EP0344333A1 - Kryogene adsorptionspumpe - Google Patents

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EP0344333A1
EP0344333A1 EP89900946A EP89900946A EP0344333A1 EP 0344333 A1 EP0344333 A1 EP 0344333A1 EP 89900946 A EP89900946 A EP 89900946A EP 89900946 A EP89900946 A EP 89900946A EP 0344333 A1 EP0344333 A1 EP 0344333A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pump
cryogenic
housing
vessel
cryogenic agent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP89900946A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0344333A4 (de
Inventor
Marxen Petrovich Larin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Akcionernoe Obscestvo Zakrytogo Tipa Lavs
Original Assignee
NAUCHNO-TEKHNICHESKOE OBIEDINENIE AKADEMII NAUK SSSR
Akcionernoe obscestvo zakrytogo tipa "LAVS"
NT OB AKADEMII NAUK SSSR
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NAUCHNO-TEKHNICHESKOE OBIEDINENIE AKADEMII NAUK SSSR, Akcionernoe obscestvo zakrytogo tipa "LAVS", NT OB AKADEMII NAUK SSSR filed Critical NAUCHNO-TEKHNICHESKOE OBIEDINENIE AKADEMII NAUK SSSR
Publication of EP0344333A4 publication Critical patent/EP0344333A4/de
Publication of EP0344333A1 publication Critical patent/EP0344333A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B37/00—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00
    • F04B37/06—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00 for evacuating by thermal means
    • F04B37/08—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00 for evacuating by thermal means by condensing or freezing, e.g. cryogenic pumps
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S417/00—Pumps
    • Y10S417/901—Cryogenic pumps

Definitions

  • the invention relates to vacuum technology and in particular to constructions of cryoadsorption vacuum pumps.
  • the invention can most advantageously be used in vacuum technology, which is widely used in the electronics and high-frequency industry, in other branches of industry and in scientific research, as a preparatory or main means for producing an ultra-pure oil-free vacuum in working chambers with a volume of 1.10 -3 up to 1.10 2 m 3 in a pressure range 1.10 5 to 1.10 -2 or 1.10 2 to 1.10 -7 Pa and below.
  • cryogenic adsorption pumps are being perfected by optimizing their design both by developing new assembly arrangements and by providing the pumps with new design elements.
  • the two approaches aim to improve the pump performance and the cryogenic indicators of the pumps mentioned.
  • a cryogenic adsorption pump comprising a housing with a lid, a bottom and an inlet connector arranged on the lid, a cryogenic agent vessel, which is accommodated in the housing and provided with a gas-permeable screen, a thermal bridge connecting the inlet connector with the cryogenic agent vessel Adsorbent, tubes for filling a cryogen and for discharging its vapors (Journal of the Academy of Sciences of the USSR "Pribory i tekhnika experimenta" "No. 6, 1983, Moscow, MPLarin” Sverkhvysokovakuumny agregat s gelievym kriogennym nasosom ", p. 123 bis 132, p. 129).
  • a disadvantage of this pump is that in order to produce a completely oil-free high vacuum in a working chamber, additional means, for example a mechanical fore-vacuum pump and one, are used by this pump Liquid nitrogen cooled oil vapor trap has to use.
  • the usual designs of the vacuum traps mentioned at the moment are uneconomical due to increased nitrogen consumption and a short (10 to 35 hours) operating time after a single nitrogen filling, because this means a great deal of additional work for the regeneration and flushing of the traps and the connecting lines and an unproductive consumption of liquid nitrogen for subsequent trap cooling - from room temperature up to 77.4 K.
  • a cryogenic adsorption pump comprising a housing with a lid, a bottom and an inlet connector arranged on the lid, a cryogenic agent vessel which is accommodated in the housing and provided with a gas-permeable screen, a thermal bridge which connects the inlet connector to the cryogenic agent vessel, an adsorbent, pipes for filling a cryogen and for the discharge of its vapors and a vacuum line arranged in the cavity of the cryogen vessel, one end of which is led out of the housing above the bottom (SU, A, 1333833).
  • the vacuum line is used at the stage of a pre-evacuation of the working chamber by a mechanical fore-vacuum pump and performs functions of freezing-out on the walls of which a condensation of the gases and vapors easily condensable at the cryogen temperature, e.g. Oil vapors from the mechanical backing pump occur.
  • a disadvantage of the device described is that when the cryogen container is designed in the form of an annular cavity between two coaxial cylinders. and when arranging an adsorbent with a limited thickness between the inner cylinder and the gas-permeable screen in the area of the pump dimensions, an insufficient volume of the adsorbent and a too small area of the gas-permeable screen are required, and this sets the pump's pump performance values, i.e. adsorption capacity and speed.
  • the vacuum line In addition, its diameter and length are limited by the design and arrangement of the vacuum line.
  • the diameter of the vacuum line is limited by the annular space of the cryogenic agent vessel and the length of the vacuum line cannot be less than the height of the pump housing.
  • the mentioned parameters of the vacuum line i.e. their diameter and length, determine their permeability and their limitation reduces the permeability of the vacuum line, which means that a relatively long time is required to evacuate the working chamber.
  • cryogen container does not allow effective use of the internal pump volume to increase the capacity of this container and the amount of cryogen filled.
  • An insufficient capacity of the cryogenic agent vessel leads to a shortening of the con improper operation of the pump and thereby worsens its cryogenic parameters.
  • the invention has for its object to provide a cryogenic adsorption pump containing a cryogenic agent vessel, an adsorbent, a gas-permeable screen and a vacuum line arranged in the cavity of the cryogenic agent vessel, wherein said elements are designed and arranged in the interior of the pump housing so that at un - Changed pump dimensions, the surface of the gas-permeable screen expanded, the volume of the adsorbent increased, the permeability of the vacuum line increased and thereby improved the pump characteristics of the pump, ie the speed of the pump can be increased, its adsorption capacity increased and the evacuation of the working chamber can be accelerated.
  • a cryogenic adsorption pump with a housing which has a lid, a bottom and an inlet connector attached to the lid, a cryogenic agent vessel which is accommodated in the housing, an adsorbent, a gas-permeable screen, a thermal bridge, one in the cavity of the cryogenic agent vessel arranged vacuum line, one end of which is led out of the housing over the floor, and with tubes for filling a cryogen and for discharging its vapors according to the invention solved in that the cryogen vessel is designed as two frames arranged one above the other in the central region of the pump, which are formed by a ring element are connected and of which the upper one contains a lid and the lower one a bottom, the cryogenic agent vessel being provided with a heat conduction which is fastened on the ring element and enclosing the upper frame to form a cavity between the frame and the heat conduction, in which the the ring element attached gas-permeable screen is arranged, the adsorbent is arranged between the heat
  • cryogenic agent vessel in the form of two frames arranged in the central region of the pump, which are connected by a ring element, and the fitting of this vessel with a heat conduction, which is fastened on the ring element to form a cavity between the upper frame and the heat conduction firstly, effective cooling of the heat conduction by means of cryogen via the ring element, and secondly, it makes it possible to increase the diameter of the heat conduction to a maximum.
