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Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines
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Vakuums in einem Rezipienten." Die Erfindung bezieht sich auf ein
Verfahren zur abwechselnden Belüftung und Evakuierung eines Rezipienten, insbesondere
einer Vakuumbeschichtungsanlage, die mit einer mit Kältemittel versorgten Kühl falle
zur Kondensation von Wasserdampf und anderen Dämpfen ausgestattet ist.
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Vakuumrezipienten werden für eine Vielzahl von Herstell- und Bearbeitungsverfahren
eingesetzt. Sie stehen über Leitungen mit möglichst großem Querschnitt mit sogenannten
Pumpsätzen in Verbindung, die das erforderliche Betriebsvakuum erzeugen. Die Pumpsätze
bestehen dabei aus unterschiedlichen Pumpenarten, die für verschiedene Druckbereiche
ausgelegt sind. Für den niedrigsten Druckbereich wird häufig eine sogenannte Diffusionspumpe
eingesetzt. Ein besonderes Problem stellen hierbei die sogenannten
Evakuierungs-
oder Abpumpzeiten dar. Um die Investionskosten der Gesamtanlage nicht zu hoch werden
zu lassen, muß man hier einen Kompromiß schliessen und gewisse Pumpzeiten in Kauf
nehmen. Die Pumpzeiten fallen merklich ins Gewicht, wenn der Rezipient chargenweise
betrieben wird, d.h. zum Zwecke der Beschickung mit den Rohteilen und zur Entnahme
der Fertigteile intermittierend geflutet, geöffnet und wieder evakuiert werden muß.
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Ein weiteres Problem stellt dabei der Partialdruck von Wasserdampf
oder anderen Dämpfen dar. Bei einigen Vakuum- Behandlungsverfahren wie zum Beispiel
beim Vakuumaufdampfen oder beim Katodenzerstäuben hat es sich gezeigt, daß ein zu
hoher Wasserdampf- Partialdruck zu verschlechterten Schichteigenschaften führt und
insbesondere die Haftfestigkeit der Schichten auf einer ganzen Reihe von Substratmaterialien
vermindert, wenn nicht gar die Produkte unbrauchbar macht. Die Haftfestigkeit spielt
insbesondere bei der Herstellung von Filter- oder Spiegelschichten auf Glassubstraten
eine Rolle. Es ist bekannt, den Wasserdampf-Partialdruck und damit die Pumpzeit
ganz erheblich dadurch herabzusetzen, daß man dem Rezipienten eine Kühl falle zuordnet
und diese mit Kältemittel einer Temperatur beschickt, bei der der störende Dampf
kondensiert bzw. ausfriert. Für die Beseitigung von Wasserdampf wird im allgemeinen
eine Kühlfallentemperatur von-100 O Celsius oder niedriger angestrebt. Zu diesem
Zweck wird eine Kühlfalle mit großer Oberfläche an den letzten Kältemittel kreislauf
eines Kaskaden-Kälteaggregats angeschlossen, das imstande ist, die erforderlichen
tiefen Temperaturen zu erzeugen. Der Wasserdampf kondensiert hierbei in Form von
Reif auf der Kühlfalle.
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Da die Einwirkung der Atmosphäre auf die Kühlfalle während der Belüftung
des Rezipienten zu einem erhöhten Kondensatanfall führen würde, hat man bisher die
Kühlfalle hinter einem Vakuum- Absperrschieber angeordnet, der geschlossen wird,
bevor der Rezipient belüftet wird. Wegen der großen Saugleitungsquerschnitte ist
dieser Absperrschieber groß und schwer und entsprechend teuer. Dennoch hat die Kühlfalle
nur einen sehr beschränkten Einfluß auf die Pumpzeit, da sie zwangsläufig ausserhalb
des Rezipienten angeordnet ist. Hierbei muß man sich vor Augen halten, daß der Stoff-
und Wärmeaustausch zwischen dem Restgas im Rezipienten und der Kühl falle bei den
extrem niedrigen Drücken beträchtlich erschwert wird.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und
eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Vakuums in einem Rezipienten anzugeben, durch
welche es möglich ist, den Rezipienten in rascher Folge zu belüften und zu evakuieren,
wobei kurze Abpumpzeiten bei niedrigen Wasserdampf-Partialdrücken erreicht werden
können.
