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Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung zur Verlagerung eines Deckels gegenüber einer diesen verlagerbar aufnehmenden Halterung sowie einen Vakuumbehälter mit dieser.
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Ein Deckel in seiner allgemeinsten Form trennt ein Volumen von einem anderen, beispielsweise verschließt er eine Öffnung eines Behälters von der Umgebung. In diesem Sinne nimmt eine Betätigungsvorrichtung durch Verlagerung des Deckels gegenüber einer fest, beispielsweise an einem Behälter oder einer Wandung angeordneten Halterung ein Öffnen oder Schließen der Öffnung zumindest teilweise vor. Derartige Betätigungsvorrichtungen werden manuell oder von einem Antrieb betätigt und erfordern daher einen Zugriff. In Umgebungen, in denen dieser Zugriff manuell nicht möglich oder erschwert ist, müssen teilweise aufwendige Maßnahmen zur Betätigung des Deckels vorgenommen werden.
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Beispielsweise werden unter normalen Umgebungsbedingungen empfindliche Materialien in Behältern transportiert und aufbewahrt. Um diese Materialien zu untersuchen oder in anderer Weise zu behandeln, sind aufwendige Schleusungsvorgänge notwendig, um die Materialien unter Ausschluss der Umgebungsbedingungen von einer Schutzumgebung in die andere verbringen zu können. Hierbei werden entsprechende Behälter wie Vakuumbehälter in unter Schutzgas stehende oder evakuierte Untersuchungsvorrichtungen wie Rasterelektronenmikroskope, Analysengeräte und dergleichen oder Manipulationsvorrichtungen wie Handschuhkästen und dergleichen eingebracht. Im Anschluss muss der Vakuumbehälter geöffnet werden. Hierzu ist beispielsweise aus der
DE 10 2008 062 080 A1 eine Vorrichtung zum Transport von atmosphärenempfindlichen Proben bekannt. Eine dicht schließende Probenkammer ist hierbei durch einen Deckel und einen Behälter gebildet, die mittels eines Drehverschlusses geöffnet werden kann. Zum Öffnen des Proberaums muss der Behälter festgehalten und der Deckel abgedreht oder umgekehrt verfahren werden. Derartige Manipulationseinrichtungen stehen in vielen Untersuchungs- und Manipulationseinrichtungen nicht zur Verfügung.
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Aus der
US 2006/0071088 A1 ist ein Treibstoffversorgungseinrichtung mit einem Ventil bekannt, in welchen ein Ventilkörper abhängig von Umgebungsbedingungen zwischen einer Schließ- und Öffnungsstellung wechselt.
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Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung einer Betätigungsvorrichtung zur Verlagerung eines Deckels gegenüber einer diesen aufnehmenden Halterung, bei der eine Verlagerung selbsttätig und ohne äußere Manipulation erfolgt. Des weiteren ist Aufgabe der Erfindung, einen Vakuumbehälter mit dieser Betätigungseinrichtung vorzuschlagen.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 betreffend eine Betätigungseinrichtung und die Merkmale des Anspruchs 10 betreffend einen Vakuumbehälter gelöst. Die auf diese Ansprüche rückbezogenen Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen.
