DE1002914B

DE1002914B - OEldiffusionspumpe

Info

Publication number: DE1002914B
Application number: DEL20586A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Dr Hans-Geor Noeller
Original assignee: E Leybolds Nachfolger AG
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1954-12-06
Filing date: 1954-12-06
Publication date: 1957-02-21

Description

Oldiffusionspumpe Die bekannten Öldiffusionspumpen haben den Nachteil, daß die organischen Treibmittel während des Betriebes durch thermischen Zerfall oder Einwirkung von abgesaugten Gasen, beispielsweise durch Oxydation, leichtflüchtige Bestandteile abgeben. Diese verschlechtern ganz erheblich das erreichbare Endvakuum der Pumpe, da der Dampfdruck der Zersetzungsprodukte wesentlich höher ist als der des eigentlichen Treibmittels. Es ist daher notwendig, die Zersetzungsprodukte möglichst weitgehend von der oberen, dem Hochvakuum zugekehrten Düse fernzuhalten. Man hat dies bis zu einem gewissen Grad bei mehrstufigen Pumpen durch Trennung der Verdampferräume für die einzelnen Stufen erreicht. Die leichtflüehtigeil Bestandteile werden auf diese Weise hauptsächlich zur Speisung der vorvakuumseitigen Düsen benutzt, während das auf diese Weise von leichtflüchtigen Bestandteilen gereinigte Öl in den Siederaum für die Hochvakuumdüse eintritt. Diese Ölfraktions-Diffusionspumpen haben zwar einen großen Fortschritt gebracht, es kann in ihnen jedoch nicht ganz verhindert werden, daß wegen der niemals vollständigen Fraktionierung leichtflüchtige Bestandteile auf die Hochvakuumseite gelangen.
Eine weitere Verbesserung, die möglichst zusammen mit Fraktionierungseinrichtung, jedoch auch ohne diese wirksam wird, besteht darin, das Pumpentreibmittel laufend während des Betriebes von leichtflüchtigen Bestandteilen zu befreien und diese aus der Pumpe zu entfernen. In geringem Maße tritt diese laufende Reinigung schon bei jeder gewöhnlichen Diffusionspumpe auf, da die leichter flüchtigen Bestandteile die Pumpe durch den Vorvakuumanschluß verlassen; ein großer Teil hiervon kondensiert jedoch in der Leitung und kehrt als Flüssigkeit in die Pumpe zurück. Es ist bekannt, den Vorvakuumanschluß nach unten zu neigen, damit das Kondensat nicht zurückfließen kann. Dies führt jedoch zu einem unzulässig hohen Treibmittelverlust, da neben den störenden Zersetzungsprodukten auch größere Mengen von für den Betrieb der Pumpe geeignetem Treibmittel in das Vorvakuumrohr treten und nach Kondensation zurückgeleitet werden.
Es sind ferner Maßnahmen bekannt, im Vorvakuumrohr, das an dem der Diffusionspumpe zugewandten Ende höhere, dem abgewandten Ende niedrigere Temperatur besitzt, Vorrichtungen einzubauen, die ab einem gewissen Ort den Rückfluß des Kondensats verhindern und so eine Abscheidung leichterflüchtiger Zersetzungsprodukte bewirken. Bei einer solchen Anordnung ist jedoch der Temperaturverlauf längs des Vorvakuumrohres wegen der wechselnden Raumtemperatur, Konvektion usw. nicht definiert. Außerdem befindet sich das Dampfgemisch in der für die Trennung maßgeblichen Ebene der Rückflußsperre nur sehr kurze Zeit. Ein entsprechendes Dampf-Flüssigkeits-Gleichgewicht kann sich deshalb dort nicht einstellen, und eine definierte Trennung des Kondensats ist nicht gewährleistet.
Diese Nachteile werden durch die erfindungsgemäße Öldiffusionspumpe, bei der das kondensierte Treibmittel dem Pumpenkreislauf wieder zugeführt wird, wobei die Zersetzungsprodukte auf der Vorvakuumseite abgeschieden werden, und bei der die Vorvakuutnöffnung des Pumpenkörpers mit einem Raum in Verbindung steht, dessen Temperatur höher ist als die des Raumes, in dem sich die Öldiffusionspumpe befindet, dadurch vermieden, daß der mit der Vorvakunmöffnung des Pumpenkörpers in Verbindung stehende Raum in seiner ganzen der Durchströmung dienenden Erstreckung eine gut wärmeleitende Verbindung mit dem Pumpenkörper aufweist und in Durchströmungsrichtung auf konstanter Temperatur gehalten ist.
In Abb. 1 sei 1 der Körper einer Diffusionspumpe, 2 der Wasserkühlmantel, 3 das Düsensystem, bei 4 befinde sich der Hochvakuumanschluß, bei 5 die öffnung am Pumpenkörper zur Verbindung mit der Vorvakuumpumpe. Durch die Heizung 6 wird das am Boden stehende Öl zum Verdampfen gebracht. Um eine fraktionierte Kondensation zu erreichen, ragt der Kühlwassermantel 2 nur so weit unter die Vorvakuumdüse, daß die darunterliegende Körperwand 7 eine verhältnismäßig hohe Temperatur (etwa 100' C oder mehr) annimmt. Hierdurch wird erreicht, daß zwar das Treibmittel noch ausreichend kondensiert und das Kondensat als Film an der Körperwand herunterläuft, andererseits jedoch die leichtflüchtigen Bestandteile im wesentlichen in der Dampfphase erhalten bleiben oder aus dem Film wieder verdampfen. Weiterhin wird erfindungsgemäß der Pumpenkörper in der Höhe der Vorvakuumöffnung 5 mit einem wulstförmigen Ring versehen, der den ringförmigen Vorvakuumraum8 bildet. Seine Wände haben im wesentlichen die gleiche Temperatur wie die Wand des Pumpenkörpers 7, so daß hier das Treibmittel kondensiert wird, die Zersetzungsprodukte jedoch in der Dampfphase erhalten bleiben. Der untere Rand des Wulstes 9 ist in gleicher Höhe wie der untere Rand der Öffnung 5 angebracht, so daß das Kondensat in die Pumpe zurücklaufen kann. Gegenüber der Öffnung 5 mündet die Vorvakuumleitung 10 in den Wulst. Sie ist entweder so hoch angebracht, daß aus dem Raum 8 kein Kondensat hineinlaufen kann, oder an ihrem Eingang mit einer kleinen Blende 11 versehen. Das Vorvakuumrohr 10 ist, vom Raum 8 gesehen, leicht nach außen abwärts geneigt und mündet in das senkrecht angebrachte Rohr 12, das oben mit dem Anschlußflansch 13 für die Vorvakuumpumpe und unten mit einem Schraubverschluß 14 versehen ist. Die in der kalten Vorvakuumleitung einschließlich der Rohre 10 und 12 kondensierten Zersetzungsprodukte können sich bei 15 sammeln und hier von Zeit zu Zeit durch Öffnen der Verschraubung 14 entfernt werden.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß nach Abb. 2 der ringförmige Vorvakuumraum durch ein Rohr 16 gebildet wird, das um den Pumpenkörper herumgelegt wird und wärmeleitend mit ihm in Verbindung steht. Das eine Ende dieses Rohres 16 wird mit der Öffnung 5 verbunden, während am anderen Ende die Vorvakuumleitung 10 angeschlossen wird.
Diese Ausführungsformen der Erfindung können dadurch abgewandelt werden, daß die Rohre 10 und 12 durch ein rechtwinklig nach oben gebogenes Rohr oder einen Rohrkrümmer ersetzt werden, in deren senkrechten Teil ein Kragen zum Sammeln der leichtflüchtigen Stoffe angebracht ist, die in der an den Krümmer angeschlossenen kalten Vorvakuumleitung kondensierten.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Strömungsgeschwindigkeit in dem erweiterten Vorvakuumraum herabgesetzt und hierdurch eine vollständigere Kondensation des eigentlichen Treibmittels erreicht wird. Der Treibmittelverlust der Pumpe wird infolgedessen auch bei Lufteinbrüchen wesentlich verringert,

