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Anlage Kühlfalle für Vakuumanlagen =========================== Als
Kühlfallen bezeichnet man tiefgekühlte Teilstücke einer Vakuumanlage, die die Aufgabe
haben, Wasser- und Lösungsmitteldämpfe in dem zu evakuierenden Raum zu binden, damit
diese Dämpfe nicht von den Vakuumpumpen abgesaugt werden müssen. Als Kühlmittel
dient meist flüssiger Stickstoff mit einer Temperatur von etwa
19000.
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Die Kühlfalle ist so innerhalb der Vakuumleitung anzuordnen, daß möglichst
viele der zu kondensierenden Moleküle auf die Kühlfläche treffen, wobei jedoch der
Strömungswiderstand der Kühlfalle möglichst klein sein soll. Es ist daher günstig,
die Kühlfalle unmittelbar im Rezipienten, d. h. in dem zu evakuierenden Raum, unterzubringen.
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Weist das unter Vakuum zu behandelnde Gut einen hohen Feuchtigkeitsgehalt
auf, wie es beispielsweise bei zu metallisierenden Kondensatorbändern der Fall ist,
so überzieht sich die Kühlfalle aufgrund der niedergeschlagenen Feuchtigkeit rasch
mit einer dicken Reifschicht. Diese Xeifschicht wächst zu einem Bispanzer an, der
die ';armeübertragung von der Kühlfläche zum Kühlmittel behindert. Es ist daher
notwendig, diese Bisschicht in regelmäßigen Abständen abzukratzen, was meist recht
mühevoll ist.
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Dieselben Nachteile stellen sich auch bei der Belüftung des Rezipienten
ein, was insbesondere bei chargenweisem Betrieb zu einem schnellen Anwachsen der
Eis-.
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schicht führt.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Kühlfalle
dahingehend zu verbessern, daß man unter Vermeidung der oben genannten lachteile
auch bei großem
Feuchtigkeitsanfall auf das lästige Abkratzen der
Eisschicht verzichten kann, ohne da--£ dabei die Deistungsfähigkeit der kühlfalle
beeinträchtigt wird. Außerdem soll der Xühlmittelverbrauch für die Kühlfalle reduziert
werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kühlfalle
in einer gegenüber dem Rezipienten vakuumdicht abschließbaren Kammer angeordnet
ist und daß die Rammer ein Ablaufventil zur Atmosphäre aufweist. Beim Evakuieren
des Rezipienten steht die Kühlfalle mit diesem in Verbindung, bis sich der gewünschte
Restgasdruck eingestellt hat. Der Rezipient wird sodann gegenüber der Kühlfalle
vakuumdicht abgesperrt, so daß der Kühlmitteldurchfluß durch die Kühlfalle abgestellt
werden kann. Nan spart dadurch gegenüber den bekannten Anlagen, bei denen die kühlfalle
während der gesamten Behandlungszeit der im Rezipienten befindlichen werkstücke
auf der gewünschten Kühltemperatur gehalten werden muß, da anderenfalls niedergeschlagene
Feuchtigkeit wieder abdampfen würde, große Kühlmittelmengen ein. Weiterhin ergibt
sich der Vorteil, daß sich die Kühlfalle noch während der ~ehandlung der im Rezipienten
befindlichen Werkstücke allmählich erwärmt - sei es durch die Umgebung, sei es durch
künstliche Beheizung -, so daß die an die Kuhlfalle gebundene Feuchtigkeit allmählich
abgetaut und über das Ablaufventil entnommen werden kann. Die Erfindung bietet somit
die Möglichkeit, bei jeder Neubeschickung
des Rezipienten eine
abgetaute Kühlfalle anzubieten, ohne daß es für den Abtauvorgang einer Betriebsunterbrechung
bedarf.
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In Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist es besonders zweckmäßig,
wenn die Kühlfalle aus ihrer Kammer in dem Rezipienten hinein verschiebbar ist.
Sie kann dadurch unmittelbar in den Bereich gebracht werden, an dem die niederzuschlagenden
Feuchtigkeitsmengen entstehen. Die Verschiebung der Kühlfalle erfolgt vorteilhafterweise
mittels einer vakuumdicht durch die Kammer- oder durch die Rezipientenwand hindurchgeführten
Betätigungsstange. Diese Betätigungsstange kann auch zugleich Träger des Kühlmittelzuflusses
und -abflusses sein. Dadurch erübrigt sich die Verwendung flexibier Beitungselemente.
