Hochvakuumbehälter mit Pumpenaggregat zur Erzeugung des Vakuums Zur Erzeugung des Hochvakuums in einem Hoch vakuumbehälter, z. B. in einem Hochvakuumofen oder einem Imprägnierkessel, verwendet man bisher ein neben dem Behälter aufgestelltes gesondertes Pumpen aggregat, das in der Regel aus einer Diffusionspumpe, insbesondere öldiffusionspumpe, und einer Vorpumpe besteht.
Diese Vorpumpe kann gegebenenfalls meh rere Pumpen umfassen. Der Raumbedarf einer solchen Anlage ist verhältnismässig gross, da das neben dem Behälter aufgestellte Pumpenaggregat in seinen Aus massen, insbesondere bei grossen Pumpenleistungen, oft die Grösse des Vakuumbehälters erreicht oder noch übersteigt.
Die Erfindung gibt eine Lösung an, durch die die genannte Anordnung hinsichtlich des Aufwandes und des Raumbedarfes wesentlich vereinfacht wird. Die neue Lösung besteht darin, dass die Diffusionspumpe nach Art eines ununterbrochenen oder aufgeteilten Mantels ausgebildet ist und, sich dem Behältermantel ringsherum anschmiegend, mit dem Behälter eine Ein heit bildet. Bei der bevorzugten Ausführung ist die Diffusionspumpe, sich innen an den Behälter an schmiegend, in den Behälter eingebaut.
Die Anwendung der Erfindung ist nicht be schränkt auf Hochvakuumbehälter mit kreisförmigem Querschnitt, sie kann vielmehr auch bei Behältern einer anderen Querschnittsform, insbesondere einer rechteckigen Querschnittsform, angewandt werden. In diesem Fall, aber auch sonst kann es sich empfehlen, die Diffusionspumpe in mehrere Einheiten aufzuteilen.
Die Zeichnung veranschaulicht zwei Ausführungs beispiele; es zeigt: Fig. 1 in einem Längsschnitt einen gemäss der Er findung ausgeführten Hochvakuumofen mit in den Ofen eingebauter Diffusionspumpe; Fig.2 schematisch in einem Querschnitt einen Hochvakuumbehälter rechteckigen Querschnitts, bei dem die in den Behälter eingebaute Diffusionspumpe in mehrere Einheiten unterteilt ist.
Es sei angenommen, dass der in Fig. 1 gezeigte Hochvakuumofen kreisförmigen Querschnitt habe. Die Ofenwandung besteht aus dem zylindrischen Ofen mantel 1, dem in zwei Einheiten 2 und 3 unterteilten Boden und dem Deckel 4. Der Bodenteil 3 bildet eine ringförmige Wanne zur Aufnahme des Öles oder son stigen Treibmittels für die im folgenden noch beschrie bene Diffusionspumpe. Die genannten Teile 1 bis 4 sind in an sich bekannter Weise durch lösbare Mittel, wie Schrauben, Klappschrauben und dergleichen, mit einander verbunden. An den Verbindungsstellen sind in üblicher Weise Dichtungsringe aus Gummi, wei chem Metall oder dergleichen eingefügt, wie das in Fig. 1 bei 5, 6 und 7 angedeutet ist.
Die Wandungsteile 1, 2 und 4 sind in üblicher Weise als Doppelwandungen ausgeführt, um eine Kühlung des Ofengehäuses durch Kühlmittel, z. B. Kühlwasser, zu ermöglichen, wie das an sieh bekannt und in der Fig. 1 schematisch dargestellt ist.
Der Bodenteil 2 trägt mit Hilfe des Stützgestells 8 einen zylindrischen Tiegel 9 zur Aufnahme des im Ofen zu behandelnden Gutes. Der Tiegel 9 ist seiner seits von einer wassergekühlten Induktionsspule 10 umgeben, durch die also in bekannter Weise beim Betrieb des Ofens Strom hindurchgeleitet wird, der seinerseits durch die Induktionswirkung das im Tiegel 9 befindliche Gut auf die erforderliche Temperatur erhitzt. Dies setzt voraus, dass das zu behandelnde Gut für induktive Erwärmung geeignet ist.
Ist diese Vor aussetzung nicht gegeben, so treten an die Stelle der Spule 10 ein oder mehrere Heizkörper, die durch einen elektrischen Strom erhitzt werden und die ihrer seits durch Strahlung die Wärme auf das zu behan delnde Gut im Tiegel 9 übertragen. Der Tiegel 9 kann aus einer keramischen Masse, z. B. Schamotte oder Maggnesit, und ferner auch aus Graphit oder Metall, z. B. Molybdän, bestehen.
