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Vakuumpumpenanlage Es ist bekannt, in einer Vakuumpumpenanlage sowohl
eine Diffusionspumpe als auch eine mechanische Pumpe, zu welcher die Diffusionspumpe
hinarbeitet, zusammenzufassen. Diese Pumpen sind gewöhnlich durch Rohrleitüngep
und von Hand zu betätigende Ventile derart verbünden, daß man' zuerst nur mit der
mechanischen Saügpümpe den Apparat oder das Gefäß evakuieren kann; danach können
die Verbindungen so geändert werden, daß die Diffusionspumpe in Hintereinanderschaltung
mit der mechanischen Saugpumpe in 2 Betrieb gesetzt wird, um eine'- 'fast vollständige
Evakuierung zu erreichen.
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Zur Betätigung der Absc'nlußorgane solcher Vakuumpumpenanlagen hat
man auch schon eine Einrichtung vorgesehen, mittels derer man sowohl das Einlaßventil
der Diffusionspumpe als auch ein Ventil bedienen kann, über welches die mechanische
Saugpumpe unmittelbar mit dem Einlaß verbunden wird. Diese Einrichtung erlaubt es
aber nicht, beide Pumpen gegen das reaktivierende Gefäß gleichzeitig abzuschließen.
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Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, die Bedienung von Vakuumpunipenanlagen,
bestehend aus einer mechanischen Saugpumpe und einer Diffusionspumpe mit Einlaßventil
und Ventile enthaltenden Umgehungsleitungen, um die Saugpumpe gewünschtenfalls unmittelbar
mit dem Einlaß zu verbinden, und einem Bedienungsorgan für die Ventile in den Umgehungsleitungen
und das Einlaßventil, mittels dessen diese Ventile in zwei Schaltstellungen betätigt
werden, weiter zu vereinfachen und zu verbessern. Gemäß der Erfindung ist eine dritte
Schaltstellung des Betätigungs-. Organs vorgesehen; in welcher sowohl die mechanische
Saugpumpe als auch die Diffusionspumpe von dem zu evakuierenden Gefäß abgeschlossen
ist, während in einer vierten Schaltstellung die so abgeschlossene Anlage mit einer
Ventileinrichtung zum Einlaß von Luft verbunden ist.
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Die gemäß der Erfindung ausgestaltete Betätigungseinrichtung von Vakuümpumpenanlagen
der oben näher geschilderten Art bringt bei- der Bedienung bzw. beim Betrieb einen
erheblichen Fortschritt. Es werden nämlich die beim Auspumpen erforderlichen vier
Betriebszustände - Stufen - durch die aufeinanderfolgenden Schwenkbewegungen eines
einzigen Hebels jeweils über 90° geschaltet, wodurch sich baulich wie im Betrieb
eine bedeutende Vereinfachung und Verbesserung ergibt.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindüngsgegenständes ist
ein an sich bekanntes, auch das Ventil in der Umgehungsleitung und die Ventilbetätigüngseinrichtüng
enthaltendes Gehäuse für das Einlaßventil an dem Eintritt der Diffusionspumpe voxhänden@ünd
ein Bedienungsorgan für diese Anordnung vöri Ventilen vorgesehen, die aus einer
ei nzigeri-vön außen zu betätigenden Spindel besteht. Die Verwendung nur einer Betätigungsspindel
vermindert die Gefahr von Undichtheiten.
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Das Ventil in der Umgehungsleitung und das Einlaßventil können in
an sich bekannter Weise mechanisch zu betätigen sein.
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IIan kann auch die Ventileinrichtung zum Einlaß von Luft mittels eines
Druckschalters - Mikro-Schalters - elektrisch betätigen, welcher seinerseits dprch
Nocken geschaltet wird, die um die Bedienungsörgane angeordnet sind. Vorteilhaft
ist die Zusammenfassung der Bauteile zu einer selbsttragenden Baueinheit. Bei dieser
Ausbildung ist die Saugpumpe in dem das ölbadgehäusebildenden Grundgestell untergebracht
und die Diffusionspumpe unmittelbar auf dem Grundgestell angeordnet. Das Ventilgehäuse
ist auf -der. Diffusionspumpe vorgesehen. Es können im oberen Teil der Diffusionspumpe.
und im oberen Teil des Ventilgehäuses miteinander verbundene Kühlmäntel vorgesehen
sein.
