DE202011105569U1 - Centering ring for vacuum line connection - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung in der Art eines Zentrierringes als Dichtung (1) in einer Hochvakuum dichtenden Vakuumleitungsverbindung, in der zwischen zwei Dichtflächen an den Enden der zu verbindenden Leitungen die Dichtung (1) durch lösbare Klemmmittel eingepresst lagefixiert angeordnet ist und die Dichtung (1) sowohl beidseitig mindestens ein zum Kontakt mit den Dichtflächen vorgesehenes Dichtelement (2) als auch einen Durchbruch (3) für einen Gasfluss zwischen den zu verbindenden Leitungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchbruch (3) einen Querschnitt aufweist, der derart gegenüber dem Leitungsquerschnitt reduziert ist, dass er mindestens in einer Flussrichtung auf einen eine Druckdifferenz ausgleichenden Gasfluss drosselnd wirkend dimensioniert ist.Device in the manner of a centering ring as a seal (1) in a high-vacuum sealing vacuum line connection, in which the seal (1) is press-fitted in position between two sealing surfaces at the ends of the lines to be connected and releasably clamped and the seal (1) at least on both sides has a sealing element (2) provided for contact with the sealing surfaces and also an opening (3) for a gas flow between the lines to be connected, characterized in that the opening (3) has a cross section which is reduced in comparison with the line cross section such that it is dimensioned to have a throttling effect at least in one flow direction on a gas flow compensating for a pressure difference.
Description
Die Erfindung betrifft eine in Vakuumleitungen für deren Leitungsverbindungen anwendbare Vorrichtung, die neben der dichtenden Funktion eines Zentrierringes die Funktion einer Gasflussdrosselung in der Leitung erfüllt.The invention relates to an applicable in vacuum lines for the line connections device that fulfills the function of a gas flow restriction in the line in addition to the sealing function of a centering ring.
Zu Vakuumleitungen, -flanschen und -schläuchen sind Verbindungen mit Dichtungen allgemein und insbesondere Zentrierringe für solche Verbindungen bekannt. Zentrierringe sorgen unter anderem für den sicheren Halt der Dichtung in der Verbindung und letztlich für höchste Dichtheit. Ein gattungsgemäßer Zentrierring lässt sich
Es handelt sich bei dem hier betrachteten Zentrierring im Wesentlichen um eine in einen Metallring eingebettete Ringdichtung. Dieser Metallring kann außen auf einem Rohrzylinder, der ins Schlauchinnere passt, aufsitzen oder innerhalb eines Rohrzylinders liegen, der außen auf die Flansche passt. Das bewirkt die zentrische Lage der Dichtung. Zentrierringe können hinsichtlich ihrer Einbaurichtung ausgelegt sein. Dazu ist vorbestimmt eine Dichtfläche gegen den höheren Druck auszurichten, was beim Herstellen der Verbindung beachtet werden muss. Es ist allgemein beabsichtigt, dass ein Zentrierring den Leitungsquerschnitt möglichst wenig beeinträchtigt.The centering ring considered here is essentially a ring seal embedded in a metal ring. This metal ring can seat on the outside of a tube cylinder, which fits inside the tube, or lie inside a tube cylinder, which fits outside on the flanges. This causes the centric position of the seal. Centering rings can be designed with respect to their installation direction. For this purpose, a sealing surface is intended to be aligned against the higher pressure, which must be taken into account when establishing the connection. It is generally intended that a centering ring affects the line cross section as little as possible.
An Anlagen zur großflächigen Vakuumbeschichtung (z. B. 3 m breite Glassubstrate) und an verwendete Vakuumverbindungen sind wegen betrieblicher Situationen hohe Anforderungen gestellt. Eine solche Situation ist beispielsweise das kontrollierte Belüften der Vakuumkammern einer solchen Anlage im Falle einer Havarie. Dem sich dabei zügig einstellenden Druckverhältnisse müssen Dichtungen, Kammern, Ventile auch nach den geltenden Normen gerecht werden, sodass Mensch und Leben außer Gefahr bleiben. Kommt es zur Belüftungssituation, strömt ein Belüftungsgas, ein Gas oder Gasgemisch wie Stickstoff beziehungsweise Luft, über die Vakuumleitungen in die Kammer oder Kammern ein. Dazu müssen zunächst auch die Zentrierringe für den bidirektionalen Gasfluss sowohl beim Be- als auch beim Entlüften geeignet sein.Systems for large-scale vacuum coating (eg 3 m wide glass substrates) and vacuum connections used have high requirements due to operational situations. Such a situation is, for example, the controlled venting of the vacuum chambers of such a system in the event of an accident. The rapidly adjusting pressure conditions mean that gaskets, chambers and valves must also meet the applicable standards, so that people and life are left out of danger. If it comes to the ventilation situation, a ventilation gas, a gas or gas mixture such as nitrogen or air flows through the vacuum lines in the chamber or chambers. For this purpose, the centering rings for the bidirectional gas flow must first be suitable both during loading and during bleeding.
