CH211690A - Hydraulic seal device to ensure the hermeticity of a member entering a vacuum chamber. - Google Patents

Hydraulic seal device to ensure the hermeticity of a member entering a vacuum chamber.

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CH211690A
CH211690A CH211690DA CH211690A CH 211690 A CH211690 A CH 211690A CH 211690D A CH211690D A CH 211690DA CH 211690 A CH211690 A CH 211690A
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CH
Switzerland
Prior art keywords
vacuum chamber
liquid
vacuum
housing
seal
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Application number
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French (fr)
Inventor
Limited Pilkington Brothers
Original Assignee
Pilkington Brothers Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04FPUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F9/00Diffusion pumps

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Jet Pumps And Other Pumps (AREA)

Description

  

  Dispositif à joint hydraulique pour assurer l'herméticité d'un organe  pénétrant dans une chambre à vide.    La     présente    invention a pour objet un dis  positif à joint     hydraulique,    pour assurer  l'herméticité d'un organe pénétrant dans une  chambre à vide, cet organe pouvant par exem  ple consister en un arbre rotatif.  



  Dans les chambres où règnent des vides  élevés, il n'est pas possible d'introduire un  organe mobile, ou un organe qu'il peut être  nécessaire de faire mouvoir, par exemple en  vue d'un réglage, de telle manière qu'on  évite des fuites, à moins d'utiliser un joint  hydraulique. Si l'utilisation de mercure ne  présente pas d'inconvénient, il est possible  d'utiliser un joint au mercure puisque la hau  teur du joint     n'excède    pas 760 mm, mais cette  hauteur est souvent peu commode.

   Toutefois,  en général, il n'est pas possible d'utiliser le  mercure pour les vides élevés et le seul liquide       admissible    est une huile possédant une pres  sion de vapeur négligeable, telle que l'huile  connue sous la désignation commerciale    d'huile     ,;apiezon".    Toutefois, en général,  comme la hauteur .d'un joint d'huile est de  10,6 à 12 mètres, il n'est généralement pas  possible d'utiliser un tel joint.  



  Grâce à l'invention, il est possible de ré  duire à     quelques    millimètres seulement la  hauteur du joint de liquide dans un dispositif  à joint hydraulique.  



  Conformément à l'invention, le dispositif  comprend un siphon annulaire qui contient  le liquide de joint, l'espace situé au-dessus du  liquide d'une des branches de ce siphon étant  relié à la chambre à vide, alors que l'espace  situé au-dessus du liquide de l'autre branche  du siphon est relié à une source auxiliaire de  vide; la différence de pression entre le vide  régnant dans la chambre à vide et la source  de vide auxiliaire, mesurée en hauteur du  liquide de joint, étant inférieure à la hauteur  effective du siphon.      Le dessin annexé représente, à titre  d'exemple, deux formes d'exécution du dispo  sitif suivant l'invention.  



  Les     fig.    1 et 2 sont des coupes verticales  de     deux    dispositifs d'herméticité à joint  hydraulique servant à assurer l'herméticité  d'un organe pénétrant dans une chambre à.  vide, cet organe pénétrant dans ladite cham  bre par la partie inférieure, dans la fia. 1,  et par la partie supérieure. dans la     fig.    2.  



  La     fig.    3 est une vue schématique d'une  chambre à vide munie d'un dispositif d'her  méticité et de pompes.  



  Sur la     fig.    1 de ce dessin, 1 représente la  paroi d'une chambre à vide, 2 l'organe mo  bile pénétrant dans cette chambre. Un boî  tier 3, contenant le liquide de joint 4, est.  assujetti à la paroi 1 de la. chambre à vide  par une pièce tubulaire 5. Cette pièce est  munie d'une portion tubulaire pendante 6.  qui plonge dans le liquide 4 et entoure     l'or-          ga.ne    2. L'organe 2 sort du boîtier 3 à tra  vers une garniture 7 qui peut être de l'une  quelconque des constructions utilisées dans  la pratique. Le boîtier 3 et le tube 6 consti  tuent ainsi une sorte de siphon renversé an  nulaire ayant une     branche    intérieure 8 reliée  à la chambre à vide et une branche exté  rieure 9.

