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Vorrichtung zum Evakuieren von Gefässen
Bei der Entlüftung kleiner Vakuumgefässe wie Glühlampen, Radioröhren u. dgl., die in Massen- fertigung hergestellt werden, bedient man sich gewöhnlich einer Vorrichtung, von der in etwa gleichem
Zeitmass fertig gepumpte und abgeschlossene Gefässe nacheinander entnommen und an die ebenso viele neue, noch Luft enthaltende Gefässe angeschlossen werden. Als Pumpen zur Erzeugung des Hochvakuum dienen dabei in den meisten Fällen rotierende Öl-Luftpumpen, denen noch eine Vorvakuumpumpe vor- angeschaltet wird. Die gesamte Vorrichtung wird gewöhnlich als automatische Maschine ausgebildet, bei der die zu entlüftenden Gefässe entweder auf einem umlaufenden Kranz oder auf einem Förderband sitzen und stetig oder absatzweise weiter transportiert werden.
Dabei müssen die voluminösen und ein hohes Gewicht besitzenden Vakuumpumpen ortsfest aufgestellt werden. Die Verbindung zu den umlaufenden Maschinenteilen erfolgt dann über ein Schliffplattenpaar, deren ortsfester Teil mit Verbindungsrohren zu den einzelnen Vakuumpumpen versehen ist, während der umlaufende Teil Verbindungsrohre zu den einzelnen Aufnahmestellen für die zu evakuierenden Gefässe besitzt. Vakuumdichte Schliffplatten sind jedoch kostspielig und schwer absolut vakuumdicht zu halten. Das Dichtungsöl zwischen den Platten verursacht Verschmutzungen der Rohrleitungen und der zu evakuierenden Gefässe durch zurückströmende Dämpfe. Die zahlreichen langen Rohrleitungen sind wegen der Strömungswiderstände ein weiterer Nachteil dieser bekannten Ausführung.
Daneben ist es auch schon bekannt geworden, jedem zu evakuierenden Gefäss eine besondere Vakuumpumpe zuzuordnen, wobei zwar die Schliffplatten fortfallen, dafür aber die Kosten der Vorrichtung wegen der zahlreichen Vakuumpumpen sehr gross werden und ausserdem Schwierigkeiten auftreten, die zahlreichen mitumlaufenden Pumpen an den beweglichen Maschinenteilen unterzubringen und ihnen die nötige mechanische oder elektrische Energie zuzuführen.
Vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine grössere Anzahl von Gefässen mittels derselben Vakuumpumpe zu entlüften, wobei die Schliffplatten fortfallen. Sie geht ebenfalls davon aus, dass in etwa gleichem Zeitmass fertig gepumpte und abgeschlossene Gefässe nacheinander von der Vorrichtung entnommen und ebenso viele neue, noch Luft enthaltende Gefässe angeschlossen werden. Erfindungsgemäss wird aber eine Vakuumpumpe verwendet, deren Sauggeschwindigkeit so hoch ist, dass in der Zeit vom Anschliessen eines neuen Gefässes bis zur Abnahme.. des nächsten fertig gepumpten Gefässes wieder das gewünsche Endvakuum in diesem erreicht wird.
Durch die Verwendung einer solchen, bisher an automatischen Pumpmaschinen nicht verwendeten Vakuumpumpe, fallen die zahlreichen Verbindungsleitungen von der Pumpe zur Schliffplatte und von der Schliffplatte zu den einzelnen Gefässen fort ; ebenso ist die Schliffplatte selbst entbehrlich, und alle damit verbundenen, geschilderten Nachteile sind beseitigt. Der beim Anschliessen eines neuen, Luft enthaltenden Gefässes vorübergehend bewirkte Druckanstieg in den Vakuumleitungen einschliesslich der angeschlossenen Gefässe ist umso geringer, je kleiner das Volumen eines einzelnen Gefässes gegenüber dem insgesamt an die Saugseite der Pumpe angeschlossenen Volumen ist.
