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Vorrichtung zur Abdeckung von Oeffnungen im Inneren von Vakuumgefäßen
Es
besteht oftmals die Notwendigkeit, in Vakunmapparaturen Temperaturfühler od. dgl.
durch. Öffnungen in inneren Wänden der Apparatur gas- Szw. dampfdicht durchzufüheen
Diese Notwendigkeit besteht, wenn der Innenraum des Vakuumgefäßes unterteilt ist
und die Teilräume unter verschiedenen Drücken stehen. Verschiedene Drücke können
hierbei einmal verschiedene Totaldrücke sein, zum anderen kann es aber auch. sein,
daß auf beiden Seiten der Trennwand der Totaldruck zwar der gleiche ist, daß jedoch
die Konzentration. eines bestimmten Gases oder Dampfes auf der einen, Seite der
Trennwand eine andere ist als auf der anderen. Im letzteren Fall ist also nur der
Partialdruck eines bestimmten Gases oder Dampfes beiderseits der Trennwand verschieden..
Soll durch eine derartige Trennwand irgendein Gegenstand, z. B. ein Temperaturfühler
od. dgl., durchgeführt werden, so muß die frei Bleibende Öffnung in. der Trennwand
abgedeckt werden. Dies würde unter Normaldruck beispielsweise durch Verwendung einer
Flanschdichtung geschehen. Nun sind jedoch die Druckdifferenzen, im Inneren von
Vakuumgefäßen recht klein, außerdem sind die Strömungswiderstände von engen Spalten
infolge der hohen kinematischen. Zähigkeit von Gasen und Dämpfen
bei
niedrigen Drucken sehr viel größer als bei Atmosphärendruck, so daß die Abdichtung
mit wesentlich einfacheren Mitteln als bei höheren Drücken möglich und die Anordnung
eines elastischen Dichtungsflansches zwischen den Dichtungsflächen nicht erforderlich
ist.
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Die erwähnte Erkenntnis., daß bei geringen Druckdifferenzen zwischen.
den beiden durch. die Innenwand voneinander getrennten Räumen die Bedingungen. für
den Durchtritt von Gasen und Dämpfen durch enge Spalte ganz andere sind als bei
Druckdifferenzen von etwa I Atm., hat somit zu der Möglichkeit geführt, sehr einfache
Einrichtungen. zu schaffen.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Abdeckung von
Öffnnngen in Innenwänden von Vakuumgefäßen und ist gekennzeichnet durch einen auf
einem Stab oder auf einem Rohr verschieb barren Deckel, dessen Umfangsbegrenzung
der Form der abzudeckenden Öffnung angepaBt ist und der durch einen durchbohrten
rotationssymmetrischen Körper, welcher seinerseits auf dem Stab. oder Rohr verschiebbar
ist und dabei unter der Kraft einer Feder steht, gegen die Innenwand gedrückt wird.
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In Abb. 1 ist eine konstruktiv besonders einfache Ausführungsform
der Erfindung an einer Diffusionspumpe erläutert, in deren mit einem Kühlwassermantel
ausgerüsteten Körper I sich ein sogenannter Düseneinsatz 2 befindet. Der Siede kessel
3 ist zum Teil mit Öl 4 angefüllt. Um diesen Ölstand zu messen, ist es erforderlich,
einen Ölmeßstab 6 durch die Wand des Pumpenkörpers und des Düseneinsatzes hindurchzuführen.
