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.