WO2009012898A1 - Vacuum housing and method for producing an insert for a vacuum housing - Google Patents

Vacuum housing and method for producing an insert for a vacuum housing Download PDF

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WO2009012898A1
WO2009012898A1 PCT/EP2008/005665 EP2008005665W WO2009012898A1 WO 2009012898 A1 WO2009012898 A1 WO 2009012898A1 EP 2008005665 W EP2008005665 W EP 2008005665W WO 2009012898 A1 WO2009012898 A1 WO 2009012898A1
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WO
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insert
vacuum
housing wall
molded
vacuum housing
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Application number
PCT/EP2008/005665
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German (de)
French (fr)
Inventor
Hans-Jürgen Schlüter
Dirk Wohlers
Horst Sudholz
Original Assignee
Thermo Fisher Scientific (Bremen) Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B17/00Insulators or insulating bodies characterised by their form
    • H01B17/26Lead-in insulators; Lead-through insulators
    • H01B17/30Sealing
    • H01B17/303Sealing of leads to lead-through insulators
    • H01B17/306Sealing of leads to lead-through insulators by embedding in material other than glass or ceramics
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/02Sealings between relatively-stationary surfaces
    • F16J15/06Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
    • F16J15/10Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with non-metallic packing
    • F16J15/104Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with non-metallic packing characterised by structure

Definitions

  • the invention relates to a vacuum housing, with an insert in a housing wall, in particular as performing an electrical connection, as a mechanical feedthrough, for sight glasses or for other vacuum-tight interruptions of the housing wall. Moreover, the invention relates to a method for producing an insert for a vacuum housing.
  • Technical-scientific apparatus or instruments may be equipped with a vacuum system. Due to the vacuum system, areas of higher pressure (also normal pressure) are separated from areas of relatively low pressure (also 10 '9 mbar). For this purpose, a housing with correspondingly stable walls is provided as part of the vacuum system.
  • Low-pressure side and high-pressure side of the vacuum system must be interconnected or coupled for a variety of purposes and applications.
  • electrical lines are led into the housing or lines for liquids and gases (also capillaries).
  • sight glasses should be provided in the housing wall. In all cases, the housing wall has an interruption with a vacuum-tight arranged use.
  • a particularly important field of application of the invention are vacuum systems for mass spectrometers. Preferably, it is about electrical feedthroughs in walls of corresponding vacuum housing. Other applications related to vacuum systems are also within the scope of the invention.
  • Known electrical feedthroughs comprise a conductive pin or wire, which is usually surrounded by a ceramic insulator which is embedded in a metal part. The metal part is inserted in the housing wall vacuum-tight. The permanent connection of ceramic and metal parts is complicated and expensive.
  • a vacuum-tight electrical feedthrough is shown, in which an electrical conductor seals against an insulating body by means of an annular sealing means with an adjacent screw connection.
  • the insulating body is held in a socket which clamps the insulating body together with a sealing ring and which may be welded to a housing wall.
  • the assembly in particular in the region of the transition between the electrical conductor and the insulating body is relatively expensive because of the necessary screwing.
  • Object of the present invention is to provide a cost-effective and efficient in assembly solution for implementation on a vacuum housing.
  • expensive ceramic sealing and insulating material should be avoided, as well as a metal part as a carrier.
  • the vacuum housing according to the invention has the features of claim 1. Thereafter, the use of multiple parts, with an insert of a polymer material and a sealing member made of an elastomeric material, wherein the sealing member seals the body held in use to the insert and the insert is molded or molded onto the body.
  • the body is, for example, a conductive pin or wire, such as steel, via which an electrical connection between the interior of the vacuum housing and the outside of the same can be produced.
  • Polymer and elastomer are to be selected as vacuum-suitable materials. In conjunction with electrical conductors, the materials should also be electrically insulated, in particular the polymer material.
  • the insert made of the polymer material is suitably connected to the housing wall, such as by screwing or gluing and in conjunction with a sealing ring or other seal.
  • the sealing member ensures a vacuum-tight connection between the body and polymer material, even with occurring mechanical stresses, such as thermal expansion, production-related shrinkage processes, acting on the body mechanical forces by connecting and disconnecting lines.
  • the insert may also contain a plurality of bodies, for example conductive wires or rods.
  • each body is then assigned its own sealing part, so that a plurality of sealing parts are arranged in the insert part.
  • the polymer material is injection-moldable.
  • the insert is made by injection molding.
  • it is a polycarbonate material.
  • the insert can be made entirely of polycarbonate by injection molding. Polycarbonate has the required tightness (low diffusion) and low outgassing after injection molding.
  • the elastomeric material includes silicone or a silicone compound.
  • the sealing member is made of silicone and seals the insert against the body, even with shrinkage after injection molding, at mechanical stresses. Silicone adheres very well to many solids, especially steel. By heat and pressure during injection molding also creates an intimate connection between the silicone of the seal member and the material of the insert.
  • the body held in use is an electrical conductor, in particular a metallic electrical conductor.
  • it is one or more pins, which are guided by means of the insert through the housing wall.
  • the insert part is made in several parts with a preform directly on the sealing part and with a molded on the pre-molded part area.
  • the injection-molded area preferably completely surrounds the pre-molded part, at least in the direction of the plane of the housing wall. Perpendicular to the housing wall, the pre-molded part can protrude over the molded area.
  • the pre-molded part is designed in several parts with container and lid, wherein the sealing part is provided in the container.
  • the container can be made in a first pre-injection and parallel in time or later the lid.
  • the pre-molded part surrounds the sealing part completely, at least in the direction or in the plane of the housing wall. If the Preimpact surrounds the sealing part completely, the body, conductor or the like extends through both parts - pre-molded part and sealing part - through.
  • the insert part has a groove for receiving a ring seal, wherein the ring seal seals the insert to the housing wall.
  • the insert outside the groove with the housing wall is firmly connected, in particular screwed.
  • the invention also provides a greatly simplified embodiment of a vacuum housing with a vacuum-tight interruption of a housing wall.
  • the housing wall or even the housing as a whole can be made of a polymer material, in particular polycarbonate. An additional use of polymer material is then not mandatory. Instead, a sealing member made of an elastomeric material in the housing wall is arranged, thus sealing a guided through the wall body towards the wall from.
  • the elastomeric material extends on or within the housing wall around the body.
  • the elastomeric material is silicone or other suitable elastomer.
  • the method according to the invention for producing an insert for vacuum housings has the following steps:
  • a preform is sprayed around a body to be embedded, such that the body protrudes from both sides of the preform, and such that a cavity around the body remains free for a sealing part.
  • the preform is overmolded to obtain a desired shape of the insert to form a molded outer part of the insert.
  • the production takes place by injection molding.
  • the division of the method in the production of the pre-molded part, the introduction of the sealing part and the subsequent Injection of an outer part has been found to be advantageous for the tightness and dimensional accuracy of the insert.
  • the preform is made in several parts, namely at least with container and lid. Accordingly, first the container is pre-injected around the body, then the sealing part is introduced into the container and then the lid is pre-injected to cover the sealing part. Lid and container are the components of the preform.
  • Another method according to the invention for producing an insert for a vacuum housing has at least the following steps:
  • the sealing member is made of an elastomer, preferably of silicone or other suitable elastomer, such as rubber or acrylic.
  • the insert consists of an injection-moldable polymer, in particular polycarbonate.
  • the electrical conductor or, more generally, a body to be passed through the housing wall is embedded permanently and in particular in a binding manner, preferably in a preferably inelastic plastic body after curing. This is preferably done by casting or injection molding of the insert made of plastic.
  • an elastomer compound is integrated into the device.
  • the elastomer mass - the sealing part - is permanently connected in the manufacturing process with the body and with the plastic of the surrounding insert part.
  • a material which adheres well to metallic conductors as well as to sight glasses and plastics is silicone. The resulting connection is reliable and requires no further manual labor during production. Because of the adhesion of the sealing part to be performed on the body and on the Surrounding insert is per se no sealing force required.
