KRYOGENE KONDENSATIONSPUMPE

Abstract

 Die kryogene Kondensationspumpe enthält ein Gehäuse (1), in dessen innerem ein Gefäß (3) für ein Kryomittel (Flüssigstickstoff), eine wärmeleitende Zarge (4) und ein Pfeiischirm (5), die gemeinsam einen Strahlungsschirm (3,4, 5) bilden, und ein Abpumpelement (6) angeordnet sind. Das Kryomittelgefäß (3) und das Abpumpelement (6) sind mit Aufhängerohren (9) bzw. (10) versehen. Jedes Aufhängerohr (9, 10) ist mit Baugruppen (11-a) bzw. (11-b) zu dessen Anschluß an das Gehäuse (1) und Baugruppen (12-a) und (12-b) zum Anschluß an das Kryomittelgefäß (3) bzw. an das Abpumpelement (6) versehen.
Das Aufhängerohr (10) des Abpumpeiementes (6) ist mit einer Lagerbuchse (37) versehen und im Deckel (7) des Kryomittelgefäßes (3) ist ein ringförmiges Element (38) befestigt, das mit der Lagerbuchse (37) in Berührung kommt. Das Gehäuse (1) der Pumpe, der Strahlungsschrim (3, 4, 5) und das Abpumpelement (6) sind aus Metallen mit einem kleinen spezifischen Gewicht hergestellt.

Beschreibung

Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf die Vakuumtechnik und insbesondere auf Konstruktionen kryogener Kondensations vakuumpumpen. Am vorteilhaftesten kann die Erfindung in der Vakuumtechnik verwendet werden,die in der Elektronen- und Hochfrequenzindustrie und in anderen Industriezweigen sowie in wissenschaftlichen Forschungen zu einem breiten Einsatz kommt, in denen es erforderlich ist, ein extra reines, vollkommen ölfreies Höchstvakuum in einem Bereich der Betriebsdrücke 1.10^-4 bis 1.10^-10 Pa zu erzeugen und eine längere Zeit aufrechtzuerhalten.

Vorhergehender Stand der Technik

[0002] Zur Zeit werden kryogene Kondensationspumpen vervollkommnet, indem man ihre Konstruktionen in bezug auf eine Senkung des Gewichtes und des Metallaufwandes, eine Vereinfachung der Montage und der Demontage der Pumpen und eine Steigerung deren Wirtschaftlichkeit optimiert.

[0003] Es ist eine kryogene Kondensationspumpe mit einem Gehäuse bekannt, in dessen Innerem ein Strahlungsschirm, enthaltend, miteinander verbunden, ein Kryomittelgefäß, eine wärmeleitende Zarge und einen Pfeilschirm, sowie ein als Gefäß ausgeführtesAbpampelement angeordnet sind. Das Kryomittelgefäß des Strahlungsschirms und das Abpumpelement sind mit Aufhänger ohren versehen, die zum Einfüllen der Kryomittel, Flüssigstickstoff bzw. Flüssighelium, in die besagten Gefäße,sowie zur Befestigung dieser Gefäße im Gehäuse dienen (Zeitschrift der Akademie der Wissenschaften der UdSSR "Pribory i tekhnika experimenta", Nr. 2, 1982, Moskau, M.P.Larin "Vysokovakuumnye agregaty s kriogennym i magnitozaryadnym nasosami").

[0004] Es ist bekannt, daß in kryogenen Helium-.Kondensationspumpen eine der wichtigsten Fragen jene eines wirtschaftlichen Verbrauchs von Flüssighelium infolge dessen Knappheit und hohen Preises ist. In der beschriebenen Pumpe ist aber ein aus Kupfer ausgeführtes Abpumpelement, das mit Flüssighelium gefällt wird, einer großen Wärmezufuhr über ein g_lattwandi- g_es Aufhängerohr ausgesetzt. Infolgedessen weist diese Pumpe eine verhältnismäßig hohe Verdampfungsrate des Flü_ssigheli- ums auf, wodurch eine Pumpe dieser Konstruktion unzureichend wirtschaftlich ist.

