Eine derartige Vorrichtung ist beispielhaft der Schrift zu DE 299 02 168 U1 zu entnehmen. Darin wird ein Druckstufen- system für eine derartige Schweißvorrichtung in Druckberei- chen von zumindest 104 m bar beschrieben mit zumindest zwei kaskadierenden Stufen ; diese Druckstufen werden von zwei zueinander koaxial verlaufenden Druckrohren gebildet, die jeweils einends mit einer Düse versehen sind, deren axialer Abstand voneinander möglichst kurz sein soll, aber nicht so eng, dass der Absaugquerschnitt für den Grobvakuumbereich zu sehr eingeschnürt wird. Das innere Druckrohr bietet eine Innendüse an, aus welcher der Elektronenstrahl in das Grob- vakuum und anschließend über die weitere Düse in die Umge- bungsatmosphäre austritt.

Die Innendüse besteht in der Praxis aus zwei miteinander verschweißten Kupferteilen, nämlich einem i. w. scheibenar- tigen Sockelkörper sowie einem Düsenkopf mit kegelförmiger Oberfläche. Ist die Schweißnaht von vornherein undicht oder wird diese durch eine im Schweißprozess auftretende fehler- hafte Strahlabweichung beschädigt, tritt das sich unter der Naht befindliche Kühlwasser in einen Vakuumbereich der An- lage ein und setzt diesen sowie die Vakuumpumpe unter Was- ser. Dies hat im einfachen Fall einen mehrstündigen Anla- genstillstand zur Folge, im schlechteren Fall allerdings

eine deutliche Beschädigung der zugeschalteten Vakuumpum- pen.

In Kenntnis dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, den erkannten Mangel solcher Anlagen auszu- schalten und eine funktionierende Innendüse zu schaffen, welche weder Anlagenstillstände noch Beschädigungen der Vakuumpumpen auszulösen vermag.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt die Lehre des unabhängigen Patentanspruches ; die Unteransprüche geben günstige Weiter- bildungen an. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale.

Erfindungsgemäß sind der Düsenkopf sowie der Heck-oder Sockelkörper jeweils aus Kupfer und/oder einer Kupferle- gierung geformt und miteinander verschraubt, so dass ein abgelenkter Elektronenstrahl zwar die Innendüse noch trifft, aber keinen Wassereinbruch verursacht. Ein beson- derer Vorteil ist, dass die Teile besser zu reinigen sind und bei auftretenden Defekten einzeln ausgetauscht werden können. Dieses Konzept ist zudem in der Herstellung kosten- günstig.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der axiale Düsenstutzen der Düse mit einem Außengewinde versehen sowie mit einem axialen Innengewinde des Sockelkörpers ver- schraubbar ausgebildet. Zudem soll das Innengewinde des Sockelkörpers in einer zylindrischen Sockeleinformung des Sockelkörpers angeordnet sein.

Zur Vervollkommnung der Dichtheit dieses Systems ist an den Düsenstutzen des Düsenkopfes in Abstand zu dessen Heck- fläche ein Radialwulst als Anschlag für den Sockelkörper angeformt, und die zur Heckfläche des Düsenkopfes parallele sowie von ihr weg weisende Seitenfläche des Radialwulstes soll als Dichtfläche ausgebildet sein.

Als günstig hat es sich erwiesen, die Dichtfläche des Radialwulstes mit einer Vertiefung in der anschlagenden Stirnfläche des Sockelkörpers--zumindest teilweise--zu umgeben. Auch soll der Düsenstutzen des Düsenkopfes von we- nigstens einer Vertiefung in der Heckfläche des Düsenkopfes umfangen sein. Diese Maßgaben reduzieren das Gewicht der erfindungsgemäßen Düse, ohne deren. Stabilität zu beein- trächtigen.

Vorteilhafterweise ragt zudem zum Schutze des Dichtungsbe- reiches an der Heckfläche des Düsenkopfes ein Nutring mit Umfangsnut/en auf.

Weiterhin soll die Außenseite der Düse eine ablagerungsab- weisende Beschichtung aufweisen, insbesondere verchromt werden, um das Anhaften von Schweißrückständen zu reduzie- ren.

Von Vorteil ist es, wenn die Eingangsöffnung der Düse für den Elektronenstrahl zumindest bereichsweise trichterartig ausgebildet ist, wobei der Winkel zwischen der Mittelachse der Düse und der Wandung der Eingangsöffnung vorzugsweise einen Winkel zwischen 0° und 45°, besonders vorzugsweise zwischen 5° und 30°, insbesondere zwischen 10° und 20° aufweist. Durch den vorgeschlagenen trichterförmigen Einlauf kann eine Strahlfocussierung des Elektronenstrahls erzielt werden, so dass einerseits Verluste des Elektronenstrahls minimiert werden, anderseits auch weniger Wärme abgeführt werden muss. Bei einer Ausbildung der Einlauföffnung innerhalb der vorgeschlagenen Winkelgrenzen kann dieser Focussierungseffekt besonders stark sein. Als denkbare Bereichsgrenzen (sowohl nach oben als auch nach unten) sind nicht nur die vorgeschlagenen Werte, sondern sämtliche Zwischenwerte geeignet.

