DE2110130A1 - Elektrisches Hochspannungsgerät mit einem bewegbaren Schleusenrohr - Google Patents
Elektrisches Hochspannungsgerät mit einem bewegbaren SchleusenrohrInfo
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Description
Mein Zeichen: VPA 71/8375 Wss/Lo
Elektrisches Hochspannungsgerät mit einem bewegbaren Schleusenrohr
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Hochspannungsgerät mit einem in einem Behälter angeordneten elektrischen Entladungsgefäß,
das gegen die Behälterwand durch ein Vakuum oder durch ein Schutzgas isoliert ist, und mit einem bewegbaren Schleusenrohr,
das es ermöglicht, zwischen verschließbaren Öffnungen der Behälterwand und der Gefäßwand einen gegen diese Wände und das
Vakuum oder die Schutzgasfüllung abgedichteten Kanal herzustellen, durch den Bauteile des Entladungsgefäßes ausgewechselt
werden können.
Die Erfindung kommt insbesondere für einen Elektronenbeschleuniger
in Betracht, der z. B. als Strahlquelle für ein Elektronenmikroskop dienen kann. Hier besteht das Bedürfnis» die im Entladungsgefäß
angeordnete Kathode durch die Wände des Entladungsgefäßes und des Behälters hinduch zu entfernen und auszuwechseln.
Damit bei diesem Vorgang die Gasfüllung bzw. das Vakuum im Behälter erhalten bleiben kann, verwendet man ein Schleusenrohr,
das zwischen Öffnungen des Entladungsgefäßes und des Behälters eingefahren wird.
Eine solche Anordnung ist beispielsweise aus der deutschen Auslegeschrift
1 205 208 bekannt. Hierbei wird das Schleusenrohr in Richtung seiner Achse bewegt; in der Ruhestellung befindet es
sich außerhalb des Behälters an dessen Oberseite. Es vsgrößert daher den für die Anordnung erforderlichen Raumbedarf in vertikaler
Richtung; außerdem ist die Abdichtung des Schleusenrohres
durch die Forderung, daß es in seiner Führung gleitend beweglich sein muß, erschwert.
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Demgegenüber sieht die Erfindung bei einem Hochspannungsgerät der eingangs genannten Art vor, daß das Schleusenrohr sich auch
während des Betriebes des Gefäßes innerhalb des Behälters befindet, daß seine Bewegung in die Schleusstellung senkrecht zu
seiner Achse verläuft und daß Mittel vorgesehen sind, die das Schleusenrohr nach Erreichen der Schleusstellung so weit ver-'
längern, daß es durch Dichtungsflansche einen gasdichten Ab-•schluß mit Dichtungsflächen des Behälters und des Gefäßes bildet.
Das Schleusenrohr erfordert hierbei keine zusätzliche Bauhöhe, da es sich stets im Behälter befindet. Außerdem ist die Abdichtung
des Schleusenrohres gegen die VJande des Behälters und des
k Entladungsgefäßes dadurch wesentlich vereinfacht, daß die Dichtungsmittel
lediglich gegeneinandergedrückt werden, also nicht auf Gleitreibung und Schub beansprucht sind.
Das Schleusenrohr kann beispielsweise aus einem Metallfaltenbalg bestehen; es kann aber auch teleskopartig ausgebildet sein. Zur
Verlängerung des Schleusenrohres sind vorzugsweise Kniehebel vorgesehen, die in der Schleusstellung über ihren Totpunkt hinaus
durchgestreckt sind. Die Kniehebel können auf verstellbare Gewinderinge
wirken, die an den Dichtungsflanschen angebracht sind; die Gewinderinge ermöglichen es, den Abstand der Dichtungsflansche an den Abstand der Dichtungsflächen des Behälters und
des Gefäßes anzupassen.
