DE2541708C2

DE2541708C2 - Sublimations-Getter-Pumpe

Info

Publication number: DE2541708C2
Application number: DE19752541708
Authority: DE
Inventors: Ryszard Dipl.-Chem. Warschau Cyranski
Original assignee: OSRODEK BADAWCZO-ROZWOJOWY ELEKTRONIKI PROZNIOWEJ WARSZAWA PL
Current assignee: OSRODEK BADAWCZO-ROZWOJOWY ELEKTRONIKI PROZNIOWEJ WARSZAWA PL
Priority date: 1974-09-20
Filing date: 1975-09-18
Publication date: 1982-04-01
Also published as: FR2285530B1; CH594136A5; PL94053B3; CS178845B2; DE2541708A1; DD121820A5; FR2285530A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Sublimations-Getter-Pumpe, die zusammen mit einer Vorvakuumpumpe das Erzielen eines Vakuums in der Größenordnung von 1,333 · ΙΟ-⁵ Pa und mehr ermöglicht.

Bei der aus der PL-PS 78 429 bekannten Sublimations-Zeolith-Pumpe ist der Behälter der Sublimationspumpe innerhalb des Behälters der Zeolithpumpe angeordnet und der Raum zwischen den Behälterwänden dieser Pumpen bildet einen mit Kühlflüssigkeit gefüllten Behälter. Der Behälter der Sublimationspumpe ist im Oberteil mit einem Flansch versehen, der das Anschließen dieser Pumpe an das zu evakuierende System ermöglicht. Mit diesem Flansch ist auch der Behälter der Zeolithpumpe über eine Leitung verbunden, in welcher ein Absperrventil zum Absperren der Zeolithpumpe vom Pumpensystem vorgesehen ist.

Bei einer anderen Ausführungsform dieser Pumpe ist der Außenmantel des Zeolithpumpenbehälters mit einem Kanal versehen, der zum Anschluß der Vorvakuumpumpe, gewöhnlich eine Rotationspumpe, bestimmt ist. An der Mündung dieses Kanals ist innerhalb des Mantels ein Diaphragma in Form eines Halbringes angebracht, das die Durchflußrichtung der Gase und Dämpfe festlegt.

Eine derartige Pumpe arbeitet zwar zufriedenstellend, doch bei Verbindung des Zeolithpumpenbehälters mit dem Flansch der Sublimationspumpe wird die obere Zeolithschicht nicht vollständig ausgenutzt. Darüber hinaus müssen die Zeolithe in der Zeolithpumpe nach einigen Arbeitszyklen regeneriert werden, was durch ϊ die Herausnahme der Zeolithe aus der Pumpe und durch ihre Durchwärmung in einem Vakuumofen erfolgen kann. Um eine Demontage der Pumpe und die Herausnahme der Zeolithe bei dieser Pumpenausführung zu vermeiden, wird ein zusätzlicher Ofen

ίο verwendet, der auf den Pumpenaußenmantel aufgesetzt wird und, nachdem das zum Sublimationspumpenflansch führende Ventil gesperrt worden ist, die Zeolithe durch die Metallwand der Pumpe hindurch erwärmt, wodurch eine stufenweise Freigabe von Wasserdampf und

la Kohlenwasserstoffen erfolgt, die mittels einer Rotationspumpe nach außen abgeführt werden.

Wegen der schnellen Verunreinigung der Zeolithe muß die Regeneration mit Hilfe eines von außen auf die Pumpe aufgesetzten Heizkörpers jeweils nach einigen Arbeitszyklen der Pumpe vorgenommen werden, was bei einem Dauerbetrieb des Pumpensystems äußerst ungelegen kommt und längere Stillstände der Pumpe erfordert.

Ziel der Erfindung ist es, die erwähnten Nachteile zu vermeiden und eine bessere Ausnutzung des Adsorptionsmittels zu erzielen, wobei als Adsorptionsmittel nicht nur Zeolithe, sondern auch andere Stoffe mit gewöhnlich schwammartiger Struktur, die Adsorptionseigenschaften aufweisen, wie z. B. Aktivkohle, oder Stoffe, die in den Behälter gepackt diese Rolle erfüllen, wie z. B. Späne, Metallwatte u. a., verwendet werden können.

