DE850776C

DE850776C - Electrostatic precipitator for the separation of mercury vapors in high vacuum systems

Info

Publication number: DE850776C
Application number: DEW1063A
Authority: DE
Inventors: Berthold Wald
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1950-02-07
Filing date: 1950-02-07
Publication date: 1952-09-29

Description

Elektrofilter zur Abscheidung von Quecksilberdämpfen in Hochvakuumanlagen Wie bekannt, wird bei Hochvakuumanlagen für die Röhrenfabrikation zur Erzielung eines Vakuums bis zu ro-6 Torr allgemein die von Gaede zuerst angegebene Quecksilberdiffusionspumpe verwendet, doch läßt sich mit diesen Pumpen das vorgenannte Vakuum nur erzielen, wenn zwischen die Hg-Diffusionspumpe und die auszupumpenden Röhren eine Kühlfalle geschaltet wird, welche die Aufgabe hat, Hg-Dämpfe, die entgegen der Saugrichtung der Pumpe in das Hochvakuum rückdiffundieren, abzuscheiden. Diese Abscheidung wird nur einwandfrei erreicht, wenn als Kältemittel flüssige Luft eingesetzt wird, die jedoch nicht überall, wo derartige Hochvakuumanlagen in Betrieb sind, zur Verfügung steht, abgesehen davon, daß ihre Verwendung nicht gerade angenehm ist und die Kühlfallen einer ständigen Wartung in bezug auf das Kältemittel bedürfen.Electrostatic precipitator for the separation of mercury vapors in high vacuum systems As is known, is used in high vacuum systems for tube production to achieve a vacuum up to ro-6 Torr generally the mercury diffusion pump first indicated by Gaede used, but the aforementioned vacuum can only be achieved with these pumps if there is a cold trap between the Hg diffusion pump and the tubes to be pumped out is switched, which has the task of mercury vapors, which counter to the suction direction diffuse back into the high vacuum with the pump, to separate. This deposition will only achieved properly if liquid air is used as the refrigerant, which however not available everywhere where such high vacuum systems are in operation is, apart from the fact that their use is not exactly pleasant and the cold traps require constant maintenance related to the refrigerant.

Die seither verwendeten Kühlfallen sind als Doppelrohre ausgebildet und haben eine gewisse Ähnlichkeit mit einem Gegenstromkühler, über dessen Außenrohr ein entsprechend weiteres Dewargefäß geschoben wird. Der Zwischenraum wird mit dem Kältemittel gefüllt.The cold traps used since then are designed as double tubes and have a certain resemblance to a counterflow cooler, via its outer tube a correspondingly further Dewar flask is pushed. The space becomes with the Refrigerant filled.

Kühlfallen der soeben erläuterten Art wirken durch die Kondensation der Hg-Dämpfe infolge der niedrigen Temperatur, weshalb sie auch vielfach Ausfriergefäße genannt werden.Cold traps of the type just explained work through condensation the mercury vapors as a result of the low temperature, which is why they often use freezer vessels to be named.

Vorliegender Erfindung liegt nun der Gedanke zugrunde, daß der Hg-Falle lediglich die Aufgabe zufällt, die anfallenden Hg-Dämpfe im Hohlraum der Kühlfalle festzuhalten, d. h. sie sich dort niederschlagen zu lassen. Wenn dies nun möglich ist, ohne Kältemittel zu verwenden, so würde eine entsprechende Anordnung ihre Aufgabe erfüllen. Nun ist aus der Industrie eine als Elektrofilter bezeichnete Anordnung bekannt, die zur Entstaubung von Industrieabgasen, Abscheiden von Flugasche, und, was dem vorliegender Erfindung zugrunde liegenden Sonderzweck sehr nahe kommt, zur Abscheidung von metallischen Bestandteilen aus den Abgasen der für die Bleigewinnung verwendeten Röstöfen angewandt wird.The present invention is based on the idea that the Hg trap just the job the Hg vapors produced in the cavity hold the cold trap, d. H. to let them knock down there. If this is now possible to use refrigerant without a corresponding arrangement do their job. Now there is one known from the industry as an electrostatic precipitator Known arrangement for dedusting industrial exhaust gases, separating fly ash, and, which comes very close to the special purpose underlying the present invention, for the separation of metallic components from the exhaust gases for lead extraction used roasting ovens is applied.

