DE1037061B

DE1037061B - Inner part for propellant pumps

Info

Publication number: DE1037061B
Application number: DEL27142A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Werner Baechler; Dipl-Phys Dr Hans-Geor Noeller
Original assignee: E Leybolds Nachfolger AG
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1957-03-15
Filing date: 1957-03-15
Publication date: 1958-08-21

Description

Innenteil für Treibmittelpumpen Es sind mehrstufige Treibmittelpumpen bekanntgeworden, welche mit einer Fraktionierungseinrichtung versehen sind, die es ermöglicht, den Siederäumen der Hochvakuumstufe nur solche Treibmittelanteile zuzuführen, die ihre leichtflüchtigen Bestandteile bereits in vorangegangenen Siederäumen abgegeben haben. Derartige Treibmittelpumpen sind meist aus mehreren konzentrischen Dampfsteigrohren aufgebaut, die mit ihren unteren Enden in das Treibmittel hineinragen, so daß zwischen den Wandteilen der Dampfsteigrohre und dem Pumpenboden entsprechende Siederäume abgegrenzt werden. Diese Siederäume stehen durch entsprechend geformte Durchbrechungen in den Dampf steigrohren oder durch eingefräste Nuten im Pumpenboden miteinander in Verbindung. Das an der Pumpeninnenwand herabfließende Treibmittelkondensat gelangt hierbei zunächst in den äußeren Siederaum der Vorvakuumstufe, wo bereits ein großer Anteil der leichtflüchtigen Bestandteile wieder verdampft. Das von diesen Bestandteilen befreite Treibmittel tritt dann durch die beschriebenen Durchbrechungen in den Siederaum der Zwischenvakuumstufe und von da in den inneren Siederaum der Hochvakuumstufe, wobei sich die Befreiung von leichtflüchtigen Anteilen fortlaufend bis zur inneren Hochvakuumstufe verbessert.Inner part for propellant pumps They are multi-stage propellant pumps become known, which are provided with a fractionation device that it enables the boiling rooms of the high vacuum stage to have only such propellant proportions to supply the volatile components already in previous boiling rooms have given up. Such propellant pumps are usually made up of several concentric ones Constructed steam risers, which protrude with their lower ends into the propellant, so that corresponding between the wall parts of the steam riser pipes and the pump bottom Boiler rooms are demarcated. These boiling rooms stand by appropriately shaped ones Breakthroughs in the steam riser pipes or through milled grooves in the bottom of the pump in connection with each other. The propellant condensate flowing down the inner wall of the pump This first reaches the outer boiling chamber of the fore-vacuum stage, where already a large proportion of the volatile components evaporate again. That of these Propellant freed from components then passes through the openings described into the boiling chamber of the intermediate vacuum stage and from there into the inner boiling chamber of the High vacuum level, with the removal of volatile components continuously improved up to the inner high vacuum stage.

Zur Führung des Treibmittels in die einzelnen Siederäume wird bereits eine entsprechend versetzte Anordnung der Durchbrechungen angewendet, welche es verhindert, daß das Treibmittel von dem Siederaum der Vorvakuumstufe unmittelbar auf radialem Wege in den Siederaum der Hochvakuumstufe gelangen kann. Es muß vielmehr einen vorgegebenen Umweg durchströmen, wodurch die Möglichkeiten des Abdestillierens der leichtflüchtigen Anteile vergrößert und die Wirkung der Fraktionierung erhöht wird.To guide the propellant into the individual boiling rooms is already a correspondingly staggered arrangement of the breakthroughs applied, which it prevents the propellant from the boiling chamber of the pre-vacuum stage directly can reach the boiling chamber of the high vacuum stage in a radial way. Rather, it must flow through a predetermined detour, creating the possibility of distilling off of the volatile components and the effect of the fractionation increased will.