[0005] Es ist eine kryogene Kondensationspumpe mit einem Gehäuse bekannt, in dessen Innerem ein Strahlungsschirm, der, miteinander verbunden, ein Kryomittelgefäß, eine wärmeleitende Zarge und einen Pfeilschirm enthält, sowie ein Abpumpelement in Form eines Gefäßes angeordnet sind, (SU, A, 1017817). Das Abpumpelement ist als ein Gefäß ausgefährt und in einem Hohlraum untergebracht, der durch den Boden des Kryomittelgefäßes des Strahlungsschirms, die Oberfläche der wärmeleitenden Zarge und den Pfeilschirm gebildet ist. Das Kryomittelgefäß des Strahlungsschirms und das Abpumpelement sind mit Aufhängerohren versehen, die zum Einfüllen des Flüssigstickstoffes bzw. des Flüssigheliums in die besagten Gefäße, sowie zur Befestigung dieser Gefäße im Gehäuse dienen. Dabei ist zur Verminderung einer Wärmezufuhr in das mit Flüssighelium gefüllte Abpumpelement über das Aufhängerohr das letztere als ein gewelltes Metallrohr mit einem Spiralprofil der Sicken ausgeführt. Die Aufhängerohre sind an das Kryomittelgefäß des Strahlungsschirms oder an das Abpumpelement durch Schweißung angeschlossen. Zum Anschluß der Aufhängerohre an das Gehäuse werden ihre oberen Stirnflächen an die oberen Stirnflächen der Gehäusestutzen angeschweißt, worin die Aufhängerohre eingesteckt werden. Das Gehäuse der Pumpe und die Aufhängerohre sind aus nichtrostendem Stahl und Elemente des Strahlungsschirms - das Kryomittelgefäß, die wärmeleitende Zarge und der Pfeilschirm - und das Abpumpelement aus Kupfer ausgeführt.

[0006] Ein Nachteil dieser Pumpe besteht in einer komplizierten Montage und Demontage, z.B. bei einer Reparatur des Kryomittelgefäßes des Strahlungsschirms bzw. des Abpumpelementes. In diesem Falle hat man die oberen Stirnflächen der miteinander geschweißten Aufhängerohre und Gehäusestutzen abzuschneiden and nach einer. Reparatur und der anschließenden Montage der Pumpe eine hochwertige nochmalige Schweißung dieser Elemente sicherzustellen. Diese Arbeitsgänge sind arbeitsintensiv, sie erfordern Spezialbedingungen und einen hohen Zeitaufwand. Außerdem werden durch die Ausführung der Pumpenelemente aus nichtrostendem Stahl und Kupfer ein großes Gewicht und ein hoher Metallaufwand bedingt. Dies bewirkt größere Beanspruchungen der Pumpenelemente und deren Schweißverbindungen und bringt die Gefahr ihrer Zerstörung mit sich, insbesondere beim Pumpentransport.

[0007] Es ist auch darauf hinzuweisen, daß die beschriebene Pumpe unzureichend wirtschaftlich infolge eines ziemlich großen Verbrauchs der Kryomittel - Flüssigstickstoff und Helium - durch deren Verdampfung ist, die durch größere Wärmezufuhr in das Abpumpelement und in das Kryomittelgefäß des Strahlungsschirms bedingt wird.

Offenbarung der Erfindung

[0008] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kryogene Kondensationspumpe zu schaffen, enthaltend ein Gehäuse, in dessen Innerem ein Strahlungsschirm mit einem Kryomittelgefäß und ein Abpumpelement in Form eines Gefäßes untergebracht sind, die mit Aufhängerohren versehen sind, bei der eine Verbindung der Aufhängerohre mit dem Gehäuse und dem Gefäß des Strahlungsschirms derart ausgeführt ist und das Gehäuse, der Strahlungsschirm und das Abpumpelement aus solch einem Werkstoff hergestellt sind, daß eine Montage bzw. Demontage der Pumpe bei der gleichzeitigen Reduzierung des Gewichtes und der Verminderung des Metallaufwandes der Pumpe sowie unter Sicherstellung der zuverlässigen vakuumdichten Verbindung der Pumpenelemente erleichtert und vereinfacht werden.