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Eine Betätigungsvorrichtung zur Verlagerung eines Deckels gegenüber einer diesen verlagerbar aufnehmenden Halterung enthält dabei einen zwischen Deckel und Halterung entlang einer Verlagerungsstrecke eine Kraft zwischen Deckel und Halterung einstellenden mechanischen Energiespeicher und einen abhängig von einer in der Umgebung der Betätigungsvorrichtung thermodynamischen Zustandsgröße eine der Kraft entgegenwirkende Gegenkraft einstellenden Expansionskörper mit geschlossenem Volumen. Bei entsprechender Auslegung des mechanischen Energiespeichers und des Expansionskörpers wird bewirkt, dass der Deckel bezüglich der Halterung, beispielsweise in Form einer Wandung oder eines Behälters in einer ersten Umgebung, beispielsweise Umgebungsluft eine erste Stellung einnimmt und bei Änderung einer oder mehrerer ausgewählter Zustandsvariablen durch Reaktion des Expansionskörpers auf eine zweite Umgebung beispielsweise in einer Untersuchungseinrichtung eine zweite Stellung einnimmt. Hierbei bewirkt die Reaktion des Expansionskörpers eine der Kraft des mechanischen Energiespeichers gegenwirkende Gegenkraft. Hierbei ist die thermodynamische Zustandsgröße bevorzugt eine auf das geschlossene Volumen des Expansionskörpers wirksame intensive Größe wie Temperatur und/oder Druck. Infolge der allgemeinen Gasgesetze kann aus Temperatur- und Druckunterschieden das Volumen des Expansionskörpers geändert und Volumenarbeit geleistet werden, die eine Gegenkraft zum mechanischen Energiespeicher ausbildet, die sich abhängig von der Umgebung ändert.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform kann der Energiespeicher den Deckel in geschlossenem Zustand gegen die Halterung vorspannen und der Expansionskörper bei sich ändernder Zustandsgröße den Deckel entgegen der Wirkung des Energiespeichers in eine Öffnungsposition verlagern. Hierbei kann beispielsweise der Deckel mittels des Expansionskörpers unter Zugbeanspruchung verlagert werden, wenn dessen Volumen beispielsweise bei sich verminderndem Druck und/oder zunehmender Temperatur vergrößert wird. Alternativ kann der Deckel mittels einer Druckbeanspruchung bei sich vergrößerndem Volumen entgegen der Wirkung des Energiespeichers in eine Öffnungs- oder Schließposition verlagert werden.
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Der Expansionskörper kann beispielsweise im Sinne einer Kolben-/Zylindereinheit ausgebildet sein, wobei sich der Kolben im Zylinder aufgrund der Änderung einer thermodynamischen Zustandsgröße, beispielsweise bei sich änderndem Druck oder Temperatur axial verlagert und damit die Verlagerung des Deckels bewirkt. Hierzu ist die Kolben-/Zylindereinheit wirksam zwischen Deckel und Halterung angeordnet. Hierbei kann der Deckel um ein Drehlager gegenüber der Halterung kippend oder in einer weiteren Ausführungsform gegenüber der Halterung um eine Drehachse verdrehbar vorgesehen sein, wobei hierzu der Expansionskörper tangential zum Drehpunkt an dem Deckel angelenkt und mit dem Halter verdrehbar verbunden ist. In bevorzugter Weise ist der Expansionskörper als elastischer, zwischen Deckel und Halterung angeordneter Schwellkörper ausgebildet, der beispielsweise ein Ballon oder Blähkörper sein kann und einerseits an dem Deckel und andererseits der Halterung befestigt ist. Aufgrund einer Formänderung des Schwellkörpers durch Änderung dessen geschlossenen Volumens bei Druck- und/oder Temperaturänderungen seiner Umgebung bringt dieser Schwellkörper die notwendige Gegenkraft zu der Kraft des mechanischen Energiespeichers auf und verlagert dabei selbsttätig und ohne zusätzliche Aktuator- oder Antriebselemente Deckel und Halterung gegeneinander.
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Zur Verstärkung der Volumenänderung des geschlossenen Volumens über die ausschließliche Änderung aufgrund von Temperatur und/oder Druck eines Gases kann in besonders vorteilhafter Weise ein Phasenübergang fest/gasförmig oder flüssig/gasförmig vorgesehen sein, der im Bereich der Änderung der thermischen Zustandsgröße in der Umgebung der Betätigungseinrichtung wirksam ist. Beispielsweise kann das geschlossene Volumen des Expansionskörpers zumindest teilweise mit einer bei einer für eine Betätigung vorgesehenen Temperatur und/oder einem vorgesehenen Druck siedenden Flüssigkeit befüllt sein. Wird beispielsweise im Bereich der Betätigungseinrichtung der Druck erniedrigt und/oder die Temperatur erhöht, kann eine Flüssigkeit wie Wasser und dergleichen vom flüssigen in den gasförmigen Zustand übergehen und damit sein Volumen um ein Vielfaches erhöhen und daher den die Gegenkraft ausbildenden Effekt verstärken.
