DE1166568B

DE1166568B - Dichtungsanordnung zwischen einer Welle und einer Gehaeusedurchfuehrung

Info

Publication number: DE1166568B
Application number: DES73020A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Dr Guenther Ziegler; Dr Werner Spielmann; Ludwig Michl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1961-03-17
Filing date: 1961-03-17
Publication date: 1964-03-26

Description

Dichtungsanordnung zwischen einer Welle und einer Gehäusedurchführung Die Erfindung bezieht sich auf eine Dichtungsanordnung zwischen einer Welle und einer Gehäusedurchführung, die einen Radialversatz der Welle gegenüber der Durchführung aufzunehmen vermag, insbesondere für die Welle in einer Zonenschmelzapparatur, in Form eines radial auf die Welle wirkenden Dichtungsringes, der mittels eines Faltenbalges dicht und drehfest sowie radial beweglich mit dem Gehäuse verbunden ist.
Wird bei einer von außen fest gehalterten Welle mit starrer Achse, die in ein Gefäß gasdicht, in ihrer Längsachse verschiebbar und drehbar eingeführt werden soll, die Abdichtung durch starre Wellendichtringe vorgenommen, so ist das System Welle-Dichtring statisch überbestimmt. Somit sind bei einer derartigen Durchführung Spannungen nicht zu vermeiden. Schon kleine seitliche Drucke ergeben selbst bei starken Wellen Auslenkungen in der Größenordnung von einigen Zehntel Millimetern. Diese Auslenkungen sind insbesondere dann von Nachteil, wenn die Welle mit den Halterungen eines Halbleiterstabes verbunden ist, der z. B. zonenweise geschmolzen werden soll. Bei diesem tiegellosen Zonenschmelzverfahren sind die an den Stabenden angebrachten Halterungen mit jeweils einer starren Welle verbunden, die an den gegenüberliegenden Seiten gasdicht durch das Reaktionsgefäß hindurchgeführt und außerhalb des Reaktionsgefäßes gehaltert sind und während des Verfahrens in Richtung ihrer Längsachse bewegt und außerdem meist auch gedreht werden sollen. Schon sehr geringe Auslenkungen dieser Wellen können zum Abtropfen der Schmelze oder zu einer Störung des Kristallwachstums führen.
Eine spannungsfreie, gasdichte Durchführung ist aber auch z. B. beim Ziehen des Halbleitermaterials aus einem Tiegel von Vorteil, da auch bei diesem Verfahren die Welle der den Keimkristall tragenden Halterung in das Reaktionsgefäß drehbar und in Richtung ihrer Achse verschiebbar eingeführt werden muß.
Weiter wird bei einer Durchführung, bei der die Welle durch einen starren Wellendichtring abgedichtet ist, der Wellendichtring bei einseitiger Druckbelastung undicht. Dies führt zu einer Verschlechterung des Vakuums, was besonders dann von Nachteil ist, wenn eine Reinigung des Halbleitermaterials durch Abdampfen der Verunreinigungen aus der geschmolzenen Zone oder aus der in einem Tiegel befindlichen Schmelze erfolgen soll. Aber auch wenn das Gefäß, in das die Welle hineingeführt ist, ein Gas enthält, soll der Wellendichtring nicht undicht werden. Diese oben beschriebenen Nachteile können vermieden werden, wenn gemäß der Erfindung der Dichtungsring in einer Platte angeordnet ist, die auf Kugeln in einer gehäusefesten Führung radial zur Welle verschiebbar gelagert ist.
Es sind bereits für Wellen mit großem Lagerspiel bestimmte Wellendichtungen bekannt, die so ausgebildet sind, daß ihre durch eine Ringwendelfeder belastete Dichtlippe auf dem Wellenumfang abdichtet. Die Manschette ist dabei von einem losen, auf der Welle geführten Führungsring umgeben, wobei Manschette und Führungsring innerhalb der am Maschinengehäuse befindlichen Kammer in axialer Richtung verschiebbar sind. Die Wellendichtung hat dadurch die Möglichkeit, beim Schlagen der Welle innerhalb der Kammer in axialer Richtung mitgeführt zu werden.