Mit Vorteil wird das Schleusenrohr von einem durch Schienen geführten
Schlitten getragen, der das Schleusenrohr bei Betätigung eines Antriebes seitlich verschiebt und nach Erreichen der
Schleusstellung bei weiterer gleichsinniger Betätigung des Antriebes
über die Kniehebel verlängert. Dadurch ist es möglich, durch einen einzigen Antriebsvorgang das Schleusenrohr sowohl
in die Schleus stellung einzufahren als auch zu verlängern. Das gleiche gilt für den umgekehrten Vorgang, d. h. das Ausfahren
des Schleusenrohres aus der Schleusstellung und seine Rück-
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bewegung in die Ruhestellung. Hierfür ist es weiterhin vorteilhaft,
Federn vorzusehen, die im Sinne einer Knickung der Kniehebel wirken, wodurch es dem Schleusenrohr erleichtert wird,
sich z. B. aufgrund seiner eigenen Längselastizität zu verkürzen. Die gleichen oder entsprechend wirkende"besondere Federn
können jedoch auch auf die Dichtungsflansche im Sinne einer Verkürzung
des Schleusenrohres wirken und dadurch die Dichtungsflansche beim Ausfahren des Schleusenrohres von den Dichtungsflächen des Behälters und des Entladungsgefäßes abziehen. Es
kann ferner eine Rastvorrichtung vorgesehen sein, die das Schleusenrohr zu Beginn seiner Rückbewegung so lange in der Schleusstellung
festhält, bis sich die Dichtungsflansche sicher von den Dichtungsflächen gelöst haben.
Während des Gefäßbetriebes[kann sich das Schleusenrohr in einem
beliebigen Teil des Behälters befinden, in dem es die Feldverteilung zwischen Behälter und Entladungsgefäß möglichst wenig
stört. Vorzugsweise ist am Behälter eine seitliche Tasche vorgesehen, die das Schleusenrohr während des Gefäßbetriebes aufnimmt.
Diese Tasche ist bei eingefahrenem Schleusenrohr mit Vorteil durch eine metallische Platte verschlossen, s*o daß die
innere Behälterwand keine vorspringenden Teile aufweist, die zu Entladungen Anlaß geben könnten.
Bei jedem Schleusvorgang entsteht ein Verlust an Schutzgas, der dem freien Volumen des Schleusenrohres entspricht. Man kann
diesen Verlust weitgehend dadurch vermindern, daß man in dem Schleusenrohr ein herausnehmbares Füllstück (Verdränger) anordnet,
das das Volumen des Schleusenrohres zum größten Teil ausfüllt.
In den Figuren 1 bis 4 sind als Ausführungsbeispiel der Erfindung die im vorliegenden Zusammenhang wesentlichen Teile eines Elektronenbeschleunigers
dargestellt. Im einzelnen zeigen die Figuren 1 und 2 einaivertikalen Schnitt durch den Elektronenbeschleuni-
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ger, wobei sich das Schleusenrohr in Fig. 1 in der Ruhestellung, in Fig. 2 in der Schleusstellung befindet. Fig. 3 ist eine Draufsicht
auf das Schleusenrohr und seine Führungselemente bei abgenommenem Behälterdeckel, während Fig. 4 eine Seitenansicht
der Schieusenrohrführung zeigt, wobei der Behälter längs der
Linie IV-IV in Fig. 3 geschnitten ist. In Fig. 5 ist eine weitere Form des Schleusenrohres dargestellt.
In den Figuren 1 und 2 ist die Wand des Entladungsgefäß es mit
bezeichnet; sie besteht aus Isoliermaterial, z. B. Porzellan. Das Entladungsgefäß ist vakuumdicht durch einen metallischen
Deckel 2 verschlossen, der die Kathode 3 trägt. Oberhalb der Kathode ist im Deckel 2 eine Öffnung vorgesehen, die durch einen
eingeschraubten Einsatz 4 vakuumdicht verschlossen ist.
Das Entladungsgefäß befindet sich in einem metallischen Behälter 5, der durch einen Deckel 6 druckdicht verschlossen ist. Auch der
Deckel 6 des Behälters weist oberhalb der Kathode 3 eine Öffnung auf, die durch einen Einsatz 7 druckdicht verschlossen ist. Der
Raum 8 zwischen dem Entladungsgefäß 1/2 und dem Behälter 5/6 ist mit einem elektronegativen Gas, z. B. SFg mit "einem Druck
von 4 at, gefüllt; beim Betrieb des Entladungsgefäßes befindet sich der Deckel 2 mit der Kathode 3 auf hohem negativen Potential,
z. B. mehrere 100 kV, während der Behälter 5/6 auf Erdpotential liegt.
