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Die
Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung für eine Austrittsöffnung einer
Hochvakuumeinrichtung und ein Verfahren zum Abdichten einer Austrittsöffnung gemäß den Oberbegriffen
der unabhängigen
Ansprüche.
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Aus
dem Stand der Technik ist bekannt, Vakuumbehälter für Hochvakuumeinrichtungen mit
Sicherheitseinrichtungen zu versehen, um bei Auftreten eines Überdrucks
in der Hochvakuumeinrichtung überschüssige Gas-
oder Dampfmengen freizusetzen. Der Überdruck kann beispielsweise
bei einem Temperaturanstieg durch eine verdampfende Flüssigkeit
hervorgerufen werden. Als Sicherheitseinrichtungen werden bei Hochvakuumbehältern Berstscheiben
eingesetzt, die jedoch den Nachteil aufweisen, dass sie nach einem
Ansprechen auf einen Überdruck
ersetzt werden müssen.
Ein weiterer Nachteil ist, dass die Berstscheiben nicht für einen beliebig
geringen Ansprechdruck ausgelegt werden können, da ansonsten die Gefahr
besteht, dass sie unbeabsichtigt im Normalbetrieb bersten.
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Aus
der
DE 691 23 008
T2 ist zur Abdeckung einer Öffnung einer Vakuumkammer eine
Anordnung von zwei Deckeln mit einem Hohlraum zwischen den Deckeln
bekannt. Eine Sicherheitsvorrichtung zum Schutz vor Druckstößen im Inneren
eines Hohlkörpers
ist in der
DE 36 30
057 A1 offenbart. Weitere Dichtvorrichtungen sind in der
DE 33 24 931 A1 und der
US 3 462 041 A beschrieben.
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Aus
der Kryotechnik ist bekannt, Kryostaten mit einem Unterdruckbehälter mit
einem auf einer Öffnung
angeordneten Deckel zu versehen, der im Fall eines unbeabsichtigten Überdrucks
im Unterdruckbehälter
angehoben wird, so dass Gas oder Dampf entweichen kann und der Überdruck
wieder abgebaut wird. Diese Technik hat allerdings den Nachteil,
dass die Dichtwirkung des Deckels für ein Hochvakuum nicht ausreichend
ist.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine verbesserte Sicherheitseinrichtung
anzugeben, welche die Nachteile der herkömmlichen Technik überwindet.
Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, die Dichtwirkung
und die Zuverlässigkeit
bei niedrigem Ansprechdruck zu verbessern.
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Die
Aufgabe wird mit einer Sicherheitseinrichtung und einem Verfahren
zum Abdichten einer Austrittsöffnung
mit den Merkmalen der unabhängigen
Ansprüche
gelöst.
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Die
Erfindung nutzt die Erkenntnis, dass die Permeation von Luft und
anderen störenden
Gasen in die Hochvakuumeinrichtung mit einer Doppeldichtung mit
einem evakuierbaren Zwischenraum verringert werden kann. Hierzu
wird zwischen dem Deckel und der Auflagefläche, an welcher der Deckel
angeordnet ist, eine Doppeldichtung vorzugsweise mit einem Zwischenraum,
in dem ein Vakuum aufgebaut wird, eingesetzt. Die Doppeldichtung
umfasst zwei beabstandet nebeneinander angeordnete Dichtungen, eine
innere Dichtung und eine äußere Dichtung, die
zwischen der Auflagefläche
und dem Deckel um die Austrittsöffnung
vollständig
umlaufen. Als Dichtungen werden vorzugsweise O-Ring-Dichtungen verwendet. Der Abstand
zwischen den Dichtungen ist in Umfangsrichtung der Austrittsöffnung vorteilhafterweise
im Wesentlichen konstant. Auf diese Weise wird die von der Auflagefläche eingeschlossene
Austrittsöffnung
zuverlässig
abgedichtet. Als Materialien für
die Dichtungen werden vorzugsweise Elastomermaterialien eingesetzt,
da Elastomermaterialien bereits bei einem geringen Anpressdruck
eine hohe Dichtwirkung erreichen. Beispielsweise kann Perbunan (Marke)
oder Viton (Marke) eingesetzt werden. Der Deckel wird vorzugsweise
durch Führungselemente,
beispielsweise durch am Umfang des Deckels angeordnete Führungsbolzen,
geführt,
wobei die Führungselemente
vorteilhafterweise auch den Hub des Deckels begrenzen und damit
ein Wegschleudern des Deckels beim Ansprechen der Sicherheitseinrichtung
verhindern. Allgemein ist der Deckel so gelagert, dass er bei einem Überdruck
in der Hochvakuumeinrichtung die Austrittsöffnung freigibt. Dazu ist der
Deckel bevorzugt in einer Richtung verschieblich gelagert, beispielsweise
in der Richtung entlang der Führungsbolzen.