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Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei dem eingangs angegebenen
Verfahren erfindungsgemäß dadurch, daß man die Kühlfalle unmittelbar im Rezipienten
anordnet, den Kältemittelkreislauf zur Kühl falle vor oder während der Belüftung
unterbricht und die Kühlfalle auf eine solche Temperatur aufheizt, daß das Kondensat
abtaut und eine weitere Kondensation während der Belüftungsdauer verhindert wird,
und daß man die Kühlfalle nach beginn des Evakuierungsvorganges wieder mit Kältemittel
versorgt.
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Der Erfindungsgedanke liegt somit darin begründet, die Kühlfalle an
einer Stelle optimaler Wirksamkeit unterzubringen und dennoch den Rezipienten mit
at.osphMrischer Luft füllen zu können, ohne daß eine uniulitsig große Menge von
Wasserdampf sich in Forz von Reif auf der Kühlfalle niederschlMgt.
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Dies wird bei dem erfindungsge.Issen Verfahren durch die Kom-
bination
der Maßnahmen verhindert, einerseits den Kältemittel kreislauf zur Kühl falle zu
unterbrechen, und andererseits, die Kühlfalle möglichst rasch auf eine Temperatur
aufzuheizen, bei der nicht nur das bereits vorhandene Kondensat verdunstet, sondern
auch die Bildung neuen Kondensats wirksam verhindert wird. Im Hinblick auf Wasser
bzw. Wasserdampf ist eine Aufheizung der Kühlfalle auf 400 Celsius, vorzugsweise
auf 550 Celsius durchaus ausreichend, um den gewünschten Effekt zu erzielen.
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Auf die angegebene Weise lassen sich die erforderlichen Vakua bzw.
Wasserdampf-Partialdrücke in ausserordentlich kurzen Zeiten erreichen. Wie weiter
unten anhand eines Vergleichsdiagramms noch aufgezeigt wird, lassen sich innerhalb
vernünftiger Pumpzeiten von etwa 25 Minuten bei gegebener Pumpenauslegung ohne den
Gegenstand der Erfindung nur Vakua von 6 x 10 2 Millibar erreichen, während bei
Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens innerhalb der gleichen Zeit ein Druck
von 4 x 10 5 Millibar zu erreichen ist.
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In Befolgung der erfindungsgemässen Lehre ließe sich natürlich das
Kälteaggregat während der Belüftungsdauer des Rezipienten abschalten, so daß die
Aggregatteile und das Kältemittel allmählich Raumtemperatur annehmen. Bei der üblichen
Verwendung eines Kälteaggregats mit mehreren, in Kaskadenanordnung geschalteten
Kältemittel kreisläufen ist es jedoch gemäß der weiteren Erfindung besonders vorteilhaft,
mindestens einen, nicht unmittelbar mit der Kühl falle verbundenen Kreislauf ständig
in Betrieb zu halten. Hierdurch ist es möglich, daß die Kühlfalle nach Beendigung
der Beheizung in kürzest möglicher Zeit wieder auf die erforderlichen tiefen Betriebstemperaturen
gebracht wird, weil der Wärmetauscher mit dem der letzte, mit der Kühlfalle verbundene
Kältemittel kreislauf in Verbindung steht, stets auf dem erforderlichen tiefen Temperaturniveau
gehalten
wird.
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Eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Vakuums in einem Rezipienten,
insbesondere in einer Vakuumbeschichtungsanlage, besteht üblicherweise aus einem
Vakuum-Pumpsatz, einer Kühlfalle, die an ein Kälteaggregat mit mehreren, in Kaskadenanordnung
geschalteten Kältemittelkreisläufen angeschlossen ist. Eine solche Vorrichtung ist
zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens dadurch gekennzeichnet, daß die
Kühlfalle unmittelbar im Rezipienten angeordnet ist, und daß der mit der Kühlfalle
unmittelbar in Verbindung stehende Kältemittelkreislauf getrennt abschaltbar ist.
