DE2442464C2

DE2442464C2 - Dichtung für den Eintritt eines Stangen-, Draht- oder Bandmaterials mit gleichmäßigem Querschnitt in einen Vakuumraum bzw. für den Austritt aus demselben, sowie Vorrichtung zur Behandlung eines derartigen Materials im Vakuum unter Verwendung einer solchen Dichtung

Info

Publication number: DE2442464C2
Application number: DE19742442464
Authority: DE
Inventors: Herbert Garth Sandal Wakefield Hall; Joseph Brian Penyffordd Chester Wareing
Original assignee: Electricity Council
Current assignee: Electricity Council
Priority date: 1973-09-06
Filing date: 1974-09-05
Publication date: 1982-03-11
Also published as: DE2442464A1; BE819577A; FR2243378A1; FR2243378B1; GB1432824A; JPS5847247B2; JPS5073859A

Description

Die Erfindung betrifft Dichtungen, die es möglich machen, Längen eines Werkstoffes mit gleichmäßigem Querschnitt, beispielsweise eine Stange oder einen Draht, kontinuierlich durch eine Trennwand zwischen Bereichen unterschiedlichen Druckes vorzuschieben, sowie eine Vorrichtung, die mit solchen Dichtungen ausgestattet ist.

Derartige Dichtungen werden z. B, in einer Vom'chtung benötigt, in der die Stange oder der Draht, beispielsweise mit Wärme behandelt oder mit einem Oberzug versehen wird, und die Behandlung kontinuierlich in einem Vakuum durchgeführt werden soll. Die Erfindung will daher eine Dichtung schaffer, die es

i" ermöglicht, daß Stangen- oder Drahtmaterial kontinuierlich durch eine Vakuumkammer geführt wird, so daß ein kontinuierlicher Betrieb stattfinden kann.

Gemäß der Erfindung weist eine Dichtung für das Vorschieben von Stangen- oder Drahtmaterial mit

^x~- gleichmäßigem Querschnitt durch eine Trennwand zwischen zwei unterschiedlichen Druckbereichen ein Paar von Formelementen auf, die in beabstandeten Formhaltern angebracht sind, sowie ein zwischen den Formhaltern dichtend befestigtes Rohr und einen herausnehmbaren Einsatz, der mit seiner Außenseite in engem Paßsitz in dem Rohr eingefügt ist

Der iichte Querschnitt der Formeiemente ist derart, daß allseitig um das durch die Dichtung vorgeschobene Material ein Spiel von 0,1 mm bis 0,2 mm vorhanden ist.

Deshalb hat die Dichtung zwei Formelemente, die so gestaltet sein können, daß sie mit dem Profil des in den Vakuumabschluß einzuführenden Materials konform sind; im typischen Fall können die Formelemente für kreisrundes Stangen- oder Drahtmaterial Drahtziehfor-

men ein Obermaß von 0,12 mm bezogen auf den Durchmesser des Materials aufweisen. Der Einsatz oder die Einsätze in dem Rohr sind vorzugsweise Zylinder. Sie müssen aus einem Material bestehen, das für die speziellen Bedingungen, denen sie ausgesetzt sind, geeignet ist; das Material muß also die entsprechende Temperatur aushalten, wenn das Draht- oder Stangenmaterial erwärmt wird; das Material der Einsätze darf das durchlaufende Stangen- oder Drahtmateriai nicht abschleifen und muß eine angemessene Verschleißfestigkeit haben. Die Einsätze "kennen aus einem Kunststoff, wie beispielsweise Nylon, bestehen, wenn das durchlaufende Stangen- oder Drahtmaterial auf einer entsprechend niedrigen Temperatur bleibt, beispielsweise zwischen 0°C und 120⁰C. Sie können auch aus einem Keramikmaterial sein, beispielsweise aus ungebranntem oder halbgebranntem Pyrophyllit oder einem gebundenen Asbestmaterial, wenn sich das durch die Dichtung laufende Stangen- oder Drahtmaterial auf einer höheren Temperatur befindet. Der Einsatz wird mit einer Bohrung versehen, die das durch die Dichtung laufende Material eng umschließt, aber ein größeres Spiel hat als die Formelemente; in einem typischen Fall für kreisrundes Stangen· oder Drahtmaterial kann der Durchmesser der Einsatzbohrung um 1 mm größer sein als der Stangen- oder Drahtdurchmesser. Dadurch, daß man einen solchen Einsatz sehr lang auslegt und in engem Paßsitz in dem äußeren Rohr anbringt, kann der Druckverlust durch das System sehr gering gehalten werden. Eine solche Dichtung wird in Verbindung mit einem kontinuierlich evakuierten Vakuumraum verwendet, wobei die Dichtung das Leek in den Grenzen der Absaugleistung der Vakuumpumpe hält. Wie sich erwiesen hat, ist es durch die Verwendung zweier solcher Dichtungen hintereinander ieidtl möglich, Ηρπ