   L'espace situé au-dessus du liquide  de la branche extérieure 9 est relié par un  tuyau 10 à une source     auxiliaire    de vide.  Dans les appareils à, vide poussé, on utilise  habituellement une pompe à vide préliminaire  suivie d'une pompe finale, la. pompe préli  minaire étant en général une pompe mécani  que capable de réduire la pression à environ  0,1 mm de mercure, alors que la     pompe    finale  est en général une pompe à dispersion qui  peut réduire la -pression régnant dans la  chambre à vide à 0,001 mm ou à, une valeur  encore     plus    petite.

   La fi-. 3 représente sché  matiquement cette disposition, 11 étant la  pompe préliminaire et 12 la. pompe finale, le  susdit tuyau 10 reliant le boîtier 3 du dispo  sitif d'herméticité à la tubulure à vide de la  pompe préliminaire 11. Dans ces     conditions.     la pression régnant dans l'espace 8 surmon  tant le liquide de la branche intérieure     chi       siphon est, par exemple. 0,001 mm et celle  régnant dans la capacité 9 surmontant, la  branche extérieure est, par exemple. 0,1 mm.

    La différence de pression entre les deux  branches du     tube.    à<B>U</B> n'est donc qu'environ  0,1 mm de mercure. soit. environ 1.5 mm  d'huile, et: si l'on utilise de l'huile, les ni  veaux de liquide: dans les branches du siphon  s  ont approximativement ceux représentés sur  le dessin. La source auxiliaire de vide pour  rait être une pompe indépendante donnant,  par exemple, un vide de 10 mm de     mercure.     Dans ce cas, la. différence     @de    pression entre  les deux branches du siphon serait de l'ordre  de 150 mm     d'huile    et les dimensions du dis  positif d'herméticité seraient encore très pe  tites.

      Une chicane 13 est fixée à l'organe 2 au  dessus de la garniture 7 pour diriger vers  la branche extérieure du siphon les bulles  d'air qui seraient susceptibles de fuir à tra  vers ladite boîte. Ces bulles s'élèveraient alors  dans l'espace 9, d'on l'air est raréfié par la  source auxiliaire de vide par l'intermédiaire  du tuyau. 10.    Lorsqu'on relie la pompe préliminaire 11  seulement à l'espace 9, comme représenté en       fig.    1, il est. préférable qu'un     récipient   <B>Il</B>  soit relié nu boîtier 3 pour retirer le liquide  de joint. dudit boîtier et permettre d'établir  une communication. libre entre le tuyau 10 et  la chambre à, vide.

   On évite ainsi les diffé  rences de niveau qui se produiraient entre les       deux    branches du siphon en raison du fait  que les différences de vide sont temporaire  ment grandes.     Suivant    la     fig.    1. la partie  supérieure du récipient 14 est reliée au tuyau  10 par un tuyau 15, et sa partie inférieure  est reliée à la partie inférieure du boîtier 3  par un tuyau 1.6. On peut alors retirer le  liquide du boîtier 3 jusqu'à un niveau infé  rieur à. l'extrémité inférieure du tube 6 en  abaissant le récipient. 14.

   Par la suite, lorsque  le vide régnant. dans la chambre a été réduit  à. 1 mm de mercure, par exemple, on     réintro-          duit    le liquide dans le boîtier 3 en élevant  le récipient 14 jusqu'à la position indiquée.      La     fig.    2 représente l'application du dis  positif     d'herméticité    hydraulique à un organe  pénétrant dans la chambre à vide par la  partie supérieure.

   Le boîtier 3 comporte une  paroi tubulaire intérieure 17 constituant un  espace annulaire destiné à     contenir    le liquide,  et une cloche 18 est     figée    à l'organe 2 et  plonge dans le liquide, ce qui constitue un  siphon annulaire à deux branches 8 et 9  situées respectivement entre .la cloche et la  paroi 17 et entre la cloche et la paroi exté  rieure du boîtier 3.  



