DE3725995A1 - Flushing gas filter - Google Patents

Flushing gas filter

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Abstract

Flushing gas filter for separating off solid constituents from a flushing gas, which, in particular to safeguard the blow-off valve of cryo-high-vacuum pumps, is provided upstream of the blow-off valve and is provided with a filter housing for receiving a filter element attached to a filter holder, the hollow cylindrical filter housing (1) having an annular projection (16) on the interior wall transversely to the direction of flow of the flushing gas, one face of which projection contains an annular sealing surface (7) against which is forced a disc-shaped filter holder (2) under the action of a spring element (5). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Spülgasfilter zum Abscheiden fester Bestandteile aus einem Spülgas, das insbesondere zur Sicherung des Ausblasventils von Kryo-Hochvakuumpumpen dem Ausblasventil vorgeschaltet ist und ein hohlzylindrisches Filtergehäuse zur Aufnahme eines auf einem Filterhalter befestigten Filterelemen­ tes aufweist.The invention relates to a purge gas filter for separating solid Components from a purge gas, in particular for backup the blow-off valve of cryogenic high-vacuum pumps is connected upstream and a hollow cylindrical filter housing Inclusion of a filter element attached to a filter holder tes.

Die in Kryo-Hochvakuumpumpen verwendeten Sorptionsstoffe, wie beispielsweise Aktivkohle oder Molekularsiebe haben die Eigen­ schaft, in ihrer Kapillarstruktur Gase bzw. Dämpfe zu absorbie­ ren. Der Dampfdruck absorbierter Stoffe ist dabei erheblich nied­ riger als der entsprechende Gleichgewichtsdampfdruck unter sonst gleichen Bedingungen.The sorbents used in cryogenic high vacuum pumps, such as for example activated carbon or molecular sieves have their own shaft to absorb gases or vapors in their capillary structure ren. The vapor pressure of absorbed substances is considerably low riger than the corresponding equilibrium vapor pressure below otherwise the same conditions.

Diese Dampfdruckerniedrigung wird in Kryo-Hochvakuumpumpen zur Erzeugung extrem niedriger Vakuumenddrücke genutzt. Der Sorptions­ stoff wird dabei innerhalb eines Kryo-Pumpenbehälters auf sehr tiefe Temperaturen abgekühlt. In diesem eingekühlten Zustand ver­ mag er aus einem, über Vorvakuumpumpen vorevakuierten Rezipien­ ten erhebliche Gasmengen abzusaugen und den Gesamtdruck im Rezi­ pienten stark zu erniedrigen.This reduction in vapor pressure is used in cryogenic high-vacuum pumps Generation of extremely low vacuum end pressures used. The sorption material is very much inside a cryogenic pump container cooled down to low temperatures. In this cooled state ver he likes out of a recipient, which is pre-evacuated via fore-vacuum pumps significant amounts of gas and the total pressure in the room to severely demean clients.

Die Saugkraft der Kryo-Hochvakuumpumpe ist erschöpft, sobald die Kapillarstruktur des Sorptionsstoffes mit sorbierten Stoffen ge­ füllt ist. Spätestens zu diesem Zeitpunkt muß eine Kryo-Pumpe regeneriert werden. Der Kryo-Pumpenbehälter wird hierzu vom Re­ zipienten getrennt und das Sorptionsmittel zum Teil weit über die Raumtemperatur erhitzt. Gleichzeitig wird ein trockenes Spül­ gas, meist Stickstoff durch den Sorptionsstoff geleitet um die aus der Kapillarstruktur ausdampfenden Stoffe aus dem Pumpenbe­ hälter auszuspülen. Damit dieser Regenerationsprozeß völlig selbstregulierend ablaufen kann, entweicht das Spülgas zusammen mit den ausgedampften Stoffen über ein spezielles Ausblasventil. Dieses Ausblasventil ist meist ein präzise gearbeitetes Über­ druckventil, das bei Überdruck selbsttätig öffnet und beim Vor­ evakuieren der Kryo-Pumpe wieder selbständig und hochvakuum­ dicht schließt.The suction power of the cryo high vacuum pump is exhausted as soon as the Capillary structure of the sorbent with sorbed substances is filling. At this point at the latest, a cryogenic pump must be used be regenerated. The cryo pump container is used by Re Separated and the sorbent partly far above heated the room temperature. At the same time, a dry rinse gas, mostly nitrogen passed through the sorbent around the substances evaporating from the capillary structure from the pump chamber rinse container. So that this regeneration process completely the purge gas escapes together  with the evaporated substances via a special blow-out valve. This blow-off valve is usually a precisely worked over Pressure valve that opens automatically when there is overpressure and at the fore evacuate the cryo pump again independently and under high vacuum closes tightly.

