EP0448738A1 - Mit einem Refrigerator betriebene Einrichtung - Google Patents

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Publication number
EP0448738A1
EP0448738A1 EP90105627A EP90105627A EP0448738A1 EP 0448738 A1 EP0448738 A1 EP 0448738A1 EP 90105627 A EP90105627 A EP 90105627A EP 90105627 A EP90105627 A EP 90105627A EP 0448738 A1 EP0448738 A1 EP 0448738A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
housing
refrigerator
ring
sections
section
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP90105627A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wilhelm Strasser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Original Assignee
Leybold AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Leybold AG filed Critical Leybold AG
Priority to EP90105627A priority Critical patent/EP0448738A1/de
Publication of EP0448738A1 publication Critical patent/EP0448738A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/14—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the cycle used, e.g. Stirling cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B37/00—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00
    • F04B37/06—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00 for evacuating by thermal means
    • F04B37/08—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00 for evacuating by thermal means by condensing or freezing, e.g. cryogenic pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D19/00—Arrangement or mounting of refrigeration units with respect to devices or objects to be refrigerated, e.g. infrared detectors
    • F25D19/006—Thermal coupling structure or interface

Definitions

  • the invention relates to a device operated with a refrigerator, such as a cryopump, cryostat or the like, with a housing which accommodates the components to be cooled, with a connecting tube provided on the housing and connected to the housing of the refrigerator, with a through the refrigerator housing and the connecting pipe extending refrigeration device, which comprises at least one cylindrical working chamber and a displacer oscillating therein and which carries the pumping surfaces located in the housing at its cold end, and with a damping device for preventing the transmission of the vibrations generated by the refrigerator to the housing.
  • a refrigerator such as a cryopump, cryostat or the like
  • Refrigerators are temperature chillers in which thermodynamic cycle processes take place (see, for example, US Pat. No. 2,906,101).
  • a single-stage refrigerator comprises a cylindrical working chamber with a displacer. The chamber is connected in a certain way alternately to a high-pressure and a low-pressure gas source, so that the thermodynamic cycle (Stirling process, Gifford / McMahon process or the like) takes place during the reciprocating movement of the displacer. The result is that heat is extracted from a certain area of the chamber. With two-stage refrigerators of this type and helium as the working gas, temperatures of up to about 10 K can be generated.
  • Cryopumps and cryostats are operated with refrigerators of this type.
  • the refrigerator is usually connected with its housing via a flange to the housing of the cryopump or the cryostat.
  • the refrigerator is usually designed in two stages.
  • the invention is concerned with the problem of coupling the refrigerator housing to the housing of the cryopump, the cryostat or the like.
  • the first, warmer stage carries a cup-shaped pump surface, which at the same time functions as a radiation shield for the pump surface of the second, colder stage.
  • the displacers of the first and second stages located in their work spaces perform an oscillating movement, the frequency of which is usually a few Hertz, e.g. B. 2 to 3 Hertz. This results in a vibration that is transmitted from the refrigerator via the pump housing to the recipient connected to the pump housing. In many cases, e.g. B. when using cryopumps on electron microscopes, these vibrations are disruptive.
  • DE-OS 36 90 477 and US-PS 4 363 217 disclose damping devices with bellows systems, which are combined with damping means such as elastomers, the bellows comprising damping materials, wire suspension systems, magnetic fields, etc. Damping devices of this type are technically complex and space-consuming.
  • the object of the present invention is to equip a device operated with a refrigerator of the type mentioned at the outset with a simple and yet particularly effective damping device.
  • connection tube provided on the housing of the cryopump, the cryostat or the like or the adjoining refrigerator housing is cross-divided with respect to its respective longitudinal axis and in that the two sections formed by the transverse division via a ring made of rubber-elastic material are connected.
  • the ring made of rubber-elastic material has two functions. on the one hand, it acts as a damper. On the other hand, the ring can be used to ensure a vacuum-tight connection of the two sections created by the transverse division.
  • Perbunan, rubber (natural rubber, silicone rubber), polyurethane, etc. can be used as the material for the ring. It is essential that the vibrations generated by the refrigerator are not transmitted to the pump housing due to the rubber-elastic or elastomeric properties of the material used. To do this, the elastomeric properties of the material used must be matched to the mass of the vibrating system.