Die Richtung der verschieblichen Lagerung ist vorzugsweise im wesentlichen
senkrecht zu der Ebene der Austrittsöffnung. Diese Merkmale bieten
den Vorteil, dass bei Auftreten eines Überdrucks der Deckel so verschoben
wird, dass der volle Querschnitt der Austrittsöffnung freigegeben wird und
Gas oder Dampf austreten können.
Die Fläche
der Austrittsöffnung,
die durch den Deckel abgedichtet wird, ist eine Einflussgröße für den Ansprechdruck.
Unter Hochvakuumeinrichtung wird hierin eine Einrichtung verstanden, die
dazu eingerichtet ist, in ihrem Inneren ein Vakuum mit einem absoluten
Druck von weniger als 10–6 mbar (1 mbar = 1 hPa)
zu erzeugen.
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Die
erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung
besitzt die Vorteile, dass sie einen einfachen Aufbau und einen
geringen Ansprechdruck aufweist, der außerdem auf einfache Weise und
sicher überprüfbar ist.
Weiterhin bietet sie eine hohe Zuverlässigkeit, da sich der Deckel
nach einem Abbau eines inneren Überdrucks
in der Hochvakuumeinrichtung selbständig schließt.
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Vorzugsweise
weist die Sicherheitseinrichtung eine mit dem Zwischenraum verbundene
Vakuumeinrichtung zum Evakuieren des Zwischenraums auf. Die Vakuumeinrichtung
ist vorteilhafterweise eine mit dem Zwischenraum verbundene Vakuumpumpe.
Dies bietet den Vorteil, dass der Zwischenraum durch die Vakuumeinrichtung
evakuiert werden kann, so dass gegebenenfalls durch die äußere Dichtung
eintretende Luftbestandteile zuverlässig abgeführt werden, bevor sie durch
die innere Dichtung in die Hochvakuumeinrichtung eindringen können.
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Vorteilhafterweise
ist der Deckel an der Auflagefläche
angeordnet, so dass die Gewichtskraft des Deckels zumindest teilweise
auf die Dichtungen wirkt. Das bedeutet, dass die Dichtungen vorzugsweise
im Krafthauptschluss zwischen dem Deckel und der Auflagefläche angeordnet
sind oder dass die Sicherheitseinrichtung an einer im Wesentlichen
horizontalen oder horizontalen Austrittsöffnung mit einer im Wesentlichen
horizontalen oder horizontalen Auflagefläche angeordnet ist, wobei der
Deckel vorzugsweise im Wesentlichen waagerecht auf den Dichtungen über der
Auflagefläche
und der Austrittsöffnung
angeordnet ist. Dies bietet den Vorteil, dass die Gewichtskraft
des Deckels den Anpressdruck und damit die Dichtwirkung der Dichtungen,
welche die Doppeldichtung bilden, unterstützt.
