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DE102008032825B3 - Jet pump and method for its operation - Google Patents

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DE102008032825B3
DE102008032825B3 DE102008032825A DE102008032825A DE102008032825B3 DE 102008032825 B3 DE102008032825 B3 DE 102008032825B3 DE 102008032825 A DE102008032825 A DE 102008032825A DE 102008032825 A DE102008032825 A DE 102008032825A DE 102008032825 B3 DE102008032825 B3 DE 102008032825B3
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Vladimir Dr. Danov
Bernd Dr. Gromoll
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Siemens Corp
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Siemens AG
Siemens Corp
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

Die Strahlpumpe 2 ist Teil eines Systems 1 zur Erzeugung eines Ultrahochvakuums HV. Sie umfasst wenigstens eine von einem ionischen Fluid (F) mit hoher Geschwindigkeit durchströmte Pumpenkammer 11. Die Kammer 11 weist für das Fluid (F) einen in einer Düse mit einer Düsenöffnung 3a endenden ersten Fluid-Zulauf 3 und einen Fluid-Ablauf 5 auf. Ein zweiter Zulauf 4 der Pumpenkammer 11 ist mit einer zu evakuierenden Hochvakuumkammer 10 verbunden. Aus dieser Hochvakuumkammer 10 ist über den zweiten Zulauf 4 Gas mittels des strömenden Fluid-Strahls zu saugen, mit dem das Gas aus der Pumpkammer 11 abzuführen ist.The jet pump 2 is part of a system 1 for generating an ultrahigh vacuum HV. It comprises at least one pump chamber 11 through which an ionic fluid (F) flows at high speed. The chamber 11 has a first fluid inlet 3 ending in a nozzle with a nozzle opening 3a and a fluid outlet 5 for the fluid (F). A second inlet 4 of the pump chamber 11 is connected to a high-vacuum chamber 10 to be evacuated. From this high-vacuum chamber 10, gas is to be sucked via the second inlet 4 by means of the flowing fluid jet with which the gas is to be removed from the pumping chamber 11.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Strahlpumpe mit wenigstens einer von einem Arbeitsfluid in einer Strömungsrichtung (s) durchströmbaren Kammer, wie sie z. B. aus der WO 2004/044435 A1 bekannt ist. Die Kammer umfasst dabei

  • • wenigstens einen ersten Zulauf für das Arbeitsfluid, der in die Kammer ragt und in einer Düsenöffnung endet,
  • • wenigstens einen Ablauf für das Arbeitsfluid, welcher in Strömungsrichtung gesehen gegenüber der Düsenöffnung angeordnet ist, und
  • • wenigstens einen zweiten Zulauf, der in die Kammer mündet und mit einem zu evakuierenden Raum zu verbinden ist.
The present invention relates to a jet pump with at least one of a working fluid in a flow direction (s) permeable chamber, as z. B. from the WO 2004/044435 A1 is known. The chamber includes
  • At least one first inlet for the working fluid, which projects into the chamber and ends in a nozzle opening,
  • • at least one outlet for the working fluid, which is arranged opposite the nozzle opening in the direction of flow, and
  • • at least one second inlet, which opens into the chamber and is to be connected to a room to be evacuated.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Strahlpumpe.The The present invention further relates to a method of operation such a jet pump.

Zur Erzeugung eines Ultrahochvakuums werden Turbomolekularpumpen, Kryopumpen, Sorptionspumpen, Sperrschieberpumpen, Verdrängungs- und Strahlpumpen eingesetzt. Als Strahlpumpen werden Wasserstrahlpumpen oder Pumpen auf Basis von ölen als Flüssigkeit verwendet. Eine Dampfstrahlpumpe ist z. B. aus der WO 2004/044435 A1 bekannt. Mit Hilfe dieser Pumpen sind nur Drücke des Vakuums erreichbar, welche im Bereich des Dampfdruckes der eingesetzten Flüssigkeit liegen. Somit sind bekannte Wasserstrahl- und Ölpumpen nur als Vorpumpen zur Erzeugung eines Vorvakuums einsetzbar, und müssen zur Erzeugung insbesondere von Ultrahochvakua durch nachgelagerte Pumpen wie z. B. Turbomolekularpumpen ergänzt werden. Die so aufgebauten Pumpensysteme sind komplex, teuer und aufwendig in der Wartung.To generate an ultrahigh vacuum turbomolecular pumps, cryopumps, sorption pumps, gate valves, displacement and jet pumps are used. As jet pumps water jet pumps or pumps based on oils are used as liquid. A steam jet pump is z. B. from the WO 2004/044435 A1 known. With the help of these pumps only pressures of the vacuum can be achieved, which are in the range of the vapor pressure of the liquid used. Thus, known water jet and oil pumps can only be used as backing pumps for generating an advance vacuum, and must for generating in particular of ultrahigh vacuums by downstream pumps such. B. Turbomolecular pumps are added. The pump systems constructed in this way are complex, expensive and expensive to maintain.

