DE1032470B - OEldiffusionspumpe - Google Patents

OEldiffusionspumpe

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Publication number
DE1032470B
DE1032470B DET12079A DET0012079A DE1032470B DE 1032470 B DE1032470 B DE 1032470B DE T12079 A DET12079 A DE T12079A DE T0012079 A DET0012079 A DE T0012079A DE 1032470 B DE1032470 B DE 1032470B
Authority
DE
Germany
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pressure
evaporator
pump
low
stage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DET12079A
Other languages
English (en)
Inventor
Petr Hix
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tesla AS
Original Assignee
Tesla AS
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Publication date
Application filed by Tesla AS filed Critical Tesla AS
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Publication of DE1032470B publication Critical patent/DE1032470B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04FPUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F9/00Diffusion pumps

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
  • Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)

Description

  • Öldiffusionspumpe . Die Erfindung bezieht sich auf mehrstufige Öldiffusionspumpen.
  • Für den Betrieb von Diffusionspumpen allgemein ist die dem Verdampfungsgefäß für die Pumpflüssigkeit zugeführte Heizleistung von ausschlaggebender Bedeutung. Je höher die Heizleitung ist, um so niedriger braucht das Vorvakuum zu sein. Bei Bemessung der Heizleistung muß andererseits wieder darauf Rücksicht genommen werden, daß sich die Pumpflüssigkeit nicht infolge zu großer Hitze zersetzt. Bei mehrstufigen Oldiffusionspumpen ist es besonders nachteilig, wenn die Zersetzungsprodukte oder Verunreinigungen an der Niederdruckhülse austreten, da dadurch die Fähigkeit der Pumpe, niederen Druck zu erzeugen, sowie die Pumpgeschwindigkeit verschlechtert werden.
  • Zur Behebung dieser Nachteile wurde vorgeschlagen, bei mehrstufigen Öldiffusionspumpen mehrere getrennt geheizte Verdampfungsgefäße vorzusehen, wobei der Verdampfer für die Hochvakuumstufe niedriger geheizt wurde als der Verdampfer für die 1-Iochdruckdüse. Durch die verschiedenen Heizvorrichtungen wurde die Vorrichtung kompliziert und die Überwachung erschwert, weil darauf zu achten war, daß die richtigen Temperaturverhältnisse eingehalten wurden. Es wurde nun auch schon vorgeschlagen, den oberhalb des Verdampfers für die Hochdruckdüse angeordneten Verdampfer für die Niederdruckdüse durch den von dem Verdampfer für die Hochdruckdüse ausgehenden Dampf zu heizen und auf diese Weise eine besondere Heizung zu ersparen. Der Verdampfer für die Niederdruckdüse sollte dabei ausschließlich von dem Kondensat des von dem Hauptverdampfer ausgehenden Dampfes beschickt werden. Da nun aber der Verdampfer für die Niederdruckdüse mitten in dein vom Hauptverdampfer aufsteigenden heißen Dampf und in verhältnismäßig großer Entfernung \ an den Kondensationsflächen angeordnet sein muß. kann praktisch überhaupt kaum finit einem Anfall Kondensat zum Füllen des Hilfsverdampfers gerechnet werden. Infolgedessen ist der von dem Hilfsverdampfer unten abgeschlossene Niederdruckteil der Pumpe nahezu unwirksam.
  • Die Erfindung bezweckt, diesen erheblichen \langel der zuletzt geschilderten Einrichtung zu beheben. Das Neue besteht darin, daß der die Niederdruckstufe unten abschließende Hilfsverdampfer mit dein Hauptverdatnpfer durch ein vom Boden des Hilfsverdampfers ausgehende Steigrohr mit dem Hauptverdampfer verbunden ist, durch welches das bereits entgaste Öl infolge der Dampfdruckdifferenz in den zu den Hochdruck- und N iederdruckdüsen führenden Räumen aus dein Hauptverdampfer gedrückt wird. Dabei sind die Hochdruckstufen der Pumpe als Strahlstufen und ihre Niederdruckstufen als Diffusionsstufen ausgebildet. Die direkte Verbindung des Hilfsverdampfers mit dem Hauptverdampfer dient außerdem zur automatischen Regulierung des Dampfdruckes in der Diffusionsdüse. Bei einer Steigerung der Heizleistung für den Hauptverdampfer wird die Druckdifferenz zwischen der Niederdruck- und der Hochdruckstufe vergrößert und dadurch der konstante Dampfdruck in der Diffusionsdüse aufrechterhalten. Weil die Diffusionsdüse ihre Optimaleigenschaften nur bei einem gewissen Druck des Öldampfes besitzt, wird durch die automatische Sicherung des Dampfdruckes die optimale Funktion der Düse garantiert.
  • Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung, welche ein Ausfährungsbeispiel darstellt, näher beschrieben. Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Ölpumpe gemäß dem bisher bekannten Stand der Technik und Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung.
  • Fig. 1 der Zeichnung ist eine schematische Darstellung einer bekannten Konstruktion einer zweistufigen Öldiffusionspumpe mit Selbstfraktionierung. Diese Pumpe besteht aus einem Mantel 1 der durch eine an der Außenseite angebrachte Kühlwendel 2 gekühlt wird. Im Mantel 1 befinden sich zwei Pumpstufen. Die äußere Hochdruckstufe ist mit 3 und die innere Niederdruckstufe mit 4 bezeichnet. Der untere Teil des Mantels ist als Verdampfer 5 ausgebildet, der mit Öl gefüllt und durch den Heizkörper 6 geheizt wird. Der aus dem Verdampfer 5 herausströmende Dampf füllt die Räume 7 und 8 aus und gelangt an die Düsen 9 und 10, aus denen er mit erheblicher Geschwindigkeit heraustritt und die umgebenden Gase mitreißt. Der Dampf wird am gekühlten :Mantel kondensiert und läuft entlang seinen Wänden über Scheidungsflächen 11, die ein Entweichen des Öldampfes in den Kondensationsraum vermeiden, wieder in den Verdampfer zurück. Im Verdampfer gelangt nun das öl vor allem in den zum Hochdruckraum gehörenden Teil 7, von dem die Hochdruckstufe 3 mit Dämpfen versorgt wird. In diesem Teil des Verdampfers verdampft die leichteste Ölfraktion, und das öl wird außerdem entgast, d. h. das in ihm während der Pumpphase aufgelöste Gas wird wieder befreit.
  • In den Teil des Gefäßes, aus dem der Öldampf in den Raum 8, d. h. in die N iederdruckstufe abgeht, gelangt also bereits entgastes öl mit niedrigem Eigendampfdruck, wodurch ein sehr hohes resultierendes Vakuum erzielt wird. Diese Arbeitsweise wird als Fraktionierungsprinzip bezeichnet. Falls die oben beschriebene Diffusionspumpe mit einem schlechteren Vorvakuum arbeiten soll (uni eine bloße einstufige rotierende Pumpe verwenden zu können), muß der Pumpe eine höhere Heizleistung zugeführt werden, was jedoch das resultierende _\'akuum und die Pumpgeschwindigkeit herabsetzt, oder muß eine Öldiffusionsvorpurnpe (Dainpfstrahlpumpe) vorgeschaltet werden.
  • Die Hochdruckstufe kann jedoch bei diesen bekannten Pumpkonstruktionen nicht als Strahlpumpe arbeiten, falls ein extrem niedriges Endvakuum erzielt werden soll, da im Verdampfer kein genügender Öldampfdruck erzielt werden kann. Ein hoher Druck kann deshalb nicht erzielt werden, weil die N iederdruckstufe. welche aus demselben Gefäß gespeist wird, für ihre Funktion einen niedrigen Öldampfdruck benötigt und hei hohem Druck nicht befriedigend arbeiten könnte. Nur eine Strahlstufe kann einen " erhältnismäßig größeren Druckgradient aufrechterhalten, wodurch erreicht wird, daß die Pumpe bloß ein verhältnismäßig grobes Vorvakuum benötigt. Die Diffusionsstufe pumpt Gas deshalb, weil der Partialdruck des gepumpten Gases im Öldampf niedriger als im gepumpten Raume ist, obzwar der absolute Druck, in welchem auch der Druck des Öldampfes inbegriffen ist. höher ist. Im Gegensatz hierzu pumpt eine Strahlstufe deshalb, weil infolge der erhöhten Geschwindigkeit der absolute Druck im öldampfstrahl niedriger ist als im gepumpten Rauine.