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Es ist vorteilhaft, den zum Antrieb für. die mechanische Saugpumpe
dienenden Elektromotor auf dem das Grundgestell der Anordnung bildende Ölbad--
Dadurch wird ein zusätzIiclier Rahmen für die Anlage, der sonst benötigt -wird;
über= flüssig.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine Seitenansicht der neuen Anlage, Fig.2
eine Draufsicht auf die #Tentilbetätigungseinrichtung, Fig. 3 einen senkrechten
Schnitt in der Linie 3-3 der Fig. 2, Fig. 4 einen Schnitt in der Linie 4-4 der Fig.
2 Fig. 5 eine Ansicht eines Teils der Fig. 2 von links teilweise in der Linie 5-5
der Fig. 2 geschnitten, Fig. 6 einen Schnitt in der Linie 6-6 der Fig. 2, Fig. 7
eine Seitenansicht des Grundgestells, bei dem die Seitenwand teilweise entfernt
ist, und Fig. 8 einen Schnitt durch die auf dem Grundgestell angeordnete Diffusionspumpe.
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Die Anlage besteht aus einem Leichtmetall- bzw. Leichtmetall-Legierungs-Grundgestell
11 (vgl.Fig.l), welches als Ölgefäß ausgebildet ist und eine mechanische Saugpumpe
der in Fig. 7 in ihren Einzelheiten dargestellten Bauart enthält. Diese Pumpe besteht
aus einem zylindrischen Gehäuse 13 mit einem zylindrischen, auf einem exzentrischen
Zapfen umlaufenden Verdrängungskörper, welcher mit einem hin- und hergleitenden
Blatt (Flügel) 15 in Verbindung steht. Auf der einen Seite dieses Flügels ist die
Eintrittsöffnung und auf der anderen Seite die Austrittsöffnung 17 vorgesehen. Der
Verdrängungskörper sitzt auf dem Kurbelzapfen einer das Gehäuse auf einer Seite
durchdringenden Welle 18, die auf dem aus dem Gehäuse herausragenden '\@Tellenstumpf
eine Riemenscheibe 19 trägt. Die Riemenscheibe wird über einen Keilriemen von dem
auf der schrägen, einen Teil des Grundgestells bildenden Fläche 21 angeordneten
Elektromotor 20 angetrieben. Die Pumpe arbeitet in dem Ölbad 22 und hat ein unter
dem Ölspiegel liegendes Austrittsventil 23.
Auf der Saugseite hat sie einen
einstellbaren Öleintritt 24, und das in die Pumpe gelangende Öl wird durch das Auslaßventil
für die Luft nach außen gedrückt.
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Das gegossene Grundgestell 11 hat eine ebene Oberseite, auf welcher
der Unterteil 25 der in Fig. 8 dargestellten Diffusionspumpe festgeschraubt ist.
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Die Diffusionspumpe besteht aus einem kräftigen, zylindrischen Metallgehäuse
26, das unten durch eine abnehmbare Platte verschlossen und so im Grundgestell angeordnet
ist, daß sein unteres Ende in eine Heizkammer hineinragt. Ein elektrisches Heizelement
27 ist an der unteren Abschlußplatte des Pumpengehäuses befestigt. Im Pumpengehäuse
ist ein Ölgefäß 28 vorgesehen, das das vom Heizelement 27 beheizte Öl aufnimmt.
Von bz«,-. aus dem Ölgefäß 28 erstrecken sich zwei konzentrisch zueinander und zum
Pumpengehäuse angeordnete Dampfrohre 29, 30, die übereinanderliegende Diffusionshauben
31, 32 und 33 tragen. Der obere Teil des Pumpengehäuses ist außen abgedreht, und
über den so entstandenen dünneren Wandteil ist ein Rohr 34 geschoben, wodurch ein
Wassermantel entsteht. Der untenliegende Austritt aus dem Wassermantel ist mit 35
und der obenliegende Eintritt -. 1). Unterhalb des Wassermit 36 bezeichnet (vgl.