Die getrennte Abschaltbarkeit kann in besonders einfacher Weise dadurch herbeigeführt
werden, daß in den Kaltemittelkreislauf auf der flüssigen Seite ein Absperrventil,
vorzugsweise ein Magnetventil eingebaut ist.
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Nach der Unterbrechung des Kältemittel kreislaufs ist die Kühlfalle
auf ein höheres Teoperaturniveau zu bringen, zu welchem Zweck sie in besonders vorteilhafter
Weise beheizbar ausgebildet ist. Dies kann beispielsweise durch einen der Kühlfalle
zugeordneten Heizwiderstand geschehen. Sofern die Kühlfalle jedoch aus einem gebogenen
Rohr besteht und beispielsweise als Rohrspirale ausgebildet ist, ergibt sich eine
besonders einfache und ruverllssige Bauweise dadurch, daß die Kühlfalle als Heizwiderstand
ausgebildet und an abschaltbare Stromanschlüsse gelegt ist. Durch direkten Stromdurchgang
durch die Kühlfalle läßt sich diese in ausserordentlich kurzer Zeit auf das geforderte
Temperaturniveau bringen.So ist es beispielsweise möglich, die Kühlfalle durch direkten
Stromdurchgang innerhalb von 4 Minuten von einer Temperatur von - 1050C auf + 550C
zu bringen.
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Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes, seine Wirkungsweise
und Vorteile seien nachfolgend anhand der Figuren 1-6 näher beschrieben.
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Es zeigen Fig. 1 eine Vorderansicht eines Rezipienten, der als Vakuum-Aufdampfanlage
ausgeführt ist, mit eingebauter Kühlfalle, Fig. 2 eine Draufsicht von oben auf dem
Gegenstand nach Figur 1, Fig. 3 ein Kälteaggregat mit drei Kältemittelkreisläufen
in Kaskadenschaltung, welches an die Kühl falle gemäß den Figuren 1 und 2 angeschlossen
ist, Fig. 4 ein Diagramm der Druckverläufe in Abhängigkeit von der Zeit mit und
ohne Erfindungsgegenstand, Fig. 5 ein Diagramm der Temperaturverläufe des Kältemittels
und der Oberfläche der Kühl falle nach Einschalten der Kühlfalle in Abhängigkeit
von der Zeit und zwar in Obereinstimmung mit Fig.4 und Fig. 6 ein Diagramm des Temperaturverlaufs
an der Oberfläche der Kühl falle nach dem Einschalten des Heizstromes In den Figuren
1 und 2 ist eine Vakuum-Aufdampfanlage dargestellt, die einen Rezipienten 10 enthält,
der über eine Saugleitung 11 mit einem Vakuum-Pumpsatz verbunden ist, der aus einer
Vorpumpe 12 mit einem Antriebsmotor 13 und aus einer Diffusionspumpe 14 besteht.
In der Saugleitung 11 ist ein
als Schieber ausgebildetes Vakuumventil
15 angeordnet, dessen Nennweite dem großen Querschnitt der Saugleitung 11 entspricht.
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Der Rezipient 10 besteht aus einem Gehäuseteil 16 und einer Tür 17,
die zusammen einen im wesentlichen zylindrischen Innenraum 18 einschliessen, dessen
Achse senkrecht ausgerichtet ist. Lediglich ein Bodenteil 19 und ein Deckelteil
20 sind in Form sogenannter Klöpperböden ausgeführt.
