DE887551C

DE887551C - Device for admitting gases into rooms with a gas filling of very low pressure

Info

Publication number: DE887551C
Application number: DEB9519D
Authority: DE
Inventors: Eberhard Dr-Ing Traub
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1942-01-10
Filing date: 1942-01-10
Publication date: 1953-08-24

Description

Vorrichtung zum Einlassen von Gasen in Räumen mit einer Gasfüllung von sehr geringem Druck Um in einem Raum eine Gasfüllung von bestimmtem, sehr geringem Druck aufrechtzuerhalten, kann man diesen nach dem Auspumpen gasdicht abschließen. Die vorhandenen Undichtigkeiten und die Gasadsorption oder Gasausbrüche an den Gefäßwänden erzeugen jedoch dann Schwankungen imgeringen Gasdruck dieses Raumes, die unter Umständen sich auf die im Raum abspielenden gewünschten Vorgänge störend auswirken können. So kann z. B. eine elektrische Entladung hierdurch einen anderen Verlauf nehmen, und der beabsichtigte Zweck kann überhaupt nicht erreicht werden.Device for admitting gases in rooms with a gas filling of very low pressure To have a certain, very low gas filling in a room To maintain pressure, this can be sealed gas-tight after pumping out. The existing leaks and the gas adsorption or gas eruptions on the vessel walls however then produce fluctuations in the low gas pressure of this space, which under certain circumstances can have a disruptive effect on the desired processes taking place in the room. So z. B. This causes an electrical discharge to take a different course, and the intended purpose cannot be achieved at all.

Ein besserer Werg zur Aufrechterhaltung eines bestimmten, sehr geringen Gasdrucks ist der, daß man einen durch eine regelbare Undichtigkeit gesteuerten Gasstrom durch den betreffenden Raum hindurchsaugt. Zu diesem Zweck ist an dem Gefäß, das den Raum umschließt, ein regulierbares Ventil angebracht, das den Innenraum mit der Außenluft verbindet und durch welches eine bestimmte zu regelnde sehr geringes Luftmenge eintreten kann. Diese Luftmenge wird durch eine ebenfalls am. Gefäß angebrachte, ständig laufende Vakuumpumpe wieder abgesaugt, so daß ein dauernder Luftstrom den Raum durchströmt, der nach Erreichen eines stationären Zustands den gewünschten sehr geringen Gasdruck im Gefäß erzeugt.A better way to maintain a certain, very low one Gas pressure is that one controlled by an adjustable leak Sucks gas flow through the space in question. For this purpose is on the vessel, that encloses the room, an adjustable valve is attached to the interior connects with the outside air and through which a certain to be regulated very little Amount of air can enter. This volume of air is also attached to the vessel, constantly running vacuum pump sucked out again, so that a constant stream of air the Flows through space, which after reaching a stationary state the desired very low gas pressure generated in the vessel.

Derartige regelbare Ventile, für die sogenannten Vakuumgeräte werden meist als mechanischeVentile ausgeführt, z. B. Konus- oder Nadelventile, die durch mechanische Hebel oder Schrauben betätigt werden.Such controllable valves, for the so-called vacuum devices mostly designed as mechanical valves, e.g. B. cone or needle valves that by mechanical levers or screws are operated.

Es sind auch Ventile bekanntgeworden, bei denen ein Kapillarrohr durch einen festen Ventilkörper verschlossen und geöffnet werden kann. Die Betätigung dieses Verschlußkörpers wird dabei durch Wärmeeinwirkung auf einen Bimetallstreifen ausgelöst, der den Verschlußkörper trägt. Durch das Öffnen und Schließen des Kapillarmundes mit Hilfe des@Verschlußkörpers wird dem außen unter höherem Druck stehenden Gas der Weg in das Gefäß mit dem aufrechtzuerhaltenden sehr niedrigen Gasdruck zeitweise freigegeben, so daß ein kurzes stoßweises Einströmen von Gas in das Gefäß erfolgen kann.There are also valves known in which a capillary tube through a solid valve body can be closed and opened. The operation this closure body is thereby exposed to heat on a bimetallic strip triggered, which carries the breechblock. By opening and closing the capillary mouth with the help of the @ closure body is the outside under higher pressure gas the way into the vessel with the very low gas pressure to be maintained at times released, so that a brief intermittent flow of gas into the vessel takes place can.

