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Öldiffusions- oder Uldampfstrahl-Hochvakuumpumpe mit Kondensator Öldiffusions-
oder Öldampfstrahl-Hochvakuumpumpen mit einem Kondensator zur Niederschlagung der
aus der Pumpe in den Hochvakuumraum diffundierenden Öldampfmoleküle sind bereits
bekannt. Die Kondensationsflächen müssen dabei so oberhalb der Ansaugöffnung der
Pumpe angeordnet sein, daß innerhalb der als Arbeitsbereich für die Pumpe in Betracht
kommenden Drücke jedes aus der Pumpe in Richtung gegen den Hochvakuumraum entweichende
Oldampfmolekül mit möglichst großer Wahrscheinlichkeit eine der Niederschlagsflächen
des Kondensators erreicht, wo es kondensiert wird. Außerdem müssen die Niederschlagsflächen
des Kondensators so ausgebildet sein, daß ihr Strömungswiderstand in bezug auf die
von der Pumpe anzusaugenden Gase möglichst niedrig ist. Die Wirksamkeit des Kondensators
ist neben seiner stereometrischen Anordnung auch von seiner Temperatur abhängig.
Bei den heute gebräuchlichen Betriebsmitteln soll zur Erreichung von Dampfdrücken
unterhalb von i - io-' Torr die Temperatur des Kondensators nur wenig höher liegen
als die normale Zimmertemperatur. Zur Tiefhaltung der Temperatur des Kondensators
ist es demgemäß bekannt, auch das denselben aufnehmende Gehäuse künstlich zu kühlen,
wobei die Niederschlagsflächen des Kondensators bisher nicht unmittelbar gekühlt
wurden.
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Vorliegende Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, daß trotz Anordnung
eines Kondensators und trotz Anordnung ihn umgebender, gekühlter Pumpenwandungen
der Übertritt von Oldampfmolekülen in den Hoc'hvakuumraum nicht auszuschließen ist,
wenn die vom heißen Düsenhut ausgehende
Wärmestrahlung den Kondensator
zu. erreichen vermag. Dadurch, daß in der Nähe des heißen Düsenhutes Öldampfmoleküle
in vergrößerter Zahl versammelt sind und sich infolge der angegebenen Temperaturverhältnisse
dort halten können, ist eine verstärkte Gefahr zum Übertritt von Oldampfmolekülen
in den Hochvakuumraum vorhanden. Diese Gefahr wird aber weitgehend beseitigt oder
sogar völlig verhindert, wenn die erwähnte Wärmestrahlung unterdrückt wird.
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Ausgehend von dieser Erkenntnis, kennzeichnen sich Öldiffusions- oder
Öldampfstrahl-Hochvakuumpumpen mit einem Kondensator zur Niederschlagung der aus
der Pumpe in den: Hochv akuumraum diffundierenden Öldampfmoleküle erfindungsgemäß
durch einen den heißen Düsenhut der Düsenanordnung der Pumpe übergreifenden, mit
kühlmitteldurch.strömten Kühlelementen ausgerüsteten Schirm, der den Kondensator
gegen die Wärmestrahlung der Düsenanordnung schützt.
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An und für sich ist es nicht neu, außerhalb des Düsenhutes einen Schirm
anzuordnen. So ist beispielsweise bei Quecksilberpumpen ein hoh,lkegeliger, ringförmiger,
d. h. oben offener und ungekühlter Stahlschirm zwischen dem unteren Düsenhutrand
und einem aus schraubengangförmig gewundenen Rohren bestehenden Kondensator vorgesehen
worden, um zu verhindern, daß am Kondensator kondensiertes Quecksilber auf den Düsenhut
gelangen, dort verdampfen und eine Dampfwolke in das Hochvakuum entsenden kann.
