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Die patentierten Erfindungen von WolfgangGaede aus der Zeit von 1905 bis 1945The Patented Inventions from Wolfgang Gaede from 1905 to 1945

Hinrich Henning

26Vakuum in Forschung und Praxis 21 (2009) Nr. 1 26–31� 2009 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim DOI:10.1002/vipr.200900374

Zusammenfassung

Die Liste von Gaedes Patenten ist ein Bei-

spiel aus fruher Zeit fur eine fruchtbare

Zusammenarbeit zwischen Industrie und

Wissenschaft, aus der mehrere bis in unsere

Zeit wichtige Erfindungen hervorgegangen

sind. Die Verbindung hat schwere Zeiten

uberdauert und hielt selbst dann, als Gaede

von den Nazis widerrechtlich zum Verzicht

auf seinen Lehrstuhl gezwungen wurde.

Summary

The collection of Gaede’s patents shows

how successfully cooperation between

science and industry could bee. Several up

to now important inventions in vacuum

technique have been made and this in

sometimes hard and difficult circumstan-

ces. Even when Gaede has lost his chair at

the university of Karlsruhe from illegal in-

trigues by the Nazis.

Einleitung

Im Herbst 1905 stellte Wolfgang Gaede auf

einer Tagung eine neuartige Hochva-

kuumpumpe vor, die den Eigentumer der

Fa. E.Leybold’s Nachf. in Koln Alfred

Schmidt so sehr interessierte, daß er mit

dem Erfinder so bald wie moglich Kontakt

aufnahm. Bald darauf vereinbarten beide

eine wissenschaftliche Beratung der Firma

durch Gaede.

Die Liste der Patente, die aus dieser Zu-

sammenarbeit von Wolfgang Gaede mit E.

Leybold’s Nachf. entstanden, spiegelt nicht

nur den damaligen Stand der Vakuum-

technik wieder; in ihr wird deutlich, dass

Gaede die Einfuhrung der Vakuumtechnik

in die moderne industrielle Produktion

gebahnt hat. Die von ihm erfundene ro-

tierende Quecksilberhochvakuumpumpe

[1] war so viel einfacher in der Bedienung,

bequem elektrisch anzutreiben und deut-

lich robuster als die bisherigen Hochva-

kuumpumpen nach dem “Barometer”-

Prinzip von Geissler, Sprengel, Toepler oa.,

dass “alle Welt” sich lebhaft fur die Pumpe

interessierte. Die Anwendung von Ferti-

gungsverfahren unter Einsatz von Hoch-

vakuum wurde damit sehr erleichtert. Auch

wenn Gaedes Pumpe die Quecksilber-

Pantscherei noch nicht beseitigte, war

dennoch die Moglichkeit, durch 15min

Drehen an einem Handrad ein Hochvaku-

um zu erzeugen, fantastisch.

Die Liste ist lang: 37Erfindungen wurden

in Deutschland patentiert, davon acht zu-

satzlich in verschiedenen anderen Landern,

zwei nur im Ausland. Es handelt sich vor-

nehmlich um Erfindungen aus verschiede-

nen Bereichen der Vakuumtechnik, aber

auch zur Signalubertragung bei der Eisen-

bahn und ein Patent uber einen Mund-

spiegel. Letzteren hat Gaede zur Selbstdia-

gnose und -behandlung bei einer vermut-

lich chronischen Erkrankung seiner Man-

deln konstruiert.

Die Bedeutung der Patente von Gaede

auf vakuumtechnischem Gebiet kann man

dadurch ermessen, dass drei grundlegende

Erfindungen auch heute noch allgemein im

Gebrauch sind, selbst wenn die Schutz-

rechte langst erloschen sind:

die Reibungspumpe von 1910

die Diffusionspumpe von 1915

der Gasballast von 1935.

Man kann mit Fug und Recht diese drei

Erfindungen zusammen mit der Quecksil-

berhochvakuumpumpe zu damaliger Zeit

als epochemachende Neuerungen in der

Vakuumtechnik bezeichnen.