Weiter ist es bekannt, die Abdichtung zwischen einer die radiale Dichtung für eine rotierende Welle tragenden Platte und dem eigentlichen Gehäuse, in das die Welle eingeführt wird, durch eine Balgdichtung vorzunehmen. Um das genaue Zentrieren von durch Wellen betätigten, in geschlossenen Gehäuse angeordneten Schaltgeräten zu vermeiden und trotzdem einen möglichst dichten Abschluß der Durchführungsöffnung zu erreichen, ist es weiter bekannt, eine elastische Durchführungsdichtung als eine mit dem Gehäuse dicht verbundene, die Gehäuseöffnung abschließende elastische Membrane auszubilden, die eine aus festem Werkstoff bestehende Führungsmuffe dicht umschließt und haltert.
Weiter sind Wellendichtungen mit radial wirkendem Dichtungsring und einem Dichtungsbalg zwischen diesem und dem Maschinengehäuse bekannt. Von diesen bekannten Dichtungsanordnungen unterscheidet sich die gemäß der Erfindung vor allem dadurch, daß ein Verkanten des Dichtungsringes und damit ein Verklemmen der Welle gegenüber dem Ring vermieden wird, ohne daß diese Führung die radiale Beweglichkeit der Dichtung gegenüber dem Gehäuse behindert. Infolge der Kugellagerung der Platte mit dem Dichtungsring und der daraus resultierenden leichten Beweglichkeit der Platte in radialer Richtung, die durch die Verwendung einer Balgdichtüng gleichfalls erleichtert wird, kann auch bei großen Abmessungen der Welle eine sichere Parallelführung des Dichtringes gewährleistet und somit ein Verkanten des Dichtringes vermieden werden.
Weiter wird durch die Lagerung des Gleittisches auf Kugeln eine reibungsarme Durchführung gewährleistet, auch wenn die Gasatmosphäre im Gefäß einen großen Druckunterschied gegenüber der äußeren Atmosphäre, die senkrecht auf den Wellendichtring tragende Gleittische wirkt, aufweist, also z. B. dann, wenn im Gefäß ein Vakuum aufrechterhalten wird und außerhalb des Gefäßes Atmosphärendruck herrscht, so soll die Durchführung möglichst reibungsarm sein. Dies wird gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dadurch erreicht, daß der Gleittisch auf Kugeln gelagert ist.
An Hand der Zeichnung wird noch ein besonders günstiges Ausführungsbeispiel erläutert.
In der Zeichnung ist die außerhalb eines Gefäßes fest gehalterte Welle, die in das nur teilweise dargestellte Gefäß 9 gasdicht in Richtung ihrer Achse verschiebbar und um ihre Achse drehbar eingeführt werden soll, mit 1 bezeichnet. Die Platte 3 trägt den radialen Wellendichtring 4 und gleitet auf der Unterlage 10. Der Gleittisch 3 ist mit einem Faltenbalg 2 verbunden, der gasdicht an dem Gefäß 9 angebracht ist. Um ein möglichst reibungsarmes Gleiten der Platte 3 zu gewährleisten, ist diese auf Kugeln 6 und 7 gelagert. Um weiter eine exakt parallele Führung der Platte zu erzielen, sind zwischen den Teilen 11 und 12 weitere Kugeln 5 und 8 vorgesehen. Diese Kugeln sind auch erforderlich, wenn nicht im Vakuum gearbeitet wird, da in diesem Falle an den Teilen 11 und 12 die Druckbelastung beim Herausziehen erfolgt.

Claims

Patentanspruch: Dichtungsanordnung zwischen einer Welle und einer Gehäusedurchführung, die einen Radialversatz der Welle gegenüber der Durchführung aufzunehmen vermag, insbesondere für die Welle in einer Zonenschmelzapparatur, in Form eines radial auf die Welle wirkenden Dichtungsringes, der mittels eines Faltenbalges dicht und drehfest sowie radial beweglich mit dem Gehäuse verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (4) in einer Platte (3) angeordnet ist. die auf Kugeln (5, 6, 7, 8) in einer gehäusefesten Führung (10) radial zur Welle verschiebbar gelagert ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 854 448; deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1755 661; deutsche Pätentanmeldung S 31602 XII l47 f (bekanntgemacht am 4.11. 1954); französische Patentschriften Nr. 1030 538, 11.41 131; britische Patentschrift Nr. 641720; USA.-Patentschrift Nr. 2 742 306.