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Entlüftungseinrichtung zur Erzeugung hoher Vakua Zur Erzeugung hoher
Vakua werden Entlüftungseinrichtungen verwendet, welche aus einer Hochvakuumpumpe
und einer dieser vorgeschalteten Vorvakuumpumpe bestehen. Die Vorvakuumpumpe eines
solchen Luftpumpenaggregates hat man bisher je nach den Erfordernissen des Betriebes
als rotierende Ölpumpe oder als Flüssigkeitsstrahlpumpe ausgeführt. Im letztgenannten
Falle kommt als Treibmittel Wasser oder Quecksilber in Betracht. Diese bekannten
Vorvakuumpumpen weisen aber erhebliche NTachteile auf, die sich besonders geltend
machen, wenn es sich um die Entlüftung von Großgleichrichtern handelt, bei denen
als Hochvalzuumpumpen in neuerer Zeit fast ausschließlich ' Ouecksilberdampfpumpen
verwendet werden. Ist die Vorv akuumpumpe eine rotierende Pumpe, dann erfordert
sie zum Betrieb einen Motor, wodurch der besondere Vorteil der Gleichrichteranlage,
keine bewegten Teile zu besitzen, verlorengeht. Wasserstr ahlpumpen kommen zufolge
ihres hohen Dampfdruckes für technische Betriebe nicht in Betracht. Außerdem würde
eine Wasserstrahlpumpe einen Pumpmotor zur Förderung der notwendigen Flüssigkeitsmenge
erfordern, so daß auch hier bewegte Teile nicht vermieden sind. Günstiger wäre hier
eine Quecksilber strahlpumpe, weil der Dampfdruck des Quecksilbers bei normaler
Raumtemperatur etwa o,oooi mm ist. Aber eine solche Pumpe erfordert zum Betrieb
ein mechanisches Hebewerk für das flüssige Quecksilber, um einen kontinuierlich
fließenden Strahl zu erhalten. Solche Pumpen haben überdies einen sehr schlechten
Wirkungsgrad.
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Alle diese Nachteile werden nun erfindungsgemäß dadurch vermieden,
daß als Treibmittel für die Vorvakuumstrahlpumpe an Stelle der Flüssigkeit Quecksilberdampf
verwendet wird, und es ist demnach Gegenstand der Erfindung eine Entlüftungseinrichtung
zur Erzeugung hoher Vakua, bei welcher als Vorvakuumpumpe eine mit einem Dampfdruck
von mindestens i Atm. arbeitende Ouecksilberdampfpumpe verwendet wird, welche die
von der Hochvakuumpumpe vorgedichtete Luft auf Atmosphärendruck verdichtet. Wird
in diesem Falle die Ouecksilberdampfstrahlpumpe mehrstufig ausgeführt, dann können
dabei die einzelnen Stufen aus Strahldüsen bestehen, welche alle durch ein gemeinschaftliches
Quecksilberdampf-Zuführungsrohr gespeist werden. Um das Arbeiten der Vorpumpe zu
sichern, wird der Quecksilberdampfdruck zweckmäßig auf etwa 1,2 bis 1,5 Atm. gehalten.
Die Kühleinrichtung dieser Pumpe,, welche zur Kondensation des Ouecksilherdampfes
dient, kann mit der Kühleinrichtung der Ouecksilberdampf-Hochvakuumpumpe in Serie
geschaltet werden, so daß das gemeinsame Kühlmittel beide Einrichtungen der Reihe
nach durchfließt, und
zwar derart, daß das Kühlmittel zuerst die
Kühleinrichtung der Hochvakuumpumpe und dann die der Vorvakuumpumpe durchströmt.
Das sich bei der mehrstufigen O_uecksilberdampf-Vorvakuumpumpe zwischen den einzelnen
Stufen bildende O_uecksilberkondensat kann entweder über eine siphonartige Einrichttin-
oder unmittelbar durch die nächstfolgende Düse in den Heizraute zurücktransportiert
werden. Der direkte Rücktransport durch die Düsen hat den Vorteil, daß die durch
den Siphonabschluß bedingten großen Abmessungen der Pumpe vermieden werden.
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Z T in nun an der Stelle, an welcher die verdichtete Luft von der
letzten Stufe in die freie Atmosphäre ausgestoßen wird, ein Mitreißen von Quecksilberdampf
zu verhüten, wird auch hier ein siphonartiger Abschluß verwendet, welcher der Luft
den Durchtritt gestattet, aber verhindert, daß O_necksilberdampf in die äußere Luft
gelangt.
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Bei dem Zusammenbau dieser Ouecksilberdarnpf-Vorvakuumpumpe mit der
Ötiecksilberdampf-Hochval:uumpumpe ist es vorteilhaft. zwischen diesen beiden Pumpen
eine automatische Abschlußv orrichtung einzuschalten und hierzu in bekannter Weise
ein sogenanntes Barometerrohr zu verwenden.