Demnach kann der Druckanstieg besonders gering gehalten werden, wenn gemäss weiterer Ausbildung der Erfindung in die Verbindungsleitung zwischen Vakuumpumpe und den Anschlussstutzen der zu evakuierenden Gefässe ein Vakuumsammelraum geschaltet ist. Dieser wird dann zweckmässig so gross bemessen, dass der Druck in ihm durch den Anschluss eines neuen, noch Luft enthaltenden Gefässes nur so weit ansteigt, dass die Vakuumpumpe noch im Druckbereich ihrer grössten Saugleistung arbeiten kann.
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Bei einer derartigen Ausbildung der Vorrichtung sind demnach überhaupt keinerlei Abschlussorgane zwischen den zu evakuierenden Gefässen und der Vakuumpumpe erforderlich, abgesehen allenfalls von bei undichten oder fehlenden Gefässen wirkenden Lufteinbmchsventilen.
Vakuumpumpen besonders hoher Saugleistung, die im Zusammenwirken mit den vorgeschriebenen
Merkmalen der Erfindung ein besonders zuverlässiges und rasches Evakuierell ermöglichen, sind die in letzter Zeit für diesen Zweck entwickelten Roots-Gebläse. Es kann allerdings vorteilhaft sein, ausser einer solchen Pumpe zur Erzeugung des Hochvakuums noch eine Vorvakuumpumpe geringer Saugleistung vorzusehen, mit der vorab eine Evakuierung der Einzelgefässe erfolgt, hauptsächlich zu dem Zweck, um deren Dichtheit prüfen und mangelhafte Gefässe ausscheiden zu können. Bei Verwendung einer Vorva- kuumpumpe wird dann zweckmässig für diese ebenfalls ein, wenn auch kleiner Vakuumsammelraum vor- gesehen und man ordnet jedem zu evakuierenden Gefäss Ventile zu, welche dessen wahlweisen Anschluss an den einen oder den anderen Vakuumsammelraum ermöglichen.
Bei Pumpmaschinen mit an der Peripherie eines umlaufenden Kranzes aufgesetzten Gefässen bildet man den Kranz zweckmässig selbst als Sammelraum aus. Die Sammelräume für Vor- und Hochvakuum werden dann zweckmässig axial übereinander angeordnet. Da ausser der Vorvakuumpumpe nur eine ein- zige, verhältnismässig kleine und leichte Hochvakuumpumpe benötigt wird, ist es leicht möglich, diese
Pumpen fest mit den Sammelräumen zu verbinden und mit umlaufen zu lassen.
Zur Erläuterung der Erfindung sind auf der anliegenden Zeichnung drei Ausführungsbeispiele einer
Pumpmaschine mit umlaufendem Kranz schematisch im Längsschnitt dargestellt. Von dem ortsfesten Teil der Pumpmaschine sind nur die Auflager 4 für die Führung des umlaufenden Kranzes 5 gezeigt. Es ist für die Anwendung der Erfindung gleichgültig, ob dieser Kranz 5 stetig oder absatzweise transportiert wird. Einzelheiten über diesen Mechanismus sind deshalb fortgelassen.
Der umlaufende Kranz 5 ist in allen dargestellten Ausführungsbeispielen gleichzeitig als Vakuum- sammelraum ausgebildet, d. h. er besitzt ein im Verhältnis zum Volumen der zu entlüftenden Gefässe 6 grosses Volumen, das beispielsweise das 20- bis 100fache des Volumens aller gleichzeitig angeschlossenen Gefässe 6 beträgt.
Bei dem Beispiel nach Fig. 1 ist der mit dem Kranz 5 vereinigte Vakuumsammelraum unmittelbar mit dem Saugstutzen 7 der Vakuumpumpe 8 fest verbunden, d. h. die Pumpe läuft mit dem Kranz mit um. Bei Verwendung eines Roots-Gebläses als Vakuumpumpe ist dies leicht möglich, weil das RootsGebläse im Gegensatz zu anderen Vakuumpumpen ähnlicher Förderleistung ein wesentlich kleineres Volumen und Gewicht aufweist. Ein solches Roots-Gebläse kann, evtl. bei mehrstufiger Ausführung, ohne Verwendung einer besonderen Vorvakuumpumpe laufen, jedoch könnte an den Druckstutzen 9 auch eine Vorvakuumpumpe angeschlossen sein. Diese kann gegebenenfalls mit umlaufen.
