DE3601651C1 - Regenerierbare Sorptionsfalle für Vakkumanlagen - Google Patents

Description

• Das dem Heizstab 13 zugewandte Futterrohr 10 des Sorptionsmittelkörpers ist mit regelmäßigen Bohrungen wie z. B. der Bohrung 14 versehen und mit einem rohrförmigen Schieber 15 innen ausgekleidet, der zwischen zwei Endstellungen mit Hilfe eines Elektromagneten 16 hin- und hergeschoben werden kann. Auch dieser Schieber besitzt Bohrungen 17, die in einer Endstellung, die in Fig. 1 gezeigt ist, mit den Bohrungen 14 fluchten. Zugleich besitzt dieser Schieber einen Ventilteller 18, der das der zweiten Stirnseite 5 benachbarte Ende des Schiebers stirnseitig verschließt, wenn sich der Schieber in der in F i g. 1 gezeigten ersten Endstellung befindet. Diese Stellung wird außerdem durch eine Fe- der 19 gesichert, die sich am Ventilteller bzw. der Stirnseite 5 abstützt. Wird der Elektromagnet 16 erregt, dann zieht er den Ventilteller 18 gegen die Kraft der Federn 19 in die in F i g. 2 dargestellte zweite Endstellung.
• Nachfolgend wird die Betriebsweise der erfindungsgemäßen Sorptionsfalle für die einzelnen Betriebsarten näher erläutert.
• Im Normalbetrieb saugt eine am Stutzen 6 angeschlossene Drehkolbenpumpe einen Gasstrom durch die Sorptionsfalle, der von der über den Stutzen 3 angeschlossenen Vakuumanlage stammt. Der Schieber 15 befindet sich in der in F i g. 1 gezeichneten Lage. Der Heizstab 13 ist kalt. Das Gas strömt also vom Stutzen 3 in den axialen Bereich des Behälters und von dort radial auswärts durch die zueinander fluchtenden Bohrungen 14 und 17 in die Sorptionsmittelpackung. Nach dem Durchtritt durch das äußere Futterrohr 11 des Sorptionsmittelkörpers strömt das Gas durch eine mechanische Filterpackung 20, die den Ventilteller 18 umgibt, und durch den Stutzen 6 zur Drehkolbenpumpe.
• Während des Vorevakuierens einer Hochvakuumanlage soll der Gasstrom am Sorptionsmittelkörper vorbeigeführt werden, was erreicht wird, wenn der Schieber 15 durch Aktivierung des Elektromagneten 16 in die in F i g. 2 gezeigte Stellung gebracht wird. Da die Bohrungen im Futterrohr 10 des Sorptionsmittelkörpers und im Schieber 15 nun gegeneinander versetzt sind, kann der über den Stutzen 3 ankommende Gasstrom nicht mehr den Sorptionsmittelkörper durchströmen, sondern gelangt über Öffnungen 21 am Fuß des Schiebers in der Nähe des Ventiltellers 18 unmittelbar in die Filterpackung 20 und von dort zum Stutzen 6. Der Elektromagnet 16 kann unmittelbar vom Ausgangssignal eines Manometers gesteuert werden, das den Druck im Behälter 1 mißt. Ist dieser Druck hinreichend niedrig, dann gilt der Vorevakuierungsprozeß als abgeschlossen und der Schieber wird automatisch in die in F i g. 1 gezeigte Stellung zurückgebracht, wodurch der oben beschriebene Normalbetrieb eingeleitet wird.
• Beim Regenerierbetrieb ist die am Stutzen 6 angeschlossene Drehkolbenpumpe wie vorher in Betrieb.
• Der Schieber 15 befindet sich in der in Fig. 2 gezeigten Stellung, und ein am Stutzen 4 angeschlossenes nicht gezeigtes Ballastventil läßt einen kalibrierten Strom eines Spülgases in die Sorptionsfalle ein. Der Heizstab 13 ist in Betrieb und löst die in dem Sorptionsmittel angereicherten Schadstoffe aus dem Sorptionsmittelkörper.
