-
Diffusionspumpe. Diffusionspumpen aus Metall, bei der Verwendung von
Quecksilberdampf aus Eisen oder-Stahl, bieten den Vorteil, daß sie durch zti starke
oder ungleichmäßige Erwärmung und durch die mit dein Sieden des Quecksilbers hei
höheren Drucken entstehenden Stöße nicht zerstört werden. Dieser Unzerbrechlichkeit
steht aber die Schwierigkeit in der Kühlung des Dampfstrahls nach Verlassen der
Düse gegenüber, besonders wenn die Düse mit .ihrer Dampfzuleitung und den zur Rückleitung
des Quecksilbers dienenden Teilen aus dem Pumpengehäuse herausziehbar ist, wie das
für eine genaue Einstellung der Düsen und Diffusionsspalte, zur Vornahme von Ausbesserungen
und zum Reinigen der inneren Teile erforderlich ist.
-
Diese Unvollkommenheit wird gemäß der Erfindung dadurch behoben, daß
der Dampfstrahl nach seinem Austritt aus der Düse zunächst in eine Bohrung eines
NTetallkörpers tritt, der mit dem gekühlten Pumpenmantel durch flüssiges Quecksilber
in wärmeleitender
Verbindung steht. Hierdurch ist es ermöglicht,
den mit der Düse vereinigten Metallkörper lose in das Pumpengehäuse einzuschieben
und trotzdem eine innige metallische Berührung zwischen beiden herzustellen, die
eine wirksame Wärmeübertragung gewährt. Ferner ist der Vorteil geboten, hei einer
Diffusionspumpe aus Metall eine beliebige Anzahl von Düsen hintereinander anzuordnen
und auf diese Weise verschiedene Druckstufen zu bilden, so daß die Pumpe ohne weiteres
gegen verhältnismäßig hohe Vakuumdrucke voii etwa 2o nmi zu arbeiten vermag, wobei
(las ganze Düsensystem mit einer Dampfzuleitung usw. aus dem Pumpengehäuse herausziehbar
ist.
-
Auf der Zeichnung ist in Abb. i die Anordnung einer Quecksilberdampfdüse
mit einem vom Pumpengehäuse gekühlten Metallkörper schematisch dargestellt. Abb.
2 zeigt als Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Diffusionspumpe mit vier hintereinanderliegenden
Strah lerzeugern im Längsschnitt.
-
Nach der schematischen Darstellung der Abb. i besteht die Saugvorrichtung
aus einer Strahldüse a für den Quecksilberdampf und einem vor der Düsenmündung gelagerten
Metallkörper h, der mit einer den aus der Düse kommenden Dampfstrahl aufnehmenden
Bohrung c versehen ist. Zwischen der Düseninündung und dem Metallkörper ist ein
Zwischenraum belassen, der den Saug- oder Diffusionsspalt bildet. Der Metallkörper
ist in einem wassergekühlten Zylinder d gelagert, der das Pumpengehäuse darstellt
und von dein aus der Metallkörper gekühlt wird. Zur Erzielung eines möglichst wirksamen
Wärmekontaktes steht der Kühlkörper nur mit einem schmalen ringförmigen Teil e mit
dein Zylindermantel in Berührung, während der übrige darüber befindliche Raum f
zwischen Kühlmantel und Metallkörper mit Quecksilber angefüllt ist, das einen innigen
Wärmekontakt zwischen beiden Teilen herstellt. Hierzu kann das in dem Raum über
dem Kühlkörper kondensierte Quecksilber dienen. Da der ringförmige Teil e des Metallkörpers
nur den Zweck hat, dessen Lage im Gehäuse zu sichern und im Raum f (las Otiecksilber
zu halten, so kann der ringförmige Teil auch durch eine Ledermanschette oder einen
anderen Dichtungsring gebildet werden. Derartige Düsen mit gekühltem Metallkörper
können in beliebiger Anzahl in dem Zylindermantel angeordnet werden, und dadurch
können verschiedene Druckstufen gegebildet werden, die durch die Kühlkörper abgegrenzt
werden. Durch das Übereinandersetzen mehrerer aus Strahldüsen und Kühlkörper bestehenden
unabhängigen Strahlerzeuger ist es ermöglicht, jeder Druckstufe die ihrem Druckgebiet
am besten angepaßte Düsenform zu geben.