Mit dem abströmenden Spülgas werden gelegentlich Sorptionsstoff­ partikel oder Prozeßrückstände aus dem Rezipienten mit ausge­ tragen, die sich in ungünstigen Fällen auf den Dichtflächen des Ausblasventils absetzen können. Schon kleinste Ablagerungen an diesen Flächen führen zu einer Betriebsunterbrechung der Kryo- Pumpe, da das notwendige Hochvakuum nicht erreicht wird. Zur Beseitigung dieser Störung muß das Ausblasventil demontiert und gereinigt werden. Da der Sorptionsstoff während dieses Vorgan­ ges zwangsläufig der Atmosphäre ausgesetzt ist, muß dieser nach dem Zusammenbau erneut regeneriert, vorevakuiert und eingekühlt werden.With the outflowing purge gas, sorbent occasionally becomes Particles or process residues from the recipient wear that in unfavorable cases on the sealing surfaces of the Blow valve can settle. Even the smallest deposits on these areas lead to an interruption of the cryo- Pump because the necessary high vacuum is not reached. To To eliminate this fault, the blow-off valve must be dismantled and getting cleaned. Because the sorbent during this process is inevitably exposed to the atmosphere the assembly is regenerated, pre-evacuated and cooled will.

Um diese mehrstündigen Betriebsunterbrechungen zu vermeiden, ist bereits die Verwendung von Gasfiltern zum Schutz des Auslaßven­ tils erwogen worden. Von einem Einbau entsprechender, aus ande­ ren Anwendungsfällen bekannter Gasfilter wurde jedoch bisher Ab­ stand genommen, da bei einem Verstopfen der Gasfilter während des Regenerierungsprozesses im Kryo-Pumpenbehälter gefährliche Überdrücke auftreten können.To avoid these business interruptions lasting several hours already the use of gas filters to protect the outlet valve tils have been considered. From a corresponding installation, from other Ren applications of known gas filters, however, has been from stopped because if the gas filter becomes clogged during of the regeneration process in the cryogenic pump container Overpressures can occur.

Diese Gefahr der Verstopfung der Gasfilter ist gerade bei Kryo- Hochvakuumpumpen besonders groß, da bei den hier eingesetzten Sorptionsstoffen verstärkt die Gefahr besteht, daß sich infolge der häufigen, extremen Druck- und Temperaturwechsel Sorptions­ stoffpartikel aus dem Sorptionsstoffverbund lösen und vom Spül­ gas in das Gasfilter weitertransportiert werden können. Aber auch ein Verfrachten von Ablagerungen in das Ausblasventil bei­ spielsweise durch Ändern der Einbaulage, würde zu gefährlichen Überdrücken oder gar zur Zerstörung der Kryo-Hochvakuumpumpe führen.This risk of clogging of the gas filter is especially with cryogenic High vacuum pumps are particularly large because of the ones used here Sorbents increase the risk that as a result the frequent, extreme pressure and temperature changes sorption Detach particles from the sorbent composite and from the rinse gas can be transported into the gas filter. But also a deposit of deposits in the blow-off valve for example by changing the installation position, would be too dangerous Overpress or even destroy the cryogenic high vacuum pump to lead.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, Ablagerungen aus Sorptionsstoffen bzw. Prozeßrückständen am Ausblasventil einer Kryo-Hochvakuumpumpe zu verhindern, um einen unter­ brechungsfreien Betrieb gewährleisten zu können.The invention is therefore based on the object, deposits  from sorbents or process residues at the blow-off valve to prevent a cryo high vacuum pump from getting under to ensure uninterrupted operation.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei einem Spülgasfilter der eingangs genannten Art vor, das Filtergehäu­ se auf der Innenwandung quer zur Strömungsrichtung des Spül­ gases mit einem ringförmigen Vorsprung zu versehen, dessen eine Stirnseite eine ringförmige Dichtfläche enthält, gegen die ein tellerförmiger Filterhalter unter der Wirkung eines Federelemen­ tes gedrängt wird.To achieve this object, the invention provides one Purge gas filter of the type mentioned above, the filter housing se on the inner wall transverse to the direction of flow of the rinse to provide gases with an annular projection, one of which Front contains an annular sealing surface against which a plate-shaped filter holder under the action of a spring element tes is pushed.

Im Normalbetrieb wird somit das Filterelement mittels des Fe­ derelementes dicht an das Filtergehäuse gedrängt, so daß der gesamte Spülgasstrom durch das Filterelement strömen muß.In normal operation, the filter element is thus by means of the Fe derelementes tightly pressed to the filter housing, so that the entire purge gas flow must flow through the filter element.

