Ранее нами указывалось на существование эффекта поглощения газа слоем твердого конденсата из водяного пара. При конденсации из парогазовой смеси молекулы неконденсирующегося газа, достигшие при своем движении вместе с молекулами пара поверхности конденсата, с одной стороны, отражаются от последней, а с другой, адсорбируются на поверхности образующегося твердого конденсата. При этом адсорбированные молекулы прижимаются к поверхности непрерывно набегающим новым потоком пара, который мгновенно превращается в лед, оставляя под слоем льда значительную часть неконденсирующегося газа. Это явление открывает возможность создания адсорбционно-конденсационных насосов для откачки трудно конденсируемых газов. В последние годы оно находит все более широкое применение и некоторыми авторами именуется «криозахватом». На рис. 387 приведен график откачки азота из камеры, стенки которой охлаждаются жидким азотом.

При напуске в камеру газообразного азота давление его возрастает по линии 1—2. Если в точке 2 произвести напуск водяного пара в систему, то под слоем конденсата, образующегося из водяного пара на охлаждаемых стенках камеры, остаются молекулы азота, и несмотря на постоянный напуск азота в камеру, его давление более не повышается.

Этот принцип можно использовать при диффузионной откачке, если производить конденсацию на стенках насоса не в жидкое, а в твердое состояние. Схема насоса с использованием описанного принципа показана на рис. 388.

Для улавливания паров воды и откачивания газов, не конденсирующихся при температуре жидкого азота, предложена конструкция охлаждаемой ловушки для вакуумных насосов (рис. 389). Охлаждаемые поверхности ловушки выполнены в виде верхнего, нижнего и кольцевого вертикального оптически непроницаемых экранов. Последний экран состоит из равномерно расположенных по окружности вертикальных трубок с продольными ребрами, образующими проходные каналы с увеличивающимися к периферии площадями сечений. Концы трубок соединены с заполняемыми жидким хладагентом верхним и нижним кольцевыми коллекторами, в плоскости которых расположены соответственно верхний и нижний экраны. Эти экраны имеют большее по сравнению с вертикальным экраном гидравлическое сопротивление. По оси корпуса установлен распределительный патрубок с отверстиями, направляющими поток парогазовой смеси преимущественно к кольцевому вертикальному экрану и имеющими диаметр, увеличивающийся вниз по потоку. На рис. 390 дана схема ловушки (продольный разрез).

Ловушка установлена между вакуумной камерой с устройством, выделяющим большое количество водяного пара, и откачным вакуумным насосом (механическим или пароструйным).

При предварительной откачке системы рекомендуется прогреть ловушку, чтобы десорбировать и откачать газ с поверхностей экранов. Лишь после этой предварительной дегазации и охлаждения ловушки при давлении ниже 10^-1 мм рт. ст. через трубу 18 подается жидкий хладагент и к ловушке подсоединяется емкость, содержащая устройство с большим выделением водяного пара.

Парогазовая смесь с помощью распределительного патрубка 14 с отверстиями 15 направляется на кольцевой вертикальный экран 10. Коллекторы 6, 7 и экраны 8, 9, 10 выполнены из металла с большой теплопроводностью. Коснувшись экрана, имеющего низкую температуру, молекулы водяного пара конденсируются в твердое состояние (десублимации). Освобожденный от пара газ отводится по кольцевому каналу и патрубку 5 к вакуумному насосу. Незначительная часть молекул водяного пара, незахваченная кольцевым вертикальным экраном 10, десублимируется на экранах 8 и 9.

Рис. 390. Охлаждаемая ловушка для вакуумных насосов {разрез): 1 — корпус; 2 — крышка; 2 — теплоизоляция; 4 — патрубок для входа парогазовой смеси; 5 — патрубок для выхода газа к откачному вакуумному насосу; 6 — нижний коллектор; 7 — верхний коллектор; 8 — нижний оптически непроницаемый экран; 9 — верхний оптически непроницаемый экран; 10 — кольцевой вертикальный оптически непроницаемый экран; 11 — трубки; 12 — продольные ребра; 13 — проходные каналы; 14 — распределительный патрубок; 15— отверстия в боковых стенках распределительного патрубка; 16 — цепи подвеса; 17 — упругие элементы; 18 — трубка подвода жидкого хладагента; 19 — трубка отвода газообразного хладагента; 20 — сливной кран

Преимущественная направленность потока парогазовой смеси к кольцевому вертикальному экрану, выполнение проходных сечений каналов вертикального экрана с увеличением сечения в направлении откачки и большее гидравлическое сопротивление экранов 8 и 9 значительно уменьшают количество водяного пара, попадающего на нижний и верхний экраны. Это количество возрастает с увеличением толщины слоя льда на вертикальном экране, и в конечной стадии работы ловушки роль экранов 8 и 9 возрастает.

При десублимации пара последний захватывает и «замуровывает» газы, неконденсирующиеся при температуре жидкого азота («криозахват»). При этом скорость откачки складывается из скорости откачки вакуумного насоса и криозахвата. При достаточно большом отношении расхода водяного пара к расходу неконденсирующихся газов откачной вакуумный насос может быть отключен.

По окончании работы охлаждаемая ловушка прогревается, просушивается, например, греющим воздухом, и конденсат удаляется через сливной вентиль 20.