Zum Auswechseln der Kathode 3 müssen die Einsätze 4 und 7 herausgenommen
werden, wobei gefordert wird, daß die Gasfüllung im Raum 8 möglichst weitgehend erhalten bleibt.
Zu diesem Zweck ist ein mit 9 bezeichnetes verlängerbares Schleusenrohr
vorgesehen, das im Ausführungsbeispiel als längselastischer metallischer Faltenbalg ausgebildet ist. Das Schleusenrohr
ist am oberen und unteren Rand mit Dichtungsflanschen 10 bzw. versehen; in diese sind elastische Dichtungsringe 12· bzw. 13
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eingelassen, die in der Schleusstellung (Fig. 2) gegen Dichtungsflächen 14 und 15 des Behälterdeekels 6 bzw. des Deckels 2 des
Entladungsgefäßes gedrückt sind. An jedem Dichtungsflansch ist ein Gewindering 16 bzw. 17 angebracht; an den Gewinderingen 16
und 17 greifen Druckringe 18 und 19 an, die in einer später noch zu beschreibenden Weise beim Einfahren des Schleusenrohres in die
Schleusstellung durch zwei Kniehebel 20a und 20b auseinandergedrückt werden. Dadurch werden, wie insbesondere aus Fig. 2
ersichtlich ist, über die Gewinderinge 16 und 17 auch die Dichtungsflansche 10 und 11 gegen den Deckel 2 des Entladungsgefäßes
und den Deckel 6 des Behälters gedrückt. Durch Verdrehen der Gewinderinge 16 und 17 kann der Abstand der Dichtungsflansche
und 11 dem Abstand zwischen Entladungsgefäßdeckel 2 und Behälterdeckel 6 so angepaßt werden, daß die Dichtungsringe 12 und
in der Schleusstellung unter einem geeigneten Druck stehen. Zwischen den Druckringen 18 und 19 sind Zugfedern 21 und 22
angeordnet, die eine Knickung der Kniehebel 20a und 20b bewirken und damit beim Herausfahren des Schleusenrohres'aus der
Schleusstellung die Verkürzung des Schleusenrohres freigeben.
Wie insbesondere aus den Figuren 1, 3 und 4 hervorgeht, ist das Schleusenrohr 9 von einem Schlitten 23 getragen, der senkrecht
zur Achse des Schleusenrohres bewegbar ist. An diesem Schlitten 23 sind die Kniehebel 20a und 20b angelenkt, die an ihren äußeren
Enden gelenkig mit den Druckringen 18 und 19 verbunden sind. Der Schlitten 23 läuft auf zwei Führungsschienen 24 und 25, und zwar
mit Tragschienen 26 und 27, von denen die eine (27) als Zahnstange ausgebildet ist. Zum Antrieb des Schlittens 23 ist ein
Zahnrad 28 vorgesehen, das in die Zahnstange 27 eingreift und durch eine Kurbel 29 von außen betätigt werden kann.
Im Schleusenrohr 9 ist ein herausnehmbares Füllstück 30 angeordnet,
das dessen Volumen zum größten Teil ausfüllt.
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Der Antrieb zur Bewegung des Schlittens 23 und damit auch des
Schleusenrohres 9 arbeitet wie folgt:
Gemäß Fig. 1 befindet sich der Schlitten 23 in seiner Ruhestellung
in einer seitlichen Tasche 5a der Behälterwand 5; dabei ist
die Tasche auf der Innenseite durch eine Metallplatte 31 verschlossen,
die mit dem Schlitten 23 verbunden ist. Wird nun die Kurbel 29 gedreht, so gleitet der Schlitten 23 auf den Führungsschienen
24 und 25 nach links in die Schleusstellung. Bei Erreichen der Schleusstellung treffen die Druckringe 18 und 19
ψ mit Vorsprüngen 18a bzw. 19a auf feste Gegenflächen 32, 33 des
Behälterdeckels 6 bzw. des Gefäßdeckels 2; durch diesen Anschlag wird eine weitere Bewegung des Schleusenrohres 9 senkrecht zu
seiner Achse verhindert. Bei weiterem Drehen der Kurbel 29 bewegt sich der Schlitten 23 weiter nach links; dadurch werden nunmehr
bei festgehaltenem Schleusenrohr 9 die Kniehebel 20a und 20b gespreizt und damit die Dichtungsflansche 10 und 11 über die
Druckringe 18, 19 gegen die Dichtungsflächen 14, 15 des Behälterdeckels 6 und des Gefäßdeckels 2 gespannt. Die Kniehebel 20a
und 20b werden dabei über ihren Totpunkt hinaus durchgedrückt, so daß sie keine Rückstellkraft auf das Verschiebegetriebe ausüben.