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Die Fig. i und a stellen Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dar. Es sind in diesen Figuren Quecksilberdampf-Vorv akuumpumpen dargestellt, welche
die zu fördernde Luft, ausgehend von einem abs. Druck von etwa io bis 2o mm Quecksilbersäule,
bis auf Atmosphärendruck verdichten. Zur Erläuterung dieser Figuren diene folgendes:
Im Gefäß a, befindet sich das Betriebsquecksilber, welches durch Erhitzen vermittels
eines in die untere zylindrische Einstülpung des Gefäßes a eingebrachten Heizkörpers
zum Sieden gebracht wird. Der sich bildende Quecksilberdampf strömt durch das Rohr
b in die Expansionsdüse c. Nach Austritt aus der Expansionsdüse reißt der Quecksilberdampf
die den Strahl umgebende Luft finit und verdichtet dieselbe in der gekühlten Verdichtungsdüse
d, und es gelangt darauf der Onecksilberdampfstrahl und die verdichtete Luft in
den Kondensationsraum e. Von hier aus entweicht die auf Atmosphärendruck verdichtete
Luft durch das Rohr f in den Quecksilberdampfabscheider g, in welchem sich irgendeine
Sperrflüssigkeit zum Niederschlagen des Quecksilberdampfes befindet. Die Luft entweicht
bei h ins Freie, während das im Abscheider niedergeschlagene Quecksilber am Flüssigkeitsstand
durch den Hahn i abgelassen werden kann. Der Großteil des Otiecksilberdampfes kondensiert
jedoch im Kondensationsraume e und gelangt von hier aus durch siphonartige Abschlüsse
k wieder in den Quecksilberbehälter a zurück. Zur Kühlung des Pumpengehäuses tritt
bei l das Kühlwasser ein und bei va wieder aus. Die Leitung zur Hochvakuumpumpe
ist bei n. angeschlossen.
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Der Unterschied zwischen den beiden Ausführungsbeispielen der Fig.
i und 2 besteht darin, daß bei der Ausfiihrung nach Fig. i der Quecksilberdampf
in aufsteigender Richtung die Strahldüse passiert, `nährend er bei der Ausführung
nach Fig. -2 dies in absteigender Richtung tut. In Fig. 2 wird das Rohr b durch
die Verdichtungsdüse d hindurchgeführt und die Richtung des strömenden Dampfes erleidet
in der über dem Rohr b befindlichen Haube eine Umlenkung von fast iSo°. Diese Konstruktion
ist zwar weniger einfach als die der Fig. i, aber sie hat den Vorteil, daß sie nur
einen siphonartigen Abschluß zur Rückführung des kondensierten Quecksilbers erfordert
gegen zwei bei der Ausführung nach Fig. i. Ferner bedingt nach Fig. i der siphonartige
Abschluß k zwischen dem Raum o und dem Quecksilberbehälter a eine große Höhe p,
die entsprechend dem Dampfüberdruck bei a gegenüber dem Druck im Raume o sicherheitshalber
mindestens i in betragen muß. Dieser Umstand bedingt ein langes Dampfzuführungsrohr
b und macht den ganzen Apparat außerordentlich langgestreckt. Bei der Anordnung
nach Fig. = ist dieser Übelstand vermieden, indem dort die Höhe q für den Quecksilberabschnitt
le sicherheitshalber höchstens 2o bis 3o cm betragen muß.
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Fig.3 zeigt als Ausführungsbeispiel ein komplettes Luftpumpenaggregat,
und zwar ist hier eine Quecksilberdampf-Hochvakuumpumpe mit einer 0tiecksilberdampf-Vorvakuumpumpe
kombiniert. Die Verbindung beider Pumpen geschieht unter Zwischenschaltung des bekannten
barometrischen Quecksilberabschlusses. welcher den Rückstrom der Luft in das Hochvakuum
auch beim Versagen der Vorvakuumpumpe verhindert. In dieser Figur stellt a die Hochv
akuumpumpe und b die Vorvakuunipunipe dar. Bei c wird die Luft vorn Rezipienten
angesaugt und dann in der Hochvakuumpumpe a beispielsweise auf einen Druck entsprechend
io bis 2o min Quecksilbersäule gebracht. Die so verdichtete Luft tritt am Stützen
d aus und wird durch das Rohr e in das O_uecksilber enthaltende Gefäß f gedrückt,
von wo aus die Vorvakuumpumpe b die Luft durch das Rohr ; ansaugt, auf Atmosphärendruck
bringt und bei h ins Freie ausstößt. Die Kühlung ist derart angeordnet, daß bei
i das Kühlmittel in die Hochvakuumpumpe eintritt und bei k austritt, darauf bei
1 in die Vorvakuumpumpe
eintritt und bei m wieder austritt.
Es ist für die gute Wirksamkeit des Aggregates wichtig, daß das Frischwasser zuerst
die Hochvakuumpumpe durchläuft und hernach die Vorvakuumpumpe. Dadurch `wird auch
der Kühlwasserverbrauch gering gehalten.
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Die Verwendung einer Ouecksilberdampf-Vorvakuumpumpe hat bei der durch
Fig.3 erläuterten Kombination mit einer Ouecksilberdampf=Hochvaltuumpumpe noch den
außerordentlichen Vorteil, daß bei Inbetriebsetzung der Entlüftungseinrichtung die
Hochvakuumpumpe vor der Vorv akuumpumpe in Funktion tritt. Indem nämlich die Hochvakuumpumpe
je nach dein Druckgefälle einen Quecksilberdampfdruck von beispielsweise so bis
i oo mm aufbringen muß, gegenüber mindestens i Atm. der Z'orval:uttrnpumpe, wird
das Quecksilber in der Hochvakuumpumpe früher zum Sieden gebracht als das in der
V orvakuumpumpe. Dadurch setzt ihre Wirkung vor der Vorv akuumpumpe ein. Sobald
nun das von der Vorvakuumpumpe gesteuerte, den Rezipienten abschließende Ventil
geöffnet wird, verhütet die bereits arbeitende Hochvakuumpumpe die Verschlechterung
des Hochvakttttms im Rezipienten.