DE1262499B - Kappenanordnung einer Treibmittelpumpe - Google Patents

Description

• Kappenanordnung einer Treibmittelpumpe Die Erfindung betrifft eine Kappenanordnung einer Treibmittelpumpe mit mindestens einer Umkehrdüse, deren Düsenhut mit einer in Abstand angeordneten gekühlten Abschirmkappe versehen ist, welche die Düsenunterkante überragt.
• Bei Treibmittelpumpen, insbesondere Öldiffusionspumpen, ist es bekannt, in der Umgebung des Düsenhutes wassergekühlte oder durch kondensierte Gase tiefgekühlte Abscheideflächen, sogenannte »baffles« anzuordnen, welche ein Rückströmen des Treibmitteldampfes zu dem an die Treibmittelpumpe angeschlossenen Vakuumrezipienten hin verhindern sollen. Derartige Abscheideflächen sind meist als kappenförmige, den Düsenhut mindestens teilweise übergreifende Abschirmbleche gestaltet und werden durch von einem Kühlmittel durchströmte Rohrspiralen gekühlt. Bei den wasser- und tiefgekühlten Abscheideflächen ist zwar ein Wiederverdampfen der kondensierten oder niedergeschlagenen Treibdampfmoleküle weitgehend verhindert, es ergibt sich aber durch die dem heißen Düsenhut benachbarten, gekühlten Abschirmbleche eine unerwünschte Kühlwirkung, wobei die verlorengegangene Energie fortgesetzt durch Kondensation von Treibmittel ausgeglichen werden muß. Das Kondensat in der Düse kann außerdem die Funktion der Treibmittelpumpe nachteilig beeinflussen und gibt insbesondere zu Druckschwankungen Anlaß. Außerdem sind Abschirmbleche bekannt, welche - ungekühlt - lediglich zur Abschirmung gegen die Wärmestrahlung des heißen Düsenhutes dienen. Bei einer vorbekannten Anordnung werden mehrere kappenförmige, konzentrisch angeordnete Abschirmbleche verwendet, welche gegeneinander eine möglichst geringe Wärmeleitung aufweisen sollen. Dies wird durch eine gegenseitige Schraubenbefestigung erreicht, wobei die innerste Abschirmkappe unmittelbar am Düsenhut befestigt ist. Man kann dabei in bekannter Weise die äußere Kappe auf ihrer Außenseite schwärzen und dadurch die Wärmeabstrahlung erhöhen, wodurch die Temperatur erniedrigt wird. Trotzdem bleibt die Temperatur der äußersten Abschirmkappe wegen des Hineinragens in den Treibdampfstrahl in diesem Fall noch so hoch, daß auf ihr niedergeschlagenes Treibmittel zum Rezipienten hin verdampfen kann.
• Die Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus, eine Treibmittelpumpe mit mindestens einer Umkehrdüse zu schaffen, bei der am Düsenhut ein Strahlungsschutz und eine wirksame gekühlte Abscheidefläche angeordnet sind, ohne daß die wegen .der Rückströmung erwünschte Kühlwirkung die thermischen Verhältnisse im Bereich der Düse unerwünscht beeinträchtigt. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei der Kappenanordnung der eingangs genannten Art die gekühlte Abdeckkappe unter Zwischenschaltung von an sich bekannten Zwischenkappen auf dem Düsenhut gehaltert ist. Gemäß dieser Ausführung ist der Düsenhut von mehreren kappenförmigen Abschirmblechen überfangen, wobei die inneren Abschirmbleche einen wirkungsvollen Strahlungsschutz erzielen und die Rückwirkung zwischen dem äußeren gekühlten Abschirmblech auf den heißen Düsenhut weitgehend unterdrücken. Bei einer derartigen aufgebauten Pumpe verliert daher der heiße Düsenhut des Innenteils nur wenig Energie, und es wird die Kondensation von Treibmitteldampf in der Hochvakuumdüse auf ein Minimum beschränkt. Durch das äußerste kappenförmige Abschirmblech läßt sich außerdem ein Rückverdampfen des Treibmittels zum Rezipienten hin vermeiden.
