DE19937873A1 - Magnetdichtung und Verfahren zur Herstellung einer Magnetdichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Magnetdichtung (7) zur Abdichtung eines Dichtungsspalts zwischen einem Gehäuse (2) und einem im Gehäuse (2) beweglich, insbesondere drehbar, gelagerten Bauteil (3), wobei die Magnetdichtung (7) zumindest einen Magneten (10) und zwei Polschuhe (8, 9) aufweist, die im Gehäuse (2) angeordnet sind. Durch die Magnetdichtung (7) wird ein Magnetfeld aufgebaut, durch das eine magnetisierbare Flüssigkeit im Dichtungsspalt (11) zwischen dem Gehäuse (2) und dem beweglich gelagerten Bauteil (3) magnetisch gehalten werden kann. Zur Verbesserung der Dichtungsqualität wird zur Abdichtung der Magnetdichtung (7) gegenüber dem Gehäuse (2) zumindest ein Bauteil (9) der Magnetdichtung (7) unter Bildung einer druckdichten Dichtungsfuge stoffschlüssig mit dem Gehäuse (2) verbunden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Magnetdichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Magnetdichtung.

Magnetdichtungen dieser Art finden überall dort Einsatz, wo auch gering­ ste Leckströme vermieden werden müssen. Ein Haupteinsatzgebiet derar­ tiger Magnetdichtungen ist deshalb die Vakuumtechnik, wo das Eindrin­ gen eines Gases aus der Umgebungsatmosphäre in eine weitgehend evakuierte Prozeßkammer verhindert werden muß. Beispielsweise finden derartige evakuierbare Prozeßkammern in der Löttechnik Anwendung. Weiter können die gattungsgemäßen Magnetdichtungen auch überall dort eingesetzt werden, wo Bereiche, die unterschiedliche Gasatmosphären aufweisen, beispielsweise Schutzgasatmosphäre in der Prozeßkammer einerseits und Luftatmosphäre die Prozeßkammer umgebend anderseits, voneinander getrennt werden müssen. Um mechanische Stellkräfte und - bewegungen in die Prozeßkammer übertragen zu können, werden Durch­ führungen, insbesondere Drehdurchführungen, eingesetzt, in denen Antriebswellen von außen in die Prozeßkammer geführt werden können.

Zur Abdichtung des Dichtungsspalts zwischen dem beweglichen Bauteil und dem mit der Prozeßkammer druckdicht verbundenen Gehäuse können Magnetdichtungen eingesetzt werden.

Die Abdichtung des Dichtungsspalts erfolgt dabei durch eine magneti­ sierbare Flüssigkeit, die durch ein Magnetfeld im Dichtungsspalt gehalten werden kann. Zum Aufbau dieses Magnetfeldes können verschiedene Anordnungen von Magneten und Polschuhen verwendet werden. Eine Magnetdichtung muß dabei zumindest einen Magneten und zwei Polschu­ he aufweisen.

Derartige Magnetdichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt und können zur Abdichtung von Dichtungsspalten zwischen einem feststehen­ den und einem beweglichen Bauteil mit hoher Dichtungsqualität einge­ setzt werden. Da als Dichtmittel zwischen dem feststehenden und dem beweglichen Bauteil eine Flüssigkeit eingesetzt wird, sind derartige Magnetdichtungen im wesentlichen reibungs- und verschleißfrei.

Bei der Anordnung derartiger Magnetdichtungen zwischen einem Gehäuse und einem im Gehäuse beweglich gelagerten Bauteil entstehen zwei qualitativ unterschiedliche Dichtungszonen. Die erste Dichtungszone befindet sich zwischen der im Gehäuse feststehenden Magnetdichtung und dem beweglichen Bauteil und wird durch die magnetisierbare Flüssigkeit abgedichtet. Die zweite Dichtungszone befindet sich zwischen der Ma­ gnetdichtung und dem Gehäuse, wobei zwischen Magnetdichtung und Gehäuse keine Relativbewegung auftritt, so daß diese zweite Dichtungs­ zone lediglich statisch abgedichtet werden muß.