Die Erfindungen

Alle Erfindungen von Gaede uber die

40jahrige Zusammenarbeit mit der Firma

E.Leybold’s Nachfolger hinweg galten

a) der Entwicklung neuer Pumpen-Arten

oder Pumpverfahren (8 Patente)

b) der Verbesserung der rotierenden ol-

gedichteten Pumpen (14 Patente)

c) der Verbesserung der Diffusionspum-

pen (7 Patente) und

d) verschieden Bereichen der Vakuum-

technik – Druckmessung, Vakuumde-

stillation, ... (7 Patente)

Als Treppenwitz in der Leybold-Ge-

schichte ist zu vermerken, daß ausgerech-

net die Erfindung einer Hochvakuumpum-

pe von 1905, mit der die 40jahrige Zu-

sammenarbeit begann, in Deutschland

nicht patentiert wurde. Es mag sein, daß

Gaede bei der Sicherung seiner Anspruche

noch zu unerfahren war, auch dass Leybold

in dieser Sache nicht hinreichend gut von

seinem Patentanwalt betreut wurde. Aber

in vielen Landern –darunter Frankreich,

Großbritannien, die Schweiz und USA–

wurden Schutzrechte erteilt: “Vakuum-pumpe” ist der schlichte Titel des

Schweizer Patents Nr. 37806 - Bild 1. Nur in

Deutschland konnte die Konkurrenz die

rotierende Quecksilber-Hochvakuumpum-

pe ungehindert nachbauen und verkaufen.

Die rotierende Quecksilberhochva-

kuumpumpe hatte so viele Vorteile ge-

Vakuum in Forschung und Praxis 21 (2009) Nr. 1� 2009 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim www.vip-journal.de 27

genuber den bisher gebrauchlichen Pum-

pen, daß alle Welt sich dafur interessierte.

In den im Gaede-Archiv vorhandenen Be-

stelllisten geben sich die Namen zahlrei-

cher Universitatsinstitute ein Stelldichein,

aber eben auch die Elektroindustrie, vor

allem die Gluhlampenhersteller aus vielen

Landern. Die bildeten fur Alfred Schmidt,

den Eigentumer von E. Leybold’s Nachf.

zunachst die eigentliche Zielgruppe.

Als er den Bericht von Gaedes Erfindung

las, wurde ihm die Bedeutung der neuen

Pumpe fur dieses Geschaftsfeld sofort klar.

Schnellstens machte er sich auf, Gaede zu

treffen, um die Rechte an dieser Erfindung

zu erwerben.

Jetzt war es einfach, mit der neuen

Pumpe schnell gutes Hochvakuum zu er-

zeugen. Eine Vorvakuumpumpe war not-

wendig, weil der Hohenunterschied zwi-

schen Auspuff und Saugseite nur wenige

Zentimeter betrug. Dafur genugte aber

schon eine einfache Wasserstrahlpumpe.

Aber die erste Ausfuhrung war durchaus

noch storanfalig. Plotzliche Lufteinbruche

ließen haufig die Porzellantrommel platzen,

wenn das schwere Quecksilber im Innern

der Trommel in das Vakuum der Kanale

schoß und mit hoher kinetischer Energie

gegen die Wand prallte. Abhilfe brachte

1908 die 2. Erfindung von Gaede: “Vor-richtung zur Verhinderung des Sprin-gens von Schopftrommeln rotierenderQuecksilber-Pumpen” (DE-202451), die

Sicherheitsventile in den Kammerwanden

vorsah. Damit konnte der Stoß des anstro-

menden Quecksilbers abgemildert werden.

Das 3. Patent 1909 betraf die Herstel-lung von kegelformigen Glasschliffen

(DE-206609), die seinerzeit haufig als

einfache, aber sichere Hochvakuumver-

bindung benutzt wurden. Dabei war es

nicht selbstverstandlich, daß jeder Außen-

schliff einen beliebigen Innenschliff auf-

nehmen konnte, zumal fur Hochvakuum

die als Dichtmittel verwendete Fettschicht

moglichst dunn sein sollte. So konnte ein

zerbrochenes Schliffteil nur ersetzt wer-

den, wenn das Gegenstuck vorhanden war

und als Muster diente. Gaede hat vorge-

schlagen, einen “Lehrkegel” aus geharte-

tem Stahl zu benutzen, der sehr genau

gefertigt wurde. Damit wird dann eine

großere Zahl von Werkzeugen durch Pres-

sen erzeugt fur die Herstellung der Glas-

schliffe. Um die Abnutzung dieser Werk-

zeuge zu berucksichtigen, wurden fur die

grobe Bearbeitung zunachst alte, schon

langer verwendete Werkzeuge, dann in

mehreren Schritten immer neuere einge-

setzt, sodaß der letzte Schliff mit einem

noch neuen paßgenauen Werkzeug ausge-

fuhrt wurde.