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Der Rezipient 10 ist aussermittig in einer ebenen Trennfuge 21 geteilt,
die von zwei Flanschen 22 und 23 begrenzt wird, von denen der eine dem Gehäuseteil
16 und der andere der Tür 17 zugeordnet ist. Zwischen Gehäuseteil 16 und Tür 17
befinden sich auf der einen Seite ein Scharnier 24 und auf der anderen Seite ein
Verschluß 25. Die Tür 17 wird bei ihrer Schwenkbewegung durch eine Stütze 26 und
eine Stützrolle 27 entlastet. Der Rezipient 10 ruht auf einem Traggerüst 28, die
Diffusionspumpe 14 auf einer Konsole 29.
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Im Deckelteil 20 ist koaxial zur Rezipientenachse 30 eine Drehdurchführung
31 für eine Welle 32 angeordnet, die an ihrem unteren Ende eine Aufnahme 33 für
einen nicht dargestellten, kalottenförmigen Substrathalter besitzt (Fig.1).
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Die Welle 32 steht mit einem Riementrieb 34 in Verbindung, der aus
einem Riemen 35 und zwei Riemenscheiben 36 und 37 besteht. Der Riemenscheibe 36
ist ein Getriebemotor 38 mit einem Winkelgetriebe 39 zugeordnet. Der gesamte Antrieb
für den Substrathalter ist an einem Antriebsrahmen 40 befestigt.
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Im Hinblick auf die vorstehend beschriebenen Einzelheiten ist die
dargestellte Vakuum-Aufdampfanlage Stand der Technik.
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Unmittelbar im Rezipienten 10, und zwar im Bereich des Bodenteils
19 ist eine gestrichelt dargestellte Kühlfalle 41 angeordnet, die aus einem Rohr
aus nicht rostendem Stahl von 16 mm Aussendurchmesser und 11 m Länge besteht, welches
nach Art
einer archimedischen Spirale gebogen ist, wobei die durch
sämtliche Windungen gehende Ebene waagrecht ausgerichtet ist. Der Außendurchmesser
beträgt etwa 40-45cm. Das Ende der äußeren Windung ist in radialer Richtung rechtwinklig
abgebogen und in einer Vakuum-Durchführung 42 befestigt. Das Ende der inneren Windung
ist zunächst nach unten und dann parallel zur Ebene der Spirale so abgebogen, daß
die Rohrenden im Bereich der Vakuum-Durchführung 42 parallel und mit geringem Abstand
voneinander verlaufen. Die grundsätzliche Anordnung ist in den Figuren 1 und 2 deutlich
zu erkennen. Die beiden Rohrenden der Kühlfalle 41 sind ausserhalb des Rezipienten
10 mit einem Masseanschluß 43 versehen. Die Spirale selbst ist ziemlich genau in
der Mitte der abgewickelten Rohrlänge mit einem Stromanschluß 44 versehen, der über
eine Leitung 45 mit einer Stromdurchführung 46 verbunden ist, an die eine nicht
dargestellte Stromquelle angeschlossen ist. Auf die dargestellte Weise sind die
beiderseits des Stromanschlusses 44 befindlichen, gleichlangen Teillängen der Spirale
elektrisch parallel geschaltet, so daß im Bereich der Vakuum-Durchführung 42 leine
Potentialdifferenz besteht und infolgedessen auch keine Isolierdurchführung verwendet
werden muß. Potentialgleichheit an den Enden der Spirale ist auch insbesondere im
Hinblick auf den notwendigen Anschluß der Kühlfalle 41 an ein Kälteaggregat von
Bedeutung.
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Das Kälteaggregat 47 ist in Figur 2 nur als geschlossenes Gehäuse
dargestellt. Seine Einzelheiten sind Figur 3 zu entnehmen. Es ist über zwei thermisch
isolierte Leitungen 48 und 49 mit der Kühlfalle 41 verbunden, von denen in Figur
2 nur die obere Leitung 48 sichtbar ist.
