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Vakuumpumpensystem Die Erfindung betrifft ein Vakuumpumpensystem mit
einer Dampf-Diffusionspumpe und einer mit ihr verbundenen mechanischen Vorpumpe.
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Dampf-Vakuumpumpen, z. B. die sogenannten öl-oder quecksilberbetriebenen
Diffusionspumpen und Dampfstrahlsauger, werden häufig bei Arbeitsgängen verwendet,
bei denen der auszupumpende Raum periodisch nach der Atmosphäre hin geöffnet werden
muß, während die Pumpe auf Betriebstemperatur ist. Es wurden bisher in solchen Fällen
Absperrventile verwendet, durch die die Pumpe bei niedrigem Druck isoliert werden
kann, während der auszupumpende Raum unter Atmosphärendruck steht, so daß die Gefahr
einer Schädigung des erhitzten Treibmittels der Pumpe vermieden wird, die sich ergeben
könnte, wenn es der Atmosphäre ausgesetzt wird. Es war also beim Betrieb notwendig,
die Dampfpumpe abzusperren, wenn das System nach der Atmosphäre hin geöffnet wurde,
und dieses durch eine Rotationspumpe über eine Nebenleitung auf ein Grobvakuum zu
bringen, bevor die Dampfpumpe in Betrieb genommen wurde. Hierfür sind drei Ventile
erforderlich, ein teures Ventil für hohes Vakuum an dem Hochvakuumanschluß der Pumpe,
ein Ventil in der Vorvakuumleitung und ein Nebenleitungsventil.
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Es gibt nun jetzt Treibmittel, z. B. Silikon-Pumpflüssigkeiten, die
bei Betriebstemperatur der Atmosphäre ausgesetzt werden können, ohne erheblichen
Schaden zu erleiden, so daß es bei Anwendung solcher Flüssigkeiten möglich ist,
die erwähnten Ventile fortzulassen und lediglich die mechanische Vorpumpe abzustellen
und die elektrischen Heizungen der Diffusionspumpe abzuschalten, wenn es erforderlich
ist, das System der Atmosphäre auszusetzen. Vorzugsweise wird, insbesondere bei
Systemen, die mit rasch sich wiederholenden Kreisläufen arbeiten, ein Absperrventil
in der Leitung zur Vorpumpe verwendet, anstatt diese ständig abzustellen und wieder
anzulassen, und zweckmäßig wird das Ventil elektromagnetisch betätigt, so daß die
elektrischen Heizvorrichtungen der Dampfpumpe durch eine geeignete Stronzkreisanordnung
abgeschaltet werden, wenn das Ventil geschlossen ist, und angeschaltet werden, wenn,
das Ventil geöffnet ist, wobei die Vorpumpe ständig in Tätigkeit bleibt.
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Während des Leerlaufs der Dampfpumpe ist dann die Pumpe (oder bei
Anwendung von Ventilen in der Dampfzuführung sind Teile der Pumpe) gewöhnlich auf
Betriebstemperatur und der Atmosphäre ausgesetzt und von der Vorpumpe durch das
Ventil in der Vorvakuumleitung abgeschlossen. Hierbei entstehen insofern Schwierigkeiten,
als ein Dampf oder Nebel des Treibmittels in der Dampfpumpe von der Hochvakuumseite
der Dampfpumpe aufsteigt. Ein Teil dieses Nebels kann sich an Flächen eines Systems
niederschlagen, das mit der Pumpe verbunden ist und durch diese evakuiert werden
soll, und verursacht Verunreinigungen, die in gewissen Fällen den Erfolg des Vakuumverfahrens
beeinträchtigen können, oder der Nebel kann, wenn kein System oder Gefäß mit der
Pumpe verbunden ist, von dem Bedienungspersonal eingeatmet werden oder in die Augen
gelangen und erhebliche Reizungen verursachen.
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Bei einer Anlage zur Kalibrierung der Frequenz eines Ouarzkristalls,
die im rasch sich wiederholenden Arbeitsgang betrieben wird und bei der das Auspum=
pen durch eine in der beschriebenen Weise arbeitenden Silikonöl-Diffusionspumpe
mit einer mechanischen Vorpumpe erfolgt, hat es sich gezeigt, daß eine zufriedenstellende
Kalibrierung der Kristalle, bei der auf den Kristallen ein dünner, beschwerender
Metallfilm niedergeschlagen werden muß, nicht möglich war, da der rückwandernde
Ölnebel und -dampf aus der heißen Diffusionspumpe -eine Verunreinigung der einzelnen
Kristalle während der kurzen Perioden nach ihrem Einsetzen in den Rezipienten vor
der Herstellung des Vakuums und nach dem Lüften am Ende des Bedampfungsvorganges
vor der Entfernung aus dem Rezipienten mit sich brachte. Eine solche Verunreinigung
erzeugt nach der Kalibrierung des Kristalls Frequenzänderungen und macht die Wirksamkeit
der Behandlung zunichte.
Beim Bedampfen von Kathodenstrahlröhren
mit Aluminium mit Hilfe von Pumpen, die nach dem beschriebenen Verfahren arbeiten,
verursacht der von der Hochvakuumseite der Pumpe während des Auswechselns einer
fertigen Röhre gegen eine neue Röhre ausgehende Ölnebel eine Verunreinigung des
Röhrenschirmes und anderer Teile der frisch eingebrachten Röhre, bevor das Vakuum
hergestellt werden kann, wodurch die darauffolgende Behandlung und die Fertigstellung
der Röhre ungünstig beeinflußt wird.
