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Kühlfalle zur Verhinderung der Rückdiffusion des Treibmittels von
Diffusions- und Dampfstrahlpumpen Bekanntlich kann in Diffusions- und Dampfstrahlpumpen
die Diffusion des Treibmittels in den Rezipienten eine für den Ablauf der angestrebten
chemischen oder physikalischen Reaktionen in hohem Maße störende Begleiterscheinung
sein.
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Zur Verhinderung dieser unerwünschten Begleiterscheinungen sind bereits
verschiedene Formen von Kühlfallen für die rückdiffundierenden Treibmittel vorgeschlagen
worden, die aus Kühlflächen bestehen, die in den Strömungsgang eingebaut sind.
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So ist eine Kühlfalbe bekanntgeworden, die eine Anzahl von radialsymmetrisch
zur Achse des Verbindungsrohres angeordneten Metallblechen mit einem zur Achse des
Verbindungsrohres parallel verlaufenden Blechteil enthält. Die Metallbleche sind
mit dem Pumpenkörper verbunden, etwa mit dem Pumpenkörper verschweißt, nicht aber
unter sich zusammengehalten. Diese Kühlfallen erfordern aber eine vergleichsweise
große Baulänge, so daß sie keinen praktisch unmittelbaren Anschluß der Pumpe am
Rezipienten zulassen.
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Ein anderer, oft befolgter Vorschlag will die auftretenden Schwierigkeiten
dadurch beseitigen, daß man die Treibmitteldämpfe an mindestens einem oder mehreren
hintereinander geschalteten Metallblechen kondensieren läßt, die in gut wärmeleitender
Verbindung mit dem Außenmantel des Pumpengehäuses stehen, so daß die auftreffenden
Treibmitteldämpfe
ihre thermische Bewegungsenergie daran abführen können. Da sie jedoch mit ihrer
Ebene senkrecht zur Strömungsrichtung stehen und einzeln zumindest einen Teil des
zur Verfügung stehenden Strömungsquerschnitts abschirmen, decken sie bei Hintereinanderschaltung
mehrerer Bleche den gesamten Strömungsquerschnitt vollkommen oder sogar mehrfach
ab. Es ergibt sich so der empfindliche Nachteil, daß die Saugleistung infolge des
Strömungswiderstandes der Abschirmung vermindert und die Wirtschaftlichkeit der
Anlage beeinträchtigt wird.
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Auch ist vorgeschlagen worden, mehrere konzentrische Rohre verschiedenen
Durchmessers so anzuordnen, daß sie einen gewissen radialen Abstand voneinander
haben, und jedes von ihnen am unteren Ende trichterförmig auszubilden, so daß sie
den Rohrquerschnitt unter Freilassung ringförmiger Spalte verdecken. Aber auch diese
Anordnung bedeutet eine wesentliche Vergrößerung des Strömungswiderstandes infolge
des teilweisen Verschlusses der Randteile des Rohrquerschnittes.
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Die vorliegende Erfindung betrifft nun eine neuartige Kühlfalle in
Diffusions- und Dampfstrahlpumpen, welche in überraschender Weise bei weitgehender
Vermeidung der geschilderten Nachteile die Rückdiffusion durch vollständige Kondensation
der Treibmitfeldämpfe an den verbesserten Fangflächen verhindert. Diese erfindungsgemäße,
im Verbindungsrohr zwischen der Pumpe und dem Rezipienten angeordnete Kühlfalle,
die eine Anzahl von zur Achse des Verbindungsrohres radialsymmetrischen Metallblechen
mit einem zur Achse des Verbindungsrohres parallel verlaufenden Blechteil enthält,
wird gekennzeichnet dadurch, daß die Metallbleche vorzugsweise von einer in das
Verbindungsrohr eingepaßten Ringhülse unter sich zusammengehalten sind und an den
zur Achse des Verbindungsrohres parallel verlaufenden Teil der Metallbleche ein
abgewinkelter Teil angesetzt ist.
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Die Erfindung und für ihre praktische Ausführung weiteren wesentlichen
Merkmale seien an Hand eines schematischen Querschnitts durch die Kühlfalle erläutert.
In ein mit Hilfe der beiden Flansche i und q. an der nicht dargestellten Diffusionspumpe
und an der Rezipientenplatte 5 angeschlossenes kurzes, vorzugsweise doppelwandiges,
von Kühlmitteln umflossenes Verbindungsrohr 3 mit einem äußeren Mantel 2 ist die
neuartige Kühlfalle eingebaut. Vorzugsweise ist vorgesehen, die radialsymmetrisch
mit gleichem Winkelabstand angeordneten achsparallelen Teile io der Fangflächen
durch eine innere und eine äußere Ringhülse starr zu verbinden. Der Außenring 8
ist in das Verbindungsrohr 3 dicht eingepreßt, wodurch auch eine gute Wärmeableitung
zu der gekühlten Rohrwandung 3 gewährleistet wird.
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Die innere, achsseitige Ringhülse g dient auch als Lager und als Führung
für . den beweglichen Schaft ii des Plattenventils 16, welches im geschlossenen
Zustand unmittelbar oberhalb der Kühlfalle angeordnet sein soll und sich zweckmäßigerweise
unter Freigabe eines ringförmigen Spaltes in das Innere des zu evakuierenden Raumes
öffnet. Der Plattenventilteller 16 ist mittels einer Mutter i 5 gekontert und mittels
einer Buchse6 auf den Schaft i i aufgeschraubt. Im geschlossenen Zustande liegt
der Plattenventilteller vorzugsweise mittels eines eingelassenen trapezförmigen
Dichtungsringes 1.4 mit dem Tellerrand auf einer tingförmigen Zone der Rezipientenplatte
5. Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß bei. geöffnetem Ventil im Betriebszustande
eine gute Beobachtung der Auflagefläche möglich ist und diese im Gegensatz zu bislang
oft benutzten versenkten Ventilklappen nach der Benutzung zur Reinigung leicht zugänglich
ist.
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Die oberen Hälften 7 der Fangflächen sind erfindungsgemäß windflügelähnlich
abgewinkelt, so daß sie eine Neigung von etwa 3o bis 60'° zur Strömungsrichtung
haben.
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Die windflügelähnlich abgewinkelten Teile der Kühlbleche brauchen
an ihren beiden Enden nicht mit der inneren und äußeren Hülse in Verbindung zu stehen,
da die Wärme über die achsenparallelen Kühlrippenteile abgeleitet wird.
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Das andere Ende des Ventilschaftes i i ist mit einer Führungshülse
1a verbunden, welche durch den bei Drehung der Exzenterscheibe 13 um die Achse.17
ausgeübten Druck auf- und abbewegt werden kann, wodurch das Ventil geöffnet oder
geschlossen wird. Die Achse 17 ist mittels einer @#akuumdichten Drehdurchführung
durch den im Rohrmantel eingelassenen Flansch 18 herausgeführt und wird von außen
zur Bedienung gedreht.
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Die Teile der erfindungsgemäßen Kühlfalle, die einen guten Wärmekontakt
haben sollen, also besonders Kühlbleche und Außenring= werden zweckmäßigerweise
aus gut wärmeleitendem Metall, beispielsweise Kupfer, andere Teile, die z. B. nur
zur Führung und Lagerung der beweglichen Elemente dienen, beispielsweise aus Bronze
gefertigt; für reine Stützteile, wie Flansche und Rohrwandungen, ist z. B. Stahl
geeignet.
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Die vorgeschlagene Kombination eines Plattenventils und einer Kühlfalle,
welche sowohl achsenparallele als auch abgewinkelte Teile der Fangflächen umfaßt,
benötigt nur ein vergleichsweise kurzes Verbindungsrohr zwischen Pumpe und Rezipient.
Dadurch ist die Bauweise raumsparend und gedrängt. Der Strömungswiderstand für den
Gasstrom ist im Vergleich zu bekannten Kühlfallen überraschend gering. Auch die
erzielte Materialersparnis ist beachtlich.
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Da auch das Plattenventil über seinen Schaft i i, der inneren Führungshülse
9 und den Fangflächen io in gutem Wärmekontakt mit der gekühlten Rohrwandung 3 steht,
können an ihm die letzten Teile von rückdiffundierten Treibmitteldämpfen kondensieren.
Es ist bei der beschriebenen Ausführungsform sehr leicht möglich, Verschmutzungen
am Ventil festzustellen und zu beseitigen, da sich das Plattenventil in den Innenraum
des Rezipienten öffnet und seine Auflagezone im Betriebszustand gut beobachtet werden
kann und bei abgehobenem Rezipienten leicht zugänglich ist.
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. Die erfindungsgemäße Kühlfalle mit Plattenventil
ist
vergleichsweise einfach einzubauen, indem die Kühlfalle bei guter Passung des Ringes
8 leicht in das Verbindungsrohr eingedrückt und anschließend das Plattenventil auf
den Schaft i i aufgeschraubt wird.
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Da die neuartigen Kühlfallen den Strömungsquerschnitt trotz der Abdeckung
kaum verengen, ist die Unterdrückung der Rückdiffusion nicht mit einer Verminderung
der Saugleistung verbunden, wie sie bekannte Kühlfalleneinbauten mit sich bringen.
Vielmehr wird diesen älteren Bauarten gegenüber die Saugleistung ganz beträchtlich,
und zwar um 25 bis 35 °/a erhöht.
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Im Rahmen der Erfindung sind Abwandlungen der Kühlflächen möglich.
Beispielsweise kann der achsenparallele Flächenteil eines Kühlbleches vollkommen
fehlen, so daß die Kühlfalle die Form eines Windrades erhält, wobei auch in diesem
Falle eine innere und eine äußere Ringhülse die Festigkeit des Systems, den guten
Wärmeübergang zum Kühlmantel gewährleistet und zur Führung des Ventilschaftes dient.
Weiterhin gibt man zweckmäßig den abgewinkelten Teilen der Kühlfächer eine strömungstechnisch
günstige, nichtebene Gestalt. Die fächerförmigen Kühlflächen lassen sich auch so
anordnen, daß die abgewinkelten Blechteile nicht dem Plattenventil zugekehrt, sondern
von ihm abgewandt sind. Schließlich lassen sich bei besonderen Anforderungen zwei
oder mehrere nach der Erfindung gestaltete Kühlfächer hintereinanderschalten.