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Öldiffusionspumpe, bei der das kondensierte Treibmittel dem Pumpenkreislauf wieder zugeführt wird, wobei die Zersetzungsprodukte auf der Vorvakuumseite abgeschieden werden, und bei der die Vorvakuumöffnung des Pumpenkörpers mit einem Raum in Verbindung steht, dessen Temperatur höher ist als die des Raumes, in dem sich die Öldiffusionspumpe befindet, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Vorvakuumöffnung (5) des Pumpenkörpers (1) inVerbindung stehende Raum (8, 16) in seiner ganzen der Durchströmung dienenden Erstreckung eine gut wärmeleitende Verbindung mit dem Pumpenkörper aufweist und in Durchströmungsrichtung auf konstanter Temperatur gehalten ist.
2. Üldiffusionspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in seiner Durchströmungsrichtung eine konstante Temperatur besitzende Raum durch einen wulstförmigen. sich an das Pumpengehäuse längs seines Umfangs anschmiegenden Ring (8 in Abb. 1) in der Höhe der Vorvakuumöffnung (5) gebildet ist. 3. Öldiffusionspumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorvakuumrohr (10 in Abb. 1) auf der gegenüberliegenden Seite der Vorvakuumöffnung (5) im Pumpenkörper an dem wulstförmigen Ring (8) mit leichter Neigung nach unten angebracht ist. 4. Öldiffusionspumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet ' daß in dem #'orvakuumrohr eine Blende (11) angebracht ist. 5. Oldiffusionspumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorvakuumrohr (10) in ein senkrechtes Rohrstück (12) mündet, dessen oberes Ende ein Verbindungselement (13) für die Vorpumpe enthält und dessen unteres Ende durch einen Schraubverschluß (14) verschlossen ist. 6. Oldiff usionspumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß auf der gegenüberliegenden Seite der Vorvakuurnö.-,inung im Pumpenkörper ein rechtwinklig nach oben gebogenes Rohr oder ein Rohrkrümmer angebracht ist, in dessen senkrechten Teil ein Kragen zum Sammeln der in der daran anschließenden kalten Vorvakuumleitung kondensierten leichtflüchtigen Stoffe anggebraclit ist. 7. Öldiffusionspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in seiner Durchströmungsrichtung eine konstante Temperatur besitzende Raum durch ein Rohr (16 in Abb. 2) gebildet ist, das wärmeleitend mit dem Pumpenkörper in Verbindung steht und dessen eines Ende mit der Vorvakuumöffnung (5) des Pumpenkörpers verbunden ist, während das andere Ende in die Vorvakuumleitung (10) zur Verbindung mit der Vorpumpe mündet. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift IN- r. 582 960 britische Patentschrift Nr. 475 062.