Zur Führung des Treibmittels wurden bisher Ringe auf den Pumpenboden aufgelötet, in denen entsprechend gegeneinander versetzte Durchbrechungen die gewünschte Umwegführung des Treibmittels hervorriefen. Bei einer bekannten Ausführungsform einer solchen Pumpe ist der Pumpenboden mit den Ringen aus einem Stück gearbeitet, und die Dampfsteigrohre werden in entsprechender Weise in diese Ringe eingesetzt. Bekannt ist ferner eine Pumpenkonstruktion, bei der auf dem Pumpenboden eine Metallplatte aufliegt, welche entsprechende Führungsnuten zum Einstecken der Dampfsteigrohre aufweist. Die beschriebenen Ausführungsformen haben verschiedene Nachteile. Sind die Führungsringe auf dem Pumpenboden aufgelötet oder ist der Pumpenboden mit diesem einstückig gearbeitet, so ist die Reinigung des Pumpenbodens, z. B. nach einer Verkohlung des Treibmittels, hervorgerufen durch einen langen Lufteinbruch, in dem engen rohrförmigen Innenraum der Treibmittelpumpe außerordentlich schwierig und ohne Spezialwerkzeuge überhaupt nicht befriedigend durchführbar. Bei der auf dem Pumpenboden lose aufgelegten Platte finit Führungsnuten zur Aufnahme der Dampfsteigrohre tritt zwischen dem Pumpenboden und der Platte ein Temperatursprung von beträchtlicher Größe auf, der sich nachteilig auf die Zusammensetzung des Treibmittels (Zersetzung) und auf die Lebensdauer der Heizplatte auswirkt.Up until now, rings were placed on the bottom of the pump to guide the propellant soldered, in which mutually offset openings are the desired Caused detour of the propellant. In a known embodiment of such a pump the bottom of the pump is made from one piece with the rings, and the steam risers are inserted into these rings in a corresponding manner. Also known is a pump construction in which a metal plate is placed on the pump bottom rests which corresponding guide grooves for inserting the steam riser pipes having. The described embodiments have several disadvantages. Are the guide rings are soldered to the bottom of the pump or is the bottom of the pump with this Worked in one piece, the cleaning of the pump bottom, z. B. after charring of the propellant, caused by a long ingress of air, in the narrow tubular The interior of the propellant pump is extremely difficult and without special tools not at all satisfactory. In the case of the loosely placed on the bottom of the pump Plate finite guide grooves to accommodate the steam riser pipes occurs between the pump base and the plate a temperature jump of considerable size, which is disadvantageous on the composition of the propellant (decomposition) and on the life of the Affects the heating plate.

Außerdem sind bereits mehrstufige Diffusionspumpen bekanntgeworden, bei denen die in den Raum des Siedegefäßes hineinragenden unteren Enden der Dampfsteigrohre durch deckelförmige Abschlußstücke abgeschlossen sind. Auf diese Weise entstehen mehrere übereinanderliegende, plane Auflageflächen, mittels deren die Dampfsteigrohre auf dem Boden des Siedegefäßes aufsitzen. Auch diese Konstruktion besitzt den wesentlichen Nachteil, daß das Treibmittel in den durch die Dampfsteigrohre abgeteilten inneren Siederäumen nicht mehr unmittelbar mit der Oberfläche der Heizvorrichtung in Verbindung steht, so daß der Wärmeübergang zu den einzelnen Stufen wesentlich verschlechtert wird. Außerdem ist eine solche Anordnung bei Verschmutzung äußerst schlecht zu reinigen.In addition, multi-stage diffusion pumps have already become known, in which the lower ends of the steam riser pipes protruding into the space of the boiling vessel are completed by lid-shaped end pieces. In this way arise several superimposed, flat support surfaces, by means of which the steam riser pipes sit on the bottom of the boiling vessel. This construction also has the essential Disadvantage that the propellant in the divided by the steam riser pipes inner Boiler clearing is no longer in direct contact with the surface of the heating device stands, so that the heat transfer to the individual stages worsens significantly will. In addition, such an arrangement is extremely difficult to clean when it is dirty.