Durch einen derartigen Schirm wird jedoch die von dem mittleren Teil des Düsenhutes
ausgehende Wärmestrahlung nicht abgeschnitten, ganz abgesehen davon, daß sich der
Schirm erwärmen muß, so daß er selbst zur Ansammlung von Dampfwolken und zum Entsenden
von Öldampfmolekülen zum Hochvakuumraum zu Veranlassung gibt. Man hat auch bereits
bei Kondensatoren, deren Niederschlagsflächen von einem kegelstumpfartigen Spiralring
gebildet werden, die kleinere Stumpffläche als Platte ausgebildet und sie dem Düsenhut
zugekehrt angeordnet. Dadurch wird aber die Bildung von Öldampfwolken in der Nähe
des Düsenhutes nicht ausgeschlossen und ebensowenig wird die Wärmestrahlung zum
Kondensator zu abgeschnitten, bevor sie ihn erreicht, so daß auch hier Öldampfmoleküle
ungehindert in den Hochvakuumraum übertreten können.
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Zweckmäßig sind die zu kühlenden weiteren Kondensatorteile mit dem
Kühlschirm wärmeleitend verbunden. Das ergibt die Möglichkeit, den Kühlschirm als
auf den Düsenhut aufgestülpten, napfförmigen Körper mit kühlmitteldurchströmter,
an seinem Rand anliegender Rohrschlange auszubilden. Der Kondensator kann dabei
außer dem genannten Kühlschirm weitere, unmittelbar kühlmitteldurchströmte Teile
aufweisen. Ist der Kühlschirm als Abschlußstück der weiteren Kondensatorteile ausgebildet,
die einen mit der kleineren Stumpffläche an den Kühlschirm angeschlossenen, gegen
den Hochvakuumraum offenen Hohlkegelstumpf begrenzen, so kann der Kühlschirm mit
dem Kondensator zu einer baulichen Einheit zusammengeschlossen werden. Zweckmäßig
weist der Kondensator selbst flache Ringe mit zur Pumpenlängsachse senkrechtem Flächenverlauf
auf, die mit Distanzstücken auf im Kühlschirm gehaltene Bolzen aufgereiht sind und
die, vom Kühlschirm ausgehend, von Ring zu Ring der Größe nach zunehmende Innen-
und Außendurchmesser aufweisen. Diese Ausbildung des Kondensators hat den Vorteil
der Entstehung sehr geringer Strömungswiderstände in bezug auf das zu evakuierende
Mittel, so daß mit hohen Pumpgeschwindigkeiten gearbeitet werden kann.. Besteht
ein weiterer, unmittelbar gekühlter Teil aus einem zwischen flachen Ringen angeordneten
Ringkörper, der von einem kühlm.itteldurchströmten Rohr umgeben ist, so hat man
damit ein besonders wirksames Mittel zur Herunterziehung der Temperatur des Kondensators.
Vorteilhaft sind die Teile des Kondensators mit Überzügen versehen, die keine katalytische
Wirkung auf das organische Betriebsmittel der Pumpe ausüben und dadurch das Entstehen
von Zersetzungen durch Katalyse verhindern. Ein derartiger Überzug besteht beispielsweise
aus Nickel oder Chrom.
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Die .Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführung der Erfindung,
und zwar veranschaulicht Fig. i einen senkrechten Schnitt durch den Kondensator
gemäß der Linie I-I in Fig. 2, Fig. 2 eine Draufsicht auf den Kondensator. Der Kondensator
weist gemäß der Darstellung eine Anzahl von kreisringförmigen Niederschlagsflächen
i auf, welche unterschiedliche Durchmesser besitzen und derart angeordnet sind,
daß sie in ihrer Gesamtheit einen kegelstumpfförmigen Raum umgrenzen. Hierbei sind
die Ringe i durch schräg abgeschnittene Rohrstücke 2, welche auf in der Richtung
von Mantellinien des Kegelstumpfes ver= laufende Bolzen 3 aufgeschoben sind, voneinander
gehalten und angeordnet. Die Bolzen 3 sind durch entsprechend vorgesehene Ausnehmungen
der Blechringe i hindurchgesteckt und mit ihren zusammenlaufenden Enden in einen
napfförmigen Schirmkörper 4 eingeschraubt. Der Rand des mit seinem Hohlraum den.