  • the surface of the gas-permeable screen can be increased significantly as a result of its diameter being increased, and thus the speed of the pump can be increased.
  • the arrangement of an adsorbent between the heat conduction and the gas-permeable screen ensures effective cooling of the adsorbent. In this way, with a limited thickness of the adsorbent, its total amount is increased by increasing the diameter of the heat conduction and the gas-permeable screen and consequently the cross-sectional area of the annular space in which the adsorbent is accommodated, thereby increasing the adsorption capacity of the pump.
  • the vacuum line is arranged inside a frame of the cryogenic agent vessel, which is designed as described above, the diameter of the vacuum line can be increased and its length can be reduced. This increases the permeability of the vacuum line and thereby accelerates it evacuating the work chamber. In addition, when the second end of the vacuum line is led out over the bottom of the pump cover, conditions for pump connection to the working chamber and to the mechanical forevacuum pump are improved, and the pump operation is thereby facilitated.
  • the vacuum line is provided with heat lines, which are attached to it and arranged inside the frame of the cryogenic agent vessel, an effective cooling of the vacuum line with any cryogenic agent level in the vessel is ensured at the preliminary stage of evacuating the working chamber, regardless of whether the pump is upward or downward inlet fitting is attached. This creates the prerequisites for generating optimal key figures for the evacuation at subsequent stages of the evacuation of the working chamber.
  • cryogenic agent vessel can effectively utilize the inner pump space to increase the vessel volume and accordingly the amount of the cryogenic agent to be filled.
  • the tubes for filling the cryogenic agent and for discharging its vapors inside the cryogenic agent vessel and with one end leading out of the housing over its bottom, the other end of one tube on the lid of the upper frame and that of the other Place the tube on the bottom of the lower frame.
  • Such an arrangement of the tubes for filling the cryogen and for discharging its vapors increases the tube length, consequently reduces the heat input and lowers the evaporability of the cryogen, which improves the cryogenic characteristics of the pump.
  • the aforementioned arrangement of the pipes ensures the possibility of operating the pump regardless of whether the inlet connection is directed upwards or downwards, without deteriorating conditions for filling the cryogen and for discharging its vapors. Only the purpose of the two pipes changes. In addition, if necessary, the cryogen can be quickly eva kiss.
  • the pump prefferably provides a shield which is arranged on the inside of the pump housing at a distance therefrom.
  • This screen reduces heat input into the cryogenic agent vessel as a result of heat radiation from the pump housing. This reduces the vaporizability of the cryogen and thus improves the cryogenic parameters of the pump.
  • a screen coaxially to the inside of the thermal bridge.
  • an undesirable phenomenon occurs on the surface of the thermal bridge, which has a variable temperature from 78 to 295 K, namely condensation of water vapor and vapors of gases (carbon dioxide, freons, some hydrocarbons), which prolongs the evacuation of the working chamber up to the limit vacuum due to recondensation.
  • This phenomenon is eliminated with the above-mentioned screen and this contributes to a further improvement in the pumping-out key figures of the pump.
  • the pump with rods, one of which is fastened in the bottom of the housing, the other in the inlet connection of the pump and in the lid of the upper and in the bottom of the lower frame of the cryogenic agent container to make recesses for the rod stop.
  • the rods and the design of the depressions mentioned in the bottom and in the cover of the frames of the cryogenic agent vessel provide the possibility of rigidly fixing the cryogenic agent vessel in the pump housing, thereby protecting internal pump elements from damage during transport of the pump.
  • the cryogenic adsorption pump contains a housing 1 (FIG. 1) with a cover 2, a base 3 and an inlet connection 4 arranged on the cover 2.
  • the pump is provided with a screen 5, which has a play 6 on the inner side of the housing 1 the pump is arranged.
  • a cryogen container 7 which is made up of two frames, one above the other, the upper 8 and the lower 9, which are connected by a ring element 10.
  • the upper frame 8 has a lid 11 and the lower frame 9 has a bottom 12.
  • the cryogenic agent container 7 is provided with a heat conduit 13 which is fastened to the ring element 10. The heat conduction 13 is thus cooled by cryogenic means via the ring element 10.
  • This embodiment of the cryogenic means vessel consists of two frames 8 and 9 located in the central area of the pump, which are connected by the ring element 10, and its equipment with the heat conduction 13, which is on the ring element 10 is attached to form a cavity between the upper frame 8 and the heat pipe 13, firstly gives the possibility of cooling the heat pipe 13 by means of cryogen via the ring element 10 and secondly allows a maximum increase in the diameter of the heat pipe 13.
  • the heat pipe 13 encloses the upper frame 8 and thereby forms a cavity in which a gas-permeable Screen 14 is housed, which is attached to the ring member 10.
  • the heat pipe 13 and the gas-permeable screen 14 are connected by a ring 15.
  • An adsorbent 16 is located between the heat conduction 13 and the gas-permeable screen 14.
  • the evacuated gas reaches the adsorbent 16 from the working chamber via a cavity 17 between the gas-permeable screen 14 and the frame 8.
  • the surface of the gas-permeable screen 14 can be enlarged by increasing its diameter and thus increasing the speed of the pump.
  • the arrangement of the adsorbent 16 between the heat pipe 13 and the gas-permeable screen 14 ensures effective cooling of the adsorbent 16 and prevents the adsorbent dust from entering the working chamber. If the thickness of the adsorbent 16 is limited, its total volume is increased by increasing the diameter of the heat pipe 13 and the gas-permeable screen 14 and consequently the cross-sectional area of the annular space in which the adsorbent is accommodated, and as a result the adsorption capacity of the pump is increased.
  • thermal bridge 18 which is designed as a bellows, is connected to the inlet connection 4.
  • the other end of the thermal bridge 18 is connected to a ring cover 19, which in turn is attached to the ring 15.
  • the space between the inner surface of the housing 1 and the outer surfaces of the thermal bridge 18, the ring cover 19, the heat pipe 13, the lower frame 9 and the bottom 12 of the lower frame 9 represents a "protective vacuum space" 20.
  • the thermal bridge 18 has a screen 21 which is arranged with a play coaxial to the thermal bridge 18.
  • An annular pocket 22 with the adsorbent 16 is embodied on one side surface of the lower frame 9.
  • the pocket 22 is covered by a gas-permeable screen 23, which faces the “usable vacuum space” 20. This in The adsorbent 16 enclosed in the pocket 22 is intended for evacuating residual gas from the “protective vacuum space” 20.