Es liegt auf der Hand, daß die Dichtungsqualität der Magnetdichtung insgesamt davon abhängt, wie hoch die Dichtungsqualität in den beiden unterschiedlichen Dichtungszonen, nämlich von der Magnetdichtung gegenüber dem beweglichen Bauteil einerseits und gegenüber dem Ge­ häuse anderseits, abhängt.

Bei den bekannten Magnetdichtungen werden zwischen der Magnetdich­ tung und dem Gehäuse zur Bildung einer druck- bzw. gasdichten Dich­ tungsfuge Dichtringe eingesetzt. Nachteilig an der Verwendung derartiger Dichtringe ist es, daß die Dichtungsqualität der Dichtringe relativ be­ grenzt ist. Insbesondere bei der Verwendung von Magnetdichtungen im Bereich der Hochvakuumtechnik führt dies dazu, daß im Bereich der Dichtringe relativ hohe Leckströme auftreten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Dichtungsqualität von gattungsgemäßen Magnetdichtungen mit einfachen Mitteln zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch eine Magnetdichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Vorzugswürdige Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Grundgedanke der Erfindung ist es eine stoffschlüssige Dichtungsfuge zwischen Magnetdichtung und Gehäuse zu schaffen. Erfindungsgemäß wird zur Abdichtung der Magnetdichtung gegenüber dem Gehäuse zumin­ dest ein Bauteil der Magnetdichtung unter Bildung einer druckdichten Dichtungsfuge stoffschlüssig mit dem Gehäuse verbunden. Da zwischen Magnetdichtung und Gehäuse keine Relativbewegung erforderlich ist, ist eine stoffschlüssige Verbindung der Bauteile möglich. Durch die stoff­ schlüssige Verbindung der Magnetdichtung mit dem Gehäuse wird eine massive Dichtungsfuge geschaffen, die ein Eindringen von Leckströmen durch den Spalt zwischen Gehäuse und Magnetdichtung im wesentlichen völlig ausschließt.

In welcher Art der Stoffschluß zwischen der Magnetdichtung und dem Gehäuse geschaffen wird, ist zur Erreichung der erfindungsgemäßen Funktion gleichgültig. Der Stoffschluß kann durch Zugabe eines Zusatz­ werkstoffes oder ohne Zugabe eines Zusatzwerkstoffes geschaffen wer­ den. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Magnetdichtung durch Schweißen, Löten oder Kleben mit dem Gehäuse verbunden wird. Selbst­ verständlich muß nicht die gesamte Magnetdichtung zwingend mit dem Gehäuse stoffschlüssig verbunden werden. Vielmehr ist es ausreichend, wenn zumindest ein Bauteil der Magnetdichtung mit dem Gehäuse stoff­ schlüssig verbunden wird, so daß sich eine umlaufende, druckdichte Dichtungsfuge ergibt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Ma­ gnetdichtung einen äußeren Polschuh und einen inneren Polschuh auf, wobei zwischen den beiden Polschuhen ein Magnet angeordnet ist. Das vom Magneten ausgehende Magnetfeld wird über die Polschuhe in das beweglich gelagerte Bauteil eingeleitet, so daß die magnetisierbare Flüssigkeit im Dichtungsspalt zwischen den Polschuhen und dem beweg­ lichen Bauteil gehalten werden kann. Zur Festlegung der Magnetdichtung im Gehäuse ist ein Absatz in einer Gehäuseausnehmung vorgesehen, gegen deren Schulter sich die Magnetdichtung mit ihrem inneren Pol­ schuh abstützen kann. Zur Befestigung der Magnetdichtung wird dann der äußere Polschuh mit dem Gehäuse durch eine umlaufende Schweißnaht verbunden, so daß ein Eindringen von Leckströmen durch den Spalt zwischen Gehäuse und äußerem Polschuh ausgeschlossen ist. Vorzugs­ würdig ist es, wenn der äußere Polschuh der abzudichtenden Prozeßkam­ mer näher liegt als der innere Polschuh, da dadurch die wirksame Dich­ tungsfuge ein Eindringen von Prozeßgasen oder von Vakuum in den Lagerbereich ausgeschlossen ist.

