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Dampfstrahlpumpe Die Erfindung bezieht sich auf Dampfstrahlpumpen
mit einem gekühlten Gehäuse und mit einem in dem Gehäuse koaxial und mit Abstand
von diesem angeordneten Düsenrohr, bei welchen durch Strahldüsen, die mit dem Düsenrohr
verbunden und in dem Raum zwischen dem Düsenrohr und dem Gehäuse im gegenseitigen
Abstand angeordnet sind, zum Auslaß der Pumpe hin in diesen Raum Dampf eingeblasen
wird.
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Die Leistung von Pumpen,dieserArt, d. h. das Maß, in dem die Gasmoleküle
von dem Dampfstrahl mitgerissen werden, hängt bekanntlich von der Größe des ringförmigen
Raumes zwischen dem Düsenrohr und dem Gehäuse ab, in welchem der Dampfstrahl auf
die Gasmoleküle einwirkt.
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Es sind Einrichtungen zum Vergrößern dieses Wirkbereiches vorgeschlagen
worden, jedoch waren diese bisher nicht zufriedenstellend. Einer der wesentlichen
Nachteile der bekannten Einrichtungen besteht darin, daß diese kein wirksames Mittel
zum Kondensieren der den Mitreiß- oder Wirkbereich durchströmenden Dampfmoleküle
aufweisen.
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Bei einer bekannten Dampfstrahlpumpe der obergenannten Art sind zwischen
in Umfangsrichtung benachbarten Strahldüsen sich radial und in Längsrichtung erstreckende,
den Raum zwischen dem Gehäuse und dem Düsenrohr .in Längskanäle aufteilende Leitkörper
angeordnet. Die plattenförmigen Leitkörper sind bei dieser Pumpe an dem Düsenrohr
befestigt, und es ist eine gesonderte Vorrichtung zum Kühlen der Leitkörper vorgesehen.
Diese Vorrichtung besteht aus einer Rohrleitung, die im wesentlichen mit den unteren
Kanten der Leitkörper in Flächenberührung steht und durch welche ein Kühlmittel
in Umlauf gehalten wird. Abgesehen von dem durch die gesonderte Kühleinrichtung
für die Leitkörper bedingten zusätzlichen Aufwand, der mit einer vergrößerten Störanfälligkeit
der Anlage und mit einer merklichen Erhöhung .der Herstellungskosten einhergeht,
werden die Leitkörper auch nur verhältnismäßig mangelhaft gekühlt, da sich das Kühlrohr
lediglich entlang der kürzeren Radialkante erstreckt und der Leitkörper an dem von
dem heißen Dampf durchströmten Düsenrohr befestigt ist. - -Bei einer anderen bekannten
Pumpe der eingangs erwähnten Art münden die Düsen in ringförmige Einsatzstücke,
die an dem Gehäuse befestigt sind und Zwischenwände zwischen- den Saug- und Druckseiten
der Düsen bilden. Die Einsatzstücke unterteilen- den Raum zwischen dem Gehäuse und
dem Düsenrohr also jeweils in Höhe der Düsen in Kammern, wobei sie jedoch auf das
Kondensieren .des Dampfes in den Kammern kauen einen Einfluß haben. Der Nachteil
einer mangelhaften Kondensation bei einer Vergrößerung des Wirkraumes zwischen dem
Gehäuse und dem Düsenraum wird durch diese Einsatzstücke nicht beseitigt.
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Die mangelhafte Kondensation des Dampfes im Wirkraum hat zur Folge,
daß einige der Dampfmoleküle durch die Eintrittsöffnung der Pumpe in das System
zurückströmen, in dem ein Unterdruck erzeugt werden soll. Bei :großen Pumpen spielt
diese Schwierigkeit eine besondere Rolle, da die radiale Breite des Wirkbereiches
groß ist.
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Das Ziel der Erfindung besteht nun darin, eine Dampfstrahlpumpe hoher
Leistung mit einem großen Wirkraum zu schaffen, bei welcher .die obergenannten Nachteile
nicht auftreten und bei welcher eine optimale -Kondensation des Dampfes in dem Wirkraum
erzielt wird.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Leitkörper von
dem Gehäuse getragen werden und mit diesem wärmeleitend verbunden sind.