An der Peripherie des Kranzes 5 sind die Aufnahmestutzen 10 für die zu evakuierenden Gefässe 6 angeordnet, u. zw. unter unmittelbarer Verbindung mit dem Vakuumsammelraum. Die in Fig. l noch vorgesehenen Ventile 11 dienen nur zum Verschluss gegenüber der äusseren Atmosphäre im Falle eines undichten Gefässes 6 oder bei sonstigen Lufteinbrüchen, ferner als Schutz gegen das Eindringen von Glassplittern od. dgl. Sie brauchen nicht absolut dicht zu schliessen, da geringe einströmende Luftmengen von der Vakuumpumpe 8 mit hoher Saugleistung abgesaugt werden, ohne dass ein merkbarer Druckanstieg im Vakuumsammelraum 5 festzustellen ist, Diese Ventile 11 können in an sich bekannter Weise elektrisch oder pneumatisch betätigt werden, so dass sie im Bedarfsfalle sich selbst schliessen.
Beim Umlauf des Kranzes 5, der z. B. insgesamt achtundvierzig Anschlussstutzen 10 trägt, wird beispielsweise immer nach einer Drehung, die 1/48 einer vollen Umdrehung beträgt, ein Gefäss 6 fertig evakuiert und abgeschlossen, so dass es entnommen werden kann. Im gleichen Zeitraum kann dementsprechend ein neues, Luft enthaltendes Gefäss 6 aufgesetzt werden. Dieses wird bei offenem Ventil 11 unmittelbar mit dem Vakuumsammelraum 5 verbunden, so dass die in ihm enthaltene Luft zunächst in diesen einströmt. Infolge der Tatsache, dass dieser Sammelraum 5 ein erhebliches Volumen hat, steigt der Druck in diesem aber nur wenig an.
Die Pumpe 8 ist für eine Saugleistung ausgelegt, die ermöglicht, den solchermassen angestiegenen Druck im Sammelraum 5 in dem Zeitraum wieder auf das Endvakuum zu bringen, der bis zur Durchschaltung des Kranzes 5 um 1/48 einer ganzen Umdrehung vergeht. Während des Umlaufens der Gefässe 6 werden diese und die in ihnen enthaltenen Einbauten ausgeheizt, um Gasund Wasserdampfreste auszutreiben. Ebenso kann während dieser Zeit eine Getterung vorgenommen werden.
Es kann zuweilen empfehlenswert sein, die zu evakuierenden Gefässe 6 nicht gleich zu Anfang mit dem Hochvakuum-Sammelraum in Verbindung zu bringen, sondern zunächst mit einer Vorvakuumpumpe, beispielsweise um Undichtigkeiten festzustellen und solche Gefässe dann wieder entfernen zu können. Ein Ausführungsbeispiel für eine zweckmässige Vorrichtung dieser Art gibt Fig. 2 wieder. Bei dieser besitzt
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der umlaufende Kranz 5 ausser dem durch einen gebildeten Sammelraum für Hochvakuum noch Leitungen
13 für das Vorvakuum oder auch einen kleineren Vorvakuum-Sammelraum. Dieser ist mit der in vorlie- gendem Beispiel mitumlaufenden Vorvakuumpumpe 14 verbunden. An die beiden Vakuumsammelräume
13 und 5 können die Gefässe 6 wahlweise angeschlossen werden durch Betätigen der Ventile 11 bzw. 15, die wechselseitig geöffnet werden.