Zur Erhöhung der Dichtungsqualität kann zusätzlich zwischen dem inneren Polschuh und/oder dem äußere Polschuh einerseits und dem Gehäuse (2) andererseits zumindest ein Dichtring vorgesehen werden, der die Dichtwirkung zwischen Magnetdichtung und Gehäuse weiter erhöht.

Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Magnetdichtungen ergibt sich das Problem, daß durch die Stoffschlüssige Verbindung zumindest eines Bauteils mit dem Gehäuse Maßungenauigkeiten auftreten können. Diese Gefahr besteht insbesondere, wenn das Bauteil Eingeschweißt oder Eingelötet wird, da durch die thermische Belastung ein Verzug des Bauteils auftreten kann. Es wird deshalb ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Magnetdichtungen vorgeschlagen.

Bei diesem Verfahren wird zuerst das mit dem Gehäuse stoffschlüssig zu verbindende Bauteil der Magnetdichtung, insbesondere ein Polschuh, in das Gehäuse eingeschweißt, eingelötet oder eingeklebt, wodurch die erfindungsgemäße stoffschlüssige Verbindung zwischen Gehäuse und Magnetdichtung entsteht. Anschließend werden die Flächen des einge­ schweißten, eingelöteten oder eingeklebten Bauteils, an der die magneti­ sierbare Flüssigkeit im Dichtungsspalt zur Anlage kommt, auf Maß nachgearbeitet. Dadurch wird erreicht, daß Maßabweichungen des einge­ schweißten, eingelöteten oder eingeklebten Bauteils, die durch das Fügen des Bauteils im Gehäuse entstanden sind, beseitigt werden können und die Dichtungsfuge zwischen dem beweglichen Bauteil und der Magnet­ dichtung exakte Maße aufweist. Zuletzt werden die anderen Bauteile der Magnetdichtung im Gehäuse montiert.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer lediglich eine bevorzugte Ausführungsform darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Drehwellendurchführung mit einer erfindungsge­ mäßen Magnetdichtung im Querschnitt.

Man erkennt in Fig. 1 eine Drehwellendurchführung 1 mit einem Gehäuse 2, das im wesentlichen aus zwei Teilen 2a und 2b zusammengesetzt ist, und einer im Gehäuse 2 drehbar gelagerten Welle 3. Das Gehäuse 2 kann druckdicht mit der Wandung einer nicht dargestellten Prozeßkammer verbunden werden, wobei im Inneren 4 der Prozeßkammer ein Vakuum hergestellt werden kann. Aufgabe der Drehwellendurchführung 1 ist es, Stellbewegungen ins Innere 4 der Prozeßkammer übertragen zu können und dabei ein Eindringen von Gas aus der Umgebungsatmosphäre 5 in das Innere 4 der Prozeßkammer auszuschließen. Die Welle 3 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als Hohlwelle ausgebildet, kann jedoch selbstver­ ständlich auch als massive Welle ausgeführt sein. Bei Verwendung einer Hohlwelle muß die Durchgangsbohrung 6 entsprechend abgedichtet werden. Dies kann beispielsweise durch die Anbringung von Deckeln an den Enden der Hohlwelle geschehen. Es sind auch Lösungen bekannt, bei denen die Durchgangsbohrung 6 in der Welle 3 nach dem Einbau der Drehdurchführung 1 in die nicht dargestellte Prozeßkammer durch eine nicht dargestellte axial und/oder radial bewegliche Innenwelle abgedich­ tet wird. Auch kann die Hohlwelle als Durchführung in die Prozeßkam­ mer zu einem inneren Rezipienten genutzt werden. In allen Fällen ist für eine ausreichende Abdichtung zu sorgen.