Die vorliegende Erfindung vermeidet die aufgezeigten Nachteile und betrifft ein Innenteil für Treibmittelpumpen, insbesondere mehrstufiger Bauart, bei denen mehrere Dampfsteigrohre in ein Siedegefäß hineinragen und dort konzentrische Siederäume abgrenzen, welche durch entsprechende Durchbrechungen miteinander in Verbindung stehen und bei denen die von den Düsen abgewandten unteren Enden der Dampfsteigrohre mittels einer planen, die einzelnen Siederäume gegenüber dem Boden des Siedegefäßes abdichtenden Auflagefläche auf dem Boden des Siedegefäßes aufsitzen. Das erfinderische Neue ist gekennzeichnet durch ein Haltestück mit rohrförmigen Ansätzen, auf welche die von den Düsen abgewandten unteren Enden der vorzugsweise in einer Baueinheit vereinigten Dampfsteigrohre aufschiebbar sind. die an ihren freien Enden auf dem Boden des Siedegefäßes aufsitzende und die einzelnen Siederäume gegenüber dem Boden des Siedegefäßes abdichtende, plane Auflageflächen aufweisen und durch Verbindungsstege miteinander verbunden sind. Bei dieser Ausführung werden die Dampfsteigrohre von oben auf das Haltestück aufgesteckt, und das ganze Innenteil finit dem Haltestück wird in das Pumpengehäuse eingesetzt. Die Reinigung kann nunmehr in einfachster Weise dadurch erfolgen, daß nach dem Herausnehmen des Innenteils die Dampfsteigrohre vom Haltestück abgenommen werden, so daß lediglich der plane Pumpenboden und das handliche Haltestück zu reinigen sind. Hierdurch wird dieWartung derartiger Treibmittelpumpen außerordentlich vereinfacht und, da alle Siederäume mit der Oberfläche des Heizkörpers unmittelbar in Verbindung stehen, dessen gleichmäßige Belastung sichergestellt, was sich unter anderem guilstig auf seine Lebensdauer auswirkt.The present invention avoids the disadvantages indicated and relates to an inner part for propellant pumps, especially multi-stage design, in which several steam risers protrude into a boiling vessel and are concentric there Delimit boiler rooms, which are connected to each other by appropriate openings Are connected and in which the lower ends facing away from the nozzles Steam riser pipes by means of a plan, the individual boiler rooms opposite the floor of the boiling vessel sealing contact surface on the bottom of the boiling vessel sit up. The inventive novelty is characterized by a holding piece with tubular Approaches to which the lower ends of the preferably Steam riser pipes combined in one structural unit can be pushed on. those on theirs free ends on the bottom of the boiling vessel and the individual boiling chambers have sealing, flat contact surfaces with respect to the bottom of the boiling vessel and are connected to one another by connecting webs. In this execution will be the steam riser pipes plugged onto the holding piece from above, and the entire inner part finit the holding piece is inserted into the pump housing. The cleaning can now done in the simplest way that after removing the inner part the steam riser pipes are removed from the holding piece, so that only the plane The bottom of the pump and the handy holder must be cleaned. This will reduce the maintenance such propellant pumps extremely simplified and, since all boiling rooms are directly connected to the surface of the radiator, its uniform Load ensured, which among other things has a guilstig on its service life affects.

Ein weiterer Vorteil kann bei dem vorgeschlagenen Haltestück dadurch erreicht werden, daß an jeder ringförmigen Auflagefläche mindestens eine an sich bekannte axial verlaufende Verbindungsnut vorgesehen ist und daß diese Verbindungsnuten von Auflagefläche zu Auflagefläche derart gegeneinander versetzt sind, daß eine gewünschte Umwegführung des Treibmittels erreicht wird. Dadurch wird der Strömungsweg des Treibmittels von einer Nut in der Auflagefläche des äußeren rohrförmigen Ansatzes zum Mittelpunkt des inneren Siederaumes der Hochvakuumstufe hin wesentlich größer als der Radius des äußeren rohrförmigen Ansatzes. Die Verbindungsnuten in den Auflageflächen sind fertigungstechnisch einfach herstellbar und ergeben eine besonders günstige Führung des Treibmittels unmittelbar an der Oberfläche des Pumpenbodens.A further advantage can thereby be achieved with the proposed holding piece be achieved that on each annular support surface at least one per se known axially extending connecting groove is provided and that these connecting grooves from support surface to support surface are offset from one another in such a way that one desired detour of the propellant is achieved. This creates the flow path of the propellant from a groove in the bearing surface of the outer tubular extension much larger towards the center of the inner boiling chamber of the high vacuum stage than the radius of the outer tubular extension. The connecting grooves in the support surfaces are easy to manufacture in terms of production technology and result in a particularly favorable one Guiding of the propellant directly on the surface of the pump bottom.

