DD216168A1

DD216168A1 - PROCESS FOR THE PROTECTION OF MEASURING CELLS AND OTHER SENSITIVE COMPONENTS FROM CONTAMINATION AND CORROSION

Info

Publication number: DD216168A1
Application number: DD25251583A
Authority: DD
Inventors: Wolfgang Schiess; Herbert Thorandt
Original assignee: Hochvakuum Dresden Veb
Priority date: 1983-06-29
Filing date: 1983-06-29
Publication date: 1984-12-05
Also published as: JPS6041519A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, mit dem an Apparaturen der Druck- und Vakuummesstechnik vorgeschaltete Einrichtungen betrieben werden und das Vordringen aggressiver oder kondensierbarer Gase bzw. Daempfe in das Innere der Messzelle verhindert wird und im gasfoermigen Messmedium enthaltene Schmutzteilchen zurueckgehalten werden. Die Aufgabe wird geloest, indem ein niederfrequent schwingender Membran-Koerper, der innerhalb eines druck- bzw. vakuumdichten Rohrgehaeuses so angebracht ist, dass er zwar den lichten Rohr-Anschlussdurchmesser optisch versperrt, ueber einen oder mehrere Umwegkanaele aber den statischen Druckausgleich ermoeglicht, durch seine Bewegungsenergie direkt auftreffende Schmutzteilchen und Gas- oder Dampfmolekuele zur Aenderung der urspruenglichen Bewegungsrichtung zwingt. Dazu wird der schwingungsfaehige Koerper ueber einen elektrischen oder elektromechanischen Antrieb in periodische niederfrequente Schwingungen von vorzugsweise Netzfrequenz versetzt. Dadurch wird auf Schmutzteilchen, die im Messmedium auf die Messzelle zu stroemen, eine kinetische Energie uebertragen, die diese Teilchen in die entgegengesetzte Richtung beschleunigt, womit das Vordringen in die empfindliche Messzelle verhindert wird.The invention relates to a method by which devices are operated upstream of apparatuses of the pressure and vacuum measuring technology and the penetration of aggressive or condensable gases or vapor into the interior of the measuring cell is prevented and dirt particles contained in the gaseous measuring medium are retained. The object is achieved by a low-frequency oscillating membrane body, which is mounted within a pressure-tight or vacuum-tight Rohrgehaeuses so that he optically obstructs the clear tube connection diameter, via one or more Umwegkanaele but allows the static pressure compensation, by his Motion energy directly impinging dirt and gas or vapor molecules to change the original direction of motion forces. For this purpose, the oscillatory body is offset by means of an electric or electromechanical drive into periodic low-frequency oscillations of preferably mains frequency. This transfers a kinetic energy to dirt particles, which flow into the measuring cell in the measuring medium, which accelerates these particles in the opposite direction, thus preventing the penetration into the sensitive measuring cell.

Description

Verfahren zum Schutz von Meßzellen und anderen empfindlichen Bauelementen vor Verschmutzung und KorrosionMethod for protecting measuring cells and other sensitive components against soiling and corrosion

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

.: ^: . .'"' ' ' = ' ' ' . ' .'. ' .. Die Erfindung betrifft ein Verfahren, mit dem an Apparatüren der Druck- und Vakuummeßtechnik vorgeschaltete Einrichtungen betrieben werden und das Vordringen aggressiver oder kondensierbarer Gase bzw«, Dämpfe in das Innere der Meßzelle verhindert wird und im gasförmigen Meßmedium enthaltene Schmutzteilchen zurückgehalten werden». ^:: . . '''''='''.'.'.'.. The invention provides a method, upstream devices are operated with the Apparatüren to the printing and Vakuummeßtechnik and penetration of corrosive or condensible gases or "vapors relates to the Inside of the measuring cell is prevented and retained in the gaseous medium measuring debris are retained »

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

In der Manometrie ist es bekannt, mittels .durchflußgeregel· ter Drosseln einen konstanten Schutzgasstrom in die.Meßleitungen einströmen zu lassen, um das Vordringen aggres- «^siver oder verschmutzter Gase und Dämpfe in das Meßglied zu vermeiden»In manometry, it is known to flow a constant flow of protective gas into the measuring lines by means of flow-controlled throttles in order to prevent the penetration of aggressive or polluted gases and vapors into the measuring element.

