DE1103516B - Tiefgekuehlter Dampffaenger fuer Vakuumanlagen - Google Patents

Description

• Tiefgekühlter Dampffänger für Vakuumanlagen Es sind Vorschläge bekanntgeworden, die Dampffänger von Vakuumanlagen elektrothermisch zu kühlen. Dabei befinden sich die elektrothermischen Komponenten innerhalb oder zumindest zu einem erheblichen Teil innerhalb des Vukuumraumes.
• Gegenstand der Erfindung ist ein tiefgekühlter Dampffänger für Vakuumanlagen mit elektrothermisch gekühlten Fangflächen im Vakuumraum, der wesentliche Vorteile und Erleichterungen bei der konstruktiven Durchbildung des Dampffängers ergibt. Das erfinderische Neue besteht darin, daß die elektrothermisch wirksamen Komponenten vollständig außerhalb des Vakuumraumes angeordnet und die Fangflächen über thermisch gut leitende Zwischenstücke mit den kalten Stellen der elektrothermischen Anordnung thermisch verbunden sind. Die Erfindung ermöglicht es, die Konstruktion so zu wählen, daß die Thermoelemente einerseits und die Fangflächen andererseits unabhängig voneinander optimal dimensioniert und angeordnet werden können, ohne daß Kompromisse erforderlich sind. In elektrothermischer Hinsicht ist es insbesondere möglich, die Elemente so zu dimensionieren, daß die erforderliche Kühlleistung mit verhältnismäßig kleinen, leicht zu handhabenden Strömen erzielt werden kann. Bei der konstruktiven Durchbildung der elektrothermisch wirksamen Eleinente können weitere Vorteile ausgenutzt werden. So ist es z. B. möglich, die Elemente zur Erzielung einer besseren mechanischen Stabilität in- Kunststoffzu vergießen, ohne daß man auf die Dampfdrücke der Vergußmasse oder der Lötmittel Rücksicht nehmen muß. Entsprechend können auch die übrigen Teile des Dampffängers, insbesondere die Fangflächen, allein vom Gesichtspunkt der Erzielung maximal günstiger v akuumtechnischer Eigenschaften konstruiert werden.
• Die neuerdings bekanntgewordenen thermoelektrischen Werkstoffe erlauben ohne weiteres, bei der erfindungsgemäßen Lösung Untertemperaturen von 20 bis 40° C und somit Temperaturen der Fangflächen von etwa -10 bis -30° C zu erzielen.
• Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung hingewiesen, in der drei konstruktive Ausführungsbeispiele des Dampffängers gemäß der Erfindung dargestellt sind.
• In Fig. 1 sind die Anschlußflansche des Dampffängers mit 1 und 2, die Fangflächen mit 3 und eine Wärmestrahlungsschutzvorrichtung mit 4 bezeichnet. Bei 5 sind Wärmeisolationsringe angegeben, zwischen denen die thermoelektrischen Komponenten 6 eingelagert sind. Mit den kalten Verbindungsstellen der thermoelektrischen Komponenten in thermischem Kontakt sind die mit 7 bezeichneten, thermisch gut leitenden Zwischenstücke angeordnet, die ihrerseits in unmittelbarem thermischem Kontakt mit den. Fangflächen 3 stehen. Bei 8 sind Isolationsschichten angegeben, durch die die thermoelektrischen Komponenten gegenüber den Zwischenstücken und dem Kühlsystem, das bei 9 angedeutet ist, elektrisch isoliert sind.
• Die Anordnung der thermoelektrischen Komponenten bei dem Beispiel gemäß Fig. 1 ist noch besser aus dem Ausschnitt der Fig. 2 zu entnehmen. Die Bezugszeichen haben dieselbe Bedeutung wie in Fig. 1. Die thermoelektrischen Komponenten sind jeweils mit A und B bezeichnet. Man erkennt aus der Darstellung der beiden Figuren, daß die thermoelektrischen Komponenten in einer zur Dampffängerachse senkrechten Ebene radial angeordnet und zur Dampffängerachse hin orientiert sind. Die Komponentenstücke sind im Sinne der Hintereinanderschaltung der Komponenten elektrisch gut leitend verbunden. Die inneren Verbindungen sind in thermischen Kontakt mit den Zwischenstücken 7 und die äußeren Verbindungen in thermischen Kontakt mit den wärmeabführenden Teilen 9 gebracht. Zwischen die Komponenten A und B kann ein Kunstharz mit schlechter Wärmeleitfähigkeit eingegossen sein; hierdurch wird die mechanische Festigkeit der Anordnung erhöht.