  • the material of the sealing part is initially plastic flowing and permanently elastic after setting.
  • the sealing part adheres to the insert part and the sealing part adheres to the body - the sealing part can be predominantly or completely enclosed by the insert part as far as the body. That is, the sealing member is outside the insert hardly or not accessible.
  • the manufacturing method can be carried out such that the body, for example an electrical conductor, is surrounded by an adhesive sealant as a sealing part.
  • the body already has a cast and especially cured
  • the body and the sealing member are embedded together in the insert part or in a part thereof.
  • the embedding is preferably carried out by casting or injection molding of the insert part, possibly in conjunction with a subsequent curing or setting of the latter.
  • the proposed embedding of the sealing member prevents the possibility of the formation of leakage channels or cracks over time. Due to thermal or mechanical stress forces are absorbed in the region of the sealing part and there is a reliable crack-free zone, which leads to the tightness of the entire component. In this case, a sealing effect of the sealing part is advantageous but not mandatory. Also, an acting on the sealing part, additional contact force is not required.
  • the initially plastic material flows around the body with the adjacent sealing part, then binds or hardens, and is then inelastic.
  • a relatively high contact pressure acts on the cast-in sealing part, which offers additional advantages in terms of the required long-term sealing, in particular in conjunction with said adhesive material pairings.
  • the insert made by the method may be conventionally connected to the vacuum housing, for example by screwing it to the vacuum housing wall with the seal ring therebetween.
  • the vacuum housing for example, only has blind bores with an internal thread for the screw connection and a sufficiently large opening for use.
  • the insert itself can be prefabricated by the manufacturer and checked for the tightness of the transition between insert and body. The end user can replace inserts himself, without having to check the tightness of the connection from the insert to the body.
  • the insert may also have an integrated seal, preferably of the same material as the embedded sealing part.
  • the provided for the connection of the insert to the vacuum housing seal may, for. B. may be cast on the insert, such as a molded silicone gasket. This reduces the number of parts and ensures that no sealing ring is lost.
  • the housing wall of the vacuum housing is produced by casting, by injection molding, hot forming or high pressure forming and in this way the body is embedded with the molded sealing part in the housing wall.
  • the sealing member is first molded or molded onto the body and then cast or embedded the resulting unit in the housing wall of a polymer material, or the housing wall is connected to the unit of body and preferably tied, elastic Seal part molded.
  • adhesive material pairings are preferred. With sufficient embedding of the sealing part in the housing wall but the adhesive material pairings are not mandatory. It is more important that the material of the housing wall is also integrally formed or cast on the body and hardens or sets.
  • the invention also provides a mass spectrometer with a vacuum housing in the described embodiment.
  • FIG. 1 shows a cross section through an insert for a vacuum housing
  • FIG. 3 shows a cross section through an insert with a light guide or a capillary
  • FIG. 4 shows a cross section through a housing wall with performed conductor.
  • Fig. 1 can be seen an insert 10 for a vacuum housing, wherein the insert 10 has the function of a passage through a housing wall (not shown).
  • the insert 10 also has a sealing part 12 and an outer part 13 and pre-molded part 14 existing insert part.
  • the preform 14 is divided into a container 15 and a lid 16, wherein a dividing line 17 between these two parts is perpendicular to the conductor 1 1 and preferably located approximately halfway up the sealing part 12.
  • the procedure is preferably such that initially the container 15 is formed as a partial pre-molded part with the conductor 11 cast round on both sides but protruding on both sides. Subsequently, in a free cavity 18 of the container 15, a sealing compound consisting of an elastomer is introduced as the sealing part 12. In this case, the sealant or the sealing member 12 project beyond the cavity 18 and have approximately a spherical shape. At the same time the sealant is sealingly on the conductor 11 and of course on the container 15. Subsequently, the cover 16 is formed as a second partial pre-molded part for covering the sealing part 12. As a result, the sealing member 12 is arranged sunk, namely completely enclosed. It can be formed in the region of the dividing line 17, a tight connection between the container 15 and cover 16.
  • the outer part 13 is molded radially on the outside of container 15 and lid 16.
  • the latter has an annular groove 19 for a voltage applied to the housing wall ring seal (not shown).
  • 19 connection bores 20 are provided outside of the annular groove.
  • the electrical conductor 11 is shown here with a smooth, rod-shaped shape. Alternatively, the conductor 11 may have on its outside elevations and depressions for tighter connection with the pre-molded part 14th
  • the multi-step production with pre-molded part 14 and outer part 13 ensures a particularly intimate and tight connection of the individual components. Heat and pressure during injection molding of the outer part 13 ensure a good connection At the same time, the preform 14 is compressed by the high pressure with the filled sealant or the sealing member 12 and so further improves the tightness. The formation of cracks in this region is effectively prevented, so that no leak path can form.
  • the shape of the insert 10 depends on the application.
  • the insert may have the geometry of standardized vacuum flanges and connectors, for example in accordance with the standards for small flanges (KF) or according to the CF standard, in particular for components with an ultra-high vacuum.
  • KF small flanges
  • CF CF standard
  • insert 10 special application-specific forms of the insert 10 are possible, even with clamps or screws fixed shapes. Also possible is an assembly with directly cast on the thread in a corresponding counterpart or a clip assembly with clips inside or outside the vacuum housing. The clips or tabs can also be part of the insert directly.
  • the vacuum housing or a wall thereof may be made in one piece with the insert. Also, a plurality of conductors 11 or body may be included in a common use, preferably with its own sealing member per body.
  • an electrical conductor instead of an electrical conductor other bodies may be provided, such as sight glasses (viewports), optical or opto-electronic couplings, glass fibers, mechanical feedthroughs (for example, rotary joints), capillaries, etc.
  • sight glasses viewports
  • optical or opto-electronic couplings glass fibers
  • mechanical feedthroughs for example, rotary joints
  • capillaries capillaries
  • Invention is basically usable for all types of feedthroughs, ie for
  • Mass, energy or information transport in connection with a vacuum housing can also be formed in other ways than by injection molding, for example by extrusion.
  • Fig. 2 shows an insert with sight glass 21 in the insert part 22. Completely embedded between sight glass 21 and insert 22 is the circumferential sealing part 12. At his Bottom, the insert 10 has a circumferential sealing edge 23. The insert is located with the sealing edge 23 on a housing wall, not shown. The sealing edge 23 acts sealingly either by sinking into a softer housing element or by deformation of the relatively narrow sealing edge in contact with a harder housing element. Preferably, the insert 10 shown in FIG. 2 is rotationally symmetrical with a correspondingly cylindrical sight glass 21.
  • Fig. 3 shows an insert 10 as a passage for a light guide or capillary 24.
  • a preform 14 is provided, in which the fully embedded seal member 12 is held and seals against the capillary 24.
  • an outer part 13 is molded.
  • Pre-molded part 14 and outer part 13 form here the insert part.
  • an elastic sealing material 25 is peripherally worked directly. It may be the same material as in the seal member 12. But also possible is another elastic material.
  • FIG. 4 relates to a simplified embodiment.
  • a housing wall 26 made of a polymer material accommodates directly the sealing part 12 and the electrical conductor 11 passed through.
  • the housing wall 26 may be manufactured together with the guided conductor 11 in one operation.
  • the invention is preferably usable in the context of mass spectrometers and with high vacuum or ultrahigh vacuum conditions in a vacuum housing. LIST OF REFERENCE NUMBERS

Abstract

The invention relates to a vacuum housing, with an insert in a housing wall, in particular as a bushing of an electrical connection, with at least one body held in the insert, which body extends through the housing wall, wherein the insert has an insert part made from a polymer material and a sealing part made from an elastomer material, and wherein the sealing part (12) seals off the body with respect to the insert part.

