DE1129348B

DE1129348B - Hochvakuumventil mit Schmelzmetall als Dichtungsmittel

Info

Publication number: DE1129348B
Application number: DEF26287A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Dr Claus Fengler
Original assignee: CLAUS FENGLER DIPL PHYS DR
Current assignee: CLAUS FENGLER DIPL PHYS DR
Priority date: 1958-07-30
Filing date: 1958-07-30
Publication date: 1962-05-10

Description

Hochvakuumventil mit Schmelzmetall als Dichtungsmittel In der Hochvakuumtechnik, die sich mit der Herstellung von Drucken kleiner als 10-E Torr (genannt Höchstvakuum oder Ultrahochvakuum) befaßt, ist es notwendig, daß alle mit dem Höchstvakuum in Berührung kommenden Bauteile und Materialien einen sehr kleinen Dampfdruck haben und daß diese keine Fremdgase abgeben.
Zum Absperren größerer Rohrdurchmesser sind Ventile vorgeschlagen worden, die als abdichtende Substanz Schmelzmetalle, wie z. B. Gallium oder eine Legierung, in der diese Metalle enthalten sind, vorsehen. Im flüssigen Zustand wirken diese Metalle wie die bekannten Quecksilberverschlüsse. Im festen Zustand sollen diese Metalle auch gegen Atmosphärendruck absperren. Dies ist aber nur möglich, wenn das erstarrte Metall die absperrenden Bauteile des Ventils gut benetzt bzw. dicht an diesen anliegt. Bei Glas ist dies meistens nicht der Fall.
Um aber dennoch einen dichten Abschluß zwischen Glas und dem erstarrten Schmelzmetall zu erreichen, wird nach der Erfindung vorgeschlagen, auf denjenigen Oberflächen des Glases, die mit dem Schmelzmetall in Berührung kommen, eine Metallschicht aufzubrennen, die etwa aus Platin oder Silber oder beiden Metallen bestehen kann.
Werden in. einer Höchstvakuumapparatur Metallteile zu Hilfsfunktionen verwendet, z. B. als Gewichte oder Verdrängungskörper bei Ventilen, so müssen diese vorher entgast werden und dürfen dann nicht mehr mit Gasen in Berührung kommen. Dies ist jedoch nicht notwendig, wenn diese Metallteile gemäß der Erfindung allseitig mit einem Mantel aus Glas umhüllt werden. Dieses Metallteil mit Glasumhüllung wird zusammen mit der übrigen Apparatur ausgeheizt. Um hierbei eine Explosion des Glasmantels wegen des Anstiegs des Drucks der mit eingehüllten Luft zu verhindern, muß der Glasmantel vor dem vollständigen Abschluß evakuiert werden.
Mögliche Ausführungsformen von Höchstvakuumventilen mit auch an sich bekannten Merkmalen sind unter Verwendung der gemäß der Erfindung angegebenen neuen Merkmale in Abb. 1 bis 3 dargestellt. Hierbei ist angenommen, daß das Schmelzmetall bei Zimmertemperatur entweder nur im flüssigen Zustand oder nur im festen Zustand verwendet wird. Im letzten Fall ist das Schmelzmetall vor der Betätigung des Ventils durch Erwärmung von außen zu schmelzen.
Gemäß Abb. 1 ist am Ende eines Glasrohres ein Metallring a (z. B. aus Kovar) angeschmolzen. Ein mit Schmelzmetall gefüllter Behälter aus Glas b, dessen Innenoberfläche metallisiert ist, wird von unten her so weit gehoben, bis der Metallring a in das Schmelzmetall eintaucht. Hierdurch ist der Weg für die Gasströmung abgesperrt. Nach dem Erstarren des Schmelzmetalls ist der Behälter b fest mit dem Metallring a verlötet. Zur Bewegung des Behälters b ist dieser mit einer Stange c aus Glas versehen, an der sich ein mit Glas ummanteltes Gewicht aus Eisen befindet, welches in üblicher Weise von außen mit einem Magneten bewegt werden kann. Das Gewicht kann durch die Haltevorrichtungen d festgestellt werden.
Nach Abb. 2 taucht eine Glashaube d in eine mit Schmelzmetall gefüllte Rinne e ein. Diese Rinne e ist ein Teil der äußeren Glasummantelung. Die innere Oberfläche der Rinne e und der Rand der Haube d sind metallisiert. Die Haube d ist mit einem durch Glas b ummantelten Gewicht aus Eisen über die Stange c verbunden. Mit Hilfe eines Magneten kann die Haube d gehoben oder gesenkt werden. Hierdurch wird das Ventil geöffnet oder geschlossen. Durch die Haltevorrichtung a kann. die Haube festgehalten werden. Das Ganze befindet sich in einer Glasummantelung, an der sich zwei Rohransätze zum Ein- und Austritt der Gasströmung befinden.
Nach Abb. 3 befindet sich in. einem zylinderförmigen Behälter aus Glas b Schmelzmetall. Im geöffneten Zustand des Ventils befindet sich der Verdrängungskörper in der Ausbuchtung a. Mit Hilfe eines Magneten kann der Verdrängungskörper, der aus einem mit Glas ummantelten Stück Eisen besteht, nach unten bewegt werden, so daß er das Schmelzmetall verdrängt. Hierdurch steigt das Schmelzmetall auf und sperrt die Gasströmung ab. Durch Metallisierung der entsprechenden Glasoberflächen kann dieses Ventil auch mit erstarrtem Schmelzmetall verwendet werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Hochvakuumventil für extrem niedrige Drücke mit Schmelzmetall als Dichtungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Glas für das Ventil diejenigen Glasflächen, die mit dem Schmelzmetall in. Berührung kommen, durch Einbrennen von Platin oder /und Silber metallisiert sind.
2. Hochvakuumventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Gewichten oder Verdrängungskörpern aus Metall, die Hilfsfunktionen erfüllen, das Metallteil allseitig mit einem Mantel aus Glas umhüllt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1032 991; deutsche Patentschrift Nr. 554 516; britische Patentschriften Nr. 524 506, 500 371; USA.-Patentschrift Nr. 2 749 934; Seite 74 von »Vacuum Symposium Transactions 1955« (Committee Ort Vacuum Techniques; Inc.); Zeitschrift »Metal Progress«, August 1956, S.105,106.