• Ein anderes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens zeigt Fig. 3. Die Anordnung der thermoelektrischen Komponenten ist in Fig. 4 in einem abgewickelten Zylinderschnitt erläutert. Die Bezugszeichen gelten wie in den anderen Figuren. Wie die beiden Figuren zeigen, sind in diesem Ausführungsbeispiel die thermoelektrischen Komponenten beidseitig einer zur Dampffängerachse senkrechten Ebene angeordnet und parallel zur Dampffängerachse orientiert. Die Komponentenstücke sind im Sinne der Hintereinanderschaltung der Komponenten elektrisch gut leitend verbunden. Die der genannten Ebene zugewandten Verbindungen sind in thermischen Kontakt mit den Zwischenstücken 7 - die vorzugsweise als durchgehender Ring ausgeführt sind - und die anderen Verbindungen der Komponenten in thermischen Kontakt mit den wärmeabführenden Teilen 9 gebracht.
• Das weitere Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel gemäß Fig.3 nur insofern, als zur Beseitigung des thermischen Nebenschlusses, der durch die Gehäusewand gebildet wird, diese durch Wärmeisolationsstücke, z. B. durch Glasisolationsstücke, unterbrochen ist. Der Wärmetransport zwischen den Fangflächen und den kalten Verbindungsstellen der thermoelektrischen Anordnung wird hier durch Wärmebrücken bewerkstelligt. Dies ist in Fig.6 verdeutlicht. In diesem Ausführungsbeispiel sind vier Wärmebrücken vorgesehen. Die Isolationsstücke sind in Fig.5 und 6 jeweils mit 10 und die Wärmebrücken mit 7a bezeichnet. Mit 7 b ist der innere Verteilerring der Zwischenstücke, der in thermischem Kontakt mit den Fangflächen 3 steht, und mit 7c der äußere Verteilerring der Zwischenstücke, der in thermischem Kontakt mit dem Kühlsystem 9 steht, angegeben.
• Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß sich die thermoelektrische Kombination in einfacher Weise mehrstufig ausführen läßt. Dies ist beispielsweise in Fig. 7 bei einer Ausführung des Dampffängers gemäß Fig.2 dargestellt. Es sind die gleichen Bezugszeichen verwendet wie in Fig. 2. Die thermoelektrischen Komponenten sind in zwei Ringen in einer zur Dampffängerachse senkrechten Ebene radial angeordnet, und zwar so, daß die warmen Lötstellen des Innenringes in thermischem Kontakt mit den kalten Lötstellen des Außenringes liegen. Die Anordnung kann durch Anbringung weiterer Ringe auch mehrstufig ausgeführt werden.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE-1. Tiefgekühlter Dampffänger für Vakuumanlagen mit elektrothermisch gekühlten Fangflächen im Vakuumraum, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrothermisch wirksamen Komponenten (6) vollständig außerhalb des Vakuumraumes angeordnet und die Fangflächen (3) über thermisch gut leitende Zwischenstücke (7) mit den kalten Stellen der elektrothermischen Anordnung thermisch verbunden sind.
2. 2. Dampffänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die thermoelektrischen Komponenten (A, B) beidseitig einer zur Dampffängerachse senkrechten Ebene angeordnet und parallel zur Dampffängerachse orientiert sind und daß die Komponentenstücke im Sinne der Hintereinanderschaltung der Komponenten elektrisch leitend verbunden und die der genannten Ebene zugewandten Verbindungen der Komponenten in thermischen Kontakt mit den Zwischenstücken (7), die vorzugsweise als durchgehender Ring ausgeführt sind, und die anderen Verbindungen der Komponenten in thermischen Kontakt mit den wärmeabführenden Teilen (9) gebracht sind (Fig. 3 und 4).
3. 3. Dampffänger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Gehäusewand gebildete thermische Nebenschluß durch Wärmeisolationsstücke (10) unterbrochen und der Wärmetransport zwischen den Fangflächen und den kalten Verbindungsstellen der elektrothermischen Anordnung durch Wärmebrücken (7a) bewerkstelligt ist (Fig. 5 und 6).
4. 4. Dampffänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrothermische Anordnung mehrstufig ausgeführt ist (Fig.7). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1042 174; A. F. J o f f e, Semiconductor thermoelements and thermoelectric cooling, London 1957, S. 168.