Das Wesen der Erfindung bildet die Sublimations-Getter-Pumpe, die aus einem Metallbehälter der

i^r> Sublimationspumpe, der im Unterteil mit einem Halter für den Sublimatorheizkörper und im Oberteil mit einem Flansch für die Verbindung dieser Pumpe mit dem zu evakuierenden System versehen ist, und aus einem mit Sorptionsmittel gefüllten Metallbehälter der

■to Getterpumpe (die auch als Trap-Pumpc bezeichnet wird) besteht, der außen mit einem Verbindungsstück mit Flansch zum Anschluß der Vorvakuumputnpe und innen mit einem Diaphragma zur Festlegung der Richtung des Gas- und Dampfdurchflusses versehen ist, wobei der Sublimationspumpenbehälter innerhalb des Getterpumpenbehälters derart angebracht ist, daß der Raum zwischen den Wänden dieser Behälter eine unten geschlossene Kühlkammer bildet und die Sublimationspumpe mit der Getterpumpe über eine mit einem Absperrventil versehene Leitung verbunden ist, wobei bei einer solchen Pumpe erfindungsgemäß die zwischen den Wänden des Sublimationspumpenbehälters (1) und dem Getterpumpenbehälter (7) gebildete Kühlkammer (9) mit lose gelagerten Spänen (10) aus gut wärmeleitendem Material gefüllt ist, und die Leitung zwischen den beiden Pumpen über einen Balg mit dem Unterteil des Behälters der Sublimationspumpe verbunden ist.

Überdies ist der Unterteil des Sublimationspumpenbehälters mit einem Flansch für den Anschluß eines

bo Vakuumnetzes versehen.

Die zwischen dem Sublimationspumpenbehälter und dem Getterpumpenbehälter gebildete, mit Mctallspänen angefüllte Kühlkammer ist grundsatzlich für die Aufnahme von Kühlflüssigkeit bestimmt. Sie kann, um

b5 die Verdampfung der Kühlflüssigkeit, z. B. flüssige Luft, zu ermöglichen, zur Atmosphäre offen sein. Sie kann aber auch geschlossen und mit Stutzen versehen oder auf andere Weise dem Umlauf von Kühlflüssigkeit

angepaßt sein.

Das Einbringen von eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzenden Metallspänen in die Kühlkammer für Kühlflüssigkeit ermöglicht nach der Beseitigung oder Verdampfung der Kühlflüssigkeit das Durchwärmen des im Getterpumpenbehälter befindlichen Sorptionsmittels mit Hilfe eines Heizkörpers der Sublimationspumpe. Dadurch wird der Regenerierungsvorgang des Sorptionsmittels wesentlich erleichtert.

Ein weiterer beachtlicher Vorteil ergibt sich durch die Verbindung des Getterpumpenbehälters mit dem Unterteil des Sublimationspumpenbehälters, weil dadurch bei voller Ausnutzung der Sorptionsfähigkeit dieser Pumpen ein sukzessiver Strom der Gase und Dämpfe aus dem Entleerungsraum beider Pumpen erzielt wird. Der Anschluß des Vakuummeters an den Sublimationspumpenbehälter ermöglicht das Feststellen des Vakuumzustandes und hat ^ine wichtige Bedeutung für das ordnungsgemäße Funktionieren der Pumpe. Das Anbringen eines Balges in der Verbindungsleitung zwischen der Sublimationspumpe und der Getterpumpe erleichtert einen richtigen vakuumdichten Anschluß dieser Leitung an beide Pumpen.

Zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Pumpe sind in den Zeichnungen vereinfacht dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 in schematischem Querschnitt eine Ausführungsform der Pumpe mil offenem Kühlflüssigkeitsbehälterund

F i g. 2 im Querschnitt eine weitere Ausführungsform dieser Pumpe mit einem an den Anschluß für den Kühlflüssigkeitsumlauf angepaßten Kühlflüssigkeitsbehälter.