  • a vacuum line 24 is accommodated in the interior of the lower frame 9 of the cryogenic agent container 7.
  • This vacuum line 24 is intended for pre-evacuating the working chamber and acts as a freezer trap, on the walls of which the gases and vapors which are easily condensable at the cryogenic medium temperature are condensed and which can penetrate into the working chamber from the mechanical forevacuum pump.
  • the vacuum line 24 represents an optically dense element, the ends 25 and 26 of which are provided with thermal bridges 27 and 23, respectively, and are led beyond the bottom 3 of the housing 1.
  • the leading of the two ends 25 and 26 of the vacuum line 24 over the bottom 3 of the housing 1 of the pump requires the formation of an optically sealed vacuum line. Since the vacuum line is accommodated in the interior of the lower frame 9, the diameter of the vacuum line 24 can be increased and its length shortened, which increases the permeability of the vacuum line and consequently accelerates the pre-evacuation of the working chamber.
  • the vacuum line 24 is provided with heat lines 29 and 30 which are fastened thereon and arranged in the interior of the frames 8 and 9 over their entire length.
  • the vacuum line 24 is provided with the heat lines 29 and 30, a constant temperature on the walls of the vacuum line 24 is maintained at an arbitrary cryogen level in the vessel 7, regardless of whether the pump is set up with the inlet connection pointing upwards or downwards.
  • the pump has a tube 31 (FIG. 2) for filling in the cryogen and a tube 32 for discharging the cryogen vapors, which are arranged in the interior of the frames 8 and 9 of the cryogen container.
  • Each tube 31 and 32 is led with one end 33 or 34 out of the housing 1 over the bottom 3.
  • the other end 35 of the U-shaped tube 31 is attached to the bottom 12 of the lower frame 9 and the end 36 of the tube 32 to the lid 11 of the upper frame 8.
  • the construction of the pipes 31 and 32 for filling in a cryogenic agent or for discharging its vapors and the arrangement of their ends 35 and 36, respectively, gives the possibility of filling cryogenic agent into the cryogenic agent vessel 7 regardless of whether the inlet connection 4 of the pump points upwards or downwards. If the inlet nozzle is at the top, cryogen is filled via the pipe 31 and if the pump is set up so that the inlet nozzle 4 is at the bottom, then via the pipe 32.
  • the pump is provided with two rods 37 and 38, which are arranged on the pump axis, the rod 37 is fastened in the bottom 3 of the housing 1 and the rod 38 is connected to the inlet connection 4 via a plug 39.
  • the end of the rod 37 is coupled to a recess 40, which is implemented in the bottom 12, and the end of the rod 33 is coupled to a recess 41, which is implemented in the cover 11.
  • FIG 3 shows a diagram of a connection of the cryogenic adsorption pump 42 according to the invention to a working chamber 43 to be evacuated and a mechanical fore-vacuum pump 44.
  • the pump 42 according to the invention is connected to the working chamber 43 through the inlet connection 4 via a valve 45.
  • One end 25 of the vacuum line 24 of the pump 42 according to the invention is via the thermal bridge 27 to a valve 46 and above it to the working chamber 43 and the other end 26 of the vacuum line 24 via the thermal bridge 28 to a valve 47 and above it to the mechanical backing pump 44 connected.
  • the working chamber 43 is connected to the mechanical fore-vacuum pump 44 via a valve 48, the “protective vacuum space” 20 of the pump 42 according to the invention via a valve 49 and the entire volume of the pump 42 according to the invention below the inlet connection 4 via a valve 50.
  • the cryogenic adsorption pump works as follows.
  • the pump 42 is brought into the operating state, its entire volume below the inlet connection 4, including the cavity 17, is evacuated to a pressure of 100 to 40 Pa by means of the mechanical fore-vacuum pump 44 via the valve 50.
  • the adsorbent enclosed in the pocket 22 is cooled and adsorbs the residual gas which is located in the “protective vacuum space” 20.
  • the pressure in the "protective vacuum chamber” 20 drops to a value of 1.10 -4 Pa and below, as a result of which the supply of heat into the cryogenic agent vessel 7 from the housing 1 is greatly reduced by heat exchange of the residual gas molecules. As a result, there will be minimal heat input into the cryogenic agent vessel 7 regardless of the pressure at the inlet to the pump.
  • the residual gas in the entire pump volume below the inlet connection 4, including the cavity 17, is adsorbed by the adsorbent 16, which is located between the heat pipe 13 and the gas-permeable screen 14.
  • the pump is ready for operation after all of the above-mentioned operations have been carried out.
  • Evacuating the working chamber 43 includes a precursor which by means of the mechanical roughing pump 44 via the valve 48 to a pressure from 100 to 40 Pa and then by means of the vacuum line 24 via the valves 46 and 4 7 up to a pressure 5 to 1 Pa he follows.
  • the vacuum line 24 functions as a freezing trap, on the walls of which oil vapors condense, which diffuse from the mechanical forevacuum pump.
  • valves 46 and 47 are closed, the valve 45 is opened and the working chamber 43 is evacuated to the desired pressure with the aid of the adsorption pump 42 according to the invention.
  • the invention can most advantageously be used in vacuum technology, which is widely used in the electronics and high-frequency industry, in other branches of industry and in scientific research, as a ballast or main means for producing an ultra-pure oil-free vacuum in working chambers with a volume of 1.10 . 3 to 1,102 m 3 in a pressure range 1.10 5 to 1.10 -2 b z w . 1.10 2 to 1.10 -7 Pa and below can be used.

Landscapes

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Abstract

Die kryogene Adsorptionspumpe hat ein Gehäuse (1) mit einem Deckel (2), einem Boden (3) und einem Eintrittsstutzen (4), ein Kryomitteigefäß (7), das aus zwei übereinander im Zentralbereich der Pumpe liegenden Zargen (8) und (9) ausgeführt ist, die durch ein Ringelement (10) verbunden sind. Das Kryomitteigefäß (7) ist mit einer Wärmeleitung (13) versehen, die die obere Zarge (8) unter Bildung eines Hohlraums umschließt, worin ein gasdurchlässiger Schirm (14) angeordnet und zwischen der Wärmeleitung (13) und dem gasdurchlässigen Schirm (14) ein Adsorptionsmittel (16) untergebracht ist. Die Pumpe enthält auch eine Vakuumleitung (24), die im inneren des Kryomittelgefäßes (7) angeordnet und mit Wärmeleitung (29) und (30) versehen ist, die auf der Vakuumleitung (24) befestigt und im Inneren der Zargen (8) bzw. (9) über ihre ganze Länge angeordnet sind. Die Enden (25) und (26) der Vakuumleitung (24) sind mit Wärmebrücken (27) bzw. (28) versehen und aus dem Gehäuse (1) über den Boden (3) hinausgeführt. Die Pumpe weist auch Rohre (31) und (32) zum Einfüllen eines Kryomittels bzw. zur Ableitung seiner Dämpfe auf.

