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Diffusionspumpe mit mehreren, verschiedene Druckstufen bildenden Strahldüsen.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Diffusionspumpe aus Metall für mehrstufigen
Betrieb, die so eingerichtet ist, daß die einzelnen Strahlerzeuger mit den zugehörigen
Teilen leicht aus dem Pumpenmantel herausgezogen und ebenso wiedereingesetzt werden
können. Zu diesem Zweck ist das Pumpengehäuse als Hohlzylinder ausgebildet, in dem
die Strahlerzeuger mit ihrem gemeinsamen Dampfzuleitungsrohr zu einem herausziehbaren
System
vereinigt sind. Um hierbei eine wirksame Kühlung der einzelnen
Dampfstrahlen und der Diffusionsspalte zu erreichen, sind mit dem herausziehbaren
System zylindrische Metallkörper verbunden, die gegenüber der zugehörigen Düse mit
einer den Saug- oder Diffusionsspalt bildenden Bohrung versehen sind, durch die
der Dampfstrahl sich bewegt, und die mit dem gekühlten Pumpenmantel in wärmeleitender
Berührung stehen. Durch Einlagerung von flüssigem Quecksilber zwischen Metallkörper
und Pumpenmantel kann die Wärmeableitung noch wirksamer gestaltet werden. Wird mit
dem herausziehbaren System ein Abschlußdeckel für das Quecksilberverdampfungsgefäß
und am oberen Ende eine kolbenartige Verschlußplatte verbunden, so kann es mittels
einer einfachen Feder und eines zum Anschluß des zu evakuierenden Raumes dienenden
Rohrstutzens im Gehäuse abgedichtet gehalten werden. Um hierbei das erzeugte Hochvakuum
gegen den Atmosphärendruck zu sichern, ist die Einrichtung so getroffen, daß die
die inneren Teile der Pumpe zugänglich machende Verschlußplatte nur ein Vor- oder
Zwischenvakuum gegen die Atmosphäre abdichte:. Zweckmäßig wird diese Anordnung so
ausgeführt, daß die Verschlußplatte in Verbindung mit dem von ihr getragenen Anschlußstutzen
nach dem Hochvakuum einen zwischen dem Hochvakuum und der Atmosphäre liegenden,
mit Quecksilber gefüllten Raum umschließt, der mit dem Vorvakuum der Pumpe in Verbindung
steht.
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Auf der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel eine vierstufige Pumpe
im Längsschnitt dargestellt. Die Pumpe besitzt im unteren Teil ein Verdampfungsgefäß,
das aus einem mit Boden versehenen dickwandigen Mantel i und einem sich nach oben
daran anschließenden dünnwandigen Mantel 2 mit einem Flansch 3 besteht. Dieses Gefäß
ist etwa bis zur gestrichelten Linie 4. mit Quecksilber gefüllt. Bis dicht an den
Boden ragt ein Rückflußrohr 5, das mit einem Mantelrohr 6 umgeben ist. In das Rohr
5 ragt von oben ein kühler Eisenstab 7 hinein, der das Verdampfen des im Rohr 5
etwa bis zur Höhe 8 stehenden Quecksilbers in diesem Rohr verhindert. Die untere
Mündung dieses Rohres trägt einen Stopfen 9 mit einem engen Kanal. Auf dem dickwandigen
Mantel i ruht ein Deckel io auf einem kegelförmigen Sitz i i. Durch den Dekkel ragt
ein Rohr 12 hindurch, durch das der im Gefäß gebildete Quecksilberdampf den einzelnen
Strahl- oder Diffusionsstellen zugeführt wird.
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Das Rohr 12 ist von einem äußeren Schutzrohr 13 umgeben, das eine
Kondensierung des Dampfes im Rohr 12 verhindert. Das Rohr 13 dient zugleich zur
Rückleitung kondensieren Quecksilbers. Damit dieses nicht von dem in das Rohr i2
eintretenden Dampfstrom mitgerissen wird, ist das Rohr 12 an seinem unteren Ende
mit einem Schirm 14 versehen, von dem das Quecksilber abseits der Mündung des Rohres
12 abtropft. Das Rohr 12 hat Duschbrechungen 15, 16 und 17, die eine Verbindung
mit dem Zwischenraum zwischen den Rohren i 2 und 13 herstellen.
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Etwa in der Höhe des Flansches 3 ist ein zylindrischer Kühlkörper
18 vorgesehen, der durch einen Lederstulp i 9 im unteren Teil eines auf den Flansch
3 aufgesetzten wassergekühlten Mantels 2o abgedichtet ist. Der Mantel 20 wird von
einem Mantel 21 umgeben, und dem von beiden Mänteln gebildeten hohlen Raum wird
durch einen Stutzen 22 Kühlwasser zugeführt, das durch einen Stutzen 23 abgeleitet
wird. In dem wassergekühlten Raum befindet sich ein Rohr 24, das oberhalb des Kühlkörpers
18 in den Arbeitsraum mündet und am oberen Ende mit einem Stutzen 25 versehen ist,
an dem eine zur Erzeugung des Vorvakuums dienende Pumpe angeschlossetl wird. Zugleich
steht das obere Ende des Rohres 2,4 mit einem Raum 26 in Verbindung. Oberhalb des
Kühlkörpers 18 sind mit Abständen in ähnlicher Weise Kühlkörper 27, 28 und 29 angeordnet.