In Strahlpumpen werden Fluide verwendet. Als Fluide sind Gase und Flüssigkeiten bekannt. Flüssigkeiten mit besonderen Eigenschaften sind z. B. Ionische Flüssigkeiten. Ionische Flüssigkeiten sind bekannt als Schmierstoffe, siehe z. B. WO 2006/133815 A1 , und zur Erhöhung der Nachweisgrenze in der Kern-Resonanz-Spektroskopie (NMR), siehe z. B. EP 1530728 B1 .In jet pumps fluids are used. As fluids, gases and liquids are known. Liquids with special properties are z. Eg ionic liquids. Ionic liquids are known as lubricants, see, eg. B. WO 2006/133815 A1 , and to increase the detection limit in nuclear resonance spectroscopy (NMR), see e.g. B. EP 1530728 B1 ,

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfach aufgebaute Strahlpumpe anzugeben, mit welcher Vakua bis in den Ultrahochvakuumbereich zu erzeugen sind. Insbesondere ist es Aufgabe, eine Strahlpumpe mit möglichst wenig Teilen, vor allem mit wenig oder keinen beweglichen Teilen anzugeben, um verschleißfrei und kostengünstig die Strahlpumpe betreiben zu können und mit einfachen Mitteln ein möglichst gutes Ultrahochvakuum erzeugen zu können. Ferner soll ein einfaches Verfahren zum Betrieb einer solchen Strahlpumpe angegeben werden.task the invention is to provide a simply constructed jet pump, with which vacuums are to be produced up to the ultra-high vacuum range. In particular, it is the task of a jet pump with as possible few parts, especially with little or no moving parts specify to be wear-free and cost-effective to operate the jet pump and as simple as possible To produce good ultra-high vacuum. Furthermore, a simple Method for operating such a jet pump can be specified.

Die genannte Aufgabe wird bezüglich der Strahlpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und bezüglich des Verfahrens zum Betrieb der Strahlpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.The This task is referred to the jet pump with the features of claim 1 and with respect to Method for operating the jet pump with the features of the claim 11 solved.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Strahlpumpe und des Verfahrens gehen aus den jeweils zugeordneten abhängigen Unteransprüchen hervor. Dabei können die Merkmale der nebengeordneten Ansprüche mit Merkmalen eines jeweils zugeordneten Unteranspruchs oder vorzugsweise auch mit Merkmalen mehrerer zugeordneter Unteransprüche kombiniert werden.advantageous Embodiments of the jet pump according to the invention and the method will be apparent from the respective associated dependent claims. It can the features of the independent claims with features of each associated subclaim or preferably also with features several assigned subclaims be combined.

Die erfindungsgemäße Strahlpumpe umfasst wenigstens eine von einem Arbeitsfluid in einer Strömungsrichtung durchströmbare Kammer. Diese Kammer weist wenigstens einen ersten Zulauf für das Arbeitsfluid auf, der in die Kammer ragt und in einer Düsenöffnung endet. Ferner weist die Kammer wenigstens einen Ablauf für das Arbeitsfluid auf, welcher in Strömungsrichtung gesehen gegenüber der Düsenöffnung angeordnet ist. Außerdem weist die Kammer wenigstens einen zweiten Zulauf auf, der in die Kammer mündet und mit einem zu evakuierenden Raum zu verbinden ist. Erfindungsgemäß soll das in der Strahlpumpe verwendete Arbeitsfluid oder Treibmedium ein ionisches Fluid sein, so dass in dem zu evakuierenden Raum ein Hochvakuum erzeugbar ist.The jet pump according to the invention includes at least one of a working fluid in a flow direction flow-through Chamber. This chamber has at least a first inlet for the working fluid which projects into the chamber and ends in a nozzle opening. Further points the chamber at least one outlet for the working fluid, which in the flow direction seen opposite arranged the nozzle opening is. Furthermore the chamber has at least a second inlet, which in the Chamber opens and to connect to a room to be evacuated. According to the invention that is used in the jet pump working fluid or propellant be ionic fluid, so that in the room to be evacuated a high vacuum can be generated.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Strahlpumpe sind Mittel zur Förderung des ionischen Fluids mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit und/oder einem vorbestimmten Druck in den ersten Zulauf vorgesehen, die vorzugsweise wenigstens eine Förderpumpe umfassen.In a preferred embodiment the jet pump according to the invention are means of promotion of the ionic fluid at a predetermined rate and / or provided a predetermined pressure in the first inlet, preferably at least one pump include.