Strömt wie beschrieben ein Belüftungsgas ein, unterbricht Eingangs der Kammer ein Sicherheitsabsperrventil voreingestellt druckabhängig diesen Belüftungsgasstrom, sobald in der Kammer Normaldruck – atmosphärischer Druck – hergestellt ist. Die Kammer ließe sich folglich öffnen. In Situationen, in denen das Sicherheitsabsperrventil zeitverzögert unterbricht oder defekt ist, kann es insbesondere beim druckunterstützten Belüften zu einem kritischen Überdruck in der Kammer kommen. Ein Überdruck in der Kammer sollte regulär durch ein Sicherheitsablassventil vermieden sein, welches einen zumindest größeren Querschnitt aufweisen sollte als der Querschnitt der das Belüftungsgas in die Kammer eingeleiteten Leitungen insgesamt. Die von Sicherheitsablassventilen weggeleiteten Gase gelangen zumeist in sichere Auffangbehältnisse für eine spätere Entsorgung, da diese Gase hochgradig gesundheitsschädlich sein können.If a ventilation gas flows in as described, a safety shut-off valve at the entrance to the chamber interrupts the ventilation gas flow as a function of pressure as soon as normal pressure - atmospheric pressure - is established in the chamber. The chamber could therefore be opened. In situations in which the safety shut-off valve interrupts or is defective in a time-delayed manner, a critical overpressure in the chamber can occur, in particular during pressure-assisted venting. An overpressure in the chamber should be regularly avoided by a safety relief valve, which should have an at least larger cross section than the cross section of the ventilation gas introduced into the chamber lines in total. Most of the gas routed away from safety relief valves are stored in secure receptacles for later disposal, since these gases can be highly damaging to health.
Eine Vakuumkammer oder auch ein Vakuumbehälter wäre ab einem erreichbaren Innendruck größer 0,5 bar bereits ein nach EU-Richtlinien auszulegender und kennzeichnungspflichtiger Druckbehälter (CE). Für das druckunterstützte Belüften lagern die verwendeten Gase wie Stickstoff oder wasserreduzierte Luft (CDA) zumeist in dafür vorgesehenen Druckbehältern und geben die Gase mit einem Ausgangsdruck von beispielsweise 5 bar ab. So ist das Risiko gegeben, dass genau dieser Druck im Vakuumbehälter erreicht wird.A vacuum chamber or even a vacuum tank would be from an achievable internal pressure greater than 0.5 bar already to be interpreted according to EU directives and requiring labeling pressure vessel (CE). For pressure-assisted venting, the gases used, such as nitrogen or water-reduced air (CDA), are usually stored in pressure vessels provided for this purpose and discharge the gases at an outlet pressure of, for example, 5 bar. So there is the risk that exactly this pressure in the vacuum tank is reached.
Nach dem Ziel der Erfindung sollte kein Überdruck in der Kammer entstehen, denn dieser birgt ein unzulässiges Gefahrenpotential. Zudem ist ein unkontrolliertes Entweichen kontaminierter Gase zu vermeiden.According to the aim of the invention, there should be no overpressure in the chamber, because this holds an inadmissible danger potential. In addition, an uncontrolled escape of contaminated gases should be avoided.
Das geschilderte „Überdruck-Problem” kann insbesondere dadurch auftreten, dass die Querschnitte der Vakuumleitungen zu groß dimensioniert sind. Nachberechnungen und der Austausch von Leitungen wären zumindest abschnittsweise notwendig, verbunden mit dem entsprechenden Aufwand. Diesen Ansatz aufgreifend ist bestenfalls im Sinne einer Aufgabe ein Mittel zur Verringerung eines Querschnittes in einer Vakuumleitung zu finden, das in einfachster Form und mit geringem Aufwand flexibel einsetzbar ist.The described "overpressure problem" can in particular occur because the cross sections of the vacuum lines are oversized. Recalculations and the replacement of lines would be necessary at least in sections, combined with the corresponding expense. Taking this approach is at best in the sense of a task to find a means for reducing a cross section in a vacuum line, which is flexible in the simplest form and with little effort.