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Gemäß einer
Variante der Erfindung kann der Deckel durch eine Feder gegen die
Dichtungen vorgespannt werden. In diesem Fall ergibt sich der Vorteil,
dass die Doppeldichtung aufgrund der höheren Anpresskraft des Deckels
eine weiter verbesserte Dichtwirkung erreicht. Die Feder ist vorzugsweise eine
Druckfeder, welche den Deckel in Richtung der Auflagefläche und
der Doppeldichtung drückt.
Alternativ oder zusätzlich
ist auch der Einsatz einer Zugfeder möglich, welche den Deckel gegen
die Dichtungen zieht.
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Erfindungsgemäß ist der
Zwischenraum der Doppeldichtung mit einer Belüftungseinrichtung verbunden.
Auf diese Weise ist es möglich,
bei einer gewünschten Öffnung auf
Grund eines in der Hochvakuumeinrichtung auftretenden Überdrucks
den Zwischenraum zu belüften,
so dass die durch den atmosphärischen
Druck und das Vakuum im Zwischenraum bewirkte Anpresskraft auf die
Dichtungen zumindest teilweise kompensiert wird. Bei einem in der
Hochvakuumeinrichtung auftretenden Überdruck wird der durch den
atmosphärischen
Druck bewirkte Anpressdruck bereits dadurch reduziert, dass innerhalb
des inneren Dichtrings der Doppeldichtung von Innen der Überdruck
entgegenwirkt. Um dann ein Öffnen
des Deckels bei geringem Ansprechdruck zu gewährleisten, ist es vorteilhaft,
dass zusätzlich
der Zwischenraum belüftet
wird.
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Vorzugsweise
wird der Zwischenraum mit einer Belüftungseinrichtung belüftet, die
ein Überstromventil
umfasst, das stromaufwärts
an die Hochvakuumeinrichtung angeschlossen ist und stromabwärts mit
dem Zwischenraum verbunden ist. Vorteilhafterweise wird dabei ein Überstromventil
oder ein vergleichbares Ventil verwendet, das bei einer positiven
Druckdifferenz zwischen der Hochvakuumeinrichtung und dem Zwischenraum,
wenn also in der Hochvakuumeinrichtung ein höherer Druck als in dem Zwischenraum
herrscht, die Verbindung zwischen der Hochvakuumeinrichtung und
dem Zwischenraum öffnet,
so dass Gas oder Dampf von der Hochvakuumeinrichtung in den Zwischenraum übertreten
kann. Vorzugsweise spricht das Überstromventil
erst bei einem bestimmten Schwellwert an, wobei als Schwellwert
ein Wert zwischen 0,3 bar und 2 bar, insbesondere zwischen 0,5 bar
und 1 bar bevorzugt wird. Vorteile bietet ein Überstromventil mit Druckregelung,
die den Druck stromaufwärts
des Überstromventils,
d. h. auf der Seite der Hochvakuumeinrichtung, gegenüber dem
Umgebungsdruck regelt. Bevorzugt wird, dass das Überstromventil bei 0,1 oder
0,15 bar Überdruck
unter dem Umgebungsdruck anspricht.
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Das Überstromventil
kann durch ein magnetisch gestelltes Ventil ersetzt werden, das
von einer Steuereinheit angesteuert wird, die wiederum mit einem
in der Hochvakuumeinrichtung angeordneten Drucksensor verbunden
ist. Falls die Steuereinheit durch den Drucksensor einen Druck über dem Schwellenwert
feststellt, öffnet
sie das Ventil, so dass der Zwischenraum belüftet wird. Alternativ kann
auch ein passives Regelventil eingesetzt werden, um die Druckregelung
in Abhängigkeit
vom absoluten Druck in der Hochvakuumeinrichtung zu verwirklichen.
Die Belüftung
des Zwischenraums mit Gas oder Dampf aus der Hochvakuumeinrichtung
bietet den Vorteil, dass der Zwischenraum zuverlässig belüftet wird, falls in der Hochvakuumeinrichtung
ein Überdruck auftritt.