  Dans la     construction    de la     fig.    2, la hau  teur effective du joint hydraulique est la dis  tance qui sépare le sommet de la chambre 17  de l'extrémité inférieure de la cloche 18 et,  pour maintenir le joint, il faut que la pres  sion de la source de vide auxiliaire avec la  quelle communique le tuyau 10,     exprimée    en  hauteur -de .la colonne du liquide de joint,  excède la pression régnant dans la chambre à  vide d'une     quantité    inférieure à la hauteur  effective du tube à<B>U.</B> Dans la construction  de la     fig.    1, la hauteur effective du joint  hydraulique est égale à la hauteur du tuyau  10     au-dessus    " de l'extrémité inférieure du  tube 6.  



  On peut aussi utiliser ce dispositif pour  assurer l'herméticité d'un arbre pénétrant ho  rizontalement dans la chambre à vide en re  liant .l'arbre horizontal par un engrenage  d'angle à un arbre descendant verticalement.  La partie 5 de la pièce tubulaire de la     fig.    1  serait alors prolongée sous forme d'un coude  pour envelopper l'engrenage d'angle et l'ar  bre horizontal.  



  Le récipient 14 de la     fig.    1 pourrait être  relié au boîtier 3 uniquement par un seul  tuyau 16 et, dans ce casa lorsqu'on abaisse ce  récipient pour vider le boîtier de l'huile qu'il  contient, on renverserait ce récipient ide façon  que l'espace situé     au-dessus    de l'huile     qu'il          contient    soit soumis à l'action de raréfaction  de la pompe 11 en même temps. que le boî  tier 3.



  Hydraulic seal device to ensure the hermeticity of a member entering a vacuum chamber. The present invention relates to a positive device with a hydraulic seal, to ensure the hermeticity of a member entering a vacuum chamber, this member being able for example to consist of a rotary shaft.



  In rooms where there are high voids, it is not possible to introduce a movable member, or a member that may need to be moved, for example with a view to adjustment, in such a way that prevents leaks, unless a water seal is used. If the use of mercury does not present any disadvantage, it is possible to use a mercury gasket since the height of the gasket does not exceed 760 mm, but this height is often inconvenient.

   However, in general, it is not possible to use mercury for high voids and the only permissible liquid is oil with negligible vapor pressure, such as oil known by the trade designation of oil, ; apiezon ". However, in general, since the height of an oil seal is 10.6 to 12 meters, it is generally not possible to use such a seal.



  Thanks to the invention, it is possible to reduce the height of the liquid seal in a hydraulic seal device to only a few millimeters.



  According to the invention, the device comprises an annular siphon which contains the seal liquid, the space located above the liquid of one of the branches of this siphon being connected to the vacuum chamber, while the space located above the liquid the other branch of the siphon is connected to an auxiliary source of vacuum; the pressure difference between the vacuum in the vacuum chamber and the auxiliary vacuum source, measured in the height of the seal liquid, being less than the effective height of the siphon. The appended drawing represents, by way of example, two embodiments of the device according to the invention.



  Figs. 1 and 2 are vertical cross sections of two water seal sealing devices used to ensure the sealing of a member entering a chamber. empty, this organ entering said chamber through the lower part, in the fia. 1, and by the upper part. in fig. 2.



  Fig. 3 is a schematic view of a vacuum chamber provided with a hermetic device and pumps.



  In fig. 1 of this drawing, 1 shows the wall of a vacuum chamber, 2 the mobile organ entering this chamber. A box 3, containing the seal liquid 4, is. subject to the wall 1 of the. vacuum chamber by a tubular part 5. This part is provided with a hanging tubular portion 6. which immerses in the liquid 4 and surrounds the organ 2. The organ 2 comes out of the casing 3 through a packing 7 which may be of any of the constructions used in practice. The housing 3 and the tube 6 thus constitute a sort of annular inverted siphon having an inner branch 8 connected to the vacuum chamber and an outer branch 9.

   The space above the liquid of the outer branch 9 is connected by a pipe 10 to an auxiliary source of vacuum. In high vacuum devices, a preliminary vacuum pump is usually used followed by a final pump, 1a. pre-pump generally being a mechanical pump capable of reducing the pressure to about 0.1 mm Hg, while the final pump is usually a dispersion pump which can reduce the pressure in the vacuum chamber to 0.001 mm or to, an even smaller value.

