности при низких температурах будет обладать способностью адсорбировать большие объемы газа. Обеспечивая большие площади поверхности, можно перекачивать большое количество азота. Основными элементами сорбционного насоса являются алюминиевый корпус, массив ребер, отводящих тепло от цеолита, и механизм сброса давления. Все сорбционные насосы Вактайм оснащены эластомерной пробкой, которая автоматически сбрасывает положительное давление. Когда сорбционный насос насыщается воздухом и нагревается до комнатной температуры, могут создаваться очень высокие давления. Эластомерная пробка является ключевым элементом безопасности сорбционных насосов Вактайм, и работа этой пробки никогда не должна быть затруднена.
Используемый адсорбент - это тип синтетического цеолита, молекулярное сито. Цеолит - это высокопористый материал с отношением поверхности к объему около 800 квадратных метров на кубический сантиметр. Он поставляется в гранулах диаметром около 1,58 мм с полостями молекулярного размера, которые соединены порами размером 5 Ангстрем. Эти поры достаточно велики, чтобы улавливать молекулы азота, кислорода и аргона, основные составляющие воздуха. Цеолит также имеет очень высокое сродство к водяному пару. Водяной пар, накопленный в результате многократных циклов насоса камеры, заполненной окружающим воздухом, в конечном счете насыщает материал сита, уменьшая и в конечном итоге устраняя его способность к адсорбции азота и кислорода. Чтобы удалить накопившуюся воду и регенерировать адсорбирующий материал, насос должен быть обезгажен до 250°C или выше. При нормальных условиях эксплуатации материал можно перерабатывать бесконечно. Просто проводя дегазацию цеолита.