[0009] Diese Aufgabe wird bei einer kryogenen _Kondensationspumpe mit einem Gehäuse, in dessen Innerem ein Strahlungsschirm, enthaltend, miteinander verbunden, ein Kryomittelgefäß, eine wärmeleitende Zarge und einen Pfeilschirm, sowie ein als Gefäß ausgeführtes Abpumpelement angeordnet sind, wobei das Kryomittelgefäß des Strahlungsschirms und das Abpumpelement mit Aufhängerohren versehen sind, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jedes Aufhängerohr mit an dessen gegenüberliegenden Enden angeordneten Baugruppen zum Anschluß an das Gehäuse und an das Kryomittelgefäß des Strahlungsschirm bzw. an das Abpumpelement versehen ist, wobei die Baugruppe zum Anschluß des Aufhängerohrs an das Gehäuse einen in der Bohrung eines Gehäuseflansches untergebrachten Stutzen enthält, der mit dem einen Ende an dem Aufhängerohr luftdicht befestigt ist, und an dem anderen Ende dieses Stutzens ein Bund mit einem ringförmigen Ansatz ausgeführt ist, der dem Gehäuse zugekehrt ist, worauf ein ringförmiger Gegenanschlag ausgefährt ist, wobei zwischen den besagten ringförmigen Ansätzen eine abdichtende metallische Einlage angebracht und im mittleren Teil des besagten Stutzens ein Ringflansch befestigt ist, worin Anschlagbolzen angeordnet sind, die mit dem Gehäuseflansch zur Berührung kommen, und daß die Baugruppe zum Anschluß des Aufhängerohrs an des Kryomittelgefäß des Strahlungsschirms bzw. an das Abpumpelement einen an den Hals des Kryomittelgefäßes des Strahlungsschirms bzw. des Abpumpelements luftdicht angeschlossenen Stutzen mit einem stirnseitigen Dichtungsbund und zwei zueinander mit ihren Stirnflächen zugekehrte, miteinander verbundene Flansche enthält, von denen der eine am Ende des Aufhängerohrs luftdicht befestigt und der andere am Ende des besagten Stutzens angeordnet ist, wobei die besagten Flansche an den einander zugekehrten Flächen mit ringförmigen Ansätzen versehen sind und der besagte stirnseitige Dichtungsbund des Stutzens zwischen den ringförmigen Ansätzen der besagten Flansche angeordnet ist, wobei das Aufhängerohr des Abpumpelenentes mit einer Lagerbuchse versehen ist und im Deckel des Kryomittelgefäßes des Strahlungs schirms ein Ringelement befestigt ist, das mit der Lagerbuchse in Berührung kommt, wobei das Pumpengehäuse, der Strahlungsschirm und das Abpumpelement aus Metallen mit einem kleinen spezifischen Gewicht hergestellt sind.

[0010] Durch Ausrüstung jedes Aufhängerohrs mit Baugruppen zum Anschluß an das Gehäuse und das Kryomittelgefäß des Strahlungsschirms bzw. an das Abpumpelement und durch besagte Ausführung dieser Baugruppen werden die Montage und die Demontage der Pumpe erleichtert und vereinfacht, wenn eine Reparatur des Kryomittelgefäβes, des Strahlungsschirms bzw. des Abpumpelementes, z.B. zum wiederholten Bedampfen von deren Flächen mit Aluminium erforderlich ist. Bei einer Demontage der Pumpe werden nur die Baugruppen zum Anschluß der Aufhängerohre an das Gehäuse auseinandergenommen, wonach alle inneren Baugruppen der Pumpe aus dem Gehäuse herausgenommen werden. Bei der Montage werden die Baugruppen der Pumpe in umgekehrter Reihenfolge zusammengebaut.

[0011] Die besagten Anschlußbaugruppen, die auf die beschriebene Art und Weise ausgeführt sind, machen die Herstellung des Pumpengehäuses, des Strahlungsschirms und des Abpumpelementes aus Metallen mit einem kleinen spezifischen Gewicht, und zwar das Gehäuse aus Titan, der Strahlungsschirm und das Abpumpelement aus Aluminium möglich, wodurch das Gewicht und der Metallaufwand der Pumpe verkleinert werden können.

[0012] Die besagte Ausführung der Anschlußbaugruppen stellt eine vakuumdichte Verbindung eines aus Titan hergestellten Pumpengehäuses sowie, aus Aluminium hergestellt, eines Strahlungsschirms und eines Abpumpelementes mit aus nichtrostendem Stahl hergestellten Aufhängerohren sicher. Bei einem Festziehen der AnschluSbaugruppen wird dadurch, daß an den zu verbindenden Elementen ringförmige Ansätze und eine Dichtungseinlage dazwischen, die aus einem weichen Metall, z.B. Aluminium ausgeführt ist, vorhanden sind, eine vakuumdichte Verbindung des aus Titan ausgeführt Gehäuses mit einem aus nichtrostendem Stahl hergestellten Aufhängerohr und des aus Aluminium hergestelten Kryomittelgefäßes des Strahlungsschirms bzw. des Abpumpelementes mit einem ebenfalls aus nichtrostendem Stahl hergestellten Aufhängerohr erreicht.

[0013] Es ist zweckmäßig, daß die Kontaktflächen der Lagerbuchse und des ringförmigen Elementes kegelig ausgeführt werden. Diese Ausführung der Kontaktflächen erleichtert den Ausbauvorgang des Abpumpelementes bei einem Auseinandernehmen der Pumpe und stellt einen besseren Wärmekontakt des mittleren Teils des Aufhängerohrs mit dem Kryomittelgefäß des Strahlungsschirms nach deren Zusammenbau sicher.

[0014] Es ist zweckmäßig, daß das Aufhängerohr des Abpumpelementes auf der Seite, die dem Abpumpelement zugekehrt ist, mit einem koaxial angeordneten Schirm versehen ist, der einen Wärmekontakt mit dem Aufhängerohr in der Nähe seiner Baugruppe zum Anschluß mit dem Abpumpelement aufweist.