^ft5 Durchtritt von Luft durch die Dichtungen so weit zu begrenzen, daß der Druck in der Vakuumkammer durch Pumpen ohne weiteres unter 1 N/m² (0,1 kp/m²) gegenüber dem vollen Atmosphärendruck am Einlaß

der Dichtungen gehalten werden kann. Durch Zufügen einer weiteren, gleichen Stufe in einer solchen Anordnung wäre es möglich, einen Unterdruck in der Größenordnung von ΙΟ-³ N/m² (10-* kp/m²) zu erzielen, *

Es können gleiche Dichtungsanordnungen an Ein- und Auslaß der Vakuumkammer verwendet werden. Zwei oder mehr Dichtungen können hintereinander verwendet werden, wobei zwischen den aufeinanderfolgenden Dichtungen Zwischenvakuumstufen möglich 1» sind.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Vakuumbehandlung von Stangen-, Draht- oder Bandmaterial mit gleichmäßigem Querschnitt, die eine Vakuumkammer, zwei gefluchtete Dichtungssysteme, i"> die jeweils wenigstens eine Dichtung der oben beschriebenen Art aufweisen und am Ein- bzw. am Auslaß der Kammer für das Stangen-, Draht- oder Bandmaterial angeordnet sind, sowie eine Einrichtung zum Befördern des Materials durch die Kammer und die 2u Dichtungssysteme aufweist

Im Rahmen der beschriebenen Anordnung kann das durch die Dichtung bewegte Material jeden-beliebigen Querschnitt haben; es ist lediglich notwendig, Formen zu haben, die konform mit dem Profil des Material gestaltet sind. Das Material kann beispielsweise Stangen-, Draht- oder Bandform haben, beispielsweise ein Band für Transformatorblech; Bandmaterial mit Querschnitten bis zu etwa 50-10 mm kann durch eine Dichtung der oben beschriebenen Art geleitet werden. Vorzugsweise sind die Formhalter derart angeordnet, daß die Formelemente bequem ausgewechselt werden können, wenn sich die Form des durch die Dichtung laufenden Materials ändert. Der Einsatz in dem erwähnten Rohr kann gleichfalls bequem austauschbar sein. Um den Einsatz gut reinigen zu können, wird er zweckmäßigerweise als Zylinder ausgebildet, der in axialer Richtung geteilt ist Der Einsatz muß genügend Abstand von dem durch die Dichtung laufenden Material haben, so daß er die Bewegung des Materials nicht behindert und das Material nicht abnützt oder abschleift auch wenn das Material mit einer ziemlich hohen Geschwindigkeit durch das System bewegt wird. Die Formelemente sorgen nicht nur für eine starke Drosselung der Luftströmung durch das System, sondern dienen auch dazu, das durch die Dichtung bewegte Material in einer zentralen Lage in dem Einsatz oder den Einsätzen zu halten. Sie dämpfen außerdem etwaige Schwingungen, die beispielsweise durch die Einrichtung zum Fortbewegen des Materials so durch die Dichtung verursacht werden können.

Die erwähnten Formhalter sind zweckmäßigerweise mit Flanschen versehen, um sie an Flanschen des Rohres befestigen zu können. Einer der Formhalter kann noch einen weiteren Flansch zur Befestigung in einer Öffnung zur Vakuumkammer haben.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausfuhrungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnung. Darin zeigt

Fig.! eine Skizze, die schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Behandlung eines runden oder beliebig geformten Draht· oder Stangenmaterials mit gleichmäßigem Querschnitt im Vakuum veranschaulicht,

F i g. 2 einen Längsschnitt einer Dichtung zwischen Atmosphärendruck 'jnd Vakuum in der Vorrichtung der Fig. t.