Die Aufgabe wird durch die Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.The object is achieved by the device having the features of
Der den kennzeichnenden Begriff vorstehende dimensionierte Durchbruch, der einen geringen Querschnitt gegenüber dem Leitungsquerschnitt aufweist, schafft aufgrund seiner drosselnd wirkenden Dimensionierung zusammen mit den gattungsgemäßen Merkmalen eines Zentrierringes den Vorteil, dass ein Zentrierring durch die erfindungsgemäße Dichtung ersetzbar ist.The characteristic breakthrough projecting dimensioned breakthrough, which has a small cross-section compared to the line cross-section creates due to its throttling acting dimensioning together with the generic features of a centering the advantage that a centering ring is replaced by the seal of the invention.
Daraus leitet sich weiter vorteilhaft ein vergleichsweise zügiges und kostensparendes Nachdimensionieren oder besser Feindimensionieren der Vakuumleitung ab. So müssen die Leitungen nicht zwingend nachberechnet und getauscht werden. Bei der Inbetriebnahme einer gesamten Anlage lässt sich die Funktion der Absperrventile beim Belüften von Kammern der Anlage aus Druckbehältern prüfen, indem das Belüften bei Normaldruck endet.From this it is further advantageous to derive a comparatively rapid and cost-saving re-sizing or better dimensioning of the vacuum line. So the lines do not necessarily have to be recalculated and exchanged. at When commissioning an entire system, it is possible to check the function of the shut-off valves when venting chambers of the system from pressure vessels by venting at normal pressure.
Die erfindungswesentliche Drosselwirkung sollte zweckmäßigerweise dann, wenn sich beim Belüften der Druck in der Kammer dem Normaldruck (1 bar) annähert, bei bestenfalls 20 mbar einsetzen. So wird erreicht, dass das Absperrventil zuverlässig bei Normaldruck schließt.The throttle effect essential to the invention should expediently be used when the pressure in the chamber approaches the atmospheric pressure (1 bar) during venting, at 20 mbar at best. This ensures that the shut-off valve closes reliably at normal pressure.
Um eine zweckmäßige Dimensionierung des Durchbruches an einer druckausgleichenden Verbindung zwischen Überdruckbehälter und Vakuumbehälter vorzunehmen, ist zunächst durch einen Sicherheitsauslass am Überdruckbehälter ein Auslassquerschnitt vorgegeben und entscheidend, dass der Querschnitt des Durchbruchs den Leitungsquerschnitt mindestens auf den Auslassquerschnitt reduzierend ausgeführt ist. Diese Vorgabe ist summarisch bezüglich der Behälter und Leitungen anzuwenden, sofern mehrere von diesen zum Einsatz kommen. Es gilt, dass der Einlassquerschnitt eines Behälters unterhalb seines Auslassquerschnittes liegen sollte.To make an appropriate dimensioning of the breakthrough at a pressure-equalizing connection between the pressure vessel and the vacuum vessel, an outlet cross section is initially predetermined by a safety outlet on the pressure vessel and crucial that the cross section of the aperture is designed to reduce the line cross-section at least on the outlet cross-section. This requirement is to be applied summarily with regard to the containers and lines, if several of these are used. It is true that the inlet cross section of a container should be below its outlet cross section.
Der Durchbruch in der Dichtung ist und das bezüglich seiner Querschnittsfläche so zu reduzieren, dass diese gegenüber dem Leitungsquerschnitt um mindestens 10% kleiner ausfällt. Die richtige Wahl des Querschnitts des Durchbruchs unterliegt den Bedingungen wie Druckdifferenz, Gasdichte sowie Gasflussgeschwindigkeit und muss eng auf den Anwendungsfall abgestimmt sein. Das der Querschnitt des Durchbruchs 15% des Leitungsquerschnitts entspricht, hat sich als zweckdienlich erwiesen. Sollten mehrere Durchbrüche einen einfachen Durchbruch ersetzen, so trifft das Vorstehende auf einen summarischen Querschnitt zu.The breakthrough in the seal has to be reduced in terms of its cross-sectional area so that it is at least 10% smaller than the cable cross-section. The correct choice of the cross section of the breakthrough is subject to the conditions such as pressure difference, gas density and gas flow velocity and must be closely matched to the application. That the cross section of the aperture corresponds to 15% of the line cross section, has proved to be useful. If several breakthroughs replace a simple breakthrough, the above applies to a summary cross section.