[0015] Der besagte Schirm setzt eine Wärmezufuhr durch Strahlung vom Kryomittelgefäß des Strahlungsschirms in die Baugruppe zum Anschluß des Aufhängerohrs an das Abpumpelement, das die Flüssigheliumtemperatur aufweist, sowie in den unteren Teil des Aufhängerohrs herab, dessen Temperatur jener des Flüssigheliums nahe ist. Folglich wird eine Wärmezufuhr durch die Wärmeleitfähigkeit in das Abpumpelement selbst vom Aufhängerohr und seiner Baugruppe zum Anschluß an das Abpumpelement vermindert, wodurch eine Flüssigheliumverdampfung im Abpumpelement vermindert und somit die Wirtschaftlichkeit der Pumpe gesteigert werden.

[0016] Es ist zweckmäßig, daß das Kryomittelgefäß des Strahlungsschirms mit einem zusätzlichen Schirm versehen wird, der zwischen dem Gehäuse und dem besagten Gefäß mit einem Spalt gegenüber diesen angeordnet ist. Der zusätzliche Schirm vermindert eine Wärmezufuhr durch Strahlung vom Pumpengehäuse in das Kryomittelgefäß, wodurch eine Verdampfung des Kryomittels (Flüssigstickstoff) herabgesetzt und somit die Wirtschaftlichkeit der Pumpe gesteigert werden.

[0017] Es ist zweckmäßig, daß im Boden des Abpumpelementes in dessen Achse ein Buchse angeordnet wird, in deren gegenüberliegenden Enden koaxiale Blindbohrungen ausgeführt sind und im Pfeilschirm eine Bohrung vorhanden ist, die mit den Bohrungen in der Buchse gleichachsig ist.

[0018] Die besagte Buchse mit Bohrungen gibt die Möglichkeit, das Abpumpelement im Pumpengehäuse mit Hilfe von in diese Bohrungen eingesteckten und arretierten Stangen starr zu befestigen, was beim Transport der Pumpe die Unversehrtheit der Pumpenelemente und -baugruppen und deren Schweißverbindungen gewährleistet.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

[0019] Nachstehend wird die Erfindung durch eine ausführliche Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig.1 eine erfindungsgemäße kryogene Kondensationspumpe im Schnitt;

Fig.2 die Baugruppe A in Fig.1 im vergrößerten Maßstab im Schnitt;

Fig.3 die Baugruppe B in Fig.1 im vergrößerten Maßstab im Schnitt und

Fig.4 die Baugruppe C in Fig.1 im vergrößerten Maßstab im Schnitt.

Die beste Ausführungsvariante der Erfindung

[0020] Die kryogene Kondensationspumpe enthält ein Gehäuse 1 (Fig.1) mit einem Deckel 2, in dessen Innerem, miteinander verbunden, ein Gefäß 3 für das Kryomittel (Flüssigstickstoff), eine wärmeleitende Zarge 4 und ein Pfeilschirm 5, die gemeinsam einen Strahlungsschirm 3, 4, 5 bilden, und ein Abpumpelement 6 untergebracht sind. Das Kryomittelgefäß 3 hat einen Deckel 7 und einen Boden 8. Das Abpumpelement ist als ein Gefäß ausgeführt, das ein Kryomittel (Flüssighelium) aufnimmt und in einem Hohlraum untergebracht ist, der durch den Boden 8 des Kryomittelgefäßes 3, die wärmeleitende Zarge 4 und den Pfeilschirm 5 gebildet ist.

[0021] Das Kryomittelgefäß 3 des Strahlungsschirms 3, 4, 5 und das Abpumpelement 6 sind mit . zugehörigen Aufhängerohren 9 und 10 versehen. Das Aufhängerohr 9 enthält an seinen gegenüberliegenden Enden angeordnete Baugruppen 11a und 12a zum Anschluß an das Gehäuse 1 bzw. das Kryomittelgefäß 3. Das Aufhängerohr 10 enthält auch an seinen gegenüberliegenden Enden angeordnete Baugruppen 11-b und 12-b zum Anschluß an das Gehäuse 1 bzw. das Abpumpelement 6.

[0022] Die Baugruppe 11-a zum Anschluß des Aufhängerohrs 9 an das Gehäuse 1 enthält einen Stutzen 13 (Fig.2), der in einer Bohrung 14 eines Flansches 15 des Gehäuses 1 untergebracht ist. Der Flansch 15 ist im Inneren einesStutzens 16 des Deckels 2 des Gehäuses 1 angeordnet und mit dem Stutzen 16 und folglich mit dem Gehäuse 1 starr verbunden.

