EP0223868A1 - Process for the reliquefaction of helium at or in a closed loop-operated bath cryo pump - Google Patents
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- EP0223868A1 EP0223868A1 EP85114577A EP85114577A EP0223868A1 EP 0223868 A1 EP0223868 A1 EP 0223868A1 EP 85114577 A EP85114577 A EP 85114577A EP 85114577 A EP85114577 A EP 85114577A EP 0223868 A1 EP0223868 A1 EP 0223868A1
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Definitions
- the invention relates to a method for reliquefying helium in or in a bath cryopump operated in a closed circuit.
- these pumps consist of a two-stage cold head, which is connected to a compressor unit and only reaches a temperature of 8 ° -12 ° K on the cold surface.
- this cold surface is laminated with activated carbon, which enables adsorption.
- the solution to this problem provides that the helium gas leading in the return of the circuit to the compressor isothermally compressed from a connection to the outlet and then isobarically cooled from the compressor outlet to the outlet passage via a heat exchanger arranged in a cooling housing, starting from the compressor outlet via a heat exchanger which ensures positive guidance of the gas Countercurrent to the helium flow through the nitrogen LN2 cooling housing is guided via a likewise positively driven, second heat exchanger to support helium cooling, and the cooled helium between connections is relaxed via a Joule-Thomson throttle valve, and the like.
- the interaction of the helium and nitrogen circuits ensures the necessary pre-cooling with optimum efficiency in order to achieve a sufficient final cooling capacity at a temperature of below 4.3 ° K for the helium.
- the first stage formed by the compressor is the prerequisite for the isobaric cooling of this gas which takes place in the forging stage, which takes place in connection with the LN.sub.2 flowing through this stage in countercurrent, so that when the helium exits Gas from this stage has a temperature of approx. 7 ° K.
- Joule-Thomson effect is composed of two essential components, which can be seen from the correction terms in van der Waal's equation of state.
- the gas cools down as a result of the link a / v2. It does the external work p2 v2 - p1 v1, which is not zero in real gases.
- the second term b causes the throttling to heat up. Most often, however, the first size predominates.
- the Joule-Thomson effect causes e.g. with air of 20 atm and minus 150 ° C 1.2 ° C / atm, while at room temperature only about 1/4 ° C / atm is reached.
- the directly associated with the bad cryopump LN2 cooling reduces the radiation to a considerable extent, so that the temperature remains relatively constant over a long distance and the isobaric heating before the isothermal compression given in the compressor only begins during the return to the compressor.
- isobaric cooling is repeated in a cycle.
- the He gas coming from the pump has a temperature of approximately 5 ° to 6 ° K.
- This gas runs through a heat exchanger and reaches the compressor at 300 ° K.
- the 300 ° K gas stream coming from the compressor is pre-cooled with LN2 and then cooled to 6 ° K from the aforementioned cold gas in the heat exchanger.
- the motor I is the drive source for the compressor II, which compresses isothermally in the course of the process.
- the heat exchanger housing III contains the heat exchanger IIIa for the helium to be cooled, the return of the helium gas stream, which is isobarically heated from the bath cryopump V, to the compressor II, the partially heated gas stream forming a further part releases its residual cold to the exchange surfaces of the He heat exchanger IIIa and cools it further.
- the cooling of the He in the heat exchanger IIIa is additionally supported by the LN2 heat exchanger VI, which is also countercurrently guided, so that a temperature of about 7 ° K is reached when exiting the heat exchanger IIIa.
- the Joule-Thomson arrangement IV is provided, as mentioned, through its relaxation effect up to the connection port 4 of the cryopump V the He - gas is liquefied, and in this state up to the outlet connection 5, which, as described, leads again to the suction connection 1 in counterflow through the housing III, is fed back to the compressor.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückverflüssigung von Helium bei bzw. in einer im geschlossenen Kreislauf betriebenen Badkryopumpe.The invention relates to a method for reliquefying helium in or in a bath cryopump operated in a closed circuit.