Die Nachteile solcher Ventile liegen in der schwierigen Einstellung und in "der geringen Möglichkeit, diese Einstellungen reproduzierbar zu erhalten. Diese Nachteile sind gemäß der Erfindung dadurch beseitigt, daß als Vorrichtung zum Einlassen von Gasen in Räumen mit einer Gasfüllung von sehr geringem Druck erfindungsgemäß eine Kapillare als Gaszuführung verwendet ist, deren Querschnitt durch die Wärmeeinwirkung beeinflußt wird.The disadvantages of such valves are that they are difficult to adjust and in "the limited possibility of obtaining these settings in a reproducible manner. These disadvantages are eliminated according to the invention in that as a device for admitting gases in rooms with a gas filling of very low pressure according to the invention a capillary is used as a gas supply, the cross section of which is due to the action of heat being affected.

Bei der Wärmeeinwirkung auf eine von einem Gasstrom durchflossene Kapillare treten zwei Erscheinungen auf. Die wird in ihrem Querschnitt infolge ihrer Materialausdehnung bei Temperaturerhöhung erweitert, so daß bei konstantem Druckunterschied zwischen den Enden der Kapillare eiine größere Gasmenge durchdieKapillare fließen kann. Andererseits wird bei Erwärmung des Gasstromes in der Kapillare die in der Zeiteinheit durch die Kapillare durchtretende Menge bei gleichem Druckabfall verringert, da der Reibungskoeffizient von Gasen mit der Temperatur wächst. Die Erhöhung der Temperatur bewirkt ja eine stärkere Molekularbewegung, welche den bislang fließenden Gasstrom stört, und dadurch wird einE Verlangsamung des gesamten Gasstromes beim Durchfließen 'der Kapillare erzeugt.When heat acts on a gas stream flowing through it Two phenomena occur in capillaries. Which is in its cross-section as a result of its Material expansion when the temperature increases, so that at a constant pressure difference a larger amount of gas will flow through the capillary between the ends of the capillary can. On the other hand, when the gas flow in the capillary is heated, that in the Unit of time through the capillary reduced amount with the same pressure drop, because the coefficient of friction of gases increases with temperature. Increasing the After all, temperature causes a stronger molecular movement, which has previously been flowing Gas flow disturbs, and thereby a slowing down of the total gas flow Flow through 'the capillary generated.

Während bei einer Vergrößerung :des Querschrnitts der Kapillare durch diese Erwärmung mehr Gas durch diese hindurchtreten kann, wird diese Wirkung durch die zuletzt beschriebene Erscheinung zum Teil oder ganz aufgehoben. -Je nach Wahl .der Ausführung und des Materials für die Kapillare ist es nun möglich, eine von diesen beiden Erscheinungen oder beide Erscheinungen überlagert zur Wirkung kommen zu lassen.While with an enlargement: the cross section of the capillary through This heating will allow more gas to pass through this, this effect will be due the last described phenomenon partially or completely canceled. -Depending on your choice .Design and material for the capillary, it is now possible to use one of these two phenomena or both phenomena come into effect superimposed allow.

Bei Ausnutzung der Ouerschnittsänderungen der Kapillare wird man zweckmäßig als Kapillarkörper Stoffe wählen, z. B. Glas oder Metall, die einen so großen Wärmeausdehnungskoeffizienten haben, daß die Wirkung der Querschnittsänderung die des Strömungswiderstands überwiegt.If the changes in the cross section of the capillary are used, it becomes expedient choose substances as capillary bodies, e.g. B. glass or metal, which have such a large coefficient of thermal expansion have that the effect of the change in cross-section outweighs that of the flow resistance.

Umgekehrt wird man bei Ausnutzung der Änderung des Strömungswiderstands als Kapillarkörper einen Werkstoff benutzen, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient möglichst gering ist, z. B. Quarz.The opposite is the case when the change in flow resistance is used use a material as the capillary body, the coefficient of thermal expansion is as low as possible, e.g. B. Quartz.

