Сверхвысоковакуумный клапан

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 02.11.79 (21) 2837219/25-08 с присоединением заявки №вЂ” (51) М. Кл.з

F 16 К 1/12

Гееудлрстееиимй кеаитет

СССР (23) Приоритет—

Опубликовано 15.10.81. Бюллетень № 38

Дата опубликования описания 25.10.81 (53) УДК 621.646 (088.8) te делам изебретеиий и еткрмтий (72) Автор изобретения

Л. Н. Назаров с

/ (71) Заявитель с!,t (54) СВЕРХВЫСОКОВАКУУМНЫЙ КЛАПАН

Изобретение относится к машиностроению, в частности к вакуумной технике, где может быть использовано, например, в сверхвысоковакуумных установках для отсечения средств откачки, в системах, где требуется прогрев клапана в закрытом состоянии, в печах отжига и вводах движения.

Известна конструкция затвора для высоковакуумных систем, содержащая клапан, седло, выполненное в виде пористого тела, пропитанного жидким металлом, и систему нагрева или охлаждения (1).

Недостатком этого клапана является то, что жидкий металл-уплотнитель, размещенный в пористом теле седла, не смачивает поверхность клапана в результате его окисления даже в условиях вакуума, что не позволяет получить герметичного соединения и ограничивает ресурс работы временем образования окнсной пленки более 10A..

Наиболее близким к предлагаемому является затвор, содержащий корпус, в нижней части которого в кольцевой ванне размешен металл-уплотнитель, расплавляемый с помощью наружного нагревателя и взаимодействующий с экраном, в нижней части которого имеется кольцевой желоб. Экран соединен с приводным штоком (2).

Недостатком этого устройства является сложность конструкции и малый ресурс работы.

S Цель изобретения — упрощение конструкции и повышение надежности.

Указанная цель достигается тем, что в герметизирующем экране образована кольцевая щель, сообщенная с кольцевым каналом, причем объем щели по отношению тО к объему кольцевого канала составляет величину, не меньшую, чем коэффициент объем ного расширения используемого металлауплотнителя, а стенки, образующие щель, герметично покрыты материалом, хорошо смачиваемым металлом-уплотнителем.

На чертеже показан сверхвысоковакуумный клапан, разрез.

Клапан содержит корпус 1, снабженный верхним, боковым и нижним пристыковочными фланцами, кольцевой ванной для металла-уплотнителя 2 и кольцевым каналом для охлаждающей жидкости 3.

Внутренняя полость кольцевой ванны герметично покрыта материалом, например

87288!

<о

25 зо

55 серебром, хорошо смачиваемым металломуплотнителем, например оловом, индием. По периметру кольцевой ванны установлена система нагрева 4. На верхнем пристыковочном фланце корпуса 1 установлен фланец 5, выполненный из немагнитного материала, на котором закреплен электродвигатель 6. На валу электродвигателя закреплен внешний диск 7 с магнитными элементами 8.

С внутренней стороны фланца 5 на подшипнике 9 закреплен внутренний диск 10 с магнитными элементами 11. К диску 10 жестко прикреплены водила 12, выполненные в виде планок с продольным пазом, в котором свободно размещен один из кронштейнов

13, имеющий ограничительные буртики, расположенные по обе стороны водила 12, а другим концом кронштейн 13 прикреплен к герметизирующему экрану 14, снабженному кольцевой щелью 15 и кольцевым каналом 16. При этом, объем кольцевой щели 15 по отношению к объему кольцевого канала 16 составляет величину не меньшую, чем коэффициент объемного расширения используемого металла-уплотнителя.

Внутренняя поверхность кольцевого канала и кдльцевой щели герметично покрыта материалом, например медью или серебром, хорошо смачиваемым металлом-уплотнителем, например индием или оловом. На другом конце кронштейнов 13 закреплены подшипники 17, установленные в пазу, направляющей спирали 18, закрепленной на внутренней стороне фланца 5. Направляющая спираль имеет разрыв в месте бокового отверстия корпуса 1. В связи с этим для обеспечения винтового движения герметизирующего экрана 14 по направляющей спирали 18, последний снабжен по крайней мере шестью кронштейнами 13, обеспечивающими жесткое положение оси герметизирующего экрана в пространстве.

Сверхвысоковакуумный клапан работает следующим образом.

