DE1271305B

DE1271305B - Cold trap for a vacuum system

Info

Publication number: DE1271305B
Application number: DEP1271A
Authority: DE
Inventors: Kenneth Briggs Craswell
Original assignee: Bir Vac Ltd
Current assignee: Bir Vac Ltd
Priority date: 1963-04-24
Filing date: 1964-04-23
Publication date: 1968-06-27

Description

Kältefalle für ein Vakuumsystem Die Erfindung betrifft eine Kältefalle für ein Vakuumsystem, die in die von der Vakuumpumpe zu dem zu evakuierenden Behälter führende Leitung eingeschaltet ist und die aus einer Kammer mit zwei während desBetriebs derKältefalle gekühlten Fallenteilen besteht, die für die in den zu evakuierenden Behälter etwa ausweichenden Moleküle einen gewundenen und gekühlten Strömungsweg bilden.Cold trap for a vacuum system The invention relates to a cold trap for a vacuum system that goes into the from the vacuum pump to the container to be evacuated leading line is switched on and the one from a chamber with two during operation the cold trap is cooled trap parts for the in the to be evacuated Containers around evading molecules have a tortuous and cooled flow path form.

Eine bekannte Vorrichtung zum Verhindern des Eindringens von Dämpfen aus einer Diffusionspumpe in die angeschlossenen Hochvakuumräume weist mehrere durch ein Kühlrohr gekühlte Kondensationsflächen auf, die für die Dämpfe der Diffusionspumpe mehrere gekühlte und gewundene Strömungswege bilden.A known device for preventing the ingress of vapors from a diffusion pump into the connected high vacuum chambers has several through A cooling tube has cooled condensation surfaces, which are used for the vapors of the diffusion pump form multiple cooled and tortuous flow paths.

In ähnlicher Weise enthält eine bekannte Kältefalle für Vakuumapparaturen mehrere hintereinandergeschaltete, jeweils auf eine niedrigere Temperatur gekühlte Dampffänger, die wiederum den Dämpfen der Diffusionspumpe mehrere gekühlte und gewundene Strömungswege frei lassen.Similarly, a known cold trap contains vacuum apparatus several one behind the other, each cooled to a lower temperature Vapor catcher, which in turn takes the vapors from the diffusion pump several cooled and coiled Leave the flow paths free.

Bei diesen bekannten Kältefallen ist zwischen dem jeweils außen liegenden, gekühlten Fallenteil und der Wand der Kammer der Kältefalle ein ringförmiger Spalt vorhanden, durch den aus der Vakuumpumpe stammendes Öl an der Wand der Kammer hochkriechen kann.In these known cold traps, there is an annular gap between the outside, cooled trap part and the wall of the chamber of the cold trap, through which oil coming from the vacuum pump can crawl up the wall of the chamber.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Emporkriechen des öls an der Wand der Kältefalle auszuschließen und den Wärmeübergang von dieser Wand züi den gekühlten Fallenteilen möglichst niedrig zu halten.The invention is based on the problem of the oil creeping up to exclude the wall of the cold trap and the heat transfer from this wall to keep the cooled parts of the trap as low as possible.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß bei der eingangs beschriebenen Kältefalle der dem zu evakuierenden Behälter benachbarte Fallenteil an der Wand der Kammer der Kältefalle mittels eines um die Außenfläche des Fallenteils herumlaufenden, endlosen Randes befestigt ist, der zur Verminderung der Wärmeleitung von der Wand der Kältefalle zum Fallenteil hin dünn ausgeführt ist und wegen seiner niedrigen Temperatur im Betrieb gleichzeitig Kriechbarriere gegen Weiterkriechen eines Ölfilms empor an der Innenwand der Kammer ist.To solve this problem, the invention proposes that at the beginning described cold trap of the case part adjacent to the container to be evacuated on the wall of the chamber of the cold trap by means of a around the outer surface of the trap part running around, endless edge is attached to reduce heat conduction from the wall of the cold trap to the trap part is made thin and because of it low temperature during operation at the same time creep barrier against further crawling of an oil film is up on the inside wall of the chamber.