Verwendet man einen Me talltiegel, so kann man von der induktiven Beheizung auch dann Gebrauch machen, wenn das Behandlungs gut unmittelbar durch die Induktionswirkung nicht er hitzt wird. Vielmehr wird dann unmittelbar nur der Tiegel 9 durch die Induktionswirkung auf die ge wünschte Temperatur gebracht und durch Wärmelei tung das Behandlungsgut erhitzt.
Das Behandlungsgut wird in der Weise einge bracht, dass der Bodenteil 2 mit den von ihm getra genen Teilen 8 und 9 und gegebenenfalls auch 10 aus dem im übrigen feststehenden Behälter hydraulisch oder mechanisch nach unten ausgefahren und darauf das Gut in den Tiegel 9 gegeben wird.
Die Diffusionspumpe, die sonst den Hauptteil des gesondert aufgestellten Pumpenaggregates bildet und über eine Pumpleitung mit dem Ofen verbunden wird, ist hier hohlzylindrisch ausgebildet und, sich innen dem Ofenmantel ringsherum anschmiegend, in den Ofen eingebaut. Es war schon erwähnt, dass der Boden teil 3 zugleich eine ringförmige Wanne zur Aufnahme des Treibmittels, z. B. Öl, für die Diffusionspumpe bildet. Zur Beheizung des Treibmittels ist eine elek trische Widerstandsheizung vorgesehen in Gestalt einer elektrischen Heizspule 11.
Zum Aufbau der hohlzylindrisch ausgebildeten Diffusionspumpe sind insgesamt vier Zylinder 12, 13, 14 und 15 vorgesehen, die in ihrer Höhe - entspre chend der Darstellung - gestaffelt sind und von der Ringwanne 3 getragen werden, das heisst an ihr be festigt sind. An den drei inneren Zylindern sind Schirme 12a, 13a und 14a gebildet bzw. angebracht, mit deren Hilfe drei ringförmige Düsen 16, 17 und 18 zur Herbeiführung der Saugwirkung gebildet werden, wie aus Fig. 1 zu ersehen ist. Der innere Teil des Ofenmantels 1 wird vorzugsweise, wie in Fig. 1 ge zeigt ist, als Begrenzungswand und zugleich zur Küh lung der Diffusionspumpe mitbenutzt.
Die Öldämpfe steigen aus der entsprechend be- heizten Ringwanne 3 in den zylindrischen Spalten, die durch die Zylinder 12 bis 15 gebildet sind, empor, treten durch die Düsen 16 bis 18 aus; sie bewirken durch Diffusion ein Absaugen der Gase aus dem Ofeninneren und werden an der gekühlten Ofenwand 1 kondensiert und laufen in die Ringwanne 3 zurück. Die durch die Diffusionspumpe aus dem Ofeninnern angesaugten Gase werden in der Diffusionspumpe bis auf den Vorvakuumdruck komprimiert und durch die Anschlussstutzen 19 von der Vorpumpe abgesaugt.
Es empfiehlt sich, zur Verhinderung der Rückdiffusion von Treibmitteldämpfen in den Vakuumbehälter eine entsprechend ausgebildete, z. B. dachförmige Abdek- kung über der Diffusionspumpe anzubringen, z. B. wie dargestellt, in Form eines vom Ofenmantel 1 getra genen Ringes 20, dessen Innenrand nach innen hin abgewinkelt ist. Dieser Ring 20 kann ebenfalls flüs sigkeitsgekühlt sein und wird alsdann doppelwandig ausgebildet und an den Kühlmittelkreislauf ange schlossen.
Auch für die Ringwanne 3, die das Öl oder son stige Treibmittel der Diffusionspumpe aufnimmt, kann eine Kühlung, die zum Beispiel mit einer Kühlflüssig keit betrieben wird, vorgesehen werden, indem zum Beispiel, wie in Fig. 1 angedeutet ist, der Boden der Ringwanne 3 doppelwandig ausgebildet wird zur Durchleitung eines Kühlmittels. Hiermit erhält man die Möglichkeit, das in der Ringwanne 3 befindliche Treibmittel schneller abzukühlen und damit die Pumpe schneller ausser Betrieb zu setzen.
Infolgedessen kann verhältnismässig schnell der Ofen belüftet und geöffnet werden, ohne dass das Öl durch den Sauerstoff der Luft oxydiert wird, während man sonst für diesen Zweck ein Hochvakuumventil vorsieht, über das die Pumpe vom Ofen abgetrennt wird, worauf dieser ge öffnet und gelüftet werden kann. Die Diffusionspumpe ist in Fig. 1 hinsichtlich der Ausbildung der Düsen 16 bis 18 und der sonstigen Einzelheiten nur schematisch dargestellt, da diese Einzelheiten an sich hinreichend bekannt sind und da das Wesen der Erfindung nicht in diesen Einzelheiten besteht, sondern für den gezeig ten Fall, u. a. in dem Einbau der Pumpe in den Va kuumbehälter derart, dass diese zwei Teile eine Einheit bilden.
