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Entlüftungseinrichtung mit Vor- und Hochvakuumpumpe Vakuumpumpen sind
für eindringende größere Gasmen-en sehr empfindlich. Bei b L' ein-,in plötzlichen
Einbruch von Luft in das Vakti-um während des Betriebes kann die Flüssigkeit der
Pumpe derart beeinflußt wer-(len, daß die Pumpe für längere Zeit unbrauchbar ist.
Dies gilt sowohl für um-21 laufende Pumpen als auch für Diffusionspumpen. Verwendet
man organische Punipmittel, so kann sogar eine neue Füllung der l'unipe erforderlich
sein. Diese Störungen sind besonders unangenehm bei Diffusionspumpen mit großem
Pumpenquerschnitt, wie sie als Hochvakuumpumpen in Gemeinschaft init Vorvaktiumpumpen
in größeren Anlagen Z,
benutzt werden. Außerdem ist ihre Beseitigung hier
besonders schwierig.
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Diese bei Entlüftungseinrichtungen mit Vor- und Hochvaktiumpumpe besonders
auftretenden Schwierigkeiten werden sicher vermieden, wenn erfindungsgemäß in der
Saugleitung der Hoclivaknunipul-npe ein federbelastetes Abschlußventil und außerdem
ein durch den Druck in dieser Saugleitung selbsttätig verstellbarer Schalter, etwa
ein Ouecksilberschaltmanometer, eingebaut ist, äer SO-wohl bei Erreichen eines durch
die Vorvaktiumptimpe erzielten bestimmten Vakuumgrades als auch umgekehrt bei einem
durch Gefäßbruch o. dgl. bewirkten Druckanstieg in dieser Satigleitung selbsttätig
anspricht und b b
eineÄnderung derDruckbelastungdesVeritiles veranlaßt, derart,
daß dieses in erstereinFalle die Verbindung zur Hc>chvaI,:uui-nptimpe freigibt und
in letzterem Falle ahsperrt. Da man die Größe der durch den Schalter veranlaßten
Druckbelastung des Abschlußventiles leicht in weiten Grenzen durch J#nderung des
Querschnittes der am Abschlußventil ausmündenden Druckleitung verändern kann, gelingt
es. selbst größte Pumpquerschnitte sicher züi schließen.
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Zweckmäßig ist in einer die Saugleitung der Hochvakuumpumpe mit der
Vorvakuumpumpe verbindenden Saugleitung ein zweites federbelastetts Abschlußventil
angeordnet, das ebenfalls von dem druckabhingigen Schalter gesteuert wird, und zwar
derart, daß bei einem durch Gaseinbruch erfolgtenDruckansti#g in der Saugleitung
der Hochvakuumpumpe die Verbindung zur Hochvakuumpumpe freigegeben imd damit dies,-
selbsttätig eingeschaltet und umgekehrt bei einem für das Arbeiten derHochvakuumpumpe
günstigen -Druck diese Verbindung abgesperrt wird.
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Es ist zwar an sich bekannt, in der Verbindungsleitung eines zu entlüftenden
Gefäßes und einer Pumpe ein Absperrorgan anzuordnen, das selbsttätig verstellt wird.
Hierbei erfolgte jedoch dasVerstellen desAbsperrorganes nicht in Abhängigkeit von
einem
schon im entlüfteten Gefäß erzielten Unterdruck, sondern in
Abhängigkeit von einem Unterdruck auf der Seite der Pumpe und ein Schließen -des
Absperrorganes erst, wenn der Unterdruck im zu entlüftenden Gefäß größer -,var als
auf der Seite der Pumpe, um hierdurch zu verhindern, daß über die Pumpe Luft in
das Vakuumgefäß eindringt und das schon erzielte Vakuum verschlechtert. Ein derartig
wirkendes Absperrorgan, verbleibt daher bei plötzlich eintretender Undichtigkeit
des Vakuumgefäßes in seiner offenen Lage und ist demgemäß nicht geeignet, die Pumpe
vor dem Eintritt übermäßiger Luftmengen zu, schützen.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der neuen Entlüftungseinrichtung
schematisch dargestellt.