Bei undurchlässig werdendem Filterelement wird der Filterhalter vom Filtergehäuse abgehoben um einen Bypass für das Spülgas zu schaffen. Mittels dieses Bypasses können gefährliche Druckan­ stiege innerhalb des Kryo-Pumpenbehälters während der Regene­ rationsphase auch bei einer völligen Belegung des Filterelemen­ tes ausgeschlossen werden.When the filter element becomes impermeable, the filter holder becomes lifted from the filter housing to bypass the purge gas create. This bypass can create dangerous pressure rose inside the cryo pump container during the rain ration phase even when the filter element is completely occupied be excluded.

Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Weiterbildungen des Spülgasfilters.The subclaims describe advantageous developments of the Purge gas filter.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, das ein Spülgasfilter in geschnittener Ansicht zeigt.The invention based on one in the drawing illustrated embodiment explained in more detail Purge gas filter in a sectional view shows.

In einem hohlzylindrischen Filtergehäuse 1 befindet sich ein tellerförmiger Filterhalter 2 mit einem zylindrischen Schaft 3, der in einer Zentrierscheibe 4 geführt ist. Unter der Wirkung einer Druckfeder 5, die konzentrisch auf dem zylindrischen Schaft 3 angeordnet ist, und sich mit ihren Enden gegen die Zentrierscheibe 4 bzw. einen ersten Sicherungsring 6 abstützt, wird der Filterhalter 2 mit seinem Randbereich gegen eine ring­ förmige Dichtfläche 7 gedrängt, die auf der einen Stirnseite eines ringförmigen Vorsprungs 14 ausgebildet ist, der an die Innenwandung des Filtergehäuses 2 angeformt ist. Sowohl die Zentrierscheibe 4 als auch der tellerförmige Filterhalter 2 sind mit Bohrungen 10 bzw. 11 versehen, durch welche das Spül­ gas aus dem nicht dargestellten Kryo-Pumpenbehälter entweichen kann. Die Bohrungen 11, 11 im Filterhalter 2 sind mit einem scheibenförmigen Filterelement 8 bedeckt, das mittels eines zweiten Sicherungsringes 9 am Filterhalter 2 fixiert ist.In a hollow cylindrical filter housing 1 there is a plate-shaped filter holder 2 with a cylindrical shaft 3 which is guided in a centering disk 4 . Under the action of a compression spring 5 , which is arranged concentrically on the cylindrical shaft 3 , and is supported with its ends against the centering disk 4 or a first locking ring 6 , the filter holder 2 is urged with its edge region against an annular sealing surface 7 which is formed on one end face of an annular projection 14 which is integrally formed on the inner wall of the filter housing 2 . Both the centering disc 4 and the plate-shaped filter holder 2 are provided with holes 10 and 11 through which the flushing gas can escape from the cryogenic pump container, not shown. The bores 11 , 11 in the filter holder 2 are covered with a disk-shaped filter element 8 , which is fixed to the filter holder 2 by means of a second locking ring 9 .

Das Filtergehäuse 1 ist im Bereich seines einen Stirnendes mit einem Innengewinde 12 und im Bereich seines anderen Stirnendes mit einem entsprechenden Außengewinde 13 gleichen Durchmessers versehen, um einen einfachen Einbau des Spülgasfilters zwischen Kryo-Pumpenbehälter und dem nicht dargestellten Ausblasventil zu ermöglichen.The filter housing 1 is provided in the area of its one end with an internal thread 12 and in the area of its other end with a corresponding external thread 13 of the same diameter in order to enable the flushing gas filter to be easily installed between the cryogenic pump container and the blow-out valve (not shown).

Das aus dem Kryo-Pumpenbehälter ausströmende Spülgas strömt im Normalbetrieb entlang der mittels Pfeilen A, A veranschaulich­ ten Linienzüge durch die Bohrungen 10, 11 und das Filterelement 8 in Richtung auf das Ausblasventil. Ein undurchlässig werden­ des Filterelement 8 führt zu einem erhöhten Druckabfall des Spül­ gasstromes im Sauggasfilter. Dadurch wirkt ein Staudruck am Filterelement 8, der zum axialen Abheben des Randbereiches des tellerförmigen Filterhalters 2 von der ringförmigen Dichtfläche 7 führt. Für den Spülgasstrom öffnet sich dadurch unter Umge­ hung des verstopften Filterelementes 8 ein Bypass entlang der mittels Pfeilen B, B dargestellten Linienzüge. Der zulässige Druckanstieg im Bereich vor dem Filterelement 8 kann durch eine entsprechende Wahl der Druckfeder 5 vorgewählt werden.The purging gas flowing out of the cryogenic pump container flows in normal operation along the lines drawn by means of arrows A , A , through the bores 10 , 11 and the filter element 8 in the direction of the blow-out valve. An impermeability of the filter element 8 leads to an increased pressure drop in the purge gas flow in the suction gas filter. As a result, a dynamic pressure acts on the filter element 8 , which leads to the axial lifting of the edge region of the plate-shaped filter holder 2 from the annular sealing surface 7 . For the purge gas stream, a bypass opens along with the clogged filter element 8, along the lines shown by arrows B , B. The permissible pressure increase in the area in front of the filter element 8 can be preselected by a corresponding choice of the compression spring 5 .

