Quecksilber(lampfstrahlpumpe, für hohes Vakutim. Die Wirkung der Diffusionspumpen, bei denen das zu evakuierende Gas mit einem leicht kondensierbaren Dampf, insbesondere Quecksilberdampf, zusammengefülirt und das in den abströmenden Dampf übertretende Gas von diesem mitgenommen -wird, während der in den zu evakuierenden Rauin übergetretene Dampf durch Kondensation beseitigt wird, ist von dem Druck. des Quecksilberdampfes und somit von dem Grade der Erhitzung des Quecksilbers abhängig.
Für letzteren ist die Höhe des Vorvakuums massgebend, und zwar muss die Erhitzung desto stärker sein,<B>je</B> höher der Druck im Vorvakuum ist. Der Er füllung dieser Bedingmng stehen aber zwei Schwierigkeiten entgegen. Wird die Pumpe, wie bisher in den meisten Fällen, aus Glas hergestellt, so springt sie infolge der starken Erwärmung und des mit Stössen verbundenen Siedens des Quecksilbers bei höheren Druk- ken an der Stelle, an der sie beheizt wird. Deshalb ist versucht worden, die Pumpe aus Metall herzustellen.
Doch gelang dies bisher nur bei Pumpen einfachster Bauart, die ein hohes Vorvakuum von zirka<B>0,1</B> mm brau- chen. Pumpen die gegen höhere Vorvakuum- drucke von zirka 20 mm arbeiten, konnten bisher nicht aus Metall, sondern nur aus Glas hergestellt werden. Aus diesem Grunde war man bisher genötigt, entweder die Zerbrech- lichli-,eit der Glaspumpe in Kauf zu nehmen oder in die Vorvakuumleitung eine Zwischen pumpe einzuschalten, mittelst deren das Vor- vakuum und somit auch der Druck des Quecksilberdampfes erniedrigt werden konnte.
Derartige Zwischenpumpen erschweren aber die Gesamtanlage, besonders in technischen Betrieben, und setzen deren Wirtschaftlich keit herab.
Die Erfindung betrifft eine'Diffusions- pumpe, die ganz aus Metall, für die Verwen dung von Quecksilber ganz aus Eisen her- stellbar, also unzerbrechlich ist und die ohne Zwischenpumpe unmittelbar gegen die in den Vorvakuumleitungen einer Fabrikanlage herr- sehenden Drucke zu arbeiten imstande ist.
Zu diesem Zwecke ist, wie in Fig. <B>1</B> der Zeich nung schematisch und beispielsweise dar gestellt ist, das eigentliche Saugglied aus einer Strahldüse a für den Quecksilberdampf und einem gekühlten, mit einem Strahlkanal verselienen Metallkörper<B>b</B> gebildet, der eine den Quecksilberdampfstrahl aufnehmende Bohruno, c hat und zusammen mit der Strahl düse einen Dampfejektor bildet.
DerMetall- hörper ist so in einem wassergekühlten<B>Zy-</B> linder<B>d</B> gela 'gert, dass er in innigem Wärme- kontakt mit diesem steht.
ZurErzielung eines möglichst wirksamen Wärmekontaktes wird der Kühlkörper bei e nur in geringer Höhe mit dem Zylindermantel in Berührung ge bracht und dafür der Übrige Rauin <B>f</B> zwi- sehen Kühlkörper und Zylindermantel mit Queeksilber angefüllt, der einen innigen 'V,#rärmekontakt zwischen beiden Teilen her stellt. Ilierzu kann das in dem Raum über dem Kühlkörper kondensierte Quecksilber dienen.
Diese Anordnung gestattet, die Strahl- vorrielitung mit dem Kühlkörper aus dem Zylinder herausnehmbar anzuordnen.
Der aus der Düse austretende Dampf strahl tritt an der Eintrittstelle in die Boh rung des Kühlhörpers ein und wird hier ab gekühlt. Solange der Luftdruck- in dem zu evakuierenden Raum oberhalb des Kühl körpers<B>b</B> grösser ist als der Druck des Dampf - strahls an der ringfürmigen Eintrittstelle in die gekühlte Bohrung, strömt die Luft in- bl folge des Druckgefälles in den Dampfstrahl und wird von diesem mitgerissen.
Die Pumpe, wirkt dann als gewöhnlicher Dampfejeldor. Ist nach einer gewissen Wirkungsdauer der Luftdruck in dem zu evakuierenden It',aum <B>a</B> e, ich oder kleiner als der Dampfdruck. an dem Spalt, so kann die Luft nicht mehr zu dem Dampfstrahl strömen, weil eine Strö mung an der Stelle niederen Druches zur Stelle höheren Druckes unmögliell ist.
