NL8005101A

NL8005101A - CRYMPUMP.

Info

Publication number: NL8005101A
Application number: NL8005101A
Authority: NL
Original assignee: Leybold Heraeus Gmbh & Co Kg
Priority date: 1979-12-06
Filing date: 1980-09-10
Publication date: 1981-07-01
Also published as: FR2471498A1; GB2065782A; FR2471498B3; DE2949092A1; GB2065782B

Description

$ * i -1- • " VO 0912$ * i -1- • "VO 0912

Kryopomp.Cryopump.

De uitvinding heeft "betrekking op een kryopomp met pomp-vlakken en middelen voarhet regenereren van de pompvlakken.The invention relates to a cryopump with pump surfaces and means for regenerating the pump surfaces.

Bij kryopompen van dit type worden de condensatie- of koel-vlakken voor het ontwikkelen van een pompeffekt op zeer lage tempera-5 tuur gekoeld. De koeling van de vlakken kan volgens het principe van bad- of verdamperkoeling plaatsvinden. In de laatste tijd komen echter koelinstallaties in gebruik, welke al naargelang de gewenste temperatuur een- of tweetrappig uitgevoerd kunnen zijn. De koude bron is - onafhankelijk van het type koeling - in de regel als koelkop uitge-10 voerd, waarmee de condensatievlakken in een goed warmte geleidende verbinding staan. Vaak zijn de condensatievlakken tevens met een ab-sorptiemiddel (bijv. actieve kool of zeolith) bekleed, zodat aldus het ter beschikking staande oppervlak drastisch vergroot wordt.In cryopumps of this type, the condensation or cooling surfaces are cooled at a very low temperature to develop a pump effect. The surfaces can be cooled according to the principle of bath or evaporator cooling. In recent times, however, refrigeration systems have come into use, which can be single or two-stage, depending on the desired temperature. Regardless of the type of cooling, the cold source is generally designed as a cooling head, with which the condensation surfaces are in a good heat-conducting connection. Often, the condensation surfaces are also coated with an absorbent (e.g. activated carbon or zeolith), so that the available surface area is thus drastically increased.

Tijdens bedrijf van de kryopomp condenseren, resp. absorberen 15 de weg te pompen gassen op de condensatievlakken, resp. absorptievlak-ken en worden aldaar vastgehouden. Met het aangroeien van de vastgevroren laag resp. de hoeveelheid geabsorbeerd gas, houdt de pompwerking op de condensatievlakken, resp. de absorptievlakken op, zodat regeneratie noodzakelijk wordt. Dit geschiedt bijv., doordat de koeling zolang 20 onderbroken wordt, tot de temperatuur van de condensatievlakken, resp. de absorptievlakken zover is opgelopen, dat de vastgevroren, resp. geabsorbeerde gassen afgegeven worden. Daarna treedt het koelproces weer in werking, zodat de poipvlakken weer de gewenste temperatuur aannemen.Condensation or condensation during operation of the cryopump. absorb the gases to be pumped away on the condensation surfaces, respectively. absorption surfaces and are retained there. With the growth of the frozen layer resp. the amount of gas absorbed, keeps the pumping action on the condensation surfaces, resp. the absorption surfaces, so that regeneration becomes necessary. This is done, for example, by interrupting the cooling for as long as 20, until the temperature of the condensation surfaces, respectively. the absorption surfaces have risen to such an extent that the frozen, resp. absorbed gases are released. The cooling process then starts again, so that the piping surfaces return to the desired temperature.

Een dergelijke regeneratiecyclus heeft het nadeel, dat de eigenlijke 25 pompwerking lang onderbroken moet worden. Bovendien is gebleken, dat zelfs na het regenereren van met actieve kool beklede panelen door verwarming tot omgevingstemperatuur het aantal mogelijke pompcycli tot het opnieuw noodzakelijk regenereren steeds kleiner wordt, zodat een soort vergiftigingsproces optreedt.Such a regeneration cycle has the drawback that the actual pumping action has to be interrupted for a long time. In addition, it has been found that even after regeneration of activated carbon coated panels by heating to ambient temperature, the number of possible pumping cycles until regeneration is again necessary decreases, so that a kind of poisoning process occurs.

30 Voorgesteld is, de pompvlakken van een kryopomp bij verhoogde temperatuur te verhitten en wel door middel van verhittingsdraden, welke buiten op het huis zijn aangebracht, waarin zich de condensatievlakken en een deel van de voor de koude produktie dienende inrichtingen bevinden. Nadelig daarbij is, dat de bekende regeneratiecyclus steeds nog 35 betrekkelijk veel tijd vergt.It has been proposed to heat the pumping surfaces of a cryopump at an elevated temperature, namely by means of heating wires, which are arranged outside on the housing, in which the condensation surfaces and part of the devices serving for the cold production are located. A drawback here is that the known regeneration cycle still still requires a relatively long time.