• Durch die Anordnung mindestens eines ungekühlten Abschirmbleches zwischen dem Düsenhut und dem äußersten gekühlten Abschirmblech ergibt sich eine sehr vorteilhafte Kombinationswirkung, bei der das gekühlte Abschirmblech seine Funktion als Kondensationselement voll erfüllen kann, ohne gleichzeitig die Oberflächentemperatur des heißen Düsenhutes zu beeinträchtigen und dadurch in Form einer vermehrten Kondensation im Bereich der Hochvakuumdüse zu Funktionsstörungen der Pumpe Anlaß zu geben.
• Man kann das äußerste Abschirmblech oder gegebenenfalls die äußersten Abschirmbleche doppelwandig wasserdurchströmt oder auch durch ein kondensiertes Gas tiefgekühlt ausbilden. Beide Kühlarten lassen sich ferner miteinander kombinieren. Die Kühlleistung ist in Verbindung mit der auftretenden Wärmestrahlung so groß zu bemessen, daß ein Wiederverdampfen des kondensierten Treibmittels am äußersten Abschirmblech vermieden wird. Die Anordnung läßt sich bei den verschiedensten Ausbildungen von Umkehrdüsen, also auch bei ringförmigen Düsen mit Trapezquerschnitt anwenden. Als Treibmittel sind alle für die Vakuurperzeugung benutzten Treibmittel, insbesondere Mineral- und Silikon-Öle sowie Quecksilber, verwendbar.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Treibmittelpumpe gemäß der Erfindung schematisch dargestellt.
• Wie aus dem Längsschnitt durch eine einstufige Diffusionspumpe ersichtlich, befindet sich in einem Pumpengehäuse 1 ein Dampfsteigrohr 2, an dessen oberem Ende ein Düsenhut 3 einer Umkehrdüse angeordnet ist. Oberhalb des Düsenhutes 3 ist ein erstes, teilweise kegelstumpfförmiges, ungekühltes Abschirmblech 4 angebracht und mit dem Düsenhut 3 durch Schraubverbindungen 5 von geringer Wärmeleitfähigkeit verbunden.
• Weitere am ersten, inneren Abschirmblech 4 angebrachte Schraubverbindungen 6 halten ein zweites inneres Abschirmblech 7, auf das mit Hilfe der Halteschrauben g ein gekühltes äußerstes Abschirmblech 9 aufgesetzt ist. An der Oberfläche des gekühlten Abschirmbleches 9 ist eine Rohrspirale 10 in gut wärmeleitender Verbindung mit dem Werkstoff des äußersten Abschirmbleches 9 angebracht, welche über die Wand des Pumpengehäuses 1 durchstoßende Zuführungsleitungen entweder mit einem Kühlwasserkreislauf oder mit einem Tiefkühlaggregat verbunden werden kann.
• Der untere Rand des äußersten gekühlten Abschirmbleches 9 ragt wesentlich über die Düsenunterkante der Umkehrdüse 3 sowie über die Unterkanten der inneren Abschirmbleche 4 und 7 herab und ergibt dadurch auch bei starker Divergenz der Dampfströmung eine gute Unterdrückung der Rückströmung zum Hochvakuumrezipienten hin.
• Als Werkstoff für die inneren Abschirmkappen 4 und 7 kann ebenso wie für die äußerste Abschirmkappe 9 ein Material guter Wärmeleitfähigkeit wie Aluminium, Kupfer od. dgl. verwendet werden. Bei den Schraubverbindungen 5, 6 und 3 ist dagegen ein geringer Wärmeaustausch und damit eine geringe Wärmeleitfähigkeit anzustreben. Dies kann sowohl durch die Wahl des Werkstoffs, z. B. Eisen, als auch durch geringe Qerschnittsabmessungen, welche bei den geringen Festigkeitsanforderungen zulässig sind, erreicht werden.

Claims (1)

1. Patentanspruch: Kappenanordnung einer Treibmittelpumpe mit mindestens einer Umkehrdüse, deren Düsenhut mit einer in Abstand angeordneten gekühlten Abschirmkappe versehen ist, welche die Düsenunterkante überragt, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die gekühlte Abdeckkappe (9) unter Zwischenschaltung von an sich bekannten Zwischenkappen (4, 7) auf .dem Düsenhut (3) gehaltert ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1017 741; USA.-Patentschrift Nr. 3 075 689.