Ihre Endstellung ist dadurch definiert, daß ein Vorsprung 23a des Schlittens 23 an den Druckring 18 anschlägt; diese Stellung ist in Fig. 2 dargestellt. Der Verschiebebereich des Schlittens
23 zwischen dem Festhalten des Schleusenrohres 9 in der Schleusstellung und dem Anschlagen des Schlittens am Druckring
18 macht sich durch ein geringes Ansteigen des Drehmomentes an der Kurbel 29 bemerkbar; das Ende der Bewegung ist deutlich
am harten Anschlag zu spüren.
Die Mittelgelenke der Kniehebel 20a und 20b sind, wie insbesondere
in Fig. 1 erkennbar ist, am Schlitten 23 so gelagert, daß in Richtung der Schleusenrohrachse Lose vorhanden ist, wodurch Unparallelitäten
(senkrecht zur Zeichenebene der Figuren 1 und 2) zwischen Behälter- und Gefäßdeckel sowie zwischen diesen und
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dem Schlitten 23 ausgeglichen werden; außerdem wird durch diese Lagerung erreicht, daß sich an der oberen und der unteren Dichtung
selbsttätig der gleiche Druck einstellt.
Damit ist das Einfahren des Schleusenrohres in die Schleusstellung
beendet. Nunmehr kann der Einsatz 7 aus dem Behälterdeckel 6 entfernt und das Füllstück 30 aus dem Schleusenrohr 9 herausgenommen
werden. Damit kann auch - nach Aufhebung des Vakuums im Entladungsgefäß - der Einsatz 4 aus dem Gefäßdeckel 2 herausgeschraubt
werden, so daß die Kathode 3 zugänglich ist und mit- * tels eines geeigneten Werkzeuges ausgewechselt werden kann. Nach
Verschluß der Schleuse in umgekehrter Reihenfolge wird das Schleusenrohr durch eine gegensinnige Drehung der Kurbel 29 in
seine Ruhestellung zurückgefahren. Beim Beginn dieser Bewegung wird das Schleusenrohr 9 durch die Haftung der Dichtungsringe
und 13 an den Dichtungsflächen 14 und 15 zunächst noch in der Schleusstellung festgehalten. Der Schlitten 23 bewegt sich vom
Schleusenrohr 9 weg nach rechts und zieht die Kniehebel 20a und 20b über ihren Totpunkt hinweg; der Abstand zwischen den Druckringen
18 und 19 verkürzt sich unter dem Einfluß der Zugfedern 21, 22. Damit kann sich auch das Schleusenrohr 9 unter dem Einfluß
seiner Längsfederung verkürzen, und nach-dem der Bereich der Selbsthemmung im Kniehebelgetriebe verlassen ist, legen sich
die Druckringe 18 und 19 auf den Schlitten 23. Die Dichtungsringe 12 und 13 haben sich dann von den Dichtungsflächen 14 und 15 gelöst.
Man kann auch die Anordnung so treffen, daß die Zugfedern 21, 22 außer auf die Druckringe 18 und 19 auch auf die Dichtungsflansche 10 und 11 im Sinne einer Verkürzung des Schleusenrohres
9 wirken, beispielsweise indem man entsprechende Anschläge zwischen den Druckringen 18 und 19 einerseits und den Dichtungsflanschen 10 und 11 andererseits vorsieht.
Durch weitere Drehung der Kurbel 29 im gleichen Sinn wird dann der Schlitten 23 samt Schleusenrohr 9 in die Tasche 5a eingefahren,
wobei diese durch die Platte 31 derart verschlossen wird,
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daß die Innenfläche des Behälters 5 an dieser Stelle eine im wesentlichen glatte Oberfläche hat.