Fit' mantels, der sich bis zur obersten der drei Hauben erstreckt, ist eine nah
der Seite führende Austrittsleitung 37 aus dem Pumpengehäuse vorgesehen.
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Das Pumpengehäuse hat oben einen Flansch 38 (vgl. Fig. 8), aufwelchem
ein Ventilgehäuse40 festgeschraubt ist. Der Unterteil dieses Ventilgehäuses hat
einen durch die Außenwand 41 begrenzten Wassermantel. Der unten vorgesehene Austritt
42 aus diesem Wassermantel ist zu dem Eintritt 36 des Wassermantels der Diffusionspumpe
geführt. Der Eintritt 43 in den Wassermantel des Ventilgehäuses steht mit der Wasserregulierungseinrichtung
44 in Verbindung. Durch die Leitung 35 wird das Wasser aus dem Wassermantel der
Diffusionspumpe abgeführt. Das Ventilgehäuse 40 hat oben einen Flansch 140, mit
dem es an die Unterseite einer beliebigen zu evakuierenden Vorrichtung angeschraubt
werden kann.
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In der Unterseite, mit der es an den Flansch 38 der Diffusionspumpe
angeschraubt ist, enthält das Gehäuse 40 eine verhältnismäßig große kreisförmige
Öffnung 45 (vgl. Fig. 3 und 4). Diese Öffnung hat einen Durchmesser, der etwa so
groß ist, wie der Durchmesser der Eintrittsöffnung der Diffusionspumpe. Die Ventilöffnung
45 ist von einem nach oben abgehenden Ventilsitz 46 umgeben, auf welchem die Ventilscheibe
47 abdichtet. Diese ist an ihrer Unterseite mit einem auswechselbaren Dichtungsring
48 versehen, der aus Kunstgummi, z. B. dem unter dem Handelsnamen »Nygon« bekannten
Material besteht. Die Dichtungsscheibe 47 dient nicht nur dazu, den Einlaß in die
Diffusionspumpe zu steuern, also zu öffnen oder abzuschließen, sondern sie wirkt
auch, wenn sie angehoben ist, als eine Drossel, welche das Eindringen von Ölnebeln,
die sich durch Kondensieren des Öldampfes bilden, in den zu evakuierenden Raum verhindert.
Auf dem oberen Ende der Dampfrohranordnung in der Diffusionspumpe ist ebenfalls
eine Drosselscheibe 48 angeordnet (vgl. Fig. 8). Diese Drosselscheibe und die Ventilscheibe
47, welche in dem vom Wassermantel umgebenen Teil der Pumpe bzw. des Ventilgehäuses
liegen, erhöhen den Wirkungsgrad der Anlage. Oberhalb des Plattenventils in der
Nähe des oberen Endes des Wassermantels des Ventilgehäuses ist eine Blende 49 mit
einer mittigen Öffnung 50 für das zu evakuierende Gas vorgesehen. Diese Öffnung
wird von einem dreiarmigen Kreuz 51 überspannt (vgl. Fig. 2), das in der Mitte eine
Führung 52 hat (vgl. Fig. 3 und 4), welche zur Führung des die Nockenrolle 54 tragenden
zylindrischen Teils 53 dient. Der Teil 53 ragt unten aus der Führung heraus und
trägt einen Kugelkörper 56 mit dem Schaft 55. Die Kugel 56 liegt in einem entsprechend
geformten Teil auf der Rückseite der Ventilscheibe 47. Durch Anheben und Absenken
des Teils 52 wird das Plattenventil geöffnet und geschlossen.
