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Einrichtung zur Regelung des Materialnachschubes zur Verdampfung .
im Vakuum Für die Verdampfung von Stoffen im Vakuum bevorzugt man verhältnismäßig
kleine Verdampfungstiegel, die nur eine geringe Materialmenge fassen. Dies hat die
Vorteile, daß die Anheizzeit klein ist und daB die geringe Wärmeabstrahlung die
zu bedampfenden Körper nicht schädigen kann. Der Materialnachschub muß aber infolge
des kleinen Fassungsvermögens der Tiegel sehr präzise gestaltet werden, damit bei
länger dauernden Bedampfungszeiten von z. B. mehreren Stunden der Tiegel weder überläuft
noch vorzeitig vorübergehend entleert -wird. Unter den bekannten Arten des Materialnachschubes
hat sich besonders hierfür die in Drahtform bewährt, da sie mit großer Gleichmäßigkeit
ausgeführt werden kann. Das Material wird in Drahtform von einer Vorratsrolle abgezogen
und direkt dem erhitzten Tiegel zum Verdampfen zugeführt. Die Vorratsrolle wird
von einem Motor angetrieben.
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Es ist nun bekannt, Materialnachschübe automatisch mit Hilfe von Lichtstrahlmessungen
durch Fotozellen zu steuern. So wird z. B. bei einem Erzkonzentrierungsverfahren
in die aufbereitende Flüssigkeit ein
Aräometer gesenkt, das eine
an seinem oberen Ende angebrachte Scheibe in den Strahlengang zwischen eine Lichtquelle
und ein Fotoelement stellt. Bei wechselnder Konzentration der Flüssigkeit wird ihr
spezifisches Gewicht verändert und durch das in dieser I7 lüssigkeit auf- oder niedersteigende
Aräometer die Scheibe im Strahlengang bewegt. Damit wird der auf die Fotozelle fallende
Lichtstrahl mehr oder weniger abgedeckt, und das Fotoelement kann die Beschickung
des die Flüssigkeit enthaltenden Bottichs steuern, wenn. es als Relais in geeigneter
Weise in eine automatisch wirkende Beschickungsvorrichtung eingebaut ist.
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Gemäß der Erfindung ist eine Einsrichtung zur Regelung des Materialnachschubes
zur Verdampfung im Vakuum dadurch gekennzeichnet, daß die im Verdampfungstiegel
befindliche veränderbare Stoffmenge durch einen optischen Strahlengang mittelbar
auf ein Strahlungsmeßgerät einwirkt, welches über ein Kippgerät den Antriebsmotor
für den Materialnachschub steuert.
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Der Verdampfungstiegel hat die Form z. B. einer Halbkugel. Da die
Oberflächenkräfte den in dem Tiegel befindlichen flüssigen Stoff annähernd in Kugelform
zusammenhalten, kann die in dem Tiegel befindliche Stoffmenge, die zur Verdampfung
gelangen soll, ihr Volumen derart vergrößern, daß ein Teil über den Rand hinaussieht,
ohne daß er aus dem Tiegel ausläuft. Dieser über den Rand des Tiegels hinaussehende
Teil des Stoffvolumens, der an. sich durch den lIaterialnachschub und die Verdampfung
veränderliche Größe haben kann, vermag z. B. in einen optischen Strahlengang durch
mehr oder weniger starkes Ausblenden der Strahlen mittelbar z. B. auf eine Fotozelle
zu wirken. Da der Inhalt des Tiegels bei den meisten Metallen. während der Verdampfung
glühend ist und selbst leuchtet, kann der über den Rand hinaussehende veränderbare
Teil des Inhalts auch selbst z. B. die Lichtquelle für den zu verändernden Strahlengang
darstellen. Bei nicht mindestens notglühendem Tiegelinhalt kann die Ultrarotstrahlung
als Strahlenquelle dienen.
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Für den Fall, da.ß der Inhalt nicht aus dem Tiegel herausschauen kann,
weil dieser eine längere Form mit aufgesetzter Düse hat, kann durch ein passendes
Loch in der Tiegelwand der Inhalt sichtbar werden. In diesem Fall kann von hier
aus die Steuerung erfolgen.
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Das Bild der Lichtquelle, sei es vom Tiegelinhalt, soweit er sich
außerhalb des Tiegels befindet, sei es von einer Hilfslichtquelle, wird auf eine
Fotozelle projiziert und löst damit einen elektrischen Strom aus (unter Zuhilfenahme
eines Verstärkrrs), durch welchen wiederum ein Kippgerät betätigt wird. Auf diese
Weise läßt sich der Motor, der den Materialnachschub antreibt, in seiner Geschwindigkeit
regeln bzw. stillsetzen.