Bevorzugt kann die Strahlpumpe an einen geschlossenen Fluid-Kreislauf angeschlossen oder in diesen integriert sein, welcher die Förderpumpe zum Erzeugen eines Fluid-Drucks in dem wenigstens einen ersten Fluid-Zulauf umfasst und welcher einen Vorratsbehälter mit einem Rückschlagventil zum Abführen von Gasen umfasst, der mit dem wenigstens einen Fluid-Ablauf und der Förderpumpe verbunden ist.Prefers The jet pump can be connected to a closed fluid circuit or be integrated in this, which the feed pump for generating a Fluid pressure in the at least one first fluid inlet and which a reservoir with a check valve for discharging of gases, with the at least one fluid drain and the feed pump connected is.

Das für die Strahlpumpe vorzusehende ionische Fluid kann eine Flüssigkeit und/oder auch ein Flüssigkeit-Gas-Gemisch sein. Gegebenenfalls kann als Fluid auch ein entsprechendes Gas verwendet werden.The for the Jet pump to be provided ionic fluid may be a liquid and / or a liquid-gas mixture be. Optionally, as a fluid and a corresponding gas be used.

Dabei ist vorteilhaft, dass bei der Strahlpumpe der Druck in dem zu evakuierenden Raum abhängig von der verwendeten ionischen Flüssigkeit, insbesondere von dem Dampfdruck der ionischen Flüssigkeit, einstellbar ist.there It is advantageous that in the jet pump, the pressure in the to be evacuated Space dependent of the ionic liquid used, in particular of the vapor pressure of the ionic liquid, is adjustable.

Als ionisches Fluid wird vorzugsweise ein Fluid gewählt, das Sulfat-, Hydrogensulfat-, Alkylsulfat-, Thiocyanat-, Phosphat-, Borat-, Tetrakishydrogensulfatoborat- oder Silikat-Ionen enthält.As ionic fluid is preferably a Fluid selected which contains sulfate, hydrogen sulfate, alkyl sulfate, thiocyanate, phosphate, borate, Tetrakishydrogensulfatoborat- or silicate ions.

Weiterhin bevorzugt ist der wenigstens eine zweite Zulauf mit einer Ultrahochvakuum-Kammer verbunden, für einen Gasaustausch bzw. Gasabtransport zwischen der Ultrahochvakuum-Kammer und dem wenigstens einen Zulauf. Durch den Gasaustausch ist ein Ultrahochvakuum in der Ultrahochvakuum-Kammer erzeugbar, welches im Druck-Bereich von 10–7 bis 10–12 mbar liegt.Further preferably, the at least one second inlet is connected to an ultra-high vacuum chamber, for a gas exchange or gas removal between the ultra-high vacuum chamber and the at least one inlet. By gas exchange, an ultra-high vacuum in the ultra-high vacuum chamber can be generated, which is in the pressure range of 10 -7 to 10 -12 mbar.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Druck in der Ultrahochvakuum-Kammer abhängig von der verwendeten ionischen Flüssigkeit, insbesondere von dem Dampfdruck der ionischen Flüssigkeit.In a preferred embodiment the pressure in the ultra-high vacuum chamber is dependent on the ionic used Liquid, in particular, the vapor pressure of the ionic liquid.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind/ist der wenigstens eine erste Fluid-Zulauf und/oder der wenigstens eine zweite Zulauf und/oder der wenigstens eine Fluid-Ablauf in der Form jeweils wenigstens eines Rohres ausgebildet.In a further preferred embodiment are / is the at least one first fluid inlet and / or at least a second inlet and / or the at least one fluid outlet in the shape of at least one tube is formed.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb der Strahlpumpe umfasst die Schritte:
Erzeugen eines durch die Kammer der Strahlpumpe strömenden Strahls des Arbeitsfluids, Ansaugen von Gas in der und/oder in die Kammer durch den Fluid-Strahl und Abführen des Gases mittels des Fluid-Strahls aus der Kammer. Die Schritte können dabei in der genannten Reihenfolge zeitgleich kontinuierlich oder aufeinanderfolgend pulsartig erfolgen.The method according to the invention for operating the jet pump comprises the steps:
Generating a jet of working fluid passing through the chamber of the jet pump, drawing gas in and / or into the chamber through the fluid jet, and discharging the gas by means of the fluid jet from the chamber. The steps can be carried out simultaneously or continuously in a pulse-like manner in the order mentioned.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Betriebsverfahrens wird mittels einer entsprechenden Ausbildung der Strahlpumpe der sogenannte Venturi-Effekt ausgenutzt. Damit sind hohe Strömungsgeschwindigkeiten des Arbeitsfluids in der Kammer und so besonders hohe Unterdrücke an dem zweiten Zulauf zu erreichen, die zu entsprechenden Hochvakua bis in den Bereich der Ultrahochvakua in einem angeschlossenen, zu evakuierenden Raum führen können.In a preferred embodiment of the operating procedure is by means of an appropriate training the jet pump exploits the so-called Venturi effect. In order to are high flow velocities of the working fluid in the chamber and so particularly high negative pressures on the to reach second inlet, leading to corresponding high vacuums in the range of ultrahigh vacuums in a connected, to be evacuated Lead room can.