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Dadurch, daß die Leitkörper nicht von dem heißen Düsenrohr, sondern
von dem gekühlten Gehäuse getragen werden und an ihrer längeren, sich in Achsrichtung
des Gehäuses erstreckenden Längskante mit diesem wärmeleitend verbunden sind, werden
sie ohne die Notwendigkeit zusätzlicher Kühleinrichtungen sehr gut gekühlt, und
es findet eine hervorragende Ableitung der von ihnen aufgenommenen- Wärme durch
das Kühlmittel, welches das Gehäuse umströmt, statt.
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Die Pumpenleistung wird gemäß -einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung
noch dadurch verbessert,
daß die Strahldüsen durch- die verbleibenden,
vorspringendenTeile eines durchLängsnuten unterbrochenen, dünnwandigen Kegelstumpfes
gebildet werden, und daß die sich in Längsrichtung erstreckenden Flächen -der Lenkkörper
zu dem äußeren Umfang der Mündung der benachbarten Düsen parallel liegen.
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Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung zeigt die Zeichnung,
und zwar sind Fig. 1 ein Axialschnitt einer Vakuumdiffusionspumpe unter Verwendung
der Düsen und Kondensflächen nach der Erfindung unter Darstellung des Verdampfers
und des Düsenrohres halb im Schnitt und halb in Ansicht, Fig. 2 ein Schnitt entlang
der Linie 2-2 in Fig. 1, Fig. 3 eine Ansicht von der durch die Linie 3-3 in Fig.l
gekennzeichneten Seite zur Darstellung einer abgewandelten Form einer Kondensfläche,
Fig.4 eine perspektivische Darstellung des oberen Teiles eines der Lenkkörper der
Ausführungsform nach Fig.3 und Fig. 5 eine teilweise geschnittene Ansicht zur Darstellung
einer Ejektorpumpe nach der Erfindung. Wie Fig.1 zeigt, ist eine Diffusionspumpe
mit einem zylindrischen Gehäuse 11 mit geflanschter Eintrittsöffnung 12 am oberen
Ende und geflanschtem, vorderem Pumpenanschluß 13 in der Nähe des unteren Endes
ausgestattet.
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Im unteren Teil des Gehäuses befindet sich ein elektrisch geheizter
Verdampfer 14, der ein zylindrisches Düsenrohr 15 trägt. Das Düsenrohr 15 ist achsgleich
mit .dem Gehäuse 11 und enthält drei in der Längsrichtung voneinander entfernte,
kreisförmige Reihen von Strahlöffnungen 16, 17 und 18. Das obere Ende des Düsenrohres
15 ist mittels einer konischen Haube 19 verschlossen, die von der Eintrittsöffnung
12 durch einen konischen Lenkkörper.21 getrennt ist. Der Teil des Gehäuses 11 zwischen
der Eintrittsöffnung 12 und dem vorderen Pumpenanschluß 13 ist von einer Kühlschlange
22 umgeben.
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Jeder der Strahlöffnungen der drei Reihen 16, 17 und 18 .ist eine
radialliegende Expansionsdüse 23 zugeordnet, die in,der Form eines vorspringenden
Teiles eines dünnwandigen, durch Längsnuten unterbrochenen Kegelstumpfes gebildet
und in solcher Weise angeordnet ist, daß sie in Richtung zum vorderen Pumpenanschluß
13 mündet. DieGröße derDüsen 23 nimmt zwischen Reihe 16 und Reihe 18 fortschreitend
zu, so daß die Radialabstände24 zwischen der Düsenaußenkante und dem Gehäuse von
der Eintrittsöffnung 12 zur Austrittsöffnung 13 von Reihe zu Reihe fortschreitend
abnehmen. Dies ist bei der Konstruktion von Diffusionspumpen allgemein üblich und
ermöglicht einen tragbaren Kompromiß zwischen der Pumpenleistung und dem zulässigen
Austrittsdruck. Zwischen den Düsen 23 sind dünne, radiale Lenkkörper 25 angeordnet,
die sich von der Eintrittsöffnung 12 zum Austrittsanschluß 13 erstrecken.
