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Ventilartige Abschlußvorrichtung für Vakuurügefäße. Es sind verschiedene
Abschlußvorrichtungen für Vakuumgefäße bekannt, bei welchen zwei kommunizierende
Lufträume, z.B. die beiden Schenkel eines U-förmigen Rohres, durch Quecksilber gegeneinander
abgesperrt werden. Die bekannten Ausführungen dieser Art werden in der'Weise betätigt,
daß ein mit Quecksilber gefülltes Gefäß gehoben und gesenkt wird, so daß das Ouecksilber
beim Heben in die beiden kommunizierenden Räume eintritt und ihre Verbindung unterbricht
und beim Senken wieder zurückfließt und die Verbindung freigibt. Dazu ist aber,
wenn nach dem Absperren der beiden Räume gegeneinander ein erheblicher Druckunterschied
zwischen ihnen eintreten kann, eine beträchtliche Hebung des mit Quecksilber gefüllten
Gefäßes notwendig. Die Hubhöhe muß im allgemeinen mindestens ebenso groß, bei einzelnen
Ausführun2en weni2stens halb so groß sein als die Hähe der duecksilbersäule, welche
durch die größte vorkommende Druckdifferenz zwischen dem Vaktiumgefaß
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und der Außenluft getragen wird. Die Notwendigkeit dieses großen Hubes
erschwert die Handhabung solcher Vorrichtungen derart, daß ihre Anwendung bisher
im wesentlichen auf Laboratorien beschränkt geblieben ist.
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Durch die Erfindung wird es ermöglicht, einen ventilartigen Quecksilberabschluß
durch eine -viel kleinere Bewegung eines viel weniger schweren Körpers herzustellen.
Dies wird dadurch erreicht, daß die Scheidewand zwischen den beiden kommunizierenden
Luft-1 räumen die Form einer Glocke erhält und beweglich angeordnet wird, so daß
durch Eintauchen derselben in eine im wesentlichen in Ruhe befindliche Quecksilbernienge
der Abschluß bewirkt wird.
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Um an Höhe zu sparen, hat man auch bereits eine bewegliche, glockenartigeScheidewand
mit einer Abschlußflüssigkeit vorgeschlagen, die nach dem Eintauchen der Scheidewand
erstarrt. Derartige erstarrende Flüssigkeiten können aber wegen der verschiedenen
Wärmeausdehnungen der Baustoffe bei fehlender Elastizität im praktischen Betriebe
niemals ganz dicht sein.
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Wenn ein ventilartiges Abschlußorgan nach der Erfindung in die Leitung
zwischen einem Vakuumgefäß und einer elektrisch betriebenen Luftpumpe eingebaut
ist, so wird man seine Steuerung in bekannter Weise von der Spannung am Pumpenmotor
abhängig machen. Die Vorrichtung wird also geschlossen werden, wenn der Betriebsstrom
der Pumpe ausbleibt, und wieder geöffnet werden, sobald die Pumpe wieder Strom erhält.
Um bei einer Inbetriebsetzung der Pumpe nach längerem Stillstand zu verhindern,
daß das Abschlußventil geöffnet wird, ehe der Raum zwischen ihm und der Pumpe genügend
evakuiert ist, hat man bei ähnlichen Vorrichtungen vorgeschlagen, ein Zeitrelais
anzuwenden, durch welches der Magnet, der das Öffnen des Ventils bewirkt, erst einige
Zeit später Strom erhält als der Motor der Luftpumpe. In diesem Fall ist aber die
Verzögerungszeit ein für allemal gegeben. Sie genügt vielleicht,
wenn
das Vakuum in der Verbindungsleitung nur ein wenig abgenommen hat, kann aber unterUmständen
versagen, wenn durch irgendeinen Zufall der volle Atmosphärendruck iti diese Verbindungsleitung
eingedrungen ist. Die Einfachheit der ganzen Anordnung -,N-ürde aber durch Fortfall
dieses Zeitrelais gewinnen.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch ermöglicht, daß das Austauchen der
Glocke durch den Auftrieb eines an der Glocke befestigten Schwimmers bewirkt wird.