Die Zylinder 12 bis 15 der Diffusionspumpe können, wie noch kurz erwähnt sei, in üblicher Weise aus Aluminium oder Kupfer oder aus nichtrostendem Stahl hergestellt werden.
Es empfiehlt sich im allgemeinen, den inneren Zylinder 12 der Diffusionspumpe gegen eine den Pumpenbetrieb gefährdende Abkühlung durch einen oder mehrere Reflexionsschirme zu schützen. Ein sol cher zylindrischer Reflexionsschirm ist in Fig. 1 bei 22 angedeutet. Der oder die Reflexionsschirme werden bei der bevorzugten Ausführung innen und aussen hochglänzend poliert, so dass sie ein möglichst hohes Reflexionsvermögen haben und somit die vom Zylin der 12 abgestrahlte Wärme auf diesen zurückstrahlen. Der gesamte Ofen kann in an sich bekannter Weise mit Hilfe von angeschweissten Auslegern 23 an ein Traggestell oder dergleichen angebaut werden.
Um ein anschauliches Beispiel zu geben und zu gleich ein besonders bedeutungsvolles Anwendungs gebiet aufzuzeigen, ist die neue Anordnung oben an hand eines elektrisch beheizten Hochvakuumofens er läutert worden. Die Erfindung ist jedoch in ihrer An wendung auf derartige Hochvakuumöfen nicht be schränkt, sie kann vielmehr auch bei sonstigen Hoch vakuumbehältern, gleichgültig, ob sie zu einem Ofen, zu einem Imprägnierkessel oder einer sonstigen Hoch vakuumeinrichtung gehören, benutzt werden.
Es ist auch ersichtlich, dass der Einbau der Diffusionspumpe in den Hochvakuumbehälter nicht einen Behälter kreisförmigen Querschnitts zur Voraussetzung hat. Der Behälter kann auch andere Querschnittsformen auf weisen, z. B. einen rechteckigen Querschnitt. Alsdann erhält die Diffusionspumpe ebenfalls einen rechtecki gen Verlauf, wobei sie auch hierbei mantelartig aus gebildet ist und sich dem Behältermantel anschmiegt.
Allgemein und insbesondere bei Hochvakuum behältern rechteckigen Querschnitts mit grossen Ab- messungen ist es möglich bzw. empfehlenswert, die Diffusionspumpe in mehrere Einheiten zu unterteilen, wie das in Fig. 2 in einem Querschnitt schematisch dargestellt ist. In dieser Figur ist bei 30 der doppel wandig ausgebildete Behältermantel angedeutet. In diesen Behälter ist die Diffusionspumpe eingebaut. Sie ist jedoch in mehrere Einheiten unterteilt, und zwar sind an den Längsseiten je vier Einheiten 31a und an den Schmalseiten je zwei Einheiten 31b angebracht.
Die Einheiten 31a der einen Längsseite und ebenso die der anderen Längsseite stossen unmittelbar anein ander; das gleiche gilt für die Einheiten 31b jeder Schmalseite. Zwischen den Einheiten 31a einerseits und 31b anderseits sind in den Ecken des Behälters kleine Lücken gelassen, jedoch wird auch hier - als Ganzes gesehen - von dem neuen Grundgedanken Gebrauch gemacht; denn die Einheiten der Diffusions- pumpe bilden auch hier einen, allerdings unterbroche nen Mantel, der sich ringsherum dem Behältermantel anschmiegt. Für jede Pumpeneinheit ist je ein geson derter Pumpstutzen 31a' bzw. 31b' vorgesehen.
Wie aus der Zeichnung deutlich zu ersehen ist, bietet die neue Anordnung den Vorteil einer wesent lichen Ersparnis an Aufwand und an Raum. Im Falle der Fig. 1 ist die Diffusionspumpe in den Behälter eingebaut, und dieser ist zurAufnahme derDiffusions- pumpe im Durchmesser nur wenig weiter zu halten, als es den sonstigen Gegebenheiten des Behälters ent sprechen würde.
Darüber hinaus aber hat die neue Lösung den Vorteil, dass man hier - sofern es sich um grosse Hochvakuumbehälter handelt - beispiels weise Diffusionspumpen verwenden kann, deren Aussendurchmesser dem Innendurchmesser des Behäl ters gleichkommt und die infolgedessen eine sehr grosse Saugleistung ergeben. Wollte man bei gesonderter Aufstellung der Diffusionspumpe eine gleiche Saug- leistung erhalten, so käme man zu Pumpenabmessun gen, die wirtschaftlich nicht mehr tragbar und daher allgemein für Zwecke der vorliegenden Art nicht ge baut werden.