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Anhand von Figur 3 wird nachfolgend näher auf Einzelheiten des mit
Ausnahme der Abschaltbarkeit der letzten Kaskaden-
stufe einer
drei-stufigen Kaskade vorbekannten Kälteaggregats 47 eingegangen : ein Kompressor
101 saugt über einen Flüssigkeitsabscheider 106 gasförmiges Kältemittel (R 22) aus
einem Verdampfer 108 und drückt den verdichteten Kältemitteldampf über einen Ulabscheider
103 in einen wassergekühlten Gegenstromkondensator 104. Das mitgeführte Käl*aschinenöl
wird in dem Ulabscheider 103 abgeschieden und über ein Schwimmerventil unmittelbar
zum Kompressor 101 zurückgeführt. In dem Gegenstromkondensator 104 wird das Kältemittel
unter Wärmeentzug verflüssigt und gesammelt. Dabei erfolgt die Wärmeabfuhr über
Leitungswasser, dessen Durchlaufmenge in Abhängigkeit des Kältemitteldruckes über
ein Kühlwasserventil124 kontinuierlich regelbar ist.
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Das verflüssigte Kältemittel gelangt über einen Filtertrockner 105
zu einem Expansionsventil 107 und entspannt sich schließlich in einem Verdampfer
108. Von dort wird es über den Flüssigkeitsabscheider 106 wieder vom Kompressor
101 angesaugt. Die vorstehend beschriebenen Teile bilden den ersten Kältemittelkreislauf
der Dreistufen- Kaskade.
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Der Verdampfer 108 ist als Gegenstrom-Wärmetauscher ausgebildet und
zugleich Kondensator des nächsten Kältemittelkreislaufs. In diesem Verdampfer sind
Temperaturen bis - 400C erzeugbar.
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Der Kältemitteldruck in der ersten Stufe wird durch einen Oberdrucksicherheitsschalter
102 begrenzt. Dieser Oberdruckschalter spricht insbesondere dann an, wenn kein Kühlwasser
oder zuwenig Wasser bzw. zu warmes Wasser zur Verfügung steht.
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Er hat im Prinzip die Funktion einer Wassermangel sicherung.
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In der zweiten Stufe saugt ein Kompressor 109 über einen Flüssigkeitsabscheider
118 gasförmiges Kältemittel (R 13) aus einem Verdampfer 123 und drückt es über einen
Ulabscheider 111 in den Kondensator 112. Dort wird das gasförmige, verdichtete Kältemittel
unter Wärmeentzug bei ca.
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- 350C verflüssigt und gelangt schliesslich über einen Filtertrockner
120 zu einem Expansionsventil 122. Im Gegensatz zu dem Expansionsventil 107 der
ersten Stufe arbeitet das Expansionsventil 122 mit direkter Steuerung, d.h. es wird
unmittelbar von der Temperatur der Verdampferaustrittsseite geregelt.
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Ober das Expansionsventil 122 entspannt sich das Kältemittel im Verdampfer
123, wobei Temperaturen bis ca. - 800C erreicht werden. Dabei verdampft das Kältemittel
und gelangt über den Flüssigkeitsabscheider 118 wieder zum Kompressor 109.
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Auch die zweite Stufe ist durch einen Oberdruckschalter 110 abgesichert.
Dieser spricht insbesondere dann an, wenn die Kühlung der ersten Stufe ungenügend
ist. Dies kann dann der Fall sein, wenn das Gerät eingeschaltet wird und die normale
Betriebstemperatur im Kondensator 112 noch nicht erreicht ist.
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Bedingt durch die physikalischen Eigenschaften des Kältemittels R
13, das bei Raumtemperatur nur dampfförmig sein kann, ist ein Druckausgleich zwischen
der Hochdruck- und der Niederdruckstufe erforderlich. Dieser Druckausgleich erfolgt
über ein stromlos öffnendes Magnetventil 128.
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Die Kühlfalle 41 liegt im Kåltemittelkreislauf der dritten Stufe der
Kaskade und ist gleichzeitig der Verdampfer dieser Stufe. Ein Kompressor 126 saugt
aus der Kühlfalle 41 gasförmiges Kältemittel R 14 an und drückt es über einen Ulabscheider
130 in einen Kondensator 132. Ein wassergekühlter Wärmetauscher
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entzieht dem verdichteten Kältemittel die Kompressionswärme und entlastet hierdurch
den Kondensator 132.