8005101 -2- •8005101 -2- •

Aan de uitvinding ligt het probleem ten grondslag, een * kryopomp met pompvlakken en middelen voor het regenereren van de pomp vlakken te verschaffen, waarbij het regenereren in aanzienlijk kortere tijd dan bij de bekende kryopcmpen mogelijk is.The invention is based on the problem of providing a cryopump with pump surfaces and means for regenerating the pump surfaces, whereby regeneration is possible in a considerably shorter time than with the known cryopumps.

5 Volgens de uitvinding wordt dit probleem opgelost, doordat direkt op de condensatievlakken, resp. adsorptievlakken of in· de onmiddellijke nabijheid daarvan, verhittingsdraden aanwezig zijn. Bij een op deze wijze uitgevoerde kryopomp kan de regenëratie van de pompvlakken bij verhoogde temperatuur ter plaatse geschieden. Omdat bij 10 een regeneratiecyclus in hoofdzaak slechts de pompvlakken verhit en nadien weer gekoeld behoeven te worden, kunnen de verhittingstijden resp. de afkoeltijden zeer klein gekozen worden, zodat de regeneratiecyclus als geheel optimaal kort is.According to the invention, this problem is solved in that directly on the condensation surfaces, resp. adsorption surfaces or, in the immediate vicinity thereof, heating wires are present. With a cryopump designed in this way, the regeneration of the pump surfaces can take place at an elevated temperature on site. Since at a regeneration cycle mainly only the pump surfaces are heated and afterwards need to be cooled again, the heating times and resp. the cooling times are chosen very small, so that the regeneration cycle as a whole is optimally short.

In het bijzonder bij koelinstallaties gedreven kryopcmpen 15 heeft de uitvinding aanzienlijke voordelen. Is bijv. de koelinstallatie tweetraps uitgevoerd, en zijn de pampvlakken met de, de tweede trap vormende koelkop van de koelinstallatie verbonden, dan kan door regeneratie bij lopende koelinstallaties plaatsvinden.The invention has considerable advantages, particularly in cooling plants driven by cryopumps. If, for example, the cooling system is a two-stage design and the pump surfaces are connected to the cooling head of the cooling system, which forms the second stage, regeneration can take place during running cooling systems.

De voor de verhitting van de pompvlakken dienende verhitthgsmiddelen 20 zijn hetzij op de koelkop dan wel weer op de pompvlakken zelf aangebracht. Het verhittingsvermogen moet zo sterk gekozen zijn, dat deze in staat is, de pompvlakken bij lopende koelinstallaties op de gewenste verhoogde temperatuur te verhitten. Deze geven dan de bevroren, resp. geadsorbeerde gassen af. Na het uitschakelen van de verhitting bereiken 25 de koelvlakken weer zeer snel hun gewenste lage temperatuur. Een wezenlijke rol speelt daarbij het feit, dat beide tijdens een regeneratiecyclus optredende temperatuursverhouding een zeer grote warmteweerstand tussen de tweede trap en de eerste trap van de koelinstallatie bestaat.The heating means 20 for heating the pump surfaces are provided either on the cooling head or again on the pump surfaces themselves. The heating power must be chosen so strongly that it is able to heat the pump surfaces to the desired elevated temperature during cooling installations in progress. These then give the frozen resp. adsorbed gases. After the heating has been switched off, the cooling surfaces very quickly reach their desired low temperature again. The fact that both temperature ratios occurring during a regeneration cycle have a very high heat resistance between the second stage and the first stage of the cooling installation plays an essential role in this.

De eerste trap wordt dus door het verhitten van de tweede trap slechts 30 weinig beïnvloed, zodat na het uitschakelen van de verhitting het volle koelvermogen zeer snel weer ter beschikking staat.The first stage is therefore only slightly influenced by heating the second stage, so that after the heating has been switched off, the full cooling capacity is available again very quickly.

Verdere voordelen en bijzonderheden van de uitvinding worden onder verwijzing naar de tekening toegelicht.Further advantages and details of the invention are explained with reference to the drawing.