Zwei weitere Erfindungen betreffen die

olgedichteten Drehschieberpumpen,

“Kapselpumpen” wie sie damals genannt

wurden. Sie sind bis heute quasi das Ar-

beitspferd in der Vakuumtechnik, unkom-

pliziert und robust. Aber sie haben kon-

struktionsbedingte Nachteile, die nicht

immer in Kauf genommen werden konnen.

Insbesondere Ol- und Wasserdampfe ver-

schlechtern und verunreinigen das er-

zeugte Vakuum. So beschreibt die eine Er-

findung eine Kapselluftpumpe mit “Ol-sack” im Wellenlager (DE-214504),

durch den das geforderte Gas vor dem

Ausstoßen geleitet wird, “ … so daß etwa

aus der Pumpe mitgefordertes Ol oder

Wasser in den Olsack fließen und dort sich

trennen konnen.”

Um zu verhindern, daß Luft von Atmo-

spharendruck gegen die Pumprichtung in

das Innere eindringt, wird ein Ruck-schlagventil fur die Austrittsoffnungvon Kapselpumpen zur Forderung vonGasen (DE-225286) im Auspuff eingebaut.

Um die Kompressionskammer moglichst

klein werden zu lassen, den freien Gas-

austritt dicht an die Anlagestelle von

Pumpenzylinder am Gehause zu rucken,

dabei aber groß zu halten, schlagt Gaede

vor – Bild 2, den Gasaustritt als schmalen

aber langen Schlitz parallel zur Pumpen-

achse auszubilden, der gleichzeitig als Sitz

eines stabformigen Ruckschlagventils

dient. Damit konnte er den Enddruck

deutlich verbessern, ohne den Auspuff

vollstandig mit Ol zu uberlagern.

In 1909 meldete Gaede ein Patent fur

eine rotierende Vakuumpumpe (DE-

239213). Diese Erfindung wurde weltweit –

ahnlich der Quecksilberhochvakuumpum-

pe – als Sensation empfunden. Tatsachlich

hat Gaede hier den physikalischen Effekt-

die außere Reibung der Gase - zum ersten

Mal fur die Vakuumerzeugung benutzt. Eine

schnell bewegte Wand nimmt Gas im nahen

Bereich ihrer Oberflache mit sich. Ist die

bewegte Wand Teil eines langeren Kanals,

baut das mitgenommene Gas darin am Ende

einen Druckanstieg auf. Fuhrt man hier das

Gas ab, wahrend am anderen Ende mit

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Abb. 1. Die rotierende Quecksilberhochvakuumpumpe; sie saugt Gas bei 8a an unddruckt durch die Kanale 13a/b bei 12 ins Vorvakuum.

Abb. 2. Das Ruckschlagventil V ist obenrechts in Langs- und Querschnitt gezeigt;der schadliche Totraum ist auf ein Mini-mum reduziert.

Vakuum in Forschung und Praxis 21 (2009) Nr. 128 www.vip-journal.de � 2009 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim

geringerem Druck Gas nachstromen kann,

hat man bereits eine Pumpe.

G. nahm einen schnell in einem Gehause

rotierenden Zylinder mit in die Mantelfla-

che einige Millimeter tief eingefrasten Nu-

ten. Feststehende Nocken ragen in die

Nuten hinein und bilden Anfang und Ende

der Kanale, sodaß fast der ganze Umfang fur

die Pumpwirkung verfugbar ist – Bild 3. Der

originale Versuchsapparat zu dieser Erfin-

dung ist heute im Deutschen Museum in

Munchen zu sehen. Die Abstande zwischen

bewegten und feststehenden Teilen mus-

sen sehr klein sein, um Verluststromungen

zu vermeiden. Das stellte hohe Anforde-

rungen an die Fertigung des Gerats. Eine

geschickte Anordnung der hintereinander

geschalteten Kanale vermied das Eindrin-

gen von Oldampfen aus den Wellenlagern

ins Hochvakuum. Es war schon fast eine

“trockene” Vakuumpumpe nach heutigem

Maßstab. So konnte die “Molekularpumpe”

ein sehr gutes sauberes Vakuum bei

10 -6 mbar erzeugen, mit nur sehr geringer

Verunreinigung.