Diese Lenkkörper sind am Gehäuse 11 angebracht und stehen mit diesen in wärmeleitender
Verbindung. Die gegenüberliegenden Flächen benachbarter Lenkkörper 25 bilden zusammen
mit dem zwischen .ihnen liegenden Teil 26,des Gehäuses 11 eine im allgemeinen U-förmige
Dampfkondensfläche. Diese Fläche und die Außenkante der Düse 23 begrenzen einen
dazwischenliegenden Wirkbereich 27, der je eine Düse 23 umgibt.
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Im Betrieb wird der im Verdampfer 14 erzeugte Dampf, entweder Öldampf
oder Quecksilberdampf, den Düsenöffnungen der drei Reihen 16, 17 und 18 durch das
Düsenrohr 15 zugeführt. Die aus diesen Öffnungen austretenden Dampfstrahlen werden
durch die zugeordneten Düsen 23 gegen den vorderen Pumpenanschluß 13 gerichtet.
Die den Wirkbereich 27 durchströmenden Dämpfe reißen in bekannter Weise durch die
Eintrittsöffnung 12 in die Pumpe eintretende Gasmoleküle mit. Die Dampfmoleküle
kondensieren -dann an den von den Lenkkörpern 25 und den Gehäuseteilen 26 gebildeten
Kondensflächen, während die Gasmoleküle ihren Weg durch die Pumpe fortsetzen und
durch den vorderen Pumpenanschluß 13 austreten. Das Kondensat des Dampfes gelangt
unter der Wirkung der Schwerkraft zum Boden des Gehäuses 11 und tritt durch die
Kanäle 33 wieder in den Verdampfer 14 ein.
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Fig. 3 und 4 zeigen eine abgewandelteAusführungsform der Erfindung,
bei -der die dünnen, radialenLenkkörper 25 der bevorzugten Ausführungsform durch
prismatische Lenkkörper 34 ersetzt sind. Die übrigen Teile der Pumpe sind die gleichen.
Die oberen Enden dieser Lenkkörper, d. h. die der Eintrittsöffnung 12 benachbarten
Enden sind in der in Fig. 4 dargestellten Weise abgeschrägt, so daß die darauf auftreffenden
Gasmoleküle in die die Düsen 23 umgebenden Wirkbereiche 35 gelenkt werden. Durch
die Verwendung prismatischer Lenkkörper 34 und geeignete Ausbildung ihrer Flächen
36 wird es ermöglicht, einen Wirkbereich 35 von iim wesentlichen gleichförmiger
Breite zu erhalten. Dieses Ausführungsbeispiel bewirkt daher eine gleichmäßigere
Kondensation der zum Pumpen verwendeten Dämpfe als die Ausführungsform nach Fig.1.
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Fig, 5 zeigt die Anwendung .der Düsen und Lenkkörper nach Fig. 1 bei
einer herkömmlichen Ejektorpumpe 37 mit Eintritts- und Austrittsöffnung 38 bzw.
39 und einem gekühlten Venturitei141. Ein Düsenrohr 42 führt die zum Pumpen verwendeten
Dämpfe von einem Verdampfer 43 zu einer Reihe von vier im Kreis angeordneten Strahlöffnungen
44. Jede Strahlöffnung ist mit einer Düse 45 von der gleichen Form wie die Düsen
23 bei .der Ausführungsform nach Fig. 1 ausgestattet. Mittig zwischen benachbarten
Düsen 45 sind dünne, radialliegende Lenkkörper 46 vorgesehen, die am Gehäuse angebracht
und mit diesem wärmeleitend verbunden sind. Zum Sammeln des Kondensates der Dämpfe
und zum Rückführen desselben zum Verdampfer 43 sind Rücklaufleitungen 47 vorgesehen.
Wie bei der Diffusionspumpe führt die Verwendung der verbesserten Düse und Kondensfläche
auch bei der Ejektorpumpe zu großen Wirkflächen und ermöglicht folglich eine hohe
Leistung ohne unzulässiges Rückströmen.
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Wie bereits erwähnt, beziehen sich die Zeichnung und die Beschreibung
nur auf bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung.