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.Creep barrier to prevent the ingress of propellant and
Vacuum system using such a creep barrier The invention relates to
a creep barrier to prevent the penetration of propellant from the propellant-wetted
Surfaces via a connecting line into the high vacuum recipient and a vacuum system
using such a creep barrier.
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.During the evacuation of high-vacuum chamber is used - if low pressures are to be achieved - in the connecting line between the fluid entrainment pump and high vacuum recipient switched Abscheideranordnungen (cold traps), wherein the Treibmitteldampfpartialdruck above such separator to the vapor pressure of the blowing agent at the temperature of the cooled water or condensed gases Abscheideroberflächen is equivalent to. These pressures are very low and are only 10-8 Torr over a water-cooled separator, for example. When using liquid condensed gases, e.g. B. nitrogen, the vapor partial pressure of the propellant drops further and is negligible compared to the total pressure generated by the gas release of the walls and back diffusion of hydrogen from the propellant pump.
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.In the case of an apparatus in operation, however, one can
High vacuum recipients previously baked out a slow pressure increase over a longer period of time
detect even though the separation devices are working properly. The observation
shows that it is the increasing partial pressure of the propellant vapor or its
Decomposition products. A closer examination of the components used
a creeping of the propellant in a thin film of those wetted with the propellant
Surfaces, especially in the separation device, in the direction of the high vacuum recipient
recognize, with the propellant vapor partial pressure close to below the saturation vapor pressure
of the propellant can rise at the temperature of the recipient walls. Through this
becomes the cold trap and the eventual freezing of their separator surfaces
Effort practically ineffective because the recipient walls are not in the
Cooling can be included and due to their significantly higher temperature one
cause the vapor partial pressure of the propellant to be powers of ten.
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.To avoid this undesirable surface movement of the propellant, separators with oil creep barriers have already been proposed. These are made of stainless steel and are arranged inside the separator housing in such a way that, as thin walls, they require a considerable detour of the oil via deep-frozen parts, so that the oil can be kept away from the high vacuum recipient if possible. However, this arrangement has, inter alia, the disadvantage that the creep barriers made of stainless steel are wetted by the propellant, so that creeping of the propellant on their surfaces and thus the possibility of contamination of the high vacuum recipient cannot be completely prevented. In addition, such devices are very complex in their arrangement. In reciprocating compressors, it is also known to arrange protective screens with a blade-shaped edge zone to reduce the creeping up of oil. A complete suppression of the creeping process is also not possible with this arrangement.
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.The invention has been used to avoid the difficulties identified
set the task of creating a creeping barrier against the penetration of the
Propellant is practically excluded in the high vacuum recipient. The task
is achieved according to the invention in that at least one flange-like separation point
the connecting line between the surfaces wetted with the propellant and the high vacuum recipient
on an intermediate ring designed in a manner known per se as a sealing element
a closed ring part protruding into the free interior space from a through
the propellant is not provided or only slightly wettable material. One
expedient embodiment of the creep barrier according to the invention is seen in
that the protruding into the free interior portion of the ring part at least
has approximately rectangular cross-section and that
the ring width
is a multiple of the ring height. It has been found to be particularly advantageous
that the creep barrier in a known sealing element with a centering part
is arranged on the free cross-sectional area of the centering part. In this case
the plastic washer is fastened to a support washer by means of fastening screws
pressed against the flange part. This is a significant extension of the creepage distance
given, with the ring washer carried out to the outer circumference as a double lock
works. Due to the excellent surface properties, it has proven to be useful
proved to make the ring part of the creep barrier out of polytetrafluoroethylene.
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.The inventive creep barrier prevents due to its excellent
Surface properties and creeping without additional cooling of the surfaces
of the propellant completely. A vacuum system using the inventive
The creep barrier is expediently constructed in such a way that the creep barrier is at the
known arrangement of a water-coolable first separator and a deep-freeze
second separator is located in the separating flange between the two separators. In the
Commissioning of a vacuum system constructed in this way is initially used for bakeout
all parts above the creep barrier including the capillary itself
Part of the arrangement of oil vapors except for the water temperature of the first separator
corresponding vapor pressure released. However, this proportion is at the beginning of the freezing
the second separator in this condensed quickly. It has proven to be useful here
found that the wall surface of the cryogenic separator at least partially
with a closed ring layer of the - not or only slightly wettable
Material is occupied.
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.In the drawing, an embodiment with the creep barrier according to the invention is shown. A water-cooled first separator 3 and a second separator 4 cooled by condensed gases are located one behind the other between a propellant pump 1 and a high vacuum recipient 2. On the outer circumference of a centering ring 5 between the first separator 3 and the second separator 4, a rubber-elastic sealing ring 51 is provided. The creep barrier is formed by a plastic washer 6 , which is turned into an extension of the centering attachment 52 on the centering ring 5 and is held by a fastening ring 53 with the aid of retaining screws 54.
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.The propellant parts crawling from the oil-wetted inner wall surfaces of the first separator 3 to the high vacuum recipient 2 must first overcome the detour through the fastening ring 53 before reaching the creeping barrier and then reach the blocking path at 61, which is followed by a further creeping path via the second blocking path at 62 . If necessary, the plastic washer 6 can also be mounted in such a way that it protrudes on both sides with a corresponding additional lengthening of the creepage distances.