Vorteilhaft ist ferner die Versetzung der Verbindungsnut einer Auflagefläche gegenüber der Verbindungsnut der radial nachfolgenden Auflagefläche in Beziehung auf die Mittelachse um 180° und die Herstellung eines derartigen Haltestückes nach der Erfindung als einstöckiges Gußstück aus Leichtmetall oder anderen geeigneten Materialien. Dabei werden die Verbindungsnuten mit eingegossen, so daß nur geringe Nacharbeit erforderlich wird. Weiterhin ist es zweckmäßig, die rohrförmigen Ansätze im Bereich der aufgeschobenen Dampfsteigrohre leicht konisch zu machen, so daß bei Aufschieben eine feste Klemmverbindung zwischen beiden Teilen entsteht.The offset of the connecting groove of a support surface is also advantageous in relation to the connecting groove of the radially following bearing surface on the central axis by 180 ° and the production of such a holding piece after of the invention as a one-piece casting made of light metal or other suitable Materials. The connecting grooves are also cast in, so that only minor Rework becomes necessary. Furthermore, it is expedient to use the tubular approaches to make slightly conical in the area of the pushed-on steam riser pipes, so that at Sliding on creates a firm clamp connection between the two parts.

Bei einer empfehlenswerten Ausführungsform sind die stegförmigen Verbindungen bis zum Mittelpunkt der konzentrisch liegenden, rohrförmigen Ansätze durchgeführt, und es ist dort eine entsprechende Durchbrechung für ein Befestigungsmittel vorgesehen, welches beispielsweise stangenförmig ausgebildet ist und sämtliche Einzelteile des Innenteiles, wie Düsen, Dampfsteigrohre und Haltestück, zu einer leicht handhabbaren Baueinheit verbindet.In a recommendable embodiment, the web-shaped connections are carried out to the center of the concentric, tubular extensions, and there is a corresponding opening for a fastener, which is, for example, rod-shaped and all items of the Inner part, such as nozzles, steam riser pipes and holding pieces, to an easily manageable one Building unit connects.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine geschnittene Seitenansicht einer mehrstufigen Diffusionspumpe mit konzentrisch angeordneten Dampfsteigrohren und l,'nikehrdiisen, Fig. 2 eine Draufsicht auf ein Haltestück nach der Erfindung von der Auflageseite auf den Pumpenboden her.In the drawing is an embodiment of the subject matter of Invention shown schematically. 1 shows a sectional side view a multi-stage diffusion pump with concentrically arranged steam risers and l, 'nikehrdiisen, Fig. 2 is a plan view of a holding piece according to the invention from the contact side to the bottom of the pump.

In einem gekühlten Pumpengehäuse 1 befindet sich ein Pumpeninnenteil, welches aus den Dampfsteigrobren 2, 3 und 4 sowie aus den Umkehrdüsen 5. 6 und 7 besteht. Die der Heizplatte zugewandten unteren Enden der Dampfsteigrohre sind in ein Haltestück 8 eingesetzt. Dieses Haltestück 8 weist hierzu drei entsprechend geformte rohrförmige Ansätze 81, 82 und 83 auf. Diese Ansätze sind durch Verbindungsstege 84 miteinander verbunden. Eine an ihren beiderseitigen Enden mit Gewindestücken versehene Haltestange 9 verbindet die Dampfsteigrohre 2, 3, 4 mit ihren zugehörigen Umkehrdüsen 5, 6, 7 und dein Haltestück 8 zu einer Baueinheit. Das Haltestück 8 liegt auf dem Pumpenboden 10 auf, welcher durch die Heizvorrichtung 11 geheizt werden kann.A pump inner part is located in a cooled pump housing 1, which from the steam risers 2, 3 and 4 as well as from the reversing nozzles 5. 6 and 7 consists. The lower ends of the steam riser pipes facing the heating plate are in a holding piece 8 is used. This holding piece 8 has three correspondingly for this purpose molded tubular lugs 81, 82 and 83. These approaches are through connecting webs 84 connected to each other. One at both ends with threaded pieces provided support rod 9 connects the steam riser pipes 2, 3, 4 with their associated Reversing nozzles 5, 6, 7 and your holding piece 8 to form a structural unit. The holding piece 8 rests on the pump base 10, which is heated by the heating device 11 can.