• Da die Bohrungen 14 und 17 nicht mehr fluchten, können diese Schadstoffe nur radial nach außen aus dem Sorptionsmittelkörper austreten, während durch den Innenraum des Schiebers 15 nur Reinigungsgas strömt Dieses Gas, das durch die Öffnung 21 ausströmt, nimmt die Schadstoffe in Richtung zur Drehkolbenpumpe mit.
• Zur Beendigung des Regenerierbetriebs genügt es, das Ballastventil nach einer ausreichenden Zeitspanne zu schließen, so daß der Druck im Behälter 1 absinkt und der Elektromagnet 16 bei Erreichen eines bestimmten Drucks anspricht. Dies ist vorzugsweise derselbe Druck bei dem auch der oben geschilderte Übergang vom Entgasen in den normalen Sorptionsbetrieb erfolgt. Das (in den Figuren nicht dargestellte) Manometer benötigt also nur einen einzigen Schaltpunkt für sämtliche Schaltvorgänge.
• Der Schieber 15 ersetzt also die drei Bypassventile der bekannten Sorptionsfallen und verhindert zugleich, daß im Regenerationsbetrieb Schadstoffe aus dem Sorptionsmittel in Richtung auf die empfindliche Vakuumanlage austreten können.
• Die Erfindung ist nicht auf das im einzelnen dargestellte Auführungsbeispiel beschränkt. So kann der Schieber auch von Hand betätigt werden, wenngleich die druckabhängige Automatikbetätigung zu einem besonders einfachen Ablauf führt.
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Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Regenerierbare Sorptionsfalle für Vakuumanlagen, die in einem zylindrischen Behälter einen zylinderrohrförmigen Sorptionsmittelkörper und einen axial angeordneten, im Regenerationsbetrieb heißen Heizstab aufweist, wobei das zu reinigende Gas den Sorptionsmittelkörper radial von innen nach außen durchströmt, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Heizstab (13) weisende Wand des Sorptionsmittelkörpers (7) mit einem regelmäßige Bohrungen (14) aufweisenden Futterrohr (10) ausgekleidet ist, daß ein rohrförmiger Schieber (15) innerhalb dieses Futterrohrs zwischen zwei Endstellungen elektromagnetisch gesteuert gleitend angeordnet ist und ebenfalls Bohrungen (17) aufweist, die in einer ersten Schieber-Endstellung (F i g. 1) mit den Bohrungen (14) im Futter fluchten, in der zweiten Endstellung (Fig. 2) dagegen nicht, so daß der radiale Gasdurchlaß gesperrt ist, daß der Schieber (15) am stromabwärtigen Ende einen Ventilteller (18) trägt, der in der ersten Schieber-Endstellung den rohrförmigen Schieber (15) in axialer Richtung verschließt und in der zweiten Schieber-Endstellung, die zumindest während des Regenerierens eingenommen wird, das Gas axial den Behälter (1) durchströmen läßt.
2. 2. Sorptionsfalle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Manometer den Druck im Behälter (1) mißt und ein Steuersignal für den Schieber (15) liefert.
3. 3. Sorptionsfalle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ballasteinlaßstutzen (4) am Behälter (1) im Bereich des Gaseinlasses (3) vorgesehen ist.

