CH643917A5

CH643917A5 - Waermestrahlungsschild fuer kryopumpen.

Info

Publication number: CH643917A5
Application number: CH978979A
Authority: CH
Inventors: Johann Dr Hemmerich
Original assignee: Kernforschungsanlage Juelich
Priority date: 1979-02-23
Filing date: 1979-10-31
Publication date: 1984-06-29
Also published as: DE2907055A1; JPS55114891A; GB2042644A; FR2449806B1; JPS6239276B2; GB2042644B; US4267707A; FR2449806A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmestrahlungsschild für Kryopumpen, bei dem eine Mehrzahl von untereinander gleichen, in optisch dichter Anordnung aufeinanderfolgenden gekühlten ringförmigen Winkelblechen die Kryo-Fläche umgeben.

Zur Minimalisierung des Wärmeeinfalls auf die Kaltfläche einer Kryopumpe werden üblicherweise gewinkelte, gut wärmeleitende und geschwärzte Bleche zu optisch dichten, jedoch 3Q gasdurchlässigen Strukturen verbunden und durch ein Kühlme-dium-beispielsweise mitflüssigem Stickstoff-gekühlt. Eine solche Anordnung ist in der GB-PS 1,140,798 angedeutet, nach der aufeinanderfolgende ringförmige Winkelbleche einen gekühlten Wärmestrahlungsschild (für eine auf < 20 °K gekühlte Entladungs/Getterdampfpumpe) bilden sollen, deren Zusammenhalt jedoch unklar bleibt.

Praktisch ausgeführt wird eine Winkelblechanordnung aus V-förmig gefalzten geraden Blechstreifen (deren Winkel üblicherweise 120° beträgt), die einzeln in genau definierten Abständen an eine mit flüssigem Stickstoff gekühlte Seitenwand angelötet sind, wobei darauf geachtet wird, dass einerseits ein direkter Strahlungsdurchgang durch die Blechanordnung vermieden, andererseits aber eine möglichst grosse Gasdurchlässigkeit erzielt wird. Das heisst, es wird bei der Herstellung ein möglichst nur geringfügiges Übergreifen der Dachkante eines Bleches über die Verbindungslinie zwischen den Unterkanten des nächstfolgenden Blechstreifens angestrebt, wofür aufwendige Haltevorrichtungen eingesetzt und ausserordentlich sorgfältige Fertigungsmethoden angewandt werden müssen.

Die Herstellungskosten solcher Wärmestrahlungsschilde von Kryopumpen sind daher ausserordentlich hoch und verteuern die gesamte Anlage. Die gasundurchlässigen, stickstoffgekühlten Seitenwände vermindern im übrigen die Saugleistung der Pumpe, und zwar entsprechend ihrem Anteil an der Gesamtfläche des Strahlungsschildes.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine sehr viel einfacher zu fertigende Anordnung vorzusehen, deren Wirkung auf die Gesamtsaugleistung der Kryopumpe möglichst gering ist.

Der zur Lösung dieser Aufgabe entwickelte, erfindungsgemäs-se Wärmestrahlungsschild für Kryopumpen der eingangs genannten Art ist dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelbleche auf gekühlte gerade Rohre aufgefädelt oder durch gekühlte Rohrstutzen miteinander verbunden sind.

Vorzugsweise haben die Bleche ösenartige Ansätze, die ein 65 leichtes Auffädeln auf Kühlmittel-Rohre ermöglichen, wobei zwischen den Winkelblechen Abstandshülsen mitaufgefädelt werden.

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Die Ringform der Winkelbleche, die je nach Einsatzzweck praktisch runde, rechteckige oder ovale Ringe bilden können, macht diese Bleche praktisch verwindungssteif, so dass sie ohne grossen Aufwand mit den gewünschten geringen Fertigungstoleranzen zum Gesamtsystem verbunden werden können. Die untereinander gleichen Bleche lassen sich einfach durch Tiefziehen und Stanzen herstellen, und ihre relativ verformungssteife Formgebung macht sie unanfällig für die weitere Handhabung, wie Versand, Lagerhaltung und dergleichen.

Besonders zweckmässig sind Wärmestrahlungsschilde aus ringförmigen Winkelblechen, die ösenartige Ansätze für ein Auffädeln auf Rohre mit rundem Querschnitt besitzen, die vom Kühlmittel gekühlt (durchströmt) werden. Auf diese Weise lassen sich aus Standardteilen Wärmestrahlungsschilde von beliebiger Grösse herstellen, die ohne Schwierigkeiten den jeweiligen Wünschen des Benutzers angepasst werden können. Dabei leistet die Nachgiebigkeit am Ösenansatz überraschenderweise überragende Dienste zur Vermeidung von Wärmespannungen und Verbiegungen der Winkelbleche.

