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Hochvakuumbehälter Zur Erzeugung des Hochvakuums in einem Hochvakuumbehälter,
z. B. in einem Hochvakuumofen oder einem Imprägnierkessel, verwendet man bisher
ein neben dem Behälter aufgestelltes gesondertes Pumpenaggregat, das in der Regel
aus einer Diffusionspumpe, insbesondere, Oldiffusionspumpe, und einer Vorpumpe besteht.
Diese Vorpumpe kann gegebenenfalls mehrere-Pumpen umfassen. Der Raumbedarf einer
solchen Anlage ist verhältnismäßig groß, da das neben dem Behälter aufgestellte
Pumpenaggregat in seinen. Ausmaßen, insbesondere bei großen Pumpenleistungen, oft
die Größe des Vakuumbehälters erreicht oder noch übersteigt.
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Es ist auch schon. der Vorschlag bekanntgeworden, in einen Vakuumbehälter,
und zwar in das Gefäß eines Quecksilber-Dampfgleichrichters, die zugehörige Diffusionspumpe,
normaler Bauart einzubauen. Dies führt notwendigerweise zu einer unwirtschaftlichen
Vergrößerung des Gefäßes.
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Gegenstand der Erfindung ist ein HochvakuumbChälter, in dem das Vakuum
durch ein Pumpenaggregat mit Diffusionspumpe erzeugt wird. Der Raumbedarf und Bauaufwand
eines solchen Hochvakuumbehälters wird dadurch wesentlich verringert, daß erfindungsgemäß
die Diffusionspumpe, sich hohlzylindrisch dem Behältermantel rundherum anschmiegend,
mit dem Hochvakuumbehälter eine Einheit bildet. Bei der bevorzugten: Ausführung
ist die Diffusionspumpe, sich von innen dem Behältermantel anschmiegend, in den
Behälter eingebaut.
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Die Anwendung der Erfindung ist nicht beschränkt auf Hoch.vakuumbehälter
mit kreisförmigem Querschnitt, sie kann, vielmehr auch bei Behältern einer anderen
Ouerschnittsform, insbesondere einer rechteckigen Querschnittsform, angewandt werden..
In diesem Fall, aber auch sonst kann es sich empfehlen, die Diffusionspumpe in mehrere
Einheiten auf -zuteilen.
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Die Zeichnung veranschaulicht zwei Ausführungsbeispiele; es zeigt
Fig. 1 in einem Längsschnitt einen gemäß der Erfindung ausgeführten Hochvakuumofen
mit in den Ofen eingebauter Diffusionspumpe, Fig.2 schematisch in einem Querschnitt
einen Hochva.kuumbehälter rechteckigen. Querschnitts, bei dem die in den Behälter
eingebaute Diffusionspumpe in mehrere Einheiten unterteilt ist.
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Es sei angenommen, daß der in Fig. 1 gezeigte Ho chvakuumofen kreisförmigen
Querschnitt habe. Die Ofenwandung besteht aus dem zylindrischen Ofenmantel 1, dem
in zwei Einheiten 2 und 3 unterteilten Boden und dem Deckel 4. Der Bodenteil 3 bildet
eine ringförmige Wanne zur Aufnahme des Öls oder sonstigen Treih.mittels für die
im folgenden noch zu beischreiben,deDiffusionspumpe. Die genannten Teile I bis 4
sind in an sich bekannter Weise durch lösbare Mittel, wie Schrauben, Klappschrauben
u. dgl., miteinander verbunden. An den Verbindungsstellen sind in üblicher Weise
Dichtungsringe aus Gummi, weichem Metall od. dgl. eingefügt, wie das in Fig. 1 bei
5, 6 und 7 angedeutet ist.
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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 sich bekannt und in der Fig. 1 schematisch dargestellt
ist.
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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 seiners.e,it.s
von einer wassergekühlten Induktionsspule 10 umgeben, durch die also in bekannter
Weises 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 Voraussetzung nicht gegeben, so treten. an die, Stelle der
Spule 10 ein oder mehrere Heizkörper, die durch einen elektrischen Strom erhitzt
werden und die ihrerseits durch Strahlung die Wärme auf das zu behandelnde Gut im
Tiegel 9 übertragen. Der Tiegel 9 kann aus einer keramischen Masse, z. B. Schamotte
oder Magnesit, und ferner auch aus Graphit oder Metall, z. B. Molybdän, bestehen.
Verwendet man einen Metalltiegel, so kann. man von der induktiven Beheizung auch
dann Gebrauch machen, wenn, das Behandlungsgut unmittelbar, durch. die Induktionswirkung
nicht erhitzt wird. Vielmehr wird dann unmittelbar
nur der Tiegel
9 durch die Induktionswirkung auf die gewünschte Temperatur gebracht und durch Wärmeleitung
das Behandlungsgut erhitzt.
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Das Behandlungsgut wird in. der Weise eingebracht, daß der Bodenteil
2 mit den von ihm getragenen 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.
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Die Diffusionspumpe, die sonst den Hauptteil des gesondert aufgestellten
Pumpenaggregats bildet und über eine Pumpleitung mit dem Ofen verbunden wird, ist
hier gemäß der Erfindung, sich von innen dem Ofenmantel anschmiegend, in den Ofen
eingebaut. Es war schon, erwähnt, daß der Bodenteil 3 zugleich .eine ringförmige
Wanne zur Aufnahme des Treibmittels, z. B. Öl, für die Diffusionspumpe bildet. Zur
Beheizung des Treibmittels ist eine elektrische Widerstandsheizung vorgesehen in
Gestalt einer elektrischen Heizspule 11.
