DE3715319A1 - Loesbare kupplung fuer die zufuehrungsleitung zu einem joule-thomson-kuehler - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine lösbare Kupp­ lung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei Infrarot-Detektoren werden die Sensorelemente des Detektors mittels eines Joule-Thomson-Kühlers, einem sogenannten Kryostaten, auf Temperaturen unter -100°C gekühlt. Zu diesem Zweck wird dem Kryostaten ein unter hohem Druck stehendes Kühlmittel, wie z. B. flüssiger Stickstoff oder dergleichen, zugeführt. Die Zuführung erfolgt über eine Rohrleitung, die zweckmäßig lösbar an den Kryostaten angekuppelt ist. An eine solche lösbare Kupplung werden hohe Anforderungen gestellt, da einer­ seits Drücke bis ca. 400 Bar auftreten und zum anderen Temperaturschwankungen etwa zwischen +100°C und -100°C auftreten können.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine lösbare Kupplung für die Zuführungsleitung eines solchen Kryostaten anzugeben, die auch nach ggf. mehr­ fachem Lösen noch eine dichte Verbindung auch bei hohen Drücken und großen Temperaturunterschieden herzustellen gestattet.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patent­ anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die beschriebene kegelförmige Ausbildung der beiden Dichtungsteile und die Anwendung des beschrie­ benen Unterschieds zwischen diesen beiden kegelförmigen Dichtungsflächen wird ein hoher Sicherheitsstandard in der Abdichtung solcher lösbaren Kupplungen erzielt.

Anhand des in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausfüh­ rungsbeispielen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert.

Die beiden Figuren zeigen ausschnittsweise Querschnitte durch eine Kupplungsvorrichtung für ein Kühlmittel, das zu einem Joule-Thomson-Kühler geleitet werden soll. Der Joule-Thomson-Kühler weist ein Kupplungsteil 2 auf, das eine Dichtungsfläche 5 besitzt, die mit einer Dich­ tungsfläche 6 eines Dichtungsteils 1 an dem Zuführungs­ rohr 3 angeordnet ist.

Das Kupplungsteil 1 weist eine Dichtungskante 7 auf, die durch eine angenähert rohrförmige Öffnung 8 und eine Kegelfläche 5 gebildet wird. Die Kegelfläche 5 besitzt gemäß der Erfindung einen Öffnungswinkel β zwischen 120° und 50°. Bevorzugt beträgt der Öffnungs­ winkel 100° bis 60°. Die Dichtungsfläche 5 bildet einen Teil des Bodens einer topfförmigen Öffnung 10 in dem Kupplungsteil 2. In die Öffnung 10 ragt der Dichtungs­ kegel 1, der an dem Zuführungsrohr 3 befestigt ist, hinein und wird durch eine Druckfeder 4 gegen die Dichtungsfläche 5 gepreßt. Damit die Kupplung lösbar ist, wird die Öffnung 10 durch eine Ringscheibe 9, die z. B. eingeschraubt wird, abgeschlossen.

An dieser Dichtungsscheibe 9 stützt sich das andere Ende der Druckfeder 4 ab.

Gemäß der Erfindung weist der Dichtungskegel 1 eine Kegelmantelfläche mit einem Kegelwinkel a auf, der 2° bis 40° kleiner ist, insbesondere etwa 10° bis 30° kleiner ist als der Öffnungswinkel β des Kupplungstei­ les 2. Desweiteren besteht der Dichtungskegel 1 aus einem Material, insbesondere einem Metall, das härter ist als das Material der Kegelfläche 5 des Kupplungs­ teiles 2. Das Kupplungsteil 2 besteht zweckmäßig eben­ falls aus Metall. Die gesamte Kupplungsvorrichtung ist im allgemeinen rotationssymmetrisch ausgebildet.

Wenngleich die eigenlichte Dichtung der Kupplung an der Kante 7 erfolgt, so ist es doch von wesentlicher Bedeu­ tung, daß der Öffnungswinkel der Kegelfläche 5 wesent­ lich kleiner ist als 180° ist. Es hat sich gezeigt, daß im Zusammenwirken mit dem weicheren Material des Kupp­ lungsteiles 2 eine Gradbildung im Bereich des Dichtungs­ sitzes 7 durch die kegelförmige Ausbildung der Dich­ tungsfläche 7 weitgehend verhindert wird. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel betrug der Öffnungs­ winkel β etwa 80 Winkelgrade und der Kegelwinkel des Dichtungskegels 1 am Zuführungsrohr 3 etwa 60 Winkel­ grade, so daß eine Differenz zwischen den beiden Kegel­ winkeln von etwa 20° auftreten. Das Kupplungsteil 2 des Kryostaten bestand aus einer MnCrV-Legierung (90, 2, 8). Der Dichtungskegel 1 bestand aus V2A bzw. einem Chrom­ nickelstahl.

Claims (4)

1. Lösbare Kupplung für die Zuführungsleitung zur Zuführung eines Kühlmittels zu einem Joule-Thomson-Küh­ ler, bei der die Zuführungsleitung ein Dichtungsteil aufweist, das federbelastet gegen einen Dichtungssitz eines Kupplungsteils des Kühlers gepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungssitz eine Ringkante (7) ist, die durch eine Kegelfläche (5) mit einem Öffnungswinkel (β) zwischen 120° und 50° und durch eine zentrale Rohröffnung (8) gebildet ist, daß das Dichtungsteil (1) der Zuführungsleitung (3) ein Dich­ tungskegel mit einem Winkel (α) der Kegelmantelfläche aufweist, der 2° bis 40° kleiner ist als der Öffnungs­ winkel (β) der Kegelfläche (5) des Kupplungsteils (2), und daß das Material des Kupplungsteils (2) weicher ist als das Material des Dichtungskegels (1).

2. Lösbare Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Öffnungswinkel (β) 100° bis 60°, insbesonder etwa 80° beträgt.

3. Lösbare Kupplung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegelmantelwinkel (α) des Dichtungskegels (1) 10° bis 30°, insbesondere etwa 20° kleiner ist als der Öffnungswinkel (β) des Dich­ tungssitzes.

4. Lösbare Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kegelfläche (5) einen Teil des Bodens einer topfförmigen Öffnung (10) des Kupplungsteils (2) ist, daß die Öffnung (10) mittels einer lösbaren Ringscheibe (9) abgeschlossen ist und daß sich eine Druckfeder (4) an dem Dichtungskegel (1) einerseits und der Ringscheibe (9) andererseits ab­ stützt.