Bei den erfindungsgemässen Wärmestrahlungsschilden entfallen die bei der bekannten Anordnung üblichen gasundurchlässigen stickstoffgekühlten Seitenwände, so dass ihr Leitwert erheblich verbessert ist.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen erläutert; es zeigen:

Figur 1 eine Ausführungsart eines erfindungsgemässen ringförmigen Winkelbleches für einen Wärmestrahlungsschild (etwas ausgeschnitten);

Figur 2 den Zusammenbau solcher Bleche (geschnitten längs II - II gemäss Figur 1);

Figur 3 ein weiteres ringförmiges Winkelblech, wobei unterschiedliche Lochanordnungen für die Auffädelung dargestellt werden;

Figur 4a und 4b den grundsätzlichen Aufbau von bekannten Wärmestrahlungsschilden mit Winkelblechstreifen 1 und stickstoffgekühlten Hohlkörpern 2.

Gemäss Figur 1 sind ringförmige Winkelbleche 3 auf kühlmitteldurchströmte Rohre 4 aufgefädelt und mit diesen verbunden, wie es in Figur 2 skizziert ist. Zu diesem Zweck kann das toroidale Winkelblech allgemein ösenartige Ansätze 5 haben. Alternativ können, wie in Figur 3 angedeutet ist, unterschiedliche, nach innen vorspringende Ansätze 6,7 zum Auffädeln auf die kühlmitteldurchströmten Rohre vorgesehen werden oder aber das Winkelblech selbst Löcher 8 oder 8' aufweisen.

Die Zahl der gekühlten Verbindungsrohre (von rundem oder beliebigem Querschnitt) richtet sich nach der gewünschten Stabilität und Kühlwirkung einerseits, wobei andererseits berücksichtigt wird, dass möglichst wenig Rohre eine optimale Gasdurchlässigkeit ergeben.

Der notwendige Abstand zwischen den Winkelblechen, der wie üblich so gewählt wird, dass die Dachkante 9 eines Bleches möglichst minimal über die Verbindungslinie 10 der Blechunterkanten des nachfolgenden Bleches übergreift (siehe Figur 2), wird besonders bequem durch Auffädelung von Abstandshülsen 11 abwechselnd mit den Winkelblechen 3 auf die Rohre 4 erreicht. Alternativ könnten auch als Abstandshalter wirkende Rohrstutzen mit den Blechen verbunden sein, die mit einem Anschlag versehen sind und ein Ineinandergreifen der mit Stutzen versehenen Fläche ermöglichen.

Die längsovale Form der Winkelbleche, wie sie in Figur 1 und Figur 3 gezeigt wird, erscheint besonders zweckmässig für He-Kaltflächen 12 mit länglichem Querschnitt, wie er in Figur 1 gestrichelt angedeutet ist. Bei anderen Ausführungsformen könnten jedoch ohne weiteres kreisringförmige oder rechteckige oder quadratische oder dergleichen Winkelblechformen gewählt werden.

Die Fertigung von erfindungsgemässen Wärmestrahlungsschilden etwa der in Figur 1 und 2 gezeigten Ausführungsform

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gestaltet sich ausserordentlich einfach aus Standardbauteilen: bekannte Schilde herabsetzen. Blechstärke und Blechform sowie

Auf Rohre 4 mit einer Länge, die der vom Benutzer gewünschten die Querschnittsform und Anzahl der Rohre oder Rohrstutzen

Grösse der Pumpe entspricht, werden Winkelbleche 3 abwech- und Anordnung der zum Auffädeln erforderlichen Ansätze (wie selnd mit Abstandshülsen 11 aufgefädelt, wonach die gesamte 5 bis 7) oder Winkelblechlöcher (wie 8,8') werden dabei im

Anordnung im Lötofen verbunden werden kann. 5 Hinblick auf gute Formstabilität und Fertigungsmöglichkeiten

Auf diese Weise entstehen ohne grossen Fertigungsaufwand sowie eine möglichst geringe Beeinträchtigung des Leitwerts der massgerechte und massstabile Wärmestrahlungsschilde, die den Pumpe ausgewählt.

Leitwert der Kryopumpe in geringerem Ausmasse als bisher

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1 Blatt Zeichnungen

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PATENTANSPRÜCHE

1. Wärmestrahlungsschild für Kryopumpen, bei dem eine Mehrzahl von untereinander gleichen, in optisch dichter Anordnung aufeinanderfolgenden gekühlten ringförmigen Winkelble- 5 chen die Kryofläche umgeben, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelbleche (3) auf gekühlte gerade Rohre (4) aufgefädelt oder durch gekühlte Rohrstutzen miteinander verbunden sind.
2. Wärmestrahlungsschild nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch an den Winkelblechen (3) vorgesehene ösenartige Ansätze 10 (5), mit welchen sie auf den Rohren aufgefädelt sind, und ebenfalls auf den Rohren (4) aufgefädelte Abstandshalter (11), insbesondere Abstandshülsen, zwischen den Blechen.
3. Wärmestrahlungsschild nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Blech eine ovale Grundform und vier 15 nach aussen vorstehende ösenartige Ansätze (5) aufweist.
4. Wärmestrahlungsschild nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch zwei nach innen vorragende ösenartige Ansätze (6, 7).

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