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Zum Aufbau der hohlzylindrisch ausgebildeten Diffusionspumpe sind
insgesamt vier Zylinder 12, 13, 14 und 15 vorgesehen, die in ihrer Höbe - eiltsprechend
der Darstellung - gestaffelt sind und von der Ringwanne: 3 getragen werden, d. h.
an ihr befestigt sind. An den ersten drei 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 gezeigt ist, als
Begrenzungswand und zugleich zur Kühlung der Diffusionspumpe mitbenutzt.
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Die Öldämpfe steigen aus der entsprechend beheizten Ringwanne 3 in
den zylindrischen Spalten, die durch die Zylinder 12 bis 15 gebildet sind, empor
und treten durch die Düsen 16 bis 18 aus. Sie bewirken durch Diffusion ein Absaugen
der Gase aus dein Ofeninnern, 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 von Düse zu Düse bis auf dein Vorvakuumdruck
komprimiert und durch die. Anschlußstu.tzen.19 von der Vorpumpe abgesaugt. Es empfiehlt
sich., zur Verhinderung der Rückdiffusion von Treibmitteldämpfen in dem Vakuumbehälter
ein:-, entsprechend ausgebildete, z. B. dachförmige Abdeckung über der Diffusionspumpe
anzubringen, z. B., wie dargestellt, in Form eines vom Ofenmantel 1 getragenen Ringes
20, der nach innen hin abgewinkelt ist. Dieser Ring 20 kann ebenfalls flüssigkeitsgekühlt
sein. und wird alsdann doppelwandig ausgebildet und an den Kühlmittelkreislauf angeschlossen.
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Auch für die Ringwanne 3, die das Öl oder sonstige Treibmittel der
Diffusionspumpe aufnimmt, kann eine Kühlung, die z. B. mit einer Kühlflüssigkeit
betrieben wird, vorgesehen «erden, indem z. B., 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
01 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 geöffnet 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
in dem Einbau der Pumpe in den Vakuumbehälter. 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.
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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, solcher 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 Zylinder 12 abgestrahlte Wärme auf diesen zurückstrahlen. Der
gesamte Ofen kann in an sich bekannter Weise mit Hilfe von angeschweißten Auslegern
23 an ein Traggestell od. dgl. angebaut werden.
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Um ein anschauliches Beispiel zu geben und zugleich ein besonders
bedeutungsvolles Anwendungsgebiet aufzuzeigen, ist die neue Anordnung oben an Hand
eines elektrisch beheizten Hochvakuumofens erläutert worden. Die. Erfindung ist
jedoch in ihrer Anwendung auf derartige Hoclivakuumöfen nicht beschränkt, sie kann
vielmehr auch bei sonstigen Hochvakuumbehältern, gleichgültig, ob sie zu einem Ofen,
zu einem linprägnierkessel oder einer sonstigen Hochvakuun iein.richtung gehören,
benutzt werden. Es ist auch ersichtlich, daß die erfindungsgemäße Anordnung der
Diffusionspumpe nicht einen Behälter kreisförinigen Querschnitts zur Voraussetzung
hat. Der Behälter bann auch andere Querschnittsformen aufweisen, z. B. einen rechteckigen
Querschnitt. Alsdann erhält die Diffusionspumpe ebenfalls einen rechteckigen Verlauf,
sich jedoch auch hierbei hohlzylindrisch dem Behälter anschmiegend.
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Allgemein und insbesondere bei Hochvakuumbehältern rechteckigen Querschnitts
mit großen Abmessungen 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 doppelwandig ausgebildete Behältermantel
angedeutet. In diesen Behälter ist, entsprechend der Fig. 1, die Diffusianspunipe
eingebaut. Sie ist jedoch in mehrere Einheiten unterteilt, und zwar sind an, den
Längsseiten je vier Einheiten 31 a- und an, den Schmalseiten je zwei Einheiten 31
b angebracht. Die Einheiten 31 a der einen Längsseite und ebenso die-
der anderen, Längsseite stoßen unmittelbar aneinander; das gleiche gilt für die
Einheiten 31 b der einen und der anderen Schmalseite. Zwischen den Einheiten 31a
einerseits und 31 b andererseits sind in. den Ecken. des Behälters kleine Lücken
gelassen, jedoch wird auch hier - als Ganz- ,s gesehen - von dem neuen Grundgedanken
Gebrauch gemacht; denn. die Einheiten der Diffusionspumpe folgen ringförmig aufeinander
und schmiegen sich rundherum der Behälterwand an. Für jede Pumpeneinheit ist je,
ein gesonderter Pumpstutzen 31 a' bzw. 31 b' vorgesehen.
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R'ie aus der Zeichnung deutlich zu ersehen ist, bietet die neue Anordnung
den Vorteil einer wesentlichen Ersparnis an Aufwand und an Raum, da die Diffusionspumpe
in den Behälter eingebaut ist uni dieser zur Aufnahme der Diffusionspumpe im Durchmesscr
nur
wenig weiter zu halten. ist, als es den sonstigen Gegebenheiten des Behälters entsprechen
würde. Darüber hinaus aber hat die neue: Lösung den Vorteil, da,ß man hier - sofern
es sich um große Hochvakuumbeh ,älter handelt - Diffusionspumpen verwenden. kann,
deren Durchmesser dem des Behälters gleichkommt und die infolgedessen eine sehr
große Saugleistung ergeben. Wollte man bei gesonderter Aufstellung der Diffusionspumpe
eine gleiche Saugleistung erhalten., so käme man zu Pumpenabmessungen, die wirtschaftlich
nicht mehr tragbar und daher allgemein für Zwecke der vorliegenden Art nicht gebaut
werden.