DE1262499B

DE1262499B - Cap assembly of a propellant pump

Info

Publication number: DE1262499B
Application number: DE1963L0045573
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Werner Baechler
Original assignee: Leybold Heraeus GmbH
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1963-08-10
Filing date: 1963-08-10
Publication date: 1968-03-07
Also published as: GB1064429A; CH413203A

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.Cap assembly of a propellant pump The invention relates to a Cap arrangement of a propellant pump with at least one reversible nozzle, the nozzle cap is provided with a spaced apart cooled shielding cap, which the The lower edge of the nozzle protrudes.

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.In the case of propellant pumps, in particular oil diffusion pumps, it is known water-cooled or frozen by condensed gases in the vicinity of the nozzle cap Arrange separation surfaces, so-called "baffles", which prevent the propellant vapor from flowing back to the vacuum recipient connected to the propellant pump should. Such separation surfaces are usually cap-shaped, at least the nozzle cap partially overlapping shielding plates and are designed by a coolant flowed through pipe spirals cooled. With the water-cooled and deep-frozen separation areas is a re-evaporation of the condensed or precipitated motive vapor molecules largely prevented, but it results from the neighboring hot nozzle cap, cooled shielding plates have an undesirable cooling effect, with the lost Energy must continue to be balanced by condensation of propellant. The condensate in the nozzle can also detrimental to the function of the propellant pump influence and gives rise in particular to pressure fluctuations. There are also shielding plates known which - uncooled - only to shield against thermal radiation of the hot nozzle hat. In a previously known arrangement, several cap-shaped, concentrically arranged shielding plates used, which one against each other as possible should have low heat conduction. This is done by means of a mutual screw fastening reached, the innermost shielding cap is attached directly to the nozzle cap. You can blacken the outer cap on its outside in a known manner and thereby increase the heat radiation, whereby the temperature is lowered. Nevertheless, the temperature of the outermost shielding cap remains due to the protrusion In this case, the motive steam jet is still so high that it is cast down on it Propellant can evaporate towards the recipient.

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.The invention is based on the object, a propellant pump to create with at least one reversible nozzle, with radiation protection on the nozzle cap and an effective cooled separation surface are arranged without the because of .der Backflow desired cooling effect the thermal conditions in the range of Nozzle undesirably impaired. According to the invention this object is achieved solved that in the cap arrangement of the type mentioned, the cooled cover cap supported with the interposition of known intermediate caps on the nozzle cap is. According to this embodiment, the nozzle cap is made up of several cap-shaped shielding plates overlaid, with the inner shielding plates providing effective protection against radiation achieve and the reaction between the outer cooled shielding plate on the As far as possible, suppress the hot nozzle cap. With such a built-up pump Therefore, the hot nozzle cap of the inner part loses little energy, and it will the condensation of propellant vapor in the high vacuum nozzle is reduced to a minimum. The outermost cap-shaped shielding plate also allows re-evaporation Avoid the propellant towards the recipient.

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.By arranging at least one uncooled shielding plate between the nozzle cap and the outermost cooled shielding plate results in a very advantageous one Combination effect in which the cooled shielding plate functions as a condensation element can fully meet without at the same time the surface temperature of the hot nozzle cap to impair and thereby in the form of increased condensation in the area the high vacuum nozzle to cause malfunctions in the pump.

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.The outermost shielding plate or optionally the outermost shielding plates can be designed with a double-walled flow of water or else deep-frozen by means of a condensed gas. Both types of cooling can also be combined with one another. The cooling capacity in connection with the thermal radiation that occurs is to be dimensioned so large that re-evaporation of the condensed propellant on the outermost shielding plate is avoided. The arrangement can be used in the most varied of configurations of reversible nozzles, that is to say also in the case of annular nozzles with a trapezoidal cross-section. All propellants used to generate a vacuum, in particular mineral and silicone oils and mercury, can be used as propellants.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Treibmittelpumpe gemäß der Erfindung schematisch dargestellt.In the drawing is an embodiment of a propellant pump shown schematically according to the invention.

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.As can be seen from the longitudinal section through a single-stage diffusion pump, a steam riser pipe 2 is located in a pump housing 1 at its upper end a nozzle hat 3 of a reversible nozzle is arranged. Above the nozzle cap 3 is a first, partially frustoconical, uncooled shielding plate 4 attached and connected to the nozzle hat 3 by screw connections 5 of low thermal conductivity.

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.Further screw connections attached to the first, inner shielding plate 4 6 hold a second inner shielding plate 7, onto which with the help of the retaining screws g a cooled outer shielding plate 9 is placed. On the surface of the cooled shielding plate 9 is a spiral pipe 10 in a good heat-conducting connection attached to the material of the outermost shielding plate 9, which over the wall of the pump housing 1 penetrating feed lines either with a cooling water circuit or can be connected to a freezer unit.

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.The lower edge of the outermost cooled shielding plate 9 protrudes significantly over the nozzle lower edge of the reversing nozzle 3 and over the lower edges of the inner shielding plates 4 and 7 and thus results in good suppression of the return flow to the high vacuum recipient even with strong divergence of the steam flow.

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.As a material for the inner shielding caps 4 and 7, as well as for the outermost shielding cap 9 a material with good thermal conductivity such as aluminum, Copper or the like can be used. In the case of screw connections 5, 6 and 3, however, it is aim for a low heat exchange and thus a low thermal conductivity. This can be achieved through the choice of material, e.g. B. iron, as well as by low Cross-sectional dimensions, which are permissible with the low strength requirements are to be achieved.

Claims

Patent claim: Cap arrangement of a propellant pump with at least one reversible nozzle, the nozzle cap of which is provided with a cooled shielding cap arranged at a distance, which protrudes over the lower edge of the nozzle, characterized in that the cooled cover cap (9) with the interposition of known intermediate caps (4, 7 ) is held on .the nozzle cap (3). Documents considered: German Auslegeschrift No. 1017 741; U.S. Patent No. 3,075,689.