Zwar ist schon bekannt, daß in Hochvakuumanlagen das Öl der Diffusionspumpe die Neigung hat, an warmen Wänden nach oben zu kriechen und daß tiefgekühlte Wände als Kriechbarriere wirken; aber bisher ist noch nicht die Doppelausnutzung desselben Elementes sowohl als Kriechbarriere als auch zur Verminderung des Wärmeüberganges an der Kältefalle bekannt geworden. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles an Hand der Zeichnung.It is already known that in high vacuum systems the oil of the diffusion pump has a tendency to crawl up warm walls and that of frozen walls act as a creeping barrier; but so far it has not yet been used twice Element both as a creep barrier and to reduce heat transfer became known at the cold trap. Further details and advantages of the invention result from the description of an exemplary embodiment on the basis of the drawing.

In der Zeichnung erkennt man in einem senkrechten Schnitt eine erfindungsgemäße Kältefalle für ein Vakuumsystem.In the drawing, one can see a vertical section according to the invention Cold trap for a vacuum system.

Die Kältefalle enthält eine Kammer 1 mit einem oberen Flansch 2, und einem unteren Flansch 3, die es ermöglichen, eine luftdichte Verbindung mit dazu passenden Flanschen des zu evakuierenden Behälters bzw. der Vakuumpumpe herzustellen; über die Öff- nungen 1 A und 1 B steht die Fallenkammer 1 somit in Verbindung mit der Ansaugöffnung der Vakuumpumpe bzw. mit dem Vakuumbehälter.The cold trap contains a chamber 1 with an upper flange 2 and a lower flange 3, which make it possible to establish an airtight connection with matching flanges of the container to be evacuated or the vacuum pump; via its openings 1 A and 1 B is the trap chamber 1 is thus in communication with the suction port of the vacuum pump or to the vacuum container.

Ferner enthält die Kältefalle ein halbkugelförmiges Bauteil 4, das abgesehen davon, daß es mit Rohren 5 verbunden ist, nach außen abgedichtet ist. Die Rohre erstrecken sich von dem halbkugelförmigen Bauteil 4 aus durch die Wand der Fallenkammer 1 nach außen. Das halbkugelförmige Bauteil 4 ist mit einem flüssigen Gas, z. B. mit Ilüssigem Stickstoff, gefüllt, und der äußere Rand des halbkugelförmigen Bauteils ist in einem Abstand von der Wand der Kammer 1 angeordnet, so daß zwischen dieser Wand und dem Bauteil 4 ein ringförmiger Kanal oder Durchlaß vorhanden ist. Die teilweise kugelförmige Fläche des halbkugelförmigen Bauteils 4 ist der öffnung I A der Kammer 1 zugewandt.Furthermore, the cold trap contains a hemispherical component 4 which, apart from the fact that it is connected to pipes 5 , is sealed off from the outside. The tubes extend from the hemispherical component 4 through the wall of the trap chamber 1 to the outside. The hemispherical component 4 is with a liquid gas, for. B. with Ilüssigem nitrogen, filled, and the outer edge of the hemispherical component is arranged at a distance from the wall of the chamber 1 , so that between this wall and the component 4, an annular channel or passage is present. The partially spherical surface of the hemispherical component 4 faces the opening IA of the chamber 1.