Ebenso hat es sich als günstig erwiesen, wenn die Düse einer Eingangsöffnung der Düse für den Elektronenstrahl

zumindest bereichsweise einen gekrümmten Eingangsbereich aufweist, vorzugsweise einen radialen Eingangsbereich, besonders vorzugsweise mit einem Krümmungsradius zwischen 1 mm und 5 mm, insbesondere zwischen 2 mm und 4 mm. Durch die derartig gekrümmte Einlauföffnung kann nochmals eine verbesserte Strahlfocussierung erzielt werden. Neben der vorgeschlagenen radialen Ausführung der abgerundeten Einlauffläche können auch andere Gruppenformen, wie insbe- sondere parabelförmige, hyperbelförmige, ellipsoidale oder sonstige Abschnitte von gekrümmten Kurven verwendet werden.

Im Falle einer radialen Ausführung können neben den vorge- schlagenen Werten auch sämtliche sonstige Werte vorteilhaf- terweise verwendet werden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines be- vorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung ; diese zeigt in : Fig. 1 : einen Querschnitt durch eine Druckstufe zum Elektronenstrahlschweißen mit einer Innendüse ; Fig. 2 : eine Seitenansicht der Innendüse aus einem Sockelabschnitt und einem Düsen- kopf ; Fig. 3 : eine vereinfachte--vergrößerte-- Schemaskizze zu Fig. 2 ; Fig. 4,5 : jeweils eine Seitenansicht des Düsen- kopfes sowie des Sockelabschnittes ; Fig. 6 : die Draufsicht auf den Sockelabschnitt ; Fig. 7 : eine Seitenansicht eines weiteren mög- lichen Sockelabschnittes.

Eine Druckstufe 10 für eine nicht weiter dargestellte Elek- tronenstrahlschweißanlage weist gemäß Fig. 1 ein inneres Druckrohr 12 des Innendurchmessers d von etwa 42 mm und koaxial zu dessen Rohrachse A ein äußeres Druckrohr 16 auf ; die radiale Breite des Rohrzwischenraumes 20 ist mit a kenntlich gemacht. In diesem Rohrzwischenraum 20 ist ein ringartiger Druckstufenhalter 22 vorgesehen, der beiden Druckrohren 12,16 anliegt.

An den Mündungsrand 18 des äußeren Druckrohres 16 schließt ein--ebenfalls koaxial angeordneter--Deckkegel 24 an, der jene Rohrachse A mit einer Endscheibe 25 quert. Diesem Deckkegel 24 ist innenseitig in kurzem Abstand b--unter Bildung eines Kegelinnenraumes 26--ein Trennkegel 28

gleicher Kontur zugeordnet, der ebenfalls eine Endscheibe 29 enthält. Zwischen den--jeweils einen axialen Durch- bruch 30 enthaltenden--Endscheiben 25,29 lagert eine Außendüse 32, der in axialem Abstand c von etwa 10 mm eine Innendüse 34 der Länge h von etwa 57,5 mm gegenübersteht, die dem Mündungsrand 14 des inneren Druckrohres 12 auf- sitzt.

Das äußere Druckrohr 16 ist an--in der Zeichnung nicht erkennbare--Wasser-, Arbeits-und Vakuumzuführungen ange- fügt und bildet eine Abschirmung des in ihm bzw. dem Rohr- zwischenraum 20 herrschenden Grobvakuum-Bereichs gegen die Atmosphäre. Dieses äußere Druckrohr 16 ist bevorzugt aus einer AlMgSi-Legierung stranggepresst. Das--ebenfalls aus AlMgSi 1 bestehende--innere Druckrohr 12 trennt den ihn umgebenden Grobvakuum-Bereich von einem Feinvakuumbereich in seinem Innenraum 13.

Die Innendüse 34 weist einen Düsenkopf 36 mit einem mittle- ren Ringabschnitt 38 der Höhe i von 6 mm sowie des Durch- messers d1 von 42 mm auf, von dem in Strömungsrichtung x zum einen ein--von einer Mantelfläche 42 aus Hartchrom abgedeckter--Kegelkörper 44 mit einer die Längsachse M der Innendüse 34 querenden Frontfläche 46 des Durchmessers e von 9 mm ausgeht. Diese ist der geometrische Ort der Mün- dung 48 eines axialen Kanals 50, der sich zu jener Mündung 48 des Durchmessers el von 1,5 mm hin konisch verjüngt.