Man unterscheidet bei den genannten Anordnungen Rohr- und Kammerfilter. Da es sich bei vorliegender Erfindung um einen Rohrfilter handelt, sei ein solcher im folgenden kurz beschrieben.A distinction is made between tube and chamber filters in the arrangements mentioned. Since the present invention is a pipe filter, let us be one briefly described below.

Ein Rohrfilter besteht im wesentlichen aus einem am unteren Ende konisch zulaufenden, senkrecht angeordneten Metallrohr, in dessenAchse in isoliert aufgehängter Draht angeordnet ist. Zwischen dem Draht und dem Außenrohr liegt eine hohe elektrische Gleichspannung. Draht und Rohr bilden also einen Zylinderkondensator. Das zu reinigende Gas tritt nun durch eine seitliche Öffnung nahe dem unteren Ende des Rohres ein und durchströmt den Filter von unten nach oben. Hierbei werden durch die vom Draht ausgehende Koronaentladung die Staubpartikelchen aufgeladen und wandern nach bekannten, für den allgemeinen Zylinderkondensator geltenden Gesetzen zur Außenelektrode, wo sie niedergeschlagen werden, am Rohr entlang nach unten gleiten und durch die untere Öffnung entfernt werden können.A tube filter essentially consists of a conical lower end tapered, vertically arranged metal tube, in its axis in an isolated suspended Wire is arranged. There is a high electrical level between the wire and the outer tube DC voltage. Wire and tube thus form a cylinder capacitor. That to be cleaned Gas now enters through a side opening near the lower end of the tube and flows through the filter from bottom to top. This is done by the wire outgoing corona discharge the dust particles are charged and migrate according to known, for the general cylinder capacitor applicable laws on the external electrode, where if they are knocked down, slide down the pipe and through the lower one Opening can be removed.

Eine solch einfache Anordnung kann nun zur Abscheidung von Hg-Dämpfen in Hochvakuumanlagen nicht angewandt werden, da hier die besonderen Eigenschaften des Hg-Dampfes berücksichtigt werden müssen.Such a simple arrangement can now be used for the separation of Hg vapors cannot be used in high vacuum systems because of their special properties of the mercury vapor must be taken into account.

In einem Filter einfacher Art würde durch das Zusammenwirken von Hg-Dampf, Hochspannung und Vakuum eine Gasentladung entstehen, und der Filter würde zu einer Quecksilberdampflampe entarten. Da der Spannungsabfall im Hg-Lichtbogen nur 12 bis 15 Volt beträgt, würde das zur Abscheidung in Elektrofiltern erforderliche Feld mit einer Feldstärke von i5oo bis 400o Volt/cm zerfallen und die Spannung der Hochspannungsstromquelle zusammenbrechen.In a simple filter, the interaction of mercury vapor, High voltage and vacuum create a gas discharge, and the filter would become one Mercury vapor lamps degenerate. Since the voltage drop in the mercury arc is only 12 to 15 volts, the field required for separation in electrostatic precipitators would be decay with a field strength of 150 to 400 volts / cm and the voltage of the high-voltage power source to collapse.

Vorgenannte Schwierigkeiten werden in vorliegender Erfindung dadurch beseitigt, daß die äußere Rohrwandung aus isolierendem Material besteht, auf deren Außenfläche die zweite Elektrode angebracht wird, womit die Anordnung einen Zylinderkondensator mit Dielektrikum darstellt, wie in Fig. i und 2 dargestellt ist.The aforementioned difficulties are thereby eliminated in the present invention eliminates the fact that the outer pipe wall consists of insulating material on their The second electrode is attached to the outer surface, making the arrangement a cylindrical capacitor with dielectric, as shown in Figs.

