Сверхвысоковакуумный клапан Советский патент 1982 года по МПК F16K51/02 

(5) СВЕРХВЫСОКОВЛКУУМНЫЙ КЛАПАН

Изобретение относится к вакуумной технике и может использоваться в системах сверхвакуумной откачки, в системах шлюзования и печах вакуумного отжига. Известен сверхвакуумный клапан, содержащий стеклянный корпус с патру ками, цилиндрический герметизирующий экран из стекла, металл-уплотнитель, размещенный в стеклянной чашке, соединенной стеклянным стержнем с запаянным в стеклянную оболочку железным грузиком 1 . Недостатками этого клапана являются малая прочность стеклянного корпуса, а также то, что поверхность металла-уплотнителя покрывается плен кой окиси, препятствующей созданию герметичного соединения. Наиболее блиьким к предлагаемому является сверхвысоковакуумный клапан, содержащий корпус с системой нагрева и охлаждения,кольцевую ванну с легкоплавким металлом-уплотнителем, размещенную внутри корпуса, и герметизирующий экран, взаимодействующий с металлом-уплотнителем и выполненный в виде поршня, связанного с механизмом перемещения 2. Недостатком известного устройства является размещение в вакууме большого числа узлов трения, качения и скольжения, что в условиях высокотемпературного прогрева приводит к образованию ювенильных поверхностей с последующим схватыванием трущихся поверхностей. Кроме того, данный клапан можно использовать только в горизонтальном положении. Цель изобретения - повышение надежности и обеспечение работы при произвольной ориентации в пространстве. Указанная цель достигается тем, что кольцевая ванна выполнена в виде двух фигурных шайб, козксиально расположенных одна за другой и соединенных с внутренней поверхностью 39 корпуса, герметично покрыта изнутри слоем материала, смачиваемого металлом-уплотнителем, и снабк ена защитной втулкой, установленной внутри фигурных шайб с возможностью осевого перемещения и имеющей на одном конце кольцевой выступ, входящий во внутреннюю полость кольцевой ванны, при этом другой конец упомянутой втулки подпруминен относительно корпуса, а на боковой поверхности поршня герметизирующего экрана закреплено кольцо из пористого материала, пропитанного металлом-уплотнителем,причем наружная боковая поеерхность указанного кольца при закрытии клапана взаимодействует с металлом-уплотнителем кольцевой ванны, а торцовая поверхность - с защитной втулкой со стороны,, противоположной ее подпружиненному концу. На фиг. 1 схематически показан сверхвысоковакуумный клапан в закрытом положении, разрез; на-фиг, 2 то же, в открытом положении, Клапан содержит корпус 1, состоящий из обечайки с пристыковочными фланцами, снаружи которого установлены нагреватель 3 и система охлаждения. На внутренней части корпуса 1 образована кольцевая ванна 2, выполненная в виде двух фигурных шай 5 и 6, коаксиально расположенных одна за другой и соединенных с цилиндрической поверхностью корпуса 1, например, резьбой. Ванна снабжена подпружиненной защитной втулкой 7, имеющей кольцевой выступ, входящий во внутреннюю полость ванны 2, В ван не размещен металл-уплотнитель 8. На герметизирующем экране 9 жестко закреплена кольцевая шайба 10 из пористого материала, например, керамики, пропитанной металлом-уплотнителем 8, Внешние диаметры кольца 10 и защитной втулки 7 равны внутренним диаметрам фигурных шайб 5 и 6. Подпружинивание втулки 7 осуществляется с помощью системы мембран 11, Стенки кольцевой ванны 2 и фигурных шайб 5 и б предварительно герметично покрываются материалом, хорошо смачива емым металлом-уплотнителем 8, например оловом ОВЧ-000, Герметизация штока 12 осуществляется при помощи системы их сильфонов 13. Возврат но-поступательное движение штока 12 может производиться вручную или с помощью электропривода. 14 Сверхвысоковакуумный клапан работает следующим образом. Производят откачку объема, включ,ют скстему нагрева и расплавляют металл-уплотнитель 8, расположенный в кольцевой ванне 2, После этого перемещают герметизирующий экран 9 до упора с подпружиненной защитной втулкой 7. Перемещение экрана 9 происходит до тех пор, пока кольцевой выступ втулки 7 не упирается в торец фигурной шайбы 5. В результате перемещения кольцевого выступа втулки 7 внутри ванны 2 происходит очищение окисной пленки с поверхности металла-уплотнителя 8 в месте его контакта с кольцом 10. После этого происходит разогрев и рас .плавление металла-уплотнителя, расположенного в капилярах пористого материала кольца 10, За счет сил объемного расширения происходит вытеснение металлауплотнителя из пористого материала кольца 10, при этом происходит разрыв окисной пленки,расположенной на его боковой поверхности, и осуществляется контакт чистого неокисленного металла-уплотнителя кольцевой ванны 2с чистым неокисленным металлом-уплотнителем кольца 10, что является гарантией получения герметичного соединения. Затем включается система охлаждения и процесс герметизации считается завершенным. Разгерметизация сверхвысоковакуумногоклапана происходит в обратном порядке. Предлагаемая конструкция позволяет благодаря использованию защитной втулки и кольцевой шайбы 10 обеспечить работу клапана при произвольной ориентации в пространстве. Кроме того, конструкция позволяет заметно сократить объем дорогостоящих особо чистых металлов-уплотнителей индия ИН-00 и олова ОВЧ-000, что дает большой экономический эффект. Формула изобретения Сверхвысоковакуумный клапан, содержащий корпус с системой нагрева и охлаждения, кольцевую ванну с ле1- коплавким металлом-уплотнителем, размещенную внутри корпуса, и герметизирующий экран, взаимодействующий с металлом-уплотнителем и выполненнь й в виде поршня, связанного с механизмом перемещения, отличающий5Sс я тем, что, с целью повышения надежности работы клапана при произвол ной ориентации в пространстве, кольцевая ванна выполнена в виде двух фи гурных шайб, коаксиально расположенных одна за другой и соединенных с внутренней поверхностью корпуса, герметично покрыта изнутри слоем материала, смачиваемого металлом-уплот нителем, и снабжена защитной втулкой установленной внутри фигурных шайб с возможностью осевого перемещения и имеющей на одном конце кольцевой выступ, входящий во внутреннюю полость кольцевой ванны, при этом другой конец упомянутой втулки подпружинен относительно корпуса, а на боковой поверхности поршня герметисирующего экрана закреплено кольцо из пористого материала, пропитанногс) металлом-уплотнителем, причем наружная боковая поверхность указанного кольца при закрытии клапана взаимодействует с металлом-уплотнителем кольцевой ванны, а торцевая поверхность с защитной втулкой со стороны, противоположной ее подпружиненному концу. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Приборы для научных исследова НИИ, 1965, (Г 2, с. 104-105. 2.Авторское свидетельство СССР N 752097, кл. F 16 К 3/02, 1980.