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Isolierventil für Vakuuminnenräume Die Höhe des mit den bekannten
Vakuumsystemen erzeugbaren Vakuums ist wesentlich dadurch bestimmt, wie stark die
Gasabgabe ider einzelnen Bauelemente, beispielsweise :der Dichtungen, ist.
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Bei Hochv.akuumkammern, bei denen mittels üb-
licher Pumpen
zunächst ein Vorvakuum und mit Verdampfungs-und Ionisierungspumpen dann das eigentliche
Hochvakuum hergestellt wird, muß deshalb sorgfältig -darauf geachtet werden, daß
die Tendenz der verwendeten Bauelemente zur Gasabgabe so gering wie möglich ist.
Ganz besonders gilt dies für die Ventile, die zur Abtrennung .des Kammerraumes von
der Außenluft oder einem sonstigen Medium vorgesehen sind.
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Bisher stellte man daher sowohl das Verschlußstück als auch den Ventilsitz
bei Hochvakuumventilen aus :Metall her. Auf diese Weise kann zwar die Gasabgabe
niedriger gehalten werden, jedoch genügt die erzielbare Dichtigkeit solchen Anforderungen,
insbesondere bei häufiger Betätigung :der Ventile, nicht mehr.
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Bei Ventilen in Rohrleitungen für gas- oder dampfförmige Medien ist
es bereits bekannt, die metallische Dichtfläche durch eine ringförmige Nut zu unterteilen,
die bei geschlossenem Ventil von einer Dichtung am Verschlußstück abgedeckt und
zur Erhöhung der Dichtigkeit mit Wasser gefüllt wird.
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Bei einem anderen bekannten Ventil für gasförmige oder flüssige Medien
wurde in einer ebenen und starren, ringförmigen Dichtfläche bereits eine Nut vorgeselieti,
in der mittels geeigneter Leitungen und Pumpen ein Druck aufrechterhalten wird,
der größer oder kleiner als der Außen- und Innendruck, aber auch gleich einem idieser
beiden Drücke sein kann. Dadurch ist es im Falle :der Undichtigkeit des Ventilsitzes
möglich, den Druckausgleich zwischen dem Innen- bzw. Außendruck und dem Druck innerhalb
der Nut stattfinden zu lassen und das in der Ventilkammer befindliche Medium von,dem
das Ventil umgebenden getrennt zu halten.
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Ziel der Erfinidung ist ein Isolierventil für Vakuuminnenräume, das
es erlaubt, mit einfachen Mitteln ein Hochvakuum über lange Zeit .aufrechtzuerhalten.
Die Erfindung geht :dabei von der Erkenntnis aus, daß es einerseits mit metallischen,
insbesondere plan ausgebildeten Dichtflächen allein nicht möglich ist, einen für
Hochvakua ausreichenden Dichtigkeitsgrad zu schaffen, während bei -ausschließlich
elastischen Dichtungen deren Gasabgabe genügt, um das Vakuum .des zu isolierenden
Innenraumes vor allem .dann zu verändern und zu verseuchen, wenn sein Volumen gering
ist.
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Bei einem Isolierventil für Vakuuminnenräume, dessen Verschlußglned
mit dem Sitz des Ventils durch zwei getrennte Auflageflächen in Berührung kommt,
zwischen denen eine Zwischenkammer vorgesehen ist, die auf einem Druck gehalten
wird, der zwischen dem Druck des Innenraumes und :dem der Luft liegt, ist deshalb
erfindungsgemäß die Dichtfläche, die zum Innenraum hin liegt,direkt auf einem Verschlußglied
aus schmiedbarem Metall angeordnet, während die andere Auflagefläche aus einem weichen
Dichtungsring besteht.