In der Draufsicht nach Fig. 2 erkennt man die konzentrischen rohrförmigen Ansätze 81, 82, 83, welche an ihren der Heizplatte zugewandten unteren Enden die beschriebenen kreisringförmigen Abdichtflächen bilden. In diese Abdichtflächen sind Verbindungsnuten 13 gegeneinander versetzt angeordnet, wodurch das Treibmittel, welches vom äußeren Siederaum durch die Nuten 13 in den Stegen und die Nuten 14 in den kreisringförmigen Auflageflächen nach dem Siederaum der Hochvakuumstufe hinströmt, zu dein gestrichelt eingezeichneten Umweg gezwungen wird. Hierdurch verweilt das Treibmittel länger in den einzelnen vorangehenden Siederäumen, ehe es in die innere Hochvakuumstufe gelangt, wodurch eine bessere Fraktionierung gegeben ist. Die stegförniigen Verbindungen 12 sind radial zum Mittelpunkt hingeführt, wo in einer entsprechenden Ausnehmung 121 eine Durchbrechung 122 zur Durchführung des gemeinsamen Befestigungsmittels vorgesehen ist. Die Nuten 13 sind bei der dargestellten Ausführungsform von innen nach außen jeweils um 180° gegeneinander versetzt, so daß das Treibmittel zu dem größtmöglichen Umweg und damit zu wirksamster Fraktionierung gezwungen wird.In the plan view according to FIG. 2, the concentric tubular ones can be seen Approaches 81, 82, 83, which at their lower ends facing the heating plate the Form described annular sealing surfaces. In these sealing surfaces are Connecting grooves 13 arranged offset from one another, whereby the propellant, which from the outer boiling chamber through the grooves 13 in the webs and the grooves 14 flows in the circular support surfaces after the boiling chamber of the high vacuum stage, is forced to take your dashed detour. This makes it linger Propellant longer in the individual preceding boiling rooms before it enters the inner one High vacuum level reached, whereby a better fractionation is given. The web-shaped ones Connections 12 are led radially towards the center, where in a corresponding Recess 121 an opening 122 for the implementation of the common fastening means is provided. In the embodiment shown, the grooves 13 are from the inside outwardly offset from each other by 180 °, so that the propellant to the The greatest possible detour and thus the most effective fractionation is forced.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Inner part for propellant pumps. in particular multi-stage design, in which several steam riser pipes protrude into a boiling vessel and there delimit boiling chambers which are connected to one another through appropriate openings, and in which the lower ends of the steam riser pipes facing away from the nozzles are planar, the individual boiling chambers opposite the The bottom of the boiling vessel, which seals the base of the boiling vessel, sits on the base of the boiling vessel, characterized by a holding piece (8) with tubular extensions (81, 82, 83), on which the lower ends of the steam riser pipes (2 , 3, 4), which at their free ends on the bottom (10) of the boiling vessel and which seal the individual boiling spaces from the bottom of the boiling vessel have flat bearing surfaces and are connected to one another by connecting webs (84).

2nd inner part according to claim 1, characterized in that on each annular bearing surface at least one axially extending known per se Connecting groove (13) is provided through which the propellant can pass, and that this Connecting grooves (13) offset from one another in such a way from support surface to support surface are that a desired detour of the propellant is achieved.

3. Inner part according to claim 2, characterized in that the connecting groove (13) is a support surface in relation to the connecting groove of the radially following bearing surface is offset by 180 ° on the central axis.

4. Inner part according to claim 1, characterized in that the holding piece (8) is made as a one-piece casting. References considered: British Patent No. 477 013; USA. Patent Nos. 2,521,345, 2,078,788.