In Fig. 1 ist schenvatisch eine Vorrichtung zur

kontinuierlichen Behandlung eines Draht-, Stangenoder sonstigen Materials mit gleichmäßigem Querschnitt in einer Vakuumkammer dargestellt Die Behandlung kann z.B. eine Wärmebehandlung unter Verwendung eines Elektronenstrahlbombardements oder das Aufdampfen eines Überzugs sein. In der Vakuumkammer können zwei oder mehr Behandiungsstufen durchgeführt werden, wozu die Vakuumkammer in einem solchen Fall unterteilt wird, so daß sie mehrere Abteile enthält in denen verschiedene Atmosphären oder unterschiedliche Drücke unterhalten werden. Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einer Behandlungskammer mit fluchtenden Einlaß- und Auslaßdichtungen 5 bzw. 6, durch die das zu behandelnde Material 7 von einem Drahthaspel 8 gezogen wird. Die Kammer

4 ist über eine Leitung 10 an eine Vakuumpumpe 9 angeschlossen. Wenn die Kammer 4 unterteilt ist kann für jedes Abteil eine gesonderte Pumpe vorgesehen sein.

Einlaß- und Auslaßdichtung sind einander gleich. Fig.2 veranschaulicht eine zweistufige Einlaßdichtung

5 mit dem Ende Λ, an dem der Draht eintritt und das zur Atmosphäre offen ist, und mit dem Ende C das in eine Hochvakuumkammer führt die die erwähnte Kammer 4 darstellt und an die Pumpe 9 angeschlossen ist Zwischen den zwei Stufen der Dichtung gemäß F i g. 2 ist bei Beine kleine Vakuumkammer 12 vorgesehen, die über ein Rohr 13 an eine Pumpe 14 angeschlossen ist

Am Einlaßende A ist ein Formelement 20 in einem Formhalter 21 aufgenommen, der eini öffnung 22 für den Eintritt des Drahtes am einen Ende und einen Flansch 23 am anderen Ende hat Letzterer ist an einem dazu passenden Flansch 24 eines Rohres 25 befestigt das im Ende des Formhalters 21 befestigt ist Das Formelement 20 hat eine Querschnittsform, die mit dem Profil des Drahtes, der Siange oder des sonstigen durch die Vakuumkammer geleiteten Materials übereinstimmt Es ist in seiner Konstruktion einer herkömmlichen Drahtziehform ähnlich, hat aber ein Übern aß von 0,1 bis 0,2 mm. In dem speziellen Beispiel für einen runden Draht beträgt das Übermaß zum Durchmesser O₁! 2 mm. Das Formelement 20 ist im axialen Schnitt parabolisch,, so daß es von seinem engsten Bereich einen glatten Übergang zu den beiden Seiten bietet Das Rohr 25 enthält einen zylindrischen Einsatz 26 aus Nylon mit einer axialen Bohrung, die im Durchmesser 1 mm weiter ist als der Draht

Dieser zylindrische Einsatz 26 ist längsgeteilt, um seine Reinigung zu erleichtern. Er sitzt eng in dem Rohr 25, läßt sich aber herausnehmen. Der Einsatz 26 reicht über die gesamte Länge des Rohres 25, das an seinem entfernten Ende in einem Halter 30 für ein zweites Formelement 31 hineinragt und darin befestigt ist. Dieser zweite Formhalter 30 hat einen Flansch 32, der mit dem Flansch 33 an dem Rohr 25 zusammenpaßt Das Formelement 31 ii¹. eine parabolische Forifi, gleich dem Formelement 20 und mit einem Übermaß von 0,12 mm zum Draht Der Formhalter 30 ist an der Vakuumkammer 12 befestigt

Die zweite Dichtung entspricht der ersten Dichtung und hat zwei Formelemente 40 und 41 in Formhaltern 42 bzw. 43 mit einem Rohr 44 zwischen diesen Fonnhaltern, das einen gespaltetenen zylindrischen Einsatz 45 enthält. Der zweite Formhalter ist an einem Einlaß 46 zu der Hochvakuumkammer 11 dichtend befestigt.

Alle Formelemente sind aus ihren Haltern herausnehmbar und austauschbar. Sie umschließen den Draht

in enger Passung und lassen daher nur sehr wenig Luft durch die Dichtung treten. Die verhältnismäßig langen Einsätze, die in engem Paßsitz in den Rohren eingepaßt sind, beschränkten den Luftdrucklaß stark. Für einen Draht mit einem Durchmesser von 6 mm kann beispielsweise diese Dichtungsanordnung mit zwei Dichtungen etwa I m lang sein. Bei dieser speziellen Anordnung ist die Kammer 12 zwischen den beiden Dichtungsstufen auf einen Druck von rund 500 N/m² (50 kp/m²) durch kontinuierliches Absaugen mit einer Pumpe ausgepumpt. Die Hochvakuumkammer If wird auf einem Druck unter I N/m² (0,1 kp/m²) gehalten. Die Zwisi.henkami.ier 12 hat vorzugsweise eine nicht gezeigte konische Drahtführung, um das Einfädeln des Drahtes in das System zu Beginn des Betriebs zu erleichtern.

