DE1158531B

DE1158531B - Cooling device, especially for the cold trap in diffusion pumps

Info

Publication number: DE1158531B
Application number: DEC22193A
Authority: DE
Inventors: Serge Choumoff; Guy Lafond; Andre Degras
Original assignee: Compagnie Francaise Thomson Houston SA
Current assignee: Compagnie Francaise Thomson Houston SA
Priority date: 1959-08-24
Filing date: 1960-08-23
Publication date: 1963-12-05

Description

Kühlvorrichrung, insbesondere für die Kühlfalle bei Diffusionspumpen Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung, mit einem von einem kälteerzeugenden strömenden Mittel durchflossenen Verdampfer, insbesondere für die bei Diffusionspumpen übliche Kühlfalle, die bekanntlich dazu dient, die gasförmigen Moleküle des strömenden Treibmittels und die im Evakuierungsraum enthaltenen kondensierbaren Gase oder Dämpfe zu kondensieren, da diese Gase bzw. Dämpfe sonst die Erzielung des gewünschten hohen Vakuums auf Grund ihrer eigenen Dampfspannung verhindern. Cooling device, especially for the cold trap in diffusion pumps The invention relates to a cooling device having one of a refrigerating device flowing means through which the evaporator flows, in particular for diffusion pumps usual cold trap, which is known to serve to remove the gaseous molecules of the flowing Propellant and the condensable gases or vapors contained in the evacuation room to condense, since these gases or vapors otherwise achieve the desired high Prevent vacuum due to their own vapor tension.

In bisher allgemein bekannter Weise besitzen die für solche Anwendungen benutzten Gasfallen Kühlschlangen, die mit eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweisenden Kondensationswänden in Berührung stehen, welche auf Grund einer entsprechenden Anordnung in der Strömung der Gase und Dämpfe befindliche lichtundurchlässige Abschirmfiächen bilden. Diese Kondensationswände sind mit einem ihrer beiden Enden an der Kühlschlange befestigt. Das hat zur Folge, daß ihre entsprechende Betriebstemperatur nur in den Bereich übertragen wird, in dem der thermische Kontakt mit dem Kühlmittel vorhanden ist. In a manner generally known up to now, they have for such applications used gas traps cooling coils with good thermal conductivity Condensation walls are in contact, which due to a corresponding arrangement opaque shielding surfaces located in the flow of gases and vapors form. These condensation walls are at one of their two ends on the cooling coil attached. As a result, their corresponding operating temperature only in the Area is transferred in which there is thermal contact with the coolant is.

Demzufolge können die Wandbereiche außerhalb dieser thermischen Kontaktzone auf sehr hohen Temperaturen verbleiben, wodurch der thermische Wirkungsgrad dieses Kühlsystems ziemlich gering ist.As a result, the wall areas can be outside this thermal contact zone remain at very high temperatures, reducing the thermal efficiency of this Cooling system is quite low.

Gemäß der Erfindung wird nun bei einer solchen Kühlvorrichtung deren thermischer Wirkungsgrad dadurch wesentlich gesteigert, daß Kondensationswände verwendet werden, deren Betriebstemperaturen in zwei den beiden Enden dieser Wände unmittelbar benachbarten Bereichen übertragen werden. Dies wird im wesentlichen dadurch erzielt, daß bei der hier vorgeschlagenen Kühlvorrichtung der Verdampfer mit einem von ihm umschlossenen und vor ihm vom kälteerzeugenden strömenden Mittel durchflossenen Siedegefäß durch thermisch gut leitende Zwischenglieder verbunden ist, die nicht nur einen Wärmeaustausch zwischen den Wandungen dieser beiden Teile bewirken sondern gleichzeitig als an sich bekannte in der Strömungsrichtung der Gase und Dämpfe lichtundurchlässige Abschirm- und Kondensationsfläche ausgebildet sind. According to the invention is now in such a cooling device thermal efficiency significantly increased by using condensation walls whose operating temperatures are immediately in two of the two ends of these walls adjacent areas are transmitted. This is essentially achieved by that in the cooling device proposed here, the evaporator with one of him enclosed and flowed through in front of him by the cold-generating flowing medium Boiling vessel is connected by thermally highly conductive links that are not but only cause a heat exchange between the walls of these two parts at the same time as being known per se and impermeable to light in the direction of flow of the gases and vapors Shielding and condensation surfaces are formed.