Diese können im Rahmen von Ionen-Ätz-Anlagen, Impletationsanlagen, Beschichtungsanlagen sowie auch Großbeschichtungsanlagen für physical vapour deposition verwendet werden.
In der Forschung kann dieses Verfahren für den Betrieb von Fusionsmaschinen oder Auch für die Durchführung neutraler Strahleninjektionen herangezogen werden.These can be used in the context of ion etching systems, implementation systems, coating systems and also large coating systems for physical vapor deposition.
In research, this process can be used for the operation of fusion machines or for carrying out neutral radiation injections.
Mit dieser Aufzählung soll kein "beschränktes" Programm umrissen werden, sondern lediglich Hinweis auf die Breite der Anwendungsmöglichkeiten des Verfahrens gegeben werden.This list is not intended to outline a "restricted" program, but merely to give an indication of the breadth of the possible uses of the method.
Das Problem der Rückverflüssigung von Gasen als solches ist bekannt, wobei die Refrigeratorkryopumpen in ihren verschiedenen Ausbildungen wohl als nächstliegender Stand der Technik bezeichnet werden müssen.The problem of the re-liquefaction of gases as such is known, the refrigerator cryopumps in their various designs probably having to be referred to as the closest prior art.
Im allgemeinen bestehen diese Pumpen aus einem zweistufigen Kaltkopf, der mit einer Kompressoreinheit in Verbindung steht und an der Kaltfläche nur eine Temperatur von 8° -12° K erreicht. Um He pumpen zu können, ist diese Kaltfläche mit Aktivkohle kaschiert, wodurch eine Adsorption ermöglicht wird.In general, these pumps consist of a two-stage cold head, which is connected to a compressor unit and only reaches a temperature of 8 ° -12 ° K on the cold surface. In order to be able to pump He, this cold surface is laminated with activated carbon, which enables adsorption.
Bei Badkryopumpen muß deren Reservoir aus einem Dewar versorgt werden.
Der LHe-Behälter ist im allgemeinen durch ein optisch dichtes Chevron-baffle, das aus geschwärztem Cu oder A1 hergestellt ist, gesichert, während der LN₂-Behälter, d.h. der Stickstoffbehälter, durch einen entsprechenden Außenmantel ebenfalls gegen Abstrahlung weitgehend gesichert ist.
Der relativ komplizierte Aufbau, sowie die im Impulsbetrieb vorgenommene Einspeisung des Heliums bedarf der regelmäßigen Wartung der Pumpen in relativ kurzen Zeitintervallen, so daß in Verbindung mit dem Zeitbedarf für das Nachfüllen des flüssigen Heliums erhebliche Betriebskosten gegeben sind.In the case of bath cryopumps, their reservoir must be supplied from a dewar.
The LHe container is generally secured by an optically dense chevron baffle made of blackened Cu or A1, while the LN₂ container, ie the nitrogen container, is also largely protected against radiation by a corresponding outer jacket.
The relatively complicated structure, as well as the helium feed, which is carried out in pulse mode, requires regular maintenance of the pumps in relatively short time intervals, so that considerable operating costs are incurred in connection with the time required for refilling the liquid helium.
Die zusätzlich erforderliche Stickstoffversorgung ist nicht als problematisch zu betrachten, da die Betreiber von Aufdampfanlagen und Vakuumanlagen in der Regel über flüssige LN₂-Großborräte verfügen, so daß eine externe Versorgung mit LN₂ der Kryopumpe, des Strahlungsschutzschildes sowie zur Vorkühlung der Helium-Rückverflüssigung über entsprechende Leitungen möglich ist.The additional nitrogen supply required is not to be regarded as problematic, since the operators of vapor deposition systems and vacuum systems generally have liquid LN₂ large stocks, so that an external supply of LN₂ to the cryopump, the radiation protection shield and for pre-cooling the helium re-liquefaction via appropriate lines is possible.