[0023] Das eine Ende 17 des Stutzens 13 ist am Aufhängerohr 9 luftdicht befestigt und an seinem anderen Ende ist ein Bund 18 mit einen Ringansatz 19 ausgeführt, der dem Flansch 15 des Gehäuses 1 zugekehrt ist, worauf ein ringförmiger Gegenansatz 20 ausgeführt ist. Zwischen den ringförmigen Ansätzen 19 und 20 ist eine Dichtungseinlage 21 anbebracht, die aus weichem Metall, z.B. Aluminium hergestellt ist. Im Mittelteil des Stutzens 13 ist auf einem Gewinde ein ringförmiger Flansch 22 angeordnet, der Gewindebohrungen aufweist, worin Anschlagbolzen 23 eingesetzt sind.

[0024] Die Baugruppe 11-b zum Anschluß des Aufhängerohrs 10 an das Gehäuse 1 ist ähnlich der Baugruppe 11-a zum Anschluß . des Aufhängerohrs 9 an das Gehäuse 1 mit dem einzigen Unterschied ausgeführt, daß der Flansch 15 unmittelbar am Boden 2 des Gehäuses 1 befestigt ist (der Flansch ist im einzelnen nicht eingezeichnet, damit die Zeichnungen übersichtlich bleiben).

[0025] In den Baugruppen 11-a und 11-b zum Anschluß der Aufhängerohre 9 bzw. 10 an das Gehäuse 1 der Pumpe wird beim Festziehen der Anschlagbolzen 23 infolgedessen, daß auf den einander zugekehrten Flächen des Bundes 18 bzw. des Flansches 15 des Gehäuses 1 die ringförmigen Ansätze 19 und 20 und eine Dichtungseinlage 21 zwischen diesen vorhanden sind, die aus weichem Metall, z.B. Aluminium hergestellt wird, eine vakuumdichte Verbindung mit dem aus nichtrostendem Stahl hergestellten Gehäuse 1 sichergestellt.

[0026] Die Baugruppe 12-a zum Anschluß des Aufhängerohrs 9 an das Kryomittelgefäß 3 des Strahlungsschirms 3, 4, 5 enthält einen an einen Hals 26 des Kryomittelgefäßes 3 luftdicht angeschlossenen Stutzen 24 (Fig.3) mit einem stirnseitigen Dichtungsbund 25. Die Baugruppe 12-a enthält auch zwei Flansche 27 und 28, die einander mit Stirnflächen 29 bzw. 30 zugekehrt und miteinander durch Spannschrauben 31 verbunden sind. Der Flansch 27 ist an einem Ende des Aufhängerohrs 9 luftdicht befestigt und der Flansch 28 ist am Ende des Stutzens 24 angeordnet. Die Flansche 27 und_'28 sind auf ihren Stirnflächen 29 bzw. 30 mit ringförmigen Ansätzen 32 bzw. 33 versehen und zwischen ihnen befindet sich der besagte Dichtungsbund 25.

[0027] Die Baugruppe 12-a zum Anschluß des Aufnägerohrs 9 an das Kryomittelgefäß 3 ist mit einem Schirm 34 mit einem Bund 35 versehen. Der Schirm 34 setzt eine Wärmezufuhr durch Strahlung vom Gehäuse 1 zur Baugruppe 12-a herab.

[0028] Die Baugruppe 12-b zum Anschluß des Aufhängerohrs 10 an das Abpumpelement 6 ist ähnlich der Baugruppe 12-a zum Anschluß des Aufhängerohrs 9 an das Kryomittelgefäß 3 ausgeführt und in Fig.4 dargestellt, worin die gleichnamigen Elemente durch dieselbenBezeihnungen wie in Fig.3 bezeichnet sind.

[0029] In den Baugruppen ₃ 12-a zum Anschluß des Aufhängerohrs 9 an das Kryomittelgefäß und 12-b zum Anschluß des Aufhänge- ^pohrs 10 an das Abpumpelement 6 wird beim Festziehen der Spannschrauben 31 infolge dessen, daß ringförmige Ansätze 32, 33 auf den einander zugekehrten Stirnflächen 29, 30 der Flansche 27 bzw. 28 und ein Dichtungsbund 25 zwischen den ringförmigen Ansätzen 32, 33 vorhanden sind, der aus weichem Metall, z.B. Aluminium hergestellt ist, eine vakuumdichte Verbindung des Kryomittelgefäßes 3 bzw. des Abpumpelementes 6, die aus Aluminium hergestellt sind, mit den aus nichtrostendem Stahl hergestellten Aufhängerohren 9, 10 sichergestellt.