-
Ein derartiges Ausführungsbeispiel zeigt Abb. 2. Die Pumpe besitzt
im unteren Teil ein Verdampfungsgefäß, das aus einem mit Boden versehenen dickwandigen
Mantel i und einem sich nach oben daran anschließenden dünnwandigen Mantel :2 mit
einem Flansch 3 besteht. Dieses Gefäß ist etwa bis zur gestrichelten Linie q. mit
Quecksilber gefüllt. Bis dicht an den Boden ragt ein Rückflußrohr 5, das mit einem
Mantelrohr 6 umgeben ist. In (las Rohr 5 ragt von oben ein kühler Eisenstab 7 hinein,
der das Verdampfen des im Rohr 5 etwa bis zur Höhe 8 stehenden Quecksilbers in diesem
Rohr verhindert. Die untere Mündung dieses Rohres trägt einen Stopfen 9 mit einem
engen Kanal. Auf dem dickwandigen Mantel i ruht ein Deckel io auf einem kegelförmigen
Sitz ii. Durch den Deckel ragt ein Rohr i2 hindurch, durch das der im Gefäß gebildete
Quecksilberdampf den einzelnen Strahl- oder Diffusionsstellen zugeführt wird.
-
Das Rohr 12 ist von einem äußeren Schutzrohr 13 umgeben, (las eine
Kondensierung des Dampfes im Rohr 12 verhindert. Das Rohr 13 dient zugleich zur
Rückleitung kondensierten Quecksilbers. Damit dieses nicht von dem in das Rohr 13
eintretenden Dampfstrom mitgerissen wird, ist das Rohr 12 an seinem unteren Ende
mit einem Schirm 14 versehen, von dem das Quecksilber abseits der Mündung des Rohres
12 abtropft. Das Rohr 12 hat Durchbrechungen 15, 16 und 17, die eine Verbindung
mit dein Zwischenraum zwischen den Röhren 12 und 13 herstellen.
-
Etwa in der Höhe des Flansches 3 ist ein zylindrischer Kühlkörper
18 vorgesehen, der durch einen Lederstulp i9 im unteren Teil eines auf den Flansch
3 aufgesetzten wassergekühlten Mantels 2o abgedichtet ist. Der Mantel 2o wird von
einem Mantel 21 umgeben, und dem von beiden Mänteln gebildeten hohlen Raum wird
durch einen Stutzen 22 Kühlwasser zugeführt, das durch einen Stutzen 23 abgeleitet
wird. In dem wassergekühlten Raum findet sich ein Rohr 24, das oberhalb des Kühlkörpers
18 in den Arbeitsraum mündet und am oberen Ende mit einem Stutzen 25 versehen ist,
an dem eine zur Erzeugung des Vorvakuums dienende Pumpe angeschlossen wird. Zugleich
steht (las obere Ende des Rohres 2.4 mit einem Raum 26 in Verbindung. Oberhalb des
Kühlkörpers 18 sind mit Abständen in ähnlicher Weise Kühlkörper 27, 28 und 29 angeordnet.
Vom Kühlkörper 18 wird auch der Kühlstab 7 getragen, der mit einer oberhalb des
Kühlkörpers io seitlich ausmündenden Längsbohrung 33 \ crsehen
ist.
Die Kühlkörper 27, 28 und 29 haben oberhalb ihrer Dichtungsstulpe einen kleineren
Durchmesser als die innere Wandung des Zylinders, und die dadurch entstandenen Zwischenräume
dienen zur Aufnahme von Quecksilber, das einen innigen Wärmekontakt zwischen beiden
Körpern bildet. Über dem Rohr 13 sitzen, durch ein Rohr 3.I gehalten, Dampfkammern
30, 35, die durch die Öffnungen 15 und 16 mit dem inneren Dampfrohr 12 in Verbindung
stehen. Die Dampfkammer 30 trägt eine Düse 31, unter der sich ein vorn Ring
27 gekühltes Saugrohr 32 befindet. In gleicher Weise ist die Dampfkammer 35 mit
einer Düse 36 ver-sehen. Der Kühlring 28 trägt ein Abfallrohr 37 für (las
kondensierte Quecksilber, der Ring -27 zu gleichem Zweck ein Abfallrohr 38.