Die angestrebte Flexibilität für das nachträgliche Dimensionieren von Vakuumleitungen bezüglich derer Leitungsquerschnitte wird umso wirkungsvoller erreicht, wenn der Querschnitt des Durchbruchs mittels einer Blende einstellbar gegenüber dem Leitungsquerschnitt reduziert ist. Die Blende wäre zweckmäßigerweise ein Blech, das zusammen mit der und wie die Dichtung durch lösbare Klemmmittel eingepresst lagefixiert in der Leitungsverbindung angeordnet ist. Sofern ein Durchbruch in der Blende und der Durchbruch der Dichtung asymmetrisch angeordnet sind, lassen sich durch das Verdrehen beider zueinander unterschiedliche Querschnitte für den Gasfluss einstellen. In einer Ausführungsform könnten Durchbrüche in Form von Kreissegmenten oder halbkreisförmige vorgesehen sein.The desired flexibility for the subsequent dimensioning of vacuum lines with respect to their conductor cross-sections is more effectively achieved when the cross-section of the opening is reduced by means of a diaphragm adjustable relative to the line cross-section. The diaphragm would be expediently a metal sheet, which is arranged fixed in position in the line connection together with the and as the seal pressed by releasable clamping means. If a breakthrough in the aperture and the breakthrough of the seal are arranged asymmetrically, can be adjusted by twisting both mutually different cross sections for the gas flow. In one embodiment, apertures could be provided in the form of circle segments or semicircular.
Wirkungsvoll ist die richtige Dimensionierung von Querschnitten beim Arbeiten mit Hochvakuum (Drücke unter 10–3 mbar) oder bei sensiblen Prozessen, wo die Kammern zweckmäßigerweise mit Trockenluft oder Stickstoff belüftet werden. Die Druckbehälter, die dieses Gas vorhalten, können mit einem Druck bis zu 100 bar befüllt sein. Diese geben geregelt das Gas mit ca. 5 bar – einstelligen Wert – ab.Effective is the correct dimensioning of cross sections when working with high vacuum (pressures below 10 -3 mbar) or in sensitive processes, where the chambers are expediently ventilated with dry air or nitrogen. The pressure vessels containing this gas can be filled with a pressure of up to 100 bar. These regulate the gas with about 5 bar - single-digit value - from.
Um die für den bidirektionalen Gasfluss sowohl beim Be- als auch beim Entlüften (Evakuieren) erwartete Stabilität, Druckfestigkeit und Dichtheit der Dichtung zu erreichen, bietet es sich an, die Dichtung durchgehend aus Metall und sinnvollerweise aus Aluminium zu fertigen.In order to achieve the expected stability, pressure resistance and tightness of the seal for the bidirectional gas flow both during loading and unloading (evacuation), it is advisable to make the seal made entirely of metal and, meaningfully, of aluminum.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben werden. Dazu sind in den Zeichnungen wie folgt dargestellt:The invention will be described in more detail with reference to an embodiment. These are shown in the drawings as follows:
Die
Aus der
Die Dichtung in der Draufsicht zeigt adäquat die
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Dichtungpoetry
- 22
- Dichtelement (Wulst)Sealing element (bead)
- 33
- Durchbruchbreakthrough
- 44
- Kanteedge
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 2851566 A1 [0002] DE 2851566 A1 [0002]
- DE 2638018 A1 [0002] DE 2638018 A1 [0002]
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2638018A1 (en) | 1975-09-02 | 1977-03-10 | Fend Heinrich | Vacuum pipe coupling seal rings - are metal T and U section rings clamped between and astride flanges |
DE2851566A1 (en) | 1978-11-29 | 1980-06-04 | Pfeiffer Vakuumtechnik | Sealing ring for vacuum line - has lugs which mate with flange attachment bolts |
-
2011
- 2011-09-12 DE DE201120105569 patent/DE202011105569U1/en not_active Expired - Lifetime
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