DE1029120B

DE1029120B - Heating device for propellant pumps for vacuum generation

Info

Publication number: DE1029120B
Application number: DEL27296A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Werner Baechler
Original assignee: E Leybolds Nachfolger AG
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1957-04-03
Filing date: 1957-04-03
Publication date: 1958-04-30

Description

Heizvorrichtung für Treibmittelpumpen zur Vakuumerzeugung Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung für Treibmittelpumpen zur Vakuumerzeugung mit einem elektrisch leitfähigen Treibmittel, insbesondere Ouecksilber.Heating device for propellant pumps for vacuum generation. The invention relates to a heating device for propellant pumps for vacuum generation with a electrically conductive propellants, especially mercury.

Es sind bereits Treibmittelpumpen vorgeschlagen worden, bei denen das aus Quecksilber bestehende Treibmittel durch eine elektrische Lichtbogenentladung erhitzt und verdampft wird. Derartige Heizvorrichtungen sind jedoch wegen der Schwierigkeit des Zündens des Lichtbogens und verschiedener weiterer Nachteile nicht in größerem Umfang praktisch angewendet worden. Die technisch gebräuchlichen Treibmittelpumpenzur Vakuumerzeugung, welche mit einem elektrisch leitfähigenTreibmittel arbeiten, werden daher meist in der Weise aufgebaut, daß an den ebenen Boden des gesamten Siedegefäßes eine Heizplatte angepreßt wird, bei der Heizwendel aus Widerstandsmaterial in einer isolierenden Masse eingebettet liegen. Ein solcher Aufbau bringt erhebliche Wärmeverluste mit sich und ist auch konstruktiv nicht ganz einfach, da in jedem Fall trotz unterschiedlicher thermischer Einflüsse eine gut wärmeleitende Verbindung zwischen Heizplattenoberfläche und dem Boden des Siedegefäßes erzielt werden soll. Dies bedingt relativ dicke Bodenplatten und damit eine große Wärmeträgheit der Anordnung, was sich auf die angestrebte kurze Anheizzeit ungünstig auswirkt.Propellant pumps have already been proposed in which the propellant consisting of mercury by means of an electric arc discharge is heated and evaporated. However, such heaters are difficult because of the difficulty the ignition of the arc and various other disadvantages not in any major Scope has been practically applied. The technically common propellant pumps for Vacuum generation, which work with an electrically conductive propellant therefore usually built in such a way that on the flat bottom of the entire boiling vessel a heating plate is pressed, with the heating coil made of resistance material in a insulating mass are embedded. Such a structure brings significant heat losses with itself and is not that easy in terms of construction either, in spite of the differences thermal influences a good heat-conducting connection between the heating plate surface and the bottom of the boiling vessel is to be achieved. This requires relatively thick floor slabs and thus a large thermal inertia of the arrangement, which affects the desired short Heat-up time has an unfavorable effect.

Bei einer gleichfalls bekannten Treibmittelpumpe ist eine tauchsiederartigeHeizvorrichtungvorgesehen, wobei ein Heizwendel in einem entsprechend geformten Glasrohr liegt, das vom Treibmittel umgeben ist. Der thermische Wirkungsgrad einer solchen Tauchsiederheizung ist selbstverständlich günstig, doch bereitet ihr Aufbau und besonders ihr Austausch bei Beschädigung verschiedene Schwierigkeiten.In an equally known propellant pump, an immersion heater-type heating device is provided, wherein a heating coil lies in a correspondingly shaped glass tube, which is from the propellant is surrounded. The thermal efficiency of such an immersion heater is a matter of course cheap, but their structure and especially their replacement in case of damage prepares different ones Trouble.

Außerdem sind bereits Treibmittelpumpen mit einem elektrisch leitfähigen Treibmittel bekanntgeworden, bei denen das Treibmittel als niederohmige Sekundärwicklung eines Transformators angeordnet ist, so daß eine Induktionserhitzung erfolgt. Eine derartige Treibmittelpumpe besitzt jedoch einen relativ komplizierten Aufbau und ist außerdem bei Gleichspannungsquellen nicht verwendbar.In addition, propellant pumps with an electrically conductive Propellant has become known in which the propellant is used as a low-resistance secondary winding a transformer is arranged so that induction heating takes place. One However, such a propellant pump has a relatively complicated structure and can also not be used with DC voltage sources.

