<B>Verfahren</B> zum Evakuieren <B>und</B> Hochvakuumdiüusionspumpe zur Durchführung <B>des Verfahrens.</B> Beim Evakuieren mittels Hochvakuum diffusionspumpen mit grosser Saugleistung ist man gezwungen, sehr grosse Saugquer schnitte zu verwirklichen, da die maximal erreichbare Sauggeschwindigkeit von diesen Querschnitten abhängt.
Bei Diffusionspumpen mit Saugleistungen über etwa 1000 Litern/Se- kunde ergeben sich daher bei der bisher üblichen Bauart sehr grosse Abstände zwi schen dem Rand der Ausströmdüse für den Treibinitteldampf und den vorzugsweise ge kühlten Kondensationsflächen der Pumpe. Das führt zu verhältnismässig grossen Bau höhen, um eine ungestörte Strömung und ausreichende Kondensation des Treibmittel- clampfes zu gewährleisten.
Um ein Hoch vakuum zu erreichen, muss man derartige Pumpen mehrstufig, vorzugsweise dreistufig, ausbilden, so dass Diffusionspumpen mit einer Saugleistung von beispielsweise 2000 Li,- tern/Sekunde zu einer Bauhöhe von 1 bis 1,5 in führen. Erhebliche Baukosten und Einbauschwierigkeiten sind die Folge.
Ein weiterer Nachteil der bisher üblichen Ausbildung von I-Ioehvakuumdiffusionspum- pen besteht darin, dass bei den sich ergeben den grossen Spaltweiten zwischen Ausström- düse und zur Kondensation des Treibmittel dampfes führender Wandung die durch die geometriselien Dimensionen dieses Spaltes ge gebene Saugleistung nur bei niederen Drük- ken, also grossen Unterdrücken, verwirklicht werden kann. Die freie Weglänge der Gas- moleküle ist umgekehrt proportional dein Druck.
Sobald nun die freie Weglänge der ab gesaugten Gasmoleküle mit der Spaltweite grössenordnungsmässig vergleichbar wird, tritt eine erhöhte Rückdiffusion in den I3oehvakuumraum ein, so dass die Saug leistung der Pumpe kleiner wird. Die obere Grenze, bei der die Diffusionspumpe noch ihre volle Saugleistung entfalten kann, wird demgemäss verbessert, je geringer die Weite des Spaltes ist.
Eine Hochvakuumdiffusionspumpe grosser Saugleistung müsste demnach einerseits einen möglichst grossen Ansaugquerschnitt und anderseits eine möglichst geringe Spaltweite zwischen Ausströmdüse und Kondensations wandung aufweisen. Das könnte man da durch erreichen, dass mehrere, voneinander unabhängige, einzelne Pumpen kleiner Saug leistung zueinander parallel geschaltet wer den. Platzbedarf, Herstellungskosten sowie Energieaufwand zur Verdampfung des Treib mittels würden jedoch bei dieser Anordnung zu gross werden, als dass die auftretenden Aufgaben dadurch gelöst werden könnten.
Es bedarf einer grundsätzlichen Abände rung des bisher gebräuchlichen Verfahrens zum Evakuieren. Dieses Verfahren ist erfin dungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens zwei Teilräumen einer Pumpe, von denen einer den andern wenigstens teil weise umgibt, mindestens je eine Treibmit- telwolke erzeugt wird und dass die so erzeug- ten Treibmittelwolken an voneinander Linab- hängigen Kondensationsflächen derselben Pumpe niedergeschlagen werden.
Das angegebene Verfahren ist in einfach ster Weise dadurch zu verwirklichen, dass ausserhalb eines ersten Raumes, in welchem mindestens eine Treibmittelwolke erzeugt und niedergeschlagen wird, in mindestens einem zweiten, zum ersten koaxialen Raum wenigstens zwei weitere, von ringförmigen Düsen aus in ihrer radialen Projektion ent gegengesetzt verlaufende Treibmittelwolken erzeugt und auf voneinander getrennten Flä chen niedergeschlagen werden.