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Vorzugsweise
wird zwischen dem Zwischenraum und der Vakuumeinrichtung eine Drossel
angeordnet, die einen Volumenstrom von dem Zwischenraum zu der Vakuumeinrichtung
begrenzt. Dies bietet den Vorteil, dass bei einer Belüftung des
Zwischenraums der Druck in dem Zwischenraum schnell ansteigt, da
verhindert wird, dass die Vakuumeinrichtung in den Zwischenraum
eintretende Fluide in kurzer Zeit wieder absaugt.
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In
einer weiteren Variante wird der Deckel mit einer Kompensationseinrichtung,
bspw. durch eine Kompensationsfeder oder zwei gegenpolige Permanentmagnete,
ausgerüstet,
welche den Anpressdruck des Deckels auf die Doppeldichtung vermindert.
Dazu wird vorteilhafterweise der Deckel mit einer Kompensationsfeder
oder zwei gegenpoligen Permanentmagneten gegen seine Gewichtskraft oder
die Vakuumkraft, d. h. die sich aufgrund der Druckdifferenz zwischen
dem Atmosphärendruck und
dem Innendruck in der Hochvakuumeinrichtung einstellende Kraft,
belastet. Das Kräftegleichgewicht im
normalen Betriebsfall bestimmt den für die Dichtwirkung der Doppeldichtung
maßgeblichen
Anpressdruck. Dieser sollte möglichst
groß sein,
um die Dichtwirkung der Doppeldichtung zu optimieren. Demgegenüber wird
der Ansprechdruck durch das Kräftegleichgewicht
auf den Deckel im Störfall,
d. h. bei einem auftretenden Überdruck,
bestimmt. Die oben genannte Feder, mit welcher der Deckel zusätzlich belastet
werden kann, oder die Kompensationsfeder bieten Möglichkeiten,
diese Kräftegleichgewichte
zu beeinflussen, wobei vorteilhafterweise eine Einstelleinrichtung
für die
Feder oder die Kompensationsfeder vorgesehen wird. Weitere Einflussgrößen auf
die Kräftegleichgewichte
sind der normale Betriebsdruck in der Hochvakuumeinrichtung, der
Druck in dem Zwischenraum, das Gewicht des Deckels und das Verhältnis der
innerhalb der inneren Dichtung liegenden Fläche zu der von der inneren
Dichtung und der äußeren Dichtung
eingeschlossenen Fläche
zwischen den Dichtungen.
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Eine
Kombination der Kompensationseinrichtung mit der Feder zum Vorspannen
des Deckels gegen die Dichtungen ergibt den Vorteil, dass eine bestimmte
Gleichgewichtslage des Deckels durch Auswahl der Feder und der Kompensationseinrichtung
eingestellt werden kann. Weiterhin kann mit einer solchen Kombination
eine Möglichkeit
zu einer leicht zugänglichen
Feineinstellung geschaffen werden, beispielsweise durch eine Einstellmöglichkeit des
Widerlagerpunktes einer auf den Deckel drückenden Feder.
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Vorzugsweise
sind die auf den Deckel einwirkenden Kräfte so eingestellt, dass sich
der Deckel bei einem Überdruck
von weniger als 0,15 bar öffnet.
