DE3338580C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verschlußvorrich­ tung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Insbe­ sondere betrifft die Erfindung Absperr- und Verschluß­ mechanismen 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 führen­ den Öffnung enthalten. Nachteilig an diesen bekannten Verschlußvorrichtungen sind die großen äußeren Abmessun­ gen sowie der große Hub, der beim Einfahren der jewei­ ligen Geräte erforderlich ist.

Aus der DE-AS 16 42 939 ist eine Vorrichtung zum Verschließen von Reaktionskammern bekannt, welche eine Klappe enthält, die als ein von mehreren, einander gleichen Flächen begrenztes Prisma ausgebildet und um ihre Längsachse drehbar in einem Rahmen eingebaut ist, der seinerseits um eine zu dieser Längsachse parallele Achse schwenkbar ist. Das Prisma weist an mindestens einer Stirnseite Führungsstifte zum Abrollen auf Leitkurven auf. Bei großen Öffnungen wird die Klappe dieser bekannten Vorrichtung jedoch sehr schwer und die bekannte Vorrichtung erfordert außerdem eine verhältnismäßig große Bautiefe in Richtung senkrecht zur Ebene der Öffnung.

Aus der CH-PS 4 40 872 ist eine Verschlußvorrichtung für einen Autoklaven bekannt, welche einen als Schiebedeckel ausgebildeten Schließkörper enthält, der mit einem in einer zur Ebene der Öffnung parallelen Ebene verschiebbaren Betätigungsglied ge­ koppelt ist und von einer versenkten Stellung in eine Bereit­ schaftsstellung und zurück verschiebbar sowie aus der Bereit­ schaftsstellung im wesentlichen senkrecht zur Schiebebewegung in eine Schließstellung und zurück bewegbar ist. Für die Schließ- und Öffnungsbewegung sowie mindestens eine Schiebe­ bewegung des Schließkörpers ist ein gemeinsames Steuerelement vorgesehen. Da der plattenförmige Schließkörper bei dieser bekannten Verschlußvorrichtung bei der Öffnungsbewegung parallel zu seiner Ebene verschoben wird, ist der Raumbedarf verhältnismäßig groß. Aufgrund ihres Aufbaues ist die bekannte Verschlußvorrichtung auch nicht für höhere Ansprüche geeignet, z. B. für Hochvakuumzwecke, bei denen eine Ausheizung möglich sein muß.

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 Verschlußvorrichtung 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 Patent­ anspruch 1 angegebene 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 zeigt

Fig. 1 Einzelteile der Verschlußvorrichtung ohne Kammer,

Fig. 2a eine geschnittene Seitenansicht der Verschluß­ vorrichtung 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 Klappen­ verschluß 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 Kniehe­ bel 4, zwei leistenförmige Widerlager 5 für die Druckrollen, einen Balg 6, einen Öldruckzylinder 7 für den Antrieb der Druckgabel 3 in vertikaler Richtung, eine obere Anschlag­ leiste 8 und eine untere Anschlagleiste 9. Die Teile 1 bis 6, 8 und 9 können gewünschtenfalls aus nichtmagne­ tischem Material bestehen.

Die Öffnung 11 des Gehäuses 1 kann z. B. 185×318 mm groß sein, wozu ein Gehäusedurchmesser von 610 mm notwen­ dig 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 hindurch­ geführt werden soll, z. B. ein Mundstück einer LOWER- HYBRID-Heizung, braucht allseitig nur um 2 mm kleiner zu sein als die Öffnung 11, d. h. 181×312 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 Druck­ gabel.

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 Schließkörper 22, auf dessen der Öffnung 11 abgewandten Seite zwei plattenförmige Arme 23 vorspringen, welche an dem dem Schließkörper 22 abgewandten Ende jeweils eine langlochartige Ausneh­ mung 24 aufweisen, deren Längsachse etwas nach hinten und unten geneigt ist, z. B. um 5°. Vom Schließkörper 22 ragen außerdem zwei Anschläge 25 nach hinten, 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 Schließkörper 22 der Klappe 2 mit zwei Rollen 27 versehen. In der Fläche des Schließkörpers 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 abgewand­ ten Enden der Schenkel 33 sind jeweils geschlitzt und nehmen jeweils eine Druckrolle 34 auf. Die beiden Teile der geschlitzten Enden bilden jeweils einen dreieckför­ migen Vorsprung 35, 36, von denen der innere eine zum jeweils anderen Schenkel vorspringende Nase 37 aufweist.

Die Widerlager 5 haben an ihren unteren Enden jeweils eine Nase 51, die in Richtung auf das jeweils andere Widerlager vorspringt. Zur Halterung der Widerlager 5 dienen massive Streben 52 (Fig. 2b), die von der Seitenwand des Gehäuses 1 vorspringen und mit dem Widerlager 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 Widerlager 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 vakuumdicht verschiebbar durch die Seitenwand des Gehäuses 1 in dieses eingeführt.