Will man das Ventil schließen, so drückt man durch eine den Auftrieb des Schwimmers
überwiegende Ge 'genkraft die Glocke in das Ouecksilber hinein, so daß die Ventilöffnung
vom Ouecksilber bedeckt wird.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung dargestellt.
Hier bedeuten a und b zwei konzentrische Rohre, c die glockenförrnige Scheidewand,
durch welche der Raum zwischen den Rohren a und b in zwei Teile geteilt wird.
Das Rohr a kann bei d an das ',#,7aktiumgefäß, das Rohr b
bei e an
die Luftpumpe angeschlossen werden. Am unteren Ende stehen die beiden Rohrwandungen
a und b durch einen ringförmigen Boden in Verbindung; der Ringraum ist bis
zu einer gewissen Höhe mit Quecksilber gefüllt. Die Abschlußglocke c ist mit einem
Schwimmer i versehen, dessen Auftrieb so bemessen ist, daß die Glocke c in der gezeichneten
Stellung schwimmt, der Schwimmer i selbst also vollkommen untergetaucht ist. Cber
dem Ouecksilberspiegel ist die Glocke c mit Öffnungen k versehen, durch welche
die Verbindung zwischen den Lufträumen innerhalb und außerhalb der Glocke, also
auch zwischen den Anschlüssen d und e hergestellt wird. g ist ein Magnetkern,
der durch den Strom in der Magnetspule h gesteuert wird.
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Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist' die folgende: Wird der Magnet
h stromlos, so fällt der 2 llagnetkern g herab und drückt durch sein Gewicht
die Glocke c so weit nach unten, daß die Öffnungen k durch das Quecksilber
abgeschlossen werden. Tritt nun in dem Raum außerhalb der Glocke eine erhebliche
Verschlechterung des Vakuums ein, so steigt das Quecksilber in dem engen Raum zwischen
a und c in die Höhe und sinkt um einen entsprechenden, jedoch kleineren Betrag
in dem weiten Raum zwischen b und c. Gleichzeitig wird durch den erhöhten
Luftdruck außerhalb der Glockec' die Kraft, mit welcher diese Glocke nach abwärts
gedrückt wird, noch verstärkt. Wird nun der Magnetkern g wieder ,gehoben,
so wird die Glocke c sich noch nicht wieder heben, da sie durch den äußeren Luftdruck
unten gehaften -wird. Erst wenn durch die wiedereinsetzende Arbeit der Luftpumpe
der Druck in dem Raum außerhalb der Glocke so weit vermindert ist, daß er durch
den Auftrieb des mit der Glocke verbundenen Schwimmers überwunden werden kann, wird
die Glocke sich heben, und die Öffnungen k
werden aus dem Quecksilber austauchen,
so daß die Verbindung zwischen den beiden Räumen innerhalb und außerhalb der Glocke
wieder freigegeben ist.
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Hat z. B. die Glocke c an der Stelle, wo sie in das Ouecksilber eintaucht
(bei den Öffnungen k), einen Durchmesser von 2-5 mm und eine Wandstärke
von 0,5 mm, so genügt ein äußerer Überdruck von i mm Hg, um sie
30 mm tiefer. eintalichen zu lassen als in dem in derAbbildung gezeichneten
Gleichgewichtszustand. Erst wenn der Druck außerhalb der Glocke c auf weniger als
i mm Hg. gesunken ist, wird also die Glocke c sich heben können. Dient die Einrichtung
z. B. zum Abschluß eines Gleichrichtergefäßes gegen die Luftpumpenleitung, so darf
bei einem äußeren Überdruck von i mm Hg. unbedenklich ge-,öffnet wer den, denn da
das Gleichrichtergefäß ein viel größeres Volumen hat als die Verbindungsleitung
zwischen dem Abschlußorgan und der Luftpumpe, so kann der Druck im Gleichrichtergefäß
nur auf einen kleinen Bruchteil von i mm Hg. ansteigen.