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Die Vorteile dieses Ventils sind die einfache Handhabung, die Erzielung
eines starken Drucks des metallischen Verschlußgliedes auf seinen Sitz sowie die
Tatsache, daß jede Spur von Gas, 'welche von Undichtigkeiten oder von der Gasabgabe
des Verschlußsystems herrührt und,das in dem Innenraum ;aufrechterhaltene Hochvakuum
zerstören kann, aus dem Apparat nach außen abgeführt wird.
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Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber
erläutert.
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Fig.l zeigt in einer geschnittenen Seitenansicht ein erfindungsgemäßes
Hochvakuumventil mit metallischem Verschlußglied in der Schließungsstellung;
Fig.2
zeigt in einer Teilansicht das Ventil der Fig. 1 in der Öffnungsstellung; Fig.3
zeigt eine Einzelheit der Fig.1 .in Draufsicht.
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Das Ventil besteht aus einem Körper 1, welcher ;beiderseits des Sitzes
4 zwei Kanäle 2 und 3 enthält, wobei die Öffnung 5 des Körpers 1 durch eine Kappe
6 verschlossen ist, welche die Betätigungsspindel ? des Verschlußgliedes 8 durchtreten
läßt.
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Der Kanal 2 setzt das Ventil mit dem Raum in Verbindung, in welchem
das Vakuum hergestellt werden soll, während der Kanal 3 das Ventil mit idem Pumpsystem
verbindet. Der Vakuumraum und das Pumpsystem sind nicht,dargestellt.
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Das Verschlußglied 8 ist ein Umdrehungskörper aus schmiedbarem Metall,
welcher sich mit seiner dem Hochvakuum zugewandten Auflagefläche 9 unmittelbar auf
die Basis des Sitzes 4 legt (Berührung von Metall mit Metall). Eine in dem Verschlußg1iad
8 auf der dem Kana13 zugewandten Seite angebrachte Nut 10 .enthält eine torische
Dichtung 11 aus einem Werkstoff mit großem Elastizitätskoeffzienten, z. B. künstlichem
Gummi, welche sich gegen Iden ebenfalls dem Kanal 3 zugewandten Teil des Sitzes
legt.
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Eine Ringnut 12, welche in (dem Verschlußglied 8 zwischen den beiden
Berührungslinien zwischen Metall und Metall einerseits und zwischen der elastischen
Dichtung und Metall andererseits angebracht ist, bildet eine Kammer, in welcher
erfindungsgemäß nach dem Verschluß des Ventils durch eine Vakuumanzapfung 13 ein
Vakuum .hergestellt wird.
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Die Betätigungsspindel ? läuft auf der Seite ihrer Befestigung an
dem Versehlußglied 8 in einen Vierkant 14 aus, auf welchen ein Gewinde 15 folgt,
welches in das Verschlußglied 8 eingeschraubt ist. Der Vierkant 14 tritt in einen
mit einem Vierkantloch 17 versehenen Ring 16, welcher durch eine oder mehrere Schrauben
18 an dem Verschlußglied 8 befestigt ist. Diese Befestigung der Spindel? an dem
Verschlußglied 8 verhindert, daß sie sich von dem Verschlußglied losschraubt.
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Das andere Ende der Betätigungsspindel ? ist mit einem aufgesetzten
Handgriff 19, einem Gewinde20 und einem Ring 21 versehen, welcher eine Abflachung
22 aufweist, welche gegen eine an der Stopfbuchse 23 vorgesehene entsprechende Erhebung
31 stößt. Das Gewinde 20 und der Ring 21 sind in idie Spindel 7 eingeschnitten,
welche aus einem einzigen Stück (besteht.
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Die Stopfbuchse23 ist an der Kappe6 des Ventilkörpers durch Schrauben
24 befestigt, welche bei ihrem Anzug die beiden durch Iden Ring 26 getrennten torischen
Dichtungen 25 plattdrücken.
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Diese Stopfbuchse üblicher Bauart gestattet die Längsverstellung und
die Drehung ider Betätigungsspindel.
