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Einrichtung zur Erzeugung sehr hoher Gasverdünnungen.
Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung, die es ermöglicht in kurzer Zeit hohe Luftverdünnungen zu erzeugen. Diese Einrichtung besteht aus einer Reibungspumpe, die einerseits
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die Reibungspumpe nicht gegen die Atmosphäre hin, sondern gegen ein Vorvakuum hin arbeitet.
In Fig. 1 der Zeichnung ist eine für den angestrebten Zweck vorteilhaft anwendbare Reibungspumpe schematisch dargestellt. A ist ein Zylinder, der sich auf einer Welle B drehen kann. C ist ein feststehendes Gehäuse mit einer zylindrischen Bohrung, in die der Zylinder A möglichst dicht, aber leicht drehbar passt. D ist eine zum Zylinder A konzentrische Nut, die im Gehäuse ausgefräst ist. An einer Stelle des Umfanges wird die Nut D durch einen Steg E gesperrt und zu beiden Seiten des Steges münden in die Nut D das Zuführungsrohr F und das Abführungsrohr G.
Die Nut D sei z. B. mit Luft gefüllt und die Rohre F und G stünden mit der äusseren Luft
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enthaltene Luft durch die Reibung an der Zylindermantelfläche mitgerissen. Je tiefer die Nut, in radialer Richtung gemessen, angenommen wird, desto mehr Luft wird mitgenommen. und (la der Zwischenraum zwischen der kreisenden Wandfläche des Zylinders A und der z. B. als feststehend angenommenen des Gehäuses 0 bei E kleuier Ist als hel D, su wird eine Stauung der Luft bei G stattfinden, oder wenn die Kanäle F und G, wie z. B. angenommen worden ist, in freier Verbindung mit der Aussenluft sind, so wird die Luft bei F angesogen und bei C ausgestossen.
Statt der Luft kann jedes beliebige andere Gas auf dieselbe Weise gefördert werden und der Wirkungsgrad der Pumpe wird um so besser sein, je grösser die Zähigkeit des geförderten Mittels ist.
Verbindet man F mit einem völlig geschlossenen Behälter und lässt G offen, so wird die Pumpe einen Druckunterschied herstellen zwischen dem Behälter und der Aussenluft. Bei gleichbleibender Drehunggeschwindigkeit von A wird sich ein Gleichgewichtszustand einstellen zwischen der Reibung des Gases an A einerseits und dem Überdruck bei G andererseits. Da der Koeffizient der inneren Reibung der Gase unabhängig ist von ihrem Druck, so ist unter sonst unveränderten Umständen der Unterschied der Drücke vor und hinter der Pumpe innerhalb sehr weiter Grenzen
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Umlaufzahl einen Druckunterschied von z.
B. 6 ein Quecksilbersäule erzeugt, so wird sie- den Druck im Behälter nur auf 70 CM bringen, wenn sie, wie eben angenommen, gegen Atmosphärendruck von 76 cm arbeitet. Die Leistung der Luftpumpe ist also dann sehr gering. Zweckmässig verbindet man daher die Reibungspumpe bei G mit einer Vorpumpe. Erzeugt diese z. B. ein Vorvakuum von 10 cm, so erhält man im Behälter ein Endvakuum von 4 cuti.
Selbstverständlich verliert diese Regel bei sehr hohen Verdünnungen ihre Giltigkeit, da negative Gasdrücke unmöglich sind. Der Wirkungsgrad ist alsdann unabhängig von der Zähigkeit der Gase und hängt nur von deren Molekulargeschwindigkeit ab. Sobald man die Pumpe mit einer Vorpumpe vereinigt, ändern sich die Verhältnisse vollkommen und die Reibungspumpe wird zu einer Maschine von hervorragender Leistung. Der Versuch zeigt, dass man unter Verwendung der üblichen Gaedeschen Vorpumpe so hohe Endverdünnungen erzielt, wie sie bisher nicht her- stellbar waren, und diese noch in einem Bruchteil der früher zur Erreichung der Grenzverdünnuug erforderlichen Zeit.
Die allgemein bisher als beste Hochvakuumpumpe anerkannte kreisende Quecksilberpumpe nach Gaede entlüftet einen Behälter von 6 1 Inhalt in etwa 20 Minuten auf 10-0 ww = O'OOOOl wn
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zeugten Vakuum entstehen können.
, Die genannte Vorpumpe hat in diesem Falle nicht eine Aufgabe, ähnlich derjenigen der bekannten Vorpumpen von drehenden Quecksilberpumpen. Die Vorpumpen bei Quecksilber- pumpen gestatten, die Grösse der Quecksilberpumpen in ausführbaren Abmessungen zu halten, weil eine Quecksilberpumpe ohne Vorvakuum mehr als Barometergrösse haben müsste, damit über dem Quecksilber noch Hohlräume zustande kommen. Die hier in Frage stehende Vorpumpe hat keinen Einfluss auf die Abmessung der Reibungspumpe, da eine Sperrflüssigkeit, die die Hohlräume ausfüllen könnte, gar nicht vorhanden ist.
Sie verändert vielmehr die physikalische Wirkungsweise der Pumpe, indem der Wirkungsgrad nicht mehr von der Zähigkeit des Mittels abhängt, wie bei der Förderung von Flüssigkeiten oder Gasen bei Atmosphärendruck, sondern von der Eigengeschwindigkeit der Gasmoleküle, und indem der Wirkungsgrad um so besser wird,
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Fig. 4 zeigt die Pumpe von oben gesehen.
Auf die Welle B ist das zylindrische Gussstück A aufgekeilt, in dessen Umfang z B. acht Nuten D eingedreht sind. Das Gehäuse C ist mit de Ringschmierlagern R für die Welle B versehen und umschliesst die Trommel A am Umfange möglichst dicht, ohne sie zu berühren. An der Oberseite des Gehäuses C ragen die aus einzelnen Lamellen bestehenden und zu einem Kamm vereinigten Stege E in die Nuten D der Trommel und füllen die Nuten möglichst dicht aus, ohne indes die Wandungen der Trommel zu berühren. Zu beiden Seiten der Stege sind im Gehäuse die Öffnungen f und g (Fig. 2) vorgesehen.
Die aus den Nuten verdrängte Luft wird
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Zwischenraum zwischen beiden Körpern verengt ist, so dass das im weiteren Teil des Zwischen- raumes befindliche Gas durch Reibung an den Oberflächen der Körper vom Zufluss zum Abfluss gefördert wird, mit einer Vorpumpe in Reihe geschaltet ist.