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Der mechanische Energiespeicher kann aus einer Federeinrichtung mit einer oder mehreren Schrauben-, Spiral-, Membran-, Blatt-, Tellerfedern und dergleichen gebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann der mechanische Energiespeicher aus elastischen Werkstoffen, beispielsweise als organischer Puffer beispielsweise aus Kunststoff, Gummi oder Kautschuk und dergleichen ausgebildet sein. Der mechanische Energiespeicher unterstützt dabei eine Verlagerung des Deckels gegenüber der Halterung in Öffnungs- und Schließrichtung gegenüber einem Bauteil mit der Halterung, beispielsweise einem Behälter oder einer Wandung in entgegengesetzter Richtung zur Kraftwirkung des Expansionskörpers.
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Die Lagerung des Deckels gegenüber der Halterung kann linear, rotativ oder schwenkend sein. Beispielsweise kann der Deckel in einer linear lagernden Anordnung gegenüber einem Bauteil im Sinne eines Schiebefensters gegen eine Öffnung verschoben werden. Dementsprechend sind der mechanische Energiespeicher und der Expansionskörper als Antagonisten in Schiebrichtung des Deckels linear wirksam angeordnet. Bei einer rotativen Lagerung ist der Deckel gegenüber der Halterung um eine Drehachse in derselben Ebene verdrehbar, wobei der Deckel einen Ausschnitt aufweist, der im geöffneten Zustand mit einem Ausschnitt des die Halterung tragenden Bauteils überdeckend angeordnet ist und der Deckel im geschlossenen Zustand den im Bauteil vorhandenen Ausschnitt überdeckt. Der mechanische Energiespeicher und der Expansionskörper sind in diesem Falle tangential zu der Drehbewegung des Deckels wirksam als Antagonisten angeordnet. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel können Deckel und Halterung mittels eines Drehlagers miteinander einseitig verdrehbar wie verkippbar im Sinne eines Tür oder Fensteranschlags miteinander verbunden sein. Hierbei sind der mechanische Energiespeicher und der Expansionskörper als Antagonisten um die Drehachse wirksam angeordnet. Es hat sich hierbei als vorteilhaft gezeigt, wenn der Deckel eine Wölbung aufweist und ein den Expansionskörper bildender Schwellkörper über zumindest einen Teil der Wölbung angeordnet und zwischen Deckel und Halterung das Drehlager übergreifend befestigt ist. Um insbesondere während eines Schließvorgangs des Deckels im Bereich eines mit diesem dichtenden Bauteils wie Bodenplatte, Behälter und dergleichen eine sichere Abdichtung beispielsweise gegenüber einer Ringdichtung oder dergleichen zu erzielen, kann das Drehlager radial zu dessen Drehachse und bevorzugt gegen die Drehachse elastisch vorgespannt spielbehaftet vorgesehen sein.
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Nach dem erfinderischen Gedanken ist ein Vakuumbehälter vorgesehen, der die vorgeschlagene Betätigungseinrichtung enthält. Die Halterung in Form einer Bodenplatte oder eines Behälters und der Deckel schließen dabei zwischen sich ein Probenvolumen ein und sind in einem geschlossenen Zustand gegeneinander abgedichtet. Der Deckel kann an der Stirnseite eines beispielsweise zylindrischen Behälters oder an der Seite eines Behälters, beispielsweise an einer planen Seite oder Zylindermantelfläche angeordnet sein. Weiterhin kann die Bodenplatte einen Bereich zur Aufnahme einer Probe aufweisen, über dem ein gewölbter Deckel geschlossen wird.
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Der Vakuumbehälter dient in besonders vorteilhafter Weise dem Transport und der Aufbewahrung von atmosphärenempfindlichen Stoffen und Proben, beispielsweise mit einer entsprechenden Zusammensetzung und/oder entsprechenden Oberflächenstruktur, zwischen zwei Schutzumgebungen, beispielsweise einem Präparationsort und einer Messkammer eines analytischen Geräts zu dessen Charakterisierung. Aufgrund der selbstöffnenden Funktion des Vakuumbehälters können derartige Messkammern einfach und ohne weitere Manipulationswerkzeuge zum Öffnen des Vakuumbehälters ausgebildet sein. Beispielsweise ist ein Anlegen eines sowieso notwendigen Vakuums ausreichend um den vorgeschlagenen Vakuumbehälter zu öffnen, indem der Expansionskörper beispielsweise unter Vakuum sein geschlossenes Volumen ausdehnt und infolge der sich daraus entwickelnden Gegenkraft die Schließkraft des mechanischen Energiespeichers aufhebt und damit der Vakuumbehälter öffnet.