Ein weiterer bevorzugter Wert ist 0,1 bar. Das Einstellen der auf
den Deckel einwirkenden Kräfte
umfasst vorzugsweise ein Einstellen der Feder und/oder der Kompensationsfeder
oder eine geeignete Auswahl gegenpoliger Permanentmagnete oder eine
Auswahl des Deckels, so dass seine Gewichtskraft einer bestimmten
Kraft entspricht. Die gegenpoligen Permanentmagnete werden vorzugsweise
an dem Deckel und der Auflagefläche
angebracht, so dass der Deckel von der Auflagefläche abgestoßen wird. Um eine gleichmäßige Belastung
des Deckels zu ermöglichen,
werden vorzugsweise in Umfangsrichtung des Deckels zwei oder mehr
Permanentmagnetpaare angeordnet. Durch den Einsatz der Kompensationsfeder
oder eines gegenpoligen Permanentmagnetpaars kann der Ansprechdruck
der Sicherheitseinrichtung nahezu beliebig klein eingestellt werden. Geeignete
Deckel weisen abhängig
vom Durchmesser eine Gewichtskraft von 10 bis 500 N, vorzugsweise
von 20 bis 150 N, noch bevorzugter von 30 bis 100 N auf, wobei diese
Werte besonders bei Deckeln mit einem Durchmesser zwischen 25 cm
und 30 cm geeignet sind. Für
größere Deckel
sind die Gewichte entsprechend zu erhöhen, so dass ein entsprechendes
Flächengewicht
gegeben ist. Bevorzugte Flächengewichte
sind 0,04 bis 0,2 N/cm2, besonders bevorzugt
0,1 bis 0,15 N/cm2. Die Fläche ist
dabei die von dem Deckel abgedeckte Fläche der Austrittsöffnung,
also die Fläche
innerhalb der inneren Dichtung. Aufgrund des Gewichts des Deckels
ist das System auch bei einem Ausfall der Vakuumeinrichtung für den Zwischenraum
eigensicher, lediglich die Dichtwirkung wird unter Umständen verschlechtert.
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Weiterhin
ist eine Einflussnahme auf das auf den Deckel wirkende Kräftegleichgewicht
durch die geometrische Anordnung der Dichtungen möglich. Vorteilhafterweise
beträgt
das Verhältnis
der von der äußeren Dichtung
eingeschlossenen Fläche
zu der von der inneren Dichtung eingeschlossenen Fläche höchstens
1,15. Dies verringert den Einfluss des in dem Zwischenraum herrschenden
Vakuums auf den Ansprechdruck der Sicherheitseinrichtung. Es wird insbesondere
ein Verhältnis
kleiner als 1,1 bevorzugt. Weiterhin ist die von der inneren Dichtung
eingeschlossene Fläche
oder der Querschnitt der Austrittsöffnung möglichst groß, wobei eine Fläche oder ein
Querschnitt von mindestens 40 000 mm2 bevorzugt
werden. Noch bevorzugter ist die Fläche oder der Querschnitt größer als
60 000 mm2. Auf diese Weise wird zuverlässig das
Ableiten von größeren Gas-
oder Dampfmengen aus der Hochvakuumeinrichtung bei Auftreten eines Überdrucks
ermöglicht. Weiterhin
können
auch Deckel mit einem Durchmesser von 500 mm oder größer Vorteile
bieten. Allgemein ist die Fläche
abhängig
von der Anwendung, wobei ein Verhältnis der Fläche zu der
gesamten Begrenzungsfläche
der Hochvakuumeinrichtung von mindestens 0,01 bevorzugt wird.
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Ein
weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Hochvakuumeinrichtung
mit einer an einer Austrittsöffnung
der Hochvakuumeinrichtung angeordneten erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung.
Eine Anwendung der Sicherheitseinrichtung stellt insbesondere die
Anwendung bei einem inneren Behälter bei
einem Plasmaexperiment dar.
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Ein
weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Abdichten
einer Austrittsöffnung einer
Hochvakuumeinrichtung, wobei zum Abdichten eines die Austrittsöffnung abdeckenden
Deckels eine Doppeldichtung mit einem evakuierbaren Zwischenraum
verwendet wird. Dieser Zwischenraum wird vorzugsweise evakuiert,
um die Dichtwirkung der Doppeldichtung zu optimieren. Weiterhin
wird die Dichtwirkung vorzugsweise durch Vorspannen des Deckels
gegen die Dichtungen verbessert. Zum Abdichten der Austrittsöffnung der
Hochvakuumeinrichtung wird vorzugsweise die erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung
verwendet. Entsprechend ergeben sich weitere erfindungsgemäße und bevorzugte
Verfahrensmerkmale, insbesondere die Anordnung oder die Lagerung
des Deckels, aus den oben im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung
angegebenen Merkmalen.