Die Kapillare ist zweckmäßig aus einem Röhrchen gefertigt,. das durch Ausziehen zu hoher Feinheit getrieben ist. Die Erwärmung zwecks Änderung. der Durchlässigkeit für Gase kann durch einen um den Kapillarkörper gelegten elektrischen Heizdraht bewirkt werden.The capillary is expediently made from a tube. that through Extracting is carried out to a high degree of fineness. The warming for the purpose of change. the permeability for gases, an electric heating wire placed around the capillary body can be used be effected.

Will man die Änderung hauptsächlich durch eine Querschnittsänderung bewirken, so kann ein sich ausdehnender Körper auch innerhalb der Kapillare z. B. als elektrisch beheizter Metalldraht ausgebildet sein. Die Kapillare hat dann einen ringförmigen Querschnitt, :der in seiner Größe von dem temperaturabhängigen Durchmesser des Drahtes bestimmt wird.If you want the change mainly by changing the cross-section cause, an expanding body can also within the capillary z. B. be designed as an electrically heated metal wire. The capillary then has one annular cross-section: the size of the temperature-dependent diameter of the wire is determined.

Eine feinere Abstufung des Ventils läßt sich dadurch erreichen, daß man die beiden entgegengesetzten Wirkungen der beobachteten Erscheinungen derart kombiniert, daß sie sich nach Art einer Differentialmethode voneinander abziehen.A finer gradation of the valve can be achieved in that one the two opposite effects of the observed phenomena in this way combined that they withdraw from one another in the manner of a differential method.

Zu diesem Zweck verwendet man ein Rohr aus Material mit hohem Ausdehnungskoeffizienten, z. B. Metall; innerhalb dessen ordnet man einen fadenfärmigen Körper aus einem Stoff von sehr geringem Ausdehnungskoeffizienten, z. B. Quarz oder keramischer Masse an. Bei Erwärmung wird durch die Ausdehnung -des Metallröhrchens der lichte Querschnitt der Kapillare größer, aber auch gleichzeitig wird der Strömungswiderstand erhöht.For this purpose, a tube made of material with a high expansion coefficient is used, z. B. Metal; within this one arranges a thread-like body made of a material of very low expansion coefficient, e.g. B. quartz or ceramic mass. When heated, the expansion of the metal tube creates the clear cross-section the capillary is larger, but at the same time the flow resistance is increased.

Die Abb. i bis 3 zeigen schematisch einige Ausführungsbeispiele !der erfindungsgemäßen Ventile. In Abb. i ist ein Ventil dargestellt, bestehend aus einer Kapillare, die von einer elektrischen Heizung umgeben ist.FIGS. 1 to 3 show schematically some exemplary embodiments valves according to the invention. In Fig. I a valve is shown, consisting of a Capillary surrounded by an electric heater.

In Abb. 2 befindet sich innerhalb eines Röhrchens aus Metall ein Quarzstift.In Fig. 2 there is a quartz pin inside a metal tube.

In Abb. 3 liegt innerhalb eines Röhrchens aus Quarz ein Metalldraht.In Fig. 3 there is a metal wire inside a quartz tube.