Der Erfindung liegt allgemein die Idee zu Grunde, dass durch die Verwendung von ionischen Fluiden wie Flüssigkeiten in den besonders ausgestalteten Strahlpumpen durch den geringen Dampfdruck solcher Fluide einfach, zuverlässig, verschleißarm und somit billig ein gutes Ultrahochvakuum ohne die Notwendigkeit einer Vielzahl von Pumpensystemen erzeugt werden kann.Of the Invention is generally based on the idea that through the use of ionic fluids such as liquids in the specially designed jet pumps by the small Vapor pressure of such fluids simple, reliable, low-wear and thus cheap a good ultrahigh vacuum without the need of a Variety of pumping systems can be generated.

Für das erfindungsgemäße Betriebsverfahren ergeben sich die vorstehend erwähnten, mit der erfindungsgemäßen Strahlpumpe verbundenen Vorteile.For the operating method according to the invention result in the aforementioned, with the jet pump according to the invention associated benefits.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung mit vorteilhaften Weiterbildungen gemäß den Merkmalen der abhängigen Ansprüche wird nachfolgend anhand der 1 und 2 der Zeichnung näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.A preferred embodiment of the invention with advantageous developments according to the features of the dependent claims will be described below with reference to the 1 and 2 the drawing explained in more detail, but without being limited thereto.

Es zeigt 1 in stark schematischer Darstellung einen Aufbau zur Erzeugung eines Ultrahochvakuums mit einer erfindungsgemäß ausgeführten Strahlpumpe. 2 zeigt einen Ausschnitt aus der Kammer der Pumpe.It shows 1 in a highly schematic representation of a structure for generating an ultrahigh vacuum with an inventively designed jet pump. 2 shows a section of the chamber of the pump.

In 1 ist der Aufbau eines Systems 1 zur Erzeugung insbesondere eines Ultrahochvakuums HV angedeutet. Das System 1 umfasst eine Pumpe 2 mit einem ersten Fluid-Zulauf 3 und einem zweiten Zulauf 4 sowie einem Fluid-Ablauf 5. Die Pumpe 2 ist in einen geschlossenen Fluid-Kreislauf 9 integriert, welcher eine ionische Flüssigkeit als Fluid F verwendet. Die Pumpe funktioniert nach der Art einer Wasserstrahlpumpe, wobei ihr Arbeitsmedium jedoch nicht Wasser, sondern eine ionische Flüssigkeit oder ein entsprechendes Flüssigkeits-Gas-Gemisch ist.In 1 is the construction of a system 1 for generating in particular an ultra-high vacuum HV indicated. The system 1 includes a pump 2 with a first fluid inlet 3 and a second feed 4 and a fluid drain 5 , The pump 2 is in a closed fluid circuit 9 integrated, which uses an ionic liquid as fluid F. The pump works in the manner of a water jet pump, but its working fluid is not water, but an ionic liquid or a corresponding liquid-gas mixture.

