DE3035671A1

DE3035671A1 - Dichtung fuer vakuumflanschverbindungen

Info

Publication number: DE3035671A1
Application number: DE19803035671
Authority: DE
Inventors: Marcel Balzers Kohler
Original assignee: Balzers Hochvakuum GmbH
Current assignee: Balzers Hochvakuum GmbH
Priority date: 1979-10-22
Filing date: 1980-09-22
Publication date: 1981-04-30
Also published as: US4361331A; GB2064023A; FR2468058B1; FR2468058A1; GB2064023B; DE3035671C2; CH640922A5

Description

Dichtung für Vakuumflanschverbindungen

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Dichtungselement für Flanschverbindungen mit einem plastisch verformbaren Dichtring und zugeordnetem Tragring. Derartige Dichtungselemente sind in zahlreichen Formen bekannt geworden. Besondere Bedeutung haben plastisch verformbare Dichtringe als Metalldichtringe gefunden, insbesondere für Dichtungen, die hohen Temperaturen unterworfen werden, z.B. Ultrahochvakuumdichtungen, die ausgeheizt werden müssen. Plastisch verformbare Dichtringe haben aber bekanntlich den Nachteil, dass sie meist nur einmal verwendet werden können. Danach sind sie so stark verformt, dass sie bei einer weiteren Verwendung keine hinreichende Dichtigkeit mehr ergeben. Besonders bei Ultrahochvakuumanlagen, bei denen.häufig Golddrahtdichtringe eingesetzt werden, ist die Frage der Wiederverwendbarkeit von wirtschaftlicher Bedeutung.

Aus der deutschen Patentschrift 19 59 561 ist ein Verfahren zum vielmaligen Wiederverwenden eines Dichtelementes mit einem Dichtring aus einem plastisch verformbaren Material bekannt geworden, wobei der Dichtring für seine Wiederverwendung jeweils um 180 Grad gedreht in die Aufnahmenut eingepresst wird. In einer einfachen Ausführungsform benötigt dieses bekannte Verfahren ungleiche (assymetrische) Flansche, was für den praktischen Gebrauch einen wesentlichen Nachteil darstellt. Zwar ist in der besagten Patentschrift auch schon vorgeschlagen worden, bei symmetrisch

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zur Dichtungsebene ausgebildeten abzudichtenden Teilen die Unsymmetrie der Aufnahmenut durch einen speziellen Zentrierring mit einer gegenüber der Dichtungsebene geneigt verlaufenden Seitenfläche zu erzeugen. Aber auch in diesem Falle bleibt noch der Nachteil, dass die Flanschflächen nicht eben sein können, sondern dann beide eine entsprechende Nut aufweisen müssen.

Ein weiteres Problem, das sich mit plastisch verformbaren Dichtringen insbesondere in der UHV-Technik ergibt, liegt darin, dass eine solche Dichtung sogar bei einmaliger Verwendung in Verbindung mit einem Ausheizvorgang u.U. nicht dicht bleibt, d.h. sie ist zwar dicht während der Erhöhung der Temperatur, wird aber dann häufig undicht beim nachfolgenden Abkühlen. Das kann man sich dadurch erklären, dass sich die zu verbindenden Flansche beim Erhitzen ausdehnen und der plastische Dichtring dabei einem hohen Druck unterworfen und verformt wird, wobei beim nachfolgenden Abkühlen die thermische Ausdehnung wieder rückgängig gemacht wird, die Verformung des Dichtringes aber bestehen bleibt. Dadurch können Spalte, also gasleitende Brücken über die Dichtungsfläche hinweg entstehen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Dichtung für Vakuumflanschverbindungen zu schaffen, die bei Verwendung von beim Ausheizen plastisch verformbaren Dichtringen gewährleistet, dass der dichtende Zustand auch beim nachfolgenden Abkühlen erhalten bleibt. In einer speziellen Ausführungsform stellt sich die Erfindung die weitere Aufgabe, die Dichtung so auszugestalten, dass die metallischen Dichtringe mehrfach verwendet und gleichzeitig die Flansche symmetrisch und eben ausgebildet werden können.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Dichtung für Vakuumflanschverbindungen mit einem plastisch verformbaren Dichtring und zugeordnetem Tragring, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass der Tragring zwei federnd bewegbare Halterungen für je einen plastisch verformbaren Dichtring aufweist.

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Durch die federnde Halterung wird erreicht, dass der plastisch verformbare Dichtring auch beim Abkühlen fest an die zugeordnete Dichtfläche des Flansches angepresst bleibt, also keine Undichtigkeiten entstehen können. Durch die Ausbildung des Tragringes mit zwei Halterungen für Dichtringe, wobei jeder der beiden Dichtringe mit je einer Flanschflache zusammenarbeitet, wird ferner ermöglicht, dass die Dichtringe nach vorangehendem Gebrauch lediglich vertauscht oder um 180 Grad gedreht werden müssen, um bei der folgenden Herstellung einer Verbindung erneut einer plastischen Verformung unterworfen werden zu können.