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Ein Dlabscheiderl30 arbeitet mit einer elektronischen Schwimmerregelung
in Verbindung mit einem Magnetventil 137 und einem Filter 138.
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Im Kondensator 132 wird das Kältemittel unter Wärmeentzug bei ca.
- 700C verflüssigt. Es gelangt anschliessend über einen Wärmetauscher 133 zu einem
Expansionsventil 135. Dieses Ventil arbeitet mit einem sogenannten äußeren Druckausgleich
und ist über eine Druckausgleichsleitung 135a unmittelbar mit der Saugleitung verbunden.
Vom Expansionsventil 135 gelangt das Kältemittel in die Kühlfalle 41, entspannt
sich dort und gelangt schließlich wieder zurück zum Kompressor 126.
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Hierbei werden an der Kühl falle 41 Temperaturen zwischen - 120 und
- 1300C erreicht.
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Der Kältemittel kreislauf der dritten Stufe wird ebenfalls über einen
Oberdrucksicherheitsschalter 127 gegen unzulässig hohe Betriebsdrücke abgesichert.
Hohe Betriebsdrücke entstehen dann, wenn die zweite Stufe unzureichend kühlt. Dies
ist insbesondere dann der Fall, wenn nach der Inbetriebnahme der Anlage im Kondensator
132 die erforderlichen Betriebstemperaturen noch nicht erreicht sind. Bedingt durch
die physikalischen Eigenschaften des Kältemittels R 14, das bei Raumtemperatur in
dampfförmigen Zustand sein kann, ist ein Druckausgleich zwischen der Hochdruck-
und der Niederdruckseite erforderlich. Dieser Druckausgleich erfolgt über ein stromlos
öffnendes Magnetventil 128a.Ein Druckausgleichsgefäß 131 nimmt einen wesentlichen
Teil des Kältemittels auf, so daß auch während des Stillstandes der Kältemitteldruck
nicht über 16 bar ansteigt.
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Die einzelnen Kompressoren 101, 109 und 126 sind in der Weise verriegelt,
daß zunächst der Kompressor 101 anläuft, nach Erreichen einer normalen Betriebstemperatur
im Kondensator 112 dem Kompressor 109 zuschaltet und nach Erreichen einer normalen
Betriebstemperatur im Kondensator 132 schließlich den Kompressor 126 zuschaltet.
Dabei wird das Zuschalten der Kompressoren 109 und 126 über elektronische Verzögerungsstufen
zeitlich verzögert. Es versteht sich, daß hierdurch eine erhebliche Zeit verstreichen
würde, bis an der Kühifalle 41 die gewünschte tiefe Temperatur erreicht ist.
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Bei der Abwandlung des Kälteaggregats im Hinblick auf den Erfindungsgegenstand
befindet sich in der Leitung 140 für das flüssige Kältemittel der letzten Stufe
zwischen dem Wärmetauscher 133 und dem Expansionsventil 135 ein magnetisches Absperrventil
141, durch welches die letzte Stufe der Kaskade mit der Kühlfalle 41 und dem Kompressor
126 stillsetzbar ist.
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Dennoch bleibt während der Stillsetzung der letzten Stufe das tiefe
Temperaturniveau am Verdampfer 123 bzw. am Kondensator 132 erhalten, so daß die
Kälteleistung an der Kühlfalle 41 schon kurze Zeit nach dem Uffnen des Ventils 141
auch dann wieder zur Verfügung steht, wenn die Kühlfalle 41 zuvor auf Temperaturen
oberhalb der Raumtemperautr aufgeheizt war, beispielsweise auf 450C. Bereits 3 Minuten
nach dem Uffnen des Ventils 141 hat das Kältemittel eine Vorlauftemperatur von etwa
- 1000C, und die Außenfläche der Kühlfalle hat eine Temperatur von - 55 0C angenommen.