Description

    Gebiet der Technik
  • Die Erfindung bezieht sich auf die Vakuumtechnik und insbesondere auf Konstruktionen von Kryoadsorptionsvakuumpumpen. Am vorteilhaftesten kann die Erfindung in der Vakuumtechnik, die in der Elektronik - und Hochfrequenzindustrie, in anderen Industriezweigen und bei wissenschaftlichen Forschungen zu einem breiten Einsatz kommt, als vorbereitendes - bzw. Hauptmittel zur Erzeugung eines höchstreinen ölfreien Vakuums in Arbeitskammern mit einem Volumen 1.10-3 bis 1.102 m3 in einem Druckbereich 1.105 bis 1.10-2 bzw. 1.102 bis 1.10-7 Pa und darunter verwendet werden.
    • Vorhergehender Stand der Technik
  • Zur Zeit findet eine Vervollkommnung kryogener Adsorptionspumpen auf dem Wege einer Optimierung ihrer Konstruktion sowohl durch Entwicklung neuer Baugruppenanordnungen als auch dadurch statt, daß die Pumpen mit neuen Konstruktionselementen versehen werden. Die beiden Lösungswege bezwecken eine Verbessergung der Pumpleistungen und der kryogenenKennzahlen der genannten Pumpen.
  • Es ist eine kryogene Adsorptionspumpe bekannt, enthaltend ein Gehäuse mit einem Deckel, einem Boden und einem am Deckel angeordneten Eintrittsstutzen, ein Kryomittelgefäß, das im Gehäuse untergebracht und mit einem gasdurchlässigen Schirm versehen ist, eine Wärmebrücke, die den Eintrittsstutzen mit dem Kryomittelgefäß verbindet, ein Adsorptionsmittel, Rohre zum Einfüllen eines Kryomittels und zur Ableitung seiner Dämpfe (Zeitschrift der Akademie der Wissenschaften der UdSSR "Pribory i tekhnika experimenta""Nr.6, 1983, Moskau, M.P.Larin "Sverkhvysokovakuumny agregat s gelievym kriogennym nasosom", S. 123 bis 132, S. 129).
  • Ein Nachteil dieser Pumpe besteht darin, daß man sich zur Erzeugung eines vollkommen ölfreien Hochvakuums in einer Arbeitskammer mit Hilfe dieser Pumpe zusätzlicher Mittel, z.B. einer mechanischen Vorvakuumpumpe nebst einer durch Flüssigstickstoff gekühlten Öldampffalle zu bedienen hat. Die zur Z-eit üblichen Konstruktionen der genannten Vakuumfallen sind infolge gesteigerten Stickstoffverbrauchs und kurzer (10 bis 35 Stunden) Betriebsdauer nach einem einmaligen Stickstoffeinfüllen unwirtschaftlich, weil dadurch ein großer zusätzlicher Arbeitsaufwand zur Regeneration und Spülung der Fallen und der Anschlußleitungen sowie ein unproduktiver Verbrauch an Flüssigstickstoff zum anschließenden Fallenkühlen - von der Raumtemperatur bis zu 77,4 K bedingt werden.
  • Es ist auch eine kryogene Adsorptionspumpe bekannt, enthaltend ein Gehäuse mit einem Deckel, einem Boden und einem am Deckel angeordneten Eintrittsstutzen, ein Kryomittelgefäß, das im Gehäuse untergebracht und mit einem gasdurchlässigen Schirm versehen ist, eine Wärmebrücke, die den Eintrittsstutzen mit dem Kryomittelgefäß verbindet, ein Adsorptionsmittel, Rohre zum Einfüllen eines Kryomittels und zur Ableitung seiner Dämpfe und eine im Hohlraum des Kryomittelgefäßes angeordnete Vakuumleitung, deren eines Ende aus dem Gehäuse über den Boden hinausgeführt ist (SU, A, 1333833).
  • In dieser kryogenen Adsorptionspumpe ist das Kryomittelgefäß als zwei Koaxiale Zylinder -ein innerer und ein äußerer- ausgeführt, die einen mit einem Kryomittel zu füllenden Hohlraum bilden. Im Inneren des Innenzylinders des Kryomittelgefäßes ist koaxial dazu ein gasdurchlässiger Schirm angebracht, der einen mit einem Adsorptionsmittel gefüllten Hohlraum bildet. Ein Hohlraum im Zentralbereich der Pumpe, der durch den geschlossenen gasdurchlässigen Schirm umschlossen ist, wird zur Zufuhr eines evakuierten Gases zum Adsorptionsmittel verwendet. Die Vakuumleitung ist im Inneren des Kryomittelgefäßes angeordnet, wobei das eine Ende dieser Vakuumleitung über den Boden und das andere Ende über den Gehäusedeckel hinausgeführt ist. Die Vakuumleitung. hat die Form einer halben Spiralewindung, die den inneren Zylin- der des Kryomittelgefäßes umschließt und νAbmessungen der Vakuumleitung werden nach den folgenden Beziehungen bestimmt:
    Figure imgb0001
    wobei
    • R Radius einer halben Spiralewindung;
    • d Durchmesser der Vakuumleitung und
    • h Spiralesteigung bedeuten.
  • Die Vakuumleitung wird auf der Stufe einer Vorevakuierung der Arbeitskammer durch eine mechanische Vorvakuumpumpe verwendet und übt Funktionen einer Ausfrierfälle aus auf deren Wänden eine Kondensation der bei der Kryomitteltemperatur leicht kondensierbaren Gase und Dämpfe, z.B. Öldämpfe aus der mechanischen Vorvakuumpumpe erfolgt.
  • Ein Nachteil der beschriebenen Einrichtung besteht darin, daß bei der Ausführung des Kryomittelgefäßes in Form eines ringförmigen Hohlraums zwischen zwei koaxialen Zylin-. dern und bei der Anordnung eines Adsorptionsmittels mit einer begrenzten DicKe zwischen dem Innenzylinder und dem gasdurchlässigen Schirm im Bereich der Pumpenabmessungen ein unzureichendes Volumen des Adsorptionsmittels und eine zu kleine Fläche des gasdurchlässigen Schirms bedingt werden und dies setzt die Pampleistungswerte der Pumpe, d.h. die Adsorptionskapazität und die Schnelligkeit herab.