Die dreieckigen Vorsprünge 35, 36 der Schenkel der Druckga­ bel 33 gabeln jeweils das zugehörige Widerlager 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 Klappenver­ schlusses 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 wesent­ lichen 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 Fig. 2-4 erklärt.

Fig. 2a zeigt die Vorrichtung mit geschlossener Klap­ pe 2. Die Druckgabel 3 mit den Druckrollen 34 stützt sich an den Widerlagern 5, die gleichzeitig als Führung für die Druckrollen 34 und die Schenkel 35, 36 der Druckgabel 3 dienen, und auf der gegenüberliegen­ den Seite an der gegen die Schließ-Antriebsrichtung geneigte Anschlagfläche 26 der Klappe 2 ab. Dadurch wird bei geschlossener Klappe 2 eine weitergehende Aufwärts­ bewegung 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 Widerlager 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 Ausführungsbei­ spiel ist der Hub des Objekts gerechnet von der Außen­ kante des Gehäuses 1 ca. 75 mm. Dieser verhältnismäßig kleine Hub, verglichen mit der Größe der Klappe, war Ausgangspunkt für die Erfindung.

Wird die Druckgabel 3 durch den Öldruckzylinder 7 nach unten gezogen, dann rollt die Klappe 2 durch ihr Eigenge­ wicht mittels der beiden Laufrollen 27, die an ihrer Unterseite angebracht sind, auf dem abgeschrägten Bal­ ken 15 nach hinten ab, wobei sie durch die schrägen Ausnehmungen 24 in den Armen 23, in die an den Widerlagern 5 angebrachte Lagerbolzen 54 eingreifen, geführt wird. Der Neigungswinkel der Ausnehmungen 24 und des Balkens ist z. B. ca. 5°. Die beiden Nasen 37 an der Druckgabel 3 kommen dann an den beiden Kniehebeln 4, die an den Widerlagern 5 gelagert sind, zum Anlie­ gen. Die Klappe kann nunmehr durch weiteres Abwärtsbe­ wegen 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 über die beiden Nasen 37 der Druckgabel 3 mittels der beiden Kniehebel 4 nach oben geschwenkt, was durch die an den Auflage- und Druckpunkten angeordneten Rollen erleichtert wird. Das Objekt kann nun durch die Öffnung 11 in das Gehäuse 1 eingebracht werden.

Das Schließen der Klappe erfolgt in umgekehrter Reihen­ folge. Die Druckgabel 3 wird durch den Öldruckzylin­ der 7 nach oben gedrückt, wobei die Klappe 2 schließ­ lich den von den Druckrollen 34 der Druckgabel 3 auf die beiden Anlageflächen 26 der Klappe 2 ausgeübten Druck an die Gehäuse-Innenwand zurückgeführt und ange­ preßt wird.

Die Bewegungen erfolgen in beiden Richtungen fließend.

Claims (2)

1. Vorrichtung zum Verschließen einer großen Öffnung eines Vakuumgefäßes, mit einer Verschlußkappe, die einen plattenförmigen Schließkörper aufweist und die bezüglich der Öffnung zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung, in der der Schließkörper eine Seite der Öffnung einnimmt, beweglich gelagert ist, sowie mit einem mit der Verschlußklappe gekoppelten Betätigungsglied, das in einer zur Ebene der parallelen Ebene verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß

• - auf der der Öffnung (11) abgewandten Seite des platten­ förmigen Schließkörpers (22) zwei plattenförmige Ar­ me (23) vorspringen, welche an dem dem Schließkörper abgewandten Ende langlöchige Ausnehmungen (24) aufweisen, die mit Lagerbolzen (54) in Eingriff stehen,
• - der Schließkörper (22) durch eine Führungsanordnung (15, 27) senkrecht zur Öffnung (11) verschiebbar ist,
• - als Betätigungsglied eine vertikal verschiebbare Druck­ gabel (3) mit einem Schaft (31), einem Querstück (32) und zwei Schenkeln (33) vorgesehen ist, wobei am Ende jedes Schenkels (33) Druckrollen (34) angeordnet sind, die sich bei Schließstellung an zwei Widerlagern (5) und an zwei, am Schließkörper (22) angebrachten An­ schlägen (25) mit schräger Anschlagsfläche (26) abstützen und
• - die Druckgabel (3) Vorsprünge (35, 36) mit Nasen (37) aufweist, wobei mit den Nasen (37) und zwei am Wider­ lager (5) drehbar angebrachten, L-förmigen Kniehebeln (4) der Schließkörper (22) verschwenkbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerlager (5) auf gegenüberliegenden Seiten der Ver­ schlußklappe (2) im Abstand von der Öffnung (11) und - in Richtung senkrecht zur Öffnung gesehen - außerhalb deren Begrenzung angeordnet ist.