Description

Vakuum-Gehäuse und Verfahren zur Herstellung eines Einsatzes für ein Vakuum- Gehäuse Vacuum housing and method of making an insert for a vacuum housing
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft ein Vakuum-Gehäuse, mit einem Einsatz in einer Gehäuse- Wandung, insbesondere als Durchführung einer elektrischen Verbindung, als mechanische Durchführung, für Schaugläser oder für andere vakuumdichte Unterbrechungen der Gehäuse-Wandung. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Einsatzes für ein Vakuum-Gehäuse.The invention relates to a vacuum housing, with an insert in a housing wall, in particular as performing an electrical connection, as a mechanical feedthrough, for sight glasses or for other vacuum-tight interruptions of the housing wall. Moreover, the invention relates to a method for producing an insert for a vacuum housing.
Technisch-wissenschaftliche Apparate oder Instrumente können mit einem Vakuumsystem ausgestattet sein. Durch das Vakuumsystem werden Bereiche höheren Drucks (auch Normaldruck) gegenüber Bereichen relativ niedrigen Drucks (auch 10'9 mbar) voneinander getrennt. Hierfür ist als Bestandteil des Vakuumsystems ein Gehäuse mit entsprechend stabilen Wandungen vorgesehen.Technical-scientific apparatus or instruments may be equipped with a vacuum system. Due to the vacuum system, areas of higher pressure (also normal pressure) are separated from areas of relatively low pressure (also 10 '9 mbar). For this purpose, a housing with correspondingly stable walls is provided as part of the vacuum system.
Niederdruckseite und Hochdruckseite des Vakuumsystems müssen für die verschiedensten Zwecke und Anwendungen miteinander in Verbindung stehen oder gekoppelt sein. Beispielsweise sind elektrische Leitungen in das Gehäuse hineingeführt oder Leitungen für Flüssigkeiten und Gase (auch Kapillaren). Für bestimmte Anwendungen sind Schaugläser in der Gehäuse-Wandung vorzusehen. In allen Fällen weist die Gehäuse-Wandung eine Unterbrechung mit einem vakuumdicht angeordneten Einsatz auf.Low-pressure side and high-pressure side of the vacuum system must be interconnected or coupled for a variety of purposes and applications. For example, electrical lines are led into the housing or lines for liquids and gases (also capillaries). For certain applications, sight glasses should be provided in the housing wall. In all cases, the housing wall has an interruption with a vacuum-tight arranged use.
Ein besonders wichtiges Anwendungsgebiet der Erfindung sind Vakuumsysteme für Massenspektrometer. Vorzugsweise geht es um elektrische Durchführungen in Wandungen entsprechender Vakuum-Gehäuse. Andere Anwendungen im Zusammenhang mit Vakuumsystemen gehören ebenfalls zum Bereich der Erfindung.A particularly important field of application of the invention are vacuum systems for mass spectrometers. Preferably, it is about electrical feedthroughs in walls of corresponding vacuum housing. Other applications related to vacuum systems are also within the scope of the invention.
Bekannte elektrische Durchführungen weisen einen leitfähigen Pin oder Draht auf, welcher üblicherweise umgeben ist von einem keramischen Isolator, der in ein Metallteil eingebettet ist. Das Metallteil ist in die Gehäuse-Wandung vakuumdicht eingesetzt. Die dauerhafte Verbindung von Keramik- und mit Metallteilen ist aufwendig und teuer. In der DE 10 99 609 ist eine vakuumdichte elektrische Durchführung gezeigt, bei der ein elektrischer Leiter durch ein ringförmiges Abdichtmittel mit anliegender Verschraubung gegen einen Isolierkörper abdichtet. Der Isolierkörper ist in einer Fassung gehalten, die den Isolierkörper zusammen mit einem Dichtring einklemmt und die mit einer Gehäusewand verschweißt sein kann. Der Zusammenbau, insbesondere im Bereich des Übergangs zwischen dem elektrischen Leiter und dem Isolierkörper ist wegen der erforderlichen Verschraubung relativ aufwendig.Known electrical feedthroughs comprise a conductive pin or wire, which is usually surrounded by a ceramic insulator which is embedded in a metal part. The metal part is inserted in the housing wall vacuum-tight. The permanent connection of ceramic and metal parts is complicated and expensive. In DE 10 99 609 a vacuum-tight electrical feedthrough is shown, in which an electrical conductor seals against an insulating body by means of an annular sealing means with an adjacent screw connection. The insulating body is held in a socket which clamps the insulating body together with a sealing ring and which may be welded to a housing wall. The assembly, in particular in the region of the transition between the electrical conductor and the insulating body is relatively expensive because of the necessary screwing.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer kostengünstigen und auch im Zusammenbau effizienten Lösung für eine Durchführung an einem Vakuum-Gehäuse. Insbesondere soll teures keramisches Dicht- und Isoliermaterial vermieden werden, ebenso wie ein Metallteil als Träger.Object of the present invention is to provide a cost-effective and efficient in assembly solution for implementation on a vacuum housing. In particular, expensive ceramic sealing and insulating material should be avoided, as well as a metal part as a carrier.
Das erfindungsgemäße Vakuum-Gehäuse weist die Merkmale des Anspruchs 1 auf. Danach ist der Einsatz mehrteilig ausgebildet, mit einem Einsatzteil aus einem Polymer- Werkstoff und einem Dichtungsteil aus einem Elastomer-Werkstoff, wobei das Dichtungsteil den im Einsatz gehaltenen Körper zum Einsatzteil abdichtet und das Einsatzteil an den Körper angegossen oder angespritzt ist. Bei dem Körper handelt es sich beispielsweise um einen leitfähigen Pin oder Draht, etwa aus Stahl, über den eine elektrische Verbindung zwischen dem Inneren des Vakuum-Gehäuses und der Außenseite desselben herstellbar ist. Polymer und Elastomer sind als Vakuum-geeignete Werkstoffe auszuwählen. In Verbindung mit elektrischen Leitern sollen die Werkstoffe auch elektrisch isolieren, insbesondere der Polymer-Werkstoff. Das Einsatzteil aus dem Polymer-Werkstoff ist in geeigneter Weise mit der Gehäuse-Wandung verbunden, etwa durch Verschrauben oder Kleben und in Verbindung mit einem Dichtring oder einer anderen Dichtung. Das Dichtungsteil gewährleistet eine vakuumdichte Verbindung zwischen Körper und Polymer-Werkstoff, und zwar auch bei auftretenden mechanischen Spannungen, etwa durch Wärmeausdehnung, herstellungsbedingte Schrumpfungsprozesse, auf den Körper wirkende mechanische Kräfte durch Anschließen und Lösen von Leitungen.The vacuum housing according to the invention has the features of claim 1. Thereafter, the use of multiple parts, with an insert of a polymer material and a sealing member made of an elastomeric material, wherein the sealing member seals the body held in use to the insert and the insert is molded or molded onto the body. The body is, for example, a conductive pin or wire, such as steel, via which an electrical connection between the interior of the vacuum housing and the outside of the same can be produced. Polymer and elastomer are to be selected as vacuum-suitable materials. In conjunction with electrical conductors, the materials should also be electrically insulated, in particular the polymer material. The insert made of the polymer material is suitably connected to the housing wall, such as by screwing or gluing and in conjunction with a sealing ring or other seal. The sealing member ensures a vacuum-tight connection between the body and polymer material, even with occurring mechanical stresses, such as thermal expansion, production-related shrinkage processes, acting on the body mechanical forces by connecting and disconnecting lines.