Gaede meldete anders als sonst diese

Erfindung in einem sehr fruhen Stadium an.

Sie war Teil seiner geplanten Habilitati-

onsarbeit. Darum hieß es abzuwagen zwi-

schen Sicherung seiner Anspruche und

Vollstandigkeit der geplanten Veroffentli-

chung. Eine zu fruhe Teilveroffentlichung

war fur alles schadlich.

Weitere Erfindungen betrafen zum einen

eine Vakuum-Kolbenpumpe (DE-

281977) mit einem Auspuffventil zwischen

Kolbenteller und -stange und zum anderen

eine Wasserabscheidekammer fur Va-kuumkolbenpumpen (DE-281595).

Dieser Pumpentyp war seinerzeit (1913)

noch weit verbreitet, weil billig und einfach

zu bedienen. Man muß bedenken, daß

Leybold damals immer noch viele Gerate

fur den Schulunterricht vertrieb. Die Qua-

litat des erreichbaren Vakuumdrucks wur-

de leicht durch unsorgfaltiges Arbeiten

beeintrachtigt, vor allem infolge Ver-

schmutzung des als Dichtung verwendeten

Ols durch Wasser. Gaede konstruierte eine

3-stufige Kolbenpumpe, die das Patent DE-

281977 in allen drei Stufen, die Wasser-

abscheidekammer in der letzten Stufe be-

nutzte. In der Preisliste vom Nov. 1914

schreibt Leybold: “Vor der [rotierenden]

Kapselpumpe hat sie den Vorzug, daß sie

ein weit hoheres Vakuum erzielt (bis

0,00005 mmHg) und außerdem keines

Motors … benotigt”. Aus den Aufzeich-

nungen von Leybold geht hervor, daß mehr

als 550 Stuck vor allem von Schulen gekauft

wurden.

Mit der Vorrichtung zum Evakuieren(DE-286404) gelang Gaede unter dieser

wenig aufregenden Bezeichnung eine

weitere bis heute ganz bedeutende Erfin-

dung – Bild 4. Wird ein standiger Strom von

reinem Wasser- oder Quecksilberdampf

(heute nimmt man zumeist Oldampf) an

einer Offnung zu einem Rezipienten vor-

beigefuhrt, diffundieren Gasmolekule aus

dem Rezipienten in den Dampfstrom hin-

ein, da dort der Partialdruck des Rezipien-

tengases gleich Null ist. Eine geeignete

Kuhlfalle verhindert, daß der Dampf selbst

in den Rezipienten dringt. Im Bild 4 besteht

die Offnung zum Rezipienten aus einer

porosen Keramikwand. Die Vorrichtung

wirkt also wie eine Pumpe, spater Diffusi-

onspumpe genannt. Im Unterschied zur

Dampfstrahlpumpe, die mit der Strahlge-

schwindigkeit einen relativ begrenzten

Unterdruck erzeugt, arbeitet die Diffusion

auch bis zu sehr niedrigen Drucken, bis in

den Hochvakuumbereich.

Erstmals im Dezember 1912 erwahnt

Gaede dieses Pumpenprinzip in einem

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Abb. 3. Die rotierende Vakuumpumpe: 8Kanale in der Trommel werden durch diefeststehenden Nocken E begrenzt. Je 4Kanale sind hintereinander-geschaltet,um die Druckdifferenz stufenweise zuerhohen.

Abb. 4. Die Vorrichtung zum Evakuierenwird zum Betrieb mit Wasserdampf ge-zeigt: dieser stromt uber die Außenseiteeiner porosen Tonzelle 1 und nimmt dabeiGasmolekule aus den Poren mit sich fort.Der Druck im inneren Volumen 3 sinkt.