Zur Abdichtung an der Durchführungsstelle durch den Düseneinsatz dient ein längs
des Meßstabes 6 verschiebbarer Deckel 7, der die Öffnung 8 in dem kegelstumpfförmigen
Teil des Düseneinsa.tzes verschließt. Der bewegliche Deckel 7 dichtet die Bohrung
8 für den geringen Druckunterschied zwischen Innen und Außenseite des Düseneinsatzes
2 hinreichend ab. Die Abdichtung gegen den Stab 6 erfolgt durch die Kugel 9, die
durch eine Feder 10 gegen den Deckel 7 gedrückt wird und diesen gegen die kegelstumpfförmige
Wand drückt, deren Offnung abzudecken ist. Der Ölmeßstab wird durch einen am Körper
I angebrachten. Stutzen 11 hindurch eingeführt, dessen offenes Ende seinerseits
einen Flansch 12 trägt, auf den eine Verschlußkappe 13 aufgesetzt ist. Ein Dichtungsring
14 in der Kappe wird durch einen Spannring 15 zusammengedrückt und dichtet die Pumpe
gegen das Eindringen von Luft aus der Atmosphäre ab.
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Der Deckel 7 kann bei der geringen Wölbung, di;e der kegelstumpfförmige
Teil des Düseneinsatzes im Vergleich zur Größe des Deckels 7 besitzt, ohne weiteres
als ein ebenes Blech ausgeführt werden, so daß er sich auf dem Ölmeßstab> nachdem
dieser aus der Pumpe herausgezogen ist, unter dem Druck der Feder 10 an. eine Kugel
I6 anlegt, die ihrerseits auf dem Stab 6 beispielsweise mittels eines Stiftes befestigt
ist. In Abb. I ist ein in diesem Sinne wirkender Stift 17 als ein Anschlag für eine
auf dem Stab verschiebbare Kugel I6 dargestellt. Ein an der Verschlußkappe 13 angebrachter
Ringe erleichtert die Handhabung der Vorrichtung.
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Nach dem Herausziehen des. Ölmeßstabes aus der Pumpe liegt der ebene
Deckel 7 also auf dem Ölmeßstab, wie in Abb. 2 veranschaulicht. In. dieser haben
die Bezugszeichen 6, 7, g, 10, I3, I4, I6, I7 und I8 dieselbe Bedeutung wie in Abb.
I.
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Es sei nochmals betont, daß eine so. einfache Konstruktion, wie sie
in Abb. I und 2 dargestellt ist, hauptsächlich dadurch ermöglicht wurde, daß die
physikalischen Bedingungen für die Lösung der Abdichtungsaufgabe an der Öffnung
8 mit allen ihren Konsequenzen, erkannt wurden. Die Einfachheit der Konstruktion
liegt bei der Ausführungsform nach Abb. I und; 2 darin, daß der Stab 6 als- Rundstab
ausgeführt werden kann, daß keine besonderen Vorrichtungen gegen Verdrehung des
Deckels 7 um die Achse des Stabes 6 angebracht werden müssen, daß auch die Kugel
9 eine kreisrunde Bohrung erhalten kann und daß schließlich die Verschlußkappe 13
beliebig um die Achse des Stabes 6 verdreht auf den. Flansch I2 aufgesetzt werden
kann.. Außerdem wird bei der in Abb. I und 2 dargestellten Konr struktion auch ein
Dichtungsflansch, ein Dichtungsring und eine Verschluß kappe (etwa von der kon struktiven
Ausbildung der Teile 12, I3 und I4 in Abb. I) an der abzudeckenden Öffnung 8 erspart.
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Weitere Ausführungsfornien der Erfindung, zu denen man beispielsweise
dann greifen wird, wenn der Druckunterschied beiderseits der Trennwand innerhalb
des Vakuumgefäßes etwas größer ist als im obenerwähnten Falle einer Diffusionspumpe,
werden. im folgenden beschrieben.
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Zunächst kann mani unter Wahrung einer immer noch sehr einfachen
Konstruktion den. Deckel 7 entsprechend der Innenwand, in der sich die abzudeckende
Öffnung 8 befindet, wölben. Um dann zu verhindern, daß sich der Deckel 7 beim Einführen
des Ölmeßstabes gegen seine gewünschte Betriebslage verdreht an die kegelstumpfförmige
Wand des Düseneinsatzes anlegt, werden der Stab, der Deckel und die Kugel ferner
noch so ausgebildet, wie es im folgenden an Hand der Abb. 3 erklärt wird.