  • Außerdem werden durch die genannte Ausführung und Anordnung der Vakuumleitung deren Durchmesser und Länge begrenzt. Der Durchmesser der Vakuumleitung ist durch die Ringraumweite des Kryomittelgefäßes begrenzt und die Länge der Vakuumleitung kann die Höhe des Pumpengehäuses nicht unterschreiten. Die genannten Parameter der Vakuumleitung,d.h. deren Durchmesser und Länge, bestimmen deren Durchlaßfähigkeit und ihre Begrenzung setzt die Durchlaßfähigkeit der Vakuumleitung herab, wodurch eine verhältnismäßig lange Zeit zum Vorevakuieren der Arbeitskammer bedingt ist.
  • Zusammen damit läßt die genannte Ausführung des Kryomittelgefäßes keine effektive Ausnutzung des inneren Pumpenvolumens zur Steigerung der Kapazität dieses Gefäßes und der eingefüllten Kryomittelmenge zu. Eine unzureichende Kapazität des Kryomittelgefäßes bewirkt eine Verkürzung des kontinuierlichen Betriebs der Pumpe und verschlechtert dadurch deren kryogene Kennzahlen.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kryogene Adsorptionspumpe zu schaffen, enthaltend ein Kryomittelgefäß, ein Adsorptionsmittel, einen gasdurchlässigen Schirm und eine im Hohlraum des Kryomittelgefäßes angeordnete Vakuumleitung, worin die genannten Elemente derart ausgeführt und im Inneren des Pumpengehäuses so angeordnet sind, daß bei un- veränderten Pumpenabmessungen die Oberfläche des gasdurchlässigen Schirms erweitert, das Volumen des Adsorptionsmittels vergrößert, die Durchlaßfähigkeit der Vakuumleitung gesteigert und dadurch die Pumpkennzahlen der Pumpe verbessert, d.h. die Schnelligkeit der Pumpe gesteigert, ihre Adsorptionskapazität vergrößert und das Evakuieren der Arbeitskammer beschleunigt werden können.
  • Diese Aufgabe wird bei einer kryogenen Adsorptionspumpe, mit einem Gehäuse, das einen Deckel, einen Boden und einen am Deckel angebrachten Eintrittsstutzen aufweist, einem Kryomittelgefäß, das im Gehäuse untergebracht ist, einem Adsorptionsmittel, einem gasdurchlässigen Schirm, einer Wärmebrücke, einer im Hohlraum des Kryomittelgefäßes angeordneten Vakuumleitung, deren eines Ende aus dem Gehäuse über den Boden hinausgeführt ist, und mit Rohren zum Einfüllen eines Kryomittels und zur Ableitung seiner Dämpfe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Kryomittelgefäß als zwei im Zentralbereich der Pumpe übereinander angeordnete Zargen ausgeführt ist, die durch ein Ringelement verbunden sind und von denen die obere einen Deckel und die untere einen Boden enthält, wobei das Kryomittelgefäß mit einer Wärmeleitung versehen ist, die auf dem Ringelement befestigt ist und die obere Zarge unter Bildung eines Hohlraums zwischen der Zarge und der Wärmeleitung umschließt, worin der auf dem Ringelement befestigte gasdurchlässige Schirm angeordnet ist, das Adsorptionsmittel ist zwischen der Wärmeleitung und dem gasdurchlässigen Schirm angeordnet, die Vakuumleitung ist mit Wärmeleitungen versehen, die darauf befestigt und im Inneren der Zargen des Kryomittelgefäßes über deren Gesamtlänge angeordnet sind, wobei das zweite Ende der Vakuumleitung aus dem Gehäuse über den Boden hinausgeführt ist.
  • Die Ausführung des Kryomittelgefäßes in Form von zwei im Zentralbereich der Pumpe angeordneten Zargen, die durch ein Ringelement verbunden sind, und die Bestückung dieses Gefäßes mit einer Wärmeleitung, die auf dem Ringelement unter Bildung eines Hohlraums zwischen der oberen Zarge und der Wärmeleitung befestigt ist, stellt erstens eine effektive Kühlung der Wärmeleitung durch Kryomittel über das Ringelement sicher und ermöglicht es zweitens, den Durchmesser der Wärmeleitung maximal zu vergrößern.
  • Durch die Anordnung des gasdurchlässigen Schirms in einem Hohlraum zwischen der Wärmeleitung und der oberen Zarge kann man die Oberfläche des gasdurchlässigen Schirms infolge Vergrößerung seines Durchmessers bedeutend vergrö3ern und damit die Schnelligkeit der Pumpe steigern. Die Anordnung eines Adsorptionsmittels zwischen der Wärmeleitung und dem gasdurchlässigen Schirm stellt eine effektive Kühlung des Adsorptionsmittels sicher. Auf diese Weise wird bei einer begrenzten Dicke des Adsorptionsmittels seine Gesamtmenge durch eine Durchmessersteigerung der Wärmeleitung und des gasdurchlässigen Schirms und folglich der Querschnittsfläche des Ringraums vergrößert, worin das Adsorptionsmittel untergebracht ist, wodurch die Adsorptionskapazität der Pumpe gesteigert wird.
  • Da das zweite Ende der Vakuumleitung wie das erste über den Boden hinausgeführt wird, wird eine schleifenförmige optisch dichte Vakuumleitung gebildet. Dies schließt einen direkten Flug der Dampf- und Gasmoleküle durch die Vakuumleitung aus.
  • Da die Vakuumleitung im Inneren einer Zarge des Kryomittelgefäßes angeordnet ist, das wie vorstehend beschrieben ausgeführt ist, kann der Durchmesser der Vakuumleitung ver- grö3ert und ihre Länge verkleinert werden. Dies steigert die Durchlaßfähigkeit der Vakuumleitung und beschleunigt dadurch das Evakuieren der Arbeitskammer. Außerdem werden beim Hinausführen des zweiten Endes der Vakuumleitung über den Boden der Pumpendeckel freigemacht, Bedingungen zum Pumpenanschluß an die Arbeitskammer und an die mechanische Vorvakuumpumpe verbessert und dadurch der Pumpenbetrieb erleichtert.
  • Da die Vakuumleitung mit Wärmeleitungen versehen ist, die darauf befestigt und im Inneren der Zargen des Kryomittelgefäßes angeordnet sind, wird auf der Vorstufe des Evakuierens der Arbeitskammer eine effektive Kühlung der Vakuumleitung bei einem beliebigen Kryomittelstand im Gefäß unabhängig davon sichergestellt, ob die Pumpe mit nach oben bzw. nach unten gerichteten Eintrittsstutzen angebracht ist. Dies schafft Voraussetzungen zur Erzeugung optimaler Kennzahlen des Evakuierens auf darauffolgenden Stufen des Evakuierens der Arbeitskammer.
  • Es kommt noch hinzu, daß solch eine Ausführung des Kryomittelgefäßes den inneren Pumpenraum zur Vergrößerung des Gefäßvolumens und dementsprechend der Menge des einzufüllenden Kryomittels effektiv ausnutzen läßt.