Diese Sachlage berücksichtigend ist es deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren nach der eingangs beschriebenen Art zu nennen, das autark ist, d.h. keine Nachfüllvorgänge mit Flüssighelium und Flüssigstickstoff erforderlich macht, und das im weiterenbedingt durch die unproblematischen, einfachen, nicht unterbrochenen Kreisläufe-,
eine gegenüber den bekannten Refrigeratorkryopumpen unbegrenzte Standzeit aufweist und darüberhinaus auch lange Standzeiten bei einem O-Gas-Anfall verkraftet.Taking this situation into account, it is therefore the object of the invention to name a method of the type described at the outset which is self-sufficient, ie does not require any refilling processes with liquid helium and liquid nitrogen, and which is furthermore due to the unproblematic, simple, uninterrupted cycles,
has an unlimited service life compared to the known refrigerator cryopumps and also copes with long service lives in the event of an O gas attack.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe sieht vor,
daß das im Rücklauf des Kreislaufes zum Kompressor führende Heliumgas isotherm von einem Anschluß zum Austritt verdichtet und anschließend über einen in einem Kühlgehäuse angeordneten Wärmetauscher von dem Kompressoraustritt ausgehend über einen eine Zwangsführung des Gases Sichernden Wärmetauscher isobar von dem Kompressoraustritt zu dem Ausgangsdurchlaß abgekühlt wird, wobei im Gegenstrom zur Heliumführung durch das Kühlgehäuse Stickstoff LN₂ über einen ebenfalls zwangsgeführten,zweiten Wärmetauscher zur Unterstützung der Heliumkühlung geführt wird, und das gekühlte Helium zwischen Anschlüssen über ein Joule-Thomson-Drosselventil entspannt,u. unterstützt durch einen ergänzenden LN₂-Wärmetauscher, in der Kryopumpe auf < 4,3°K weitergekühlt wird, und
daß das sich anschließend bei > 4,3°K entspannende Gas wieder dem Gehäuse des Eingangswärmetauschers zugeführt und von diesem Gehäuse ausgehend der Prozeß über die beiden Anschlüsse (Kompressoreingang und -austritt) weitergeführt und kontinuierlich wiederholt wird,
wovei die Kreisläufe für das LHe und LN₂ in zusammenhängenden Phasen erfolgen.The solution to this problem according to the invention provides
that the helium gas leading in the return of the circuit to the compressor isothermally compressed from a connection to the outlet and then isobarically cooled from the compressor outlet to the outlet passage via a heat exchanger arranged in a cooling housing, starting from the compressor outlet via a heat exchanger which ensures positive guidance of the gas Countercurrent to the helium flow through the nitrogen LN₂ cooling housing is guided via a likewise positively driven, second heat exchanger to support helium cooling, and the cooled helium between connections is relaxed via a Joule-Thomson throttle valve, and the like. supported by a supplementary LN₂ heat exchanger in which the cryopump is cooled to <4.3 ° K, and
that the gas which then relaxes at> 4.3 ° K is fed back into the housing of the input heat exchanger and, starting from this housing, the process is continued via the two connections (compressor inlet and outlet) and is repeated continuously,
wovei the cycles for the LHe and LN₂ take place in connected phases.
Das Zusammenwirken der Helium- und der Stickstoffkreisläufe sichert bei optimalem Wirkungsgrad die erforderliche Vorkühlung, um eine ausreichende Endkühlleistung bei einer Temperatur von unter 4,3° K für das Helium zu erreichen.
Hierbei ist die durch den Komressor gebildete erste Stufe durch die hier gegebene isotherme Verdichtung des Heliums Voraussetzung für die in der Forgestufe stattfindende isobare Abkühlung dieses Gases, die in Verbindung mit dem im Gegenstrom durch diese Stufe geführten LN₂ stattfindet, so daß beim Austritt des Helium-Gases aus dieser Stufe eine Temperatur von ca. 7° K gegeben ist.The interaction of the helium and nitrogen circuits ensures the necessary pre-cooling with optimum efficiency in order to achieve a sufficient final cooling capacity at a temperature of below 4.3 ° K for the helium.