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Diese zeigt in Übereinstimmung mit Abb-. 2 den Ölmeßstab 6, den Verschlußdeckel
13 m.it seinem Dichtungsring 14, die Feder 10, die Kugel 9 und - abweichend von
Abb. 2 - den der Wölbung des kegelstumpfförmigen. Teiles des Düseneinsatzes entsprechend
gewölbten Deckel7,. Die Betrachtungsrichtung ist in Abb. 3 um 90° gegen die Betrachtungsrichtung
in Abb. I und 2 verdreht, so daß also die Ebene eines Ringes I8, der zum Herausziehen
des Ölmeßstabes aus dem Pumpen körpern dient, in Abb. 3 senkrecht auf der Zeichenebene
steht. Der gewölbte Deckel 7a in Abb. 3 legt sich nach Herausziehen. des Ölmeßstabes
aus dem Pumpenkörper ebenfalls unter der Kraft der Feder 10 an die Gegenkugel 16
an. Die Gegenkugel 16 kann wieder entweder auf dem Stab 6 verschiebbar sein und
sich an einen Querstift 17 anlegen, wie in Abb. 2 dargestellt, oder kann auch mittels
eines Querstiftes fest mit dem
Stab g verbunden werden. Der Querschnitt
des Ö1-meßstabes 6 in Abb. 3 kann beispielsweise quadratisch oder rechteckig gewählt
werden. Man kann den Stab aber auch aus Rundmaterial fertigen und eine oder zwei
sogenannte Abflachungen nachträglich an dem randes Stab anbringen, die eine Verdrehung
der Kugel 9 um die Achse des Stabes verhindern. An der Kugel 9 können ferner zwei
Achsstummel 19 angebracht werden, weiche in Ösen 20, die ihrerseits an dem verschiebbaren
gewölbten Deckel 7a festsitzen, mit reichlichem Spiel eingreifen, so daß sich der
Deckel 7a an den kegelstumpfförmigen. Teil des Düseneinsatzes anlegen kann. Die
in Abb. 3 dargestellte Konstruktion verhindert es also, daß der gewölbte Deckel
7a sich um die Achse des Stabes 6 so verdreht, daß er die Öffnung 8 im kegelstumpfförmigen
Teil des Düseneinsatzes 2 nur unvollkommen abdeckt.
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Die beschriebenen. Ausführungsbeispiele lassen erkennen, daß die
Erfindung außer für die Einführung von Ölmeßstäben in Diffusionspumpen ohne weiteres
auch beispielsweise auf die Durchführung von Temperaturfühlern oder von Regelelementen
durch die Innenwand von Vakuumgefäßen anwendbar ist.
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Außerdem kann man sich an Hand der beschrie benen Ausführungsbeispiele
vergegenwärtigen, daß der Stab oder das Rohr 6 nicht notwendig schräg durch eine
nach Art eines Kegelmantels gewölbte Wand hindurchgeführt werden. muß, sondern daß
auch andere Formen der Wand und eine senkrechte Durchführungsrichtung möglich sind.
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Im einzelnen kann man dabei folgende Fälle unterscheiden: a) Wenn
es sich darum handelt, einen Stab oder ein. Rohr senkrecht du.rch eine ebene Wand
hindurchzuführen, so kann der auf dem Stab oder dem Rohr verschiebbare Rotationskörper
beispielsweise &2 kugelförmig oder kegelförmig ausgebildet werden, da ein, ebener
Schnitt durch eine Kugel oder senkrecht zur Achse eines Kegels ein. Kreis ist und
man dann also in dem Deckel einfach eine kreisförmige Mittelöffnung anzubringen
hat. Statt der Kugel oder des Kegels kann. auch ein anderer Rotationskörper, z.B.
ein Paraboloid oder ein Ellipsoid, verwendet werden, der bei einem ebenen Schnitt
senkrecht zu seiner Achse einen Kreis ergibt. b) Wenn ein Stab oder ein Rohr durch
eine ebene Wand schräg hindurchgeführt werden soll, so muß der Rotationskörper so.