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Unter Normaldruck ist in bevorzugter Weise in dem Vakuumbehälter zumindest ein Restvakuum angelegt, das die Schließwirkung des mechanischen Energiespeichers unterstützt. Zusätzlich kann beispielsweise mittels zumindest eines in dem Vakuumbehälter vorgesehenen Ventils der Druck in dem Vakuumbehälter variieren, ein Schutzgas eingespült und/oder den Vakuumbehälter geöffnet werden. Weiterhin können zur Überwachung der inneren Bedingungen und Manipulation des Innenraums des Vakuumbehälters Drahtdurchführungen zur Beheizung, elektrischen Kommunikation und dergleichen vorgesehen sein. Desweiteren können in dem Vakuumbehälter, beispielsweise in einem Probevolumen Mittel zur Überwachung des Drucks und/oder der Temperatur vorgesehen sein. Zur Überwachung eines Vakuums kann beispielsweise in besonders einfacher Weise ein weiterer Schwellkörper vorgesehen sein, anhand dessen Füllgrads die Güte des Vakuums zumindest abschätzbar ist. Weiterhin können vorgesehene Drahtdurchführungen der Durchführung von Experimenten dienen, beispielsweise einer Vermessung von Solarzellen bei lichtdurchlässigem Deckel und dergleichen.
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Die Betätigungsvorrichtung und ein Vakuumbehälter mit dieser eignen sich insbesondere für alle Anwendungen, bei denen eine Trennung zwischen einer Innenumgebung und atmosphärischen Bedingungen, unabhängig davon, welche Seite die schädigende ist, erforderlich ist. Beispielsweise können atmosphärenempfindliche Stoffe vor der Atmosphäre geschützt und atmosphärenabhängige Vorgänge vor Vakuum geschützt werden. Beispielsweise kann in diesem Fall ein Astronautenhelm oder eine Schleuse im Weltraum abhängig von einer Einwirkung von Vakuum selbststätig geschlossen werden. Anwendungen in Bereichen mit atmosphärisch empfindlichen Stoffen können beispielsweise in Forschung, Entwicklung und Produktion der Batterie- und Akkumulatortechnik (beispielsweise Lithium und dessen Verbindungen), in BioHazard-Bereichen, Genetik-Bereich, in der Medizin, Kerntechnik und dergleichen vorteilhaft vorgesehen werden. Beispielsweise im BioHazard- und Kerntechnik-Bereich kann daher aufgrund der schädigenden Eigenschaften eines Inhalts der Vakuumkammer ein Schutz der äußeren Atmosphäre vor dem Inneren des Vakuumbehälters vorgesehen sein.
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Die vorgeschlagenen Vakuumbehälter können beispielsweise in der Entwicklung von Batterien, organischen Solarzellen, Sensormaterialien, Brennstoffzellen, Wasserstoffspeichermaterialien, Impfstoffen, optischen Bauteilen und dergleichen vorteilhaft sein, bei denen oberflächenempfindliche Schichten sowie kontaminationsgefährdete Materialien unter Luft- und Wasserausschluss beispielsweise in Handschuhkästen (Glovebox) hergestellt werden, solange sie nicht mit einer Metallelektrode, einer Deckschicht, einem Gehäuse oder dergleichen versiegelt sind. Die Morphologie deren Oberflächen hat einen erheblichen Einfluss auf den Wirkungsgrad und wird daher vor der Versiegelung mittels Rasterelektronenmikroskopie (REM) untersucht. Mittels des Vakuumbehälters wird dabei ein Einschleusen der zu untersuchenden Proben in das Rasterelektronenmikroskop ohne jeglichen Atmosphärenkontakt ermöglicht.
