CH516755A - Vorrichtung zum Dichten von Zuführungen in Vakuumbehälter - Google Patents

Description

  
 



  Vorrichtung zum Dichten von Zuführungen in Vakuumbehälter
Soll ein Vakuumbehälter vakuumdicht verschlossen, oder eine Rohrleitung oder sonstige Zuführung - beispielsweise für Speisungen oder Signalverbindungen vakuumdicht mit einem solchen Behälter verbunden werden, so werden in der Technik allgemein ringförmige Dichtungen aus elastisch oder plastisch deformierbaren Baustoffen verwendet, wie z. B. Kautschuk, Neopren, Kunststoffe, Aluminium, Kupfer, Gold. Solche Ringe mit verschiedenen bekannten Querschnitten werden allgemein zwischen zwei hiefür besonders ausgebildeten Dichtflächen eingelegt und so axial oder radial geklemmt, dass ein den jeweiligen Ansprüchen genügender dichter Verschluss des Vakuumsystems gegen über der Aussenluft entsteht.

  Die Kraft auf die vakuumdicht zu verbindenden Bauteile wird allgemein auf der Luftseite der Bauteile durch Schrauben oder Überwurfmuttern erzeugt.



   Bei ausheizbaren Hochvakuumsystemen, insbesondere solchen, die zur Erreichung von Drucken von 10-8 Torr und darunter ausgelegt sind, gelangen, des thermoplastischen und Dampfdruck-Verhaltens wegen von Dichtungen aus organischen Baustoffen, meist nur plastisch deformierbare Metalldichtungen zur Anwendung.



  Um die zumeist grossen Kräfte, die zur Deformation der Metalldichtungen notwendig sind, aufzubringen, wird der Kraftschluss über Flanschverbindungen erzeugt, wie z. B. aus den US Patenten 3 208 758 und 3 263 025 bekannt ist. Soll ein Bauteil, der sich im Vakuumbehälter befindet, von aussen gespeist werden, so verlangt die Einführung des Bauteils in den Behälter oft eine viel grössere Öffnung in der Behälterwand, als dies für die Verbindung nötig wäre und damit auch grössere Dichtungen und Flansche. Bei komplexen Systemen führt dies oft zu Platzmangel an den für Zuführungen vorgesehenen Teilen des Systems. Die Verwendung von   Überwurfmutteru    - wie z. B. im US Patent 3 214 200 - verlangt, dass die Anpresskräfte durch Umlenkung um   900    erzielt werden, was zu hohen Reibungsverlusten und Spannungen und damit Rissgefahr bei der Montage führt.

  Um die grossen Axialkräfte aufzubringen, müssen solche   Überwuifmuttem    sehr kräftig dimensioniert sein. Bei grossen Öffnungen kommen Dichtverbindungen mit   Überwurfmuttem    der grossen Kräfte und hohen Drehmomente wegen nicht in Frage.



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für Zuführungen zu Bauteilen, die sich in einem Vakuum-Behälter befinden, nur kleinstmögliche Öffnungen in der Behälterwandung anzubringen, dergestalt, dass auch die Abmessungen der Dichtungsvorrichtungen so klein werden, dass durch eine einzige Schraubverbindung der notwendige   Anpressdruck    erzielt wird.



   Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass sich die Dichtung vakuumseits zwischen einem Dichtsitz in der Behälterwandung und einer Zone mit anwachsendem Durchmesser der Zuführung befindet, wobei die Anpresskraft auf die Dichtung von der Luftseite des Behälters als Zug aufgebracht wird und der Kraftfluss sich von der Zuführung, die durch eine Bohrung gesteckt ist, über die Dichtung und die Behälterwandung schliesst. Zwischen der Bohrung in der Behälterwand und dem durchgesteckten Rohr sitzt beispielsweise die rohrförmig ausgebildete Dichtung, die, durch geeignete Formgebung des vakuumseitigen Endes des durchgesteckten Rohres z. B. kugelig oder bombiert nach aussen gewölbt, gegen eine Dichtungskante an der Behälterinnenwand gepresst wird, wenn von aussen auf das durchgesteckte Rohr ein Zug ausgeübt wird.



  Da das Rohr von der Vakuumseite her eingeführt wird, kann die Bohrung in der Behälterwand kleiner ausgeführt werden, als der mit dem Rohr verbundene Bauteil. Da Vakuumanlagen im allgemeinen einen grossen Hauptflansch besitzen, ist damit z. B. der Zugang zum Einbringen des Bauteils gegeben.  



   Das durch die Behälterwandung verlaufende Rohr besteht vorzugsweise aus einem vakuumverträglichen, zugfesten Metall, beispielsweise Stahl 18/8. Für die zwischen Bohrung und durchgestecktem Zuleitungsrohr liegende rohrförmige Dichtung werden vorzugsweise plastisch deformierbare, vakuumtaugliche Metalle, wie Aluminium, Kupfer und Gold, verwendet.