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Quer durch das Ventilgehäuse, oberhalb des Teils 53 erstreckt sich
eine Ventilbetätigungs-Spindel 57, welche in dem abgedichteten Lager 58 an der einen
Wand des Gehäuses gelagert ist und durch eine Öffnung in. der anderen Seitenwand
hindurchgeht, hinter welcher eine Abdichtung 59 vorgesehen ist. Etwa in der Mitte
der Länge der Spindel ist eine Nockenscheibe 60 für die Ventilbetätigung vorgesehen.
Diese ist über den größeren Teil ihres Umfangs kreisförmig und konzentrisch zur
Spindel angeordnet. An einer Stelle hat die Nockenscheibe60 eine Vertiefung 61,
neben der beiderseits, also die Seitenflächen der Nockenscheibe60 überragend (vgl.
Fig. 3), Führungen 62, 63 angeordnet sind, die dem Verlauf der Vertiefung folgen.
Der Teil 53 der Ventilscheibe 47 berührt die Unterseite der Nockenscheibe und hat
zwei Arme 64, 65 (vgl. Fig. 3), welche sich beiderseits der Nockenscheibe 60 nach
oben erstrecken und nach innen gerichtete Nockenrollen66, 67 tragen. Diese Nockenrollen
können auf die inneren, also zur Welle bin gelegenen Flächen der Führungsstücke
62, 63 auflaufen, welche sich an die Vertiefung 61 anschließen. Wenn die Spindel
57 so gedreht wird, daß die Vertiefung 61 unten liegt, kommen die Nockenrollen 66,
67 mit den Führungsstücken 62, 63 in Berührung, und die Ventilscheibe 47 wird angehoben.
Während des Umlaufs des übrigen, dreiviertel des Umfangs der Nockenscheibe ausmachenden
Teils wird
das Plattenventil fest geschlossen gehalten. Der Schaft
55 mit der Kugel 56 kann durch die Einstellschraube 68 und die Gegenmutter 69 eingestellt
werden.
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Die Betätigungsspindel 57 tritt aus der Dichtung 59 in die Schalterkammer
70 ein, die zwei 1fikroschalter 71, 72 und zwei '-NTocken 73, 74 auf der Spindel
57 zur Betätigung dieser Schalter enthält. Die Spindel 57 ist aus der Kammer 70
nach außen geführt und trägt einen Handgriff 75 mit der Nabe 76 und dem Zeiger 77,
der sich über der mit einer Skaleneinteilung versehenen Scheibe 78 bewegt
und dadurch die Stellung der innenliegenden Teile anzeigt (vgl. Fig. 3).
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An einer Seite der Ventilbetätigungsspindel57 ist eine Erweiterung
80 des Ventilgehäuse vörgeseheri (vgl. Fig. 2), an deren Ende der Eintritt 81 der
Umgehungsleitung 82 (vgl. Fig. 1) befestigt ist. In dieser ist eine Ventilscheibe
83 (vgl.Fig.2 und 4) vorgesehen, welche auf dem in einer Kugel endenden Schaft
85 befestigt ist. Dieser wird von dem Teil 84 in der Führung 86 geführt, ähnlich
wie die Anordnung der Teile 53 und 52 für den Ventilteller 47 am Eintritt der Diffusionspumpe.
Die Führung 86 ist mittels der Bolzen 87 auf dem die Erweiterung 80 abschließenden
Deckel 88 befestigt. Der Teil 84 hat eine Nockenrolle89, die auf den Nocken 60 läuft
und seitlich angeordnete Arme 90, 91 mit innenliegenden Nockenrollen 92, 93, die
unter die Führungsstücke 62, 63 beiderseits der Vertiefung 61 greifen. Diese Anordnung
bewirkt, daß - sobald die Spindel 57 um einen Winkel von 90° von dem Punkt aus gedreht
wird, in welchem die Eintrittsöffnung 45 der Diffusionspumpe offen ist -da,s Ventil
47 für den Eintritt in die Diffusionspumpe geschlossen wird und der Ventilteller
83 in der Umgehungsleitung geöffnet wird. Wenn die Spindel um weitere 90° gedreht
wird, sind beide Ventile geschlossen.