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Abb. i zeigt als Ausführungsbeispiel eine schematische Anordnung,
bei welcher d°r über den Tiegel i heraussehende Teil 2 des -Tiegelinhalts selbst
Lichtstrahlen mit Hilfe eines Spiegels 3 durch ein Fenster 4 im evakuierten Verdampfungsraum
5 nach außen wirft. Diese Lichtstrahlen werden durch eine Optik 6 auf einen Schirm
7 projiziert. Der Projektionsschirm 7 hat eine Öffnung S, durch die bei einer bestimmten
erreichten Größe der projizierten Bilder vom Tiegelinhalt Licht auf eine darunter
befindliche Fotozelle 9 fällt und auf diese einwirkt. Mit dieser Fotozelle ist ein
Kippgerät io elektrisch verbunden (ein; etwa notwendiger Verstärker ist hier nicht
gezeichnet), und dieses betätigt den Antriebsmotor i i für den Materialnachschub
in Drahtform 12 von der Rolle 13.
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Wird die Menge im Tiegel i aus irgn ndeinem Grund in unerwünschter
Weise zu groß, so wird durch das größere Volumen auch ein größeres Bild: auf dem
Projektionsschirm 7 erzeugt; und durch die Öffnung fällt Licht auf die Fotozelle
9. Das Kippgerät io und der Motor ii sind so geschaltet, daß in diesem Fall der
Motor gebremst oder stillgesetzt wird, so daß die Materialzufuhr verrirg.ert bz.w.
eingestellt wird.
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Verkleinert sich nun das Volumen im Tiegel wieder durch die fortschreitende
Verdampfung, so verkleinert sich das Bild auf dem Projektionsschirm ebenfalls, bis
kein Licht mehr durch die Öffnung S fällt. Nunmehr bewirkt das Aufhören des Stromws
in der Fotozelle, daß über das Kippgerät der Motor wieder eingeschaltet wird bzw.
dalj er mit der normalen Tourenzahl wie vordem weiterläuft.
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Für den Fall, daß die Heizung des Tiegels i unterbrochen und der Tieggelinhalt
kalt wird, kann der Materialnachschub bzw. der Tiegel selbst bei kleiner Wärmekapazität
in ähnlicher Weise ausgeschaltet werden. Der Tiegel sendet ja selbst Lichtstrahlen
aus, wenn er erhitzt ist; diese können mit Hilfe des Spiegels 3 ebenfalls durch
das Fenster q. und die Optik 6 auf den Projektionsschirm 7 fallen. Eine öffnung
i-.4 läßt sie auf die weitere Fotozelle 15 fallen, welche in der vorher beschriebenen
Weise unabhängig vom ersten Schaltkreis über das Kippgerät den Antriebsmotor stillsetzen
kann sowie sie kein Licht durch die Öffnung 14 erhält. Die Zelle 15
schaltet
den Motor erst wieder ein, wenn sie Licht empfängt, d. h. wenn der Tiegel wieder
geheizt ist und Licht aussenden kann.
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Bei dieser Ausführung kann durch Verschieben des Projektionsschirmes
in seiner
Ebene die Stellung der Öffnung 8 geändert und damit auch
die Höhe bz-,v. Menge des Tiegelinhalts reguliert werden.
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Die Abb. 2 zeigt eine ähnliche Anordnung als Ausführungsbeispiel wie
Abb. i, nur mit dem Unterschied, daß nicht las Bild des selbstleuchtenden Tiegelinhalts
projiziert wird, sondern eine Hilfslichtquelle 16, in deren Strahlengang die Optik
17, das Fenster 18 des evakuierten Raumes 5 und die Spiegel ig stehen. Bei einem
Tiegelinhalt, dessen aus dem Tiegel i heraussehender Teil noch klein ist, wird der
Strahlengang zwischen den Spiegeln ig und 3 nicht gestört, und die Fotozelle g wird
dauernd belichtet. Beim Höherwerden des Volumens im Tiegel wird der Strahlengang
unterbrochen, wenn er vorher so eingestellt war; daß sich über dem Tiegel alle Strahlen
nahezu punktförmig schneiden, und der Strom in der Fotozelle hört auf zu fließen.
Die Lichtintensität muß gegenüber dein selbstleuchtenden Tiegelinhalt groß und die
Empfindlichkeit des Strahlungsmeßgerätes entsprechend abgestimmt sein. In diesem
Augenblick wird der Motor i i über das Kippgerät io gedrosselt oder abgeschaltet,
so daß die Materialzufuhr aufhört.
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Der Vorteil der Einrichtung liegt darin, daß die Regelung selbsttätig
vor sich geht und daß man die gewünschte Normalmenge des Tiegelinhalts jederzeit
auch außerhalb des evakuierten Raumes einstellen kann. Die Anordnung läßt sich so
treffen, daß alle Stellen, die von: dem aus dem Tiegel verdampfenden Stoff getroffen
werden können, den Strahlengang und die 'Wirkungsweise der Schaltung nicht beeinflussen
können. Dem Dampf im Innern des evakuierten Raumes sind lediglich die Spiegel ausgesetzt,
währen< die als Fenster vorgesehenen Glasplatten s( gelegt sein können, daß der
Dampf sie nick erreicht. Alle anderen wichtigen Schaltorgan liegen außerhalb des
evakuierten Raumes.