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Die Materialien des Vakuumbehälters richten sich in vorteilhafter Weise nach deren Einsatzzweck. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Deckel durchsichtig und vakuumfest aus Glas oder Kunststoff und der Behälter beziehungsweise die Bodenplatte aus Metall hergestellt sind. Im Weiteren können zur Erzielung einer Autoklavierbarkeit des Vakuumbehälters insbesondere für einen Einsatz für biologische Materialien verwendete Materialien auf eine Beständigkeit bei Temperaturen größer 120°C ausgelegt sein. Hierbei kann der Expansionskörper ebenfalls aus entsprechend beständigem Material hergestellt sein oder ebenso wie zum Ersatz bei Beschädigung oder zur Vorbeugung einer Beschädigung bei einer Autoklavierung durch einen sich im geschlossenen Volumen einstellenden Überdruck in einfacher Weise entfernbar wie aushängbar an dem Vakuumbehälter vorgesehen sein. Eine Autoklavierung bei geöffnetem Vakuumbehälter kann insbesondere dann erzielt werden, wenn in dem Expansionskörper eine Flüssigkeit verwendet wird, die unter Autoklavierungsbedingungen einen größeren Druck im Expansionskörper aufbaut, beispielsweise indem diese einen kleineren Siedepunkt als das üblicherweise während einer Heißdampfsterilisation verwendete Wasser aufweist. Hierdurch wird der Vakuumbehälter offengehalten und schließt sich selbsttätig nach dem Abkühlen, so dass der Probenraum des Vakuumbehälters und dessen Umgebung keimfrei sind.
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Weiterhin kann eine Austauschbarkeit des Expansionskörpers vorteilhaft sein, um beispielsweise den Öffnungszeitpunkt an verschiedene Außendrücke und/oder Außentemperaturen anzupassen. Hierzu können zur Einstellung eines Verlagerungskriteriums des Deckels gegenüber der Halterung der Betätigungsvorrichtung und des Vakuumbehälters mit diesem ein oder mehrere Flüssigkeiten mit unterschiedlichem Siedepunkt in dem geschlossenen Volumen des Expansionskörpers vorgesehen sein. Beispielsweise kann eine Öffnung des Deckels, je nach Siedepunkt der Expansionskörperfüllung auf unterschiedliche Umgebungsdrücke eingestellt werden, was beispielsweise bei kleinen Drücken (hochwertiges Vakuum) mit Zusatz von Wasser, mittleren Drücken mit Zusatz von Ethanol und höheren Drücken mit Zusatz von Dichlormethan erzielt wird. Dasselbe gilt für ausgewählte Temperaturen, so wird beispielsweise ein mittels eines mit Wasser gefüllten Expansionskörpers verlagerter Deckel erst bei Temperaturen größer 100° wesentlich verlagert, während bei Einsatz von Dichlormethan eine Verlagerung bereits um Temperaturen um 40° stattfindet. Es versteht sich, dass weitere Festkörper und/oder Flüssigkeiten mit entsprechend an die gewünschte Verlagerung des Deckels angepassten Sublimations- beziehungsweise Siedepunkten von der Erfindung umfasst sind. Die Wahl der Expansionskörperfüllung beeinflusst auch den Schließzeitpunkt vor Erreichen des Atmosphärendrucks und somit auch das Restvakuum, das in der Dose verbleibt. Dabei versteht sich, dass zum Schutze der Probe beim Fluten einer den Vakuumbehälter beispielsweise umgebenden Messkammer ein geeignetes Schutzgas verwendet wird.
