Öldiffusionspumpe Zur Erreichung von Hochvakuum in technischen Anlagen werden meist Öldiffu- sionspumpen aus Metall angewandt. Als Treibmittel finden Öle Verwendung, deren Dampfdrucke bei Zimmertemperatur 10-5 Millimeter Hg oder weniger betragen. In den bekannten Ausführungen ist der Heizkörper für die Aufheizung des Öles an der Aussen seite des Metallmantels der Pumpe ange bracht.
Dem Vorteil der leichten Demont.ier- barkeit dieses Heizkörpers steht bei dieser Ausführung der Nachteil einer langen Auf- heiz- und Abkühlzeit gegenüber. Da für die Erwärmung des Öles vorerst ein Teil des metallischen Pumpengehäuses aufgeheizt werden muss, beträgt die Zeit für die Inbe triebsetzung solcher Pumpen 20 Minuten und mehr. Ebenso wirkt sich die zusätzliche Wärmekapazität des aufgeheizten Mantelteils beim Ausschalten der Pumpe aus.
Dies wird speziell bei Anlagen als Nachteil empfunden, bei welchen die Pumpe nicht vakuumdicht von der Apparatur abgetrennt werden kann. In diesem Fall muss vor dem Einlassen von Luft in die Apparatur das Kaltwerden des Öles abgewartet werden, um eine Zersetzung desselben zu vermeiden.
Es wurde schon verschiedentlich versucht, diese Nachteile der Aussenheizung zu elimi nieren, indem beispielsweise eine Spezial kühlung des Öles beim Abschalten der Pumpe in Betrieb gesetzt wird, welche die Abkühl- zeit verkürzt. Dadurch wird jedoch die An- heizzeit nicht verändert. Es ist bekannt, dass Glasdiffusionspumpen die erwähnten Nachteile nicht aufweisen, da sich bei diesen Pumpen die Heizelemente direkt im Öl befinden und somit keine grosse zusätzliche Wärmekapazität aufzuheizen ist.
Die Durchführungen dieser Heizelemente sind jedoch mit dem Glas fest verschmolzen und die Heizelemente also nicht auswechsel bar. Bei Metallpumpen, welche an sich teurer sind und bei welchen die Reparatur einer festen Durchführung nicht mit so einfachen Mitteln erfolgen kann, ist es aber wünschens wert, das Heizelement auswechselbar zu ge stalten.
Dies erfordert jedoch eine auswechsel bare Vakuumdichtung in unmittelbarer Nähe des siedenden Öles. 0t und Hitze sind aber den dichtenden Materialien wie Gummi usw. schädlich.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Öldiffusionspumpe aus Metall mit auswechselbarem Tauchsieder, bei welchem die wegen der Auswechselbarkeit des Tauch sieders nötige Dichtung sich nur soweit er wärmen kann, dass sie keinen Schaden leidet. Dies wird z. B. dadurch erreicht, dass zwi schen dem siedenden 0I und dein Pumpen gehäuse sich eine äusserste Schicht kühleren Öles befindet.
Durch den direkten allseitigen Kontakt des Heizelementes mit dem Öl und die isolierende Wirkung dieser äussersten Öl schicht, welche eine wesentliche Miterwär- mung des metallischen Pumpengehäuses ver hindert, werden die Anheiz- und die Abkühl- zeit bei Inbetriebnahme oder Ausserbetrieb- Setzung der Pumpe wesentlich kleiner als bei Metallpumpen mit Aussenheizung.
Messungen haben ergeben, dass eine solche Pumpe nach Einschalten der Heizung in vollkommen kal tem Zustand innerhalb 5 Minuten zu arbeiten beginnt.
Es kann beispielsweise die Durchführung des Heizelementes durch die Metallwand der Pumpe so gelegt sein, dass das Heizelement für sich allein auswechselbar ist und dass die Durchführungsstelle durch die Metallwand eine genügende Abkühlung erfährt und durch eine isolierende Ölschicht vom siedenden Öl getrennt ist. Das Heizelement kann aber auch zusammen mit einem Gehäuseteil auswechsel bar sein.
An drei Ausführungsbeispielen soll der Gegenstand der Erfindung näher beschrieben und dabei weitere damit zusammenhängende Vorteile aufgezeigt werden.
Eine erste er$ndungsgemässe Ausführung einer dreistufigen Öldiffusionspumpe -zeigt Fig. 1. Der Metallmantel besitzt zwei An schlussflanschen, den einen (1) für den zu eva kuierenden Rezipienten und den andern (2) für den Anschluss der Vorvakuumleitung. Im Innern des Metallmantels befindet sich das beispielsweise konusförmige Düsensystem 3 mit den drei Düsen 4. DasTreiböl 5wird durch den Tauchsieder 6 aufgeheizt.