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In der Abbildung ist i das auszupumpende Hochvakuumgefäß, 2 ist die
Hochvakuumpumpe, beispielsweise eineÖldiffusionspumpe. Zwischen dem Hochvakuumgefäß
i und der Pumpe 2 befindet sich in der Pumpl,--itung eine kesselartige Erweiterung3,
in der-en Mitte ein als Verschlußvorrichtung wirkendes federbelastetes Abschlußventil
angeordnet ist. Dieses Abschlußventil besitzt einen Teller 4, der zum Verschluß
gegen,die Öffnung 3o der Saugleitung gedrückt wird. Der Teller 4 wird von einem
Stab 5 getragen, der an einer Scheibe 6 befestigt ist. Die Scheibe
6 ist in einem Gefäß 7 untergebracht, das unter veränderlichen Druck
gesetzt werden- kann. Die Verbindung zwischen der Scheibe 6 und dem Boden
des Gefäßes 7 erfolgt durch einen nachgiebigen Balg g. Der Raum
8 zwischen dem Balg 9 uhd der Stange 5 steht durch Öffnungen
i o mit dem Vakuumraum 3 in Verbindung, so daß die Schwierigkeit einer Dichtung
an der Führung der Stange 5 vermieden wird. Der Raum zwischen der Wandung
des Gefäßes 7 und dem Balg 9 steht über eine Leitun,g i i mit einem
Ventil 17 in Verbindung. Wird der Raum zwischen dem Gefäß 7 und dem
Balg 9 unter atmosphärischen Druck gesetzt, so bewegt sich der Teller 4 bei
Vorhandensein eines Unterdruckes im Raum 3
nach unten und verschließt die
Öffnung 30.
Pumpt man dagegen durch die Leitung ii die Luftfüllung gan-z odeT
auch nur zum Teil ab, so wird durch die Spannung des Balges 9 der Teller
4 von seinem Sitz abgehoben.
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Von der in der Saugleitung der Hochvakuumpumpe, liegenden kesselförmigen
Erweiterung 3 geht eine Leitung 12 ab, die über einen weiteren kesselförmigen
Raum 13 und eine Leitung 14 zu einer Vorvakuumpumpe 15 führt. In dem kessefförrnigen
Raum 13 ist ebenfalls ein federbelastetes Abschlußventil angeordnet' das ebenso
wie dasjenige in ' dem Raunie 3 aus einem Gefäß 7, einem Teller
4', einer Stange 5, einer Platte 6' und einem Balg g' besteht und
das ebenfalls Boden--öffnungen io' aufweist, die mit dem eingeschlossenen Innenraum
8' in Verbindung stehen. In die Leitung 14 zur Vorvakuumplir#pe 15
wird zweckmäßig ein Dreiwegehahn 16 eingebaut, um di«e Pumpenanordnung auf diesem
Wege nicht nur über die Leitun" 27
auf Vorvakuum auszupumpen, sondern auch
im Bedarfsfalle über die Leitung28 mit Luft füllen zu können.
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'Beide Abschlußventile werden von dem Ventil 17 gesteuert. Dieses
Ventil 17 ist wie folgt gebaut: Die Druckleitung i i für das Hauptabschlußventil
endigt in einer Öffnung i,g, die durch eine an einem Hebel ig befestigte Gummiklappe
2o verschlössen werden kann. Eine von der Druckleitung i i abzweigende und durch
eine Düse21 stark verengte Leitung 22 ist über die Leitung 3 1 dauernd z#
mit der Vorvakuumpumpe 15 verbunden. Die GummiklappC 20 liegt in der Ruhestellung
auf der Öffnun '18 auf und kann durch den 9
Magneten23 abgehoben werden. Dabei
legt sie sich gegen die VerschlußöffnUng24 der Druckleitung25, die zu demVerschlußgefäß7'
in der Vorvakuumleitung 12 führt. Von der Druckleitung25 zweigt ebenso wie von der
Druckleitung i i eine durch eine Düse 2 1' verengte Vorvakuumleitung 22 ab, die
ebenfalls durch die Leitung 31 mit der Vorvakuumpumpe 15 in Verbindung steht.