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Alternativ zur Steuerung der Verlagerung des Deckels mittels eines angelegten Vakuums kann eine Verlagerung des Deckels ohne wesentliche Änderung des Drucks mittels einer Änderung der beispielsweise thermostatgesteuerten Temperatur erfolgen. Beispielsweise kann mittels zugeführter Wärme einer Heizplatte, einer in eine Bodenplatte des Behälters vorgesehenen Heizwendel und dergleichen und einer zumindest teilweisen Befüllung des Expansionskörpers mit einer Flüssigkeit oder einer Mischung mehrerer Flüssigkeiten mit vorgegebenem Siedepunkt eine vorgegebene Verlagerungstemperatur wie Öffnungstemperatur eingestellt werden. Beispielsweise öffnet ein Behälter mit Dichlormethan befülltem Expansionskörper bei ca. 40°C unter Schutzgas bei Atmosphärendruck. Unter Wärmeentzug schließt sich ein derart ausgebildeter Behälter selbsttätig. Wenn sich der Expansionskörper nach Abschaltung der Wärmezufuhr zuerst abkühlt, schließt sich der noch warme Behälter und erzeugt nach vollständiger Abkühlung einen Unterdruck im Inneren, der diesen noch dichter verschließt. Alternativ kann ein Behälter vorgesehen werden, der bei Kühlung oder Überdruck öffnet. Wird beispielsweise in dem Expansionskörper ein Feststoff mit vorgegebenem Sublimationspunkt, beispielsweise Kohlendioxid als Füllung verwendet, hält dieses unter Normalbedingungen das eingeschlossene Volumen vergrößert, so dass ein der Kraft des mechanischen Energiespeichers gegenwirkender Gegendruck den Deckel in einer geschlossenen Position hält. Bei Abkühlung oder Überdruck verringert sich das eingeschlossene Volumen und der mechanische Energiespeicher gewinnt Übergewicht und öffnet den Behälter.
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Es versteht sich, dass von der Erfindung umfassend jede Form von Verlagerung des Deckels gegenüber der Halterung umfasst ist. Beispielsweise kann der Deckel eine Einrastfunktion oder Bremse aufweisen, um bei einem Zusammenbrechen des äußeren Vakuums ein unbeabsichtigtes Schließen eines Vakuumbehälters zu vermeiden. Hierzu kann eine entsprechende Verriegelung mechanisch vorgesehen sein und mittels einer bewussten Modulation der steuernden Zustandsgröße – Druck und/oder Temperatur – aktiviert beziehungsweise deaktiviert werden. So könnte sich nach anfänglicher Evakuierung der Umgebung der Deckel öffnen und eine Einrastfunktion aktivieren, die nach einer kurzfristigen Druckerhöhung wieder deaktiviert wird, und erst nach erneuter Evakuierung gefolgt von einer Druckerhöhung den Deckel sich wieder vollständig schließen lässt, wie dies beispielsweise bei sich nach oben öffnenden Schranktüren vorgesehen ist, welche sich erst dann wieder vollständig schließen lassen, wenn sie erneut angehoben werden. Es können hierzu beispielsweise auch mehrere, bei unterschiedlichen Zustandsbedingungen schaltende Expansionskörper vorgesehen sein, die den Deckel einerseits verlagern und andererseits eine Verriegelung aktivieren/deaktivieren. Hierdurch kann insbesondere eine Beschädigung von beispielsweise zu Messzwecken in den Vakuumbehälter eingeführten oder nahe an die Probe herangeführten, kostenaufwendigen Sonden bei zusammenbrechendem Vakuum vermieden werden. Weiterhin können Stopper und Anschläge zur Begrenzung der Verlagerung des Deckels vorgesehen sein.
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In dem Vakuumbehälter können Mittel zur Überwachung und Untersuchung des Innenraums vorgesehen sein. Beispielsweise können nach außen über Drahtdurchführungen oder drahtlos kommunizierende und versorgte Sensoren oder Manipulatoren vorgesehen sein. Beispielsweise kann im Inneren des Vakuumbehälters der Druck, die Temperatur und/oder die innere Atmosphäre, beispielsweise die Restfeuchte, der Restsauerstoffgehalt beispielsweise mittels einer leicht oxidierenden Probe eines Alkali- oder Erdalkalimetalls, und dergleichen erfasst und direkt über ein Display oder dergleichen im Inneren des Vakuumbehälters angezeigt und/oder nach außen zur weiteren Signalverarbeitung übertragen werden.
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Die Erfindung wird anhand des in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigen:
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1 eine 3D-Ansicht eines Vakuumbehälters mit Betätigungsvorrichtung im geschlossenen Zustand
und
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2 eine 3D-Ansicht des Vakuumbehälters der 1 im geöffneten Zustand.