Vom Kühlkörper 18 wird auch der Kühlstab 7 getragen, der mit einer oberhalb des
Kühlköfpers io seitlich ausmündenden Längsbohrung 33 versehen ist. Die Kühlkörper
27, 28 und 29 haben oberhalb ihrer Dichtungsstulpe einen kleineren Durchmesser als
die innere Wandung des Zylinders, und die dadurch entstandenen Zwischenräume dienen
zur Aufnahme von Quecksilber, das einen innigen Wärmekontakt zwischen beiden Körpern
bildet. Ober dem Rohr 13 sitzen, durch ein Rohr 34 gehalten, Dampfkammern 30, 35,
die durch die Offnungen 15 und 16 mit dem inneren Dampfrohr 12 in Verbindung stehen.
Die Dampfkammer 3o trägt eine Düse 31, unter der sich im Ring 27 eine von diesem
gekühlte Bohrung 32 befindet. In gleicher Weise ist die Dampfkammer 35 mit einer
Düse 36 versehen. Der darunter befindliche Kühlring 28 hat unterhalb der Düse 36
eine Bohrung 51 und trägt ein Abfallrohr 37 für das kondensierte Quecksilber, der
Ring 27 zu gleichem Zweck ein Abfallrohr 38.
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Auf dem oberen Ende der Röhre 12 und 13 sitzt eine aus den beiden
Körpern 39 und q:0 gebildete Ringdüse, durch deren Spalt der Quecksilberdampf nach
unten austritt. Die beiden Körper werden an der engsten Stelle des Spaltes durch
Führungsnasen in einem gleichmäßigen Abstand voneinander gehalten (etwa o, i bis
o, i 5 mm). Unterhalb dieser
Ringdüse befindet sich eine zweite
Ringdüse, die aus einem mit einer Dampfkammer 42 über die Durchbrechungen 17 gesetzten
Düsenkörper 43 besteht. Dieser Düsenkörper liegt zum größeren Teil, insbesondere
mit seiner unteren Düsenmündung 41, in einer trichterförmigen Ausnehmung des Kühlringes
29, die im unteren Teile einen den Bohrungen 32 und 51 entsprechenden gekühlten
Kanal 52 bildet. Die ganze zusammenhängende Anordnung der Düsen, zentralen Rohre
und Kühlringe wird durch eine Feder 44 mittels einer durchbrochenen Scheibe 45 durch
das auf die Feder drückende Hochvakuumrohr 46 mit dem Deckel io auf den kesselförmigen
Sitz i i niedergedrückt. Das Rohr 46 wird mit einem Flansch 47 auf der oberen Fläche
des Kühlmantels 20, 21 befestigt, und zwar unter Zwischenschaltung einer Lederscheibe
48, die zugleich das Vakuum im Raum 26 abdichtet. Das Rohr 46 ist mit einem Flansch
49 in dem Zylinder 2o dicht eingespannt, so daß das über dem Flansch 49 befindliche,
durch ein mittels einer Schraube verschließbares Loch eingefüllte Quecksilber einen
luftdichten Abschluß des Vorvakuumraumes 26 gegen das Hochvakuum im Rohr 46 bildet
und nicht durchfließen kann.
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Bei der Benutzung der Pumpe wird das im Gefäßteil i befindliche Quecksilber
erhitzt und zugleich die an den Stutzen 25 angeschlossene Vorvakuumpumpe in Betrieb
gesetzt. Die entwickelten Quecksilberdämpfe gelangen durch das Rohr 12 zu den einzelnen
Düsen. Der durch die Öffnung 15 in die Düsenkammer 3o übertretende Dampf strahlt
durch die Düse 31 in die gekühlte Bohrung 32 und evakuiert hierdurch den zwischen
den beiden abgedichteten Kühlkörpern 27 und 28 eingeschlossenen Raum. Das bei diesem
Vorgang kondensierte Quecksilber fällt auf den napfförmig ausgehöhlten Kühlkörper
18, von dem es durch den Kanal 33 des Kühlstabes 7 in das Rohr 5 gelangt, und von
diesem durch die Bohrung des Stopfens 9 in den Verdampfungsraum geleitet wird. Der
zugleich durch die Öffnung 16 in die Kammer 35 gelangte und durch die Düse 36 ausgestrahlte
Dampf evakuiert in gleicher Weise den Raum zwischen den beiden Kühlkörpern 28 und
29, wobei das kondensierte Quecksilber durch die Rohre 37 und 38 auf den ausgehöhlten
Kühlkörper 18 gelangt. Die Düsen erzeugen ein sehr hohes Vakuum im Rohr 46, das
durch die eine Öffnung 45 mit dem Strahlraum in Verbindung steht. Das kondensierte
Quecksilber gelangt durch die trichterförmige Ausnehmung des Kühlkörpers 29 auf
den Kühlkörper 28 und wird durch das Rohr 37 weitergeleitet. Zur Wärmeübertragung
von den Kühlkörpern auf den Kühlmantel dient das zwischen beiden Teilen angesammelte
Quecksilber, so daß auch hier eine metallische Wärmeleitung vorhanden ist. Das ausgeführte
Modell zeigt erstens ein nicht mehr meßbares Hochvakuum bei etwa 2o mm Vorvakuum
und zweitens eine Sauggeschwindigkeit zwischen io und 2o1 pro Sekunde, überragt
damit alle Pumpen nach ähnlichem Arbeitsprinzip und hat außerdem den. Vorteil der
Urzerbrechlichkeit und leichten Zugänglichkeit der inneren Teile zwecks Reinigung.