DE3725995C2 - Spülgasfilter - Google Patents

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.

Aus der GB 21 60 42 A ist eine Filterkonstruktion mit zwei gegensinnig wirkenden Federn bekannt. Zur Erzielung der gewünschten Wirkung müssen die Federn unterschiedliche Federkonstanten haben, so daß die Filterkonstruktion kompliziert ist.

Die DE 34 46 772 A1 beschreibt ein Filter für Flüssigkeiten mit einer Feder, bei dem bei Verstopfung des Feinfilterele­ ments ein Bypass freigegeben wird. Das Filter eignet sich nicht als Spülgasfilter für Kryo-Hochvakuumanlagen.

Die in Kryo-Hochvakuumpumpen verwendeten Sorptionsstoffe, wie beispielsweise Aktivkohle oder Molekularsiebe haben die Eigenschaft, in ihrer Kapillarstruktur Gase bzw. Dämpfe zu absorbieren. Der Dampfdruck absorbierter Stoffe ist dabei erheblich niedriger als der entsprechende Gleichgewichts­ dampfdruck unter sonst gleichen Bedingungen.

Diese Dampfdruckerniedrigung wird in Kryo-Hochvakuumpumpen zur Erzeugung extrem niedriger Vakuumenddrücke genutzt. Der Sorptionsstoff wird dabei innerhalb eines Kryo-Pumpenbehäl­ ters auf sehr tiefe Temperaturen abgekühlt. In diesem ein­ gekühlten Zustand vermag er aus einem, über Vorvakuumpumpen vorevakuierten Rezipienten erhebliche Gasmengen abzusaugen und den Gesamtdruck im Rezipienten stark zu erniedrigen.

Die Saugkraft der Kryo-Hochvakuumpumpe ist erschöpft, sobald die Kapillarstruktur des Sorptionsstoffes mit sorbierten Stoffen gefüllt ist. Spätestens zu diesem Zeitpunkt muß eine Kryo-Pumpe regeneriert werden. Der Kryo-Pumpenbehälter wird hierzu vom Rezipienten getrennt und das Sorptionsmittel zum Teil weit über die Raumtemperatur erhitzt. Gleichzeitig wird ein trockenes Spülgas, meist Stickstoff durch den Sorptionsstoff geleitet um die aus der Kapillarstruktur ausdampfenden Stoffe aus dem Pumpenbehälter 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Weiterbildungen des Spülgasfilters.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, das ein Spülgasfilter in geschnittener Ansicht zeigt.

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.

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.

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.

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.

Die Ausbildung des Filtergehäuses 1 in Form eines Adapters er­ laubt schließlich auch den nachträglichen Einbau in bereits installierte Kryo-Hochvakuumpumpen.

Claims (2)

1. Spülgasfilter zur Abscheidung fester Bestandteile aus einem Spülgas, das insbesondere zur Sicherung des Ausblasventils von Kryo-Hochvakuumpumpen dem Ausblasventil vorgeschaltet ist, mit einem Filtergehäuse (1) zur Aufnahme eines auf einem tellerför­ migen Filterhalter (2) mit einem zentrischen Schaft (3) befestig­ ten Filterelementes (8),
einem quer zur Strömungsrichtung des Spülgases an die Innenwan­ dung des hohlzylindrischen Filtergehäuses (1) angeformten ring­ förmiger Vorsprung (14), dessen eine Stirnseite eine ringförmige Dichtfläche (7) enthält, gegen die ein tellerförmiger Filterhal­ ter (2) unter der Wirkung einer zylinderförmigen Druckfeder (5) gedrängt wird,
einer an der zur Dichtfläche (7) abgewandten Stirnseite des ring­ förmigen Vorsprungs (14) eine Zentrierscheibe (4) anliegt, durch welche der zentrische Schaft (3) geführt ist und
einer konzentrischen Führung der Druckfeder (5) auf dem zentri­ schen Schaft (3) sowie deren Abstützung mit ihrem einen Ende ge­ gen die Zentrierscheibe (4) und mit ihrem anderen Ende gegen ei­ nen Sicherungsring ((6) am Schaftende.

2. Spülgasfilter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Filtergehäuse (1) im Bereich seines einen Stirnendes ein Innengewinde (12) und im Bereich seines an­ deren Stirnendes ein Außengewinde (13) aufweist.