Düsenhut der Pumpe übergreifenden Schirmkörpers q. ist längs einer schräg zur Mittelachse
des Kegelstumpfes stehenden Ebene abgeschnitten. Auch die Ringe i sind leicht so
abgebogen, daß das an denselben kondensierende Betriebsmittel entlang den Bolzen
3 bzw. den Distanzstücken 2 zum Schirmkörper q. und von diesen über .ein schräges
Blech 6 gegen eine gekühlte Wandung der Öldiffusions-Hochvakuumpumpe 7 abfließt.
SämtlicheTeile des Kondensators sind aus einem gut wärmeleitenden Material, beispielsweise
aus Kupfer, hergestellt, wobei die blanken Teile zur Vermeidung des Entstehenis
von Zersetzungsprodukten des organischen Betriebsmittels der Pumpe infolge Katalyse
mit einem dünnen, inaktiven, galvanischen Überzug, beispielsweise aus Nickel oder
Chrom, versehen sind.
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Am Schirmkörper q. ist ein denselben einschließendes Rohr 8 befestigt,
das einerseits durch die
Wandung des den Kondensator aufnehmenden
Zwischengehäuses q durch-'und herausgeführt ist, andererseits ein zusätzliches,
am Kondensator in einer höheren Niveaulage angeordnetes Kühlelement io einschließt,
welches gleichzeitig als Distanzstück wirkt; das Ende des Rohres io ist ebenfalls
durch das Gehäuse g durch- und herausgeführt. Im Innern des Gehäuses weist das Rohr
8 keine Nähte, Fugen oder Stoßstellen auf, welche durch Löten oder Schweißen gegen
das Vakuum abgedichtet werden müßten.
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Der napfförmige Schirmkörper 4, der einen Düsenhut und Düse r i der
Diffusionspumpe 7 teilweise übergreifenden Schirm bildet und der durch einen das
Rohr 8 durchfließenden Flüssigkeitsstrom unmittelbar gekühlt ist, hält die Wärmestrahlung
der Düse vom Kondensator ab. Die an den Niederschlagsflächen i desselben durch zugeführteDampfmoleküle
abgegebene Wärme wird über Bolzen 3 dem Schirmkörper 4 zugeleitet und durch das
Kühlmittel abgeführt.
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Ein Teil der Kondensationswärme geht auch von den Bolzen 3 in das
zusätzliche Kühlelement io über, so daß sie ebenfalls durch Kühlflüssigkeit abgeführt
wird. Das zusätzliche Kühlelement ist nur bei großen Kondensatoren erforderlich
bzw. zweckmäßig. Bei kleineren Kondensatoren genügt die Wärmeableitung mittels der
Ringflächen i und der Bolzen 3 zum gekühlten Schirmkörper 4 völlig zur Tiefhaltung
der Temperaturen der Flächen i.
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Die unmittelbare Kühlung des Schirmkörpers4 und gegebenenfalls des
zusätzlichen Kühlelements io kann dadurch bewirkt werden, daß das Rohr 8 in eine
Frischwasserleitung eingeschaltet ist. In gewissen Fällen sind an Stelle von Kühlwasser
andere Kühlmittel von Vorteil, wie beispielsweise tiefgekühlter Alkohol, Salzlösungen
oder andere Kühlsolen.
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An die Stelle die Teile 4, 5 und io einschließender Kühlrohre können
auch Hohlräume in den Teilen 4, 5 und io treten, die unmittelbar oder mittelbar,
etwa über die Kondensationswärme abführende Kupferbolzen, gekühlt werden.
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Es liegt im Wesen der Erfindung, daß in Sonderfällen., z. B. bei großen
Pumpen oder bei schwierig herzustellendem Hochvakuum, über die unmittelbare Kühlung
des Schirmes hinaus weitere oder alle Teile des Kondensators unmittelbar gekühlt
werden können.