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| Etablissements Beaudouin |
| 1-3, rue Rataud-Paris 50, Frankreich |
| Priorität : Frankreich vom 15. April 1960 |
Die Erfindung betrifft eine auf der Diffusion und Kondensation beruhende Molekularpumpe
zur Herstellung eines Hoch-Vakuums.
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Es ist bekannt, daß in derartigen Pumpen die zu evakuierenden Gasmoleküle
durch Diffusion in einen Dampfstrom gelangen und von diesem mitgenommen werden.
Der Dampfstrom s-bbmt von einer Wärmequelle oder einem Kocher aus, auf der bzw.
auf dem eine geeignete Flüssigkeit zum Kochen gebracht wird, zu einem kalten Bereich,
in dem der gebildete Dampf kondensiert.
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Pumpen dieser Art weisen einen Pumpenkörper auf, in dem eine zylindrische
Kammer mit vertikaler Achse vorgesehen ist, deren oberes Ende mit einem zu evakuierenden
Gefäß
in Verbindung steht, während sich auf ihrem, den Kocher bildenden
Boden eine Flüssigkeit geringen Dampfdruckes befindet. Die Kammer weist Ejektoren
auf, die den oberhalb der Flüssigkeit gebildeten Dampf abfangen und ihn in Strahlen
auf den oberen Teil der seitlichen Kammerwandung lenken, die den kalten Kondensationsbereich
bildet. Ein an der seitlichen Wandung zwischen dem Ausgang der Ejektoren und dem
Kocher abzweigender Rohransatz ist mit einer Vorpumpe verbunden, welche die durch
den Dampfstrom stromabwärts von dem kalten Bereich her mitgenommenen Gasmoleküle
evakuiert.
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Um den kalten Kondensationsbereich auf einer zweckmäßigen Temperatur
zu halten, läuft ein Kühlmittel, z. B. Luft, an der Außenseite des Pumpenkörpers
in Höhe des Ausganges der Ejektoren um. Die Seitenwandung der Kammer muß also in
ihrem oberen Teil ziemlich gut wärmeleitend sein, damit die Temperaturdifferenz
zwischen ihren Innen-und Außenflächen gering bleibt und der Dampfdruck des kondensierten
Dampfes so gering wie möglich ist. Weiter muß der untere Teil der Kammerwandung
ziemlich schlecht wärmeleitend sein, damit eine direkte Übertragung von Wärme des
Kochers an den gekühlten Bereich so weit wie möglich vermieden wird.
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Weiter muß die Innenfläche die sonstigen, in der Vakuumtechnik erforderlichen
Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich der Porosität und der Wirkung auf das zum
Mitnehmen der Gase dienende Medium, aufweisen.
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Aus diesen verschiedenen Gründen wird die seitliche Wand des Pumpenkörpers
aus einem Metall mittlerer Leitfähigkeit, wie z. B. weichem Stahl oder vorzugsweise
rostfreiem Stahl, hergestellt.
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Bei bekannten Pumpenarten sind breite Kühlrippen aus leitendem Material,
gewöhnlich aus Kupfer, an der Außenseite der Wandung des Pumpenkörpers sowie unter
Umständen um das Evakuierungsrohr herum angelötet ; ein seitlicher Ventilator bläst
dabei einen horizontalen Luftstrom gegen die Kühlrippen.
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Diese Anordnung bietet verschiedene Nachteile. Obwohl die seitliche
Wand so in der unmittelbaren Nähe jeder Kühlrippe zweckmäßig gekühlt wird, gibt
es zwischen den Kühlrippen Wandbereiche, in denen die Kühlung sehr unvollständig
ist. Das trifft insbesondere für den dem Ventilator diametral gegenüberliegenden
Bereich zu. Weiter kann die Lötung der verschiedenen Kühlrippen nur nacheinander
erfolgen, was zu einem höheren Herstellungspreis führt.
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Die Erfindung bezweckt die Beseitigung dieser Nachteile.
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Die gemäß der Erfindung vorgesehenen Verbesserungen bestehen vornehmlich
darin, daß um den Pumpenkörper herum ein mit Kühlrippen versehener Mantel aus sehr
gut wärmeleitendem
| Metall wie Aluminium gegossen wird. |
| ci |
Da sich Aluminium bei Abkühlung stärker zusammenzieht als Stahl,
wird automatisch ein guter thermischer Kontakt zwischen der seitlichen Wandung des
Pumpenkörpers und dem gegossenen Mantel erzielt. Eine Lötung ist also nicht erforderlich.