In dem Fluid-Kreislauf 9 ist die Strömungsrichtung des Fluids F mit s bezeichnet. Bzgl. der Strömungsrichtung ist der Pumpe 2 eine Förderpumpe 6 vorgeschaltet, welche einen hohen Fluid-Druck in mindestens einem rohrförmigen Teilstück 9a des Fluid-Kreislaufs 9 vor der Pumpe 2 erzeugt. Fluid F mit einer hohen Strömungsgeschwindigkeit und/oder einem hohen inneren Fluid-Druck wird so von der Förderpumpe 6 zur Pumpe 2 über das Teilstück 9a eines Rohrsystems gepumpt. Dort tritt das Fluid F über den ersten Fluid-Zulauf 3 in eine Kammer 11 der Pumpe 2 ein. Hierzu ragt der Zulauf ein Stückweit in die Kammer und ist dort als eine Düse mit einer Düsenöffnung 3a ausgestaltet (vgl. 2). Dabei wird das Fluid stark be schleunigt. Die Beschleunigung folgt gemäß dem sogenannten Venturi-Effekt aufgrund einer entsprechenden Ausgestaltung der Düse. Die Fluid-Strömungsgeschwindigkeit wird z. B. verzehnt- bis verhundertfacht bzw. vertausendfacht. Fluid-Strömungsgeschwindigkeiten bis hin zur Schallgeschwindigkeit sind möglich. Die Strömungsgeschwindigkeit ist abhängig vom Fluid-Druck direkt vor der Düse und vom Düsendurchmesser im Verhältnis zum Leitungsdurchmesser des ersten Fluid-Zulaufs 3. Der Fluid-Strahl, welcher mit einer hohen Geschwindigkeit aus der Düse an deren Öffnung 3a austritt, nimmt Teile des in der Kammer 11 befindlichen Gases z. B. durch Stöße mit den Gasmolekülen und Verwirbelungen durch Reibung im Gas in der Kammer auf. Die mit dem Fluid-Strom mitgerissenen Gasmoleküle treten auf dem der Düsenöffnung 3a gegenüberliegenden Fluid-Ablauf 5 aus der Kammer 11 mit dem Fluid F zusammen aus.In the fluid circuit 9 is the flow direction of the fluid F designated s. Concerning. the flow direction is the pump 2 a delivery pump 6 upstream, which has a high fluid pressure in at least one tubular section 9a of the fluid circuit 9 in front of the pump 2 generated. Fluid F with a high flow rate and / or a high internal fluid pressure thus becomes from the feed pump 6 to the pump 2 over the section 9a pumped a pipe system. There, the fluid F passes through the first fluid inlet 3 in a chamber 11 the pump 2 one. For this purpose, the feed projects a piece into the chamber and is there as a nozzle with a nozzle opening 3a designed (cf. 2 ). The fluid is greatly accelerated be. The acceleration follows according to the so-called Venturi effect due to a corresponding design of the nozzle. The fluid flow rate is z. B. ten times to hundred times or thousandfold. Fluid flow velocities up to the speed of sound are possible. The flow rate is dependent on the fluid pressure directly in front of the nozzle and the nozzle diameter in relation to the pipe diameter of the first fluid inlet 3 , The fluid jet, which at a high speed from the nozzle at the opening 3a exits, takes parts of the in the chamber 11 located gas z. B. by collisions with the gas molecules and turbulence due to friction in the gas in the chamber. The entrained with the fluid flow gas molecules occur on the nozzle opening 3a opposite fluid drain 5 out of the chamber 11 with the fluid F together.

Über ein Rohrsystemteilstück 9b wird das aus der Kammer 11 über den Fluid-Ablauf 5 ausgetretene Fluid F in einen Vorratsbehälter 7 geleitet. Dort wird das Fluid F gesammelt und mitgerissene Gasmoleküle können aus dem Fluid entweichen und über ein Rückschlagventil 8 an die Umgebung oder in einen weiteren Auffangbehälter abgegeben werden. Das gesammelte Fluid aus dem Vorratsbehälter 7 kann dann mit Hilfe eines weiteren Rohrsystemteilstücks 9c der Förderpumpe 6 zugeführt werden, womit sich ein geschlossener Fluid-Kreislauf 9 in dem Rohrsystem ergibt.About a pipe system section 9b this will be out of the chamber 11 over the fluid drain 5 out passed fluid F in a reservoir 7 directed. There, the fluid F is collected and entrained gas molecules can escape from the fluid and through a check valve 8th be delivered to the environment or in another container. The collected fluid from the reservoir 7 can then with the help of another pipe system section 9c the feed pump 6 be supplied, bringing a closed fluid circuit 9 in the pipe system.