Here, the first stage formed by the compressor is the prerequisite for the isobaric cooling of this gas which takes place in the forging stage, which takes place in connection with the LN.sub.2 flowing through this stage in countercurrent, so that when the helium exits Gas from this stage has a temperature of approx. 7 ° K.
Durch die im Anschluß stattfindende Nutzung des Joule-Thomson-Effektes, bei dem das He durch eine poröse Drosselstelle geführt wird, entstehen - im Gegensatz zu den Gegebenheiten bei Verwendung idealer Gase - bei realen Gasen vor und hinter der Drosselstelle Temperaturänderungen, wobei die Temperaturänderung Δ T proportional zu der Druckänderung Δ P ist.The subsequent use of the Joule-Thomson effect, in which the He is passed through a porous throttle point, creates - in contrast to the conditions when using ideal gases - temperature changes in real gases in front of and behind the throttle point, the temperature change Δ T is proportional to the pressure change Δ P.
Zur weiteren Erläuterung dieses Vorganges ist zu bemerken, daß sich der Joule-Thomson-Effekt aus zwei wesentlichen Komponenten zusammensetzt, die man sich an den Korrektionsgliedern der van der Waal'schen Zustandsgleichung klar machen kann.To further explain this process, it should be noted that the Joule-Thomson effect is composed of two essential components, which can be seen from the correction terms in van der Waal's equation of state.
Der Einfachheit halber werden hier die Ausführungen nach Hermann Franke, "Lexikon der Physik", Band 3, 1969, Frankh'sche Verlagsbuchhandlung Stuttgart wie folgt zitiert:
"Vor allem die thermische Zustandsgleichung ist Gegenstand zahlreicher Betrachtungen gewesen. Man hat versucht, die Abweichungen vom Idealzustand durch zusätzliche Glieder (Berücksichtigung der endlichen Ausdehnung der Moleküle und der Kraftwirkung aufeinander) zu erfassen. Auf Grund gaskinetischer Vorstellungen berücksichtige BERNOULLI (1738) das Eigenvolumen der Moleküle als Zusatzglied bei v; ein Jahrhundert später (1846) fand RITTER aus Kompressibilitätsmessungen, daß am Druck eine Berichtigung anzubringen ist, die mit a/v² angegeben wurde. Van der Waals nahm beide Berichtigungen zugleich vor und stellte damit die nach ihm benannte Zustandsgleichung auf, welche weitgehend das Verhalten realer Gase erfaßt.
Diese Form der Zustandsgleichung hat, obwohl quantitativ nicht voll befriedigend und nicht theoretisch begründbar, infolge ihrer Einfachheit und Übersichtlichtlichkeit große Bedeutung gewonnen.
Sie lautet
( p + ) (v-b) = RT
Die Korrektionsgröße für den Druck a/v² bedeutet den Kohäsionsdruck, der proportional mit v-2 gesetzt wird. Das Kovolumen b berücksichtigt das Eigenvolumen der Moleküle; bei engster Packung würden diese, den klassischen Vorstellungen entsprechend, etwa den Raum b/4 einnehmen. Die Konstanten a und b sind Stoffkonstanten, daher für jedes Gas von anderem Wert."For the sake of simplicity, the explanations according to Hermann Franke, "Lexikon der Physik",
"Above all, the thermal equation of state has been the subject of numerous considerations. Attempts have been made to record the deviations from the ideal state by means of additional terms (taking into account the finite extent of the molecules and the force effect on one another). Based on gas kinetic ideas, BERNOULLI (1738) takes into account the volume of the Molecules as an additional link at v; a century later (1846), from compressibility measurements, RITTER found that a correction had to be made to the pressure, which was given as a / v², Van der Waals made both corrections at the same time and thus established the equation of state named after him , which largely captures the behavior of real gases.