  • Es ist zweckmäßig, die Rohre zum Einfüllen des Kryomittels und zur Ableitung seiner Dämpfe im Inneren des Kryomittelgefäßes anzuordnen und mit dem einen Ende aus dem Ge- häuse über seinen Boden hinauszuführen, das andere Ende des einen Rohrs am Deckel der oberen Zarge und das des anderen Rohrs am Boden der unteren Zarge anzuordnen.
  • Solch eine Anordnung der Rohre zum Einfüllen des Kryomittels und zur Ableitung seinen Dämpfe vergrößert die Rohrlänge, vermindert folglich die Wärmezufuhr und senkt die Verdampfbarkeit des Kryomittels herab, wodurch die kryogenen Kennzahlen der Pumpe verbessert werden.
  • Außerdem stellt die genannte Anordnung der Rohre die Möglichkeit sicher, die Pumpe unabhängig davon zu betreiben, ob der Eintrittsstutzen nach oben bzw. nach unten gerichtet ist, ohne daß dabei Bedingungen zum Einfüllen des Kryomittels und zur Ableitung seiner Dämpfe verschlechtert werden. Dabei wechselt nur die Zweckbestimmung der beiden Rohre. Außerdem kann man im Bedarfsfalle das Kryomittel schnell evakuieren.
  • Es ist zweckmäßig, die Pumpe mit einem Sohirm zu versehen, der auf der Innenseite des Pumpengehäuses mit einem Abstand davon angeordnet ist. Durch diesen Schirm wird eine Wärmezufuhr in das Kryomittelgefäß infolge Wärmeabstrahlung vom Pumpengehäuse vermindert. Dies setzt die Verdampfbarkeit des Kryomittels herab und verbessert damit die kryogenenKennzahlen der Pumpe.
  • Es ist zweckmäßig, im Inneren der Wärmebrücke koaxial dazu einen Schirm anzuordnen. Dieser Schirm in der erfindungsgemäßen Pumpenkonstruktion in Verbindung mit dem Schirm, der auf der Innenseite des Pumpengehäuses angeordnet ist, vernindert wesentlich eine Wärmezufuhr zur Wärmebrücke infolge Wärmeabstrahlung von der Arbeitskammer. Außerdem findet auf der Oberfläche der Wärmebrücke, die eine veränderliche Temperatur von 78 bis 295 K aufweist, eine unerwünschte Erscheinung, und zwar eine Kondensation von Wasserdampf und Dämpfen von Gasen (Kohlendioxid, Freonen, manchen Kohlenwasserstoffen) statt, die eine Verlängerung des Evakuierens der Arbeitskammer bis zum Grenzvakuum infolge Umkondensation bewirkt. Beim genannten Schirm wird diese Erscheinung beseitigt und dies trägt zu einer weiteren Verbesserung der Abpumpkennzahlen der Pumpe bei.
  • Es ist zweckmäßig, die Pumpe mit Stangen zu versehen, von denen die eine im Gehäuseboden, die andere im Eintrittsstutzen der Pumpe befestigt ist und im Deckel der oberen und im Boden der unteren Zarge des Kryomittelgefäßes Vertiefungen zum Stangenanschlag auszuführen. Die Stangen und die Ausführung der genannten Vertiefungen im Boden und im Deckel der Zargen des Kryomittelgefäßes gibt die Möglichkeit, das Kryomittelgefäß im Pumpengehäuse starr festzulegen, wodurch innere Pumpenelemente vor Beschädigungen beim Transport der Pumpe geschützt werden.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die Erfindung wird nach Einsichtnahme in die nachstehende ausführliche Beschreibung einer erfindungsgenäßen Ausführung der kryogenen Adsorptionspumpe unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Weiter verständlich. Es zeigt:
    • Fig.1 eine erfindungsgemäße kryogene Adsorptionspumpe im Schnitt;
    • Fig.2 den Schnitt längs der Linie II-II in Fig.1 und
    • Fig.3 das Schema eines Anschlusses der erfindungsgemä-3en Pumpe an eine Arbeitskammer und eine mechanische Vorvakuumpumpe.
    Beste Ausführungsvariante der Erfindung
  • Die kryogene Adsorptionspumpe enthält ein Gehäuse 1 (Fig.1) mit einem Deckel 2, einem Boden 3 und einem am Deckel 2 angeordneten Eintrittsstutzen 4. Die Pumpe ist mit einem Schirm 5 versehen, der mit einem Spiel 6 auf der inneren Seite des Gehäuses 1 der Pumpe angeordnet ist. Im Zentralbereich des Gehäuses 1 der Pumpe ist ein KryomittelgefäS 7 angeordnet, das aus zwei übereinander angebrachten Zargen, und zwar der oberen 8 und der unteren 9 ausgeführt ist, die durch ein Ringelement 10 verbunden sind. Die obere Zarge 8 hat einen Deckel 11 und die untere Zarge 9 einen Boden 12. Das Kryomittelgefäß 7 ist mit einer Wärmeleitung 13 versehen, die am Ringelement 10.befestigt ist. Eine Kühlung der Wärmeleitung 13 erfolgt also durch Kryomittel über das Ringelement 10. Diese Ausführung des Kryomittelgefäßes aus zwei im Zentralbereich der Pumpe liegenden Zargen 8 und 9, die durch das Ringelement 10 verbunden sind und seine Ausstattung mit der Wärmeleitung 13, die auf dem Ringelement 10 unter Bildung eines Hohlraums zwischen der oberen Zarge 8 und der Wärmeleitung 13 befestigt ist, gibt erstens die Möglichkeit, die Wärmeleitung 13 durch Kryomittel über das Ringelement 10 abzukühlen und läßt zweitens eine maximale Vergrößerung des Durchmessers der Wärmeleitung 13 zu.
  • Die Wärmeleitung 13 umschließt die obere Zarge 8 und bildet dabei einen Hohlraum, worin ein gasdurchlässiger Schirm 14 untergebracht ist, der auf dem Ringelement 10 befestigt ist. Die Wärmeleitung 13 und der gasdurchlässige Schirm 14 sind durch einen Ring 15 verbunden. Zwischen der Wärmeleitung 13 und dem gasdurchlässigen Schirm 14 befindet sich ein Adsorptionsmittel 16. Über einen Hohlraum 17 zwischen dem gasdurchlässigen Schirm 14 und der Zarge 8 gelangt das evakuierte Gas aus der Arbeitskammer zum Adsorptionsmittel 16 hin.