~ Das Spülen von Meßleitungen zum Schutz gegen aggressive Medien und gegen Verunreinigungen erfordert jedoch eine ständige Zufuhr von Schutzgas und führt, vor allen Dingen bei kleinen Drücken, zu Meßfehlern, Des weiteren ist zum Schutz von Membran-Vakuummeßgeräten ein Spülgasflansch bekannt, beixdem über eine seitliche Öffnung eines Doppelflansches über eine feine Düse ein SchutzgasBtrom von etwa 200 Pa l/s so in den zwischen Meß-However ~ The washing test leads to protect against hostile environments and against contamination requires a constant supply of protective gas and leads, especially at low pressures, measurement errors, Furthermore, for the protection of membrane vacuum gauges a Spülgasflansch known beixdem side a Opening of a double flange via a fine nozzle a protective gas flow of about 200 Pa l / s so in the between

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gerät und Rezipienten geschalteten Plansch strömt, daß der in Richtung zum Rezipienten strömende Schutzgasstrom groß ist gegenüber dem in umgekehrter Richtung auftretenden Diffusionsstrom unerwünschter Dämpfe· ' Die Anwendung eines Spülgasflansches im Grobvakuumbereich besitzt jedoch den Nachteil, daß neben dem Schutzgas ein höheres Saugvermögen der Vakuumpumpe, z· B· um etwa 5 nr* h"*¹ beim Abpumpen bis ca· 100 Pa erforderlich ist· Außerdem ist ein Schutz nur bis etwa 40 kPa Absolutdruck wirksam, darüber hinaus muß das Gerät durch ein zusätzliches Ventil von der Apparatur abgesperrt werden. Zum Schutz von Väkuummeßzellen vor schädlichen kondensierbaren Gasen und Dämpfen ist auch die Zwischenschaltung einer mit flüssigem Stickstoff gefüllten Tiefkühlfalle (Ausfriertasche, Baffle) bekannt· Vor Kompressions-Vakuummeßgeräten eingesetzte Tiefkühlfallen sollen zusätzlich das Eindringen von Quecksilberdampf aus dem Meßgerät selbst in den Rezipienten verhindern· Beim Einsatz von Tiefkühlfallen sind aber neben der notwendigen ständigen überwachung und Hachfüllung mit dem teuren flüssigen Stickstoff zusätzliche Meßfehler einzukalkulieren, da nur der Anteil der nicht kondensierbaren Gase und Dämpfe aus dem Meßmedium gemessen wird· Beim Einsatz des Kompressions-Vakuummeßgerätes wird bei niedrigen Absolutdrücken zusätzlich ein bis zu 40 % zu kleiner Wert gemessen, weil der aus der Meßflüssigkeit austretende und in die Kühlfalle strömende Quecksilberdampf einen Teil der Gasmoleküle aus dem Rezipienten zurückschlägt und sie so der Messung entgehen· Die Diffusion von Treibmitteldämpfen in die mechanische Vor· vakuumpumpe bei Diffusionspumpen der Hochvakuumtechnik wird auch dadurch zu vermindern versucht, indem man z· T· Kühlstrecken oder Kühlfallen mit Wasserkühlung zwischenschaltet· Das hat sich aber beispielsweise an Pumpständen für die Evakuierung von Bildröhrenkolben als nicht ausreichend wirksam erwiesen»However, the use of Spülgasflansches in the rough vacuum region has the disadvantage that in addition to the inert gas, a higher pumping speed of the vacuum pump, eg · B · nr about 5 * h "* ¹ when pumping to ca · 100 Pa is necessary · in addition, only up to about 40 kPa absolute pressure effective protection, moreover, the device must be shut off by an additional valve of the apparatus. for Protection of Väkuummeßzellen from harmful condensable gases and vapors is also the interposition of a filled with liquid nitrogen cryogenic trap (Ausfrierasche, baffle) known. Prior to compression vacuum measuring frozen traps are also the penetration of mercury vapor from the meter even in the recipient verhi With the use of freezer traps, in addition to the necessary constant monitoring and hach filling with the expensive liquid nitrogen, additional measuring errors should be taken into account, since only the proportion of non-condensable gases and vapors from the measuring medium is measured. When the compression vacuum measuring device is used, at low absolute pressures in addition, a value which is too small by up to 40 % is measured because the mercury vapor leaving the measuring liquid and flowing back into the cold trap withdraws some of the gas molecules from the recipient and thus escapes the measurement. The diffusion of blowing agent vapors into the mechanical pre-vacuum pump in the case of diffusion pumps The high vacuum technique is also attempted to reduce this by interposing z.T. cooling sections or cold traps with water cooling. This, however, has proved to be insufficiently effective, for example, at pump stations for the evacuation of picture tube pistons.