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1 zeigt in 3D-Ansicht den Vakuumbehälter 1 mit der Betätigungsvorrichtung 2 in geschlossenem Zustand. Der gewölbte – hier durchsichtig dargestellte – Deckel 3 ist einseitig an der Halterung 4, die zusätzlich die Bodenplatte 5 bildet, um die Drehachse d verlagerbar aufgenommen. Der mechanische Energiespeicher 6, der hier als um die Drehachse d angeordnete Schraubenfeder 7 ausgebildet ist, verspannt den Deckel 3 gegenüber der Bodenplatte mit der als Schließkraft dienenden Kraft. Hierdurch wird der zwischen Bodenplatte 5 und Deckel 3 eingeschlossene Probenraum 8 verschlossen, wobei zwischen diesen die Ringdichtung 9 angeordnet ist. Um eine planparallele Anlage des Deckels 3 an der Ringdichtung 9 zu erzielen, ist der Deckel 3 an dem Lager 10 in radiale Richtung der Drehachse d spielbehaftet aufgenommen. Zur Unterstützung der Schließkraft des Deckels 3 gegenüber der Bodenplatte 5 kann in dem Probenraum 8 ein Vakuum angelegt beziehungsweise ein vorhandenes Vakuum verstärkt sein. Hierzu kann ein nicht einsehbares Druckventil vorgesehen sein.
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Zwischen der Halterung 4 und dem Deckel 3 ist der Expansionskörper 11 wirksam angeordnet. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist dieser als Schwellkörper 12 angeordnet, der die Wölbung 13 des Deckels 3 übergreifend an einem ersten Ende 14 mit der dem Lager 10 gegenliegenden Aufnahme 15 und mittels eines zweiten Endes 16 mit der an der Halterung 4 befestigten Aufnahme 17 das Lager 10 übergreifend fest verbunden, beispielsweise eingehängt ist. Der Schwellkörper 12 enthält ein geschlossenes Volumen 18, das mit einem Gas oder zumindest teilweise mit einer Flüssigkeit befüllt ist. Aufgrund einer Änderung zumindest einer äußeren Zustandsgröße, beispielsweise Temperatur oder Druck ändert sich das geschlossene Volumen 18 des Schwellkörpers 12, so dass sich dessen Länge verkürzt und eine Gegenkraft zu der von dem mechanischen Energiespeicher 6 ausgeübten Kraft ausübt, die aufgrund der eingestellten Hebelkinematik zu einem Abheben des Deckels 3 von der Bodenplatte 5 fährt. Je nach Befüllung des geschlossenen Volumens 18 wird die Gegenkraft größer als die Kraft bei einem vorgegebenen Druck wie Unterdruck oder Vakuum und/oder bei einer vorgegebenen Temperatur, insbesondere wenn eine in dem geschlossenen Volumen 18 vorhandene Flüssigkeit den Siedepunkt überschreitet.
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2 zeigt den Vakuumbehälter 1 im geöffneten Zustand mit von der Halterung 4 mit dem Bodenteil abgehobenen Deckel 3 und Expansionskörper 11 mit vergrößertem Volumen 18 und damit verkürzten Enden 14, 16. Das Lager 10 beziehungsweise die Halterung 4 weist einen nicht dargestellten Anschlag zur Begrenzung des Verlagerungswinkels des Deckels 3 auf. Die Aufnahmefläche 19 für eine Probe weist beispielhaft die Ausnehmung 20 zur Aufnahme eines Probenhalters auf. Die Ringdichtung 9 und die plane Dichtfläche 21 bilden im geschlossenen Zustand des Vakuumbehälters 1 die Dichteinrichtung.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vakuumbehälter
- 2
- Betätigungsvorrichtung
- 3
- Deckel
- 4
- Halterung
- 5
- Bodenplatte
- 6
- Energiespeicher
- 7
- Schraubenfeder
- 8
- Probenraum
- 9
- Ringdichtung
- 10
- Lager
- 11
- Expansionskörper
- 12
- Schwellkörper
- 13
- Wölbung
- 14
- Ende
- 15
- Aufnahme
- 16
- Ende
- 17
- Aufnahme
- 18
- Volumen
- 19
- Aufnahmefläche
- 20
- Ausnehmung
- 21
- Dichtfläche
- d
- Drehachse