In der Kammer 11 der Pumpe 2 führen die mit dem Fluid F mitgerissenen und abtransportierten Gasmoleküle zu einem Unterdruck an einem zweiten Zulauf 4 der Kammer 11 der Pumpe 2. Eine Hochvakuum-Kammer 10 ist über ein Rohrleitungssystem 12, z. B. einer Edelstahl-Rohrleitung, mit dem zweiten Zulauf 4 der Pumpenkammer 11 verbunden. Zwischen der Hochvakuum-Kammer 10 und der Pumpenkammer 11 kann so ein Gasaustausch bzw. -transport stattfinden. Der in der Pumpenkammer 11 erzeugte Unterdruck führt zu einem Gastrom, welcher Gas von einem höheren Gasdruck in der Hochvakuum-Kammer 10 zu einem niedrigeren Gasdruck in der Pumpenkammer 11 strömen lässt. Erst wenn ein Druckausgleich stattgefunden hat, d. h. in der Hochvakuum-Kammer 10 und der Pumpenkammer 11 der gleiche Gasdruck besteht, findet kein Gasaustausch zwischen der Ultrahochvakuum-Kammer 10 und der Pumpenkammer 11 mehr statt. Der Gasaustausch zwischen der Hochvakuum-Kammer 10 und der Pumpenkammer 11 kann so zu einer Druckerniedrigung in der Hochvakuum-Kammer 10 führen; d. h., aus der Hochvakuum-Kammer 10 ist so Gas in die Pumpenkammer 11 abzupumpen.In the chamber 11 the pump 2 lead the entrained with the fluid F and transported away gas molecules to a negative pressure at a second inlet 4 the chamber 11 the pump 2 , A high vacuum chamber 10 is via a piping system 12 , z. B. a stainless steel pipe, with the second inlet 4 the pump chamber 11 connected. Between the high vacuum chamber 10 and the pump chamber 11 can take place such a gas exchange or transport. The one in the pump chamber 11 generated negative pressure leads to a gas stream, which gas from a higher gas pressure in the high-vacuum chamber 10 to a lower gas pressure in the pump chamber 11 to flow. Only when a pressure equalization has taken place, ie in the high-vacuum chamber 10 and the pump chamber 11 the same gas pressure exists, finds no gas exchange between the ultra-high vacuum chamber 10 and the pump chamber 11 more instead. The gas exchange between the high vacuum chamber 10 and the pump chamber 11 can thus reduce the pressure in the high-vacuum chamber 10 to lead; ie, from the high vacuum chamber 10 is so gas in the pump chamber 11 pump out.

Mit dem beschriebenen Verfahren lässt sich in der Hochvakuum-Kammer 10 ein Gas-Druck erzeugen bzw. ein Vakuum mit einem Druck, welcher dem Dampfdruck des verwendeten Fluids F zumindest annähernd entspricht. Durch eine erfindungsgemäße Verwendung ionischer Fluide als Arbeitsmedium der Pumpe 2 können Hochvakuum-Gasdrücke erreicht werden, d. h. ein Hochvakuum in einer Hochvakuum-Kammer 10, das bis in den Ultrahochvakuumbereich von 10–7 bis 10–12 mbar reicht.With the described method can be in the high vacuum chamber 10 generate a gas pressure or a vacuum with a pressure which at least approximately corresponds to the vapor pressure of the fluid F used. By an inventive use of ionic fluids as the working medium of the pump 2 High vacuum gas pressures can be achieved, ie a high vacuum in a high vacuum chamber 10 , which extends into the ultra-high vacuum range of 10 -7 to 10 -12 mbar.