Zur Abdichtung der Welle 3 gegenüber dem Gehäuse 2 ist eine Magnet­ dichtung 7 vorgesehen. Die Magnetdichtung 7 besteht aus einem inneren Polschuh 8, aus einem äußeren Polschuh 9 und einem zwischen den beiden Polschuhen 8 und 9 angeordneten Magneten 10. Durch die Ma­ gnetdichtung 7 wird im Dichtungsspalt 11 zwischen der Welle 3 und der Magnetdichtung 7 ein Magnetfeld aufgebaut, durch das eine magnetisier­ bare Flüssigkeit im Dichtungsspalt 11 gehalten werden kann und den Dichtungsspalt 11 abdichtet.

Der äußere Polschuh 9 ist durch eine umlaufende Schweißnaht 12 mit dem Gehäuse 2 stoffschlüssig verbunden. Die Schweißnaht 12 bildet dadurch eine druckdichte Dichtungsfuge, durch die ein Eindringen von Gas aus der Atmosphäre 5 durch den Spalt 13 zwischen Magnetdichtung 7 und Gehäuse 2 in das Innere 4 der Prozeßkammer ausgeschlossen wird. Zur Abdichtung des Spalts 13 ist zusätzlich ein Dichtring 14 vorgesehen, der zwischen dem inneren Polschuh 8 und dem Gehäuse 2 angeordnet ist. Der innere Polschuh 8 wird durch die Magnetkraft des Magneten 10 in seiner Position gehalten.

Im Ergebnis wird durch die erfindungsgemäße Magnetdichtung eine außerordentlich hohe Dichtungsqualität erreicht, da sowohl die magneti­ sierbare Flüssigkeit zwischen Magnetdichtung und Welle 3 als auch die umlaufende Schweißnaht zwischen Magnetdichtung 7 und Gehäuse 2 das Eindringen von Leckströmen mit hoher Dichtungsqualität ausschließen.

Claims (5)

1. Magnetdichtung zur Abdichtung eines Dichtungsspalts zwischen einem Gehäuse und einem im Gehäuse beweglich, insbesondere dreh­ bar, gelagertem Bauteil, wobei die Magnetdichtung zumindest einen Magneten und zwei Polschuhe aufweist, die im Gehäuse angeordnet sind, und wobei durch die Magnetdichtung ein Magnetfeld aufgebaut wird, durch das eine magnetisierbare Flüssigkeit im Dichtungsspalt zwischen Gehäuse und beweglich gelagertem Bauteil magnetisch ge­ haltenen werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abdichtung der Magnetdichtung (7) gegenüber dem Gehäuse (2) zumindest ein Bauteil (9) der Magnetdichtung (7) unter Bildung einer druckdichten Dichtungsfuge stoffschlüssig mit dem Gehäuse (2) verbunden ist.

2. Magnetdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Bauteil (9) der Magnetdichtung (7) durch Schwei­ ßen, Löten oder Kleben mit dem Gehäuse (2) verbunden ist.

3. Magnetdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein äußerer Polschuh (7) durch eine umlaufende Schweißnaht (12) mit dem Gehäuse (2) einer Drehdurchführung (1) verbunden ist, wo­ bei der Magnet (10) und ein innerer Polschuh (8) durch den äußeren Polschuh (9) in einem Absatz einer Gehäuseausnehmung festgelegt werden.

4. Magnetdichtung nach Anspruch 3, zwischen dem inneren Polschuh (8) und/oder dem äußere Polschuh (7) einerseits und dem Gehäuse (2) andererseits zumindest ein Dich­ tring (14) vorgesehen ist.

5. Verfahren zur Herstellung einer Magnetdichtung in einem Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

• - daß zuerst das mit dem Gehäuse (2) stoffschlüssig zu verbindende Bauteil der Magnetdichtung (7), insbesondere ein Polschuh (9), in das Gehäuse (2) eingeschweißt, eingelötet oder eingeklebt wird,
• - anschließend die Flächen des eingeschweißten, eingelöteten oder eingeklebten Bauteils, an der die magnetisierbare Flüssigkeit im Dichtungsspalt zur Anlage kommt, auf Maß nachgearbeitet wird und
• - zuletzt die anderen Bauteile der Magnetdichtung im Gehäuse mon­ tiert werden.