   The fi-. 3 shows this arrangement, 11 being the preliminary pump and 12 la. final pump, the aforesaid pipe 10 connecting the housing 3 of the sealing device to the vacuum pipe of the preliminary pump 11. Under these conditions. the pressure prevailing in space 8 surmon as the liquid of the interior branch chi siphon is, for example. 0.001 mm and that prevailing in the capacity 9 overcoming, the outer branch is, for example. 0.1 mm.

    The pressure difference between the two branches of the tube. at <B> U </B> is therefore only about 0.1 mm of mercury. is. approximately 1.5 mm of oil, and: if oil is used, the levels of liquid: in the branches of the siphon are approximately those shown in the drawing. The auxiliary source of vacuum could be an independent pump giving, for example, a vacuum of 10 mm of mercury. In this case. @de pressure difference between the two branches of the siphon would be of the order of 150 mm of oil and the dimensions of the sealing device would still be very small.

      A baffle 13 is fixed to the member 2 above the gasket 7 to direct towards the outer branch of the siphon the air bubbles which would be liable to leak through towards said box. These bubbles would then rise in space 9, and the air is rarefied by the auxiliary source of vacuum through the pipe. 10. When connecting the preliminary pump 11 only to space 9, as shown in fig. 1 it is. it is preferable that a <B> Il </B> container is connected to the housing 3 to remove the sealing liquid. said box and allow communication to be established. free between the pipe 10 and the vacuum chamber.

   This avoids the level differences which would occur between the two branches of the siphon due to the fact that the vacuum differences are temporarily large. According to fig. 1. the upper part of the container 14 is connected to the pipe 10 by a pipe 15, and its lower part is connected to the lower part of the housing 3 by a pipe 1.6. The liquid can then be withdrawn from the housing 3 to a level below. the lower end of the tube 6 by lowering the container. 14.

   Subsequently, when the prevailing vacuum. in the bedroom was reduced to. 1 mm of mercury, for example, the liquid is reintroduced into the housing 3 by raising the container 14 to the position indicated. Fig. 2 shows the application of the hydraulic hermeticity device to a member entering the vacuum chamber from the upper part.

   The housing 3 comprises an inner tubular wall 17 constituting an annular space intended to contain the liquid, and a bell 18 is fixed to the member 2 and immersed in the liquid, which constitutes an annular siphon with two branches 8 and 9 located respectively between the bell and the wall 17 and between the bell and the outer wall of the housing 3.



  In the construction of FIG. 2, the effective height of the hydraulic seal is the distance between the top of the chamber 17 from the lower end of the bell 18 and, to maintain the seal, the pressure of the auxiliary vacuum source with which communicates the pipe 10, expressed as the height of the joint liquid column, exceeds the pressure prevailing in the vacuum chamber by an amount less than the effective height of the tube at <B> U. </B> In the construction of FIG. 1, the effective height of the water seal is equal to the height of the pipe 10 above "the lower end of the pipe 6.



  This device can also be used to ensure the hermeticity of a shaft penetrating ho rizontally into the vacuum chamber by re linking the horizontal shaft by an angle gear to a shaft descending vertically. Part 5 of the tubular part of FIG. 1 would then be extended in the form of an elbow to wrap around the angle gear and the horizontal shaft.



  The container 14 of FIG. 1 could be connected to the housing 3 only by a single pipe 16 and, in this case, when this container is lowered to empty the housing of the oil it contains, this container would be overturned so that the space located at the above the oil it contains is subjected to the rarefaction action of the pump 11 at the same time. than box 3.