Im Einsatzteil können auch mehrere Körper, zum Beispiel leitfähige Drähte oder Stäbe gehalten sein. Vorzugsweise ist dann jedem Körper ein eigenes Dichtungsteil zugeordnet, so dass im Einsatzteil mehrere Dichtungsteile angeordnet sind. Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist der Polymer-Werkstoff spritzgussfähig. Entsprechend ist das Einsatzteil durch Spritzguss hergestellt. Vorzugsweise handelt es sich um einen Polycarbonat-Werkstoff. Das Einsatzteil kann komplett aus Polycarbonat im Spritzguss hergestellt werden. Polycarbonat weist die erforderliche Dichtigkeit (geringe Diffusion) auf sowie eine geringe Ausgasung nach dem Spritzgießen.The insert may also contain a plurality of bodies, for example conductive wires or rods. Preferably, each body is then assigned its own sealing part, so that a plurality of sealing parts are arranged in the insert part. According to another aspect of the invention, the polymer material is injection-moldable. Accordingly, the insert is made by injection molding. Preferably, it is a polycarbonate material. The insert can be made entirely of polycarbonate by injection molding. Polycarbonate has the required tightness (low diffusion) and low outgassing after injection molding.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung beinhaltet der Elastomer-Werkstoff Silikon oder eine Silikon-Verbindung. Vorzugsweise besteht das Dichtungsteil aus Silikon und dichtet das Einsatzteil gegen den Körper ab, auch bei Schrumpfung nach dem Spritzgießen, bei mechanischen Spannungen. Silikon haftet sehr gut an vielen Feststoffen insbesondere auch an Stahl. Durch Wärme und Druck beim Spritzgießen entsteht auch eine innige Verbindung zwischen dem Silikon des Dichtungsteils und dem Werkstoff des Einsatzteils.According to another aspect of the invention, the elastomeric material includes silicone or a silicone compound. Preferably, the sealing member is made of silicone and seals the insert against the body, even with shrinkage after injection molding, at mechanical stresses. Silicone adheres very well to many solids, especially steel. By heat and pressure during injection molding also creates an intimate connection between the silicone of the seal member and the material of the insert.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist der im Einsatz gehaltene Körper ein elektrischer Leiter, insbesondere ein metallischer elektrische Leiter. Vorzugsweise handelt es sich um einen oder mehrere Stifte, die mit Hilfe des Einsatzes durch die Gehäuse- Wandung hindurchgeführt sind.According to a further aspect of the invention, the body held in use is an electrical conductor, in particular a metallic electrical conductor. Preferably, it is one or more pins, which are guided by means of the insert through the housing wall.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist das Einsatzteil mehrteilig mit einem Vorspritzling unmittelbar am Dichtungsteil und mit einem am Vorspritzling angespritzten Bereich. Der angespritzte Bereich umgibt den Vorspritzling vorzugsweise vollständig, jedenfalls in Richtung der Ebene der Gehäuse-Wandung. Senkrecht zur Gehäuse- Wandung kann der Vorspritzling über den angespritzten Bereich hervortreten.According to a further aspect of the invention, the insert part is made in several parts with a preform directly on the sealing part and with a molded on the pre-molded part area. The injection-molded area preferably completely surrounds the pre-molded part, at least in the direction of the plane of the housing wall. Perpendicular to the housing wall, the pre-molded part can protrude over the molded area.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Vorspritzling mehrteilig ausgeführt ist mit Behälter und Deckel, wobei im Behälter das Dichtungsteil vorgesehen ist. Dabei kann der Behälter in einem ersten Vorspritzvorgang hergestellt sein und zeitlich parallel dazu oder später der Deckel.In a further development of the invention it is provided that the pre-molded part is designed in several parts with container and lid, wherein the sealing part is provided in the container. In this case, the container can be made in a first pre-injection and parallel in time or later the lid.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung umgibt der Vorspritzling das Dichtungsteil vollständig, zumindest in Richtung oder in der Ebene der Gehäuse-Wandung. Sofern der Vorspritzling das Dichtungsteil vollständig umgibt, erstreckt sich der Körper, Leiter oder dergleichen durch beide Teile - Vorspritzling und Dichtungsteil - hindurch.According to a further aspect of the invention, the pre-molded part surrounds the sealing part completely, at least in the direction or in the plane of the housing wall. If the Preimpact surrounds the sealing part completely, the body, conductor or the like extends through both parts - pre-molded part and sealing part - through.
Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, dass das Einsatzteil eine Nut zur Aufnahme einer Ringdichtung aufweist, wobei die Ringdichtung den Einsatz zur Gehäuse-Wandung abdichtet. Vorteilhafterweise ist der Einsatz außerhalb der Nut mit der Gehäuse-Wandung fest verbunden, insbesondere verschraubt.According to the invention it is further provided that the insert part has a groove for receiving a ring seal, wherein the ring seal seals the insert to the housing wall. Advantageously, the insert outside the groove with the housing wall is firmly connected, in particular screwed.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine stark vereinfachte Ausführung eines Vakuum- Gehäuses mit einer vakuumdichten Unterbrechung einer Gehäuse-Wandung. Die Gehäuse-Wandung oder sogar das Gehäuse insgesamt können aus einem Polymer- Werkstoff hergestellt sein, insbesondere Polycarbonat. Ein zusätzlicher Einsatz aus Polymer-Werkstoff ist dann nicht zwingend erforderlich. Stattdessen ist ein Dichtungsteil aus einem Elastomer-Werkstoff in der Gehäuse-Wandung angeordnet und dichtet so einen durch die Wandung hindurchgeführten Körper zur Wandung hin ab. Der Elastomer- Werkstoff erstreckt sich an oder innerhalb der Gehäuse-Wandung rund um den Körper. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Elastomer-Werkstoff um Silikon oder um einen anderen geeigneten Elastomer.The invention also provides a greatly simplified embodiment of a vacuum housing with a vacuum-tight interruption of a housing wall. The housing wall or even the housing as a whole can be made of a polymer material, in particular polycarbonate. An additional use of polymer material is then not mandatory. Instead, a sealing member made of an elastomeric material in the housing wall is arranged, thus sealing a guided through the wall body towards the wall from. The elastomeric material extends on or within the housing wall around the body. Preferably, the elastomeric material is silicone or other suitable elastomer.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Einsatzes für Vakuum-Gehäuse weist folgende Schritte auf:The method according to the invention for producing an insert for vacuum housings has the following steps:
a) ein Vorspritzling wird um einen einzubettenden Körper herumgespritzt, derart, dass der Körper beidseitig aus dem Vorspritzling hervorsteht, und derart, dass ein Hohlraum um den Körper herum für ein Dichtungsteil frei bleibt.a) a preform is sprayed around a body to be embedded, such that the body protrudes from both sides of the preform, and such that a cavity around the body remains free for a sealing part.
b) das Dichtungsteil wird in den Hohlraum eingebracht,b) the sealing part is introduced into the cavity,
c) anschließend wird der Vorspritzling zur Erzielung einer gewünschten Gestalt des Einsatzes umspritzt unter Bildung eines angespritzten Außenteils des Einsatzes.c) then the preform is overmolded to obtain a desired shape of the insert to form a molded outer part of the insert.
Die Herstellung erfolgt im Spritzgussverfahren. Die Aufteilung des Verfahrens in die Herstellung des Vorspritzlings, das Einbringen des Dichtungsteils und das anschließende Anspritzen eines Außenteils hat sich als vorteilhaft für die Dichtigkeit und Maßhaltigkeit des Einsatzes herausgestellt.The production takes place by injection molding. The division of the method in the production of the pre-molded part, the introduction of the sealing part and the subsequent Injection of an outer part has been found to be advantageous for the tightness and dimensional accuracy of the insert.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung wird der Vorspritzling mehrteilig ausgeführt, nämlich zumindest mit Behälter und Deckel. Entsprechend wird zunächst der Behälter um den Körper herum vorgespritzt, dann das Dichtungsteil in den Behälter eingebracht und danach der Deckel zur Abdeckung des Dichtungsteils vorgespritzt. Deckel und Behälter sind die Bestandteile des Vorspritzlings.According to a further aspect of the invention, the preform is made in several parts, namely at least with container and lid. Accordingly, first the container is pre-injected around the body, then the sealing part is introduced into the container and then the lid is pre-injected to cover the sealing part. Lid and container are the components of the preform.
Ein anderes erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Einsatzes für ein Vakuum-Gehäuse weist zumindest folgende Schritte auf:Another method according to the invention for producing an insert for a vacuum housing has at least the following steps:
a) ein nach der Herstellung beidseitig aus dem Einsatz hervorstehender Körper wird mit einem Dichtungsteil versehen,a) a body protruding from the insert on both sides after production is provided with a sealing part,
b) ein Einsatzteil wird im Spritzgussverfahren um das Dichtungsteil herumgeformt.b) an insert is molded around the seal member by injection molding.