   Die Erfindung bezieht sich auf eine regenerierbare Sorptionsfalle für Vakuumanlagen, die in einem zylindrischen Behälter einen zylinderrohrförmigen Sorptionsmittelkörper und einen axial angeordneten, im Regenerationsbetrieb heißen Heizstab aufweist, wobei das zu reinigende Gas den Sorptionsmittelkörper radial von innen nach außen durchströmt.

   Sorptionsfallen dienen in der Vakuumtechnik dazu Schadstoffe, z. B. Öldämpfe, von empfindlichen Hochvakuumanlagen fernzuhalten. Solche Öldämpfe können beispielsweise von Drehkolbenpumpen stammen, die als Vorvakuumpumpen in der Anlage verwendet werden. Als Sorptionsmittel wird z. B. Zeolith verwendet, das zwischen zwei konzentrischen und gasdurchlässigen Futterrohren angeordnet wird.

   Das zu reinigende Gas wird axial eingespeist und strömt dann radial nach außen durch die Zeolithpakkung, ehe es von einer Pumpe abgesaugt wird.

   Die an den Zeolithpartikeln absorbierten Ölpartikel werden in einer Regenerationsphase mit Hilfe eines Heizstabs wieder ausgetrieben, der sich axial durch den ganzen Sorptionsmittelkörper erstreckt.

   Es hat sich gezeigt, daß ein Eindringen dieser im Regenerationsbetrieb freigesetzten Ölpartikel in die zu schützende Hochvakuumanlage nicht zuverlässig verhindert werden kann, selbst wenn man über ein Ballastventil während der Regenerationsphase ein Spülgas durch die Sorptionsfalle strömen läßt. Die Ölpartikel treten nämlich aufgrund des Temperaturgefälles auch in Richtung zur Achse hin aus dem Sorptionsmittelkörper aus und können dann zur zu schützenden Hochvakuumanlage diffundieren. Eine Sorptionsfalle ist zweckmäßigerweise von einem Bypass überbrückt, der über entsprechende Abzweigventile den Gasstrom an der Sorptionsfalle vorbeileiten kann, um die Sorptionsfalle nicht unnötig während einer Vorevakuierung eines Behälters mit Wasserdampf zu beladen. Hierzu benötigt man ein Ventil im Bypass und zwei weitere Ventile vor und hinter der Sorptionsfalle. Aufgabe der Erfindung ist es, eine regenerierbare Sorptionsfalle der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Gefahr einer Rückdiffusion von bei der Regenerierung aus dem Sorptionsmittelkörper freiwerdenden Schadstoffen reduziert wird und daß zugleich die Anzahl der für den Bypass benötigten Ventile verringert und deren Steuerung im Betrieb vereinfacht wird.

   Diese Aufgabe wird durch die Sorptionsfalle mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruchs gelöst. Bezüglich von Merkmalen bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung wird auf die Unteransprüche verwiesen.

   Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Auführungsbeispiels mithilfe der Zeichnungen näher erläutert.

   F i g. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Sorptionsfalle im Sorptionsbetrieb und F i g. 2 zeigt dieselbe Falle im Regenerationsbetrieb oder während des Evakuierens einer Hochvakuumanlage.

   Die in den Figuren dargestellte Sorptionsfalle ist in einem zylindrischen Behälter 1 untergebracht. In der Nähe einer Stirnseite 2 des Behälters ist ein Stutzen 3 angebracht, über den die Sorptionsfalle mit einer Vakuumanlage in Verbindung steht. Ebenfallfi in der Nähe dieser Stirnseite ist ein weiterer Stutzen 4 für eine mit einem Ballastventil versehene Ballastleitung vorgesehen. In der Nähe der anderen Stirnseite 5 des Behältern list ein Austrittsstutzen 6 zu sehen, der die Verbindung zu einer Drehkolbenpumpe herstellt. Ein rohrförmiger Sorptionsmittelkörper 7 ist koaxial in dem Behälter angeordnet. Die Zeolithpartikel werden zwischen zwei ringförmigen, gasundurchlässigen Stirnscheiben 8 und 9 und zwei zueinander konzentrischen gasdurchlässigen Futterrohren 10 und 11 eingeschlossen und bilden somit einen zylinderrohrförmigen Körper, der konzentrisch zur Behälterachse 12 angeordnet ist. Ein Heizstab 13 ragt in den freien Innenraum dieses Sorptionsmittelkörpers hinein und dient zu dessen Erwärmung während der Regenerationsphase, so daß die adsorbierten Schadstoffe aus dem Sorptionsmittelkörper wieder ausgetrieben werden. Während des Normalbetriebs ist die elektrische Heizung dieses Heizstabs 13 nicht in Betrieb.