23.12.2025

Особенности устройства и применения криогенных насосов для перекачки газов

К криогенным насосам относятся устройства, предназначенные для перекачки газов, находящихся при температурах ниже 120 градусов по шкале Кельвина, что соответствует температурам ниже -150 градусов по шкале Цельсия. При таких температурах хранят и перемещают такие газы как кислород, азот, гелий. Пригодны насосы и для работы с природным газом.

Основной особенностью конструкции таких насосов является значительный перепад температур, который возникает между внешней конструкцией насоса и той его частью, где происходит перемещение сжиженного газа. В случае прогрева перемещаемого газа, есть угроза возникновения кавитации, т.е. образования пустот внутри сжиженного газа. К уплотнениям в насосах предъявляются повышенные требования, потому что все стыки и зазоры являются потенциальными источниками испарения высоколетучих криопродуктов.

Криогенные насосы используют в своей работе принцип конденсации газовых молекул, что происходит при понижении температуры. При необходимости достижения температур газа, близких к нулевой отметке по шкале Кельвина, используется двухступенчатый механизм, где первая ступень обеспечивает охлаждение до температуры немного ниже 80 К, при которой конденсируются на входе в насос возможные примеси, такие как углекислый газ или водяной пар. Вторая ступень, находящаяся в глубине насоса обеспечивает охлаждение ниже 20 К, что вызывает конденсацию гелия, кислорода, азота и иных используемых газов.

Конструктивно криогенные насосы имеют поршневую или центробежную конструкцию. При работе с относительно небольшими объемами газов, можно использовать поршневую конструкцию, например криогенный насос 12НСГ. С помощью таких насосов наполняются баллоны и локальные резервуары. При работе с установками, где необходимо поддерживать циркуляцию большого объема охлажденных газов, а также в случае перекачки из танкеров или цистерн, используются центробежные насосы.

К особенным требованиям, предъявляемым к криогенным насосам, относится применение в их конструкции материалов, сохраняющих свои показатели при криогенных температурах для исключения явления хрупкости. В основном, для просто низких температур, применяются аустенитные нержавеющие стали, а для сверхнизких температур еще и сплав железа и никеля, именуемый инвар.