Weiterhin enthält die Kältefalle einen hohlen, mit flüssigem Gas gefüllten Ring 6, der oberhalb des halbkugelförmigen Bauteils 4 angeordnet ist und sich längs des inneren Umfangs der Fallenkammer 1 erstreckt. Das halbkugelförmige Bauteil 4 liegt zwischen dem Ring 6 und der öffnung 1 A. Rohre 7 erstrecken sich von dem Ring 6 aus durch die Wand der Kammer 1 nach außen. Ein dünnwandiger endloser Rand 8 erstreckt sich von der Unterkante des Rings 6 aus nach unten, und die Unterkante dieses Randes ist mit der Innenfläche der Wand der Kammer 1 verschweißt. Der Querschnitt des Randes 8 ist so dünn gewählt wie es mit der Notwendigkeit vereinbar ist, den Ring 6 zu unterstützen. der dünne Querschnitt des Randes 8 bewirkt, daß nur eine geringfügige Wärmemenge über den Rand 8 zu dem flüssigen Gas in dem Ring 6 gelangen kann. Der Ring 6 umschließt einen Kanal, der die Öffnungen 1A und 1B miteinander verbindet.Furthermore, the cold trap contains a hollow ring 6 filled with liquid gas, which is arranged above the hemispherical component 4 and extends along the inner circumference of the trap chamber 1 . The hemispherical component 4 lies between the ring 6 and the opening 1 A. Pipes 7 extend outward from the ring 6 through the wall of the chamber 1. A thin-walled, endless rim 8 extends downward from the lower edge of the ring 6 , and the lower edge of this rim is welded to the inner surface of the wall of the chamber 1. The cross-section of the edge 8 is chosen to be as thin as is compatible with the need to support the ring 6. the thin cross-section of the edge 8 has the effect that only a small amount of heat can reach the liquid gas in the ring 6 via the edge 8 . The ring 6 encloses a channel which connects the openings 1A and 1B with one another.

Die Rohre 5 und 7 dienen dazu, den Innenräumen des halbkugelförmigen Bauteils 4 bzw. des Rings 6 ein Kühlmittel zuzuführen bzw. das Abströmen des verdampften Kühlmittels zu ermöglichen.The tubes 5 and 7 serve to supply a coolant to the interior spaces of the hemispherical component 4 or of the ring 6 or to enable the evaporated coolant to flow out.

Während des Betriebs des Vakaumsystems wird der öldampf, der bestrebt ist, von der Pumpe aus nach oben zu der Vakuumkammer zu strömen, dadurch zur Kondensation gebracht, daß er in Berührung mit dem halbkugelförmigen Bauteil 4 kommt; in einem geringeren Ausmaß wird eine Kondensation dadurch bewirkt, daß der öldampf mit dem Ring 6 in Berührung kornTn . Wenn Öl dazu neigt, in flüssiger Form längs der Innenwand der Kammer 1 nach oben zu »kriechen«, wird dieses Öl durch den Rand 8 und den Ring 6 zurückgehalten. Der sich durch den Ring 6 erstreckende Kanal sowie der Kanal, welcher um das halbkugelförmige Bauteil 4 herum verläuf4 bilden zusammen einen gewundenen Strömungsweg zwischen den Öffnungen 1 A und 1 B; denn der Durchmesser des halbkugelförmigen Bauteils 4 ist größer als der Durchmesser des sich durch den Ring 6 erstreckenden Kanals.During the operation of the vacuum system, the oil vapor, which tends to flow upwards from the pump to the vacuum chamber, is caused to condense in that it comes into contact with the hemispherical component 4; to a lesser extent, condensation is caused by the oil vapor coming into contact with the ring 6 . If oil tends to "creep up" in liquid form along the inner wall of the chamber 1 , this oil is retained by the rim 8 and the ring 6. The channel extending through the ring 6 and the channel which runs around the hemispherical component 4 together form a winding flow path between the openings 1 A and 1 B; because the diameter of the hemispherical component 4 is greater than the diameter of the channel extending through the ring 6.

Claims

Claims: 1. Cold trap for a vacuum system, which is switched on in the line leading from the vacuum pump to the container to be evacuated and which consists of a chamber with two trap parts cooled during operation of the cold trap, which are for the evacuating in the container to be evacuated Molecules form a winding and cooled flow path, d a - characterized in that the trap part (6) adjacent to the container to be evacuated is attached to the wall of the chamber (1) of the cold trap by means of an endless edge ( 6) running around the outer surface of the trap part (6). 8) is attached, which is made thin to reduce the heat conduction from the wall (1) of the cold trap to the trap part (6) and, due to its low temperature during operation, is at the same time a creep barrier for an oil film to creep up on the inner wall of the chamber.

2. cold trap according to claim 1, characterized indicates overall that the adjacent ones of the vacuum pump case part (4) has a hemispherical shape, and (1) the cold trap is separated by an annular channel of the wall of the chamber. Considered publications: Deutsche Auslegesährift No. 1028 734; German utility model No. 1 845 498; British Patent No. 770 560.