Begannt 1st auch, daß das Eindringen von mechanischen Verunreinigungen in Meßzellen, beispielsweise beim Einströmen atmosphärischer Luft, allgemein durch Filter aus engmaschigen Metallsieben, aus gesinterten Porenfiltern (Bronze 5 oder Glas) oder Pils verringert werden soll· Wohingegen zum Schutz gegen Bedampfung an den Kaltkatoden-Väkuummeßzellen Prallplatten eingesetzt werden, die die geradlinige Ausbreitung der Dampfpartikel verhindern und sie vor Verunreinigung schützen sollen·Begannt 1st also that the penetration of solid impurities in measuring cells, for example, during the inflow of atmospheric air, generally by filters from fine metal wires, of sintered pore filters (Bronze 5 or glass) or Pils is to be decreased · Whereas for protection against evaporation of the cold cathode Väkuummeßzellen baffles are used to prevent the rectilinear propagation of the vapor particles and protect them from contamination ·

Die Porenfilter können jedoch nur grobe Verunreinigungen von der Meßzelle fernhalten, und bei längerem Einsatz müssen sie gewechselt oder gereinigt werden, weil sonst die Messung durch zu starke Drosselung des Leitungsquerschnittes verfälscht wird·However, the pore filters can only keep coarse impurities away from the measuring cell, and with prolonged use they must be changed or cleaned, otherwise the measurement will be falsified by excessive throttling of the line cross-section.

Ebenso sind Prallplatten als Bedampfungssehutz nur sehr begrenzt wirksam, zumal sie die Notwendigkeit einer häufigen Reinigung von Kaltkatoden-Vakuummeßzellen nicht verringert haben· '.; .Likewise, baffles are only very limited effectiveness as Evampfungssehutz, especially since they have not reduced the need for frequent cleaning of cold cathode vacuum measuring cells · '.; ,

Ziel der Erfindung t. ..Object of the invention t. ..

Das Ziel der Erfindung besteht darin, empfindliche Bauelemente und Meßglieder vor schädigenden Gasunreinheiten zu schützen, die-Lebensdauer zu verlängern sowie die Wartungs· Intervalle zu vergrößern bzw· die Wartungsarbeiten zu vermeiden· . ' ^x The object of the invention is to protect sensitive components and measuring elements against harmful gas impurities, to extend the service life and to increase the maintenance intervals or to avoid the maintenance work. ^x

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dessen Hilfe ein wirksamer Schutz empfindlicher Druckmeßzellen gegen Verschmutzung, den Angriff ι aggresiver Gase und Dämpfe oder das Kondensieren kondensierbarer Anteile erreicht werden soll·The invention has for its object to provide a method by which an effective protection of sensitive pressure measuring cells against pollution, the attack ι aggresiver gases and vapors or condensing condensable fractions should be achieved ·

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Auch soll das Verfahren das Vordringen von Quecksilberbzw· öldämpfen an Diffusions-Hochvakuumpumpen in die Saugseite von Vorvakuumpumpen verhindern und bei der Anwendung zwischen Rezipient und Kompressions-Vakuummeßgerät die Quecksilberdiffusion zur Tiefkühlfalle verhindern· Es darf kein negativer Einfluß auf den zu messenden Druck auftreten, wie auch bisher mögliche Meßfehler auszuschließen sind. .The method is also intended to prevent the penetration of mercury vapor vapors into diffusion high-vacuum pumps into the suction side of backing pumps and to prevent mercury diffusion to the cryogenic trap between the recipient and the compression vacuum meter. There must be no negative influence on the pressure to be measured, as well as previously possible measurement errors are excluded. ,

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe wie folgt gelöst:According to the invention the problem is solved as follows:

Es wurde gefunden, daß ein niederfrequent schwingender Membran-Körper, der innerhalb eines druck- bzw· vakuumdichten Rohrgehäuses mit beidseitigen Anschlußelementen für das Volumen mit dem zu messenden Druck und das empfindliche Meßglied oder Bauelement so angebracht ist, daß er zwar den lichten Rohr-Anschlußdurchmesser optisch versperrt, über einen oder mehrere Umwegkanäle aber den statischen Druckausgleich ermöglicht, durch seine Bewegungsenergie direkt auftreffende Schmutzteilchen und Gas- oder Dampfmoleküle zur Änderung der ursprünglichen Bewegungen richtung zwingt·It has been found that a low-frequency oscillating membrane body, which is mounted within a pressure or vacuum-tight tube housing with double-sided connection elements for the volume with the pressure to be measured and the sensitive measuring element or component so that, although he the clear pipe connection diameter visually obstructed, via one or more detour channels but allows the static pressure compensation, by its kinetic energy directly impinging dirt particles and gas or vapor molecules to change the original movement direction forces ·

