DE3338580A1

DE3338580A1 - Verschlussvorrichtung fuer eine zum einfuehren eines geraetes dienende oeffnung eines vakuumgefaesses

Info

Publication number: DE3338580A1
Application number: DE19833338580
Authority: DE
Inventors: Erich 8039 Puchheim Breit; Johann 8046 Garching Leinthaler
Original assignee: Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Current assignee: Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Priority date: 1983-10-24
Filing date: 1983-10-24
Publication date: 1985-05-02
Also published as: DE3338580C2

Description

Verschlußvorrichtung für eine zum Einführen
eines Gerätes dienende Öffnung eines Vakuumgefäßes Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verschlußvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Insbesondere betrifft die Erfindung Abstell- und Verschlußmechanismen für Hochvakuumgefäße von Fusionsplasmen in Tokamak oder Stellerator-Experimenten.
In Tokamak- und Stellerator-Experimenten müssen Geräte und Objekte verschiedenster Art, beispielsweise zum Aufheizen des Plasmas oder für die Plasmadiagnostik, in Hochvakuumgefäße ein- und ausgefahren werden. Hierzu weist das Vakuumgefäß eine Öffnung auf, die mit einer Vakuumschleuse versehen ist, die bisher im allgemeinen einen Balgzugschieber für das vakuumdichte Verschließen der vom Hochvakuumgefäß in eine Schleusenkammer führenden Öffnung enthalten. Nachteilig an diesen bekannten Verschlußvorrichtungen sind die großen äußeren Abmessungen sowie der große Hub, der beim Einfahren der jeweiligen Geräte erforderlich ist. Beispielsweise ist für das Anbringen einer LOWER-HYBRID-Heizung am ASDEX-Ex- periment am IPP Garching eine Öffnung von 185 mm x 316 mm im Gefäßflansch (Durchmesser 600 mm) des Vakuumgefäßes der ASDEX-Apparatur sowie ein möglichst geringer Mindesthub (ca. 80 mm) für ein 100 mm tiefes Einfahren des Mundstücks einer LH-Antenne in das Gefäß erwünscht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verschlußvorrichtung oder ein Absperrorgan zu schaffen, das die folgenden Forderungen erfüllt: a) Die Verschlußvorrichtung soll für Vakuumgefäße aller Art ab einer bestimmten Größe verwendet werden können, b) sie soll vakuumtauglich sein, c) Das Gehäuse der Absperrvorrichtung soll bei 150-200°C ausheizbar sein und d) der Hub, der erforderlich ist, um ein Gerät durch die mit der Verschlußvorrichtung versehene Öffnung in das betreffende Vakuumgefäß einzuführen bzw.
es aus diesem wieder zu entfernen, soll kleiner als bei den herkömmlichen Schließmechanismen sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Verschlußvorrichtung gelöst.
Vorteile der erfindungsgemäßen Verschlußvorrichtung sind geringe Bautiefe in Richtung senkrecht zur Ebene der Öffnung, einfacher Aufbau und daher geringe Kosten sowie schnelle zuverlässige Betätigung.
Ein Ausführungsbeispiel der Verschlußvorrichtung gemäß der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 Einzelteile der Verschlußvorrichtung ohne Kammer, Fig. 2a eine geschnittene Seitenansicht der Verschlußvorrichtung bei geschlossener Klappe; Fig. 2b einen Schnitt in einer Ebene A-A der Fig. 2a; Fig. 3 einen Schnitt entsprechend Fig. 2a durch die Verschlußvorrichtung bei zurückgefahrener Klappe, und Fig. 4 einen Schnitt entsprechend Fig. 2a durch die Verschlußvorrichtung bei nach oben geschwenkter Klappe.