Die in Fig. 1 dargestellte Pumpe besteht aus einem zylindrischen Metallbehälter 1 der Sublimationspumpe, innerhalb welchem ein Heizkörper 2 an dem Unterteil des Behälters i in einem isolierten Halter 3 vakuumdicht befestigt ist. Der Heizkörper 2 kann mit einem Aktivstoff, zum Beispiel Titan, bedeckt sein oder einen in der Zeichnung nicht dargestellten gesonderten Sublimator erwärmen, der einen Aktivstoff enthält. Der Behälter 1 ist mit einem Deckel 4 hermetisch verschlossen, welcher ein Rohrverbindungsstück 5 mit einem Flansch 6 für den dichten Anschluß an das zu evakuierende System aufweist.

Der Behälter 1 ist von einem geschlossenen Metallbehälter 7 der Getterpumpe umgeben, in welchem sich ein Sorptionsmittel befindet, wie beispielsweise Aktivkohle, Zeolith oder dgl., das durch eine hermetisch verschließbare Öffnung 8 eingeführt wird.

Der unten geschlossene Raum zwischen der Außenwand des Behälters 1 und der Innenwand d;s Behälters 7 bildet eine Kühlkammer 9, in welchem sich lose geschüttete Metallspäne 10 befinden.

Die Kühlkammer 9 ist im Oberteil offen und steht mit der freien Umgebungsluft in Verbindung, damit eine Kühlflüssigkeit, zum Beispiel flüssige Luft, eingeführt werden kann, die durch Verdampfen die Wände beider Behälter kühlt und in die Atmosphäre entweicht.

Im Oberteil des Behälters 7 befindet sich eine Öffnung zum hermetisch dichten Anschließen einer mit einem Balg 12 versehenen Leitung 11, deren anderes Ende an ein Absperrventil 13 angeschlossen ist, das über eine Leitung 14 mit dem Unterteil des Behälters 1 verbunden ist. Im Unterteil des Behälters 7 ist an der der öffnung für den Anschluß der Leitung 11 entgegengesetzten Seite eine mit einem Flansch 15 versehene Öffnung für den Anschluß der Vorvakuumpumpe angeordnet, bei

welcher es sich gewöhnlich um eine Rotationspumpe handelt. Innerhalb des Behälters 7 befindet sich ein Diaphragma 16, das die Richtung der Gas- und Dampfströmung durch das Sorptionsmaterial festlegt

Am Unterteil des Sublimationspumpenbehälters 1 ist eine Öffnung mit einem Flansch 17 für den Anschluß des Vakuummeters angebracht.

Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel der Pumpe besteht gleichfalls aus einem Sublimationspumpenbehälter 1 mit einem vakuumdicht an einem Durchlaß (Heizkörperhalter 3) befestigten Heizkörper 2 und mit einem Deckel 4, der mit einem Rohrverbindungsstück 5 mit einem Flansch 6 ausgestattet ist, sowie aus einem Getterpumpenbehälter 7 und aus einem geschlossenen Behälter 9, der sich zwischen dem Sublimationspumpenbehälter 1 und dem Getterpumpenbehälter 7 befindet. Die Kühlkammer 9 hat oben Stutzen 18 für den Anschluß des Kühlwasserumlaufes. Die Leitung 11 ist an eine im Unterteil des Getterpumpenbehälters 7 angebrachte Öffnung 19 angeschlossen. Ein für den Anschluß der Vorvakuumpumpe bestimmter Flansch 20 ist dagegen an eine Öffnung 21 angeschlossen, die auf der der Öffnung 19 gegenüberliegenden Seite im Oberteil des Getterpumpenbehälters 7 angebracht ist.