Die Erfindung beschreibt daher eine Heizvorrichtung, welche bei einfachstem Aufbau einen optimalen thermischen Wirkungsgrad besitzt. Das Kennzeichnende wird darin gesehen, daß das elektrisch leitfähige Treibmittel als Heizwiderstand ausgebildet ist. Man legt also die Heizspannung unmittelbar über entsprechend geformte Elektroden an das Heizmittel. so daß die zur Verdampfung notwendige Wärme als Stromwärme in dem als Flüssigkeitswiderstand wirkenden Treibmittel auftritt. Das Treibmittel kann dabei aus den verschiedensten Stoffen von elektrischer Leitfähigkeit, vorzugsweise jedoch aus Quecksilber, bestehen. Es ist sogar denkbar, an sich nichtleitfähige Treibmittel durch bestimmte Zusätze leitfähig zu machen, so daß die beschriebene Heizvorrichtung aufgebaut werden kann.The invention therefore describes a heating device which, with the simplest Structure has an optimal thermal efficiency. The distinctive becomes seen in the fact that the electrically conductive propellant is designed as a heating resistor is. So the heating voltage is placed directly over appropriately shaped electrodes to the heating medium. so that the heat necessary for evaporation as electricity heat in the propellant acting as a fluid resistance occurs. The propellant can from a wide variety of materials with electrical conductivity, preferably but consist of mercury. It is even conceivable that it is inherently non-conductive To make propellants conductive by certain additives, so that the described Heating device can be built.

Hinsichtlich der elektrischen Leitfähigkeit wäre eine solche Größe erwünscht, die etwas unterhalb der Leitfähigkeit der üblicherweise verwendeten metallischen Leiter liegt. Eine zu hohe elektrische Leitfähigkeit bringt verschiedene Schwierigkeiten hinsichtlich der anzulegenden Spannung und vor alleinunerwünscht hohe Zuleitungsquerschnitte mit sich.Such a quantity would be with regard to the electrical conductivity desirable, the slightly below the conductivity of the commonly used metallic Head lies. Too high an electrical conductivity brings various difficulties with regard to the voltage to be applied and, above all, undesirably large lead cross-sections with himself.

Da man für die meisten Zwecke jedoch an Quecksilber, also an ein Metall mit günstigen Leitereigenschaften aus vakuumtechnischen Gründen gebunden ist, muß die Heizvorrichtung derart aufgebaut sein, daß auch in diesem Fall ein Betrieb mit üblichen Betriebsspannungen und tragbaren Zuleitungsquerschnitten möglich wird. Hierzu ist gemäß einer Weiterentwicklung der Erfindung vorgesehen, daß das elektrisch leitfähige Treibmittel in einem an der isolierenden Bodenplatte ausgebildeten offenen Führungskanal liegt, wobei, dieser Führungskanal hinsichtlich seiner Länge und Querschnittsform so gewählt ist, daß das Treibmittel einen Flüssigkeitswiderstand von gewünschter Größe bildet. Diese Anordnung kann vorteilhaft so gewählt werden, daß in einer elektrisch isolierenden Bodenplatte Führungskanäle eingeschnitten sind, welche von dem Quecksilber oder sonstigen Treibmittel mindestens teilweise ausgefüllt sind. Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform ist der Führungskanal nach der bei elektrischen Widerstandsheizern bekannten Art meanderförmig oder spiralförmig geführt, wobei am Anfang und am Ende des Führungskanals entsprechende Anschlußelektroden in die isolierende Bodenplatte eingesetzt sind. Diese müssen aus einem Metall bestehen, das bei der Berührung mit Quecksilber nicht unter Amalgambildung zerstört wird. Derartige Heizvorrichtungen können mit Gleich-und Wechselspannung betrieben werden. Es ist auch möglich, die Führungskanäle mit ihren Anschluß elektroden für dreiphasigen Anschluß auszuführen.Since, for most purposes, one uses mercury, i.e. a metal is bound with favorable conductor properties for vacuum reasons, must the heating device be constructed in such a way that also in this case an operation with usual operating voltages and portable supply line cross-sections is possible. For this purpose, it is provided according to a further development of the invention that the electrical conductive propellants in an open formed on the insulating bottom plate Guide channel lies, this guide channel in terms of its length and cross-sectional shape is chosen so that the propellant has a liquid resistance of the desired Size forms. This arrangement can advantageously be chosen so that in one electrical insulating bottom plate guide channels are cut, which from the mercury or other propellants are at least partially filled. With an expedient The embodiment is the guide channel according to the electrical resistance heater known type meandering or spirally guided, with at the beginning and at the end of the guide channel corresponding connection electrodes in the insulating base plate are used. These must be made of a metal that when in contact with Mercury is not destroyed with amalgam formation. Such Heating devices can be operated with direct and alternating voltage. It is also possible, the guide channels with their connection electrodes for three-phase Connection.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt; es zeigt Fig. 1 eine Seitenansicht einer Treibmittelpumpe mit einer Heizvorrichtung gemäß der Erfindung, teilweise im Schnitt, Fig. 2 eine Draufsicht auf eine isolierende Bodenplatte mit Führungskanal.In the drawing is an embodiment of the subject matter of Invention shown schematically; 1 shows a side view of a propellant pump with a heating device according to the invention, partially in section, Fig. 2 a Top view of an insulating base plate with a guide channel.