Die in der Zeichnung dargestellte Ausführungsform der vorliegenden Verschlußvorrichtung bildet einen Klappenverschluß für eine Öffnung 11 eines Gehäuses 1 und enthält im wesentlichen eine Klappe 2, eine Druckgabel 3 mit zwei Druckrollen 34 , zwei etwa L-förmige Kniehebel 4, zwei Abstützleisten 5 für die Druckrollen, einen Balg 6, einen Öldruckzylinder 7 für den Antrieb der Druckgabel 3 in vertikaler Richtung, eine obere Anschlagleiste 8 und eine untere Anschlagleiste 9. Die Teile 1 bis 6, 8 und 9 können gewünschtenfalls aus nichtmagnetischem Material bestehen.
Die Öffnung 11 des Gehäuses 1 kann z.B. 185 x 318 mm groß sein, wozu ein Gehäusedurchmesser von 610 mm notwendig ist (siehe die nach oben geschwenkte Klappe 2 in Fig. 4). Dieser Durchmesser entspricht einem Flansch DIN 500 ISO-F bei herkömmlichen Balgzugschiebern. Ein Objekt 10 oder Gerät, das durch die Ausnehmung hindurchgeführt werden soll, z.B. ein Mundstück einer LOWER-HYBRID-Heizung, braucht allseitig nur um 2mm kleiner zu sein als die Öffnung 11, d.h. 181 x 312 mm. Das Gehäuse wird mit der einen, in Fig. 2a linken Seite an einen nicht dargestellten Öffnungsflansch eines Vakuumgefäßes und mit der rechten Seite an eine nicht dargestellte Schleusenkammer vakuumdicht angeflanscht.
Die Klappe 2 ist so ausgebildet, daß sie dem geforderten Vakuumdruck standhält, im Ausführungsbeispiel ca.
1,2 to. Das gleiche gilt für die vollständige Druckgabel.
Das Gehäuse 1 hat einen ringförmigen Querschnitt (siehe Fig. 2b) und Stirnwände 12, 13, von -denen die eine Stirnwand 12 die zu verschließende Öffnung 11 bildet und an einen nicht dargestellten Flansch einer Öffnung eines Vakuumgefäßes anflanschbar ist, während die andere Stirnwand 13 eine Öffnung 14, die größer als die Öffnung 11 sein kann, aufweist und an eine nicht dargestellte Schleusenkammer vakuumdicht anflanschbar ist.
Die Verschlußklappe 2 enthält einen plattenförmigen als Schließkörper dienenden Hauptteil 22, auf dessen der Öffnung 11 abgewandten Seite zwei plattenförmige Arme 23 vorspringen, welche an dem dem Hauptteil 22 abgewandten Ende jeweils eine langlochartige Ausnehmung 24 aufweisen, deren Längsachse etwas nach hinten und unten geneigt ist, z.B. um 5°. Vom Hauptkörper 22 springen außerdem zwei Anschläge 25 nach hinten vor, die sich außerhalb der Arme 23 befinden und eine schräge Anlagefläche 26 bilden, deren in Fig. 2a oberes Ende bei geschlossener Klappe etwas weiter in das Ge- häuse 1 hineinreicht als das untere Ende.
Am unteren Rand ist der Hauptkörper 22 der Klappe 2 mit zwei Rollen 27 versehen. In der Fläche des Hauptkörpers 22, die in der Schließstellung (Fig. 2a) der Klappe 2 der Öffnung 11 zugewandt ist, befindet sich eine rechteckförmige Nut, die eine Ringdichtung 28 aufnimmt.
Die Druckgabel 3 enthält einen Schaft 31, ein Querstück 32 und zwei Schenkel 33. Die dem Querstück 32 abgewandten Enden der Schenkel 33 sind jeweils geschlitzt und nehmen jeweils eine Druckrolle 34 auf. Die beiden Teile der geschlitzten Enden bilden jeweils einen dreieckförmigen Vorsprung 35, 36, von denen der innere eine zum jeweils anderen Schenkel vorspringende Nase 37 aufweist.
Die Abstützleisten 5 haben an ihren unteren Enden jeweils eine Nase 51, die in Richtung auf die jeweils andere Abstützleiste vorspringt. Zur Halterung der Abstützleisten 5 dienen massive Streben 52 (Fig. 2b), die von der Seitenwand des Gehäuses 1 vorspringen und mit den Abstützleisten verschraubt sind.