Wie weiter oben bereits erwähnt, ist das Dichtungsteil aus einem Elastomer hergestellt, vorzugsweise aus Silikon oder einem anderen geeigneten Elastomer, etwa auf Kautschuk- oder Acrylbasis. Das Einsatzteil besteht aus einem spritzgussfähigen Polymer, insbesondere Polycarbonat.As previously mentioned, the sealing member is made of an elastomer, preferably of silicone or other suitable elastomer, such as rubber or acrylic. The insert consists of an injection-moldable polymer, in particular polycarbonate.
In der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der elektrische Leiter bzw. in allgemeinerer Form ein durch die Gehäusewandung hindurchzuführender Körper direkt in einen vorzugsweise nach dem Aushärten inelastischen Kunststoffkörper dauerhaft und insbesondere bindend eingebettet. Vorzugsweise erfolgt dies durch Gießen oder Spritzgießen des Einsatzteils aus Kunststoff. Zur Vermeidung der Ausbildung nachträglich entstehender Leckkanäle oder Risse durch thermischen und mechanischen Stress ist eine Elastomer-Masse in die Vorrichtung integriert. Die Elastomer-Masse - das Dichtungsteil - wird im Herstellungsprozess mit dem Körper und mit dem Kunststoff des umgebenden Einsatzteils dauerhaft verbunden. Ein Material, welches sowohl an metallischen Leitern, als auch an Schaugläsern und Kunststoffen gut anhaftet, ist Silikon. Die entstehende Verbindung ist zuverlässig und erfordert keine weitere Handarbeit bei der Fertigung. Wegen der Anhaftung des Dichtungsteils am durchzuführenden Körper und an dem umgebenden Einsatzteil ist per se keine Dichtkraft erforderlich. Das Material des Dichtungsteils ist zunächst plastisch fließend und nach dem Abbinden dauerelastisch.In the device according to the invention or in accordance with the method according to the invention, the electrical conductor or, more generally, a body to be passed through the housing wall is embedded permanently and in particular in a binding manner, preferably in a preferably inelastic plastic body after curing. This is preferably done by casting or injection molding of the insert made of plastic. To avoid the formation of subsequently resulting leakage channels or cracks due to thermal and mechanical stress, an elastomer compound is integrated into the device. The elastomer mass - the sealing part - is permanently connected in the manufacturing process with the body and with the plastic of the surrounding insert part. A material which adheres well to metallic conductors as well as to sight glasses and plastics is silicone. The resulting connection is reliable and requires no further manual labor during production. Because of the adhesion of the sealing part to be performed on the body and on the Surrounding insert is per se no sealing force required. The material of the sealing part is initially plastic flowing and permanently elastic after setting.
Alternativ oder zusätzlich zu den haftenden Werkstoffpaarungen - Dichtungsteil haftet am Einsatzteil und Dichtungsteil haftet am Körper - kann das Dichtungsteil vom Einsatzteil bis an den Körper heran überwiegend oder vollständig umschlossen sein. Das heißt, das Dichtungsteil ist außerhalb des Einsatzteils kaum oder überhaupt nicht zugänglich.Alternatively or in addition to the adhesive material pairings - the sealing part adheres to the insert part and the sealing part adheres to the body - the sealing part can be predominantly or completely enclosed by the insert part as far as the body. That is, the sealing member is outside the insert hardly or not accessible.
Das Herstellungsverfahren kann so durchgeführt werden, dass der Körper, beispielsweise ein elektrischer Leiter, von einer anhaftenden Dichtmasse als Dichtungsteil umgeben wird.The manufacturing method can be carried out such that the body, for example an electrical conductor, is surrounded by an adhesive sealant as a sealing part.
Dabei kann der Körper bereits einen angegossenen und insbesondere ausgehärtetenIn this case, the body already has a cast and especially cured
Vorspritzling aufweisen. Erforderlich ist dies aber nicht. Im nächsten Fertigungsschritt werden der Körper und das Dichtungsteil gemeinsam in das Einsatzteil oder in ein Teil hiervon eingebettet. Die Einbettung erfolgt vorzugsweise durch Gießen oder Spritzgießen des Einsatzteils, ggf. in Verbindung mit einem nachfolgenden Aushärten oder Abbinden des letzteren.Preimpatch have. But this is not necessary. In the next manufacturing step, the body and the sealing member are embedded together in the insert part or in a part thereof. The embedding is preferably carried out by casting or injection molding of the insert part, possibly in conjunction with a subsequent curing or setting of the latter.
Die vorgesehene Einbettung des Dichtungsteils unterbindet die Möglichkeit der Entstehung von Leckkanälen oder Rissen im Laufe der Zeit. Durch thermischen oder mechanischen Stress auftretende Kräfte werden im Bereich des Dichtungsteils abgefangen und es entsteht eine zuverlässig rissfreie Zone, die zur Dichtigkeit des Gesamtbauteils führt. Dabei ist eine Dichtwirkung des Dichtungsteils vorteilhaft aber nicht zwingend erforderlich. Auch ist eine auf das Dichtungsteil wirkende, zusätzliche Anpresskraft nicht erforderlich. Beim Gießen des Einsatzteils umfließt das zunächst plastische Material den Körper mit dem anliegenden Dichtungsteil, bindet dann ab oder härtet aus, und ist danach inelastisch. Beim Spritzgießen des Einsatzteils wirkt ein relativ hoher Anpressdruck auf das eingegossene Dichtungsteil, was hinsichtlich der geforderten langfristigen Abdichtung zusätzliche Vorteile bietet, insbesondere in Verbindung mit den genannten haftenden Werkstoffpaarungen.The proposed embedding of the sealing member prevents the possibility of the formation of leakage channels or cracks over time. Due to thermal or mechanical stress forces are absorbed in the region of the sealing part and there is a reliable crack-free zone, which leads to the tightness of the entire component. In this case, a sealing effect of the sealing part is advantageous but not mandatory. Also, an acting on the sealing part, additional contact force is not required. During casting of the insert, the initially plastic material flows around the body with the adjacent sealing part, then binds or hardens, and is then inelastic. In injection molding of the insert, a relatively high contact pressure acts on the cast-in sealing part, which offers additional advantages in terms of the required long-term sealing, in particular in conjunction with said adhesive material pairings.
Der durch das Verfahren hergestellte Einsatz kann in herkömmlicher Weise mit dem Vakuum-Gehäuse verbunden werden, beispielsweise durch Anschrauben an die Vakuum- Gehäuse-Wandung mit dazwischen liegendem Dichtring. Das Vakuum-Gehäuse muss hierfür beispielsweise nur Sackbohrungen mit Innengewinde für die Verschraubung und eine ausreichend große Öffnung für den Einsatz aufweisen. Der Einsatz selbst kann beim Hersteller vorgefertigt und hinsichtlich der Dichtigkeit des Übergangs zwischen Einsatzteil und Körper überprüft werden. Der Endanwender kann Einsätze selbst austauschen, ohne dabei die Dichtigkeit der Anbindung vom Einsatzteil zum Körper überprüfen zu müssen. Anstelle eines Dichtrings zwischen Einsatz und Vakuum-Gehäuse kann der Einsatz auch eine integrierte Dichtung aufweisen, vorzugsweise aus demselben Material wie das eingebettete Dichtungsteil. Die für den Anschluss des Einsatzes an das Vakuum-Gehäuse vorgesehene Dichtung kann z. B. an den Einsatz angegossen sein, etwa als angegossene Silikondichtung. Dies verringert die Anzahl der Teile und stellt sicher, dass kein Dichtring verloren geht.The insert made by the method may be conventionally connected to the vacuum housing, for example by screwing it to the vacuum housing wall with the seal ring therebetween. For this purpose, the vacuum housing, for example, only has blind bores with an internal thread for the screw connection and a sufficiently large opening for use. The insert itself can be prefabricated by the manufacturer and checked for the tightness of the transition between insert and body. The end user can replace inserts himself, without having to check the tightness of the connection from the insert to the body. Instead of a sealing ring between the insert and the vacuum housing, the insert may also have an integrated seal, preferably of the same material as the embedded sealing part. The provided for the connection of the insert to the vacuum housing seal may, for. B. may be cast on the insert, such as a molded silicone gasket. This reduces the number of parts and ensures that no sealing ring is lost.