   In der beiliegenden Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 ein Detail des Ausführungsbeispiels.



   Gemäss Fig. 1 ist ein Rohr 1 von der Vakuumseite 2 her in eine Bohrung 3 in der Wandung 4 des Vakuumbehälters eingeführt. Zwischen Rohr 1 und Bohrung 3 befindet sich die rohrförmig ausgebildete Dichtung 5.   Vakuumseitig    ist der Durchmesser des Rohres 1 vergrössert. Die äussere Übergangszone 6 zwischen kleinerem und grösserem Durchmesser ist hier sphärisch ausgebildet, dergestalt, dass der Krümmungsradius der Kugel etwa dem grösseren Rohrhalbmesser entspricht. Die vakuumseitige Kante 7 der Bohrung 3 wird scharf ausgebildet. Der im Behälter befindliche Bauteil (nicht gezeichnet) ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit dem vakuumseitigen Ende des Rohres 1 verbunden, beispielsweise durch eine Löt- oder Schweissverbindung.

  Luftseitig weist das Rohr 1 im Ausführungsbeispiel ein Aussengewinde 8 auf, über welches eine Mutter 9 gedreht wird, ¯die beim Festziehen auf einer Unterlagsscheibe 10 aufzuliegen kommt. Dadurch wird auf das Rohr 1 ein Zug ausgeübt, der die Dichtung 5 zwischen sphärischer Zone 6 und Kante 7 klemmt und plastisch deformiert, wodurch eine temperaturbeständige hochvakuumdichte Verbindung des Rohres 1 mit der Behälterwand 4 erzielt wird. Da das Rohr 1 vorzugsweise aus dem gleichen Baustoffe wie die Behälterwand besteht, ist Lockerung der Verbindung durch thermische Ursachen im Betriebsbereiche von etwa   700    K bis etwa 9000 K nicht zu erwarten.



   Im Ausschnitt gemäss Fig. 2 ist die Quetschung der Dichtung 5 zwischen sphärischem Rohrteil 6 und der Bohrungskante 7 deutlich sichtbar. Zur Erleichterung der Herstellung der sphärischen Geometrie wurde hier eine Kerbe 11 in das Rohr 1 eingedreht. Der Krümmungsradius des kugeligen Rohrteiles 6 wird vorzugsweise so gewählt, dass die Tangente an den sphärischen Teil 6 des Rohres im Berührungspunkte mit der Kante 7 einen Winkel a von etwa 450 aufweist.



   Durch Verwendung dieser Dichtvorrichtung in den Anwendungsfällen, wo klein dimensionierte Zuleitungen dicht in Vakuumbehälter eingeführt werden müssen, insbesondere dann, wenn sie grösser   dimeusionier-    te Bauteile speisen oder sonstwie mit   luftseitig 4#egen-    den Vorrichtungen und Apparaten verbinden, ist dem Konstrukteur ein wirkungsvolles Mittel in die Hand gegeben, Hochvakuumanlagen einfacher und kleiner zu bauen. Durch die Kleinheit der Bohrung wird Platz frei, damit mehrere Zuleitungen unabhängig voneinander gedichtet werden können. Es erübrigen sich aufwendige Schweissarbeiten an Stutzen und ähnlichen Vorrichtungen. Da keine Sackgewinde in der Gefässwandung notwendig sind, können Wandstärken allenfalls reduziert werden. Die Montage ist einfach, sicher und schnell. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH

   Vorrichtung zum Dichten von Zuführungen (1) in Vakuumbehälter, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Dichtung (5) vakuumseitig zwischen einem Dichtsitz in der Behälterwandung (4) und einer Zone (6) mit anwachsendem Durchmesser der Zuführung (1) befindet, wobei die Anpresskraft auf die Dichtung (5) von der Luftseite des Behälters als Zug aufgebracht wird und der Kraftfluss sich von der Zuführung (1), die durch eine Bohrung (3) gesteckt ist, über die Dichtung und die Behälterwandung schliesst.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Dichtungsvorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Zone (6) mit anwachsendem Durchmesser kugelig nach aussen gewölbt ausgebildet ist.

   2. Dichtungsvorrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung aus Metall besteht.

   3. Dichtungsvorrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (5) aus einem Nichtmetall besteht.

   4. Dichtungsvorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Zug an der Zuführung (1) mittels einer auf der Behälterwandung (4) aufliegenden Überwurfmutter (9) aufgebracht ist, die über ein auf der Zuführung (1) geschnittenes Gewinde (8) gedreht ist.

   Nicholas Räuber, Klaus Stadler, Maximiliaan Strutt