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Vorteilhafterweise
ist der Zwischenraum mit einer Belüftungseinrichtung belüftbar, wobei
vorzugsweise ein Überstromventil
eingesetzt wird, das stromaufwärts
an die Hochvakuumeinrichtung angeschlossen ist und stromabwärts mit
dem Zwischenraum verbunden ist. Um eine effiziente Belüftung zu
erreichen, wird vorteilhafterweise der Volumenstrom von dem Zwischenraum
zu der Vakuumeinrichtung begrenzt. Vorzugsweise wird der Deckel
gegen seine Gewichtskraft oder die Vakuumkraft durch eine Kompensationsfeder
oder zwei gegenpolige Permanentmagnete belastet, d. h. bei einem
bevorzugt im Wesentlichen waagerecht auf der Auflagefläche angeordneten
Deckel nach oben gedrückt.
Allgemein sind die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
beschriebenen Merkmale analog auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
vorteilhaft einsetzbar.
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Die
Erfindung wird anschließend
anhand der beigefügten
Abbildungen, die exemplarische Ausführungsformen der Erfindung
zeigen, näher
erläutert.
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1 zeigt
schematisch eine Teilquerschnittsansicht einer nicht beanspruchten
Variante einer Sicherheitseinrichtung.
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2 zeigt
schematisch eine Teilquerschnittsansicht einer ersten Ausführungsform
der Erfindung.
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3 zeigt
schematisch eine Teilquerschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung.
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4 zeigt
schematisch eine Teilquerschnittsansicht einer dritten Ausführungsform
der Erfindung.
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Die
im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen
weisen teilweise gleiche Elemente auf, die mit denselben Bezugszeichen
versehen werden. Ähnliche
und nur geringfügig
konstruktiv angepasste Elemente der Ausführungsformen werden in den
Figuren und in der folgenden Beschreibung mit gestrichenen Bezugszeichen
gekennzeichnet.
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In
der 1 ist eine Teilquerschnittsansicht einer ersten
Variante einer Sicherheitseinrichtung gezeigt. Die dargestellte
Sicherheitseinrichtung 1 ist senkrecht zur Zeichenebene
kreisrund und zur gezeigten Symmetrieachse symmetrisch ausgebildet und
umfasst eine um eine Austrittsöffnung 2 einer Hochvakuumeinrichtung
(nicht dargestellt) umlaufende Auflagefläche 3. Die Auflagefläche 3 bildet
die Oberfläche
eines an der Hochvakuumeinrichtung angeordneten Flansches 4. Über der
Austrittsöffnung 2 und über der
die Austrittsöffnung 2 umschließenden Auflagefläche 3 ist
ein Deckel 10 angeordnet, um die Austrittsöffnung 2 zu
verschließen.
Der Deckel 10 liegt waagerecht über der Austrittsöffnung 2 und
ist an dem Flansch 4 ähnlich
einem Blindflansch angeordnet, wobei der Deckel 10 jedoch
die Austrittsöffnung 2 durch
ein Anheben des Deckels 10 freigeben kann. Zur Führung des
Deckels sind in dem Flansch 4 und in dem Deckel 10 Öffnungen
angeordnet, durch welche Führungsbolzen 11 eingeschoben
sind, welche eine Führung
des Deckels 10 bei einem Anheben des Deckels 10 gewährleisten.
In Umfangsrichtung der Flansches 4 sind z. B. sechs Führungsbolzen 11 vorgesehen,
wobei in der 1 lediglich ein Führungsbolzen 11 dargestellt
ist.