[0030] Das Aufhängerohr 10 des Abpumpelementes 6 verläuft durch das Kryomittelgefäß 3 des Strahlungsschirms 3, 4, 5 im Inneren eines Zylinders 36, der in der Achse des Kryomittelgefaßes 3 angeordnet und im Deckel 7 und im Boden 8 des besagten Gefäßes befestigt ist. Das Aufhängerohr 10 ist mit einer Lagerbuchse 37 versehen, die auf ein Spiralprofil der Sicken des Aufhängerohrs 10 aufgeschraubt ist und im Deckel 7 des Kryomittelgefäßes 3 ist ein ringförmiges Element 38 befestigt, das mit der Lagerbuchse 37 in Berührung kommt. Kontaktflächen der Lagerbuchse 37 und des Ringelementes 38 sind kegelig ausgeführt. Diese Ausführung der Kontaktflächen der Lagerbuchse 37 und des Ringelementes 38 erleichtert den- Ein- bzw. Ausbau des Abpumpelementes 6 bei einer Montage bzw. Demontage der Pumpe. Außerdem wird dadurch ein besserer Wärmekontakt zwischen dem Aufhängerohr 10 und dem Kryomittelgefäß 3 zur Verminderung der Wärmezufuhr infolge Wärmeleitfähigkeit über den oberen Teil des Aufhängerohrs 10 vom Gehäuse 1 der Pumpe gewährleistet.

[0031] Das Kryomittelgefäß 3 ist mit einem zusätzlichen Schirm 39 versehen, der zwischen dem Gehäuse 1 und dem Kryomittelgefäß 3 mit einem Spalt 40 gegenüber diesen angeordnet ist. Der Schirm 39 wird an dem Bund 35 des Schirms 34 (Fig.3) aufgehängt. Dieser Schirm vermindert die Wärmezufuhr durch Strahlung vom Gehäuse 1 der Pumpe zum Kryomittelgefäß 3, infolgedessen wird eine Verdampfung des Kryomittels (Flüssigstickstoff) vermindert und die Wirtschaftlichkeit der Pumpe gesteigert.

[0032] Das Aufhängerohr 10 des Abpumpelementes 6 ist auf jener Seite, die dem Abpumpelement zugekehrt ist, mit einem koaxial angeordneten Schirm (Fig.4) versehen, der aus zwei Teilen,und zwar einem oberen Teil 41, der die Oberfläche des Aufhängerohrs 10 auf einer Hälfte seiner Länge umschließt, und einem unteren Teil 42, der die Baugruppe 12-b zum Anschluß des Aufhängerohrs 10 an das Abpumpelement 6 schützt, besteht. Der obere 41 und der untere 42 Schirmteil sind durch ein Gewinde 43 verbunden. Der Schirm weist einen Wärmekontakt von mit dem.Aufhängerohr 10 in der Nähe dessen Baugruppe zum Anschluß an das Abpumpelement 3 auf. Der Kontakt wird mit Hilfe eines Bundes 44 erzielt, der am unteren Schirmteil 42 ausgeführt ist und mit der Sickenspirale des Aufhängerohrs 10 zum Eingriff kommt.

[0033] Ein Ende des Aufhängerohrs 10 ist mit dem Flansch 27 der Baugruppe 12-b zu seinem Anschluß an das Abpumpelement 6 unmittelbar verbunden (verschweißt) und weist daher eine Temperatur auf, die der Flüssigheliumtemperatur im Abpumpelement 6 (4,2K) nahe liegt. Dank des- Wärmekontakts des Aufhängerohrs 10 mit dem unteren Schirmteil 42 wird längs des Schirms eine Temperatur aufrechterhalten, die der Flüssigheliumtemperatur nahe ist. Die Temperatur des Aufhängerohrs 10 ändert sich von seinem Ende, das an das Abpumpelement 6 anschließt, bis zur Mitte der Länge von 4,5 bis 50 K.

[0034] Dieser Schirm vermindert die Wärmezufuhr durch Strahlung vom Gefäß 3 des Strahlungsschirms 3, 4, 5 in die Baugruppe 12-b des Aufhängerohrs 10 mit dem Abpumpelement 6 und dem unteren Teil des Aufhängerohrs 10. Folglich wird die Wärmezufuhr durch Wärmeleitung in das Abpumpelement 6 vom Aufhängerohr 10 und von der Baugruppe 12-b zum Anschluß an das Abpumpelement 6 vermindert, wodurch eine Verdampfung von Flüssighelium herabgesetzt und deswegen die Wirtschaftlichkeit der Pumpe gesteigert werden.

[0035] Die Pumpe ist mit Flanschen 45, 46, 47 zum Anschluß an eine Hilfspumpe zum Hochvakuumevakuieren z.B. eine Ionenzerstäuberpumpe, an eine Pumpe zum Vorevakuieren, z.B. eine Adsorptionspumpe, und an eine Arbeitskammer (nicht eingezeichdie net, damitⁱZeichungen übersichtlich bleiben) und mit einem Stopfenflansch 48 mit einem Boden 49 versehen, der zum Transport der Pumpe und deren Prüfung "auf sich selbst" dient.