Die Kniehebel 4 haben eine etwa L-förmige Gestalt und sind an ihren Enden jeweils mit einer Rolle 41 bzw.
42 versehen. Die Kniehebel 4 sind bei 43, also am Knie, an der Innenseite der Abstützleisten 5 drehbar gelagert und können dort eine weitere Rolle 44 aufweisen. Die Kniehebel können aus zwei die Rollen zwischen sich einschließenden plattenförmigen Teilen bestehen, wie aus Fig. 2b ersichtlich ist.
Der Schaft 31 der Druckgabel ist mit einem nicht näher dargestellten Kolben des Öldruckzylinders 7 verbunden und durch den Balg 6 vakuurndicht verschiebbar durch die Seitenwand des Gehäuses 1 in dieses eingeführt.
Die dreieckigen Ansätze 35, 36 der Schenkel der Druckgabel 33 gabeln jeweils die zugehörige Abstützleiste ein und gewährleisten dadurch eine einwandfreie Führung der Druckgabel. Die jeweiligen Nasen 37, Kniehebel 4 und Arme 23 sowie Nasen 51 liegen im wesentlichen in einer Ebene (Fig. 2b), so daß sie in der im folgenden beschriebenen Weise bei der Betätigung des Klappenverschlusses zusammenwirken.
Die Druckleisten 8 und 9 sind oberhalb bzw. unterhalb der Öffnung 11 so angeordnet, daß sie die Lage der Verschlußklappe 2 im Schließzustand (Fig. 2) im wesentlichen festlegen. Unterhalb der Druckleiste 9 befindet sich ein abgeschrägter Balken 15, auf dem die Rollen 27 während der ersten Phase des Öffnungsvorganges und der letzten Phase des Schließvorganges laufen.
Der Abstand der Schenkel 33 der Druckgabel 3 und der Arme 23 der Klappe 2 ist größer als die Breite der Öffnung 11.
Die Arbeitsweise des Klappenverschlusses wird anhand der Figuren 2 - 4 erklärt.
Fig. 2a zeigt die Vorrichtung mit geschlossener Klappe 2. Die Druckgabel 3 mit den Druckrollen 34 stützt sich an den Abstützleisten 5, die gleichzeitig als Führung für die Druckrollen 34 und die Schenkel 35, 36 der Druckgabel 3 dienen, und auf der gegenüberliegenden Seite an der gegen die Schließ-Antriebsrichtung geneigte Druckfläche 26 der Klappe 2 ab. Dadurch wird bei geschlossener Klappe 2 eine weitergehende Aufwärtsbewegung der Druckgabel 3 unterbunden und der Druck des Öldruckzylinders 7 über die Druckrollen 34 auf die Klappe 2 übertragen. Als Vakuumdichtung zwischen Kammer 1 und Klappe 2 dient der Runddichtring 28. Die Kniehebel 4 ruhen bei geschlossener Klappe 2 auf den Nasen 51 an der Unterseite der Abstützleisten 5.
Um die Klappe 2 nach oben schwenken zu können,muß sie zurückgefahren werden (Schwenkradius). Das in Fig.
3 und 4 gestrichelt angedeutete Objekt 10, das sich in seiner rückwärtigen Stellung (Fig. 3) befindet, darf hierbei nicht berührt werden. Im Ausführungsbeispiel ist der Hub des Objekts gerechnet von der Außenkante des Gehäuses 1 ca. 75 mm. Dieser verhältnismäßig kleine Hub, verglichen mit der Größe der Klappe, war Ausgangspunkt für die vorliegende Erfindung.