Fig. i stellt eine Ausführung dar, wie sie für Hochvakuumanlagen mit Glasarmatur verwendet wird. Das Rohr R' geht zur Hg-Pumpe, während R2 über das Anschlußrohr R3 mit der sonstigen Armatur in Verbindung steht. R' führt innerhalb von R2 nach unten und endet kurz vor dem Ende des Außenrohres. Innerhalb von, R' befindet sich der eingeschmolzene Draht D, der die Innenelektrode darstellt. Zwischen den zur Vermeidung von Überschlägen am oberen und unteren Ende des Außenrohres angebrachten Isolierrippen Rp ist auf den. Außenrohr die Metallfolie M als zweite Elektrode angebracht. Durch diese Anordnung kann durch die Hg-Dämpfe keine unerwünschte direkte Entladung entstehen, und es kann trotzdem durch Anlegen der hohen Gleichspannung zwischen D und M die zur Aufladung und Abscheidung der Hg-Dämpfe erforderliche hohe Feldstärke erzielt werden.Fig. I shows an embodiment as it is used for high vacuum systems with glass fittings. The pipe R 'goes to the Hg pump, while R2 is connected to the rest of the fitting via the connecting pipe R3. R 'leads down within R2 and ends shortly before the end of the outer tube. Inside 'R' is the melted wire D, which represents the inner electrode. Between the insulating ribs Rp attached to the upper and lower ends of the outer tube to avoid flashovers, the. The metal foil M is attached to the outer tube as a second electrode. This arrangement prevents undesired direct discharge from the mercury vapors, and the high field strength required for charging and separating the mercury vapors can nevertheless be achieved by applying the high DC voltage between D and M.

Fig.2 stellt eine zweite Ausführungsform des Geräts dar, dessen Konstruktion die Verwendung des beschriebenen Verfahrens auch in solchen Hochvakuumanlagen ermöglicht, die mit einer Stahlarmatur ausgerüstet sind. Der Flansch F' steht mit der Hg-Pumpe, der Flansch F2 mit der Hochvakuumapparatur in Verbindung. Kopfteil T, Rohr R' und Rohr R3 sind durch vakuumdichte Schweißung miteinander verbunden. In das untere offene Ende des Kopfteiles ist das an seinem oberen Ende mit einer eingebrannten Metallschicht versehene Keramikrohr Kr an der Stelle L mittels Speziallot hochvakuumdicht eingelötet.Fig.2 shows a second embodiment of the device, the construction of which enables the use of the described method also in such high vacuum systems, which are equipped with a steel armature. The flange F 'stands with the Hg pump, the flange F2 in connection with the high vacuum apparatus. Head part T, pipe R 'and Pipe R3 are connected to one another by vacuum-tight welding. In the lower one The open end of the headboard is the one with a burned-in at its upper end Ceramic tube Kr provided with a metal layer at point L is highly vacuum-tight by means of special solder soldered in.

Bei dieser Ausführungsform des Hg-Abscheiders wird der Anschluß an die Hochspannung in der Weise vorgenommen, daß die gesamte Stahlarmatur geerdet und gleichzeitig mit dem einen Pol der Hochspannungsstromquelle verbunden wird. Das Rohr R' bildet hier die Innenelektrode, während die Außenelektrode aus der unterhalb der Isolierrippen Rp beginnenden Außenmetallisierung M des Keramikrohres besteht.In this embodiment of the Hg separator, the connection to the high voltage is made in such a way that the entire steel armature is earthed and at the same time is connected to one pole of the high-voltage power source. The tube R 'here forms the inner electrode, while the outer electrode from the underneath the insulating ribs Rp beginning outer metallization M of the ceramic tube consists.

Der hier beschriebene Hg-Abscheider stellt also eine wesentliche Vereinfachung dar, da jegliche Kältemittel wegfallen und keine Wartung erforderlich ist.The Hg separator described here represents a significant simplification because there is no refrigerant and no maintenance is required.

Claims

PATENT CLAIM: Separation device for mercury vapors in high vacuum pumping systems with. Mercury diffusion pumps for the manufacture of vacuum tubes, characterized in that, that between the mercury diffusion pump and the space to be evacuated with a High DC voltage charged cylinder capacitor forming part of the vacuum line is arranged, the inner electrode of which protrudes into this device Conductor and its outer electrode through a conductor surrounding this in the outer Atmospheric metal layer is formed, which is on a the vacuum space the device terminating insulating ceramic tube is arranged.