[0036] Im Boden 50 des Abpumpelementes 6 ist- in dessen Achse eine Buchse 51 befestigt, in deren gegenüberliegenden Enden Blindbohrungen 52, 53 ausgeführt sind, und im Pfeilschirm 5 ist eine Bohrung 54 vorhanden, die mit den Bohrungen 52, 53 gleichachsig ist. Bei einem Transport der Pumpe wird in die halb des Bohrung 52 eine Stange eingesetzt, die inner- Aufhängerohrs 10 abgesenkt und am Stutzen 13 befestigt wird. In die Bohrung 53 setzt man eine Stange ein, die durch die Bohrung 54 im Pfeilschirm 5 geführt und im Boden 49 des Stopfenflansches 48 bedie festigt wird (^YStangen sind nicht eingezeichnet, damit die Zeichnungen übersichtlich bleiben).

[0037] Die Buchse 51 mit den Bohrungen 52, 53 stellt eine starre Befestigung des Abpumpelementes 6 mittels Stangen sicher, wodurch bei einem Transport der Pumpe die Unversehrtheit der Elemente und der Baugruppen der Pumpe gewährleistet wird.

[0038] Das Gehäuse 1 der Pumpe ist aus Titan, der Strahlungsschirm (das Kryomittelgefäß 3, die wärmeleitende Zarge 4, der Pfeilschirm 5) und das Abpumpelement 6 aus Aluminium hergestellt. Dies gibt die Möglichkeit, das Gewicht und den Metallaufwand der Pumpe zu vermindern.

[0039] Die kryogene Kondensationspumpe funktioniert wie folgt.

[0040] Nachdem die Pumpe transportiert worden ist, entfernt man den Stopfenflansch 48, nimmt die untere Stange heraus und schraubt in die Bohrang 54 einen Kupfer- bzw. Aluminiumstopfen ein. Man stellt die Pumpe mit dem Flansch 47 auf einen Gegenflansch der Arbeitskammer auf und schließt sie vakuumdicht aneinander an. Man nimmt die obere Stange heraus. Dann entfernt man die Stopfen von den Flanschen 45 und 46 und schließt an den Flansch 45 die Ionenzerstäuberpumpe und an den Flansch 46 ein Ventil mit einer Metalldichtung an. Über dieses Ventil wird an die Pumpe ein Svstem zum Vorevakuieren angeschlossen, das aus einer mechanischen Vorvakuumpumpe und einer Adsorptionspumpe besteht. Zuerst evakuiert man mit Hilfe der mechanischen Vorvakuumpumpe das zu evakuierende Volumen der erfindungsgemäßen Pumpe und die Arbeitskammer bis zu einem Druck von 100...40 Pa und danach mit Hilfe einer Adsorptionspumpe bis zu einem Druck von 1.10^-2. . . 1 . 10^-4 Pa.

[0041] Dann füllt man Flüssigstickstoff in das Kryomittelge- fäB 3 über eines der Aufhängerohre 9 ein. Nachdem sich der Druck in der Pumpe um eine Größenordnung gesenkt hat, schaltet man die Ionenzerstäuberpumpe ein und der Druck in der Pumpe senkt sich noch um eine bzw. zwei Größenordnungen.

[0042] Danach ist es zweckmäßig, die Arbeitskammer vorläufig bis zu 200...250 °0 aufheizen zu lassen. Dabei hat man darauf zu achten, daß der Druck in der Kammer nicht über 1.10^-4 Pa ansteigen darf. Nach einer derartigen vier- bis achtstündigen Aufheizung der Arbeitskammer senkt sich der Druck darin nach dem Abkühlen in der Regel bis zu 1.10^-6 ... 1.10^-7 Pa.

[0043] Dann kühlt man, um Flüssighelium zu sparen, das Abpumpelement 6 mit einer kleinen Menge von Flüssigstickstoff (1 bis 2 Liter) bis zu einer Temperatur von 30...100 K ab, die über das Aufhängerohr 10 eingefüllt wird. Man kann dabei die Temperatur mit Hilfe eines Thermoelementes kontrollieren, das über das Aufhängerohr 10 auf den Boden des Abpumpelementes gesenkt wird.

[0044] Nach diesem Arbeitsgang ist der Hohlraum des Abpumpelementes 6 mit Hilfe der mechanischen Vorvakuumpumpe bis zu einem Druck von 100...40 Pa zu evakuieren, mit gasförmigem Helium zu füllen und danach das Abpumpelement 6 mit Flüssighelium zu füllen. Dann wird der Druck in der Arbeitskammer in der Regel bis zu 1.10-7...1.10-9 Pa und darunter sinken. Danach schließt man den Stutzen 13 an ein System zum Sammeln des gasförmigen Heliums an. Mit Hilfe der auf diese Art und Weise vorbereiteten Pumpe wird die Arbeitskammer bis zum erforderlichen Druck evakuiert.