  • the cryopump 1 with the housing 2 shown in FIG. 1 comprises the two-stage refrigerator 3, the cooling stages of which are designated 4 (first, warmer stage) and 5 (second, colder stage).
  • the cup-shaped pump surface 6 is fastened in a heat-conducting manner so that it, together with the baffle 7 carried by the pot 6, encloses the interior 8 of the pump.
  • the pumping surfaces 9 which are connected to the second cooling stage 5 of the refrigerator 3 with good thermal conductivity.
  • the housing 2 of the cryopump 1 is equipped with a flange 11 which forms the inlet opening of the cryopump and with which the cryopump 1 is connected to a recipient, not shown, e.g. B. is connected with the interposition of a valve.
  • the higher-boiling gases accumulate on the baffle 7 and on the cup-shaped pump surface 6. Gases with lower boiling points, preferably argon, and light gases, preferably hydrogen, enter the interior 8 through the baffle 7.
  • the pump surface 9 has the task of accumulating these gases.
  • the pump housing 2 is equipped with a connecting pipe 12, which in turn carries the flange 13.
  • the cylindrical housing 14 of the refrigerator 3 is attached to this flange 13 in a vacuum-tight manner with its flange 15.
  • the cooling stages 4 and 5 extend axially through the cylindrical refrigerator housing 14 and the connecting pipe 12 into the interior 8 of the pump housing 2.
  • a control device 16 is located directly below the cold stages 4, 5. This device has the task of supplying the working chambers and the drive for the displacers 17, 18 in the cold stages 4, 5 with working gas.
  • the working gas is provided with a compressor, which is not shown.
  • the housing 14 of the refrigerator 3 is cross-divided at the level of the first cooling stage 4 with respect to its longitudinal axis.
  • the housing sections 21 and 22 which are spaced apart from one another in this way are connected to one another via a ring 23 which is rectangular in cross section and made of rubber-elastic material.
  • the ring 23 surrounds the two sections 21, 22 in the region of their separation point 24. Its inside is connected to the outer surfaces of the sections 21, 22 by gluing or vulcanization.
  • the outside of the ring 23 - also by gluing or vulcanization - is covered with a tube 26, which creates a double thrust spring element.
  • the ring 23 can perform the two functions it desires, damping and vacuum-tight connection.
  • the movements of the vibrating system (refrigerator with control device 16, cold stages 4 and 5, pump surfaces 6 and 8, baffle 7) are not transmitted to the housing section 21 and thus not to the pump housing 2 due to the presence of the ring 23.
  • the separation point 24 can also be in the area of the connecting pipe 12.
  • the damping effect of the ring 23 depends on the one hand on the properties of the selected material (elasticity, damping) and the geometric design (spring stiffness) and on the other hand on the mass of the vibrating system. Increasing the mass reduces the natural frequency W c of the oscillating system, which minimizes the permeability of the impacts in the case of subcritical tuning (W / W c ⁇ 1). W is the excitation angular frequency, i.e. the frequency of the or oscillating displacer.
  • An additional weight 25 is shown in FIG. It has an annular shape and surrounds the elastomer ring 23 with the outer tube 26 without contact. It is supported on a flange 27 on the lower section 22 of the refrigerator housing 14 and is therefore part of the vibrating system.
  • An additional weight This type does not take up much space and is particularly expedient if the control device 16 is arranged separately, that is to say its mass is not part of the oscillating system.
  • the lower section 22 of the refrigerator housing 14 in the region of the separation point 24 is equipped with an annular disk 28 which extends radially outwards.
  • the outer edge of this annular disk 28 carries a tube section 29 which concentrically surrounds the upper housing section 21 of the refrigerator housing 14.
  • the elastomer ring 23 is located within the annular space 31 formed by the tube sections 21 and 29.
  • the outside of the ring 23 is connected to the inside of the tube section 29 by gluing or vulcanization. The same applies to the inside of the ring 23 and the outside of the housing section 21.
  • the ring 23 is subject to shear forces. With a suitable choice of the ring material and the height of the ring 23, optimal spring and damping properties can be achieved.
  • FIG. 2 shows the pipe sections 21 and 29 in a position relative to one another which they assume when the cryopump is shut down.