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Die Umgehungsleitung 82 ist vom Ventilgehäuse 40 nach unten zur Saugseite
16 der mechanischen Pumpe geführt. Auf ihrem Weg vereinigt sie sich mit einer waagerechten
Leitung 95, welche mit der Druckseite 37 der Diffusionspumpe verbunden ist. Unterhalb
der Verbindung zwischen der Leitung 82 und 95 ist ein Flüssigkeitsabschluß 96 vorgesehen,
also vor dem Eintritt in das Grundgestell 11. Von dort geht die Leitung 82 zur Saugseite
16 der Pumpe.
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Die Druckseite 37 der Diffusionspumpe ist mit der Umgehungsleitung
82 über ein magnetisches Rückschlagventi197 verbunden. Außerdem sind an dem Ventilgehäuse
40 ein Lufteintritt 98, der durch das magnetisch betätigte Lufteintrittsventil 99
geschlossen werden kann und auf der Seite des Abschlusses 96 ein weiteres magnetisch
betätigtes Lufteintrittsventi1100 vorgesehen. Die magnetisch betätigten Ventile
97, 99 und 100 sind von bekannter Bauart und mit den Mikroschaltern 71, 72 in der
Kammer 70 verbunden.
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Wenn der Handhebel 75 der Betätigungsspindel 57
in die
Stellung gebracht wird, in der sowohl das Ventil 83 in der Umgehungsleitung. wie
auch das Einlaßventil 47 geschlossen sind, sind die magnetisch betätigten Lufteintrittsventile99und100geöffnet,
und die Pumpe kann ohne Belastung in Betrieb genommen werden.
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Wenn die Spindel 57 in Richtung des Uhrzeigers (vgl. Fig. 4)
um 90° gedreht wird, wird der Punkt erreicht, bei welchem das Umgehungsventil
83 geöffnet wird. Dann evakuiert die mechanische Saugpumpe 13 im Gestell
der Anlage unmittelbar den oberhalb des Flansches 140 liegenden Raum, mit welchem
die Pumpe verbunden ist. Sobald ein angemessenes Vakuum erreicht ist, kann durch
Drehung des Handhebels 75 um weitere 90° das Ventil 83 der Umgehungsleitung 82 geschlossen
und die Diffusionspumpe 26 in Betrieb genonimen werden. In dieser Stellung ist das
Ventil 83 der Umgehungsleitung 82 geschlossen., und der Ventilteller 47 über der
Eintrittsöffnung 45 der Diffusionspumpe ist geöffnet. Auch das Rückschlagventil
97 der Diffusionspumpe ist durch die Betätigung eines der Mikroschalter 71, 72 geöffnet.
Indem man den Handhebel 75 um weitere 9n° dreht, werden alle Ventile geschlossen.
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Der die Saugpumpe 13 antreibende Elektromotor 20 wird durch einen
besonderen Schalter in Betrieb genommen, und das Luftei@ntrittsventil 100 für den
Flüssigkeitsabschluß 96 und das Magnetventil 97 zwischen der Diffusionspumpe und
der umlaufenden Verdrängungspuriipe werden durch denselben Schalter betätigt wie
der Motor. Dadurch wird ein Schutz für die Anlage erreicht, indem durch das Schließen
des Ventils 97 die Diffusionspumpe abgesperrt wird und gleichzeitig durch das Luftventil
100 selbsttätig der Saugseite der umlaufenden Verdrängungspumpe Luft zugeführt
wird. Dadurch wird der Druck auf den Atmosphärendruck gebracht und verhindert, daß
Öl in das System aus dem Gehäuse 11 angesaugt wird, wenn der Motor 20 außer Betrieb
gesetzt wird.
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Die Kontakte für die Regulierungseinrichtung 44 für das Kühlwasser
sind mit den Zuleitungen für das elektrische Heizelement 27 der Diffusionspumpe
in Serie geschaltet. Wenn die Menge des durch den Kühlmantel der Diffusionspumpe
fließenden Wassers geringfügig von dem Wert abweicht, auf den die Reguliereinrichtung
eingestellt ist, wird durch die Einrichtung 44 der Strom für das Heizelemente 27
abgeschaltet.