This form of the equation of state, although not fully satisfactory in quantitative terms and not theoretically justifiable, has gained great importance due to its simplicity and clarity.
it is
(p + ) (vb) = RT
The correction value for the pressure a / v² means the cohesion pressure, which is set proportionally with v -2 . The covolume b takes into account the intrinsic volume of the molecules; with the tightest packing, these would occupy space b / 4, according to the classic ideas. The constants a and b are substance constants, therefore of different value for each gas. "
Ohne in diesem Zusammenhang den wissenschaftlichen Hintergrund erörtern zu wollen, kann festgehalten werden, daß infolge des Gliedes a/v² sich das Gas bei der Drosselung abkühlt. Es leistet die äußere Arbeit p₂ v₂ - p₁ v₁ , die bei realen Gasen nicht Null ist.
Das zweite Glied b bedingt eine Erwärmung bei der Drosselung. Meistens überwiegt jedoch die erste Größe.Without wanting to discuss the scientific background in this context, it can be stated that the gas cools down as a result of the link a / v². It does the external work p₂ v₂ - p₁ v₁, which is not zero in real gases.
The second term b causes the throttling to heat up. Most often, however, the first size predominates.
Der Joule-Thomson-Effekt bewirkt z.B. bei Luft von 20 atm und minus 150° C 1,2°C/atm, während bei Zimmertemperatur nur etwa 1/4° C/atm erreicht wird.The Joule-Thomson effect causes e.g. with air of 20 atm and minus 150 ° C 1.2 ° C / atm, while at room temperature only about 1/4 ° C / atm is reached.
Exakte Daten liegen insbesondere für Helium nicht vor, wobei die aus Versuchen betriebsintern gewonnenen, überraschenden Erkenntnisse eine Kühlung des Heliums auf unter 4,3° K und damit eine sichere Verflüssigung zuläßt.Exact data are not available, in particular for helium, although the surprising knowledge gained from experiments in-house allows cooling of the helium to below 4.3 ° K and thus reliable liquefaction.
Die der Badkryopumpe unmittelbar weiter zugeordnete LN₂-Kühlung reduziert die Abstrahlung in einem erheblichen Umfang, so daß die Temperatur über eine lange Wegstrecke relativ konstant bleibt und erst während der Zurückführung zum Kompressor die isobare Erwärmung vor der im Kompressor gegebenen isothermen Verdichtung einsetzt.The directly associated with the bad cryopump LN₂ cooling reduces the radiation to a considerable extent, so that the temperature remains relatively constant over a long distance and the isobaric heating before the isothermal compression given in the compressor only begins during the return to the compressor.
In der Folgestufe wird, wie erwähnt, isobar in Wiederholung des Kreislaufes abgekühlt.In the next stage, as mentioned, isobaric cooling is repeated in a cycle.
Unabhängig davon ist es zweckmäßig, die den Verfahrensablauf ermöglichenden, zusammengebauten Teile insgesamt in einem Isoliergehäuse zu vereinigen.
Die beschriebene Erfindung berücksichtigt damit in vollem Umfang die Forderungen der Aufgabenstellung.Irrespective of this, it is expedient to combine the assembled parts, which make the process sequence possible, in one insulating housing.
The described invention thus takes full account of the requirements of the task.
Zusammenfassend soll nochmals festgehalten werden, daß das von der Pumpe kommende He-Gas eine Temperatur von ca. 5° bis 6°K hat. Dieses Gas läuft durch einen Wärmetauscher und gelangt bei 300°K in den Kompressor. Der vom Kompressor kommende 300°K Gastrom wird mit LN₂ vorgekühlt und dann auf 6°K vom vorgenannten Kaltgas im Wärmetauscher abgekühlt.In summary, it should be noted once again that the He gas coming from the pump has a temperature of approximately 5 ° to 6 ° K. This gas runs through a heat exchanger and reaches the compressor at 300 ° K. The 300 ° K gas stream coming from the compressor is pre-cooled with LN₂ and then cooled to 6 ° K from the aforementioned cold gas in the heat exchanger.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch die beigefügte schematische Zeichnung in einem beispielsweisen Ablauf näher erläutert.The method according to the invention is explained in more detail in an exemplary sequence by the attached schematic drawing.
