DE1032879B

DE1032879B - Vacuum pump system

Info

Publication number: DE1032879B
Application number: DEH27478A
Authority: DE
Inventors: Basil Dixon Power
Original assignee: Edwards High Vacuum Ltd
Current assignee: Edwards High Vacuum Ltd
Priority date: 1955-07-04
Filing date: 1956-07-03
Publication date: 1958-06-26

Description

Vakuumpumpensystem Die Erfindung betrifft ein Vakuumpumpensystem mit einer Dampf-Diffusionspumpe und einer mit ihr verbundenen mechanischen Vorpumpe.Vacuum pump system The invention relates to a vacuum pump system a vapor diffusion pump and a mechanical backing pump connected to it.

Dampf-Vakuumpumpen, z. B. die sogenannten öl-oder quecksilberbetriebenen Diffusionspumpen und Dampfstrahlsauger, werden häufig bei Arbeitsgängen verwendet, bei denen der auszupumpende Raum periodisch nach der Atmosphäre hin geöffnet werden muß, während die Pumpe auf Betriebstemperatur ist. Es wurden bisher in solchen Fällen Absperrventile verwendet, durch die die Pumpe bei niedrigem Druck isoliert werden kann, während der auszupumpende Raum unter Atmosphärendruck steht, so daß die Gefahr einer Schädigung des erhitzten Treibmittels der Pumpe vermieden wird, die sich ergeben könnte, wenn es der Atmosphäre ausgesetzt wird. Es war also beim Betrieb notwendig, die Dampfpumpe abzusperren, wenn das System nach der Atmosphäre hin geöffnet wurde, und dieses durch eine Rotationspumpe über eine Nebenleitung auf ein Grobvakuum zu bringen, bevor die Dampfpumpe in Betrieb genommen wurde. Hierfür sind drei Ventile erforderlich, ein teures Ventil für hohes Vakuum an dem Hochvakuumanschluß der Pumpe, ein Ventil in der Vorvakuumleitung und ein Nebenleitungsventil.Steam vacuum pumps, e.g. B. the so-called oil- or mercury-powered Diffusion pumps and steam ejectors, are often used in operations in which the space to be pumped out is periodically opened to the atmosphere must while the pump is at operating temperature. There have been so far in such cases Use shut-off valves that isolate the pump at low pressure can, while the space to be pumped is under atmospheric pressure, so that the danger damage to the heated propellant of the pump is avoided, which result could if exposed to the atmosphere. So it was necessary during operation shut off the vapor pump when the system has been opened to the atmosphere, and this by means of a rotary pump via a secondary line to a low vacuum before the steam pump has been put into operation. There are three valves for this required an expensive high vacuum valve on the high vacuum port of the pump, a valve in the fore-vacuum line and a bypass valve.

Es gibt nun jetzt Treibmittel, z. B. Silikon-Pumpflüssigkeiten, die bei Betriebstemperatur der Atmosphäre ausgesetzt werden können, ohne erheblichen Schaden zu erleiden, so daß es bei Anwendung solcher Flüssigkeiten möglich ist, die erwähnten Ventile fortzulassen und lediglich die mechanische Vorpumpe abzustellen und die elektrischen Heizungen der Diffusionspumpe abzuschalten, wenn es erforderlich ist, das System der Atmosphäre auszusetzen. Vorzugsweise wird, insbesondere bei Systemen, die mit rasch sich wiederholenden Kreisläufen arbeiten, ein Absperrventil in der Leitung zur Vorpumpe verwendet, anstatt diese ständig abzustellen und wieder anzulassen, und zweckmäßig wird das Ventil elektromagnetisch betätigt, so daß die elektrischen Heizvorrichtungen der Dampfpumpe durch eine geeignete Stronzkreisanordnung abgeschaltet werden, wenn das Ventil geschlossen ist, und angeschaltet werden, wenn, das Ventil geöffnet ist, wobei die Vorpumpe ständig in Tätigkeit bleibt.There are now propellants, e.g. B. silicone pumping fluids that Can be exposed to the atmosphere at operating temperature without significant To suffer damage so that when using such fluids it is possible omit the valves mentioned and only turn off the mechanical backing pump and turn off the electrical heaters of the diffusion pump if necessary is to expose the system to the atmosphere. Preferably, especially at Systems that work with rapidly repeating cycles, a shut-off valve used in the line to the backing pump instead of constantly turning it off and again to start, and expediently the valve is operated electromagnetically so that the electric heaters of the steam pump through a suitable electrical circuit arrangement switched off when the valve is closed and switched on when, the valve is open and the backing pump is constantly in operation.