In der vereinfachten Ausführungsform wird die Gehäuse-Wandung des Vakuum- Gehäuses im Gussverfahren, durch Spritzgießen, Warmumformung oder Hochdruckumformung hergestellt und auf diese Weise der Körper mit dem angegossenen Dichtungsteil in die Gehäuse-Wandung eingebettet. Auch hier wird vorzugsweise zunächst das Dichtungsteil an den Körper angegossen oder angespritzt und anschließend die sich ergebende Einheit in die Gehäuse-Wandung aus einem Polymer-Werkstoff eingegossen oder eingebettet, bzw. die Gehäuse-Wandung wird an die Einheit aus Körper und vorzugsweise abgebundenem, elastischem Dichtungsteil angeformt. Auch hier werden haftende Werkstoffpaarungen bevorzugt. Bei ausreichender Einbettung des Dichtungsteils in die Gehäuse-Wandung sind die haftenden Werkstoffpaarungen aber nicht zwingend. Wichtiger ist, dass das Material der Gehäuse-Wandung auch an den Körper bindend angeformt oder angegossen wird und daran aushärtet oder abbindet.In the simplified embodiment, the housing wall of the vacuum housing is produced by casting, by injection molding, hot forming or high pressure forming and in this way the body is embedded with the molded sealing part in the housing wall. Again, preferably the sealing member is first molded or molded onto the body and then cast or embedded the resulting unit in the housing wall of a polymer material, or the housing wall is connected to the unit of body and preferably tied, elastic Seal part molded. Again, adhesive material pairings are preferred. With sufficient embedding of the sealing part in the housing wall but the adhesive material pairings are not mandatory. It is more important that the material of the housing wall is also integrally formed or cast on the body and hardens or sets.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Massenspektrometer mit einem Vakuum-Gehäuse in der beschriebenen Ausführung.The invention also provides a mass spectrometer with a vacuum housing in the described embodiment.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung im Übrigen und aus den Ansprüchen. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Es zeigen:Further features of the invention will become apparent from the description, moreover, and from the claims. Advantageous embodiments of the invention are explained below with reference to figures. Show it:
Fig. 1 Einen Querschnitt durch einen Einsatz für ein Vakuum-Gehäuse,1 shows a cross section through an insert for a vacuum housing,
Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Einsatz mit Schauglas,2 shows a cross section through an insert with sight glass,
Fig.3 einen Querschnitt durch einen Einsatz mit einem Lichtleiter oder einer Kapillare,3 shows a cross section through an insert with a light guide or a capillary,
Fig.4 einen Querschnitt durch eine Gehäuse-Wandung mit durchgeführtem Leiter. In Fig. 1 erkennbar ist ein Einsatz 10 für ein Vakuum-Gehäuse, wobei der Einsatz 10 die Funktion einer Durchführung durch eine Gehäuse-Wandung (nicht gezeigt) hat. Hindurchgeführt ist nämlich ein elektrischer Leiter 11 , der hier als Stahlstift ausgebildet ist.4 shows a cross section through a housing wall with performed conductor. In Fig. 1 can be seen an insert 10 for a vacuum housing, wherein the insert 10 has the function of a passage through a housing wall (not shown). An electrical conductor 11, which is designed here as a steel pin, is passed through.
Der Einsatz 10 weist außerdem ein Dichtungsteil 12 und ein aus Außenteil 13 und Vorspritzling 14 bestehendes Einsatzteil auf. Der Vorspritzling 14 ist unterteilt in einen Behälter 15 und einen Deckel 16, wobei eine Trennungslinie 17 zwischen diesen beiden Teilen senkrecht zum Leiter 1 1 verläuft und vorzugsweise etwa auf halber Höhe des Dichtungsteils 12 liegt.The insert 10 also has a sealing part 12 and an outer part 13 and pre-molded part 14 existing insert part. The preform 14 is divided into a container 15 and a lid 16, wherein a dividing line 17 between these two parts is perpendicular to the conductor 1 1 and preferably located approximately halfway up the sealing part 12.
Bei der Herstellung des Einsatzes 10 wird vorzugsweise so vorgegangen, dass zunächst der Behälter 15 als Teil-Vorspritzling mit ringsum eingegossenem aber beidseitig vorstehenden Leiter 11 geformt wird. Anschließend wird in einen freien Hohlraum 18 des Behälters 15 eine aus einem Elastomer bestehende Dichtungsmasse als Dichtungsteil 12 eingebracht. Dabei kann die Dichtungsmasse bzw. das Dichtungsteil 12 über den Hohlraum 18 überstehen und annähernd eine Kugelform aufweisen. Zugleich liegt die Dichtungsmasse dichtend am Leiter 11 an und natürlich auch am Behälter 15. Anschließend wird als zweiter Teil-Vorspritzling der Deckel 16 zur Abdeckung des Dichtungsteils 12 angeformt. Dadurch ist das Dichtungsteil 12 versenkt angeordnet, nämlich vollständig eingeschlossen. Dabei kann im Bereich der Trennungslinie 17 eine dichte Verbindung zwischen Behälter 15 und Deckel 16 gebildet sein.In the production of the insert 10, the procedure is preferably such that initially the container 15 is formed as a partial pre-molded part with the conductor 11 cast round on both sides but protruding on both sides. Subsequently, in a free cavity 18 of the container 15, a sealing compound consisting of an elastomer is introduced as the sealing part 12. In this case, the sealant or the sealing member 12 project beyond the cavity 18 and have approximately a spherical shape. At the same time the sealant is sealingly on the conductor 11 and of course on the container 15. Subsequently, the cover 16 is formed as a second partial pre-molded part for covering the sealing part 12. As a result, the sealing member 12 is arranged sunk, namely completely enclosed. It can be formed in the region of the dividing line 17, a tight connection between the container 15 and cover 16.
Schließlich wird radial außen an Behälter 15 und Deckel 16 das Außenteil 13 angespritzt. Letzteres weist eine Ringnut 19 für eine an der Gehäuse-Wandung anliegende Ringdichtung auf (nicht gezeigt). Außerdem sind außerhalb der Ringnut 19 Anschlussbohrungen 20 vorgesehen.Finally, the outer part 13 is molded radially on the outside of container 15 and lid 16. The latter has an annular groove 19 for a voltage applied to the housing wall ring seal (not shown). In addition, 19 connection bores 20 are provided outside of the annular groove.
Der elektrische Leiter 11 ist hier mit glatter, stabförmiger Gestalt gezeigt. Alternativ kann der Leiter 11 an seiner Außenseite Erhebungen und Vertiefungen aufweisen zur festeren Verbindung mit dem Vorspritzling 14.The electrical conductor 11 is shown here with a smooth, rod-shaped shape. Alternatively, the conductor 11 may have on its outside elevations and depressions for tighter connection with the pre-molded part 14th
Die in mehreren Schritten ausgeführte Herstellung mit Vorspritzling 14 und Außenteil 13 gewährleistet eine besonders innige und dichte Verbindung der einzelnen Bestandteile. Wärme und Druck beim Anspritzen des Außenteils 13 sorgen für eine gute Verbindung mit dem Vorspritzling 14. Zugleich wird durch den hohen Druck der Vorspritzling 14 mit der eingefüllten Dichtungsmasse bzw. dem Dichtungsteil 12 komprimiert und so die Dichtigkeit weiter verbessert. Die Ausbildung von Rissen in dieser Region wird wirksam verhindert, so dass sich kein Leckpfad ausbilden kann.The multi-step production with pre-molded part 14 and outer part 13 ensures a particularly intimate and tight connection of the individual components. Heat and pressure during injection molding of the outer part 13 ensure a good connection At the same time, the preform 14 is compressed by the high pressure with the filled sealant or the sealing member 12 and so further improves the tightness. The formation of cracks in this region is effectively prevented, so that no leak path can form.
