DE1266919B - Kriechbarriere zum Verhindern des Eindringens von Treibmittel und Vakuumanlage unterVerwendung einer solchen Kriechbarriere - Google Patents

Description

• Kriechbarriere zum Verhindern des Eindringens von Treibmittel und Vakuumanlage unter Verwendung einer solchen Kriechbarriere Die Erfindung betrifft eine Kriechbarriere zum Verhindern des Eindringens von Treibmittel aus treibmittelbenetzten Oberflächen über eine Verbindungsleitung in den Hochvakuumrezipienten und eine Vakuumanlage unter Verwendung einer solchen Kriechbarriere.
• Bei der Evakuierung von Hochvakuumrezipienten verwendet man - sofern niedrigste Drücke erreicht werden sollen - in die Verbindungsleitung zwischen Treibmittelpumpe und Hochvakuumrezipienten eingeschaltete Abscheideranordnungen (Kühlfallen), wobei der Treibmitteldampfpartialdruck oberhalb eines solchen Abscheiders dem Dampfdruck des Treibmittels bei der Temperatur der durch Wasser oder kondensierte Gase gekühlten Abscheideroberflächen entspricht. Diese Drücke sind sehr gering und betragen beispielsweise über einem wassergekühlten Abscheider nur 10-8 Torr. Bei der Verwendung von flüssigen kondensierten Gasen, z. B. Stickstoff, sinkt der Dampfpartialdruck des Treibmittels weiter ab und wird vernachlässigbar gegenüber dem durch die Gasabgabe der Wände sowie Rückdiffusion von Wasserstoff aus der Treibmittelpumpe erzeugten Totaldruck.
• Bei einer im Betrieb befindlichen Apparatur läßt sich jedoch an einem vorher ausgeheizten Hochvakuumrezipienten im Verlauf längerer Zeit ein langsamerDruckanstieg feststellen, obwohl die Abscheidevorrichtungen ordnungsgemäß arbeiten. Die Beobachtung zeigt, daß es sich um den zunehmenden Partialdruck des Treibmitteldampfes bzw. seiner Zersetzungsprodukte handelt. Eine nähere Untersuchung der verwendeten Bauteile läßt ein Kriechen des Treibmittels in einem dünnen Film von den treibmittelbenetzten Oberflächen, insbesondere in der Abscheidevorrichtung, in Richtung zum Hochvakuumrezipienten erkennen, wobei der Treibmitteldampfpartialdruck bis nahe unter den Sättigungsdampfdruck des Treibmittels bei der Temperatur der Rezipientenwände ansteigen kann. Dadurch wird die Kühlfalle und der zur eventuellen Tiefkühlung ihrer Abscheideroberflächen betriebene Aufwand praktisch wirkungslos, weil die Rezipientenwände nicht in die Kühlung einbezogen werden können und durch ihre erheblich höhere Temperatur einen um Zehnerpotenzen höheren Dampfpartialdruck des Treibmittels hervorrufen.
• Zur Vermeidung dieser unerwünschten Oberflächenbewegung des Treibmittels sind bereits Abscheider mit ölkriechbarrieren vorgeschlagen worden. Diese bestehen aus rostfreiem Stahl und sind im Inneren des Abscheidergehäuses derart angeordnet, daß sie als dünne Wände eine erhebliche Umwegführung des öles über tiefgekühlte Teile bedingen, so daß das Öl nach Möglichkeit aus dem Hochvakuumrezipienten ferngehalten werden kann. Diese Anordnung hat jedoch unter anderem den Nachteil, daß die aus rostfreiem Stahl bestehenden Kriechbarrieren vom Treibmittel benetzt sind, so daß an ihren Oberflächen ein Kriechen des Treibmittels und damit die Möglichkeit einer Verunreinigung des Hochvakuumrezipienten nicht vollständig verhindert werden kann. Außerdem sind derartige Vorrichtungen in ihrer Anordnung sehr aufwendig. Bei Kolbenkompressoren ist es ferner bekannt, Schutzschirme mit schneidenförmiger Randzone zur Verminderung des Hinaufkriechens von Öl anzuordnen. Eine völlige Unterdrückung des Kriechvorganges ist mit dieser Anordnung jedoch ebenfalls nicht möglich.
• Die Erfindung hat sich zur Vermeidung der aufgezeigten Schwierigkeiten die Aufgabe gestellt, eine Kriechbarriere zu schaffen, bei der ein Eindringen des Treibmittels in den Hochvakuumrezipienten praktisch ausgeschlossen ist. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenigstens an einer flanschartigen Trennstelle der Verbindungsleitung zwischen den treibmittelbenetzten Oberflächen und dem Hochvakuumrezipienten an einem in an sich bekannter Weise als Dichtungselement ausgebildeten Zwischenring ein in den freien Innenraum hineinragender geschlossener Ringteil aus einem durch das Treibmittel nicht oder nur wenig benetzbaren Werkstoff vorgesehen ist. Eine zweckmäßige Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kriechbarriere wird darin gesehen, daß der in den freien Innenraum hineinragende Abschnitt des Ringteiles wenigstens annähemd rechteckigen Querschnitt aufweist und daß die Ringbreite ein Mehrfaches der Ringhöhe beträgt. Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, daß die Kriechbarriere bei einem an sich bekannten Dichtungselement mit Zentrierteil an der freien Querschnittsfläche des Zentrierteiles angeordnet ist. In diesem Fall wird die, Kunststoffringscheibe mittels Befestigungsschrauben durch eine Auflagescheibe gegen den Flanschteil gepreßt. Dadurch ist eine bedeutende Verlängerung des Kriechweges gegeben, wobei die bis zum äußeren Umfang durchgeführte Ringscheibe als Doppelsperre wirkt. Auf Grund der hervorragenden Oberflächeneigenschaften hat es sich als zweckmäßig erwiesen, den Ringteil der Kriechbarriere aus Polytetrafluoräthylen zu gestalten.