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Der Magnet:23 des Ventiles 17 liebt in einem Stromkreis, der
durch einen vom Druck in dem kesselförrnigen Raum 3 und demgemäß vom Druck
in der Saugleitung der Hochvakuumpumpe abhängigen elektrischen Schalter gesteuert
wird. Im gegebenen Ausführungsbeispiel besteht dieser Schalter aus einem Quecksilberschaltmanometer
32. Statt dessen kann auch ein lonisationsmanometer oder ein Hitzdrahtmanoineter
benutztwerden. Zweckmäßig liegt in dem Stromkreis außerdem eine Signallampe
33, und es wird vorteilhaft ein von Hand zu betätigender Kurzschließer 34
vorgesehen.
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Bei Inbetriebsetzung der Anlage arbeitet die Einrichtung folgendermaßen:
Angenommen, das zu entlüftende Gefäß i und damit auch der in der Saugleitung
der Hochvakuumpumpe liegende kesselförmige Raum 3 befinden sich unter Ati-nosphärendru#ck.
Die beiden Teller 4 und 4' befinden sich hier-bei in ihrer Hochlage, #d. h. in ihren
Offenstellungen, weil nicht nur die Kesselräume 3 und 13, sondern
auch die Innenräume der Federbälge 9 und g' mit Luft gefüllt sind und daher
die Federwirkung beider Bälge 9 und g' zur Geltung kommt. Zufolge des im
Kessel 3 vorhandenen atmosphärischen Druck-es. wird die Queck-
silbersäule
des Manometers 32 SO verstellt,
daß die an das Manorneter
angeschlossenen StromleitunIgen geschlossen werden unter gleichzeitigem CT Erregen
des Magneten 23. Die Guminiklappe:2o des Ankers ig verschließt hierauf die Mündun-24
der Leitung25 und verhindert ein Einströmen von Luft in diese Leitung. Die Leitung
25 und damit der Rauni zwischen Gefäß 7' und Balg g' werden damit
unter Vermittlung der Leitungen 22' und 31
auf Vorvakuum ausgepumpt. Der schon
durch Wirkung des Federbalges g' angehobene Teller 4' wird dadurch noch sicherer
in der Hochlage gehalten. Das zu entlüftende Ge-fäß i liegt hierbei unter
Vermittlung,der Leitungen i-q und 14 an der VorvakuumleitUng27 und wird auf Vorvakuum
ausgepumpt. Gleichzeiti g mit dein Verschließen der Öffnung 24 durch die
Gummiklappe -go erfolgte ein Freilegen der Öffnungi8 der Leitungii. Es ZD
b
konnte demgemäß schon mit dein Verstellen des ManOmeters
32 Luft in diese Leitung i i einströmen. Da die an die Leitung i i angeschlossene
Vorvakuumleitung 22 durch die Düse 21 stark verengt ist, gelangt die Leitung i i
und damit das Gefäß 7 nahezu unter Atmosphärendruck. Dieser Druck reicht
aus, den Balg 9 des Hauptabschlußventiles zusammeilzupressen und damit denTeller4gegen
seinen Sitz 30 zu drücken, weil durch die schon eingeschaltete Vorvakuumpumpe
inzwischen im Kesselraum 3 und damit an der Unterseite des Tellers
4 eine beträchtliche Luftverdünnung geschaffen wurde. Durch das erfolgte Niederdrücken
des Tellers 4 wird die Hochvakuumpumpe 2 vorn Kessel 3 und vom zu entlüftenden
Gefäß i abgeschlossen, so daß die in letzterem befindlichen Gasmengen durch die
Leitungen 12, 14 und -27 zur Vorvakuumpumpe entweichen können und nicht in
die Hochvakuumpumpe gelangen.
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Wenn der Kessel 3 und das Gefäß i soweit entlüftet sind,
daß die Hochvakuumpumpe:2 mit Vorteil arbeiten kann, wird durch den im Kessel erzeugten
Unterdruck dieQuecksilbersäule des -,'vlanometers verstellt ujd der angeschlossen:e
Stromkreis geöffnet. Es ist leicht, das Manometer auf einen solch-en Druck einzustellen.