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Zur
Abdichtung ist eine aus einer inneren Dichtung 15 und einer äußeren Dichtung 16 bestehende
Doppeldichtung vorgesehen, welche zwischen den Dichtungen 15, 16 einen
Zwischenraum 17 bildet. Die Dichtungen 15, 16 sind
kreisrund als O-Ring-Dichtungen
ausgebildet, wobei die innere Dichtung 15 im dargestellten
Beispiel einen Durchmesser von 300 mm und die äußere Dichtung 16 einen
Durchmesser von 320 mm aufweist. Der Zwischenraum 17 ist
mit einer Vakuumpumpe 18, in diesem Ausführungsbeispiel
eine Drehschieberpumpe, verbunden, um den Zwischenraum 17 evakuieren
zu können.
Um die Dichtwirkung zu verbessern, wird der Deckel 10 zusätzlich durch
Druckfedern 20 gegen die Dichtungen 15, 16 gedrückt. Von
den Druckfedern 20, welche jeweils um die Führungsbolzen 11 angeordnet
sind, ist wiederum lediglich eine Druckfeder 20 in der 1 dargestellt.
Die Druckfedern 20 stützen sich
jeweils gegen Hubbegrenzungen 21 ab, welche durch am oberen
Ende der Führungsbolzen 11 aufgeschraubte
Muttern gebildet werden.
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Die
dargestellte Sicherheitseinrichtung hat die folgende Funktionsweise.
Bei einem Überdruck
in der Hochvakuumeinrichtung wird der Deckel 10 gegen die
Druckfedern 20, seine Gewichtskraft und die durch das im
Zwischenraum 17 herrschende Vakuum erzeugte Vakuumkraft
angehoben, so dass Gas- oder Dampfmengen durch die Austrittsöffnung 2 und an
dem Deckel 10 vorbei entweichen können. Mit einer Gewichtskraft
des Deckels 10 von 50 N ist es mit den genannten Abmessungen
möglich,
einen Ansprechdruck von etwa 0,15 bar zu erreichen.
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Die
in der 2 gezeigte erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung 1' unterscheidet
sich von der in der 1 gezeigten Sicherheitseinrichtung
im Wesentlichen durch ein verbessertes Ansprechverhalten der Sicherheitseinrichtung 1', das sich durch
einen verminderten Ansprechdruck auszeichnet. Das verbesserte Ansprechverhalten
wird durch ein Überstromventil 30 erreicht,
das stromaufwärts
mit der Austrittsöffnung 2 der
Hochvakuumeinrichtung und stromabwärts mit dem Zwischenraum 17 verbunden
ist.
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Bei
einem in der Hochvakuumeinrichtung auftretenden Überdruck öffnet das Überstromventil 30,
das eine Druckregelung für
die Seite des Vordrucks (Pressure Controller PC) aufweist, falls
der Druck in der Hochvakuumeinrichtung, d. h. in der Austrittsöffnung 2,
einen Wert von 1,1 bar (d. h. einen Überdruck von 1,1 bar) überschreitet,
wobei der Zwischenraum 17 mit Gas oder Dampf aus der Hochvakuumeinrichtung
gefüllt
wird. Dadurch wird das Vakuum in dem Zwischenraum 17 abgebaut
und so ein Anheben des Deckels auch bei einem geringen Überdruck
in der Hochvakuumeinrichtung ermöglicht.
Um das Gas oder den Dampf, welche bei einem Überdruck über das Überstromventil 30 in
den Zwischenraum 17 strömen,
nicht sofort wieder abzusaugen, ist zwischen der Vakuumpumpe 18 und
dem Zwischenraum 17 eine Drossel 31 angeordnet,
die den Volumenstrom von dem Zwischenraum 17 zu der Vakuumpumpe 18 begrenzt.