• Die erfindungsgemäße Kriechbarriere verhindert auf Grund ihrer hervorragenden Oberflächeneigenschaften und ohne zusätzliche Kühlung der Oberflächen ein Kriechen des Treibmittels vollständig. Eine Vakuumanlage unter Verwendung der erfindungsgemäßen Kriechbarriere ist zweckmäßig so aufgebaut, daß sich die Kriechbarriere bei der bekannten Anordnung eines wasserkühlbaren ersten Abscheiders und eines tiefkühlbaren zweiten Abscheiders im Trennflansch zwischen beiden Abscheidern befindet. Bei der Inbetriebnahme einer derart aufgebauten Vakuumanlage wird zunächst zur Ausheizung aller Teile oberhalb der Kriechbarriere einschließlich der Kapillare selbst dieser Teil der Anordnung von öldämpfen bis auf den der Wassertemperatur des ersten Abscheiders entsprechenden Dampfdruck befreit. Dieser Anteil wird jedoch bei Beginn der Tiefkühlung des zweiten Abscheiders in diesem rasch kondensiert. Es hat sich hierbei als zweckmäßig herausgestellt, daß die Wandfläche des tiefkühlbaren Abscheiders wenigstens teilweise mit einer geschlossenen Ringschicht aus dem - nicht oder nur gering benetzbaren Werkstoff belegt ist.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel mit der erfindungsgemäßen Kriechbarriere dargestellt. Zwischen einer Treibmittelpumpe 1 und einem Hochvakuumrezipienten 2 befinden sich hintereinander eine wassergekühlte erste Abscheidevorrichtung 3 sowie eine durch kondensierte Gase gekühlte zweite Abscheidevorrichtung 4. Am äußeren Umfang eines Zentrierringes 5 zwischen der ersten Abscheidevorrichtung 3 und der zweiten Abscheidevorrichtung 4 ist ein gummielastischer Dichtungsring 51 vorgesehen. Die Kriechbarriere wird durch eine Kunststoffringscheibe 6 gebildet, welche in eine Verlängerung des Zentrieransatzes 52 am Zentrierring 5 eingeschaltet ist und durch einen Befestigungsring 53 mit Hilfe von Halteschrauben 54 gehalten wird.
• Die von den ölbenetzten inneren Wandflächen des ersten Abscheiders 3 zum Hochvakuumrezipienten 2 hinkriechenden Treibmittelteile, müssen vor der Kriechbarriere zunächst die Umwegführung durch den Befestigungsring 53 überwinden und gelangen dann an die Sperrstrecke bei 61, der sich ein weiterer Kriechweg über die zweite Sperrstrecke bei 62 anschließt. Gegebenenfalls kann man die Kunststoffringscheibe 6 auch in der Weise montieren, daß ein Überstehen nach beiden Seiten unter entsprechender zusätzlicher Verlängerung der Kriechwege eintritt.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Kriechbarriere zum Verhindern des Eindringens von Treibmittel aus treibmittelbenetzten Oberflächen über eine Verbindungsleitung in den Hochvakuumrezipienten, d a d u r c h g e k e n n - zeichnet, daß wenigstens an einer flanschartigen Trennstelle der Verbindungsleitung zwischen den treibmittelbenetzten Oberflächen (3) und dem Hochvakuumrezipienten (2) an einem in an sich bekannter Weise als Dichtungselement ausgebildeten Zwischenring (5) ein in den freien Innenraum hineinragender geschlossener Ringteil (6) aus einem durch das Treibmittel nicht oder nur gering benetzbaren Werkstoff vorgesehen ist.
2. 2. Kriechbarriere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in den freien Innenraum hineinragende Abschnitt des Ringteiles (6) wem'gstens annähernd rechteckigen Querschnitt aufweist und daß die Ringbreite ein Mehrfaches der Ringhöhe beträgt. 3. Kriechbarriere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kriechbarriere bei einem an sich bekannten Dichtungselement mit Zentrierteil an der freien Querschnittsfläche des Zentrierteiles angeordnet ist. 4. Kriechbarriere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringteil (6) der Kriech-m barriere aus Polytetrafluoräthylen besteht. 5. Vakuumanlage unter Verwendung einer Kriechbarriere nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kriechbarriere bei der bekannten Anordnung eines wasserkühlbaren ersten Abscheiders (3) und eines tiefkühlbaren zweiten Abscheiders (4) im Trennflansch zwischen beiden Abscheidem befindet. 6. Vakuumanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandfläche des tiefkühlbaren Abscheiders (4) wenigstens teilweise mit einer geschlossenen Ringschicht aus dem nicht oder nur gering benetzbaren Werkstoff belegt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 581133, 1028 734; deutsche Auslegeschrift Nr. 1083 480.