Für die erfindungsgemäße Pumpe geeignete ionische Fluide sind z. B. aus „Angewandte Chemie”, 2000, Bd.112, Seiten 3926 bis 3945 bekannt. Demnach sieht man im Allgemeinen als solche Fluide Flüssigkeiten an, die bei niedrigen Temperaturen, insbesondere bei Temperaturen kleiner 100°C, schmelzende Salze mit nicht-molekularem, ionischem Charakter sind. Eine besonders vorteilhafte Eigenschaft solcher ionischer Flüssigkeiten für den Einsatz in der erfindungsgemäßen Pumpe ist, dass diese einen praktisch nicht messbaren Dampfdruck (bei den üblichen Anwendungstemperaturen) haben. Es können somit in zu evakuierenden Räumen Unterdrücke erreicht werden, die dem Dampfdruck der zu verwendenden Flüssigkeiten entsprechen. Bei Betrieb der Pumpe verdampft praktisch keine Flüssigkeit, so dass das angesaugte Gas leicht von der Flüssigkeit zu trennen ist.For the pump according to the invention suitable ionic fluids are, for. B. from "Angewandte Chemie", 2000, Bd.112, pages 3926-3945 known. So you generally see that as such fluids fluids at low temperatures, especially at temperatures less than 100 ° C, melting Salts of non-molecular, ionic character are. A special advantageous property of such ionic liquids for use in the pump according to the invention is that they have a virtually non-measurable vapor pressure (at the usual Application temperatures). It can thus be evacuated into clear Suppress can be achieved, the vapor pressure of the liquids to be used correspond. When operating the pump virtually no liquid evaporates, so that the sucked gas is easy to separate from the liquid.

Besonders geeignet sind Fluide F (flüssig oder in einem zweiphasigen Flüssigkeit-Gas-Gemisch), die zumindest als Hauptanteil (d. h. zu mehr als 50 Vol-%) Sulfat-, Hydrogensulfat-, Alkylsulfat-, Thiocyanat-, Phosphat-, Borat-, Tetrakishydrogensulfatoborat- oder Silikat-Ionen enthalten.Especially suitable are fluids F (liquid or in a two-phase liquid-gas mixture), containing at least a major proportion (i.e., greater than 50% by volume) of sulphate, Hydrogen sulphate, alkyl sulphate, thiocyanate, phosphate, borate, tetrakishydrogen sulfateoborate or silicate ions.

Claims (13)