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Das Gewinde20 trägt in der Stellung der Fig.1 eine Mutter, welche
aus zwei Teilen 27 und 28 'besteht, welche miteinander durch nicht dargestellte
Schrauben verbunden und so angeordnet sind, @daß sich der Teil 28 :bei der Schließung,des
Ventils bei 29 gegen die Stopfbuchse legt. Die Mutter wind .durch in den Teil 28
eingeschraubte Handgriffe 30 !betätigt.
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Während der Herstellung des Vakuums in :dem nicht dargestellten Innenraum
mittels einer ebenfalls nicht dargestellten, an den Kanal 3 angeschlossenen Pumpe
wird die Betätigungsspindel ? nach Freigabe des Gewindes 20 mittels des Handgriffs
19 angehoben, und das Verschlußglieid 8 wird an der Kappe 6 durch ein System mit
Stift 32 und Schlitz 33 üblicher Ausbildung (Fig. 2) .befestigt. Das Verschlußglied
8 legt sich daher trotz .des auf es durch Iden Atmosphärendruck ausgeübten Drucks
nicht auf den Sitz 4.
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Die Schließung des Vakuumraums erfolgt dadurch, daß das Verschlußglied
8 von dem Deckel 6 durch eine Drehung des Handgriffs 19 freigemacht wird, wodurch
der Stift 32 von dem Schlitz 33 freikommt, und mittels des gleichen Handgriffs auf
den Sitz 4 gedrückt wird. Das Verschlußglied 8 nimmt auf (dem Sitz 4 stets die gleiche
Winkelstellung ein, welche ein für allemal durch die Abflachung 22 bestimmt wird,
welche mittels -des Handgriffs 19 mit (der entsprechenden Erhebung der Stopfbuchse
23 in Eingriff gebracht wird. Dank dieses Verfahrens erfährt jeder Punkt der Berührungslinie
zwischen Odem Verschlußglied 8 und dem Sitz 4 zwischen Metall und Metall die gleiche
elastische oder unelastische Verformung infolge der Fehler des Sitzes, so @daß die
Anordnung ihre Dichtungseigenschaften beibehält. Durch Aden gleichen Druck auf den
Handgriff 19 wird das Gewinde 20 mit der Mutter 27-28 in Eingriff gebracht, deren
Drehung mittels der Handgriffe 30 das Verschlußglied B fest auf den Sitz 4 drückt
(Fig. 1).
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In der Kammer 12 wird mittels der Leitung 13 ein weniger hohes Vakuum
als in dem zu isolierenden Vakuumraum hergestellt, so daß idie von Undichtigkeiten
oder einer Gasabgabe der torischen Dichtung 11 herrührenden Gasspuren sofort durch
die Leitung 13 nach außen abgeführt werden und nicht in den Vakwumra)um eindringen
können.
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Bei einer praktischen Ausführung eines erfindungsgemäßen Ventils zur
vollständigen Isolierung eines Hochvakuumraums ist -der Ventilkörper mit den Abmessungen
224X 128X 110 ,mm aus Stahl. Die Kanäle 2 und 3 haben einen Durchmesser von 60 mm,
das Gewinde 20 der Betätigungsspindel? hat ein Trapezprofil, um große Kräfte auszuhalten,
und das Verschluß:glied ist aus Aluminium.
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In gewissen Vakuumräumen wurde ein Vakuum von 10@ mm Hg folgendermaßen
hergestellt: Das Pumpen wird reit einer nach außen offenen Pumpe begonnen, @d. h.
welche die Gase in den Außenraum befördert, wobei das Verschlußglied des Ventils
an der Kappe befestigt ist; das Verschlußglied wird auf den Sitz aufgesetzt, und,die
ringförmige Kammer des Verschlußgliedes wird mit der Pumpe in Verbindung gesetzt;
das Pumpen wird dann mit einer Verdampfungs- und Ionisierungspumpe fortgeführt.