Pompa Leybold a diffusione a olio

Leybold's Nachfolger, Coeln; 1924; 49x49x155 cm; rame, ottone

Gaede comunicò nel 1923 la scoperta del principio di funzionamento delle pompe da vuoto a diffusione: una corrente di vapore che si ottiene scaldando un liquido in un bollitore (inizialmente fu utilizzato esclusivamente mercurio) si espande in un camino. Questa corrente poi si raffredda condensandosi in una camera oltre il camino e torna, allo stato liquido, per gravità, al bollitore. Il camino è in comunicazione con la cavità da vuotare: le molecole del gas da evacuare diffondono nel getto di vapore; se viene fatto un vuoto preparatorio minore di 10-1÷10-2 di mmHg, ad esempio con pompe meccaniche, le molecole hanno una minima probabilità di tornare indietro verso la cavità, mentre sono trasportate per urti successivi nella camera di condensazione dove vengono estratte dalla pompa preparatoria che agisce su quella a diffusione. Il getto di vapore può essere diretto verso l'alto, il basso, o lateralmente rispetto alla verticale del bollitore.

Benché il mercurio permetta di ottenere pressioni di 10-9÷10-10 mmHg, il problema della sua sostituzione come mezzo di aspirazione si pose ben presto poiché l'elevato valore di pressione di vapore impone l'uso di trappole che ne evitino il diffondersi nel sistema, deteriorando il vuoto; le trappole, però, frenano il flusso del gas da evacuare, rallentando la velocità di aspirazione di uno o due ordini di grandezza. Le sole sostanze utilizzate in sostituzione del mercurio sono olii (da raffinazione, organici, sintetici, siliconici) i quali, inoltre, permettono l'utilizzazione di varii metalli (ottone, acciaio, rame) per la fabbricazione delle pompe, mentre quelle a mercurio debbono essere o di vetro o di acciaio.

Le pompe ad olio sono costruttivamente simili a quelle a mercurio, con gli stessi elementi funzionali: un cilindro metallico, raffreddato ad acqua nella parte superiore e con un fornello elettrico in quella inferiore, conterrà le parti funzionali della pompa; questa necessita, però, di uno schermo (ombrello) che limiti l'evaporazione dell'olio nella conduttura oltre la camera di condensazione.

I sistemi a diffusione a olio permettono di ottenere pressioni fino a 10-6 mmHg.

La pompa a diffusione a olio conservata nel Museo si basa su un modello sviluppato nelle officine Leybold, e fu acquistata nel 1924, come si legge sui relativi Conti dell'Istituto Fisico.
Partendo dal basso, la pompa è composta da una larga base a piatto utile anche per contenere fuoriuscite di olio; vi è poi un cilindro cavo, separato dal resto, nel cui spessore è contenuta la serpentina elettrica riscaldante; all'interno della cavità è alloggiata la parte inferiore della pompa contenente la camera di ebollizione; fuori, più in alto, vi è la parte contenente il camino e la camera di condensazione con i due imbocchi per essere raffreddata con una camicia d'acqua; alla sommità vi è la larga bocca che comunica con la cavità da vuotare e, poco sotto, lateralmente, l'imbocco per la pompa preparatoria.

(Daniele Rebuzzi)

 

Pompa da vuoto a diffusione Cilindro metallico di una pompa ad olio Posizione dell'ombrello