Im einzelnen kann die mit der Erfindung vorgeschlagene Kühlvorrichtung, wenn sie mit einem die Form einer Rohrschlange aufweisenden Verdampfer ausgestattet ist, eine praktisch einfache Ausführung dadurch erhalten, daß als Zwischenglieder für den thermischen Anschluß des Verdampfers an das Siedegefäß ebene Metallplatten mit Kreissektorumriß vorgesehen sind, die einerseits an der Siedegefäßwandung an längs einer Schraubenlinie verteilten Stellen und andererseits an den einzelnen Windungen der Rohrschlange befestigt sind und andererseits sich gegenseitig teilweise in der Anstiegrichtung der Schraubenlinie übergreifen und dadurch eine Art Wendeltreppe mit Teilüberdeckung der Stufenflächen bilden. In detail, the proposed with the invention cooling device, when equipped with a coil-shaped evaporator is obtained a practically simple design in that as intermediate links flat metal plates for the thermal connection of the evaporator to the boiling vessel are provided with a circular sector outline, on the one hand on the boiling vessel wall along a helix distributed points and on the other hand at the individual Coils of the pipe coil are attached and on the other hand mutually partially overlap in the ascending direction of the helical line and thus create a kind of spiral staircase with partial overlap of the step surfaces.

Die Zeichnung veranschaulicht die Kühlvorrichtung nach der Erfindung beispielsweise in einer Ausführungsform. The drawing illustrates the cooling device according to the invention for example in one embodiment.

Fig. 1 zeigt in teilweise geschnittener Seitenansicht eine mit Hilfe von sektorförmigen Metallplatten erfindungsgemäß ausgebildete Kühlvorrichtung. Fig. 1 shows a partially sectioned side view with the help cooling device constructed according to the invention by sector-shaped metal plates.

Fig. 2 gibt in Ansicht das Siedegefäß der Kühlvorrichtung nach Fig. 1 in Einzeldarstellung wieder und läßt die Halterung der metallischen Sektorplatten an diesem erkennen. Fig. 2 is a view of the boiling vessel of the cooling device according to Fig. 1 again in individual representation and leaves the holder of the metallic sector plates recognize by this.

Fig. 3 ist eine Draufsicht auf einen Abschnitt des mit den Sektorplatten versehenen Siedegefäßes und veranschaulicht die gegenseitige Lagenbeziehung und Versetzung zweier unmittelbar aufeinanderfolgender Sektorplatten. Figure 3 is a top plan view of a portion of the sector plate provided boiling vessel and illustrates the mutual positional relationship and Relocation of two directly consecutive sector plates.

Bei der aus Fig. 1 ersichtlichen Kühlvorrichtung tritt an den Kopfteil des den Mittelteil des Kühlsystems bildenden Siedegefäßes 1 eine Rohrleitung 2 ein, welche ein kälteerzeugendes strömendes Mittel, z. B. Freon, dem oberen Teil des Siedegefäßes zuführt, während sich an dem unteren Ende 3 des Siede- gefäßes 1 eine Rohrschlange 4 anschließt, die in das Abführungsrohr 5 für das Kältemittel nahe dem Kopfteil des Siedegefäßes übergeht. Um den Wärmeaustausch zwischen dem Siedegefäß 1 und der Rohrschlange 4 zu verbessern, sind zwischen dem Siedegefäß 1 und der Rohrschlange"4 4 Metallplatten 6 vorgesehen, welche als Kühlflächen wirken und von denen einige in Fig. 1 durch dicke schwarze Linien angedeutet sind. In the case of the cooling device shown in FIG. 1, the head part occurs of the boiling vessel 1 forming the middle part of the cooling system a pipe 2, which is a cryogenic fluid, e.g. B. Freon, the upper part of the Boiling vessel supplies, while at the lower end 3 of the boiling vessel 1 connects a coil 4, which is in the discharge pipe 5 for the refrigerant passes near the top of the boiling vessel. To the heat exchange between the Boiling vessel 1 and the coil 4 to improve are between the boiling vessel 1 and the coil "4 4 metal plates 6 are provided, which act as cooling surfaces and some of which are indicated in Fig. 1 by thick black lines.