  • Die erfindungsgemäße Pumpe, welche schematisch in Fig. 2 dargestellt ist, beseitigt die erwähnten Schwierigkeiten durch eine einfache, aber wirksame Maßnahme. Sie besteht ebenso wie die vorher gemäß dem Stand der Technik beschriebene Pumpe aus einem Mantel 1, der durch eine Kühlwendel 2 gekühlt wird. Innerhalb des Mantels befindet sich eine Hochdruck- und eine Niederdruckstufe. Zum Unterschied von der vorher beschriebenen Pumpe ist hier die Niederdruckstufe 4 mit dem Hauptverdampfer 5 durch ein enges Rohr 12 verbunden, welches z. B. in der Achse der Niederdruckstufe angebracht ist. Der untere Teil der Niederdruckstufe bildet also einen Hilfsverdampfer 13. Die übrigen Teile der Pumpe sind dieselben, wie bereits oben beschrieben, und sie sind mit denselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 versehen. Die erfindungsgemäße Pumpe arbeitet auf folgende Weise: Beim Erhitzen des Öls im Verdampfer steigt der Dampfdruck im Hochdruckteil, und da der Druck im @Tiederdruckteil niedrig ist, fließt durch das Rohr 12 0l in den unteren Teil des Raumes 8, welcher einen Hilfsverdampfer 13 bildet. Beim Erhitzen des 61s im unteren Teil des Mantels 1 auf eine hohe Temperatur, besitzt der Öldampf im Raume 7 einen erheblichen Druck, und er fließt durch die Düsen 9 mit erheblicher Geschwindigkeit und in großer Menge, so daß der Gasdruckgradient in der Hochdruckstufe ziemlich hoch sein kann. Das öl im Hilfsverdampfer 13 wird dabei indirekt durch den Öldampf erhitzt, welcher entlang den Wänden des Raumes 8 durch den Raum 7 zu den Düsen 9 fließt. Die Temperatur des Öls im Raum 13 ist dabei niedriger als im Verdampfer des Raumes 7. Die Niederdruckstufe 4 wird also mit Öldampf gespeist. dessen Druck. Temperatur und Menge derart sind. daß das gewünschte hohe Vakuum erzielt wird. Das Fraktionierungsprinzip wird bei der erfindungsgemäßen Pumpe aufrechterhalten, da in den Raum 8 durch das Rohr 12 bereits entgastes Öl gelangt> dessen leichtere Fraktionen bereits im Verdampfer des Raumes 7 beseitigt wurden.
  • Die oben beschriebene Ausführung ist bloß ein typisches Beispiel, das verschiedenartig abgeändert werden kann.
  • Die vorteilhaften Eigenschaften der Erfindung wurden durch praktische Versuche nachgewiesen. Das notwendige Vorvakuum betrug bei einer Ausführung etwa 1 mm Hg ohne Beeinträchtigung des Endvakuums.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: öldiffusionspumpe mit mindestens einer Hochdruck- und mindestens einer Niederdruck-Pumpstufe sowie mit einem Hauptverdampfer und einem höher gelegenen, durch den unteren Teil der N iederdruckstufe gebildeten Hilfsverdampfer, der die @Tiederdruckstufe mit Dampf versorgt und indirekt durch den aus dem Hauptverdampfer in die Hochdruckdüsen strömenden Öldampf geheizt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die unten durch den Hilfsverdampfer (13) abgeschlossene Niederdruckstufe (4) mit dem Hauptverdampfer (5) durch ein Steigrohr (12) verbunden ist. durch welches das bereits entgaste 61 infolge der Dampfdruckdifferenz in den zu den Hochdruck- und Niederdruckdüsen (9, 10) führenden Räumen (7, 8) aus dem Hauptverdampfer (5) in den Hilfsverdampfer (13) gedrückt wird, wobei die Hochdruckstufen (3) der Pumpe als Strahlstufen und ihre Niederdruckstufen als Diffusionsstufen (4) ausgebildet sind. In Betracht gezogene Druckschriften Britische Patentschrift Nr. 734757 : USA.-Patentschriften Nr. 2386298, 2438387.
DET12079A 1956-04-09 1956-04-09 OEldiffusionspumpe Pending DE1032470B (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3302864A (en) * 1963-11-08 1967-02-07 Cie Ind Francaise Tubes Elect Oil-vapor diffusion vacuum pump

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2386298A (en) * 1943-01-30 1945-10-09 Nat Res Corp Diffusion pump
US2438387A (en) * 1945-09-18 1948-03-23 Nasa Pump
GB734757A (en) * 1951-08-29 1955-08-10 Edwards & Co London Ltd W Improvements in or relating to vapour vacuum pumps

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