Von der kreisförmigen Heckfläche 40 jenes Ringabschnittes 38 ragt ein Nutring 52 der Höhe hi von 4 mm mit Umfangsnut 54 ab sowie ein axialer Düsenstutzen 56 des Durchmessers f von etwa 10 mm ; an dessen Außenseite ist in Abstand n von 9 mm zur Heckfläche 40 ein Radialwulst 58 des Durchmessers fi von 18 mm angeformt. Dieser bietet gegen die Strömungsrich- tung x eine Dichtfläche 60 an mit einem an sie anschließen- den Gewinde 62 des Düsenstutzens 56.

Auf den Düsenstutzen 56 ist ein Kragen 66 der Höhe ni von 13 mm mit Phasenkante 67 an der Bodenfläche 68 eines Heck- oder Sockelkörpers 70 der Innendüse 34 aufgeschraubt. Von dessen--zum Düsenkopf 36 weisenden--Stirnfläche 72 geht eine zentrische Sackeinformung 74 mit Innengewinde 76 aus.

Neben dieser Einformung 74 ist in Fig. 5 eine um diese laufende Vertiefung 78 mit nahezu teilkreisförmiger Kontur zu erkennen.

Vom Sockelkörper 70 ragt axial ein querschnittlich abgekan- tetes Formstück 80 ab, in dem sich der von seiner Mündung 48 und deren Durchmesser ei von 1,5 mm bis zum Durchmesser e2 von 5 mm an der Stirnfläche 64 des Düsenstutzens 56 stetig konisch erweiternde axiale Kanal 50 ein trichterför- miges Kanalende 51 bildet, dessen. Wandung 52 einen Winkel w von 60° begrenzt mit einem Enddurchmesser e3 von etwa 20 mm. An jenes abgekantete Formstück 80 vermag ein Schrauben- schlüssel angesetzt zu werden.

Die Mantelfläche 42 ist durch hartverchromen mit einer Beschichtung 43 aus Chrom bzw. einer Chromlegierung versehen. Diese verhindert (bzw. verringert) ein Anhaften von Schweißrückständen oder sonstigen Partikeln, die aufgrund des Vakuums in der Düse zwangsläufig von außen angesaugt werden, und mit der Zeit zu einem Verstopfen der Düse führen können.

Aus Fig. 4 ergibt sich eine axiale Länge t von 43 mm des Düsenkopfes 36 bei einer Länge il von 16 mm des Kegelkör- pers 44, aus Fig. 5 eine Länge tl des Sockelkörpers 70 von 23,5 mm und dessen Durchmesser d von 39 mm.

Die Draufsicht der Fig. 6 auf die Endfläche 82 des Form- stücks 80 von Sockelkörper 70 lässt die Querschnittsform dieses Formstücks 80 erkennen mit zwei parallelen Tangen- tialflächen 84 sowie die Form des trichterförmigen Kanalen- des 51.

Im übrigen sind in Fig. 4 durch Konturen 86 ringartige Ver- tiefungen in der Heckfläche 40 des Düsenkopfs 36 angedeu- tet.

In Fig. 7 ist ein Sockelkörper 70 dargestellt, bei dem die rückseitige Stirnfläche 90 für den einfallenden Elektronen- strahl eine Eingangsöffnung 88 mit einem im Wesentlichen trichterförmigen Kanalende 51 anbietet. Der Öffnungswinkel v zwischen der Längsachse M des Sockelkörpers 70 und der Wandung 52 des trichterförmigen Kanalendes 51 beträgt vor- teilhafterweise zwischen 0° und 45°, besonders vorzugsweise zwischen 5° und 30°, idealerweise zwischen 10° und 20°. Der Winkel v steht dabei mit dem Winkel w aus Fig. 3 über die Beziehung w = 2 x v in Beziehung. Durch die relativ spitze Ausführung des trichterförmigen Kanalendes 51 wird eine Elektronenstrahlfocussierung erzielt, so dass ein größerer Anteil des in die Düse einfallenden Elektronenstrahls wieder aus dieser austritt. Weiterhin ist durch die relativ spitzwinkelige Ausführung des trichterartigen Kanalendes 51 die Verlustleistungsdichte des Elektronenstrahls pro Flächeneinheit der Wandung 52 geringer, so dass die Wärmeabfuhrleistung des Materials geringer sein kann.

An dem der rückseitigen Stirnfläche 90 des Sockelkörpers 70 zugewandten Ende des trichterförmigen Kanalendes 51 weist die Eingangsöffnung 88 eine Abrundung 92 zwischen der Wan- dung 52 und der nutseitigen Stirnfläche 90 auf. Diese Ab- rundung 92 ist im vorliegend dargestellten Ausführungsbei- spiel als kreisförmiger Abschnitt ausgebildet. Der Radius r der Abrundung 92 beträgt vorzugsweise 1 mm bis 5 mm, besonders vorzugsweise 2 mm bis 4 mm, wobei auch sämtliche sonstigen Zahlenwerte als Intervallgrenze fungieren können.

Die vorgesehene Abrundung 92 bewirkt eine nochmals verbesserte Strahlfocussierung des einfallenden Elektronenstrahles.

Selbstverständlich kann auch eine beliebige anderweitige Krümmungsform verwendet werden.