-
Auf dein oberen Ende der Rohre 12 und 13 s r itzt eine aus den beiden
Körpern 39 und 4o gebildete Ringdüse, durch deren Spalt der Quecksilberdampf nach
unten austritt. Die beiden Körper werden an der engsten Stelle des Spaltes durch
Führungsnasen in einem gleichmäßigen Abstand voneinander gehalten (,etwa o,i bis
o,15 inm). Unterhalb dieser Ringdüse befindet sich eine zweite Ringdüse, die aus
einem mit einer Dampfkammer 42 über die Durchbrechtingen 17 gesetzten Düsenkörper
.I3 besteht. Dieser Düsenkörper lieft zum größeren Teil, insbesondere mit seiner
unteren Düsenmündung 41, in einer trichterförmigen Ausnehmung des Kühlringe: 29.
Die ganze zusammenhängende Anordnung der Düsen, zentralen Rohre und Kühlringe wird
durch eine Feder 44 mittels einer durchbrochenen Scheibe 45 durch das auf die Feder
drückende Hochvakuumrohr 46 finit dein Deckel to auf den kegelförmigen Sitz 11 niedergedrückt.
Das Rohr 46 wird finit einem Flansch 47 auf - der oberen Fläche des Kühlmantels
2o, 21 befestigt, und zwar unter Zwischenschaltung einer Lederscheibe 48, die zugleich
das Vakuum im Raum 26 abdichtet. Das Rohr 46 ist mit einem Flansch 49 in dem Zylinder
2o dicht eingepaßt, so daß das über dein Flansch 49 befindliche, durch ein mittels
einer Schraube verschließbares Loch eingefüllte Quecksilber einen luftdichten Abschluß
des Vorvakuumrauines 26 gegen das Hochvakuum im Rohr 46 bildet und nicht durchfließen
kann.
-
Bei der Benutzung der Pumpe wird das im Gefäßteil 1 befindliche Quecksilber
_erhitzt und zugleich die an den Stutzen 25 angeschlossene Vorvakuumpumpe in Betrieb
-wetzt. Die entwickelten Quecksilberdämpfe gelangen durch das Rohr 12 zu den einzelnen
Düsen. Der durch die Öffnung 15 in die Düsenkammer 30 übertretende Dampf strahlt
durch die Düse 31 in das gekühlte Saug rohr 32 und evakuiert hierdurch den zwischen
den beiden abgedichteten Kühlkörpern 27 und 28 eingeschlossenen Raum. Das bei diesem
Vorgang kondensierte Quecksilber fällt auf den napfförmig ausgehöhlten Kühlkörper
i8, von dem es durch den Kanal 33 des Kühlstabes 7 in (las Rohr 5 gelangt und von
diesem durch die Bohrung des Stopfens 9 in den Verdampfungsraum geleitet wird. Der
zugleich durch die Öffnung 16 in die Kammer 35 gelangte und durch die Düse 36 ausgestrahlte
Dampf evakuiert in - gleicher Weise den Raum, wobei das kondensierte Quecksilber
durch die Rohre 37 und 38 auf den ausgehöhlten Kühlkörper 18 gelangt. Die Düsen
erzeugen ein sehr hohes Vakuum im Rohr 46, das durch eine Öffnung 45 mit dein Strahlraum
in Verbindung steht. Das kondensierte Quecksilber gelangt durch die trichterförmige
Ausnehmung des Kühlkörpers 29 auf den Kühlkörper 28 und wird durch das Rohr 37 weitergeleitet.
Zur Wärmeübertragung von den Kühlkörpern auf den Kühlmantel dient das zwischen beiden
Teilen angesammelte Quecksilber, so daß auch hier eine metallische Wärmeleitung
vorhanden ist. Das ausgeführte Modell zeigt erstens ein nicht mehr meßbares Hochvalzuttm
bei etwa 2o tnin Vorvakuum und zweitens eine Sauggeschwindigkeit zwischen to und
2o 1 pro Sekunde und hat den Vorteil der Unzerbrechlichkeit und leichten Zugänglichkeit
der inneren Teile.