DE1045041B - Vakuumpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vakuumpumpe mit Gettermetallverdampfung und einem Vakuummeter zum Messen der Drücke, die sich von den bisher bekannten Vakuumpumpen vor allen Dingen dadurch unterscheidet, daß das Vakuummeter die Verdampfung des Gettermetalls und damit kontinuierlich die Pumpwirkung regelt.

Wird nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine Vakuumpumpe mit einem Ionisierungssystem verwendet, das eine zusätzliche Pumpwirkung zu demjenigen der Getterpumpe ausübt und in dem der Ionenstrom dem in der Vakuumpumpe herrschenden Druck direkt proportional ist, dann wird erfindungsgemäß der Ionenstrom verstärkt und als Reguliermittel für die Getterverdampfung verwendet sowie außerdem dieses Ionisierungssystem mit einem Mittel zum Anzeigen des abnormalen Absinkens des Vakuumgrades vereinigt.

In weiterer Ausbildung der Erfindung kann bei solchen Vakuumpumpen, die einen Ofen mit elektrischem Heizwiderstand für ein Gettermetall mit hinreichend niedriger Verdampfungstemperatur, wie z. B. Barium, aufweisen, das Vakuummeter erfindungsgemäß zum Regeln des Versorgungsstromes der elektrischen Heizwiderstände verwendet werden, um den Heizgrad des Ofens zu verändern.

Die Erfindung hat gegenüber den Vakuumpumpen mit Regelung der Fördermenge durch den Druck eines Vakuummeters, die mit Quecksilberdampf arbeiten und deren Vakuummeter diskontinuierlich wirkt, da es eine Heizvorrichtung durch ein Relais ein- und ausschaltet und das Vakuum dabei starke Schwankungen erleidet, den Vorteil, daß der Heizgrad auf mikrometrische Weise geregelt wird, so daß der vom Vakuummeter zu regelnde Vakuumdruck keine Schwankungen erleidet.

Zu diesem Vorteil kommen noch weitere Vorzüge hinzu, die sowohl gegenüber den mit Quecksilberdämpfen als auch den mit Getter metall verdampfung arbeitenden Vakuumpumpen Geltung haben. So ist eine größere Wirtschaftlichkeit beim Verbrauch von Gettermetall zu verzeichnen, sobald das verlangte Druckniveau erreicht ist. Dadurch, daß sich nur eine geringe Metallmenge an den Wänden ablagert, wird die Gefahr verringert, daß es sich in Form von Schuppen oder Lamellen loslöst, welche Schäden durch Veränderungen im elektrischen Stromkreis hervorrufen können. Es wird also die Sicherheit wesentlich erhöht. Dadurch, daß der teure Hochfrequenzgenerator wegfällt, der für einen Titanofen unbedingt notwendig ist, werden die Kosten der Anlage erheblich verringert und ergibt sich praktisch eine unbegrenzte Brauchbarkeit des Pumpenaggregates.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Vakuumpumpe

Anmelder:

Officine Galileo Societä per Azioni,
Florenz (Italien)

Vertreter: Dipl.-Chem. Dr. W. Koch,

Hamburg 4, Simon-von-Utrecht-Str. 43,

und Dr.-Ing. R. Glawe, München 27, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
Italien vom 29. Dezember 1955

Dr. Enrico Meyer, Florenz (Italien),
ist als Erfinder genannt worden

folgenden Beschreibung des schematisch in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles.

Hiernach besteht die Pumpe aus zwei Kammern, die miteinander in Verbindung stehen, und zwar einer Ionisierungskammer / und einer Verdampfungskammer B. Die letztere ist von der ersteren und von dem übrigen System mittels eines Durchgangsventils 1 hermetisch abgeschlossen. Das Ionisierungssystem (vom Typ mit kalter Kathode) ist unter der Verdampfungskammer angeordnet und dient dazu sowohl als Ionisierungspumpe wie auch als Vakuummesser zu arbeiten.

Eine Kammer dieser Art besitzt bekanntlich eine Emissionskathode 2 und eine Anode 3 (die letztere hat in dem dargestellten Fall die Form eines Ringes), die mit einem Hochspannungsgenerator G verbunden sind, und ein zu der Richtung des elektrischen Feldes paralleles magnetisches Feld, das in der Spule 4 erzeugt wird. Die vereinigte Wirkung der beiden Felder läßt die Elektronen eine lange schraubenförmige Bahn durchlaufen, die deren Möglichkeit, das anwesende Gas zu ionisieren, vermehrt.

Die Wahl einer solchen Vorrichtung ist beim vorliegenden Beispiel von Bedeutung. Es ist nämlich bekannt, daß die Verwendung eines Vakuummessers mit kalter Kathode bei niedrigen Drücken eine Grenze in der Tatsache findet, daß' diese zuerst die Tendenz zeigt, hart zu werden und dann abzufallen, wenn der Druck bis unter etwa 10~⁶ mm Hg fällt.

Bei den Beschleunigern wird kein derartiges Vakuum verlangt, und durch die Automatik der oben beschriebenen Regelung wird vermieden, daß dieses Va-

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kuum erreicht wird. Das regelmäßige und dauernde Funktionieren des Ionisierungsapparates ist daher gesichert. Der Ionenstrom, der in ihm entsteht; wird anfangs durch ein Gitter 5 beschleunigt, das einen Teil desselben aufnimmt. In dem oberen Teil der Verdampfungskammer B wird eine metallische Kappe 6 auf ein bedeutend höheres negatives Potential gebracht als das Gitter und dient als Platte für den restlichen Teil des Ionenstroms, der die Pumpwirkung ausübt.