Grundsätzlich hängt die Form des Einsatzes 10 von der Anwendung ab. Alternativ zu der gezeigten Form kann der Einsatz die Geometrie von standardisierten Vakuum-Flanschen und -Verbindern aufweisen, zum Beispiel gemäß den Normen für Kleinflansche (KF) oder entsprechend dem CF-Standard, insbesondere für Bauteile mit Bezug zum Ultrahochvakuum. Anstelle der Ringnut mit eingelegtem Dichtring können auch andere Dichtmittel vorgesehen sein.Basically, the shape of the insert 10 depends on the application. As an alternative to the form shown, the insert may have the geometry of standardized vacuum flanges and connectors, for example in accordance with the standards for small flanges (KF) or according to the CF standard, in particular for components with an ultra-high vacuum. Instead of the annular groove with inserted sealing ring and other sealing means may be provided.
Auch sind spezielle anwendungsspezifische Formen des Einsatzes 10 möglich, auch mit Klammern oder Schrauben fixierte Formen. Möglich ist auch eine Montage mit direkt am Einsatz angegossenem Gewinde in ein entsprechendes Gegenstück oder eine Klipp- Montage mit Spangen im Inneren oder Äußeren des Vakuum-Gehäuses. Die Spangen oder Laschen können auch direkt Teil des Einsatzes sein.Also, special application-specific forms of the insert 10 are possible, even with clamps or screws fixed shapes. Also possible is an assembly with directly cast on the thread in a corresponding counterpart or a clip assembly with clips inside or outside the vacuum housing. The clips or tabs can also be part of the insert directly.
Das Vakuum-Gehäuse oder eine Wandung desselben können zusammen mit dem Einsatz einteilig hergestellt sein. Auch können mehrere Leiter 11 oder Körper eingeschlossen sein in einen gemeinsamen Einsatz, vorzugsweise mit eigenem Dichtungsteil je Körper.The vacuum housing or a wall thereof may be made in one piece with the insert. Also, a plurality of conductors 11 or body may be included in a common use, preferably with its own sealing member per body.
Anstelle eines elektrischen Leiters können andere Körper vorgesehen sein, etwa Schaugläser (viewports), optische oder opto-elektronische Kopplungen, Glasfasern, mechanische Durchführungen (zum Beispiel Drehdurchführungen), Kapillaren usw. DieInstead of an electrical conductor other bodies may be provided, such as sight glasses (viewports), optical or opto-electronic couplings, glass fibers, mechanical feedthroughs (for example, rotary joints), capillaries, etc. The
Erfindung ist grundsätzlich verwendbar für alle Arten von Durchführungen, das heißt zumInvention is basically usable for all types of feedthroughs, ie for
Durchführen von Nicht-Kunststoffen allgemein durch urgeformte Kunststoffteile zumPerforming non-plastics in general by urformed plastic parts for
Masse-, Energie- oder Informationstransport im Zusammenhang mit einem Vakuum- Gehäuse. Dabei können die Kunststoffteile auch auf andere Art als durch Spritzguss ausgeformt werden, beispielsweise durch Extrudieren.Mass, energy or information transport in connection with a vacuum housing. The plastic parts can also be formed in other ways than by injection molding, for example by extrusion.
Fig. 2 zeigt einen Einsatz mit Schauglas 21 im Einsatzteil 22. Vollständig eingebettet zwischen Schauglas 21 und Einsatzteil 22 ist das umlaufende Dichtungsteil 12. An seiner Unterseite weist der Einsatz 10 eine umlaufende Dichtkante 23 auf. Der Einsatz liegt,mit der Dichtkante 23 an einer nicht gezeigten Gehäuse-Wandung an. Die Dichtkante 23 wirkt abdichtend entweder durch Einsinken in ein weicheres Gehäuse-Element oder durch Verformung der relativ schmalen Dichtkante bei Kontakt mit einem härteren Gehäuse- Element. Vorzugweise ist der in Fig. 2 gezeigte Einsatz 10 rotationssymmetrisch mit entsprechend zylindrischem Schauglas 21.Fig. 2 shows an insert with sight glass 21 in the insert part 22. Completely embedded between sight glass 21 and insert 22 is the circumferential sealing part 12. At his Bottom, the insert 10 has a circumferential sealing edge 23. The insert is located with the sealing edge 23 on a housing wall, not shown. The sealing edge 23 acts sealingly either by sinking into a softer housing element or by deformation of the relatively narrow sealing edge in contact with a harder housing element. Preferably, the insert 10 shown in FIG. 2 is rotationally symmetrical with a correspondingly cylindrical sight glass 21.
Fig. 3 zeigt einen Einsatz 10 als Durchführung für einen Lichtleiter oder eine Kapillare 24. Analog zu Fig. 1 ist hier ein Vorspritzling 14 vorgesehen, in dem das vollständig eingebettete Dichtungsteil 12 gehalten ist und gegenüber der Kapillare 24 abdichtet. Außen an den Vorspritzlingen 14 ist ein Außenteil 13 angespritzt. Vorspritzling 14 und Außenteil 13 bilden hier das Einsatzteil. An der Unterseite des Außenteils 13 ist ein elastisches Dichtmaterial 25 umlaufend direkt angearbeitet. Es kann sich dabei um den selben Werkstoff handeln wie bei dem Dichtungsteil 12. Möglich ist aber auch ein anderer elastischer Werkstoff.Fig. 3 shows an insert 10 as a passage for a light guide or capillary 24. Analogous to FIG. 1 here is a preform 14 is provided, in which the fully embedded seal member 12 is held and seals against the capillary 24. Outside of the pre-molded parts 14, an outer part 13 is molded. Pre-molded part 14 and outer part 13 form here the insert part. On the underside of the outer part 13, an elastic sealing material 25 is peripherally worked directly. It may be the same material as in the seal member 12. But also possible is another elastic material.
Schließlich betrifft Fig. 4 eine vereinfachte Ausführung. Eine Gehäuse-Wandung 26 aus einem Polymer-Werkstoff nimmt unmittelbar das Dichtungsteil 12 und den hindurchgeführten elektrischen Leiter 11 auf. Die Gehäuse-Wandung 26 kann zusammen mit dem hindurchgeführten Leiter 11 in einem Arbeitsgang gefertigt sein. Vorzugsweise wird dann nur noch das Dichtungsteil 11 angespritzt. Hierzu weist die Gehäuse-Wandung 26 außenseitig im Bereich des Leiters 11 eine Vertiefung 27 auf, in welcher das Dichtungsteil 12 Aufnahme findet. Letzteres kann über die Gehäuse-Wandung hervorstehen oder nur innerhalb der Mulde 27 vorgesehen sein.Finally, Fig. 4 relates to a simplified embodiment. A housing wall 26 made of a polymer material accommodates directly the sealing part 12 and the electrical conductor 11 passed through. The housing wall 26 may be manufactured together with the guided conductor 11 in one operation. Preferably, then only the seal member 11 is molded. For this purpose, the housing wall 26 on the outside in the region of the conductor 11 on a recess 27 in which the seal member 12 is receiving. The latter may protrude beyond the housing wall or be provided only within the trough 27.