  • Da der gasdurchlässige Schirm 14 im Hohlraum zwischen der Wärmeleitung 13 und der oberen Zarge 8 untergebracht ist, kann man die Oberfläche des gasdurchlässigen Schirms durch Vergrößerung seines Durchmessers vergrößern und damit die Schnelligkeit der Pumpe steigern. Die Anordnung des Adsorptionsmittels 16 zwischen der Wärmeleitung 13 und dem gasdurchlässigen Schirm 14 stellt eine effektive Kühlung des Adsorptionsmittels 16 sicher und verhindert ein Eindringen des Adsorptionsmittelstaubs in die Arbeitskammer. Bei begrenzter Dicke des Adsorptionsmittels 16 wird sein Gesamtvolumen durch Durchmessersteigerung der Wärmeleitung 13 und des gasdurchlässigen Schirms 14 und folglich der Querschnittsfläche des Ringraums vergrößert, worin das Adsorptionsmittel untergebracht ist, und als Folge davon wird die Adsorptionskapazität der Pumpe gesteigert.
  • An den Eintrittsstutzen 4 ist das eine Ende einer Wärmebrücke 18 angeschlossen, die als Faltenbalg ausgeführt ist. Das andere Ende der Wärmebrücke 18 ist an einen Ringdeckel 19 angeschlossen, der seinerseits am Ring 15 befestigt ist.
  • Der Raum zwischen der Innenfläche des Gehäuses 1 und den Außenflächen der Wärmebrücke 18, des Ringdeckels 19, der Wärmeleitung 13, der unteren Zarge 9 und des Bodens 12 der unteren Zarge 9 stellt einen "Schutzvakuumraum" 20 dar.
  • Die Wärmebrücke 18 weist einen Schirm 21 auf, der mit einem Spiel koaxial zur Wärmebrücke 18 angeordnet ist.
  • Auf einer Seitenfläche der unteren Zarge 9 ist eine ringförmige Tasche 22 mit dem Adsorptionsmittel 16 ausgeführt. Die Tasche 22 ist durch einen gasdurchlässigen Schirm 23 verdeckt, der dem "Scnutzvakuumraum" 20 zugekehrt ist. Das in der Tasche 22 eingeschlossene Adsorptionsmittel 16 ist zum Restgasevakuieren aus den "Schutzvakuumraum" 20 bestimmt.
  • Im Inneren der unteren Zarge 9 des Kryomittelgefäßes 7 ist eine Vakuumleitung 24 untergebracht. Diese Vakuumleitung 24 ist zum Vorevakuieren der Arbeitskammer bestimmt und wirkt als Ausfrierfalle, auf deren Wänden die bei der Kryomitteltemperatur leicht kondensierbaren Gase und Dämpfe kondensiert werden, die aus der mechanischen Vorvakuumpumpe in die Arbeitskammer eindringen können. Die Vakuumleitung 24 stellt ein optisch dichtes Element dar, dessen Enden 25 und 26 mit Wärmebrücken 27 bzw. 23 versehen und über den Boden 3 des Gehäuses 1 hinausgeführt sind.
  • Das Hinausführen der beiden Enden 25 und 26 der Vakuumleitung 24 über den Boden 3 des Gehäuses 1 der Pumpe bedingt Bildung einer optisch dichten Vakuumleitung. Da die Vakuumleitung im Inneren der unteren Zarge 9 untergebracht ist, kann man den Durchmesser der Vakuumleitung 24 vergrößern und deren Länge verkürzen, wodurch die Durchlaßfähigkeit der Vakuumleitung gesteigert und folglich das Vorevakuieren der Arbeitskammer beschleunigt werden.
  • Die Vakuumleitung 24 ist mit Wärmeleitungen 29 und 30 versehen, die darauf befestigt und im Inneren der Zargen 8 bzw. 9 über ihre gesamten Länge angeordnet sind.
  • Da die Vakuumleitung 24 mit den Wärmeleitungen 29 und 30 versehen ist, wird eine konstante Temperatur an Wänden der Vakuumleitung 24 bei einem beliebigen Kryomittelstand im Gefäß 7 unabhängig davon aufrechterhalten, ob die Pumpe mit nach oben oder nach unten gerichtetem Eintrittsstutzen aufgestellt ist.
  • Die Pumpe weist ein Rohr 31 (Fig.2) zum Kryomitteleinfüllen und ein Rohr 32 zur Ableitung der Kryomitteldämpfe auf, die im Inneren der Zargen 8 und 9 des Kryomittelgefäßes angeordnet sind. Jedes Rohr 31 und 32 ist mit dem einen Ende 33 bzw. 34 aus dem Gehäuse 1 über den Boden 3 hinausgeführt. Das andere Ende 35 des U-förmigen Rohrs 31 ist am Boden 12 der unteren Zarge 9 und das Ende 36 des Rohrs 32 am Deckel 11 der oberen Zarge 8 angebracht. Die Konstruktion der Rohre 31 und 32 zum Einfüllen einen Kryomittels bzw. zur Ableitung seiner Dämpfe und die genannte Anordnung ihrer Enden 35 bzw. 36 gibt die Möglichkeit, Kryomittel ins Kryomittelgefäß 7 unabhängig davon einzufüllen, ob der Eintrittsstutzen 4 der Pumpe nach oben bzw. nach unten zeigt. Wenn sich derEintrittsstutzen oben befindet, füllt man Kryomittel über das Rohr 31 und wenn die Pumpe so aufgestellt ist, daß sich der Eintrittsstutzen 4 unten befindet, dann über das Rohr 32 ein.
  • Die Pumpe ist mit zwei Stangen 37 und 38 versehen, die auf der Pumpenachse angeordnet sind, dabei ist die Stange 37 im Boden 3 des Gehäuses 1 befestigt und die Stange 38 ist über einen Stopfen 39 an den Eingangsstutzen 4 angeschlossen. Das Ende der Stange 37 ist mit einer Vertiefung 40, die im Boden 12 ausgeführt ist,und das Ende der Stange 33 ist mit einer Vertiefung 41 gekoppelt, die im Deckel 11 ausgeführt ist.
  • Die Fig.3 zeigt ein Schema eines Anschlusses der erfindungsgemäßen Kryogenen Adsorptionspumpe 42 an eine zu evakuierende Arbeitskammer 43 und eine mechanische Vorvakuumpumpe 44.
  • Die erfindungsgenäße Pumpe 42 ist durch den Eintrittsstutzen 4 über ein Ventil 45 an die Arbeitskammer 43 angeschlossen. Das eine Ende 25 der Vakuumleitung 24- der erfindungsgemäßen Pumpe 42 ist über die Wärmebrücke 27 an ein Ventil 46 und darüber an die Arbeitskammer 43 und das andere Ende 26 der Vakuumleitung 24 über die Wärmebrücke 28 an ein Ventil 47 und darüber an die mechanische Vorvakuumpumpe 44 angeschlossen. An die mechanische Vorvakuumpumpe 44 sind die Arbeitskammer 43 über ein Ventil 48, der "Schutzvakuumraum" 20 der erfindungsgenäßen Pumpe 42 über ein Ventil 49 und das gesamte Volumen der erfindungsgenäßen Pumpe 42 unterhalb des Eintrittsstutzens 4 über ein Ventil 50 angeschlossen.