Nach dem öffnen des Stromkreis-es läßt der Magnet23 die Giimmiklappe2o-egen die
Öffnung 18 der Leitung i i f allen. Gleichzeitig wird die Öffnung24
der Leitung:25 freigegeben, was zur Folge hat, daß die einströmende Luft unter Zusammenpressen
des Balges g' den Teller 4' auf die Atismündung der Pumpleitung 12 drückt, weil
im Gefäß 13
und an der Unterseite des Tellersl! ein'Unterdruck herrscht.
Durch die Düse 21' wird die die Verbindung zwischen der Leitung 25 und der
Vorvakuuinleitiln.-3i herstel.lende LeitUng 22' so stark eingeengt, daß sich
die Saugwirkung der Vorvalztiumptii-npe in der offen gelegten Leitung25 nicht sonderlich
stark bemerkbar machen kann. Es herrscht vielmehr in dieser nahezu Atmosphären#druck,
jedenfalls ein Druck, der vielfach größer ist als der im Gefäß 13 vorher
erzielte Unterdruck, so daß mit Sicherheit der Teller 4' niedergepreßt und die Verbindung
der Vorvakuumpumpe-iS mit dem Kessel 3 unterbrochen wird. Nach der Abdichtung
der öffnulig 18 durch die Gummiklappe, 2o werden jedoch die Leitung i i und das
Gefäß 7 durch die Vermittlung der Vorvakuumleitungen 22 und 31
entlüftet.
Da alsdann auf beiden Seiten des Balges 9 Unterdruck herrscht, wird durch
die Federwirkung des Balges der Teller4 angehoben und damit die Verbindung zwischen
der Hochvakuumpul-npe 2 und dem zu entlüftenden Gefäß i hergestellt, so daß letzteres
auf Hochvakuum -gepumpt werden kann.
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Wenn während des Betriebes in das Hochvakuunigefäß i und damit in
den Kessel 3 eine unzulä,ssige Gasmenge eindringt, so steigt das Manometer
32 und schließt den Stromkreis. Dadurch wird von dem Magneten 23 die
Gummiklappe 2o angehoben und die Öffnung 18 freigegeben. Die Luft strömt nun durch
die Öffnung 18 und die Druckleitung i i in das Gefäß 7 ein und drückt, wie
schon be-
schrieben, den Teller 4 des Hauptabschlußventiles gegen seinen Sitz
30, so daß diellochvakuu,mpumpe2 sofort gegen den Gaseinbruch geschützt wird.
Gleichzeitig mit dem Freigeben der Öffnung 18 wird die öffnun- 24 geschlossen, so
daß über die Leitung 22-' nunmehr die Leitung 25 und das Gef äß
7' des zweiten A#bschlußventiles entlüftet werden. Damit wird der Teller
4' dieses Ventiles an-,gehoben, und das zu entlüftende Gefäß und der Kessel
3 werden wiedür an die Vorvakuumleitung 12, 14, 27 angeschlossen.
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Die dargestellte Anordnung arbeitet vollkommen selbsttätig und zuverlässig
und zeichnet sich insbesondere auch dadurch aus, daß die Purnpgeschwindigkeit beim
allgemeinen Betriebe durch sie nicht herabgesetzt wird. Dies liegt daran, daß das
Hauptabschlußventil in einem weiten Kessel 3 angeordnet werden kann.
Ferner erlaubt diese selbsttätig wirkende Anordnung nach der Erfindung, bei Verwendung
einer genügenden Anzahl von Abschlußventilen beliebig viele voneinander vollkommen
unabhängige Vakuumgefäße an eine einzige Vakuunipumpe anzuschließen. Auch sind die
Leitung 12, 14. 27 und die Vorvakuumpumpe 15 sehr leicht so zu bemessen,
daß auch bei erheblichen Undichtigkeiten im Gefäß i die eindringende Luftmenge mit
ausreichender Geschwindigkeit abgesaugt werden kann und der Teller 4 selbst bei
dem geringsten vorhandenen Unterdruck im Kessel 3 diesen gegenüber der Hochvakuurnpumpe
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abschließt. Ist dieser Te-Iler zintnal in seiner Schlußlage, so wird der im Kessel
3 vorhandene Luftdruck ihn immer ,gegenüber dein in der Anschlußleitung der
Hochvakuurnpumpe herrschenden Unterdruck geschlossen halten können.