Wenn der Draht eine erhöhte Temperatur hat. können die Formhalter und die Rohre wassergekühlt Scifi.

Zu beachten ist, daß diese Konstruktion für Draht jeden Querschnitts verwendbar ist, beispielsweise runden, quadratischen oder rechteckigen Querschnitt; die Formelemente und Einsätze sind dann der allgemeinen Form des Drahtquerschnitts anzupassen. Für rechteckige Profile, wie sie Metallbävider für die Herstellung von Transformatorkernen haben, können ■ als Formelemente versteilbare Formen verwendet werden. Die Einsätze 26,45 haben einen genügenden Spielraum am Draht, so daß sie die Bewegung des Drahtes nicht behindern und ihn auch nicht abschleifen oder hemmen, auch wenn der Draht mit einer ziemlich

in hohen Geschwindigkeit durch das System gezogen wird. Die Formelcmente 20,31,40,41 bewirken nicht nur eine starke Drosselung der Luftströmung in die Vakuumkammer 10, sondern dienen auch dazu, den Draht in einer Mittellage in dem Einsatz oder den Einsalzen zu

ι . halten. Sie dämpfen außerdem Vibrationen, wie sie durch den Drahthaspel 8 verursacht werden können.

Die Formelcmente, etwa die Elemente 20, 31 in einer Dichtung können aus Wolframkarbid bestehen und in waSScigckühiiCü ! iSiiCiTi 3US ivicSSirig ΓμΟμΙΙΟΓΙ *0ϊΠ.

.-Ii Wo Wasserdampf vorhanden ist. z. B. in der Auslaßdichtung für einen Kupferdraht-Glühofen, können Diamantformen verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Dichtung for das Vorschieben eines Stangenoder Drahtmaterials mit gleichmäßigem Querschnitt durch eine Trennwand zwischen Bereichen unterschiedlichen Druckes, gekennzeichnet durch zwei Formelemente (20), die in beabstandeten Formhaltern (21) angebracht sind, ein zwischen den Formhaltern dichtend befestigtes Rohr (25) und einen herausnehmbaren Einsatz (26) in dem Rohr (25), der mit seiner Außenfläche in enger Passung in dem Rohr (25) aufgenommen ist.

2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formelemente (20) im Axialschnitt derart gekrümmt sind, daß sie einen konvergenten Einlaßteil haben, der zu der engsten Stelle führt, und einen divergenten Auslaßteil.

3. Dichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Formelemente (20) im Axialschnitt parabolisch geformt sind

4. Dichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche für Material mit Kreisprofil, dadurch gekennzeichnet, daß die Formelemente (20) einen kreisförmigen Querschnitt haben.

5. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, für Material mit RechteckprofiLdadurch gekennzeichnet, daß die Formelemente einen einstellbaren rechteckigen Querschnitt haben, der in Breite und/oder Höhe verstellbar ist.

6. Dichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. jeder Einsatz (26) ein Zylinder ^:sL

7. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ^pr herausnehmbare Einsatz ein Zylinder ist, der längs seiner Achse in zwei Teile geteilt ist.

8. Dichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Formhalter mit Flanschen (28) versehen sind, mit denen sie an Flanschen (24) des Rohres (25) befestigbar sind.

9. Vorrichtung zur Behandlung von Stangen-, Draht- oder Bandmaterial mit gleichmäßigem Querschnitt im Vakuum, gekennzeichnet durch eine Vakuumkammer (4), zwei gefluchtete Dichlungssysteme, von denen jedes wenigstens eine Dichtung nach einem der Ansprüche I bis 8 aufweist, die am Eintritt bzw. am Austritt der Kammer für das Stangen-, Draht- oder Bandmaterial angeordnet sind, und durch eine Einrichtung, um das Material durch die Kammer und die Dichtungssysteme zu schieben.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9 für die Behandlung von Stangen-, Draht- oder Bandmaterial mit vorgegebenem Querschnitt, dadurch gekennzeichnet, daQ die Formelemente (20,40,31,41) solche Abmessungen haben, daß sich ein Spiel von 0,1 bis 0,2 mm allseitig um das Stangen-, Draht- oder Bandmaterial ergibt.