Während des Leerlaufs der Dampfpumpe ist dann die Pumpe (oder bei Anwendung von Ventilen in der Dampfzuführung sind Teile der Pumpe) gewöhnlich auf Betriebstemperatur und der Atmosphäre ausgesetzt und von der Vorpumpe durch das Ventil in der Vorvakuumleitung abgeschlossen. Hierbei entstehen insofern Schwierigkeiten, als ein Dampf oder Nebel des Treibmittels in der Dampfpumpe von der Hochvakuumseite der Dampfpumpe aufsteigt. Ein Teil dieses Nebels kann sich an Flächen eines Systems niederschlagen, das mit der Pumpe verbunden ist und durch diese evakuiert werden soll, und verursacht Verunreinigungen, die in gewissen Fällen den Erfolg des Vakuumverfahrens beeinträchtigen können, oder der Nebel kann, wenn kein System oder Gefäß mit der Pumpe verbunden ist, von dem Bedienungspersonal eingeatmet werden oder in die Augen gelangen und erhebliche Reizungen verursachen.While the steam pump is idling, the pump (or at Application of valves in the steam supply are parts of the pump) usually on Operating temperature and atmosphere and from the foreline pump through the Valve in the fore-vacuum line closed. Difficulties arise here as a vapor or mist of the propellant in the vapor pump from the high vacuum side the steam pump rises. Part of this fog can spread to surfaces of a system that is connected to the pump and evacuated through it should, and causes impurities, which in certain cases the success of the vacuum process can affect, or the mist can, if no system or vessel with the Connected to the pump, inhaled by the operator, or into the eyes and cause considerable irritation.

Bei einer Anlage zur Kalibrierung der Frequenz eines Ouarzkristalls, die im rasch sich wiederholenden Arbeitsgang betrieben wird und bei der das Auspum= pen durch eine in der beschriebenen Weise arbeitenden Silikonöl-Diffusionspumpe mit einer mechanischen Vorpumpe erfolgt, hat es sich gezeigt, daß eine zufriedenstellende Kalibrierung der Kristalle, bei der auf den Kristallen ein dünner, beschwerender Metallfilm niedergeschlagen werden muß, nicht möglich war, da der rückwandernde Ölnebel und -dampf aus der heißen Diffusionspumpe -eine Verunreinigung der einzelnen Kristalle während der kurzen Perioden nach ihrem Einsetzen in den Rezipienten vor der Herstellung des Vakuums und nach dem Lüften am Ende des Bedampfungsvorganges vor der Entfernung aus dem Rezipienten mit sich brachte. Eine solche Verunreinigung erzeugt nach der Kalibrierung des Kristalls Frequenzänderungen und macht die Wirksamkeit der Behandlung zunichte. Beim Bedampfen von Kathodenstrahlröhren mit Aluminium mit Hilfe von Pumpen, die nach dem beschriebenen Verfahren arbeiten, verursacht der von der Hochvakuumseite der Pumpe während des Auswechselns einer fertigen Röhre gegen eine neue Röhre ausgehende Ölnebel eine Verunreinigung des Röhrenschirmes und anderer Teile der frisch eingebrachten Röhre, bevor das Vakuum hergestellt werden kann, wodurch die darauffolgende Behandlung und die Fertigstellung der Röhre ungünstig beeinflußt wird.In the case of a system for calibrating the frequency of a quartz crystal, which is operated in a rapidly repeating operation and in which the Auspum = pen by a silicone oil diffusion pump operating in the manner described takes place with a mechanical forepump, it has been found that a satisfactory Calibration of the crystals, in which on the crystals a thin, weighting Metal film having to be deposited was not possible because of the backward migration Oil mist and vapor from the hot diffusion pump - a contamination of the individual Crystals during the brief periods after their insertion into the recipient the creation of the vacuum and after venting at the end of the steaming process before removal from the recipient. Such a pollution generates frequency changes after calibration of the crystal and makes the effectiveness the treatment is null and void. When vaporizing cathode ray tubes with aluminum with the help of pumps that work according to the method described, caused by the high vacuum side of the pump while replacing one finished tube against a new tube outgoing oil mist a contamination of the Tube shield and other parts of the freshly inserted tube before the vacuum can be made, thereby the subsequent treatment and completion the tube is adversely affected.