Die Luft kann dann nur noch in den Dampfstrahl hinein diffundieren, -und die Pumpe wirkt nun -als Diffusionsluftpumpe. Bei der Strö mung wird nämlich die Bewegung der Dämpfe und Gase durch die Totaldrucke, bei der DiffLision durel-1 die PartialdrUche be dingt.
Ausser der erwähnten Herausnehmbarkeit der wirksamen Pumpenbestandteile aus dem kühlten Gehäuse, wodurch eine leichte Reinigung der Düsen und der übrigen Teile ermöglicht ist, bietet sich der Vorteil, durch Übereinandersetzen mehrerer Strahldüsen und Kühlkörper die Pumpenwirkung in mehrere Stufen unterteilen zu können und jeder Stufe die ihrem Druchgebiet am besten anzupas- sen & Düsenform zu geben.
Fiu. 2 stellt als Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Diffusionspumpe mit vier hintereinander liegenden Strahldüsen im Längsschnitt dar. Die Pumpe besitzt im un tern Teil ein Verdampfungsgefäss, das aus einem mit Boden versehenen, dickwandigen Mantel<B>1</B> und einem sich nach oben daran ar)sehliessenden dünnwandigen Mantel 2 mit einem Flanse'h besteht. Dieses Gefäss ist etwa bis zur gestrichelten Linie 4 mit Queek- silber gefüllt. Bis dicht an den Boden ragt ein Rückflussrohr <B>5,</B> das mit einem Mantel rohr<B>6</B> umgeben ist.
In das Rohr<B>5</B> ragt von oben ein kühler Eisenstab<B>7</B> hinein, der das Verdampfen des im Rohr<B>5</B> etwa bis zur Höhe<B>8</B> stehenden Quecksilbers in diesem Rohr verhindert. Die untere Mündung dieses Rohres trä-t einen Stopfen<B>9</B> mit einem engen Kanal. Auf dem dichwanclieenMantell ruht ein Deckel<B>10</B> auf einem kegelförmigen Sitz <B>11.</B> Durch den Deckel ragt ein Rohr 12 hin durch, durch das der im Gefäss gebildete Queeksilberdampf den einzelnen Strahl- oder Diff-Lisionssiellen zu"führt wird.
t5 Das Rohr 12 ist von einem äussern Schutz rohr<B>13</B> umgeben, das eine Kondensierung d(s Dampfes im Rohr<B>12</B> verhindert. Das Rohr<B>13</B> dient zugleich zur Rückleitung kon densierten Quecksilbers. Damit dieses nicht von dem in das Rohr<B>13</B> eintretenden Dampf strom mitgerissen wird, ist das Rohr<B>12</B> an seinem untern Ende mit einem Schirm 14 versehen, von dem das Quecksilber abseits der Mündung des Rohres 12 abtropft. Das Rohr 12 hat Durchbrechungen <B>15, 16</B> und <B>17,</B> die eine Verbindung mit dem Zwischen raum zwischen den Rohren 12 und <B>13</B> her stellen.
Etwa in der Höhe des Flansches<B>3</B> ist ein zylindrischer Kühlkörper <B>18</B> vorgesehen, der durch einen Lederstulp <B>19</B> im untern Teil eines auf dem Flansch<B>3</B> aufgesetzten -wassergekühlten Mantels 20 abgedichtet ist. Der Mantel 20 -wird von einem Mantel 21 umgeben, und dem von beiden Mänteln ge bildeten hohlen Raum wird durch einen Stut zen 22 Kühlwasser zugeführt, das durch einen Stutzen<B>23</B> abgeleitet wird. In dem wassergekühlten Raum findet sich ein Rohr 24, das oberhalb des Kühlkörpers <B>18</B> in den Arbeitsraum mündet und am obern Ende mit einem Stutzen<B>25</B> versehen ist, an dem eine zur Erzeugung des Vorvakuums dienende Pumpe angeschlossen wird.
Zugleich steht clas obere Ende des Rohres 24 mit einem Raum<B>26</B> in Verbindung. Oberhalb des Kühl- hörpers <B>18</B> sind mit Abständen in ähnlicher Weise Kühlkörper<B>27,28</B> und<B>29</B> angeordnet. Vom Kühlhörper <B>18</B> wird auch der Kühlstab <B>7</B> getragen, dcr mit einer oberhalb des Kühl- hörpers <B>10</B> seitlich ausmündenden Längs- 1)olirun-, <B>33</B> versehen ist.
Die Kühlkörper <B>'27, 28</B> und<B>29</B> haben oberhalb ihrer Dich- lungsstulpe einen kleineren Durchinesser als die innere Wandung des Zylinders, und die dadurch entstandenen Zwischenräume dienen zür Aufnahme von Quecksilber, das einen innigen Wärmekonfakt zwischen beiden 1*#.ör- pern bildet. Über dem Rohr<B>13</B> sitzen, durch (ein Rohr 34 gehalten, Dampfkammern<B>30..</B> <B>3,5,</B> die durch die Uffnungen <B>15</B> und<B>16</B> mit dem innern Dampfrohr 12 in Verbindung stehen.