Abb. 4a. die Patenturkunde zu DE –P 286404.

Vakuum in Forschung und Praxis 21 (2009) Nr. 1� 2009 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim www.vip-journal.de 29

Brief an A. Schmidt, den Eigentumer von

Leybold, und meldet es 1913 zum Patent

an, das 1915 erteilt wird. Die ersten

Quecksilber-Diffusionspumpen aus Glas

werden bereits im November 1913 zu-

nachst nur an Universitaten verkauft. Im

Katalog erscheinen sie 1914.

Diffusionspumpen werden bald zu den

wichtigsten Hochvakuumpumpen, wie

sich an der Vielzahl der Patente in der Folge

zeigt. Zunachst betreffen alle weiteren Er-

findungen Diffusionspumpen mit Queck-

silber.

Allerdings gibt es eine Pause von sieben

Jahren, bevor Gaede das nachste Patent

anmeldet, vermutlich infolge des 1. Welt-

kriegs. Es gab aber auch Probleme mit an-

deren Erfindungen, so von Langmuir in den

U.S.A., die zu umgehen ebenfalls nicht

leicht moglich war.

Erst 1921 konnte er eine Ausfuhrung der

Diffusionspumpe (DE-401048) aus Metall

zum Patent anmelden, die mit Quecksil-

berdampf betrieben wurde. Sie hatte eine

besonders ausgebildete Ruckfuhrung des

wieder kondensierten Treibmittels in den

Verdampfer, die ein Zuruckstromen von

Dampf verhinderte.

Im gleichen Jahr folgt eine andere Aus-

fuhrung der Diffusionspumpe mitmehreren, verschiedene Druckstufenbildenden Strahldusen (DE-416065),

ebenfalls aus Metall und mit Quecksilber als

Treibmittel. Patentiertes Hauptmerkmal ist

ein als Ganzes nach oben herausziehbares

“Innenleben”, z.B. zur Reinigung der

Strahldusen – Bild 5.

Gut ein Jahr danach wird 1923 unter dem

Titel Hochvakuumpumpe (DE-417275)

die Anordnung eines Nadelventils in der

Saugleitung angemeldet, das als Regler den

Hochvakuumdruck einzustellen erlaubt,

wobei die eingestellten Betriebbedingun-

gen der Pumpe unverandert bleiben.

Eine hochentwickelte Diffusionspum-pe (DE-419054) mit mehreren Druckstu-

fen wird 1925 patentiert, aus Metall ge-

fertigt und mit Quecksilberdampf betrie-

ben. Sie hat eine besonders effektive Kuh-

lung der durch den Dampf aufgeheizten

Dusenteile. Das komplexe Dusensystem als

Ganzes kann aus dem Pumpenkorper her-

ausgezogen werden fur Justier- und Reini-

gungsarbeiten.

Ein weiteres Patent im gleichen Jahr

betrifft eine Diffusionspumpe (DE-

436016) mit einer besonderen Kuhlung des

Gases, das von der Vorvakuumpumpe ab-

gesaugt wird. Dadurch wird erreicht, daß

der darin enthaltene Quecksilberdampf

kondensiert und so in der Diffusionspumpe

verbleibt.

Mit einem Problem bei rotierenden Va-

kuumpumpen befassen sich zwei Patente

1927 und 1929 unter gleichem Titel Ein-richtung fur Vakuum-Drehkolben-pumpen mit Olabschluß zur Verhin-derung des Oleintritts in die Vakuum-leitung bei Stillstand der Pumpe (DE-

442185 und -471827). Beide haben zum

Ziel, die Olmenge, die durch den anstei-

genden Luftdruck in die Ansaugleitung

gedruckt werden kann, auf wenige mm3 zu

begrenzen.

Zwischen diesen beiden Patenten mel-

det Gaede zusammen mit Herrn Dr.ing.

Hans Thoma von der TH Karlsruhe drei

Erfindungen an, die nicht die Vakuum-

technik betreffen, sondern Signaltechnikzur Zugbeeinflussung bei der Eisen-bahn.