Die Erfindung ist bevorzugt verwendbar im Zusammenhang Massenspektrometern und mit Hochvakuum- bzw. Ultrahochvakuum-Bedingungen in einem Vakuum-Gehäuse. BezugszeichenlisteThe invention is preferably usable in the context of mass spectrometers and with high vacuum or ultrahigh vacuum conditions in a vacuum housing. LIST OF REFERENCE NUMBERS
10 Einsatz10 use
11 elektrischer Leiter11 electrical conductors
12 Dichtungsteil12 sealing part
13 Außenteil13 outdoor unit
14 Vorspritzling14 pre-molded part
15 Behälter15 containers
16 Deckel16 lids
17 Trennungslinie17 dividing line
18 Hohlraum18 cavity
19 Ringnut19 ring groove
20 Schraubverbindung20 screw connection
21 Schauglas21 sight glass
22 Einsatzteil 3 Dichtkante 4 Kapillare 5 elastisches Dichtmaterial 6 Gehäuse-Wandung 7 Mulde 22 Insert 3 Sealing edge 4 Capillary 5 Elastic sealing material 6 Housing wall 7 Trough

Claims

Patentansprüche claims
1. Vakuum-Gehäuse mit einem Einsatz (10) in einer Gehäuse-Wandung, insbesondere als Durchführung einer elektrischen Verbindung, für eine mechanische Durchführung, für Schaugläser oder für andere vakuumdichte Unterbrechungen der Gehäuse-Wandung, mit mindestens einem im Einsatz (10) gehaltenen Körper, welcher sich durch die Gehäuse-Wandung erstreckt, wobei der Einsatz (10) ein Einsatzteil aus einem Polymer-Werkstoff und ein Dichtungsteil (12) aus einem Elastomer-Werkstoff aufweist, wobei das Dichtungsteil (12) den Körper zum Einsatzteil abdichtet, und wobei das Einsatzteil an den Körper angegossen oder angespritzt ist.1. Vacuum housing with an insert (10) in a housing wall, in particular as performing an electrical connection, for a mechanical implementation, for sight glasses or other vacuum-tight interruptions of the housing wall, with at least one in use (10) held Body extending through the housing wall, the insert (10) having an insert made of a polymer material and a seal member (12) made of an elastomeric material, the seal member (12) sealing the body to the insert member, and wherein the insert is molded or molded onto the body.
2. Vakuum-Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Polymer-Werkstoff spritzgussfähig ist.2. Vacuum housing according to claim 1, characterized in that the polymer material is injection-moldable.
3. Vakuum-Gehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Polymer-Werkstoff ein Polycarbonat-Werkstoff ist.3. Vacuum housing according to claim 1 or 2, characterized in that the polymer material is a polycarbonate material.
4. Vakuum-Gehäuse nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elastomer-Werkstoff Silikon oder eine Silikon-Verbindung beinhaltet oder ist.4. Vacuum housing according to claim 1 or one of the further claims, characterized in that the elastomer material includes or is silicone or a silicone compound.
5. Vakuum-Gehäuse nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der im Einsatz (10) gehaltene Körper ein elektrischer Leiter (11) ist, insbesondere ein metallischer elektrischer Leiter.5. Vacuum housing according to claim 1 or one of the further claims, characterized in that the in use (10) held body is an electrical conductor (11), in particular a metallic electrical conductor.
6. Vakuum-Gehäuse nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzteil mehrteilig ist, mit einem Vorspritzling (14) unmittelbar am Dichtungsteil (12) und mit einem am Vorspritzling (14) angespritzten Bereich, insbesondere einem Außenteil (13). 6. Vacuum housing according to claim 1 or one of the further claims, characterized in that the insert part is multi-part, with a pre-molded part (14) directly on the sealing part (12) and with a pre-molded part (14) molded area, in particular an outer part ( 13).
7. Vakuum-Gehäuse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorspritzling (14) mehrteilig ausgeführt ist mit Behälter (15) und Deckel (16), wobei im Behälter das Dichtungsteil (12) vorgesehen ist.7. Vacuum housing according to claim 6, characterized in that the pre-molded part (14) is designed in several parts with container (15) and cover (16), wherein in the container, the sealing part (12) is provided.
8. Vakuum-Gehäuse nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorspritzling (14) das Dichtungsteil (12) vollständig umgibt, zumindest in Richtung der Gehäuse-Wandung.8. Vacuum housing according to claim 6 or 7, characterized in that the pre-molded part (14) completely surrounds the sealing part (12), at least in the direction of the housing wall.
9. Vakuum-Gehäuse nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzteil eine Nut (19) zur Aufnahme einer Ringdichtung aufweist, wobei die Ringdichtung den Einsatz (10) zur Gehäuse-Wandung abdichtet.9. Vacuum housing according to claim 1 or one of the further claims, characterized in that the insert part has a groove (19) for receiving a ring seal, wherein the ring seal seals the insert (10) to the housing wall.
10. Vakuum-Gehäuse mit einer vakuumdichten Unterbrechung einer Gehäuse- Wandung (26), insbesondere als Durchführung einer elektrischen Verbindung, als mechanische Durchführung, für Schaugläser oder andere Unterbrechungen der Gehäuse- Wandung, mit mindestens einem Körper, welcher sich durch die Gehäuse-Wandung (26) erstreckt, wobei die Gehäuse-Wandung (26) aus einem Polymer-Werkstoff besteht, wobei ein Dichtungsteil (12) aus einem Elastomer-Werkstoff zwischen Körper und Gehäuse- Wandung angeordnet ist und den Körper zur Gehäuse-Wandung abdichtet.10. Vacuum housing with a vacuum-tight interruption of a housing wall (26), in particular as an electrical connection, as a mechanical implementation, for sight glasses or other interruptions of the housing wall, with at least one body which extends through the housing wall (26), wherein the housing wall (26) consists of a polymer material, wherein a sealing part (12) of an elastomeric material between the body and the housing wall is arranged and seals the body to the housing wall.
11. Verfahren zur Herstellung eines Einsatzes (10) für Vakuum-Gehäuse, insbesondere nach einem der voranstehenden Ansprüche, mit folgenden Schritten,11. A method for producing an insert (10) for vacuum housing, in particular according to one of the preceding claims, with the following steps,
a) ein Vorspritzling (14) wird um einen einzubettenden Körper herum gespritzt, derart, dass der Körper beidseitig aus dem Vorspritzling (14) hervor steht, und derart, dass ein Hohlraum (18) um den Körper herum für ein Dichtungsteil (12) frei bleibt, b) das Dichtungsteil (12) wird in den Hohlraum (18) eingebracht, c) anschließend wird der Vorspritzling (14) zur Erzielung einer gewünschten Gestalt des Einsatzes (10) umspritzt unter Bildung eines angespritztena) a preform (14) is injected around a body to be embedded such that the body protrudes on both sides of the preform (14), and such that a cavity (18) around the body for a sealing part (12) free b) the sealing part (12) is introduced into the cavity (18), c) then the pre-molded part (14) is overmolded to obtain a desired shape of the insert (10) to form a molded part
Außenteils des Einsatzes.External part of the insert.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Vorspritzling (14) mehrteilig ausgeführt wird, nämlich zumindest mit Behälter (15) und Deckel (16), und dass zunächst der Behälter um den Körper vorgespritzt wird, dass dann das Dichtungsteil (12) in den Behälter (15) eingebracht wird, und dass danach der Deckel (16) zur Abdeckung des Dichtungsteils (12) vorgespritzt wird.12. The method according to claim 11, characterized in that the pre-molded part (14) is designed in several parts, namely at least with container (15) and cover (16), and in that first the container is pre-injected around the body, then the sealing part (12) is introduced into the container (15), and then the cover (16) is pre-injected to cover the sealing part (12).
13. Verfahren zum Herstellen eines Einsatzes (10) für ein Vakuum-Gehäuse, insbesondere nach einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 9, mit folgenden Schritten:13. A method for producing an insert (10) for a vacuum housing, in particular according to one of the preceding claims 1 to 9, with the following steps:
a) ein nach der Herstellung beidseitig aus dem Einsatz (10) hervorstehender Körper wird mit einem Dichtungsteil (12) versehen, b) ein Einsatzteil wird im Spritzgussverfahren um das Dichtungsteil (12) herumgeformt.a) a body projecting from the insert (10) on both sides after production is provided with a sealing part (12), b) an insert part is molded around the sealing part (12) by injection molding.
14. Massenspektrometer mit einem Vakuum-Gehäuse nach einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 10. 14. Mass spectrometer with a vacuum housing according to one of the preceding claims 1 to 10.
PCT/EP2008/005665 2007-07-20 2008-07-11 Vacuum housing and method for producing an insert for a vacuum housing WO2009012898A1 (en)

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