gewählt werden., daß er bei einem ebenen Schnitt schräg zur Stab achse einen, Kreis
ergibt, kann also beispielsweise eine Kugel sein. c) Wenn der Stab oder das Rohr
in senkrechter Richtung durch. eine zylindrisch. gekrümmte Wand hindurchgeführt
werden sollen, so kann der Rotationskörper beispielsweise ein Kegel sein oder auch
eine Kugel, wobei aber angenommen, wird, daß die Krümmung der erwähnten zylindrischen
Wand so gering ist, daß der Rand der inneren Öffnung des Deckels 7a noch genügend
genau als ein Kreis betrachtet werden kann. Der Deckel 7a selbst wird in seiner
Wölbung der zylindrischen Krümmung der Innenwand angepaßt: Da man aber, wie an.
Hand der Abb.. 3 bereits erläutert wurde, dafür sorgen muß, daß der Deckel sich
nicht um die Achse des Stabes oder Rohres verdreht, werden in diesem Fall an dem
Umfang des Stabes oder Rbhres Abflachungen angebrach.t, die eine Verdrehung des
Kegels bzw. der Kugel um die Achse des Stabes verhindern, und es werden ferner an
dem Rotationskörper senkrecht zur Stab- oder Rohrachse und senkrecht zur Richtung
der Erzeugenden des Wand-Krümmungszylinders kurze Achsstummel angebracht, die in
Ösen, weiche ihrerseits am verschiebbaren gewölbten. Deckel festsitzen, eingreifen.
ia) Für den Fall, daß ein Stab oder Rohr schräg durch eine zylindrische Wand hindurchgeführt
werden soll, muß der Rotationskörper eine Kugel sein, wobei wieder die Voraussetzung
gemacht ist, daß die Krümmung der zylindrischen Wand so. gering ist, daß der Rand
der Mittelöffnung des gewolbten Deckels mit genügender Genauigkeit als ein Kreis
betrachtet werden kann. Ferner sind Achsstummel und Ösen im Sinne des unter c) besprochenen
Falles auch hier anzubringen. e) Sofern ein Stab oder ein Rohr schräg du.rch eine
kugelförmig gekrümmte Wand hindurchgeführt werden soll, so muß der Rotationskörper
eine Kugel sein. Soll der Stab oder das Rohr senkrecht durch die Wand hindurchgeführt
werden, so kann der Rotationskörper auch ein Kegel, ein Ellipsoid oder ein Paraboloid
sein. In allen Fällen wird dabei wieder die Voraussetzung gemacht, daß die Krümmung
der kugelförmigen Wand so gering ist, daß der Rand der Mittelöffnung des gewölbten
Deckels als. Kreis betrachtet werden. kann.
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Die Fälle c) und d) sind, wie schon. die Betrachtung des beschriebenen
Ausführungsbeispiels erkennen läßt, nicht nur für Innenwände mit zylinderförmiger
Krümmung anwendbar, sondern. auch auf Innenwände, die nach Art eines Kegelmantels
gekrümmt sind.
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Schließlich. sei noch erwähnt, daß man in allen denjenigen Fällen,
in denen Achsstummel und Ösen im erwähnten Sinne verwendet werden, also beispielsweise
auch im Falle der Abb.. 3, an dem Verschlußdeckel 13 noch eine Na.se anzubringen
hat, welche in eine Aussparung im Flansch. 12. ein greift, oder daß man in anderer
Weise dafür zu sorgen hat, daß der Stab 6 nun so eingeführt werden kann, daß die
Wölbung des Deckels 7a sich an die Wölbung d.er Innenwand dichtend anlegt.
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In. allen besprochenen, Fällen wird aber eine vergleichsweise einfache
Konstruktion insofern immer noch ermöglicht, als ein Dichtungsring, ein. Flansch
und eine Verschlußkappe mit entsprecbend be arbeiteten und genau aufeinander passenden
5 i.tzflächen für die Innenrand erspart werden.