Dazu wird der schwingungsfähige Körper über einen elektrischen oder elektromechanischen Antrieb in periodische niederfrequente Schwingungen von vorzugsweise Netzfrequenz versetzt· Dabei entsteht ein in der Regel sinusförmiger Wechseldruck, der sich dem in der Apparatur herrschenden Gasdruck überlagert· Die meßtechnische Erfassung des Gasdruckes sowie die Zusammensetzung des Meßmediums wird dabei nicht negativ beeinflußt· Durch die periodische Bewegung des Membran-Körpers,des sogenannten Wechseldruckgebers, wird auf Schmutzteilchen, die im Meßmedium auf die Meßzelle zu strömen, eine kinetische Energie übertragen, die diese Teilchen in die entgegengesetzte Richtung beschleunigt, womit das Vordringen in die empfindliche Meßzelle verhindert wird· Die Abmessungen der Vorrichtung sind klein im Verhältnis zur Wellenlänge des Wechseldruckes bei der gewählten Anregungsfrequenz·For this purpose, the oscillatory body is offset by an electric or electromechanical drive in periodic low-frequency oscillations of preferably mains frequency · This results in a usually sinusoidal alternating pressure, which is superimposed on the prevailing in the apparatus gas pressure · The metrological detection of the gas pressure and the composition of the measured medium is not negatively affected by the periodic movement of the membrane body, the so-called alternating pressure transducer, a kinetic energy is transferred to dirt particles that flow in the measuring medium to the measuring cell, which accelerates these particles in the opposite direction, making the penetration into the Sensitive measuring cell is prevented. The dimensions of the device are small in relation to the wavelength of the alternating pressure at the selected excitation frequency.

Durch die Bewegung des achwingungsfähigen Membrankörpers entsteht kurzzeitig eine Kompression des Gasvolumens in der Umgebung und damit der WechseldruckThe movement of the axialable membrane body briefly causes a compression of the gas volume in the environment and thus the alternating pressure

Pabsolut ·-Absolute · ·

Dieser Wechseldruck ist im Bereich höherer Gasdichte sowohl bei Überdruck als auch im Grobvakuum identisch mit dem Schalldruck. Durch den periodischen, kurzzeitigen Wechseldruck wird eine bevorzugte Bewegung der Gasteilchen in Richtung von der zu schützenden Meßzelle weg hervorgerufen, die größer ist als der in umgekehrter Richtung auftretende Diffusionsstrom der unerwünschten Dämpfe. Die angelegte Wechselspannung von vorzugsweise Netzfrequenz oder einer anderen, wegen der Empfindlichkeit des menschlichen Ohres zweckmäßigerweise, von 1 kHz weit entfernten Niederfrequenz, muß so bemessen sein, daß der entstehende Wecheeldruckpegel (Schalldruckpegel) mindestens 100 dB bei Atmosphärendruck im Rohrinneren beträgt. Damit ist auch bei niedrigem Absolutdruek in Vakuumanlagen eine ausreichende Schutzwirkung vorhanden, da der entstehende Wechseldruckpegel direkt von der Größe des Absolutdruckes abhängt. ^v This alternating pressure is identical to the sound pressure in the region of higher gas density both at overpressure and in a rough vacuum. The periodic, short-term alternating pressure causes a preferred movement of the gas particles in the direction away from the measuring cell to be protected, which is greater than the diffusion current of the undesirable vapors occurring in the reverse direction. The applied AC voltage of preferably mains frequency or another, because of the sensitivity of the human ear conveniently, of 1 kHz far away low frequency must be such that the resulting Wecheeldruckpegel (sound pressure level) is at least 100 dB at atmospheric pressure inside the tube. Thus, even at low Absolutdruek in vacuum systems, a sufficient protective effect is present, since the resulting alternating pressure level depends directly on the size of the absolute pressure. ^v

Claims

invention claim

1. Method 25um protection of sensitive components in pressure and vacuum equipment, characterized in that a low-frequency oscillating membrane body arranged in a housing between the component to be protected and the volume of the apparatus produces an alternating pressure in its environment, which promotes the advance prevents damaging or deposition-producing gases and vapors and forces impurities to reverse the movement ·

2. The method according to item 1, characterized in that the applied AC voltage is selected so that the resulting sound pressure level is at least 100 dB at atmospheric pressure at the connected sensitive component at the connection flange for the pressure or vacuum apparatus.

3. The method according to item 1 and 2j, characterized in that a drive frequency between 50 and 400 Hz is selected.

4. The method according to item 1 to 3 », characterized in that the protection of pressure and Vakuummeßverfahren in the case of the use of an AC voltage variable as a measure of the prevailing pressure one of the process-related frequencies deviating drive frequency is selected.