Hierbei weisen die römischen Ziffern I bis VIa den erforderlichen apperativen Grundaufwand aus, während die mit arabischen Ziffern 1 bis 5 versehenen Positionen die verbindenden Leitungsführungen bzw. deren Endpunkte kenntlich machen.Here, the Roman numerals I to VIa indicate the required basic apperative effort, while the positions provided with Arabic
Der Motor I ist Antriebsquelle für den im Verfahrensablauf isotherm verdichtenden Kompressor II. Das Wärmetauschergehäuse III beinhaltet den Wärmetauscher IIIa für das zu kühlende Helium, die Rückführung des von der Badkryopumpe V sich isobar erwärmenden Heliumgasstromes zum Kompressor II, wobei der partiell erwärmte Gastrom einen weiteren Teil seiner Reskälte an die Tauschflächen des He-Wärmetauschers IIIa abgibt und dieser weiter kühlt. Die Kühlung des im Wärmetauschers IIIa geführten He wird dabei zusätzlich durch die ebenfalls im Gegenstrom zu diesem geführten LN₂-Wärmetauscher VI unterstützt, so daß bei Austritt aus dem Wärmetauscher IIIa etwa eine Temperatur von 7° K erreicht wird.The motor I is the drive source for the compressor II, which compresses isothermally in the course of the process. The heat exchanger housing III contains the heat exchanger IIIa for the helium to be cooled, the return of the helium gas stream, which is isobarically heated from the bath cryopump V, to the compressor II, the partially heated gas stream forming a further part releases its residual cold to the exchange surfaces of the He heat exchanger IIIa and cools it further. The cooling of the He in the heat exchanger IIIa is additionally supported by the LN₂ heat exchanger VI, which is also countercurrently guided, so that a temperature of about 7 ° K is reached when exiting the heat exchanger IIIa.
Zwischen IIIa und V ist ein Joule-Thomson-Drosselventil IV angeordnet, das im Ausgang zur Kryopumpe V durch die hier gegebene Entspannung des He dessen Kühlung auf unter 4,3° K, und damit dessen Verflüssigung sichert.Between IIIa and V a Joule-Thomson throttle valve IV is arranged, which in the exit to the cryopump V due to the relaxation of the He given here, its cooling to below 4.3 ° K, and thus its liquefaction.
Zusätzlich wird dem Bereich der Kryopumpe V durch den LN₂-Wärmetauscher VIa Wärme entzogen.In addition, heat is extracted from the area of the cryopump V by the LN₂ heat exchanger VIa.
Zu den durch die arabischen Ziffern ausgewiesenen Verbindungen ist zu bemerken, daß, ausgehend von dem Austrittsanschluß 5 der Kryopumpe V das Helium sich über III bis 1, d.h. dem Kompressoranschluß, isobar erwärmt und im Kompressor isotherm bis zum Austrittsanschluß II verdichtet, und innerhalb des Gehäuses III isobar abgekühlt wird, hierbei die Restkälte des von der Kryopumpe V über den Anschluß 5 geführten He-Gasstrom im Gegenstrom durch das Gehäuse III auf dem Weg zum Ansauganschluß 1 des Kompressors abgegeben wird, und im weiteren die isobare Abkühlung im Wärmetauscher IIIa durch den ebenfalls im Gegenstrom durch das Gehäuse III geführten LN₂-Wärmetauscher VIa unterstützt wird.Regarding the connections indicated by the Arabic numerals, it should be noted that, starting from the
Zwischen den arabischen Positionen 3, d.h. dem Austritt aus dem Wärmetauscher IIIa und der Position 4, dem Eintritt in die Kryopumpe, ist, wie erwähnt,die Joule-Thomson-Anordnung IV vorgesehen, durch deren Entspannungseffekt bis zum Verbindungsanschluß 4 der Kryopumpe V das He-Gas verflüssigt wird,
und in diesem Zustand bis zum Austrittsanschluß 5, der, wie beschrieben, wieder zum Ansauganschluß 1 im Gegenstrom durch das Gehäuse III führt, dem Kompressor wieder zugeführt wird.Between the