Industrielle Anwendbarkeit

[0045] Am vorteilhaftesten kann die Erfindung in der Vakuumtechnik verwendet werden, die in der Elektronen- und Hochfrequenzindustrie und in andern Industriezweigen sowie in wissenschaftlichen Forschungen zu einem breiten Einsatz kommt, in denen es erforderlich ist, ein extra reines, vollkommen ölfreies Höchstvakuum in einem Bereich der Betriebsdrücke 1.10 ^-4 ...1.10 ^-10 Pa zu erzeugen.

Ansprüche

1. Kryogene Kondensationspumpe mit einem Gehäuse, in dessen Innerem ein Strahlungsschirm, enthaltend, miteinander verbunden, ein Kryomittelgefäß, eine wärmeleitende Zarge und einen Pfeilschirm, sowie ein als Gefäß ausgeführtes Abpumpelement angeordnet sind, wobei das KryomittelgefäB des Strahlungsschirms und das Abpumpelement mit Aufhängerohren versehen sind, dadurch gekennzeichnet , daß jedes Aufhängerohr mit an dessen gegenüberliegenden Enden angeordneten Baugruppen zum Anschluß an das Gehäuse und an das Kryomittelgefäß des Strahlungs schirms bzw. an das Abpumpelement versehen ist, wobei die Baugruppe zum Anschluß des Aufhängerohrs an das Gehäuse einen in einer Bohrung des Genäuseflansches angeordneten Stutzen enthält, der mit dem einen Ende am Aufhängerohr luftdicht befestigt ist und an dem anderen Ende des Stutzens ein Bund mit einem ringförmigen Ansatz ausgeführt ist, der dem Gehäuseflansch zugekehrt ist, worauf ein ringförmiger Gegenansatz ausgeführt ist, wobei zwischen den besagten ringförmigen Ansätzen eine abdichtende Metalleinlage angebracht und im Mittelteil des besagten Stutzens ein ringförmiger Flansch befestigt ist, worin Anschlagbolzen eingesetzt sind, die mit dem Gehäuseflansch in Berührung kommen, und daß die Baugruppe zum Anschluß des Aufhängerohrs an das Kryomittelgefäß des Strahlungsschirms bzw. an das Abpumpelement einen mit einem Hals des Kryomittelgefäßes des Strahlungsschirms bzw. des Abpumpelementes hermetisch verbundenen Stutzen mit einem stirnseitigen Dichtungsbund und zwei einander mit ihren Stirnflächen zugekehrte und miteinander verbundene Flansche enthält, von denen der eine an dem einen Ende des Aufhängerohrs luftdicht befestigt und der andere an dem Ende des besagten Stutzens angebracht ist, wobei die besagten Flansche auf den einander zugekehrten Flächen mit ringförmigen Ansätzen versehen sind und der besagte stirnseitige Dichtungsbund des Stutzens zwischen den ringförmigen Ansätzen der besagten Flansche angeordnet ist, wobei das Aufhängerohr des Abpumpelementes mit einer Lagerbuchse versehen ist und im Deckel des Kryomittelgefäßes des Strahlungsschirms ein Ringelement befestigt ist, der mit der Lagerbuchse in Berührung kommt, wobei das Pumpengehäuse, der Strahlungsschirm und das Abpumpelement aus Metallen mit einem niedrigen spezifischen Gewicht ausgeführt sind.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekeeen- zeichnet, daß die Kontaktflächen der Lagerbuchse und des ringförmigen Elementes kegelig ausgeführt sind.

3. Pumpe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Aufhängerohr des Abpumpelementes auf der an das Abpumpelement anschließenden Seite mit einem koaxial angebrachten Schirm versehen ist, der einen Wärmekontakt mit dem Aufhängerohr in der Nähe seiner Baugruppe zum Anschluß an das Abpumpelement aufweist.

4. Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Kryomittelgefäß des Strahlungsschirms mit einem zusätzlichen Schirm versehen ist, der zwischen dem Gehäuse und dem besagten Gefäß mit einem Spalt gegenüber diesen angeordnet ist.

5. Pumpe nach Anspruch 4, dadurch gekenn- zeichnet, daß im Boden des Abpumpelementes in dessen Achse eine Buchse befestigt ist, in deren gegenüberliegenden Enden koaxiale Blindbohrungen ausgeführt sind, und im Pfeilschirm eine Bohrung vorhanden ist, die mit den Bohrungen der Buchse gleichachsig ist.

Zeichnung