In einem Teilraum der Pumpe können auch minde stens zwei im Querschnitt ringförmige Treib rnittelwolken erzeugt sowie auf voneinander getrennten Flächen niedergeschlagen werden, und in einem ausserhalb dieses Raumes gele genen weiteren koaxialen Teilraum können wieder mindestens zwei zusätzliche Treibmit- telwolken ringförmigen Querschnittes erzeugt und getrennt voneinander niedergeschlagen werden, wobei diese Möglichkeiten beliebig oft wiederholbar sind.
Die zur Durchführung dieser Verfahren dienende erfindungsgemässe Hochv akaumdif- fusionspumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass sie aus mindestens zwei parallel zuein ander arbeitenden Teilpumpen besteht, deren eine die andere unter Bildung voneinander unabhängiger und getrennter Kondensations flächen wenigstens teilweise umgibt.
Ist zwischen zwei benachbarten Teil pumpen eine Wandung vorgesehen, deren beide Begmenzungsflächen als Kondensations flächen für die genannten Teilpumpen aus gebildet sind, so ergibt sich eine doppelte Ausnutzung jeder Kondensationswand und damit eine weitere Vereinfachung des Auf baues derartiger Pumpen.
Weitere Einzelheiten des erfindungs gemässen Verfahrens sollen an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäss ausgebildeten, zur Durchführung des angegebenen Verfahrens bestimmten Hochvakuumpumpe mit zwei kon zentrisch zueinander angeordneten Teilpum- pen, die jeweils dreistufig ausebildet sind, beispielsweise erläutert werden.' Das Aitcführungbeispiel der erfindungs gemässen Hochvakuumdiffusionspumpe be- cteht zunächst in üblicher Weise aus einem Aussengehäuse 1, das bei ? einen Anschluss für die V orvakuumpumpe aufweist.
Das Ge häuse 1. geht bei 3 in einen Boden über, unterhalb dessen eine elektrische Heizvor richtung 4 angeordnet ist. Diese dient zur Verdampfung eines flüssigen Treibmittels 5, das in verhältnismässig dünner Schicht ober halb des Bodens 3 angeordnet ist. Das Treib mittel besteht üblicherweise aus organischen Verbindungen mit, niedrigem Dampfdruck, also vor allem entsprechend geeigneten ölen. Als Treibmittel kann aber auch Quecksilber zur Anwendung gelangen. Die IIoclrTakuum- diffusionspampe weist zunächst, bei 6 einen in üblicher Weise ausgeführten, zentralen Verdampfiingsraum auf, der von einem oben offenen Rohr 7 gebildet ist.
Oberhalb der Rohrmündung 8 befindet sich eine Düsen kappe 9, die bei 10 einen konisehen Mantel aufweist, so dass eine Ringdüse 11 gebildet wird, welche die Erzeignung einer divergie renden Wolke aus Treibmitteldampf be wirkt. Diese Wolke trifft auf eine gekühlte Wandung 12 auf, die bei 13 einen Kühlmit- telzu- bzw. bei 14 einen Kühlmittelabfluss besitzt.
Eine zweite Stufe ist dadurch verwirk licht, dass das Rohr 7 von einem Rohr 15 grö sseren Durchmessers ummantelt ist. Dieses Rohr besitzt bei 16 wieder eine Düsenkappe, so dass ein ringförmiger Verdampfungsrauin 17 entsteht, der zur Speisung der Ringdüse 18 dient. Ein drittes, noch grösseres Rohr 19 ummantelt die Rohre 7 und 15. Eine Düsen kappe 20 dient zur Bildung der Ringdüse 21. Hochvakuumpumpen dieser Art sind an sich bekannt.