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Aus fertigungstechnischen Gründen ist die Kammer als Zylindergehäuse
ausgebildet, das unmittelbar über ein Vakuumschieberventil an den Rezipienten angeschlossen
werden kann.
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Hinsichtlich der Ausbildung der Kühlfalle bieten sich zahlreiche konstruktive
kiögliobkeiten an. Doch ist es in Verbindung mit dem zylindrischen Kammergehäuse
am zweckmäßigsten, wenn die Kühlfalle als zylindrische Rohrschlange ausgebildet
wird. Zur Erzielung besonders rascher Abtauzeiten kann die Rohrschlange beheizt
werden, wobei es besonders zweckmäßig ist, wenn sie
als Heizwiderstand
in einen elektrischen Stromkreis eingeschaltet wird. Dabei kann aer eine Pol des
Stromkreises etwa in der mitte der Rohrschlange, der andere Pol an ihre beiden Enden
angeschlossen sein.
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele anhand von Zeichnungen; darin
zeigt: Fig. 1 eine ortsfest in einer Kammer angeordnete Kühlfalle und Fig. 2 eine
verschiebbar in der Kammer angeordnete Kühlfalle.
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Ein Rezipient 1, an den eine nicht dargestellte Vakuumanlage angeschlossen
ist, ist über ein Schieberventil 2 mit einer zylindrischen Kammer 3 verbunden. Die
Rammer 7 enthält die Kühlfalle in Form einer Rohrschlange 4.
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Über einen Deckel 5 des zylindrischen Gehäuses durchquerende Zu- und
Abflußleitungen 6 bzw. 7 wird die Rohrschlange 4 mittels einer nicht dargestellten
Kryopumpe mit flüssigem Stickstoff versorgt.
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Ein an der Unterseite der zylindrischen Kammer 7 angebrachtes Nahnventil
8 dient zum Ablassen der kondensierten Feuchtigkeit. Dieses Eahnventil ist ebenso
wie das Schieberventil 2 in vakuumdichter Bauweise ausgeführt.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Während der Rezipient 1 von der nicht
dargestellten Vakuumanlage ausgepumpt wird, steht sie über das geöffnete Schieberventil
2 mit der Kühlfalle 4 in Verbindung. Die Kühlfalle wird durch umzgepumpten flüssigen
Stickstoff auf einer Temperatur von etwa -190°0 gehalten, so daß Wasser- und Lösungsmitteldämpfe
an ihr gebunden werden. Hat sich innerhalb des Rezipienten der gewünschte Enddruck
eingestellt und braucht auch nicht mit der Entstehung weiterer Dämpfe gerechnet
zu werden, so wird das Schieberventil 2 verschlossen, indem der Schieber 10 über
seine Betätigungsstange 9 in die Geschlossenstellung gebracht wird. Zugleich wird
die Zufuhr von flüssigem zur Kühlfalle 4 abgestellt, so daß diese sich allmählich
erwärmt und der in Form einer Reif- oder Eisschicht gebundene Wasser- oder Lösungsmitteldampf
abtaut. Das abgetaute Kondensat kann sodann über das Hahnventil 8 abgelassen werden,
wodurch gleichzeitig die Kammer 3 belüftet wird. Pür die nächste im Rezipienten
zu behandelnde Charge steht somit wieder eine völlig eisfreie Kühlfalle zur Verfügung.
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Die in Fig. 2 dargestellte Bauform bietet den weiteren Vorteil, daß
die Kühlfalle in den Rezipienten hinein, also in unmittelbare Nähe der ausdampfenden
Werkstücke gebracht werden kann. Sie ist hierzu über eine Betätigungsetange 11 in
einem vakuumdichten Sitz 12 des Deckels 5 verschiebbar geführt.
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Während des Auspumpvorganges des Rezipienten wird die Kühlfalle 4
über das geöffnete Schieberventil 2 in den Rezipienten hineingefahren und mit flüssigem
Stickstoff durchflutet, bis die anfallenden Dämpfe gebunden sind. Die Kühlfalle
wird sodann in die zylindrische Kammer 3 zurückgefahren und das Absperrventil 2
verschlossen, worauf das Abtauen der Kühlfalle beginnen kann.
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Bei beiden Ausführungsformen ist es selbstverständlich möglich, bei
Werkstücken mit relativ geringer Dampfentwicklung mehrere Chargen ohne zwischenzeitlichen
Abtauvorgang zu fahren.
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Zusammenfassend bietet die Erfindung den Vorteil, aaß das Abtauen
der Kühlfalle ohne Betriebsunterbrechung möglich ist und zugleich erhebliche ilengen
an flüssigem Stickstoff eingespart werden können.