and in this state up to the
Claims (1)
daß das im Rücklauf des Kreislaufes zum Kompressor (II) führende Heliumgas isotherm von Anschluß (1) zum Austritt (2) verdichtet und anschließend über einen in einem Kühlgehäuse (III) angeordneten Wärmetauscher (IIIa) von dem Kompressoraustritt (2) ausgehend über einen eine Zwangsführung des Gases sichernden Wärmetauscher (IIIa) isobar von dem Kompressoraustritt (2) zu dem Ausgangsdurchlaß (3) abgekühlt wird, wobei im Gegenstrom zur Heliumführung durch das Kühlgehäuse (III) Stickstoff LN₂ über einen ebenfalls zwangsgeführten, zweiten Wärmetauscher (VI) zur Unterstützung der Heliumkühlung geführt wird, und das gekühlte Helium zwischen den Anschlüssen (3 und 4) über ein Joule-Thomson-Drosselventil (IV) entspannt, und unterstützt durch einen ergänzenden LN₂-Wärmetauscher (VIa), in der Kryopumpe (V) auf < 4,3°K weitergekühlt wird, und
daß das sich anschließend bei > 4,3° K entspannende Gas wieder dem Gehäuse (III) des Eingangswärmetauschers (IIIa) zugeführt und von diesem Gehäuse ausgehend der Prozeß über die beiden Anschlüsse ( 1 und 2) weitergeführt und kontinuierlich wiederholt wird, wobei die Kreisläufe für das LHe und LN₂ in zusammenhängenden Phasen erfolgen.Process for the reliquefaction of helium in or in a bath cryopump operated in a closed circuit, characterized in that
that the helium gas leading in the return of the circuit to the compressor (II) isothermally compressed from the connection (1) to the outlet (2) and then via a heat exchanger (IIIa) arranged in a cooling housing (III) from the compressor outlet (2) via a one Forced operation of the gas-securing heat exchanger (IIIa) isobarically cooled from the compressor outlet (2) to the outlet passage (3), with nitrogen LN₂ in countercurrent to the helium flow through the cooling housing (III) via a likewise forced second heat exchanger (VI) to support the Helium cooling is performed, and the cooled helium between the connections (3 and 4) via a Joule-Thomson throttle valve (IV) expanded, and supported by an additional LN₂ heat exchanger (VIa) in the cryopump (V) to <4, 3 ° K is cooled further, and
that the gas that then relaxes at> 4.3 ° K again the housing (III) of the input heat exchanger (IIIa) and starting from this housing, the process continues via the two connections (1 and 2) and is repeated continuously, the loops for the LHe and LN₂ taking place in coherent phases.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP85114577A EP0223868A1 (en) | 1985-11-16 | 1985-11-16 | Process for the reliquefaction of helium at or in a closed loop-operated bath cryo pump |
Applications Claiming Priority (1)
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EP85114577A EP0223868A1 (en) | 1985-11-16 | 1985-11-16 | Process for the reliquefaction of helium at or in a closed loop-operated bath cryo pump |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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EP0223868A1 true EP0223868A1 (en) | 1987-06-03 |
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ID=8193887
Family Applications (1)
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EP85114577A Withdrawn EP0223868A1 (en) | 1985-11-16 | 1985-11-16 | Process for the reliquefaction of helium at or in a closed loop-operated bath cryo pump |
Country Status (1)
Country | Link |
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EP (1) | EP0223868A1 (en) |
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RIN1 | Information on inventor provided before grant (corrected) |
Inventor name: FINKE, PETER, DIPL.-PHYS. Inventor name: ORTMAYER, RUDOLF M. ING. VDI |