Высоковакуумные ловушки

Механические ловушки — колпачковый маслоотражатель (рис. 5.1), который служит для уменьшения количества паров рабочей жидкости, проникающих из струи первой ступени в откачиваемую систему. Над зонтом ступени устанавливают охлаждаемый водой колпак, уменьшающий миграцию масла в систему примерно на 95 %. Так же, как и зонт ступени, он отражает струю пара на охлаждаемую стенку насоса, срезая линии тока пара, а также служит своего рода конденсатором для мигрирующего пара. Наличие маслоотражателя снижает производительность насосов на 5-10 %. Материал маслоотражателя должен хорошо отводить теплоту и поэтому обычно выполняется из луженой меди. Обратный поток составляет 0,020,05 мг/(мин—см²) в области давлений Р ниже 1 Па. Габариты выбирают исходя из габаритов зонтичного сопла.

Обычно маслоотражатель дает уменьшение величины обратного потока в 20-30 раз. Эффективность ловушки зависит от температуры охлаждающей воды. Рост температуры на 25 градусов снижает эффективность работы в 2 раза.

Оптически непрозрачные (т.е. из входного отверстия не видно выходное) или лабиринтные ловушки (рис. 5.2). На рис. 5,2 а показаны схемы различных конструкций ловушек с указанием их защитной способности в.

Охлаждение происходит водой или жидким азотом. Принцип работы — отражение и конденсация. Число элементов обычно около 10. Позволяют получить предельное остаточное давление Р_о = 10^-6.10^-7 Па.

Маркировка ЛП-250 — ловушка проточная (водоохлаждаемая), ЛПВС-400 — ловушка проточная вакуумная специальная (для напылительных установок), ЛА-630 — ловушка азотная (заливная); цифра — диаметр присоединительного фланца, мм; ДУ-160 — ловушка азотная (с внешним питателем); цифра -диаметр присоединительного фланца, мм.

Конденсационные низкотемпературные ловушки — снижают давление пара до значения, соответствующего температуре охлаждения элементов ловушки. Позволяют получать предельное остаточное давление Р_о = 10^-8 Па для паромасляно-го и 10^-10 Па для парортутного насосов. Рабочая температура ловушек составляет 77-243 К (-196. ..-30 °С). Конструкции ловушек показаны на рис. 5.3.

Защитная способность повышается с увеличением площади охлаждаемых стенок. Хладагент — жидкий азот или раствор сухого льда (СО₂) в ацетоне. Для ДН применяют криогенные ловушки типа механических, в которых пластины охлаждаются медным хладопроводом, при помощи жидкого азота (с внешним источником холода) или путем заливки его в кольцевой резервуар (заливные). Защитная способность более 10⁵.

Охлаждающие агенты — жидкий азот, Т = 77 К (-196 °С); фреон, Т = 210 К (-63 °С), термоэлектрические батареи, Т = = 225…245 К (-50.30 °С).

В парортутных насосах ловушки обычно на жидком азоте с более узкими рабочими каналами и двухступенчатые: I — отражательная фреоновая (210 К); II — лабиринтная азотная (77 К) (рис. 5.4).

Сорбционные ловушки (молекулярные сита). Основное достоинство — отсутствие хладагента. Принцип действия -сорбция паров поверхностью активного пористого агента (рис. 5.5). Агенты: активированный уголь (СКТ-2, БАУ), цеолит (CaA, NaX), Al₂O₃ (марка A-1), силикагель (марка КСМ), пористые металлы. Недостатком является ограниченная сорбционная емкость, необходимость активации сорбента при температуре 620-700 К (350-420 °С) в течение 8-10 ч и периодической регенерации его прогревом после насыщения. Получаемое предельное остаточное давление Р_о = 10^-8 Па, защитная способность более 10⁵.

Термосорбционные ловушки. Основаны на использовании каталитических и сорбционных свойств титановых пленок. Ловушки имеют 2 зоны — горячую, где происходит интенсивный распад углеводородов и холодную, где происходит сорбция продуктов распада, не откачанных форвакуумным насосом.