Alles ist so angeordnet und ausgelegt, daß der durch das Gitter 5 gesammelte Strom beim Durchgang durch eine Verstärkervorrichtung A und eine Regelvorrichtung R den Strom kontrolliert, der den Widerstandsofen 7 versorgt, welcher in der Verdampfungskammer angeordnet ist. Auf diese Weise wird die Erwärmung des Ofens geringer^ wenn der Druck in der Vakuumkammer sinkt, und erhöht sich, wenn der Druck ansteigt.

Die Regelvorrichtung wird außerdem durch Mittel ergänzt (bei dem Beispiel mit einem Alarmsignal), die es erlauben einzugreifen, wenn der Druck im Innern der Vakuumkammer über eine festgelegte Maximalgrenze wächst. Diese Mittel werden ebenfalls direkt oder indirekt von dem Vakuummesser gesteuert.

Wie in dem beschriebenen Fall eine Verringerung der Intensität der Entladung durch ihre Einwirkung auf den Regler über den Verstärker die Erwärmung des Ofens vermindert, so wird durch eine abnormale Erhöhung der Intensität der Entladung infolge eines Übermaßes an Gas eine Alarmvorrichtung betätigt. Dieses Übermaß an Gas, das in der Vakuumkammer anwesend ist, kann durch zweierlei Ursachen hervorgerufen sein, entweder durch einen plötzlichen Defekt der Dichtung der Vakuumkammer oder durch das Fehlen von Gettermetall, weshalb die Verdampfungspumpe ihre Funktion unterbricht. Für diesen letzteren Fall ist, um die Signalvorrichtung zur Betätigung zu bringen, noch bevor das Gettermetall verbraucht ist, der Tiegel 8 (aus Keramik, Metall oder einem anderen geeigneten Material), der das zu verdampfende Metall enthält, mit einem unteren, in Kegelform ausgebildeten Teil versehen, der eine solche Öffnung oder Form hat, daß die verdampfende Oberfläche des Metalls und mit ihr der Pumpeffekt, nach und nach abnimmt, in dem Maße, wie sich die Oberfläche des Metalls der Spitze des Kegels bzw. dem Boden des Tiegels nähert, was zur Folge hat, daß die Intensität des Ionenstroms des Vakuummeters sich erhöht und mit ihr die Intensität des Versorgungsstroms für den Ofen, bis zu dem Grade, daß noch vor der Erschöpfung des Getters die erwähnte Alarmvorrichtung in Tätigkeit gesetzt wird.

In dem obenerwähnten Beispiel wird als Gettermetall Barium benutzt, das wegen seiner relativ niedrigen Verdampfungstemperatur die Möglichkeit einer besseseren Durchführung der Verbesserungen bietet, die den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bilden. Bei einer Pumpenanordnung nach der Beschreibung wird der Verbrauch an Metall auf ein Minimum reduziert (man kann rechnen, daß eine Beschickung des Ofens mit 50 g für mehrere Tage ausreicht), damit ist die Möglichkeit gegeben, das Pumpenaggregat selbst beträchtlich zu vereinfachen, indem die Vorrichtung für die automatische Zuführung des Gettermetalls wegfällt und durch eine einfache Verdampfungskammer ersetzt wird, die, wenn der Tiegel leer ist, durch eine ersetzt wird, die einen vollen Tiegel hat. Dieser Arbeitsgang ist einfach und kann schnell durchgeführt werden, ohne den normalen Betrieb des Pumpenaggregats zu unterbrechen. Das Ventil 1 wird geschlossen und auf diese Weise die unter Vakuum befindliche Verdampfungskammer B isoliert, die dann weggenommen werden kann.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vakuumpumpe mit Gettermetallverdampfung und einem Vakuumnieter zum Messen der Drücke, dadurch gekennzeichnet, daß das Vakuummeter die Verdampfung des Gettermetalls und damit kontinuierlich die Pumpwirkung regelt.

2. Vakuumpumpe nach Anspruch 1 mit einem Ionisierungssystem, das eine zusätzliche Pump-

. wirkung.zu demjenigen der Getterpumpe ausübt und in dem der Ionenstrom dem in der Vakuumpumpe herrschenden Druck direkt proportional ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ionenstrom verstärkt, als Reguliermittel für die Getterverdampfung verwendet und das Ionisierungssystem mit einem Mittel zum Anzeigen des abnormalen Absinkens des Vakuumgrades vereinigt ist. . 3.. Vakuumpumpe nach Anspruch 1 und 2 mit „ einem Ofen rn.it elektrischem Widerstand für ein • Getermetall mit hinreichend niedriger Verdampfungstemperatur, wie z, B. Barium, dadurch gekennzeichnet, daß das Vakuummeter den Versorgungsstrom der elektrischen Heizwiderstände regelt.

4. Vakuumpumpe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfungskammer, dia den Ofen und den Tiegel des Gettermetalls enthält, von dem übrigen Teil der Pumpe abnehmbar und ein Tellerventil oder pilzförmiges Ventil od. dgl. zum vollständigen Absperren der unter dem Vakuum der Verdampfungskammer stehenden Atmosphäre vorgesehen ist.

5.. Vakuumpumpe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Tiegel, der das zu verdampf ende Metall enthält, im unteren Teil eine solche Form hat, daß seine Querschnittsfläche zum Boden hin kleiner wird.

6. Vakuumpumpe nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil des Tiegels Kegel- oder annähernd Kegelform hat.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 442 834; USA.-Patentschrifr Nr. 2 578 009;

Deutsche Patentanmeldung V 3132 I a/27 d (bekanntgemacht am 3. 6. 1954);

Prof. Dr. G. Wagner, Erzeugung und Messung von Hochvakuum, 1950", S. 68;

J. Yarwood, High Vacuum Technique, 1943, S. 46.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 809 680/125 11. ?Si