Wird die Druckgabel 3 durch den Öldruckzylinder 7 nach unten gezogen, dann rollt die Klappe 2 durch ihr Eigengewicht mittels der beiden Laufrollen 27, die an ihrer Unterseite angebracht sind, auf dem abgeschrägten Balken 15 nach hinten ab, wobei sie durch die schrägen Ausnehmungen 24 in den Armen 23, in die an den Anstützleisten 5 angebrachte Führungsbolzen 54 eingreifen, geführt wird. Der Neigungswinkel der Ausnehmungen 24 und des Balkens ist z.B. ca. 5°. . Die be beiden Nasen 37 an der Druckgabel 3 kommen dann an den beiden Kniehebeln 4, die an den Abstützleisten 5 gelagert sind, zum Anliegen. Die Klappe kann nunmehr durch weiteres Abwärtsbewegen der Druckgabel hochgeschwenkt werden.
Fig. 4 zeigt die nach oben geschwenkte Klappe. Beim weiteren Nachuntenziehen der druckgabel 3 durch den Öldruckzylinder 7 wird die Klappe 2 iiber die beiden Nasen 37 der Druckgabel 3 rnitt-els der beiden Kniehebel 4 nach oben sciwenkt, was (lurch die dn der Auflage und Druckpunkten angeordneten stollen erleichtert wird.
Das Objekt kann nun durch die Öffnung 11 in das Gehäuse 1 eingebracht werden.
Das Schließen der Klappe erfolgt in umgekehrter Reihenfolge. Die Druckgabel 3 wird durch den Öldruckzylinder 7 nach oben gedrückt, wobei die Klappe 2 schließlich den von den Druckrollen 34 der Druckgabel 3 auf die beiden Druckflächen 26 der Klappe 2 ausgeübten Druck an die Gehäuse-Innenwand zurückgeführt und angepreßt wird.
Die Bewegungen erfolgen in beiden Richtungen fließend.
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Claims

Verschlußvorrichtung für eine zum Einführen eines Gerätes dienende Öffnung eines Vakuumgefäßes Patentansprüche 1. Vorrichtung zum Verschließen einer Öffnung 11 relativ großen Querschnitts eines Vakuumgefäßes, gekennzeichnet durch eine Verschlußklappe (2), die bezüglich der Öffnung (11) zwischen einer Schließstellung (Fig. 2a), in der Verschlußklappe (2) abdichtend an einem die Öffnung umgebenden Sitz anliegt, und einer Offenstellung (Fig. 4), in der die Verschlußklappe eine den Querschnitt der Öffnung freigebende Lage auf einer Seite der Öffnung einnimmt, sowohl im wesentlichen senkrecht zur Öffnung (1) verschiebbar als auch bezüglich dieser schwenkbar gelagert ist, und durch ein mit der Verschlußklappe gekoppeltes Betätigungsglied (3), das in einer zur Ebene der Öffnung im wesentlichen parallelen Ebene verschiebbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied (3) in der Schließstellung sich an der Öffnung gegenüberliegenden Widerlagern (5) abstützt sowie die Verschlußklappe (2) gegen den Sitz drückt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerlager (5) auf diametralen Seiten der Klappe (2) im Abstand von der Öffnung (11) und in Richtung senkrecht zur Öffnung gesehen außerhalb von deren Begrenzung angeordnet sind, und daß das Betätigungsglied (3) ein gabelförmiges Ende mit zwei Schenkeln aufweist, die jeweils eine Anlage für eines der Widerlager aufweisen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage jeweils durch eine am Ende jedes Schenkels (33) angeordnete Rolle (34) gebildet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (2) eine Führungsanordnung (15, 27, 24, 54) aufweist, durch die sie längs eines Weges geführt ist, der im wesentlichen längs einer Normalen (N) zur Öffnung (11) verläuft; und daß das Betätigungsglied (3) eine Vorrichtung (34), die mit der Klappe (2) bezüglich der Bewegung längs des erwähnten Weges zusammenwirkt, sowie eine Anordnung (37), die mit einer Vorrichtung (4) zum Hochschwenken der Klappe zusammenwirkt, aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkvorrichtung gehäusefest gelagerte Kniehebel (4) aufweist, die durch entsprechende Teile (37) des Betätigungsgliedes (3) betätigbar sind und an vorspringenden Teilen (23) der Klappe angreifen, um diese nach oben zu schwenken.