Die nachste Erfindung 1929 bezieht sich

wiederum auf eine Diffusionspumpe mit

gekuhlten Dusenelementen, die die

Pumpwirkung verbessern. Wegen Vorver-

offentlichung wurde in Deutschland kein

Patent erteilt, wohl aber in Großbritannien

und der Schweiz (CH-144942).

Es folgt im gleichen Jahr eine Diffusi-onspumpe mit Wirbelstromheizung(DE-487263), bei der der Quecksilberbe-

halter ringformig ist und die Sekundar-

wicklung eines Transformators bildet.

Erstmalig wird eine Ol-Diffusions-pumpe 1931 zwar nicht als Patent, aber als

Gebrauchsmuster Nr.1237393 registriert.

Sie ist zum Betrieb mit Olen geeignet die

wegen deren Zusammensetzung aus ver-

schiedenen Komponenten (“Schmierol”)

bei unterschiedlichen Siedetemperaturen

Vakuum erzeugen sollen.

Eine Erfindung außerhalb der Vakuum-

technik ist ein Mundspiegel (DE-535766)

mit Beleuchtungseinrichtung, der fur Gae-

de wegen seiner haufigen Halsbeschwer-

den von Interesse war. Gaede konnte Ley-

bold uberreden, diesen zum Patent anzu-

melden. Die Firma hatte ja ein umfangrei-

ches Lehrmittelprogramm. Ob er je pro-

duziert wurde, ist nicht bekannt.

Die Naß-Trocken-Luftpumpe, insbe-sondere Drehkolbenpumpe (DE-

569212) von 1931 arbeitet mit einer Ol-

Uberlagerung, um gutes Vakuum zu erzie-

len. Bei starkerem Luftstrom, z.B. im Be-

trieb als Druckluftpumpe, wird das uber-

lagernde Ol weggeblasen, aber so, dass

praktisch keine Oltropfchen in den Aus-

puffstutzen gelangen konnen. Ist der Gas-

durchsatz aber gering, fließt das dichtende

Ol wieder zum Ruckschlagventil zuruck.

Wie man erkennt, war damals der Begriff

“trocken” weniger anspruchsvoll definiert

als heute.

Die Erfindung von 1931 zu einer ol-uberdeckten Drehkolbenvakuum-pumpe (DE-596978) beschreibt eine Aus-

fuhrung, bei der von außen eindringende

Luft in die jeweils zur Verdichtung anste-

hende Druckkammerhalfte gelenkt wird.

So wird der Ansaugvorgang durch Leckage

nicht beeinflußt.

Fur ebendiesen Pumpentyp wird 1933

wie schon haufig, eine Erfindung zum Pa-

tent angemeldet, die das Zurucktreten von

Pumpenol in die Ansaugleitung oder den

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Abb. 5. Die Diffusionspumpe mit mehre-ren, verschiedene Druckstufen bildendenStrahldusen hat wegen des kompliziertenAufbaus ein Innenteil, das ganz nach obenherausgezogen werden kann.

Vakuum in Forschung und Praxis 21 (2009) Nr. 130 www.vip-journal.de � 2009 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim

Rezipienten verhindert, diesmal fur eine

Drehkolbenpumpe mit beweglichemAbsperrschieber, Oluberdeckung desDruckventils und Olabsperrvorrich-tung in dem Druckkanal (DE-602226).

Die folgende Patentanmeldung 1933 be-

trifft das Vakuum selbst und die Messung

seines Drucks. Man beobachtet bei Auftre-

ten einer ionisierenden Gasentladung einen

Druckabfall – eine Verbesserung des Vaku-

ums. Zudem waren seit einigen Jahren zur

Druckmessung im Hochvakuum Ionisati-

onsmanometer bekannt. Deshalb schlagt

Gaede vor, eine Einrichtung zur regel-baren Verstarkung der Gasionisation invorevakuierten Gluhkathodenrohren(DE-634981). Durch ein Magnetfeld wird

die Ionenausbeute verstarkt, sodass sowohl

der Vakuumdruck zu verbessern als auch

die Druckmessung zu steuern (z.B. zu ka-

librieren usw.) ist – Bild 6.