Die dargestellte Hoclivakaiimdiffusions- pumpe unterscheidet sich von vorbekannter Ausführung nun in folgendem: Ausserhalb des Kühlmantels 12 wurde eine zweite, der ersten parallel. geschaltete Teilpumpe dadurch erhalten, dass ein ring- förmiger, weiterer Verdampfungsraum 22 durch konzentrische Anordnung zweier zylin drischer Mäntel. 23 und 24 geschaffen wurde.
Der dadurch entstehende, nach oben offene, ringförmige Mündungsquerschnitt 25 ist ab gedeckt durch eine Ringmanschette 56, die in Verbindung mit den Mänteln 23 und 24 zur Bildung einer innern Ringdüse 26 und einer äussern Ringdüse 27 führt. Der Ringdüse 26 liegt eine Kondensationsfläche 28 gegenüber, die von der äussern, bei vorbekannten Pum penausbildungen zu Kondensationszwecken nicht herangezogenen Begrenzungsfläche des bereits erwähnten Kühlmantels 12 gebildet wird.
Um auch für die äussere Ringdüse 27 besondere Kondensationsflächen zu schaffen, wurde der Kühlmantel 29 verwirklicht, der mit einer besonderen Kühlmittelzuleitung 30 bzw. einer besonderen Kühlmittelableitiuig 31 ausgerüstet wurde. Konzentrisch zu den Män- teln 23, 24 wurden bei 32 und 33 weitere Mäntel geringerer Bauhöhe angeordnet, so dass zwei zusätzliche Verdampfungsräume 34 und 57 entstehen, die durch die Ringman schetten 35 und 58 abgedeckt wurden.
Da durch entstehen zwei neue, ringförmige Dü sen 36, 37. Weitere, ringförmige Mäntel noch stärker herabgesetzter Bauhöhe befinden sich bei 38 und 39, so dass zwei weitere Ver- dampfungsräume 40 und 59 entstehen, die durch die Ringmanschetten 41. und 60 ab gedeckt sind. Es entstehen somit zwei weitere Ringdüsen 42 und 43.
Damit wird erkennbar, dass die beschrie bene Ausbildung der Hochvakuumdiffttsions- pumpe zur Durchführung eines Verfahrens dient, bei dem mindestens zwei Treibmittel wolken etwa über die Düsen 11 und 26 oder 27 erzeugt und diese erzeugten Treibmittel wolken an voneinander unabhängigen und voneinander getrennten Kondensationsflä chen 12 bzw. 28 oder 29 niedergeschlagen werden, wenn man nur die oberste Stufe jeder der beiden Teilpumpen betrachtet. Was für die oberste Stufe ausgeführt wor den ist, gilt sinngemäss für die Mittelstufen 18 und 36 oder 37 und für die untersten Stufen 21 und 42 oder 43.
Weiter wird erkennbar, dass ausserhalb eines ersten Rau mes 44, in welchem mindestens eine Treib mittelwolke erzeugt und niedergeschlagen wird, wenigstens eine weitere, ringförmige Treibmittelwolke im Ringraum 45 erzeugt und niedergeschlagen wird. Dadurch jedoch, dass jeder der Manschettenringe 56, 35, 58, 60 und 41 Ringdüsen 26, 27 bzw. 36, 37 bzw. 42, 43 erzeugt, werden ausserhalb des Rau mes 44 wenigstens zwei weitere, von den ringförmigen Räumen 22, 34, 40, 57 und 59 nach zueinander entgegengesetzten, radialen Richtungen divergierende Treibmittelwolken erzeugt und an voneinander unabhängigen und voneinander getrennten Kondensations flächen 28 und 29 niedergeschlagen.
In an sich bekannter Weise wird an den Flansch 47 des Gehäuses 1 der hoch zu eva kuierende Raum angeschlossen. Durch die Heizvorrichtung 4 wird das den Boden 3 be deckende flüssige Treibmittel erwärmt und verdampft. In den voneinander getrennten Verdampfungsräumen 6, 17 und 48 bzw. 59, 57, 22, 34 und 40 steigt. der Treibmittel dampf nach oben und wird durch die Düsen 11, 18, 21 bzw. 26, 27, 36, 37 und 42, 43 in schräg nach unten gerichteten, divergieren den -Wolken gegen die voneinander getrenn ten Kondensationsflächen 12 sowie 28 und 29 geleitet.