In Fig. 5 ist eine andere Form des'verlängerbaren Schleusenrohres
dargestellt. Es besteht hier aus zwei teleskopartig ineinandergesteckten Rohren 34 und 35, die in üblicher Weise gegeneinander
abgedichtet sind. Die Dichtungsflansche sind wieder mit 10 und 11 bezeichnet.
Bei dem dargestellten Äusführungsbeispiel nach den Figuren 1 bis 4 führt das Schleusenrohr 9 eine geradlinige Bewegung aus.
Die Erfindung ist nicht an diese Bewegungsform gebunden; man
kann statt dessen z. B. auch eine Schwenkbewegung mit kreisbogenförmiger Führung vorsehen, wobei auch hier die Bewegung des
Schleusenrohres senkrecht zu seiner Achse verläuft.
10 Ansprüche
5 Figuren
5 Figuren
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Claims (10)
- Patentansprücher1. ^Elektrisches Hochspannungsgerät, insbesondere Elektronenbeschleuniger, mit einem in einem Behälter angeordneten elektrischen Entladungsgefäß, das gegen die Behälterwand durch ein Vakuum oder durch ein Schutzgas isoliert ist, und mit einem bewegbaren Schleusenrohr, das es ermöglicht, zwischen verschließbaren Öffnungen der Behälterwand und der Gefäßwand einen gegen diese Wände und das Vakuum oder die Schutzgasfüllung abgedichteten Kanal herzustellen, durch den Bauteile des Entladungs- ^ gefäßes ausgewechselt werden können, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleusenrohr (9) sich auch während des Betriebes des Gefäßes innerhalb des Behälters (5/6) befindet, daß seine Bewe gung in die Schleusstellung senkrecht zu seiner Achse verläuft und daß Mittel (18, 19, 20a, 20b) vorgesehen sind, die das Schleusenrohr nach Erreichen der Schleusstellung so weit verlängern, daß es durch Dichtungsflansche (10, 11) einen gasdichten Abschluß mit Dichtungsflächen (14, 15) des Behälters und des Gefäßes bildet.
- 2. Hochspannungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß das Schleusenrohr (9) aus einem Metallfaltenbalg besteht. |
- 3. Hochspannungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da3 das Schleusenrohr (9) teleskopartig ausgebildet ist.
- 4. Hochspannungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verlängerung des Schleusenrohres (9) Kniehebel (20a, 20b) vorgesehen sind, die in der Schleusstellung über ihren Totpunkt hinaus durchgestreckt sind.
- 5. Hochspannungsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kniehebel (20a, 20b) auf verstellbare Gewinderinge (16, 17) wirken, die an den Dichtungsflanschen (10, 11) angebracht sind.-10-209836/0598VPA 71/8375 - 10 -
- 6. Hochspannungsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleusenrohr (9) von einem durch Schienen (24, 25) geführten Schlitten (23) getragen wird, der das Schleusenrohr bei Betätigung eines Antriebes (27, 28) seitlich verschiebt und nach Erreichen der Schleusstellung bei weiterer gleichsinniger Betätigung des Antriebes über dievKniehebel (20a, 20b) verlängert.
- 7. Hochspannungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Federn (21, 22) vorhanden sind, die im Sinne einer Knickung der Kniehebel (20a, 20b) wirken.
- 8. Hochspannungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Schleusenrohr (9) während des Gefäßbetriebes in einer seitlichen Tasche (5a) des Behälters befindet.
- 9. Hochspannungsgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Tasche (5a) bei eingefahrenem Schleusenrohr (9) durch eine metallische Platte (31) verschlossen ist.
- 10. Hochspannungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleusenrohr (9) ein herausnehmbares Füllstück (30) enthält.209836/0598
Priority Applications (4)
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DE2110130C3 DE2110130C3 (de) | 1974-07-04 |
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NL8402284A (nl) * | 1984-07-19 | 1986-02-17 | High Voltage Eng Europ | Werkwijze en inrichting voor het verwisselen van emissiebronnen. |
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- 1972-02-09 US US00224789A patent/US3723791A/en not_active Expired - Lifetime
- 1972-02-11 GB GB641572A patent/GB1322475A/en not_active Expired
Also Published As
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---|---|---|---|
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