Einmal mit dem Zustand des Vakuums

befaßt, erfindet er ein Verfahren zur Be-stimmung sehr kleiner Drucke vonGasen und Dampfen (DE-648380): eine

sehr dunne Folie wird in Torsionsschwin-

gungen versetzt. Aus der Schwingungs-

dauer kann der Gasdruck und aus dem

Abklingen der Schwingung auch noch das

Molekulargewicht des Gases bestimmt

werden. Obwohl kompliziert und emp-

findlich, kommt das Verfahren Gaedes

Vorstellung von “direkter Messung” der

interessierenden Große entgegen: den

Gasdruck aus dem Druck von Molekulen

hoherer Temperatur zu ermitteln. Das

Meßgerat wurde 1937 im Katalog als Mol-

vakumeter nach Gaede angeboten.

Eine Anmeldung aus dem Jahr 1936 be-

trifft das Problem der Olverschmutzung

durch Abpumpen von Wasserdampf- und/

oder anderen Dampfen. Vor allem die we-

niger warmen Raume der Pumpe im Aus-

puff sollen bei der Saugpumpe mit ol-uberdecktem Auslaßventil zur Erzeu-gung tiefer Drucke (DE-661031) durch

Einblasen von Frischluft von den schadli-

chen Dampfen befreit werden.

Ein Jahr spater meldet er den Zusatz

Saugpumpe zur Erzeugung tieferDrucke (DE-687216) an, der nun auch

“Pumpen mit olfreiem Auslaß” einbezieht.

Bei der Vakuumpumpe mit oluber-decktem Ruckschlagventil 1937 (DE-

678962) wird das Absperrventil aus dem

Patent jetzt von der Bewegung des Ab-

sperrschiebers unabhangig, sodass alle

Pumpentypen diese Vorrichtung erhalten

konnen.

Zwischen Diffusionspumpe und Vor-

vakuumpumpe dient eine Vakuum-Ab-sperr-Vorrichtung (DE-684664 von 1939

mit Zusatzpatent DE-696470) dazu, die

Hochvakuumpumpe vor Lufteinbruch

durch die Verbindungsleitung zu schutzen,

falls die Vorpumpe ausfallt. Die Sperre er-

folgt durch eine bis 760 mm hohe Queck-

silbersaule im Vorvakuumrohr der Diffusi-

onspumpe. Ein Zusatzpatent von 1938

unter gleichem Titel beschreibt eine

leichter zu bauende Version.

Eine modifizierte Dampfstrahlpumpe(DE-693781) meldet Gaede 1937 an. Ihr

Aufbau verhindert, dass Tropfchen aus dem

Treibdampf in die Treibduse gelangen und

dabei Druckstoße verursachen

Schon 1935 wird eine der wichtigsten

Erfindungen von Wolfgang Gaede ange-

meldet, aber erst 1941 patentiert: die ein-oder mehrstufige Vakuumpumpe zurErzeugung tiefer Drucke zum Absau-gen von Dampfen und Gas-Dampf-Ge-mischen (DE-702480) – Bild 7. Auch heute

noch ist diese Erfindung des “Gasballasts”

bei all den Pumpen im Einsatz, bei denen es

gilt, die Pumpe vor kondensierenden

Dampfen zu schutzen. Dazu geschieht im

Lauf eines Pumpzyklus fogendes:- nach

Abschluß des Ansaugvorgangs wird durch

ein Ventil eine zusatzliche Menge Luft (oder

ein anderes Gas) eingelassen. Die so ver-

großerte Gasmenge wird beim Verdichten

fruher ausgestoßen. Das Gas “spult” dabei

die angesaugten Dampfe in relativ gesehen

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Abb. 6. Die Einrich-tung zur regelbarenVerstarkung derGasionisation invorevakuiertenGluhkathodenroh-ren wird als Prinzip(oben) und als An-bau an Rontgenroh-ren gezeigt.

Vakuum in Forschung und Praxis 21 (2009) Nr. 1� 2009 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim www.vip-journal.de 31

noch geringer Konzentration heraus, bevor

sie kondensieren konnen.

Nachdem W. Gaede (zusammen mit W.

Straub, Munchen) schon 1921 ein Ver-fahren zum Trocknen und Konzen-trieren von Flussigkeiten im Vakuum(DE-411947) patentiert hat, folgt 1939 eine

Erfindung uber ein Destillationsverfah-ren im Vakuum (DE-748618). Um die

Verdampfung hochmolekularer Stoffe aus

einer Losung zu verbessern, wird letztere

in besonderer Weise mit laminarer Stro-

mung uber die Verdampfungsschalen ge-

fuhrt.