Es ist Ziel der Erfindung, die erwähnten Schwierigkeiten zu vermeiden, und zu diesem Zweck ist bei dein Vakuumpumpensy stem gemäß der Erfindung eine Einrichtung vorgesehen, die einen schwachen Luftstrom von geringer Geschwindigkeit in die Hochvakuumöffnung der Dampfpumpe einführt, während diese der Atmosphäre ausgesetzt ist, und der ausreicht, das Ausströmen des sich aus dem Diffusionspumpentreibmittel bildenden Nebels aus der Hochvakuumöffnung der Pumpe zu verhindern. Dieser Luftstrom stört die Anordnungen, die in dem auszupumpenden Raum vorgenommen werden, nicht; auch beschleunigt er die Flüssigkeitszersetzung in der Dampfpumpe nicht ernstlich und verursacht keinen bemerkenswerten Übergang von Treibmitteln in die Vorpumpe. Es hat sich jedoch andererseits gezeigt, daß ein solch kleiner Luftstrom von geringer Geschwindigkeit durchaus wirksam ist, die vorerwähnte Wanderung des Nebels von der Hochvakuumseite der Dampfpumpe zu verhindern.The aim of the invention is to avoid the difficulties mentioned, and for this purpose there is a device in your vacuum pump system according to the invention provided that a weak, low velocity air flow into the high vacuum port the steam pump while it is exposed to the atmosphere and which is sufficient to the outflow of the mist forming from the diffusion pump propellant to prevent the high vacuum opening of the pump. This air flow disrupts the arrangements which are made in the room to be pumped out, not; he also speeds them up Liquid decomposition in the vapor pump does not seriously and does not cause any noticeable Transfer of propellants to the backing pump. On the other hand, it has been shown that such a small flow of air at low speed is quite effective, to prevent the aforementioned migration of the mist from the high vacuum side of the steam pump.

Der Luftstrom kann in verschiedener Weise erzeugt werden, z. B. dadurch, daß man die Vorpumpe laufen läßt und ein zwischen der Dampfpumpe und der Vorpumpe eingebautes Ventil in geeignetem Maße teilweise schließt, bevor Luft in den auszupumpenden Raum eingelassen wird; oder durch Anordnung einer kleinen entsprechend gedrosselten Hilfspumpe oder eines kleinen Hilfsventilators, der eingeschaltet wird, wenn man die Vorpumpe anhält. Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist ein Absperrventil zwischen der Diffusionspumpe und der Vorpumpe vorgesehen, wobei das Absperrventil mit einer fest angebauten Überbrückungsleitung versehen ist, die so bemessen ist, daß die mechanische Pumpe während der Zeit, in der der auszupumpende Raum unter atmosphärischem Druck steht, und das Absperrventil in der Vorvakuumleitung geschlossen ist, den erwünschten kleinen Luftstrom von geringer Geschwindigkeit erzeugen kann.The air flow can be generated in various ways, e.g. B. by that one lets the fore pump run and one between the steam pump and the fore pump built-in valve partially closes to an appropriate extent before air is pumped into the pump Space is let in; or by arranging a small accordingly throttled Auxiliary pump or a small auxiliary fan that is switched on when one the foreline pump stops. In a preferred embodiment of the invention, there is a shut-off valve provided between the diffusion pump and the fore pump, the shut-off valve is provided with a permanently attached bypass line that is dimensioned in such a way that that the mechanical pump during the time in which the space to be pumped is under atmospheric pressure and the shut-off valve in the fore-vacuum line is closed can produce the desired small, low velocity airflow.

Als ein Beispiel, wie die Erfindung ausgeführt werden kann, soll nun mit Bezugnahme auf die Zeichnung schematisch eine Anlage beschrieben werden, die im Sinne der Erfindung aus einem Vakuumpumpensvstem besteht, das zur Aluminiumbedampfung von Kathodenstrahlröhren bestimmt ist.As an example of how the invention can be carried out, let a system will be described schematically with reference to the drawing, the in the sense of the invention consists of a vacuum pump system which is used for aluminum vapor deposition is determined by cathode ray tubes.

In der Zeichnung ist eine Diffusionspumpe 1 gezeigt, die zum Evakuieren der Kathodenstrahlröhren dient, von denen eine bei 2, auf die Hochvakuumöffnung der Pumpe aufgesetzt, gezeigt ist. Mit der Diffusionspumpe 1 ist eine mechanische Vorpumpe 3 über eine Rohrleitung 4 verbunden, in die ein elektromagnetisch betätigtes Ventil 5 eingebaut ist, das die Diffusionspumpe von der Vorpumpe trennt, wenn der Purnpvorgang während der Abnahme einer mit Aluminium bedampften Röhre 2 und des Aufsetzens einer neuen zu evakuierenden Röhre unterbrochen werden soll. Gewöhnlich ist der elektrische Stromkreis des Ventils 5 mit dem Stromkreis für die elektrischen, nicht dargestellten Heizvorrichtungen des Siedegefäßes der Diffusionspumpe 1 gekoppelt, so daß, wenn das Ventil geschlossen ist, die Heizvorrichtungen ausgeschaltet sind.In the drawing, a diffusion pump 1 is shown, which is used for evacuation The cathode ray tubes are used, one of which at 2, on the high vacuum port attached to the pump, is shown. With the diffusion pump 1 is a mechanical Backing pump 3 connected via a pipe 4 into which an electromagnetically operated Valve 5 is installed, which separates the diffusion pump from the backing pump when the Pumping process during the removal of an aluminum vapor-coated tube 2 and the Putting on a new tube to be evacuated is to be interrupted. Usually is the electrical circuit of valve 5 with the circuit for the electrical, Not shown heating devices of the boiling vessel of the diffusion pump 1 coupled, so that when the valve is closed the heaters are turned off.