Aufgrund dieser Anordnung entsteht im Betrieb um die gesamte Seitenwand herum eine
praktisch gleichmäßige Temperatur, und zwar sowohl im Bereich der Kühlrippen als
auch zwischen ihnen. Dadurch wird die Leistung der Pumpe erhöht, denn alle ihre
Teile finden die günstigsten Arbeitsbedingungen vor. Weitere Vorteile und Einzelheiten
der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
anhand der Zeichnung ; in dieser zeigen Fig. 1 ein schematisches Schnittbild einer
Ausführungsform einer Pumpe gemäß der Erfindung, Fig. 2 ein schematisches Schnittbild
einer weiteren Ausführungsform einer Pumpe gemäß der Erfindung und Fig. 3 eine schematische
Seitenansicht einer Pumpe gemäß der Erfindung mit einer weiteren gemäß der Erfindung
vorgesehenen Verbesserung.
| Nach Fig. 1 besteht eine Diffusionspumpe aus einem Pumpen- |
| e aus einem Pumpen- |
körper 10, in dem eine zylindrische Kammer 12 mit vertikaler Achse vorgesehen ist,
welche an ihrem oberen Ende 14 mit einem zu evakuierenden Gehäuse 16 in Verbindung
steht. Auf ihrem, einen Kocher bildenden und durch einen elektrischen Widerstand
19 geheizten Boden 18 befindet sich eine Flüssigkeit 20 von geringem Dampfdruck
wie Quecksilber oder Öl. In der Kammer 12 befinden sich außerdem Ejektoren 22, welche
dazu dienen, den Dampf, der sich über der Flüssigkeit 20 bildet, abzufangen und
ihn in Strahlen gegen den Oberteil 24 der Seitenwand 25 der Kammer zu lenken. Dieser
Oberteil 24 bildet den kalten Kondensationsbereich. Ein von der Seitenwand 25 zwischen
dem Bereich 24 und dem Kocher abzweigender Rohransatz 26 ist mit einer nicht dargestellten
Vorpumpe verbunden, welche die durch den von dem Kocher 18 zu dem Bereich 24 strömenden
Gasstrom mitgenommenen Gasmoleküle evakuiert.
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Die Seitenwand 25 des Pumpenkörpers besteht aus einem Metall mittlerer
Wärmeleitfähigkeit, wie z. B. rostfreiem Stahl. Gemäß der Erfindung ist ein mit
breiten Kühlrippen 30 versehener Mantel 28 aus Aluminium an der Außenseite des Pumpenkörpers
derart angebracht, daß er den zu kühlenden Bereich 24 umgibt. Ein seitlich angebrachter
Ventilator 31 bläst einen Luftstrom auf die Kühlrippen 30. Wegen der guten Wärmeleitfähig
des Aluminiums erhält man so eine praktisch gleichmäßige Kühlung um den gesamten
Pumpenkörper herum.
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Gemäß Fig. 1 können nach dem Gießen in dem Mantel 28 vorteilhafterweise
Einschnitte 32 vorgesehen werden, welche sich bis zu der Wandung 25 des Pumpenkörpers
erstrecken. Auf diese Weise werden Zonen 34 abgegrenzt, wo die Temperatur auf einem
den besseren Arbeitsbedingungen entsprechenden Wert gehalten wird. Diese Zonen ent-
| sprechen z. B. den Ausgängen der aufeinanderfolgenden |
| CD |
Ejektoren.
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Weiter ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß der Evakuierungsrohransatz
26 ebenfalls mit einem Mantel 36 aus gegossenem Aluminium versehen ist. Das ist
im allgemeinen notwendig, um durch gleichmäßige Kühlung die vollständige Wiedergewinnung
des Strömungsmittels zum Mitnehmen der Gase zu gewährleisten.
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Gemäß der Erfindung sind die Kühlrippen 30 nach Fig. 2 gegenüber der
Horizontalen geneigt. Diese Anordnung gewährleistet ein spontanes Entwichen von
Luftkissen, die sich in der Nähe der Kühlrippen gebildet haben. Diese spontane Kühlung
kommt zu der von dem Ventilator 31 erzwungenen Kühlung hinzu. Im Falle eines Ausfallens
des Ventilators bleiben so noch annehmbare Arbeitsbedingungen für die Pumpe aufrechterhalten.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Motor-Schrauberaufbau des Ventilators
31 nach Fig. 3 durch elastische Verbindungen 38 mit feststehenden Elementen
verbunden.
Diese elastischen Verbindungen geben dem Aufbau eine geeignete Schwingungsfrequenz,
die sehr viel geringer als die Drehzahl des Motors ist. Dadurch wird vermieden,
daß für die im Gehäuse 16 enthaltenen Organe schädliche Schwingungen auf dieses
Gehäuse übertragen werden, welches im allgemeinen direkt und fest mit der Pumpe
verbunden ist.