Die Dampfkammer <B>30</B> trägt eine Düse<B>31,</B> unter der sieh ein vom Ring<B>27</B> gekühltes Saugrohr<B>32</B> befindet. In gleicher Weise ist die Dampfkammer<B>35</B> mit einer Düse<B>36</B> ver sehen. Der Kühlring<B>28</B> trägt ein Abfall- rühr <B>37</B> für das kondensierte Quecksilber, der Ring<B>27</B> zu gleichem Zwech ein Abfall- rohr <B>38.</B>
Auf dem obern Ende der Rohre 12 und <B>13</B> sitzt eine aus den beiden Körpern<B>39</B> und 40 gebildete Ringdüse, durch deren Spalt der Quechsilberdampf nach unten austritt. Die beiden Körper werden an der engsten Stelle des Spaltes durch Führungsnasen in einem gleichmässigen Abstand voneinander gehalten (etwa<B>0,1</B> bis<B>0,15</B> TnTn). Unterhalb dieser Ringdüse befindet sich eine zweite Ringdüse, die aus einem mit einer Dampf kammer 42 Über die Durchbreellungen <B>17</B> gesetzten Düsenhörper 43 besteht.
Dieser Düsenkörper liegt zum grösseren Teil, ins besondere mit seiner untern Düsenmündung 41, in einer trichterförmigen Ausnehmung des Kühlringes<B>29.</B> Die ganze<U>zusammen-</U> hängende Anordnung der Düsen, zentralen Rohre und Kühlringe wird durch eine Feder 44 mittelst einer durellbrochenen Scheibe 45 durch das auf die, Feder drückende Hoch- va'kuumrohr 46 mit dem Deckel<B>10</B> auf den kesselförmigen Sitz<B>11</B> niedergedrückt.
Das Rohr 46 wird mit einem Flansch 47 auf der übern Fläche des Kühlmantels 20, 21 be festigt, und zwar unter Zwischenschaltung einer Ledersclieibe 48, die zugleich das Va kuum im Raum<B>26</B> abdichtet. Das Rohr 46 ist mit einem Flansch 49 in dem Zylinder 20 dicht eingepasst, so dass das über dem Flansch 49 befindliche,
durch ein mittelst einer Schraube verschliessbares Loch ein gefüllte Quecksilber einen luftdichten Ab- schluss des Vorvakuumraumes <B>26</B> gegen das Hoclivakuum im Rohr 46 bildet und nicht durelifliessen kann.
Bei der Benutzung der Pumpe wird das im Gefässteil<B>1</B> befindliche Quecksilber er hitzt und zugleich die an den Stutzen<B>25</B> angeschlossene Vorvakuumpumpe in Betrieb gcsetzt. Die entwickelten Quecksilberdämpfe gelangen durch das Rohr 12 zu den einzelnen Düsen. Der durch die Öffnung<B>15</B> in die Düsenkammer<B>30</B> übertretende Dampf strahlt durch die Düse<B>31</B> in das gekühlte Saugrolir <B>39-</B> und evakuiert hierdurch den zwischen den beiden abcedichteten Kühlkörpern<B>27</B> und<B>28</B> eingeschlossenen Raum.
Das bei diesem Vor- gange kondensierte Quecksilber fällt auf den napfförmig ausgehöhlten Kühlkörper<B>18,</B> von dem es durch den Kanal<B>35</B> des Kühlstabes<B>7</B> in das Rohr<B>3</B> gelangt und von diesem durch die Bollrung des Stopfens<B>9</B> in den Verdamp- fungsraum geleitet wird. Der zugleich durch die Öffnung<B>16</B> in die Kammer<B>35</B> gelangte und durch die Düse<B>36</B> ausgestrahlte Dampf evakuiert in gleielterWeise den Raum, wo- bei das kondensierte Quecksilber durch die Rohre<B>37</B> und<B>38</B> auf den ausgehöhlten Kühl körper<B>18</B> gelangt.
Die Düsen erzeugen ein sehr hohes Vakuum im Rohr 46, das durch eine Öffnung 45 mit dem Strahlraum in Ver bindung steht. Das kondensierte Quecksilber gelangt durch die trichterförmige Ausneli- mung des Kühlhörpers <B>29</B> auf den Kühl- hörper <B>28</B> und wird durch das Rohr<B>37</B> 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 Hoclivakuum bei zirka 20 mm Vorvakuum und zweitens eine Sauggeschwindigkeit zwi- sehen <B>10</B> und 20 Liter pro Sekunde, über ragt damit alle Pumpen nach ähnlichem Ar- beit,sprinzip und hat ausserdem den Vorteil der Unzerbrechlichkeit und leichten Zugäng- C lichkeit der innern Teile zwecks Reinigung.