Die Wirkungsweise der Pumpe weicht im Prinzip nicht von der einer aus dem Stand der Technik bekannten Pumpe ab. Sie ist aber von den Anforderungen bezüglich des Vakuumzustandes und vom Verhältnis des evakuierenden Raumvolumens zum Volumen der erfindungsgemäßen Pumpe sowie von anderen Faktoren abhängig. Nach dem Anschließen des Flansches 6 der erfindungsgemäßen Pumpe an das zu evakuierende System und nach dem Anschließen der Vorvakuumpump'i an den Flansch 15 oder 20 der erfindungsgemäßen Pumpe sowie nach dem Anschließen des Vakuimimeters an den Flansch 17 wird die Vorvakuumpiimpe, gewöhnlich eine Rotationspumpe, in Gang gesetzt, die den Druck im System auf eine Größenordnung von 13.33 Pa reduziert. Anschließend wird der Kühlkammer 9 Kühlflüssigkeit zugeführt, was in der Regel zu einer Druckabsenkung bis auf eine Größenordnung von 1.333Pa führt. Dann wird bei tätiger Rotationspumpe der Sublimatorheizkörper 2 eingeschaltet und die Sublimationspumpe betätigt, wodurch grundsätzlich ein Druck in der Größenordnung von 1.333 · I0-⁵ Pa im Evakuierungssystem erzielt werden kann.

In manchen Fällen wird nach dem Einführen der Kühlflüssigkeit und nach erheblicher Druckverminderung durch Sperrung des Ventils 13 die Getterpumpe gesperrt und danach durch Einschalten des Heizkörpers 2 die Sublimationspumpe in Gang gesetzt. Zwischen die Vorvakuumpumpe und die Sublimations-Getter-Pumpe kann ein Absperrventil eingebaut werden. In diesem Fall wird nach dem Einführen der Kühlflüssigkeit in den Behälter 9 die Vorvakuumpumpe gesperrt und bei geöffnetem Ventil 13 die Sublimationspumpe betätigt, was gleichfalls ermöglicht, durch Zusammenwirkung der Getterpumpe und der Sublimationspumpe im evakuierten Raum einen Druck in der Größenordnung von 1.333 ■ 10~⁵ Pa zu erzeugen.

3ei Verunreinigung des Sorptionsstoffes im Behälter 7 wird die Kühlflüssigkeit aus der Kühlkammer 9 entfernt und anschließend werden bei geschlossenem Ventil 13 die Sublimationspumpe und die an den Flansch 15 oder 20 angeschlossene Rotationspumpe in Gang gesetzt. Infolge der Füllung der Kühlkammer 9 mit

Metallspänen mit guter Wärmeleitfähigkeit gelangt die Wärme von dem Heizkörper 2 in dem Behälter 1 leicht in den Behälter 7 und das erwärmte Sorptionsmittel gibt den adsorbierten Wasserdampf und die Gase leicht ab. Der Wasserdampf und die Gase werden mit Hilfe der Rotationspumpe nach außen abgeleitet. Auf diese Weise wird ein gereinigtes Sorptionsmittel geschaffen, das für einen weiteren Einsatz in der Pumpe bereit ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Subiimations-Getter-Pumpe, die aus einem Metallbehälter der Sublimationspumpe, der im Unterteil mit einem Halter für den Sublimatorheizkörper und im Oberteil mit einem Flansch für die Verbindung der Pumpe mit dem zu evakuierenden System versehen ist, und aus einem mit Sorptionsmittel gefüllten Metallbehälter der Getterpumpe besteht, der außen mit einem Flansch zum Anschluß der Vorvakuumpumpe und innen mit einem Diaphragma zur Festlegung der Richtung des Gas- und Dampfdurchflusses versehen ist, wobei der Behälter der Sublimationspumpe innerhalb des Behälters der Getterpumpe derart angebracht ist, daß der Raum zwischen den Wänden dieser äehälter eine unten geschlossene Kühlkammer bildet, und die Sublimationspumpe mit der Getterpumpe über eine mit einem Absperrventil versehene Leitung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Wänden des Sublimationspumpenbehälters (1) und dem Getterpumpenbehälter (7) gebildete Kühlkammer (9) mit lose gelagerten Spänen (10) aus gut wärmeleitendem Material gefüllt ist, und daß die Leitung (11, 14) zwischen den beiden Pumpen über einen Balg (12) mit dem Unterteil des Behälters (1) der Sublimationspumpe verbunden ist.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterteil des Sublimationspumpenbehälters (1) mit einem Flansch (17) zum Anschluß eines Vakuummeters versehen ist.

3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen dem Sublimationspumpenbehälter (1) und dem Getterpumpenbehälter (7) gebildete Behälter (9) mit für den Umlauf von Kühlflüssigkeit bestimmten Stutzen (18) versehen ist.