1. Õhu väljatõmbe põhimõte
Krüopumba sees on külmplaat, mis on jahutatud vedela heeliumi või külmkapi abil väga madalale temperatuurile. See kondenseerib gaasi ja hoiab kondensaadi aururõhu pumba lõplikust rõhust madalamal, et saavutada pumpamise efekt. Madala temperatuuriga pumpamise peamised funktsioonid on madala temperatuuriga kondenseerumine, madala temperatuuri adsorptsioon ja madala temperatuuri püüdmine.
① Madala temperatuuri kondenseerumine: gaasimolekulid kondenseeruvad külma plaadi pinnale või kondenseerunud gaasikihile ja tasakaalurõhk on põhimõtteliselt võrdne kondensaadi aururõhuga. Õhu pumpamisel peab külmplaadi temperatuur olema madalam kui 25K; vesiniku pumpamisel on külmplaadi temperatuur madalam. Madala temperatuuriga kondensatsiooni- ja ekstraheerimiskondensatsioonikihi paksus võib ulatuda umbes 10 mm-ni.
②Madala temperatuuriga adsorptsioon: gaasimolekulid adsorbeeritakse adsorbendi pinnale, mis on kaetud külmaplaadile monomolekulaarse kihi paksusega (suurusjärgus sentimeetrit). Adsorptsiooni tasakaalurõhk on palju madalam kui aururõhk samal temperatuuril. Kui vesiniku aururõhk on võrdne atmosfäärirõhuga temperatuuril 20 K, on adsorptsiooni tasakaalurõhk madalam kui Pa vesiniku absorbeerimisel 20 K aktiivsöega. See võimaldab kõrgematel temperatuuridel teostada pumpamist krüogeense adsorptsiooni teel.
③ Krüogeenne püüdmine: gaasimolekulid, mida ei saa ekstraheerimistemperatuuril kondenseeruda, maetakse ja adsorbeeritakse kasvava kondenseeruva gaasikihi poolt.
Üldiselt on pumba maksimaalne rõhk kondenseerunud gaasi aururõhk külma plaadi temperatuuril. Kui temperatuur on 120K, on vee aururõhk juba madalam kui Pa. Temperatuuril 20K, välja arvatud heelium, neoon ja vesinik, on ka teiste gaaside aururõhud Pa-st madalamad.
Kuid pumbatava mahuti ja krüogeense külmplaadi erinevate temperatuuride tõttu on pumba lõplik rõhk kõrgem kui kondensaadi aururõhk. Toatemperatuuril anuma puhul, mille krüopaneel on 20K, on pumba maksimaalne rõhk umbes 4 korda suurem kondensaadi aururõhust.
2. Tüüp
Krüopumbad jagunevad kahte tüüpi: sissepritsetüüpi vedela heeliumi krüopumbad ja suletud ahelaga gaasiheeliumi külmikkrüopumbad.
Süstimisvedeliku heeliumi krüopump
See koosneb peamiselt vedela heeliumi mahutist, pumba korpusest ja vedela lämmastiku õõnsusest, mis on ühendatud deflektoriga. Vedela heeliumi tarbimise vähendamiseks on vedela heeliumi mahuti välisseinal kahekihiline soojusisolatsioonisein ja see evakueeritakse vahepeal.
Kui pump on eelpumbatud Pa rõhuni, süstitakse vedelat lämmastikku ja vedelat heeliumit ning gaas kondenseerub töötavale 4,2K külmale plaadile. Pärast eelpumpamist on heeliumi ja vesiniku osarõhk suurusjärgus Pa, nii et pump suudab saavutada lõpliku rõhu alla Pa. Kui vedela heeliumi mahuti evakueeritakse ja survet vähendatakse 6650 Pa-ni, võib vedela heeliumi temperatuur tõusta. vähendatakse 2,3 K-ni ja on võimalik saada alumine piirrõhk.
Suletud tsükliga gaasiheeliumiga külmiku krüopump
See on uut tüüpi krüopump, mis ilmus 1970. aastatel. See pump ei tarbi heeliumi, seda on lihtne kasutada, lihtne hooldada ja seda kasutatakse üha enam. Külmiku jahutusaine on gaasheelium, esimese astme külmplaadi temperatuur on 50-100K ja tüüpiline rakendus on 65 K, mida kasutatakse veeauru kondenseerimiseks ja muude gaaside eeljahutamiseks; teise astme külmplaadi temperatuur on 10-20K, mida kasutatakse lämmastiku, gaaside nagu hapnik ja argoon kondenseerimiseks.
Sekundaarse külmaplaadi sisepind on kaetud aktiivsöega. Aktiivsöel on madalal temperatuuril tugev heeliumi, neooni ja vesiniku adsorptsioonivõime. Külmplaat on valmistatud hapnikuvabast vasest ja pind on emissiooni vähendamiseks poleeritud peegli tasemele.
Pumba lõplik rõhk on Pa, töörõhu vahemik on Pa ja eelpumpamise rõhk peab olema 1 Pa. Valmistoote pumpamiskiirus on jõudnud 60,000 liitrini sekundis. Lisaks saab vastavalt protsessi omadustele pumbatavasse mahutisse paigutada õhu väljatõmbe külmplaadi ja õhu väljatõmbe kiirus võib ulatuda üle 106 liitri sekundis.