Durch den Einbau dieses erfindungsgemäßen Spülgasfilters kann insbesondere bei einer regelmäßigen Reinigung des Filterelemen­ tes 8, beispielsweise im Rahmen turnusmäßig wiederkehrender War­ tungsarbeiten an der Kryo-Hochvakuumpumpe selbst, eine sichere Funktion des Ausblasventils gewährleistet werden.By installing this purge gas filter according to the invention, in particular with regular cleaning of the filter element 8 , for example as part of regular maintenance work on the cryogenic high-vacuum pump itself, a reliable function of the blow-out valve can be ensured.

Die Ausbildung des Filtergehäuses 1 in Form eines Adapters er­ laubt schließlich auch den nachträglichen Einbau in bereits installierte Kryo-Hochvakuumpumpen.The design of the filter housing 1 in the form of an adapter finally allows the retrofitting in already installed cryogenic high-vacuum pumps.

Claims (4)

1. Spülgasfilter zur Abscheidung fester Bestandteile aus einem Spülgas, das insbesondere zur Sicherung des Ausblasventils von Kryo-Hochvakuumpumpen dem Ausblasventil vorgeschaltet ist und ein Filtergehäuse zur Aufnahme eines auf einem Filterhalter be­ festigten Filterelementes aufweist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß quer zur Strömungsrichtung des Spülgases an die Innenwandung des hohlzylindrischen Filtergehäuses (1) ein ringförmiger Vorsprung (14) angeform ist, dessen eine Stirnsei­ te eine ringförmige Dichtfläche (7) enthält, gegen die ein tel­ lerförmiger Filterhalter (2) unter der Wirkung eines Federelemen­ tes gedrängt wird.1. Purge gas filter for separating solid components from a purge gas, which is connected upstream of the blow-out valve, in particular to secure the blow-out valve of cryogenic high-vacuum pumps, and has a filter housing for receiving a filter element fastened on a filter holder, characterized in that transversely to the flow direction of the purge gas the inner wall of the hollow cylindrical filter housing ( 1 ) is formed into an annular projection ( 14 ), one end face of which contains an annular sealing surface ( 7 ), against which a filter-shaped filter holder ( 2 ) is urged under the action of a spring element. 2. Spülgasfilter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an der zur Dichtfläche (7) abgewandten Stirnseite des ringförmigen Vorsprungs (14) eine Zentrierschei­ be (4) anliegt, durch welche ein zentrischer Schaft (3) des Fil­ terhalters (2) geführt ist.2. Purge gas filter according to claim 1, characterized in that on the sealing surface ( 7 ) facing away from the annular projection ( 14 ) is a centering be ( 4 ), through which a central shaft ( 3 ) of the Fil terhalters ( 2 ) out is. 3. Spülgasfilter nach Anspruch 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Federelement eine zylinder­ förmige Druckfeder (5) ist, welche konzentrisch auf dem Schaft (3) des Filterhalters (2) geführt ist und sich mit ihrem einen Ende gegen die Zentrierscheibe (4) und mit ihrem anderen Ende gegen einen Sicherungsring (6) am Schaftende abstützt.3. Purge gas filter according to claim 1 and 2, characterized in that the spring element is a cylindrical compression spring ( 5 ) which is guided concentrically on the shaft ( 3 ) of the filter holder ( 2 ) and with one end against the centering disc ( 4 ) and with its other end against a retaining ring ( 6 ) at the shaft end. 4. Spülgasfilter nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Filtergehäu­ se (1) im Bereich seines einen Stirnendes ein Innengewinde (12) und im Bereich seines anderen Stirnendes ein Außengewinde (13) aufweist.4. Purge gas filter according to one of the preceding claims, characterized in that the Filtergehäu se ( 1 ) has an internal thread ( 12 ) in the region of its one end and an external thread ( 13 ) in the region of its other end.
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