In einer Treibmittelpumpe von bekanntem Aufbau, bei der drei dampfförmige konzentrisch verlaufende Dampfsteigrohre 1, 2, 3 das Treibmittel zu entsprechenden Umkehrdüsen 4, 5, 6 leiten, ist im Siederaum 7 des Pumpengehäuses 8 eine isolierende Boden-. platte 9 auf den Pumpenboden 10 aufgelegt. In diese Bodenplatte 9 ist ein Führungskanal 11 eingeschnitten, in dem sich das elektrisch leitfähige Treibmittel 12 befindet.In a propellant pump of known design, three of which are vaporous concentric steam riser pipes 1, 2, 3 corresponding to the propellant Reversing nozzles 4, 5, 6 guide, is in the boiling chamber 7 of the pump housing 8 an insulating Floor-. plate 9 placed on the pump base 10. In this base plate 9 is a Guide channel 11 incised, in which the electrically conductive propellant 12 is located.

Die Stromzuführung erfolgt über eingesetzte Elektroden 13 und Zuleitungen 14, die in bekannter Weise mit einer Stromquelle verbunden werden können. Als eine Elektrode kann auch das Pumpengehäuse dienen, da die angelegte Spannung verhältnismäßig niedrig ist. Bei der in Fig.2 dargestellten spiralförmigen Ausbildung des Führungskanals 11 in der isolierenden Bode!iplatte 9 ergab sich eine Betriebsspannung von etwa 20 V, was praktisch gut anwendbar ist.The power is supplied via inserted electrodes 13 and leads 14, which can be connected to a power source in a known manner. As one Electrode can also serve the pump housing, since the applied voltage is proportionate is low. In the spiral configuration of the guide channel shown in FIG 11 in the insulating base plate 9 resulted in an operating voltage of approximately 20 V, which can be used in practice.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Heating device for propellant pumps for vacuum generation with an electrically conductive propellant, in particular mercury, thereby characterized in that the electrically conductive propellant is designed as a heating resistor is.

2. Heating device according to claim 1, characterized in that the electrically conductive propellants in an open formed on the insulating bottom plate Guide channel (11) lies, this guide channel with regard to its length and the cross-sectional shape is chosen so that the propellant has a fluid resistance of the desired size.

3. Heating device according to claim 2, characterized in that that the guide channel (11) is meandering or spiral-shaped, with on At the beginning and at the end of the guide channel there are corresponding connection electrodes. In References considered: British Patent Nos. 413 273, 380 471.