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Es ist Ziel der Erfindung, die erwähnten Schwierigkeiten zu vermeiden,
und zu diesem Zweck ist bei dein Vakuumpumpensy stem gemäß der Erfindung eine Einrichtung
vorgesehen, die einen schwachen Luftstrom von geringer Geschwindigkeit in die Hochvakuumöffnung
der Dampfpumpe einführt, während diese der Atmosphäre ausgesetzt ist, und der ausreicht,
das Ausströmen des sich aus dem Diffusionspumpentreibmittel bildenden Nebels aus
der Hochvakuumöffnung der Pumpe zu verhindern. Dieser Luftstrom stört die Anordnungen,
die in dem auszupumpenden Raum vorgenommen werden, nicht; auch beschleunigt er die
Flüssigkeitszersetzung in der Dampfpumpe nicht ernstlich und verursacht keinen bemerkenswerten
Übergang von Treibmitteln in die Vorpumpe. Es hat sich jedoch andererseits gezeigt,
daß ein solch kleiner Luftstrom von geringer Geschwindigkeit durchaus wirksam ist,
die vorerwähnte Wanderung des Nebels von der Hochvakuumseite der Dampfpumpe zu verhindern.
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Der Luftstrom kann in verschiedener Weise erzeugt werden, z. B. dadurch,
daß man die Vorpumpe laufen läßt und ein zwischen der Dampfpumpe und der Vorpumpe
eingebautes Ventil in geeignetem Maße teilweise schließt, bevor Luft in den auszupumpenden
Raum eingelassen wird; oder durch Anordnung einer kleinen entsprechend gedrosselten
Hilfspumpe oder eines kleinen Hilfsventilators, der eingeschaltet wird, wenn man
die Vorpumpe anhält. Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist ein Absperrventil
zwischen der Diffusionspumpe und der Vorpumpe vorgesehen, wobei das Absperrventil
mit einer fest angebauten Überbrückungsleitung versehen ist, die so bemessen ist,
daß die mechanische Pumpe während der Zeit, in der der auszupumpende Raum unter
atmosphärischem Druck steht, und das Absperrventil in der Vorvakuumleitung geschlossen
ist, den erwünschten kleinen Luftstrom von geringer Geschwindigkeit erzeugen kann.
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Als ein Beispiel, wie die Erfindung ausgeführt werden kann, soll nun
mit Bezugnahme auf die Zeichnung schematisch eine Anlage beschrieben werden, die
im Sinne der Erfindung aus einem Vakuumpumpensvstem besteht, das zur Aluminiumbedampfung
von Kathodenstrahlröhren bestimmt ist.
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In der Zeichnung ist eine Diffusionspumpe 1 gezeigt, die zum Evakuieren
der Kathodenstrahlröhren dient, von denen eine bei 2, auf die Hochvakuumöffnung
der Pumpe aufgesetzt, gezeigt ist. Mit der Diffusionspumpe 1 ist eine mechanische
Vorpumpe 3 über eine Rohrleitung 4 verbunden, in die ein elektromagnetisch betätigtes
Ventil 5 eingebaut ist, das die Diffusionspumpe von der Vorpumpe trennt, wenn der
Purnpvorgang während der Abnahme einer mit Aluminium bedampften Röhre 2 und des
Aufsetzens einer neuen zu evakuierenden Röhre unterbrochen werden soll. Gewöhnlich
ist der elektrische Stromkreis des Ventils 5 mit dem Stromkreis für die elektrischen,
nicht dargestellten Heizvorrichtungen des Siedegefäßes der Diffusionspumpe 1 gekoppelt,
so daß, wenn das Ventil geschlossen ist, die Heizvorrichtungen ausgeschaltet sind.
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In der Verbindung zwischen der Vorpumpe und der Diffusionspumpe befindet
sich auch ein Treibmittel-Sparer 6, der Tröpfchen des Diffusionspumpentreibmittels
auffängt, die während der Tätigkeit der Vorpumpe in dem Gasstrom mitgerissen werden
könnten.' Die Verbindung zwischen der Vorpumpe und der Diffusionspumpe besitzt ferner
eine Überbrückungsleitung des Ventils 5 inForm eines Rohres 7 mit enger Bohrung,
dessen eines Ende mit dem Auslaß des Sparers 6 und dessen anderes Ende mit der Saugöffnung
der Vorpumpe 3 verbunden ist. Wenn demnach das Ventil s geschlossen ist, und die
Heizvorrichtungen der Diffusionspumpe abgeschaltet sind, gestattet das Rohr 7, daß
durch die Vorpumpe über das Rohr 7 ein leichter Luftstrom in die Hochvakuumöffnung
der Diffusionspumpe eingesaugt wird, der vor Arbeitsbeginn der Diffusionspumpe dazu
ausreicht, die Bewegung von Dampf oder Nebel des Diffusionspumpentreibmittels von
der Hochvaktuumöffnung. der Pumpe zur frisch eingesetzten Kathodenröhre hin zu verhindern.
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Die Länge und die Bohrung des Rohrs 7 hängen von einer Anzahl von
Faktoren ab, z. B. von der Größe und Art der Diffusionspumpe, der Art etwaiger Ölfänger
oder Verbindungsstücken zwischen der Diffusionspumpe und dem zu evakuierenden Gefäß
und der Verdrängung der Vorpumpe. Falls erforderlich, kann das Rohr, wie bei 8 angedeutet,
spiralenförmig verlegt werden, um die erforderliche Länge unterzubringen.