  • a clamping ring 32 which is located in an inner groove 33 on the tube section 29, the outer edge of an annular disc 34, which is attached to the outside of the ring portion 21, for. B. is welded.
  • Clamping ring 32 and washer 34 prevent the vibrating system from lowering further due to the restoring force exerted by ring 23 (arrow 35).
  • the ring 23 is under a prestress.
  • Clamping ring 32 and ring disk 34 have the task of holding the thrust spring formed by ring 23 preloaded in position to approximately 80 to 90% of the force which arises during the complete evacuation.
  • the vacuum created in the pump housing 2 causes a gap between the clamping ring 32 and the washer 34 to form after the preload force has been exceeded, which gap is so large that the amplitudes of those occurring Vibrations do not lead to a stop.
  • the preload ensures that the displacement of the components located in the housing 2 is very small due to the vacuum force and thus the material of the ring 23 can be dimensioned very softly.
  • a damping means for. B. a ring made of metal wool 37 is provided. This is simple, contributes to damping and does not require any space.
  • an essentially annular membrane 36 is also provided, which is located in the region of the underside of the ring 23 and whose inner edge is connected to the housing section 21 and the outer edge of which is connected to the pipe section 29, for. B. is welded.
  • a membrane of this type protects the elastomeric material of the ring 23 from aggressive gases that can get into the pump.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine mit einem Refrigerator (3) betriebene Einrichtung (1) mit einem die zu kühlenden Bauteile (6, 9) aufnehmenden Gehäuse (2), mit einem am Gehäuse (2) vorgesehenen Anschlußrohr (12), das mit dem Gehäuse (14) des Refrigerators (3) verbunden ist, mit einem sich durch das Refrigeratorgehäuse (14) und das Anschlußrohr (12) erstreckenden Kälteerzeuger (4, 5), der mindestens eine zylindrische Arbeitskammer und einen darin oszillierenden Verdränger (17, 18) umfaßt und der an seinem kalten Ende die im Gehäuse (2) befindlichen Bauteile (6, 9) trägt, sowie mit einer Dämpfungseinrichtung (23) zur Verhinderung der Übertragung der vom Refrigerator (3) erzeugten Vibrationen auf das Gehäuse (2); um eine einfache Ankopplung des Refrigeratorgehäuses (14) am Gehäuse (2) zu schaffen, welche Vibrationen nicht überträgt, wird vorgeschlagen, daß das am Gehäuse (2) vorgesehene Anschlußrohr (12) oder das sich daran anschließende Refrigeratorgehäuse (14) in Bezug auf die jeweilige Längsachse quergeteilt ist und daß die beiden durch die Querteilung entstandenen Abschnitte (21, 22) über einen Ring (23) aus gummieleastischem Material miteinander verbunden sind. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine mit einem Refrigerator betriebene Einrichtung, wie Kryopumpe, Kryostat oder dergleichen, mit einem die zu kühlenden Bauteile aufnehmenden Gehäuse, mit einem am Gehäuse vorgesehenen Anschlußrohr, das mit dem Gehäuse des Refrigerators verbunden ist, mit einem sich durch das Refrigeratorgehäuse und das Anschlußrohr erstreckenden Kälteerzeuger, der mindestens eine zylindrische Arbeitskammer und einen darin oszillierenden Verdränger umfaßt und der an seinem kalten Ende die im Gehäuse befindlichen Pumpflächen trägt, sowie mit einer Dämpfungseinrichtung zur Verhinderung der Übertragung der vom Refrigerator erzeugten Vibrationen auf das Gehäuse.
  • Refrigeratoren sind Temperatur-Kältemaschinen, in denen thermodynamische Kreisprozesse ablaufen (vgl. z. B. die US-PS 2 906 101). Ein einstufiger Refrigerator umfaßt eine zylindrische Arbeitskammer mit einem Verdränger. Die Kammer wird in bestimmter Weise alternierend mit einer Hochdruck- und einer Niederdruck-Gasquelle verbunden, so daß während der Hin- und Herbewegung des Verdrängers der thermodynamische Kreisprozeß (Stirling-Prozeß, Gifford/McMahon-Prozeß oder dgl.) abläuft. Die Folge ist, daß einem bestimmten Bereich der Kammer Wärme entzogen wird. Mit zweistufigen Refrigeratoren dieser Art und Helium als Arbeitsgas lassen sich Temperaturen bis etwa 10 K erzeugen.