Fur die folgenden und letzten Erfindun-

gen von Gaede wurden erst nach seinem

Tod am 24. Juni 1945 Patente erteilt:

Fur eine Diffusionspumpe aus Metallwird 1942 eine Warmesperre aus schlecht

warmeleitendem Material zwischen Siede-

gefaß und gekuhltem Pumpenkorper vor-

geschlagen, um sowohl die Heiz- als auch

die Kuhlleistung zu optimieren - DE-

871495.

1944 wird ein Verfahren zum Messenvon Dampfdrucken an mit Saugpumpeverbundenen Dampferzeugern ange-

meldet, mit dem eine Verstopfung des

Manometer-Anschlußrohrs durch konden-

sierenden Dampf verhindert wird – DE-

842858.

Im gleichen Jahr erfindet Gaede eine

Gasballastpumpe mit Ruckflußleitungund Dampfabscheider, bei der der ab-

gesaugte Dampf von z.B. wertvollen Lo-

sungsmitteln wiedergewonnen wird – DE-

840745.

Ende 1944 bis zu seinem Tod im Juni

1945 beschaftigte Wolfgang Gaede eine

weitere Erfindung: ein Membran-Druck-

meßgerat fur Drucke zwischen 1mbar und

10mbar, dessen Sensormembran den Druck

gegen einen nur kurzfristig erzeugten sehr

tiefen Referenzdruck als Nullpunkt mißt. In

der ubrigen Zeit sollte die Membran von

beiden Seiten gleichem Druck ausgesetzt

sein.

Heute, mehr als 60 Jahre nach Wolfgang

Gaedes Tod, sind die Patente naturlich

langst erloschen. Doch viele von Gaedes

Ideen sind immer noch aktuell:

– die Reibungspumpe hat eine Renais-

sance erlebt als integrierte Vorpumpe zu

den Turbomolekularpumpen

– die Diffusionspumpe ist Arbeitspferd im

Hochvakuum mit Saugvermogen von

Tausenden Litern pro Sekunde,

– der Gasballast und das Absperrventil

gegen Olverschmutzung sind in jeder

besseren rotierenden Drehschieber-

pumpe mit Oldichtung eingebaut.

Die Erfindung DE-634981: Einrichtung zur

regelbaren Verstarkung der Gasionisation

in vorevakuierten Gluhkathodenrohren ist

beinah die von F. M. Penning 1936 vorge-

stellte Kaltkathoden-Meßrohre oder die

Ionengetterpumpe.

Von allen beschriebenen Patenten sind

Originale oder zumindest Kopien vorhan-

den im Gaede – Archiv der Wolfgang-Gaede-

Stiftung, das von der Firma Oerlikon-Leybold-Vacuum Koln großzugig unter-

stutzt und in ihrem Haus untergebracht ist.

Dazu sind auch alle Auslands-Anmeldun-

gen/-patente dort dokumentiert.

Literatur

1. H. Henning, VIP 19, No.3, 27 – 31 (2007)

Autor:

Dipl.Phys. Dr. Hinrich Henning hat in Kiel 1965

promoviert und nach 2jahriger Forschungstatig-

keit in Frankreich als Produktentwickler in der

UHV-Technik bei Leybold-Heraeus – heute Oer-

likon-Leybold-Vacuum, Koln, gearbeitet. Heute

im Ruhestand betreut er das Gaede-Archiv der

Wolfgang-Gaedestiftung, in dem der Nachlaß von

W.Gaede, soweit uber den Krieg erhalten, be-

wahrt wird.

Kontakt:

Dr. Hinrich Henning, Gaede-Archiv

in Fa. Oerlikon Leybold Vacuum GmbH,

Bonner Str. 498

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Abb. 7. Die Vakuumpumpe zur Erzeugungtiefer Drucke zum Absaugen von Damp-fen zeigt das Gasballastventil 13 , das dieGaszufuhr zu Beginn des Ausstoßens nochvor hoher Kompression freigibt.