Nach etwa 10 Minuten sind nahezu stationäre Betriebstemperaturen von - 1200C im
Kältemittel und - 900C an der Oberfläche der Kühlfalle erreicht (Fig.5).
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In Figur 3 ist noch der mit der Kühlfalle 41 zusammenwirkende Heizstromkreis
142 dargestellt, der eine Stromquelle 143 aufweist. Nach Schliessen des Ventils
141 und der damit verbundenen Unterbrechung des Kältemittelkreislaufs kann der Stromkreis
zwischen dem Stromanschluß 44 und der Stromquelle 143
geschlossen
werden, so daß sich die beiderseits des Stromanschlusses 44 liegenden Längenabschnitte
der Kühl falle 41 durch direkten Stromdurchgang aufheizen. Die hierfür erforderlichen
Leitungen sind im oberen Teil der Figur 3 gestrichelt dargestellt.
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Die Auswirkungen der erfindungsgemäßen Maßnahme werden nachfolgend
anhand der Figur 4 näher erläutert : dort ist auf der Abszisse die Zeit t in Minuten
und auf der Ordinate der Druck von 10 5 mbar bis 103 mbar bzw. 1 bar aufgetragen.
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Zum Zeitpnkt to wird die Vorpumpe eingeschaltet, zur Zeit t 1 wird
eine Rootspumpe eingeschaltet. Ohne die erfindungsgemäße Lösung würde der Druckverlauf
der gestrichelten oberen Kurve a folgen. Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird jedoch
zum Zeitpunkt tK s d.h. nach 4 Minuten, das Kälteaggregat zugeschaltet, wodurch
der Druck im Rezipienten wesentlich rascher absinkt und der ausgezogenen Kurve b
folgt. Zum Zeitpunkt t3 erfolgt die Umschaltung auf Hochvakuum. Es ist zu erkennen,
daß bereits nach etwa 12 Minuten ein Druck von lo 4mbar unterschritten wird.
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Figur 5 ist im Zusammenhang mit Figur.4 zu sehen, d.h. die Abszisse
der Figur 4 ist auch die Abszisse der Figur 5. Auf der Ordinate der Figur 5 sind
die Temperaturwerte in 0C aufgetragen. Die obere Kurve c gibt dem Temperaturverlauf
an der Außenfläche der Kühl falle während des Evakuierungsvorganges wieder, für
den der Druckverlauf in Figur 4 dargestellt ist. Die untere Kurve d gibt die Vorlauftemperatur
des Kältemittels wieder (gemessen mittels einer eingebauten Meßstelle).
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Wie bereits weiter oben ausgeführt wurde, erreichen die Temperaturen
wenige Minuten nach Zuschalten der dritten Stufe der Kaskade bereits die geforderten
tiefen Werte, was vornehmlich darauf zurückzuführen ist, daß die beiden ersten Stufen
der Kaskade in Betrieb gehalten wurden.
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In Figur 6 ist der Temperaturverlauf an der Oberfläche der Kühl falle
in Abhängigkeit von der Aufheizzeit dargestellt.
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Auf der Abszisse ist die Zeit in Minuten, auf der Ordinate die Temperatur
in 0C aufgetragen. Der Heizstrom wird zum Zeitpunkt tH eingeschaltet, wobei selbstverständlich
die letzte Stufe der Kaskade ausser Betrieb gesetzt ist. Ausgehend von - 100 0C
erreicht die Temperatur bereits nach etwa 2,5 Minuten OOC und nach etwa 4 Minuten
+ 55 OC. Diese Temperatur ist ausreichend, um die Kühl falle abzutauen und die Kondensation
von Wasserdampf zu verhindern. Die Temperatur wird zweckmässig geregelt auf einem
konstanten Wert gehalten.
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Nach Abschalten der Heizung kann sofort mit einem neuen Verfahrenszyklus
begonnen werden, dessen Druckverlauf in Figur 4 dargestellt ist.
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L e e r s e i t e