  • Kryopumpen und Kryostate werden mit Refrigeratoren dieser Art betrieben. Üblicherweise ist der Refrigerator mit seinem Gehäuse über einen Flansch an das Gehäuse der Kryopumpe oder des Kryostaten angeschlossen. Der Refrigerator ist in der Regel zweistufig ausgebildet. Die Erfindung befaßt sich mit dem Problem der Ankopplung des Refrigeratorgehäuses an das Gehäuse der Kryopumpe, des Kryostaten oder dergleichen.
  • Bei einer mit einem zweistufigen Regrigerator betriebenen Kryopumpe trägt die erste, wärmere Stufe eine topfförmige Pumpfläche, die gleichzeitig die Funktion eines Strahlungsschirmes für die Pumpfläche der zweiten, kälteren Stufe hat. Die in ihren Arbeitsräumen befindlichen Verdränger der ersten und zweiten Stufe führen eine oszillierende Bewegung aus, deren Frequenz üblicherweise einige Hertz ,z. B. 2 bis 3 Hertz, beträgt. Dadurch ergibt sich eine Vibration, die sich vom Refrigerator über das Pumpengehäuse auf den an das Pumpengehäuse angeschlossenen Rezipienten überträgt. In vielen Fällen, z. B. bei der Verwendung von Kryopumpen an Elektronenmikroskopen, sind diese Vibrationen störend. Es ist deshalb bereits vorgeschlagen, Dämpfungseinrichtungen vorzusehen, welche die Übertragung der Vibrationen vom Refrigerator auf den am Pumpengehäuse befestigten Rezipienten verhindert. Die DE-OS 36 90 477 und die US-PS 4 363 217 offenbaren Dämpfungseinrichtungen mit Balgsystemen, die mit dämpfenden Mitteln, wie Elastomere, den Balg umfassende Dämpfungsmaterialien, Draht-Aufhängungssysteme, Magnetfelder usw., kombiniert sind. Dämpfungseinrichtungen dieser Art sind technisch aufwendig und platzraubend.
  • Aus der EU-A-19 426 ist es bekannt, eine Kryopumpe mittels eines Federbalges pendelnd am zugehörigen Rezipienten aufzuhängen. Auch diese Lösung setzt die Verwendung eines kostspieligen und empfindlichen Balges voraus. Außerdem ist sie dann nicht einsetzbar, wenn die Verdrängerbewegung in der Achse des Federbalges erfolgt.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mit einem Refrigerator betriebene Einrichtung der eingangs genannten Art mit einer einfachen und dennoch besonders wirksamen Dämpfungseinrichtung auszurüsten.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das am Gehäuse der Kryopumpe, des Kryostaten oder dergleichen vorgesehene Anschlußrohr oder das sich daran anschließende Refrigeratorgehäuse in Bezug auf seine jeweilige Längsachse quergeteilt ist und daß die beiden durch die Querteilung entstandenen Abschnitte über einen Ring aus gummielastischem Material miteinander verbunden sind. Bei einer derartigen, technisch einfachen Lösung übernimmt der Ring aus gummielastischem Material zwei Funktionen. zum einen hat er die Funktion eines Dämpfers. Zum anderen kann mit Hilfe des Ringes eine vakuumdichte Verbindung der beiden durch die Querteilung entstandenen Abschnitte sichergestellt werden.
  • Als Material für den Ring kann Perbunan, Kautschuk (Natur-Kautschuk, Silikon-Kautschuk), Polyurethan usw. verwendet werden. Wesentlich ist, daß die vom Refrigerator erzeugten Vibrationen aufgrund der gummielastischem oder elastomeren Eigenschaften des verwendeten Materials nicht auf das Pumpengehäuse übertragen werden. Dazu müssen die elastomeren Eigenschaften des verwendeten Materials auf die Masse des vibrierenden Systems abgestimmt werden.
  • Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen beispielsweise anhand einer in den Figuren 1 und 2 dargestellten Kryopumpe erläutert werden. Es zeigen
    • Figur 1 eine Kryopumpe mit einem Dämpfungssystem nach der Erfindung und
    • Figur 2 eine weitere Ausführungsform des Dämpfungssystems nach der Erfindung.