Zu Abb. i : a) Um ein Röhrchen i aus Glas, in dem sich eine sehr feine Kapillaröffnung 2, befindet, ist eine Heizspirale 3 gelegt, die von einer Batterie .a. über einen regelbaren Widerstand 5 gespeist wird. Je nach der Temperatur des Glühdrahtes wird der Querschnitt dieser Glaskapillare verändert und damit auch der Durchtritt des angesaugten Gasstromes. Hierbei tritt aber auch der Effekt des mit steigender Temperatur erhöhten- Strömungswiderstandes auf, der in diesem Falle jedoch durch die größere entgegengesetzte Wirkung der Querschnittsveränderung aufgehoben wird; b) Wird ein Röhrchen i aus Quarz oder einem anderen Material mit geringer Wärmeausdehnung verwendet, so ist die Wirkung der Querschnittsvergrößerung klein gegenüber .der Erhöhung des Strömungswiderstandes bei Temperaturerhöhung. Im Gegensatz zur Glaskapillare wird ein solches Quarzkapillarventil durch Temperaturerhöhung geschlossen.To fig. I: a) To a tube i made of glass, in which there is a very fine Capillary opening 2, is located, a heating coil 3 is placed, which is from a battery .a. is fed via an adjustable resistor 5. Depending on the temperature of the The filament changes the cross-section of this glass capillary and thus also the Passage of the sucked gas flow. Here, however, the effect of the also occurs increasing temperature increased flow resistance, which in this case, however canceled by the greater opposite effect of the change in cross-section will; b) If a tube i made of quartz or some other material with less When thermal expansion is used, the effect of the increase in cross section is small compared to the increase in flow resistance when the temperature rises. In contrast Such a quartz capillary valve becomes a glass capillary by increasing the temperature closed.

Zu Abb. -Y,: Auf einem O_narzstab 6 ist ein Metallrohr 7 aufgezogen oder thermisch aufgeschrumpft. Letzteres kann durch direkte Stromführung von einer Batteriei ä über den Regelwiderstand 9 erwärmt werden.To Fig. -Y,: A metal tube 7 is pulled onto an O_narzstab 6 or thermally shrunk. The latter can be achieved by direct current from one Batteries are heated via the variable resistor 9.

Durch die Erwärmung wird die Schrumpfspannung aufgehoben und ein feiner Zwischenraum zwischen Quarzstab und Metallmantel gebildet.As a result of the heating, the shrinkage tension is released and a finer one Gap is formed between the quartz rod and the metal jacket.

Bei Erwärmung wird auch hier wie im Beispiel der Abb. i a der Querschnitt der hier ringförmigen Kapillare vergrößert und somit der Durchtritt des Gasstromes vermehrt. Zu Abb. 3: In einem Quarzröhrchen io liegt ein Metallstift i i, der durch eine elektrische Batterie 12 über einen regelbaren Widerstand 13 beheizt werden kann. Bei Erwärmung wird der lichte Querschnitt der Kapillare verkleinert und außerdem der Strömungswiderstand des durchtretenden Gases erhöht, so daß hier beide Effekte in gleicher Richtung zusammenwirken. In den Ausführungen der Abb. 2 und 3 kann die Heizung auch, wie in Abb. i angegeben, bewirkt werden.When heated, the cross-section is also here, as in the example in Fig the here ring-shaped capillary enlarged and thus the passage of the gas flow increased. To Fig. 3: A metal pin lies in a quartz tube i i, which is powered by an electric battery 12 via a controllable resistor 13 can be heated. When heated, the clear cross-section of the capillary is reduced and also increases the flow resistance of the gas passing through, so that here both effects work together in the same direction. In the explanations in Fig. 2 and 3, the heating can also be effected as indicated in Fig. I.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for admitting gases into rooms with a gas filling of very low pressure, at which the gas permeability of the Gas supply is changed by the action of heat, characterized in that as Gas supply a capillary is used, the cross section of which is due to the action of heat being affected. a. Device according to claim i, characterized in that a its cross-section with the temperature changing body within the capillary is arranged. 3. Apparatus according to claim i and z, characterized in that the body changing its outer cut is preferably an electrically heated one Metal wire is. 4 .. The device according to claim i, characterized in that the Capillary body itself changes its cross-section with temperature. 5. Device according to claim i and 4, characterized in that within the capillary another Body is arranged. .5. Device according to claim i and 4, characterized in that that the capillary is an electrically heated, thin glass tube. 7. Device according to claim i, 4. and 5, characterized in that the inside the capillary arranged body has a very small coefficient of thermal expansion. Ä. Vbrrichtung for admitting gases into rooms with a gas filling of very low pressure, in particular according to claim i or one of the following, characterized in that the gas supply a capillary is used whose permeability for the gas flow through the Change in flow resistance can be changed with temperature. G. contraption according to claim 8, characterized in that the capillary body is made of a material with a very small coefficient of thermal expansion. Referred publications: German patent specification \ r. 544313.