Im nachfolgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand der in den anliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Die Figuren 1 und 2 zeigen bevorzugte Ausführungsformen, die sich in ausgedehnten Versuchen bewährt haben und zwar betreffen: die Figuren 1a bis 1d eine Dichtung nach der Erfindung mit Innenzentrierung;

die Figuren 2a bis 2d eine solche mit Aussenzentrierung; die Figuren 3 bis 6 andere mögliche Querschnittsformen der Tragringe von Dichtungen nach der Erfindung.

In den Figuren 1a bis 1c sind die beiden Flanschflächen 1 und 2 ersichtlich, die entlang des Umfanges des Flansches durch eine Anzahl Schrauben 3 zusammengepresst werden können. 4 bedeutet den Tragring, der in Figur 1d noch einmal als Ganzes getrennt dargestellt ist.

Figur 1a zeigt die Dichtringe 5 in noch nicht zusammengepresstem Zustand der Flansche, also vor ihrer plastischen Verformung, die Figur 1b in gepresstem dichtenden Zustand und die Figur 1c schliesslich zeigt, wie die gemäss Figur 1b verformten Dichtringe 5 nach Vertauschen oder Drehung um 180 Grad in die Halterungen (Nuten 7,8) des Tragringes 4 so eingelegt werden können, dass sich beim Wiederzusammenpressen der Flansche erneut eine plastische Verformung und damit eine dichte Verbindung ergibt. Wie ersichtlich, ist der Tragring 4 an der Innenseite mit Zentrieransätzen 6 ausgebildet, die mit der Innenseite der Flansche 1 und 2 zusammenwirkend die Zentrierung des eingelegten Dichtringes gewährleisten. Der Quer-

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schnitt des Tragringes 4 besitzt eine solche Form, dass die Seitenwände der Nuten 7 und 8, welche als Halterungen für die beiden Dichtringe dienen, eine hinreichende Elastizität besitzen₃ sodass sie beim Pressen des Dichtringes während des Aufheizens federnd seitlich aus- bzw. zurückweichen können. Dabei öffnet sich die Nut gewissermassen wie eine Schere und der plastisch verformbare Dichtungsring wird in die geöffnete Scherenform hineingepresst. Bei Abkühlen dagegen lässt der Flanschdruck in axialer Richtung nach und der Winkel zwischen den elastisch federnden Seitenwänden der Nut verkleinert sich wieder, wodurch der Dichtring fest an die Dichtungsfläche angepresst bleibt, sodass die eingangs erwähnte Spaltbildurfg, wie sie bei bisherigen Dichtungen mit plastisch verformbarem Dichtungsmaterial auftreten konnte, vermieden wird.

Die Ausführungsform nach den Figuren 2a bis 2d unterscheidet sich von derjenigen nach den Figuren 1a bis 1d lediglich dadurch, dass die Zentrieransätze im letzteren Falle an der Aussenseite, also als Aussenzentrierringe ausgebildet sind; die Figure 2a bis 2c zeigen ferner, dass hier für das Zusammenpressen der Flansche statt Schrauben Klemmen verwendet werden, was aber für den Gegenstand der vorliegenden Erfindung unwesentlich ist. Im übrigen ist die Wirkungsweise, wie anhand der Figuren 1 beschrieben.

Weitere Möglichkeiten der Ausbildung der federnden Halterungen für die Dichtringe zeigen die Figuren 3 bis 6. Darin bezeichnet jeweils 11 den mittleren Teil des Tragringprofils, mit zwei elastisch federnden Aussenringen 12 bzw. 13, welche die Dichtringe 14 bzw. 15 tragen. Die Figur 3 zeigt ferner (wie auch die Figuren 5 und 6) die Ausgestaltung dieser Aussenringe als Aussenzentrierring, die Figur 4 dagegen zeigt einen Zentrieransatz auf der Innenseite. Die Figur 5 zeigt als Besonderheit das zusätzliche Federelement 17, welches die von den Teilen 12 und 13 in axialer Richtung bei entsprechender Verformung ausgeübte Federkraft unterstützt. Bei dem Dichtelement nach der Figur 6 ist der Mittelteil des Tragringes selbst als spezielles Federelement ausgebildet.

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Claims

PATENTANSPRUECHE

/!^Dichtung für Vakuumflanschverbindungen mit einem plastisch verform- ^-"^ baren Dichtring und zugeordnetem Tragring, dadurch gekennzei chnet, dass der Tragring zwei federnd bewegbare Halterungen für je einen plastisch verformbaren Dichtring aufweist.
2. Dichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekenn-

zei chnet, dass der Tragring zusätzlich mit einem Zentrierring fest verbunden ist.
3. Dichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekenn-

zei chnet, dass die beiden Halterungen Nuten von dreieckförmigem Querschnitt für die plastisch verformbaren Dichtringe aufweisen.

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