 

Claims (1)

REVENDICATION Dispositif à joint hydraulique, pour assu rer l'herméticité d'un organe pénétrant dans une chambre à vide, ce dispositif étant carac térisé en ce qu'il comprend un siphon annu laire contenant le liquide de joint, l'espace situé au-dessus du liquide d'une des branches de ce siphon étant relié à la chambre à vide, alors que l'espace situé au-dessus du liquide de la seconde branche du tube est relié à une source auxiliaire de vide; la différence de pression entre le vide régnant dans la cham bre à vide, et la source de vide auxiliaire, mesurée en hauteur du liquide du joint, étant inférieure à la hauteur effective du siphon. CLAIM A device with a hydraulic seal, to ensure the airtightness of a member entering a vacuum chamber, this device being characterized in that it comprises an annular siphon containing the seal liquid, the space located at the bottom. above the liquid of one of the branches of this siphon being connected to the vacuum chamber, while the space located above the liquid of the second branch of the tube is connected to an auxiliary source of vacuum; the pressure difference between the vacuum prevailing in the vacuum chamber, and the auxiliary vacuum source, measured in the height of the liquid in the seal, being less than the effective height of the siphon. SOUS-REVENDICATIONS: 1 Dispositif à joint hydraulique selon la re vendication, pour une chambre à vide équi pée d'un appareil d'évacuation de l'air comprenant une pompe à vide préliminaire et une pompe à vide final, caractérisé en ce que l'espace situé au-dessus du liquide de la seconde branche du siphon est relié à la tubulure à vide de la pompe préliminaire. SUB-CLAIMS: 1 Device with hydraulic seal according to claim, for a vacuum chamber equipped with an air discharge device comprising a preliminary vacuum pump and a final vacuum pump, characterized in that the The space above the liquid of the second branch of the siphon is connected to the vacuum tubing of the preliminary pump. 2 Dispositif à joint hydraulique selon la re vendication, caractérisé en ce que le siphon annulaire comprend un boîtier s'étendant vers :le bas à partir de la chambre à vide et contenant le liquide et un tube s'éten dant vers le bas à partir de la chambre à vide et pénétrant dans le liquide du boîtier, l'organe descendant de la chambre à vide à l'intérieur du tube et traversant une boîte à garniture disposée dans de boîtier, des moyens étant prévus pour guider les bulles d'air susceptibles de fuir à travers .la boîte à garniture vers l'espace compris entre le tube et le boîtier. 3 Dispositif à joint hydraulique selon la re vendication, 2 Hydraulic seal device according to claim, characterized in that the annular siphon comprises a housing extending downward from the vacuum chamber and containing the liquid and a tube extending downwardly from the vacuum chamber. from the vacuum chamber and entering the liquid of the housing, the member descending from the vacuum chamber into the interior of the tube and passing through a stuffing box disposed in the housing, means being provided to guide the air bubbles likely to leak through the stuffing box into the space between the tube and the housing. 3 Hydraulic seal device according to the claim, caractérisé par un boîtier fixé à la chambre à vide et s'étendant vers le haut à partir de cette chambre, ce boîtier comportant une paroi tubulaire intérieure s'élevant de la paroi inférieure du boîtier de façon à constituer un espace annulaire destiné à contenir le liquide,de joint, l'or gane descendant à travers une boîte à gar niture montée dans l'extrémité supérieure du boîtier puis pénétrant dans la chambre à vide en passant à l'intérieur de la paroi tubulaire, cet organe portant une cloche qui plonge dans le liquide de l'espace annu laire. characterized by a housing attached to and extending upwardly from the vacuum chamber, said housing having an inner tubular wall rising from the bottom wall of the housing so as to provide an annular space for containing the vacuum chamber. liquid, as a seal, the gold descending through a packing box mounted in the upper end of the housing then entering the vacuum chamber passing inside the tubular wall, this member carrying a bell which plunges in the liquid of annular space. 4 Dispositif à, joint hydraulique selon la re vendication, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens pour retirer le liquide du joint avant de commencer l'évacuation de l'air de la chambre à vide et pour le remettre en place au cours de l'évacuation. 4 Device with hydraulic seal according to claim, characterized in that it comprises means for removing the liquid from the seal before starting the evacuation of air from the vacuum chamber and for replacing it during evacuation.
CH211690D 1938-08-24 1939-08-10 Hydraulic seal device to ensure the hermeticity of a member entering a vacuum chamber. CH211690A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1054942B (en) * 1956-02-22 1959-04-16 Jacob Carl Sealing of the agitator shaft on mash and launder tuns

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