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Kryosorptionspumpe
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durch die Erfindung erreichten Vorteile herausgestellt sind.
Fig. l zeigt die erfindungsgemässe Pumpe in einem eigenen Gehäuse. Fig. 2 zeigt die Anordnung in der Nähe eines Reaktionsraumes. Die Fig. 3 und 4 stellen Details dar. Fig. 5 ist eine abgeänderte
Ausführungsform der Pumpe.
Gemäss Fig. l ist in einem Pumpengehäuse--l--ein Block--2--aufgehängt, in den ein Rohr --3-- für ein Kühlmittel hineinragt. Bei der hier geziegten Ausführungsform der Pumpe ist der Block --2-- nur über das Rohr--3--mit dem Gehäuse--l--verbunden. Es können aber auch eigene wärmeisolierte Träger vorgesehen sein. Der Block--2--ist allseitig von einem Raum--4-- umgeben, wodurch eine gute Isolierung gegeben ist. Durch die erfindungsgemässe Anordnung braucht das Ansatzrohr--5--der Pumpöffnung, deren Grösse den jeweiligen Bedingungen angepasst ist, nicht im Kühlbereich liegen, sondern kann sich auf Raumtemperatur befinden.
Das Ansatzrohr--5--ist dann über ein Ventil--6--an den zu evakuierenden Behälter --7-- angeschlossen. Die
Kühlwirkung wird im einfachsten Fall durch Einfüllen von flüssigem Kühlmittel in das Rohr--3- erreicht ; selbstverständlich kann jede beliebige andere Kühlmethode angewendet werden. Das
Adsorptionsmittel befindet sich in einem eigenen Behälter, der allseitig offen ist und an das Kühlrohr --3-- mit gutem Wärmekontakt angeschlossen ist. Es muss allerdings eine spezielle Einrichtung vorgesehen sein, um zu verhindern, dass das Adsorptionsmittel herausfällt. Hiezu kann im einfachsten
Fall ein Netz mit entsprechender Maschenweite vorgesehen sein, das den Behälter umschliesst.
Die erfindungsgemässe Kryosorptionspumpe hat ein stark verbessertes Saugvermögen einerseits und geringere Kühlverluste andererseits. Darüberhinaus weist diese Anordnung weitere Vorteile auf :
Die Einrichtungen zur Wärmeisolation an den von aussen anzuwendenden Kühlbehältern (zumeist Schaumstoffe) sowie den Heizmänteln (zumeist Glaswollisolation), für die zwecks leichter Montage stets ein beträchtlicher freier Raum unterhalb der Pumpe vorgesehen werden musste, fallen weg. Falls erforderlich, können einige konvektion-un strahlungshemmende Bleche zur weiteren Reduzierung der Wärmeverluste direkt in den Isolationsraum zwischen Behälter, Adsorptionsmittel und Aussenwand eingebaut werden.
Das Adsorptionsmittel steht nunmehr mit wesentlich grösserer, wirksamer Fläche zur Verfügung.
Ohne besondere zusätzliche Einrichtungen kann gegenüber herkömmlichen Pumpen bei gleicher Menge an Adsorptionsmittel mit einer um mehr als eine Grössenordnung höheren, wirksamen Oberfläche gerechnet werden. Als Adsorptionsmittel kommen insbesondere Zeolithe in Frage, es können aber auch andere Molekularsiebe verwendet werden. Kann man aus dem Adsorptionsmaterial einen porösen Körper formen, so ist es nicht notwendig, den Block--2--von einem Behälter oder einem Netz zu umgeben.
Gemäss Fig. 2 ist der Block--2--mit dem Adsorptionsmittel direkt in den Experimentierraum --8-- eingebracht. Mit--9--ist die eigentliche Reaktionszone bezeichnet. Der Einbau kann direkt in den Experimentierraum erfolgen, wenn für den Prozessablauf keine weiteren Bauelemente, wie z. B. Ventile, zwischen Pumpe und der Zone des Prozessablaufes benötigt werden. Bei der Fig. 2 trägt der Block--2--auch ein Vorratsgefäss --10-- für ein Kühlmittel, wobei sowohl Block als auch Vorratsgefäss über das Rohr--11--an einem abnehmbaren Deckel--12--befestigt sind. Am Vorratsgefäss --10-- ist ein Rohr--lla--befestigt, das in den Block hineinragt.
Gemäss Fig. 3 ist das Adsorptionsmaterial--13--auf waagrechten Kühlblechen angeordnet ; es bleibt dabei stets oberhalb des Adsorptionsmittels ein Spalt frei, auch wenn man beim Füllen noch so gut stopft. Das zu pumpende Gas kann somit gegenüber bisherigen Pumpen wesentlich leichter in das Adsorptionsmittel eindringen.
Die in die Pumpe einströmenden Gasmengen haben zumeist eine Temperatur, die von Raumtemperatur nicht sehr verschieden ist und führen daher zu einer Erwärmung des Adsorptionsmittels, die unerwünscht ist, vor allem deshalb, weil beim Adsorptionsprozess selbst eine bestimmte Wärmemenge frei wird. Hier kann man nun zu einer Verbesserung gelangen, indem man das Gas vor dem Einströmen in das Adsorptionsmittel vorkühlt. Die vorgeschlagene Pumpe ist hiezu besonders geeignet ; eine solche Kühlung kann unmittelbar am Kühlbehälter stattfinden, wenn man, wie in Fig. 4 dargestellt, entsprechend geformte zusätzliche Kühlelemente--15--vorsieht. Da die zur Kühlung zur Verfügung stehende Fläche sehr gross ist, kann eine solche zusätzliche Kühleinrichtung ohne nennenswerte Verluste an Saugvermögen angebracht werden.
Will man höhere Pumpleistungen erzielen, so werden noch niedrigere Temperaturen benötigt. Man kann dann z. B. ein verflüssigtes Gas verwenden und das Kühlmittel umlaufen lassen. In Fig. 5 ist eine derartige Pumpe dargestellt. Das Rohr-16--ist hier U-förmig ausgebildet und an eine Anlage zur Erzeugung eines Kühlmittels angeschlossen. Das Kühlmittel wird so stets in Umlauf gehalten.
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Es ist selbstverständlich, dass auch bei der Erfindung zum Regenerieren eine Heizeinrichtung vorgesehen sein kann. Es sei darauf hingewiesen, dass der Block gemäss der Erfindung eine beliebige geometrische Form haben kann, z. B. kugelförmig, zylindrisch, prismatisch, aber auch unregelmässig.
Auch die Rohre können neben einem kreisförmigen Querschnitt einen elliptischen oder prismatischen Querschnitt haben. Neben Molekularsieben können auch Adsorptionsmittel, wie Aktivkohle, Silikagel usw., verwendet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kryosorptionspumpe, bei der in einem mit dem zu evakuierenden Raum verbundenen Pumpengehäuse ein ein Adsorptionsmittel enthaltender Block aufgehängt ist, der eine Kühlmittelleitung mit an deren Aussenfläche angeordneten wärmeaustauschenden Oberflächen, auf diesen Oberflächen angeordnete Adsorptionsmittel und eine siebförmige Umhüllung um die wärmeaustauschenden
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Raumtemperatur befindlichen Pumpgehäuse (1) angebracht und in einem von der Kühlmittelleitung getrennten Bereich liegt, wobei die Pumpöffnung ebenfalls auf der Temperatur des Pumpgehäuses liegt.
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