Diese Metallplakten haben, wie Fig. 3 an zwei Platten 65 und 66 zeigt, die Form von Kreissektoren gleicher Größe und sind längs einer Schraubenlinie an der Wandung des Siedegefäßes 1 mit Abständen gut thermisch leitend und radial abstehend befestigt sowie im Halbmesser und im Kreisbogen der Rohrschlange 4 angepaßt. Die Gesamtheit dieser metallischen Sektoren, von denen Fig. 2 beispielsweise drei Paare von unmittelbar aufeinanderfolgenden Platten 61, 62 und 63, 64 sowie 65, 66 zeigt, bildet eine Folge von Stufen in der Art einer Wendeltreppe, die um das Siedegefäß 1 gewunden ist und mit ihm in gut wärmeleitender Verbindung steht. Dabei übergreift von jeweils zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden sektorförmigen Metallplatten die obere Platte teilweise die senkrecht darunterliegende Platte, wie Fig. 3 beispielsweise an den beiden Platten 65 und 66 veranschaulicht, von denen die obere Platte 65 mit dem durch die gestrichelte Linie 7 und die benachbarte radiale Kante begrenzten Teil die untere Platte 66 überragt. Die am Siederohr 1 befestigten Plattensektoren ergeben daher eine Gesamtfläche, die in der zu ihnen senkrechten Richtung für Lichtstrahlen undurchlässig ist und die Gase und Dämpfe zur beidseitigen Bespülung jeder einzelnen sektorförmigen Metallplatte zwingt und dadurch die Kondensationswirkung der ganzen Kühlvorrichtung wesentlich steigert. These metal plates have, as Fig. 3 shows on two plates 65 and 66, the shape of sectors of a circle of equal size and are along a helical line the wall of the boiling vessel 1 with good thermal conductivity and radially protruding at intervals attached and adapted in the radius and in the arc of the coil 4. the All of these metallic sectors, of which FIG. 2, for example, three pairs of directly successive plates 61, 62 and 63, 64 as well as 65, 66 shows, forms a series of steps in the manner of a spiral staircase around the boiling vessel 1 is wound and is in good thermal connection with it. It overlaps of two immediately consecutive sector-shaped metal plates the upper plate partially the vertically underlying plate, such as FIG. 3 for example illustrated on the two plates 65 and 66, of which the upper plate 65 with delimited by the dashed line 7 and the adjacent radial edge Part of the lower plate 66 protrudes. The plate sectors attached to the boiler pipe 1 therefore give a total area in the direction perpendicular to them for light rays is impermeable and the gases and vapors for purging each of them on both sides sector-shaped metal plate forces and thereby the condensation effect of the whole Cooling device increases significantly.

Claims

CLAIMS: 1. Cooling device with one of a cryogenic flowing means durchlios NEN evaporator, especially for the cold trap Diffusion pumps for the condensation of the gaseous molecules of the flowing propellant and the condensable gases or vapors contained in the evacuation space, thereby characterized in that the evaporator (4) with one of it enclosed and in front of it boiling vessel (1) through which the cold-generating flowing medium flows through thermally Good conductive intermediate links (6) are connected, which not only allow heat exchange between the walls of these two parts (1 and 4), but simultaneously as known per se, opaque in the direction of flow of the gases and vapors Shielding and condensation surfaces are formed.

2. Cooling device according to claim 1, having the shape of a coil having evaporator, characterized in that as intermediate links for the thermal connection of the evaporator to the boiling vessel (1) flat metal plates (6) are provided with a circular sector outline, on the one hand on the boiling vessel wall (l) at points distributed along a helical line and, on the other hand, at the individual ones Windings of the coil (4) are attached and on the other hand each other partially overlap in the ascending direction of the helix and thereby a Form a kind of spiral staircase with partial overlap of the step surface. ~~~~~~~ Considered Printed publications: German Auslegeschriften No. 1028 734, 1047370.