De schematisch weergegeven kryopomp heeft een huis 1 met 35 een intreedopening 2 voor de te verpompen gassen. Ih het huis 1 reikt van onderaf een tweetraps koelinstallatie 3. Op de eerste trap k van de koelinstallatie 3 is een verder, in hoofdzaak komrvormig, voor afscherm- 8005101 > . "* -3- • doeleinden dienend huis 5 goed warmteisolerend gelegerd, waarvan de nagenoeg evenwijdig aan de opening 2 van het huis 1 lopende opening 6 door eveneens voor de afscherming dienende hoekstukken 7 is afgedekt.The schematically shown cryopump has a housing 1 with an inlet opening 2 for the gases to be pumped. In the housing 1, a two-stage cooling installation 3 extends from below. On the first stage k of the cooling installation 3 there is a further, substantially cup-shaped, for shielding 8005101>. The purpose of the housing 5 is to serve a purpose which is heat-insulating, the opening 6 of which extends substantially parallel to the opening 2 of the housing 1 is covered by corner pieces 7 which also serve for the shielding.

In het komvormige huis 5 reikt de tweede trap 8 van de koelinstallatie 5 3 en vormt aldaar een koelkop 9, welke de pompvlakken 1Q draagt.The second stage 8 of the cooling installation 5 extends into the cup-shaped housing 5 and there forms a cooling head 9, which carries the pump surfaces 1Q.

Voor het vergroten van de oppervlakken, resp. voor het verbeteren van het wegpompen van lichte gassen, zijn de pompvlakken 1Q met een adsorptiemateriaal 11 bekleed. Op de uitvoeringsvorm van de •pompvlakken wordt niet verder in detail ingegaan, aangezien deze geen 10 deel van de uitvinding uitmaken.For enlarging the surfaces, resp. to improve the pumping out of light gases, the pump surfaces 1Q are coated with an adsorption material 11. The embodiment of the pump surfaces is not discussed in further detail, since they do not form part of the invention.

Binnen het kader van de uitvinding zijn of de pompvlakken 1Q zelf of de koelkop 9 van een bij voorkeur uit verhittingsdraden bestaande verhitting voorzien. In het weergegeven uitvoeringsvoorbeeld is in het bereik van de verbindingsplaats van de koelkop 9 met de pompvlakken 15 11 een verhit tings draad 12 op de pompvlakken 10 gelast, welke via de buiten de huizen 5 en 1 gevoerde leiding 13 op de spanning aangesloten kunnen worden. Het inschakelen van de verhitting bewerk-stelligt een verwarming aan de pompvlakken 10, zodat deze de daarop vastgevroren resp. geabsorbeerde gassen afgeven. Omdat tussen de eerste trap ^ 20 en de tweede trap 8 een grote thermische weerstand bestaat, behoeft de koelinstallatie niet afgeschakeld te worden. De door de pompvlakken 10 verdampte, resp. gedesorbeerde gassen worden door niet weergegeven pomp, welke eveneens in bedrijf blijft, weggepompt. De verbinding naar de eveneens niet weergegeven vaten wordt tijdens de regeneratiecyclus 25 doelmatigheidshalve onderbroken.Within the scope of the invention, either the pump surfaces 1Q itself or the cooling head 9 are provided with a heating, preferably consisting of heating wires. In the exemplary embodiment shown, a heating wire 12 is welded to the pump surfaces 10 in the region of the connection point of the cooling head 9 with the pump surfaces 15, which can be connected to the voltage via the conduit 13 conducted outside the houses 5 and 1. Switching on the heating effects heating on the pump surfaces 10, so that they are frozen or resp. give off absorbed gases. Since there is a great thermal resistance between the first stage ^ 20 and the second stage 8, the cooling installation need not be switched off. The evaporated by the pump surfaces 10, respectively. Desorbed gases are pumped out by a pump (not shown), which also remains in operation. The connection to the vessels, also not shown, is interrupted during the regeneration cycle for the sake of efficiency.

80051018005101

Claims

Eryo pump with pump surfaces and means for regenerating it, characterized in that at least one heating wire (12) is present directly on the pump surfaces (10) or in the immediate vicinity thereof.

Cryopump according to claim 1, with the knowledge that the pump surfaces (10) are mounted in known manner on the cooling head (9) of a cooling machine (3) and that the heating wire (12) is in the region of the cooling head fitted. 10

Cryopump according to claims 1 or 2, characterized in that the cooling machine serves as a cooling device (3), the second stage (8) of which is designed as a cooling head (9) carrying the pump surfaces (10). H. Method for regenerating a cryopump driven with a two-stage cooling device, wherein the pump surfaces with the second stage of the cooling device are in a good heat-conducting connection, characterized in that only in the region of the second stage (8) of the cooling device (3) produces the heat necessary for regenerating the pump surfaces (10). 20 8005101 2? ET- ps 7 ί: κ << ^ << ^ << «4 c 'IP 1: I 10 j: v · 1 (, 12, 9 j:.: F \ \ H: n; S 1 i; v :: isva ·. ^ «:: 8 l,",., 1, J - I s —Ly ™ v 3 XV ^ i * "'V' SS ^ .. SZSl 8005101 T.mrhnl rl-Hfarp.faiis fi-mbH