  • Die in Figur 1 dargestellte Kryopumpe 1 mit dem Gehäuse 2 umfaßt den zweistufigen Refrigerator 3, dessen Kältestufen mit 4 (erste, wärmere Stufe) und 5 (zweite, kältere Stufe) bezeichnet sind. An der ersten Stufe 4 ist die topfförmige Pumpfläche 6 gut wärmeleitend befestigt, so daß diese gemeinsam mit dem vom Topf 6 getragenen Baffle 7 den Innenraum 8 der Pumpe umschließt. Im Innenraum 8 befinden sich die Pumpflächen 9, die mit der zweiten Kältestufe 5 des Refrigerators 3 gut wärmeleitend verbunden sind. Das Gehäuse 2 der Kryopumpe 1 ist mit einem Flansch 11 ausgerüstet, der die Eintrittsöffnung der Kryopumpe bildet und mit dem die Kryopumpe 1 an einen nicht dargestellten Rezipienten, z. B. unter Zwischenschaltung eines Ventiles, angeschlossen wird.
  • Während des Pumpprozesses lagern sich die höhersiedenden Gase am Baffle 7 und an der topfförmigen Pumpfläche 6 an. Gase mit niedrigeren Siedepunkten, vorzugsweise Argon, und leichte Gase, vorzugsweise Wasserstoff, gelangen durch das Baffle 7 in den Innenraum 8. Die Pumpfläche 9 hat die Aufgabe, diese Gase anzulagern.
  • Das Pumpengehäuse 2 ist mit einem Anschlußrohr 12 ausgerüstet, das seinerseits den Flansch 13 trägt. An diesen Flansch 13 ist das zylindrische Gehäuse 14 des Refrigerators 3 mit seinem Flansch 15 vakuumdicht befestigt. Die Kältestufen 4 und 5 erstrecken sich axial durch das zylindrische Refrigeratorgehäuse 14 und das Anschlußrohr 12 bis in das Innere 8 des Pumpengehäuses 2.
  • Beim dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich unmittelbar unterhalb der Kältestufen 4, 5 eine Steuereinrichtung 16. Diese Einrichtung hat die Aufgabe, die Arbeitskammern und den Antrieb für die Verdränger 17, 18 in den Kältestufen 4, 5 mit Arbeitsgas zu versorgen. Das Arbeitsgas wird mit einem Kompressor bereitgestellt, der nicht dargestellt ist.
  • Bei der Kryopumpe nach Figur 1 ist das Gehäuse 14 des Refrigerators 3 in Höhe der ersten Kältestufe 4 in Bezug auf seine Längsachse quergeteilt. Die dadurch vorhandenen, voneinander beabstandeten Gehäuseabschnitte 21 und 22 sind über einen im Querschnitt rechteckförmigen Ring 23 aus gummielastischem Material miteinander verbunden. Der Ring 23 umgibt die beiden Abschnitte 21, 22 im Bereich ihrer Trennstelle 24. Seine Innenseite ist mit den äußeren Flächen der Abschnitte 21, 22 durch Kleben oder Vulkanisieren verbunden. Außen ist der Ring 23 - ebenfalls durch Kleben oder Vulkanisieren - mit einem Rohr 26 überzogen, wodurch ein Doppelschubfederelement entsteht. Der Ring 23 kann die beiden von ihm gewünschten Funktionen, dämpfende und vakuumdichte Verbindung, erfüllen. Die Bewegungen des schwingenden Systems (Refrigerator mit Steuereinrichtung 16, Kältestufen 4 und 5, Pumpflächen 6 und 8, Baffle 7) werden infolge des Vorhandenseins des Ringes 23 nicht auf den Gehäuseabschnitt 21 und damit nicht auf das Pumpengehäuse 2 übertragen. Die Trennstelle 24 kann auch im Bereich des Anschlußrohres 12 liegen.
  • Die Dämpfungswirkung des Ringes 23 hängt zum einen von den Eigenschaften des gewählten Materials (Elastizität, Dämpfung) sowie der geometrischen Gestaltung (Federsteifigkeit) und zum anderen von der Masse des schwingenden Systems ab. Durch Erhöhen der Masse wird die Eigenfrequenz Wc des schwingenden Systems reduziert, wodurch bei unterkritischer Abstimmung (W/Wc < 1) die Durchlässigkeit der Stöße minimiert wird. W ist die Erregerkreisfrequenz, also die Frequenz der oder oszillierenden Verdränger.