Strahlpumpe (2) mit wenigstens einer von einem Arbeitsfluid (F) in einer Strömungsrichtung (s) durchströmbaren Kammer (11), welche Kammer (11) • wenigstens einen ersten Zulauf (3) für das Arbeitsfluid (F) aufweist, der in die Kammer (11) ragt und in einer Düsenöffnung (3a) endet, • wenigstens einen Ablauf (5) für das Arbeitsfluid (F) aufweist, welcher in Strömungsrichtung (s) gesehen gegenüber der Düsenöffnung (3a) angeordnet ist, und • wenigstens einen zweiten Zulauf (4) aufweist, der in die Kammer (11) mündet und mit einem zu evakuierenden Raum (10) zu verbinden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Strahlpumpe (2) verwendete Arbeitsfluid (F) oder Treibmedium ein ionisches Fluid (F) ist, so dass in dem zu evakuierenden Raum (10) ein Hochvakuum erzeugbar ist.Jet pump ( 2 ) with at least one of a working fluid (F) in a flow direction (s) can be flowed through chamber ( 11 ), which chamber ( 11 ) • at least one first feed ( 3 ) for the working fluid (F) entering the chamber ( 11 ) and in a nozzle opening ( 3a ) ends, • at least one process ( 5 ) for the working fluid (F), which viewed in the flow direction (s) opposite the nozzle opening ( 3a ), and • at least one second inlet ( 4 ), which enters the chamber ( 11 ) and with a room to be evacuated ( 10 ), characterized in that in the jet pump ( 2 ) working fluid (F) or driving medium is an ionic fluid (F), so that in the space to be evacuated ( 10 ) A high vacuum can be generated. Strahlpumpe (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Förderung des ionische Fluids (F) mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit und/oder einem vorbestimmten Druck in den ersten Zulauf (3) vorgesehen sind.Jet pump ( 2 ) according to claim 1, characterized in that means for conveying the ionic fluid (F) at a predetermined speed and / or a predetermined pressure in the first inlet ( 3 ) are provided. Strahlpumpe (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Fördermittel wenigstens eine Förderpumpe (6) vorgesehen ist.Jet pump ( 2 ) according to claim 2, characterized in that as conveying means at least one feed pump ( 6 ) is provided. Strahlpumpe (2) nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Anschluss an einen geschlossenen Fluid-Kreislauf (9), welcher die Förderpumpe (6) zum Erzeugen eines Fluid-Drucks in dem wenigstens einen ersten Fluid-Zulauf (3) umfasst und welcher einen Vorratsbehälter (7) mit einem Rückschlagventil (8) zum Abführen von Gasen umfasst, der mit dem wenigstens einen Fluid-Ablauf (5) und der Förderpumpe (6) verbunden ist.Jet pump ( 2 ) according to claim 3, characterized by a connection to a closed fluid circuit ( 9 ), which the feed pump ( 6 ) for generating a fluid pressure in the at least one first fluid inlet ( 3 ) and which a storage container ( 7 ) with a check valve ( 8th ) for the removal of gases, which with the at least one fluid outlet ( 5 ) and the delivery pump ( 6 ) connected is. Strahlpumpe (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das ionische Fluid (F) eine Flüssigkeit oder ein Flüssigkeits-Gas-Gemisch ist.Jet pump ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the ionic fluid (F) is a liquid or a liquid-gas mixture. Strahlpumpe (2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in dem zu evakuierenden Raum (10) abhängig von der verwendeten ionischen Flüssigkeit ist, insbesondere von dem Dampfdruck der ionischen Flüssigkeit.Jet pump ( 2 ) according to claim 5, characterized ge indicates that the pressure in the room to be evacuated ( 10 ) is dependent on the ionic liquid used, in particular on the vapor pressure of the ionic liquid. Strahlpumpe (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das ionische Fluid (F) Sulfat-, Hydrogensulfat-, Alkylsulfat-, Thiocyanat-, Phosphat-, Borat-, Tetrakishydrogensulfatoborat- oder Silikat-Ionen enthält.Jet pump ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the ionic fluid (F) sulfate, hydrogen sulfate, alkyl sulfate, thiocyanate, phosphate, borate, Tetrakishydrogensulfatoborat- or silicate ions. Strahlpumpe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zu evakuierende Raum eine Ultrahochvakuum-Kammer (10) ist für einen Gasaustausch zwischen dem wenigstens einen Zulauf (4) und der Ultrahochvakuum-Kammer (10).Jet pump ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the space to be evacuated is an ultra-high vacuum chamber ( 10 ) is for a gas exchange between the at least one inlet ( 4 ) and the ultra-high vacuum chamber ( 10 ). Strahlpumpe (2) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ultrahochvakuum-Kammer (10) ein Ultrahochvakuum erzeugbar ist, welches in einem Druck-Bereich von 10–7 bis 10–12 mbar liegt.Jet pump ( 2 ) according to claim 8, characterized in that in the ultra-high vacuum chamber ( 10 ) an ultra-high vacuum can be generated, which is in a pressure range of 10 -7 to 10 -12 mbar. Strahlpumpe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine erste Fluid-Zulauf (3) und/oder der wenigstens eine zweite Zulauf (4) und/oder der wenigstens eine Fluid-Ablauf (5) in der Form jeweils wenigstens eines Rohres (9a bzw. 12 bzw. 9b) ausgebildet sind/ist.Jet pump ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one first fluid inlet ( 3 ) and / or the at least one second feed ( 4 ) and / or the at least one fluid outlet ( 5 ) in the form of at least one tube ( 9a respectively. 12 respectively. 9b ) are / is formed. Verfahren zum Betrieb der Strahlpumpe (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit den Schritten: a) Erzeugen eines durch die Kammer (11) der Strahlpumpe (2) strömenden Strahls (s) des Fluids (F), b) Ansaugen von Gas in der und/oder in die Kammer (11) durch den Fluid-Strahl, c) Abführen des Gases mittels des Fluid-Strahls aus der Kammer (11)Method for operating the jet pump ( 2 ) according to any one of the preceding claims, comprising the steps of: a) generating one through the chamber ( 11 ) of the jet pump ( 2 ) flowing jet (s) of the fluid (F), b) sucking gas in and / or into the chamber ( 11 ) by the fluid jet, c) discharging the gas by means of the fluid jet from the chamber ( 11 ) Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte a) bis c) in der Reihenfolge a) bis c) zeitgleich kontinuierlich oder aufeinanderfolgend pulsartig erfolgen.Method according to claim 11, characterized in that that the steps a) to c) in the order a) to c) at the same time be continuous or sequential pulsed. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12 gekennzeichnet durch eine Ausnutzung des Venturi-Effektes.A method according to claim 11 or 12 characterized by exploiting the Venturi effect.
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