Hierbei diffundieren die im zu evakuierenden Raum vorhandenen Gasmole küle in das Innere der Pumpe und werden von dort zur Vorv akuumpumpe abgesaugt. Das an den Flächen 12, 28 und 29 konden sierte Treibmittel wird über in .der Boden platte 3 angebrachte, in der Zeichnung nicht verdeutlichte, mit Strömungswiderständen versehene oder als solche ausgebildete Ver bindungsmittel, also etwa über mit drosseln den Einschnürungen oder Kapillaren ver sehene Verbindungsöffnungen, wieder den Verdampfungsräumen zugeleitet, und zwar so,
dass es jeweils durch die äussern Ver- dampfungsräume jeder Teilpumpe allmäh lich zum innersten Verdampfungsraum der betreffenden Teilpumpe gelangt. Dadurch kommen die leichter flüssigen Bestandteile des Treibmittels in den äussern Verdamp- fungsräumen 4$ und 17 bzw. 40 und 34 sowie 59 und 57 zur Verdampfung, während der Anteil des Treibmittels mit, dem niedrig sten Dampfdruck in die innersten Verdamp- fungsräume 6 bzw. ?\?- gelangt und zur Spei sung der dem Hochvakuumraum 49 am näch sten liegenden Düsen 11 bzw. 26, 27 ver wandt wird.
Dieses an sich bekannte Ver fahren entsprielit einer fraktionierten De stillation des Treibmittels und gewährleistet ein besseres Hochvakuum.
Der Anschlussstutzen \? stellt mit dem Ringraum 50 in Verbindung, der aussen durch den Aussenmantel 1 der 11 ochvaki.um- pumpe, innen durch den Kühlmantel 29, 46 begrenzt ist. Der Kühlmantel 29, 46 ist bei 51 durchbrochen, um den Ringraum 45 bzw. über die Rohrv erbiridung 52 den Raum 53 und über Verbindung 54 den Rahm 44 mit dem Ansaugstutzen 2' zii verbinden.
Die Bauhöhe der beschriebenen Pumpe mit einer Saugleistung von beispielsweise 2000 Litern /Sekunde ist. nielit grösser als die Bauhöhe einer bisher gebräuchlichen Diffu sionspumpe mit. einer Saugleistung von nur 100 Litern/Sekunde. Der Charakter der Saug- leistungskurv e in Abhängigkeit vom im zu evakuierenden Gefäss auftretenden Drtiek ähnelt dem Charakter der bei kleineren Dif fusionspumpen auftretenden Kurven, d. h..
der Abfall der Saugleistungskurve bei zu nehmendem Dritek ist wesentlich langsamer als bei einer Diffusionspumpe gleich grosser Saugleistung bisheriger Bauart. Es kann da her auf die Zwischenschaltung einer Dampf strahlpumpe zwischen Diffusionspumpe und Vorvakuumpumpe verzichtet werden.
Der artige Dampfstrahlstufen waren bisher erfor derlich, um das Gebiet zu überbrücken, in welchem eine Diffusionspumpe einen sehleeli- teil. Wirkungsgrad besitzt und die Vor vakuumpumpe noch nicht die Saugleistung aufweist, die notwendig ist.
Raumbedarf, Herstellungskosten und Energieaufwand zur Verdampfung des Treibmittels werden bei der beschriebenen Pumpe wesentlich kleiner als bei Parallelschaltung von vorbekannten Einzelpumpen für Bleiehe Gesamtleistung. Ausserdem treten Vereinfachungen durch ge meinsame Einführung der abgesaugten Gase in die zur '\7oi--ziluiumpumpe führende Lei tring ein.