  • Aus den geschilderten Gründen kann es deshalb zweckmäßig sein, das schwingende System mit einem Zusatzgewicht auszurüsten. In den Figur 1 ist ein Zusatzgewicht 25 dargestellt. Es hat eine ringförmige Gestalt und umgibt den Elastomerring 23 mit dem äußeren Rohr 26 berührungsfrei. Es stützt sich auf einem Flansch 27 am unteren Abschnitt 22 des Refrigeratorgehäuses 14 ab und ist damit Bestandteil des schwingenden Systems. Ein Zusatzgewicht dieser Art nimmt nicht viel Raum in Anspruch und ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn die Steuereinrichtung 16 separat angeordnet ist, ihre Masse also nicht Bestandteil des schwingenden Systems ist.
  • Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 2 ist der untere Abschnitt 22 des Refrigeratorgehäuses 14 im Bereich der Trennstelle 24 mit einer sich radial nach außen erstreckenden Ringscheibe 28 ausgerüstet. Der Außenrand dieser Ringscheibe 28 trägt einen Rohrabschnitt 29, der den oberen Gehäuseabschnitt 21 des Refrigeratorgehäuses 14 konzentrisch umgibt. Der Elastomerring 23 befindet sich innerhalb des von den Rohrabschnitten 21 und 29 gebildeten Ringraumes 31. Die Außenseite des Ringes 23 ist mit der Innenseite des Rohrabschnittes 29 durch Kleben oder Vulkanisieren verbunden. Entsprechendes gilt für die Innenseite des Ringes 23 und die Außenseite des Gehäuseabschnittes 21. Während des Betriebs der Kryopumpe unterliegt der Ring 23 Scherkräften. Bei geeigneter Wahl des Ringmaterials und der Höhe des Ringes 23 können optimale Feder- und Dämpfungseigenschaften erreicht werden.
  • Die Figur 2 zeigt die Rohrabschnitte 21 und 29 in einer Stellung zueinander, die sie bei stillgelegter Kryopumpe einnehmen. In dieser Stellung liegt ein Klemmring 32, der sich in einer Innennut 33 am Rohrabschnitt 29 befindet, dem äußeren Rand einer Ringscheibe 34 auf, die außen am Ringabschnitt 21 befestigt, z. B. verschweißt ist. Klemmring 32 und Ringscheibe 34 verhindern, daß sich das schwingende System aufgrund der vom Ring 23 ausgeübten Rückstellkraft (Pfeil 35) weiter absenkt. Der Ring 23 steht unter einer Vorspannung. Klemmring 32 und Ringscheibe 34 haben die Aufgabe, die vom Ring 23 gebildete Schubfeder auf ca. 80 bis 90% der bei der vollständigen Evakuierung entstehenden Kraft vorgespannt in Position zu halten.
  • Wird eine Kryopumpe mit einer Dämpfungseinrichtung dieser Art in Betrieb genommen, dann bewirkt das im Pumpengehäuse 2 entstehende Vakuum, daß sich nach dem Überschreiten der Vorspannkraft ein Spalt zwischen dem Klemmring 32 und der Ringscheibe 34 bildet, der so groß ist, daß die Amplituden der auftretenden Schwingungen nicht zu einem Anschlag führen. Durch die Vorspannung wird erreicht, daß die Verschiebung der im Gehäuse 2 befindlichen Bauteile infolge der Vakuumkraft sehr klein ist und somit das Material des Ringes 23 sehr weich bemessen werden kann. Zusätzlich kann es zweckmäßig sein, weitere Mittel zur Dämpfung der Schwingungen vorzusehen. Diese müssen sich auf einen Teil des schwingenden Systems und auf einen Teil des feststehenden Systems abstützen. Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist zwischen der (feststehenden) Flanschverbindung 13/15 und dem oberen Rand des (schwingenden) Ringes 23 ein Dämpfungsmittel, z. B. ein aus Metallwolle bestehender Ring 37 vorgesehen. Dieser ist einfach, trägt zur Dämpfung bei und hat keinen störenden Platzbedarf.
  • Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 2 ist noch eine im wesentlichen ringförmige Membran 36 vorgesehen, die sich im Bereich der Unterseite des Ringes 23 befindet und deren Innenkante mit dem Gehäuseabschnitt 21 und deren äußerer Rand mit dem Rohrabschnitt 29 verbunden, z. B. verschweißt ist. Eine Membran dieser Art schützt das elastomere Material des Ringes 23 vor aggressiven Gasen, die in die Pumpe gelangen können.

Claims (12)

  1. Mit einem Refrigerator (3) betriebene Einrichtung (1)
    - mit einem die zu kühlenden Bauteile (6, 9) aufnehmenden Gehäuse (2),
    - mit einem am Gehäuse (2) vorgesehenen Anschlußrohr (12), das mit dem Gehäuse (14) des Refrigerators (3) verbunden ist,
    - mit einem sich durch das Refrigeratorgehäuse (14) und das Anschlußrohr (12) erstreckenden Kälteerzeuger (4, 5), der mindestens eine zylindrische Arbeitskammer und einen darin oszillierenden Verdränger (17, 18) umfaßt und der an seinem kalten Ende die im Gehäuse (2) befindlichen Bauteile (6, 9) trägt,
    - sowie mit einer Dämpfungseinrichtung (23) zur Verhinderung der Übertragung der vom Refrigerator (3) erzeugten Vibrationen auf das Gehäuse (2),
      dadurch gekennzeichnet,
    daß das am Gehäuse (2) vorgesehene Anschlußrohr (12) oder das sich daran anschließende Refrigeratorgehäuse (14) in Bezug auf die jeweilige Längsachse quergeteilt ist und daß die beiden durch die Querteilung entstandenen Abschnitte (21, 22) über einen Ring (23) aus gummielastischem Material miteinander verbunden sind.
  2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (23) die beiden Abschnitte (21, 22) im Bereich ihrer Trennstelle (24) umfaßt und daß seine Außenseite mit einem Rohr (26) überzogen ist.
  3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer der beiden Abschnitte (21 bwz. 22) mit einem Rohrabschnitt (29) ausgerüstet ist, der den anderen Gehäuseabschnitt (22 bzw. 21) konzentrisch umgibt und daß sich in dem von dem äußeren Rohrabschnitt (29) und dem jeweils inneren Rohrabschnitt (21, 22) gebildeten Ringraum (31) der Elastomerring (23) befindet.
  4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß das schwingende System mit einem Zusatzgewicht (25) ausgerüstet ist.
  5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzgewicht (25) ringförmige Gestalt hat und den Elastomerring (23) umgibt.
  6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für das schwingende System ein Anschlag (32, 34) vorgesehen ist.
  7. Einrichtung nach den Ansprüchen 2 und 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Anschlag (32, 34) von einem am äußeren Rohrabschnitt (29) festgelegten Klemmring und einer an dem inneren Gehäuseabschnitt (21, 22) befestigten Ringscheibe (34) gebildet wird.
  8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Innenraum des Refrigeratorgehäuses (14) angrenzende Oberfläche des Elastomerringes (23) mittels einer Membran (36) abgedeckt ist.
  9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (23) aus Perbunan, Kautschuk, Polyurethan oder einem ähnlichen Werkstoff besteht.
  10. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (23) durch Kleben oder Vulkanisieren mit den angrenzenden Gehäuse- bzw. Rohrabschnitten (21, 22, 26, 29) verbunden ist.
  11. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche, sich auf einem feststehenden (13, 15) und auf einem schwingenden Teil (23) sich abstützende Dämpfungsmittel (37) vorgesehen sind.
  12. Als Kryopumpe ausgebildete Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Refrigerator (3) zwei Kältestufen (4, 5) aufweist, daß an der ersten Stufe (4) eine topfförmige Pumpfläche (6) gut wärmeleitend befestigt ist, daß an der zweiten Kältestufe (5) sich im Pumpenraum (8) befindliche Pumpflächen (9) gut wärmeleitend befestigt sind und daß sich die Trennstelle (24) zwischen den Gehäuseabschnitten (21, 22) sowie der Elastomerring (23) in Höhe der ersten Kältestufe befinden.
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