При включении электродвигателя 6 начинает вращаться внешний диск 7 с магнитными элементами 8, которые через герметичную немагнитную стенку фланца 5 воздействуют на магнитные элементы 11, приводя последние в движение вместе с внут ренним диском 10. При этом водило 12, закрепленное на диске 10, приводит в движение кронштейны 13 с экраном 14. Кронштейны 13 посредством подшипников 17 перемещаются в пазу направляющей спирали 18, одновременно совершая поступательное движение вниз с экраном 14. При этом кольцевой канал и часть кольцевой щели заполнены металлом-уплотнителем в твердой фазе, а верхняя его часть, смачивающая стенки кольцевой щели, покрыта окисной пленкой, образовавшейся в результате воздействия на металл-уплотнитель остаточной газовой среды вакуумного объема

4 или атмосферы. Одновременно с включе( нием электродвигателя 6 включается система нагрева 4, обеспечивающая расплавление металла-уплотнителя 2. После этого герметизирующий экран 14, совершая вращательно-поступательное движение вниз, опускается в расплавленный металл-уплотнитель до упора о дно ванны. При этом металл-уплотнитель, размещенный в кольцевом канале 16 и щели 15, находится в твердом состоянии, а на металле-уплотнителе, размещенном в щели и взаимодействующим с остаточной газовой средой вакуумного объема или атмосферой, имеется окисная пленка, не смачиваемая металломуплотнителем.

Наличие окисной пленки на герметизируемых поверхностях приводит к образованию негерметичного соединения. При расплавлении металла-уплотнителя в герметизирующем экране происходит изменение

его фазового состояния, что сопровождается увеличением объема, а так как прирост объема происходит по высоте кольцевой щели 15, то при приросте, например, в несколько миллиметров заведомо происходит разрыв окисной пленки и чистый неокисленный металл-уплотнитель ванны входит в контакт с чистым, неокисленным металлом-уплотнителем герметизирующего экрана, образуя при этом герметичное соединение.

После того, как экран 14 упрется в дно ванны, прекращается возвратно-поступательное движение экрана, а с ним водила

12 и диска 10 с магнитными элементами

11, что приводит к перегрузке в работе электродвигателя, и при срабатывании соответствующего устройства токовой защиты происходит отключение питания электродвигателя и системы нагрева 4, затем в кольцевой канал 3 корпуса 1 подается охлаждающая жидкость и после затвердеваний металла-уплотнителя система охлаждения отключается..

Процесс открытия клапана происходит в следующем порядке.

Включается система нагрева 4 и расплавляется металл-уплотнитель 2. После этого включается электродвигатель 6, который обеспечивает вращение внешнего диска 7 с магнитными элементами 8 в обратном направлении.

Магнитные элементы 8 воздействуют на магнитные элементы 11 диска 10, который посредством водила 12 воздействует на кронштейны 13 герметизирующего экрана 14, обеспечивая вращательно-поступательное движение экрана 14 вверх. Экран 14 поднимается из расплавленного металла-уплотнителя и движется до упора кронштейна

13 в конце паза водила 12. При этом прекращается вращательное движение экрана 14, кронштейнов 13 и связанных с ним водил 12, диска 10 и магнитных элемен872881

Составитель И. Шевелько

Редактор М. Хома Техред А. Бойкас Корректор М. Коста

3 аказ 8992/57 Тираж! 6И Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 тов ll. Это приводит к перегрузке в работе электродвигателя с последующим его отключением от электросети. Одновременно отключается система нагрева 4 и в кольцевой канал 3 корпуса 1 подается охлаждающая жидкость.

Технико-экономический эффект заключается в том, что предлагаемая конструкция клапана обладает большим ресурсом работы, так как принцип объемного расширения, положенный в основу работы узла уплотнения, исключает влияние окисления на процесс получения, герметичного соединения. При этом конструкция клапана может прогреваться в закрытом состоянии до температуры 500 С, что существенно расширяет диапазон его использования. Ресурсные испытания показывают высокую надежность узла уплотнения.

Формула изобретения

Сверхвысоковакуумный клапан, содержащий корпус, кольцевую ванну с металлом-уплотнителем, систему нагрева и герметизирующий экран с кольцевым каналом, размещенным в металле-уплотнителе, соединенный с механизмом подъема, отличаюи ийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности, в герметизируюшем экране образована кольцевая щель, сообщенная с кольцевым каналом, причем объем щели по отношению к объему кольцевого канала составляет величину, не меньшую, чем коэффициент объемного расширения используемого металла-уплотнителя, а стенки образующие щель, герметично покрыты материалом, смачиваемым металлом-уплотнителем.

15 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Лвторское свидетельство СССР № 240425, кл. F 16 J 15)14, 1967.

2. Лвторское свидетельство СССР по заявке № 2770914/29-08, кл. F 16 L 37)04, 1979 (прототип).