Dies kann selbstverständlich automatisch beim Umlaufen des Kranzes
5 geschehen. Bei dem Beispiel nach Fig. 2 wurde angenommen, dass die Hochvakuumpumpe 8, zweck- mässig wiederum ein Roots-Gebläse, ortsfest aufgestellt ist. Der Saugstutzen 7 dieser Pumpe ist daher drehbar in dem Rohrstutzen 16 des Kranzes 5 gelagert und gegenüber diesem bei 17 gedichtet. Derartige
Dichtungen sind wesentlich einfacher herzustellen und dicht zu halten als die bisher in umlaufenden
Pumpmaschinen verwendeten Schliffplattenpaare.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 besteht gegenüber dem Vorangegangenen nach Fig. 2 noch der Unterschied, dass auch die Vorvakuumpumpe 14 ortsfest ist (beispielsweise kann sie über der Pump- maschine aufgehängt sein). Die beiden Rohrstutzen 16 und 18, die von den Vakuumsammelräumen 5 und 13 kommen, sind dementsprechend abdichtend drehbar in den beiden Saugstutzen 7 bzw. 19 der
Vakuumpumpen 8 bzw. 14 gelagert.
Sollen die Gefässe 6 im Anschluss an die Entlüftung mit einem Gas gefüllt werden, so kann dies bei einer Vorrichtung nach der Erfindung leicht dadurch geschehen, dass in den Anschlussstutzen noch ein weiteres vom Gasvorratsbehälter kommendes Rohr einmündet und ebenfalls mit einem Ventil verschliessbar ist. Dabei kann die Anordnung wiederum so getroffen werden, dass ein gemeinsamer Zuleitungsraum zu sämtlichen Anschlussstutzen vorhanden ist.
Wie aus allen drei Ausführungsbeispielen zu ersehen, besteht die Verbindung zwischen dem Vakuumsammelraum und der für alle zu evakuierenden Gefässe gemeinsamen Vakuumpumpe nur aus einem einzigen kurzen Rohrstutzen mit beliebig grossem Durchmesser, der also praktisch keinen Strömungswiderstand für die zu evakuierende Luft bzw. Gase darstellt. Die einzige enge Stelle stellt der unvermeidliche Pumpstengel 20 an den zu evakuierenden Gefässen selbst dar.
Benutzt man die beschriebene Vorrichtung für die Evakuierung von Glühlampen, bei denen ein Endvakuum um 10-2 Torr ausreichend ist, so kann mit Roots-Gebläsen hervorragend rasch das Endvakuum erzielt werden. Dabei ergibt sich als besonderer Vorteil die völlige Ölfreiheit aller Vakuumräume. Auch die Vorvakuumpumpe könnte als Roots-Gebläse ausgebildet sein. In diesem Fall ist die bei den bekannten Einrichtungen immer störende Rückströmung von Öldämpfen auch ohne Verwendung von Kühlfallen gänzlich ausgeschaltet.
Sollen dennoch Kühlfallen zur Anwendung kommen, z. B. um die aus den zu evakuierenden Rezipienten herrührenden Dämpfe zu kondensieren, so ist es zweckmässig, die Anordnung nach Fig. 3 der anliegenden Zeichnungen zu treffen. Hier sind in der Verbindungsleitung zwischen dem Vakuumsammelraum 5 und der Vakuumpumpe 8 Rohrschlangen 21 nach Art von Prallblechen so in den Weg der abzusaugenden Gase gestellt, dass die zu kondensierenden Dämpfe darauf stossen müssen. Die Rohrschlangen werden zweckmässig von einer Kühlsole durchströmt, welche durch das Anschlussrohr 22 eingelassen wird und durch das Rohr 23 abfliessen kann.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Evakuieren einer grösseren Anzahl von Gefässen mittels derselben Vakuumpumpe, wobei in etwa gleichem Zeitmass fertig gepumpte und abgeschlossene Gefässe nacheinander entnommen und ebenso viele neue, noch Luft enthaltende Gefässe angeschlossen werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vakuumpumpe (8) verwendet wird, deren Sauggeschwindigkeit so hoch ist, dass in der Zeit vom Anschliessen eines neuen Gefässes (6) bis zur Abnahme des nächsten fertigen Gefässes wieder das gewünschte Endvakuum erreicht wird.