In der Verbindung zwischen der Vorpumpe und der Diffusionspumpe befindet sich auch ein Treibmittel-Sparer 6, der Tröpfchen des Diffusionspumpentreibmittels auffängt, die während der Tätigkeit der Vorpumpe in dem Gasstrom mitgerissen werden könnten.' Die Verbindung zwischen der Vorpumpe und der Diffusionspumpe besitzt ferner eine Überbrückungsleitung des Ventils 5 inForm eines Rohres 7 mit enger Bohrung, dessen eines Ende mit dem Auslaß des Sparers 6 und dessen anderes Ende mit der Saugöffnung der Vorpumpe 3 verbunden ist. Wenn demnach das Ventil s geschlossen ist, und die Heizvorrichtungen der Diffusionspumpe abgeschaltet sind, gestattet das Rohr 7, daß durch die Vorpumpe über das Rohr 7 ein leichter Luftstrom in die Hochvakuumöffnung der Diffusionspumpe eingesaugt wird, der vor Arbeitsbeginn der Diffusionspumpe dazu ausreicht, die Bewegung von Dampf oder Nebel des Diffusionspumpentreibmittels von der Hochvaktuumöffnung. der Pumpe zur frisch eingesetzten Kathodenröhre hin zu verhindern.Located in the connection between the backing pump and the diffusion pump There is also a propellant saver 6, the droplets of diffusion pump propellant catches which are entrained in the gas flow during the operation of the backing pump could. ' The connection between the backing pump and the diffusion pump also has a bypass line of the valve 5 in the form of a pipe 7 with a narrow bore, one end of which with the outlet of the saver 6 and the other end with the suction opening the backing pump 3 is connected. Accordingly, if the valve s is closed, and the Heating devices of the diffusion pump are switched off, the pipe 7 allows that a light stream of air into the high vacuum opening through the backing pump via the pipe 7 the diffusion pump is sucked in before the start of the work of the diffusion pump sufficient to prevent the movement of vapor or mist of the diffusion pump propellant from the high vacuum opening. to prevent the pump to the freshly inserted cathode tube.

Die Länge und die Bohrung des Rohrs 7 hängen von einer Anzahl von Faktoren ab, z. B. von der Größe und Art der Diffusionspumpe, der Art etwaiger Ölfänger oder Verbindungsstücken zwischen der Diffusionspumpe und dem zu evakuierenden Gefäß und der Verdrängung der Vorpumpe. Falls erforderlich, kann das Rohr, wie bei 8 angedeutet, spiralenförmig verlegt werden, um die erforderliche Länge unterzubringen.The length and the bore of the tube 7 depend on a number of Factors, e.g. B. on the size and type of diffusion pump, the type of any oil catcher or connecting pieces between the diffusion pump and the vessel to be evacuated and the displacement of the backing pump. If necessary, the tube can, as indicated at 8, laid in a spiral to accommodate the required length.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Vacuum pump system with a vapor diffusion pump and a mechanical backing pump connected to it, characterized by a device to generate a weak air flow of low speed, which, during the vapor pump is exposed to the atmosphere, penetrates the high vacuum port and which is sufficient to allow the outflow of the diffusion pump propellant formed Prevent mist from the high vacuum port of the pump.

2. Vacuum pump system according to claim 1, characterized in that in the connection between the diffusion pump (1) and the backing pump (3) a valve (5) is switched on, which is used to separate the The backing pump of the diffusion pump is used when the latter is exposed to the atmosphere is, and a bypass line (7) for the valve (5) is provided through which, when the valve is closed, the foreline pump through a limited amount of air the diffusion pump sucks.

3. Vacuum pump system according to claim 2, characterized in that that the bypass line consists of a tube with a small bore that the The fore-vacuum connection of the diffusion pump connects to the suction side of the fore-pump.

4. System for repeated evacuation of a work area or for evacuation a series of vessels in successive operations of a vacuum pump system with a vacuum diffusion pump and one connected to it. mechanical Backing pump, characterized by l a device that operates during idle time of the individual operations in which the heating device of the diffusion pump is ineffective and the pump is exposed to the atmosphere, one into the high vacuum port weak air flow at low speed directed into the diffusion pump generated.

5. Plant according to claim 4, characterized in that the fore-vacuum connection between the diffusion pump and the fore pump during the idle time, apart by a narrow channel, through which the foreline pump a limited Amount of air is sucked through the diffusion pump, thereby entering the high vacuum opening weak, low-speed airflow directed into the diffusion pump to create. Publications considered: German Patent Specifications No. 702 480, 806 747, 928 314, 442 834.