  • Die kryogene Adsorptionspumpe arbeitet wie folgt.
  • Bei der erstmaligen Inbetriebnahme der erfindungsgemäßen Pumpe 42 wird ihr "Schutzvakuumraum" 20 mittels der mechanischen Vorvakuumpumpe 44 über das Ventil 49 evakuiert. Unter normalen Umständen reicht dies für eine Zeitspanne von' 1 bis 2 Jahren aus.
  • Damit die Pumpe 42 in den Betriebszustand gebracht wird, wird ihr ganzesVolumen unterhalb des Eintrittsstutzens 4 mit Einschluß des Hohlraums 17 mittels der mechanischen Vorvakuumpumpe 44 über das Ventil 50 bis zu einem Druck 100 bis 40 Pa evakuiert.
  • Danach füllt man das Kryomittelgefäß über das Rohr 31 bzw. 32 (in Abhängigkeit von der Pumpenlage) mit einem Kryomittel, z.B. Flüssigstickstoff auf. Infolge der Abkühlung des Kryomittelgefäßes 7 wird das in der Tasche 22 eingeschlosdas sene Adsorptionsmittel abgekühlt und adsorbiert das Restgas, das sich im "Schutzvakuumraum" 20 befindet. Dabei sinkt Druck im "Schutzvakuumraum" 20 bis auf einen Wert von 1.10-4 Pa und darunter, wodurch die Wärmezufuhr in das Kryomittelgefäß 7 vom Gehäuse 1 aus durch einen Wärmeaustausch der Restgasmoleküle stark herabgesetzt wird. Infolgedessen wird unabhängig vom Druck am Eintritt in die Pumpe eine minimale Wärmezufuhr in das Kryomittelgefäß 7 stattfinden. Das Restgas im ganzen Pumpenvolumen unterhalb des Eintrittsstutzens 4 mit Einschluß des Hohlraums 17, wird durch das Adsorptionsmittel 16 adsorbiert, das sich zwischen der Wärmeleitung 13 und dem gasdurchlässigen Schirm 14 befindet.
  • Nachdem alle genannten Arbeitsgänge ausgeführt worden sind, ist die Pumpe betriebsbereit.
  • Ein Evakuieren der Arbeitskammer 43 schließt eine Vorstufe ein, die mittels der mechanischen Vorvakuumpumpe 44 über das Ventil 48 bis zu einem Druck 100 bis 40 Pa und danach mit Hilfe der Vakuumleitung 24 über die Ventile 46 und 47 bis zu einem Druck 5 bis 1 Pa erfolgt. Auf dieser Vorstufe dedieEvaxuierens der Arbeitskammer 43 übt die Vakuum- leitung 24 die Funktion einer Ausfrierfalle aus, auf deren Wänden Öldämpfe kondensieren, die aus der mechanischen Vorvakuumpumpe diffundieren.
  • Dann schließt man die Ventile 46 und 47, öffnet das Ventil 45 und evakuiert die Arbeitskammer 43 mit Hilfe der erfindungsgemäßen Adsorptionspumpe 42 bis zum Solldruck.
    • Industrielle Anwendbarkeit
  • Die Erfindung kann am vorteilhaftesten in der Vakuumtechnik, die in der Elektronik- und Hochfrequenzindustrie, in anderen Industriezweigen und bei wissenschaftlichen Forschungen zu einem breiten Einsatz kommt, als Vorschalt- bzw.Hauptmittel'zur Erzeugung eines höchstreinen ölfreien Vakuums in Arbeitskammern mit einem Volumen 1.10-3 bis 1.102 m3 in einem Druckbereich 1.105 bis 1.10-2 bzw. 1.102 bis 1.10-7 Pa und darunter verwendet werden.

Claims (5)

1. Kryogene Adsorptionspumpe mit einem Gehäuse, das einen Deckel, einen Boden und einen am Deckel angeordneten Eintrittsstutzen aufweist, einem im Gehäuse untergebrachten Kryomittelgefäβ, einem Adsorptionsmittel, einem gasdurchlässigen Schirm, einer Wärmebrücke, einer im Inneren des Kryomittelgefäßes angeordneten Vakuumleitung, deren eines Ende aus dem Gehäuse über dessen Boden hinausgeführt ist, und mit Rohren zum Einfüllen eines Kryomittels und zur Ableitung seiner Dämpfe, dadurch gekennzeichnet, daß das Kryomittelgefäß aus zwei im Zentralbereich der Pumpe angeordneten und übereinander liegenden Zargen ausgeführt ist, die miteinander durch ein Ringelement verbunden sind und von denen die obere einen Deckel und die untere einen Boden enthält, wobei das Kryomittelgefäß mit einer Wärmeleitung versehen ist, die auf dem Ringelement befestigt ist und die obere Zarge unter Bildung eines Hohlraums zwischen der Zarge und der Wärmeleitung umschließt, worin der genannte gasdurchlässige Schirm untergebracht ist, der auf dem Ringelement befestigt ist, das Adsorptionsmittel zwischen der Wärmeleitung und dem gasdurchlässigen Schirm angeordnet ist und die Vakuumleitung mit Wärmeleitungen versehen ist, die darauf befestigt und im Inneren der Zargen des Kryomittelgefäßes über ihre ganze Länge angeordnet sind, wobei das zweite Ende der Vakuumleitung aus dem Gehäuse über den Boden hinausgeführt ist.
2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre zum Einfüllen des Kryomittels und zur Ableitung seiner Dämpfe im Inneren des Kryomittelsgefäßes angeordnet und mit dem einen Ende aus dem Gehäuse über den Boden hinausgeführt sind und das zweite Ende des einen Rohrs am Deckel der oberen Zarge und das des zweiten Rohrs am Boden der unteren Zarge angeordnet ist.
3. Pumpe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem Schirm versenen ist, der mit einem Abstand auf der Innenseite des Fumpengehäuses angebracht ist.
4. Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren der Wärmebrücke koaxial dazu ein Schirm angebracht ist.
5. Pumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit Stangen versehen ist, von denen die eine im Gehäuseboden und die andere im Eintrittsstutzen der Pumpe befestigt sind und im Deckel der oberen bzw. im Boden der unteren Zarge des Kryomittelgefäßes Vertiefungen zum Stangenanschlag ausgeführt sind.
EP89900946A 1987-12-17 1988-11-14 Kryogene adsorptionspumpe Withdrawn EP0344333A1 (de)

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