Dieser besteht beispielsweise aus einem einerends (i) dicht geschlossenen Metallrohr, welches als Spirale gebogen ist und durch den Pumpenboden 8 mit Hilfe eines Gummiringes 9 abgedichtet nach aussen führt. Die eigentliche Heizwick- lung befindet sich im Innern des Metallrohres, jedoch nur in dem Teil des Rohres, welcher sich im Öl befindet.
Der durch den Pumpenboden gelangende Rohrteil führt die Anschlüsse 10 der Heiz- wicklung nach aussen. Die beiden Metall zylinder 11 trennen nach bekannter Art die Siederäume für die drei Düsenstufen derart voneinander, dass das Öl für die obere Stufe aus der Mitte des Ölbades, das der untersten Stufe aus der Randzone des Ölbades ent stammt.
Dadurch, dass die Zylinder 11 auf dem Tauchsieder aufstehen und dass sich unterhalb des spiralenförrnigen Tauchsieders im Ölbad eine Metallscheibe 12 befindet, wird das von der Wand gegen das Innere der Pumpe fliessende Treiböl gezwungen, auf spiralförmigem Weg 13 dem Tauchsieder ent lang zu fliessen, wodurch eine an und für sich bekannte Fraktionierung erfolgt, d. h. die unteren Düsenstufen mit den leichtflüchtigen und die oberste Düse mit den schwerflüchti gen Bestandteilen des Öles beschickt werden. Die Wasserkühlung 14, welche für die Kon densation des Öles an der Innenseite des Pumpenmantels sorgt, kühlt zugleich den Rand des metallischen Pumpenbodens.
Die ser leitet die an der Dichtungsstelle 9 an fallende Wärme ab, während das unterhalb der Metallscheibe 12 befindliche kältere Öl eine zu starke Erwärmung der Dichtung ver- hindert.
Eine andere erfindungsgemässe Ausfüh rung nach Fig. 2 besitzt als Tauchsieder ebenfalls ein spiralförmig gebogenes Metall rohr 1, das im Innern die Heizwicklung ent hält. Im Gegensatz zur vorhergehenden Aus- führung ist dieser Tauchsieder am Rande 2 des topfförmigen Bodens 3 hart eingelötet oder eingeschweisst.
Die auswechselbare Dich tung liegt in dieser Ausführung zwischen diesem topfförmigen Boden und dein eigent lichen Pumpenmantel, indem ersterer mittels eines Flansches 4 und Gummiring vakuum dicht am Mantel festgeschraubt wird. Auf diese Weise kann der ganze Pumpenboden 3 mit dem eingebauten Tauchsieder 1 ausge wechselt werden. Die Dichtung wird in die sem Fall über den Flansch 4 noch direkter durch den Wassermantel 5 gekühlt. Während bei der vorhergehenden Ausführung sowohl Düsensystem als auch Heizkörper von der oberen Pumpenseite her ausgewechselt wer den, wird in der Ausführung nach Fig. 2 beides von der unteren Seite her demontiert.
Ebenso kann in der letzten Ausführung der Ölwechsel von unten her erfolgen, da sich im kalten Zustande sämtliches Öl 6 im ab schraubbaren Pumpenboden 3 befindet. Die Ölfraktionierung erfolgt in dieser Ausführung in gleicher Weise wie oben beschrieben. Für Pumpen mit sehr grossen Saugleistun gen, in welchen mehr als eine Kühlfläche und verschiedene voneinander getrennte Düsen systeme kombiniert werden, kann die er findungsgemässe Heizung ebenfalls mit Vor teil verwendet werden, wobei je nach der Bauart in der gleichen Pumpe ein oder meh rere Tauchsieder verwendet werden können. Eine Ausführungsform einer solchen Pumpe zeigt Fig. 3.
Die beiden zylindrischen Kühl flächen 1 und 2 dienen den durch die kon zentrische Anordnung der Düsen 3 ent stehenden zwei Düsensystemen zur Konden sation des Öles. Der für beide Pumpsysteme gemeinsame Tauchsieder 4 ist ein die Heiz- wicklung enthaltendes spiralförmig gebogenes Metallrohr, welches an einem Ende geschlos sen ist und dessen anderes Ende 5 durch den Boden 6 der Pumpe nach aussen geführt ist.
Die Abdichtung dieser Durchführung erfolgt durch einen Gummiring, welcher, wie im Aus führungsbeispiel nach Fig. 1, durch den vom Kühlwasser her gekühlten Pumpenboden 6 und die unterste, relativ kühle Ölschicht vor zu starker Erwärmung geschützt ist. Auch solche Pumpen mit mehreren Pumpsystemen können mit einem topfförmigen Boden gemäss Ausführungsbeispiel 2 versehen werden. Die Fraktionierung des Öles in dieser Ausführung erfolgt wieder durch die Heizspirale in Zu sammenhang mit den vier Metallzylindern 7, wobei das Öl von den Kühlflächen 1 und 2 her die Heizspirale einmal im positiven und einmal im negativen Sinne durchläuft.