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Die 3 zeigt
die zweite Ausführungsform der
Erfindung, die in verschiedenen Elementen mit den oben beschriebenen
Ausführungsformen übereinstimmt,
wobei gleiche Elemente gleiche Bezugszeichen aufweisen. Die Sicherheitseinrichtung 1'' der dritten Ausführungsform
unterscheidet sich von der Sicherheitseinrichtung 1 durch
um die Führungsbolzen 11 angeordnete
Kompensationsfedern 40, wobei zur Aufnahme der Kompensationsfedern 40 am Rand
des Deckels 10' Aufnahmen 41 angeordnet sind.
Die Kompensationsfedern 40 stützen sich einerseits an dem
Deckel 10' und
andererseits an dem Flansch 4 ab, so dass der Deckel 10' durch die Kompensationsfedern 40 gegen
seine Gewichtskraft nach oben gedrückt wird. Dies unterstützt ein
Anheben des Deckels 10' bei
einem geringen Überdruck.
Dabei sind die Kompensationsfedern so gewählt, dass der Anpressdruck
des Deckels der Gewichtskraft des Deckels entspricht, d. h. die
Unterdruckkraft des Zwischenvakuums auf den Deckel wird durch die
Kompensationsfedern 40 kompensiert. Falls ein niedriger Ansprechdruck
gewünscht
ist, wird bei der Sicherheitseinrichtung 1'' auf
die Druckfedern 20 (siehe 1) verzichtet.
Es ist jedoch möglich,
die Druckfedern 20 auch bei der Sicherheitseinrichtung 1'' zu verwenden, um durch Hubbegrenzungen 21 in
Form von auf die Führungsbolzen 11 aufgeschraubten Muttern
die Wirkung der Kompensationsfedern 40 zu justieren, indem
durch die Druckfedern 20 eine Gegenkraft ausgeübt wird,
deren Größe durch
Verschrauben der Hubbegrenzungen 21 einstellbar ist. Entlang
des Umfangs der Sicherheitseinrichtung 1'' sind
wiederum sechs Führungsbolzen 11 und
sechs Kompensationsfedern 40 angeordnet.
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In
der 4 ist die dritte Ausführungsform der Erfindung gezeigt,
wobei die dargestellte Sicherheitseinrichtung 1''' wiederum
in einer Teilschnittsansicht gezeigt ist. Auch hier bezeichnen gleiche
Bezugszeichen wie in den vorherigen Figurenbeschreibungen gleiche
Elemente, die nicht noch einmal erläutert werden.
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Die
Sicherheitseinrichtung 1''' weist wie die Sicherheitseinrichtung 1'' eine Kompensationseinrichtung
zur zumindest teilweisen Kompensierung der Gewichtskraft des Deckels 10'' auf, wobei in diesem Fall die
Kompensationseinrichtung aus zwei gegenpolig angeordneten Kompensationsmagneten 50 und 51 besteht.
Die Kompensationsmagnete 50, 51 bewirken, dass
eine Magnetkraft von unten auf den Deckel 10'' wirkt,
welche der Gewichtskraft des Deckels 10'' entgegenwirkt.
Die durch die Kompensationsmagnete 50, 51 ausgeübte Magnetkraft
ist kleiner als die Gewichtskraft des Deckels 10'', so dass im Normalbetrieb der
Deckel 10'' auf den Dichtungen 15, 16 aufliegt.
Bei einem sich aufbauenden Überdruck
in der Hochvakuumeinrichtung unterstützt die Magnetkraft der Kompensationsmagnete 50, 51 ein Anheben
des Deckels 10'', so dass die
Sicherheitseinrichtung 1''' bereits bei einem geringen Überdruck anspricht.
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Die
in der vorstehenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen offenbarten
Merkmale der Erfindung können
sowohl einzeln als auch in Kombination für die Verwirklichung der Erfindung
in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein. Beispielsweise
können
das Überstromventil 30 und
die Drossel 31 mit Vorteil in Kombination mit den Kompensationsfedern 41 oder
den Kompensationsmagneten 50, 51 vorgesehen sein.
