DE3035671C2 - - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Dichtungselement für
Flanschverbindungen mit einem plastisch verformbaren Dichtring und zu
geordnetem Tragring. Derartige Dichtungselemente sind in zahlreichen
Formen bekanntgeworden. Besondere Bedeutung haben plastisch verformba
re Dichtringe als Metalldichtringe gefunden, insbesondere für Dichtun
gen, die hohen Temperaturen unterworfen werden, z. B. Ultrahochvakuum
dichtungen, die ausgeheizt werden müssen. Plastisch verformbare Dicht
ringe 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 er
geben. Besonders bei Ultrahochvakuumanlagen, bei denen häufig Golddraht
dichtringe eingesetzt werden, ist die Frage der Wiederverwendbarkeit von
wirtschaftlicher Bedeutung.
Gemäß der DE-AS 12 85 810 kann eine Dichtungsanordnung für ausheizba
re Hochvakuum-Flanschverbindungen, bestehend aus einer ringförmigen
Stützscheibe aus rostfreiem Stahl und aus einem mit der Stützscheibe
fest verbundenen, in axialer Richtung die Dicke der Stützscheibe beider
seie überragenden Dichtwulst, der aus einem weicheren Material als die
Stützscheibe besteht, mehrmals verwendet werden, wenn der Dichtwulst an
seinen Dichtflächen je einen in eine Ringnut eingelegten, ringförmigen
Golddraht aufweist. Der Dichtwulst besteht beispielsweise aus Kupfer und
ist so ausgebildet, daß er sich unter dem spezifischen Dichtdruck nur ge
ringfügig verformt. Beim Aneinanderpressen der Flansche wird dann der in
den Dichtwulst eingelegte Golddraht völlig in die Nut gepreßt, wobei die
nur schwachen Kupferränder der Nut etwas nach außen bzw. innen ausweichen
und ebenfalls verformt werden.
Aus der deutschen Patentschrift 19 59 561 ist ein Verfahren zum vielmali
gen Wiederverwenden eines Dichtelementes mit einem Dichtring aus einem
plastisch verformbaren Material bekanntgeworden, wobei der Dichtring für
seine Wiederverwendung jeweils um 180 Grad gedreht in die Aufnahmenut ein
gepreßt wird. In einer einfachen Ausführungsform benötigt dieses be
kannte Verfahren ungleiche (asymmetrische) Flansche, was für den prak
tischen Gebrauch einen wesentlichen Nachteil darstellt. Zwar ist in der
besagten Patentschrift auch schon vorgeschlagen worden, bei symmetrisch
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 der Nachteil, daß die Flanschflächen nicht
eben sein können, sondern beide eine entsprechende Nut aufweisen müssen.
Ein besonderes Problem, das sich mit plastisch verformbaren Dichtringen
insbesondere in der UHV-Technik ergibt, liegt darin, daß solche Dichtun
gen oft schon bei einmaliger Verwendung in Verbindung mit einem Ausheiz
vorgang u. U. nicht dicht bleiben, d. h. sie sind zwar dicht während der Er
höhung der Temperatur, werden aber dann häufig undicht beim nachfolgenden
Abkühlen. Das kann man sich dadurch erklären, daß sich die zu verbinden
den 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 Vakuum
flanschverbindungen zu schaffen, die bei Verwendung von beim Ausheizen
plastisch verformbaren Dichtringen gewährleistet, daß der dichtende Zu
stand auch beim nachfolgenden Abkühlen erhalten bleibt. In einer speziel
len 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.
Die oben beschriebenen Dichtungsanordnungen können, wie gesagt, zwar
wiederholt verwendet werden, sie lösen jedoch nicht die der vorliegenden
Erfindung zugrunde liegende Hauptaufgabe, bei der auf das Ausheizen fol
genden Abkühlung die Dichtheit zu gewährleisten.
Diese Aufgabe wird gemäß Erfindung gelöst durch eine Dichtung für Vakuum
flanschverbindungen mit einem Tragring und zwei von diesem in Nuten gehal
tenen plastisch verformbaren losen Dichtringen, welche dadurch gekennzeich
net ist, daß der Tragring einen x-förmigen Querschnitt aufweist, dessen
Schenkel als federnd bewegbare Halterungen für die Dichtringe ausgebildet
sind.
Durch die federnde Halterung wird erreicht, daß der plastisch verform
bare Dichtring auch beim Abkühlen fest an die zugeordnete Dichtfläche des
Flansches angepreßt bleibt, also keine Undichtigkeiten entstehen können.
Durch die Ausbildunug des Tragringes mit zwei Halterungen für Dichtringe,
wobei jeder der beiden Dichtringe mit je einer Flanschfläche zusammenarbei
tet, wird ferner ermöglicht, daß die Dichtringe nach vorangehendem Ge
bauch lediglich vertauscht oder um 180 Grad gedreht werden müssen, um bei
der folgenden Herstellung einer Verbindung erneut einer plastischen Ver
formung unterworfen werden zu können.
Im nachfolgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand der in den
Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die
Fig. 1 und 2 zeigen bevorzugte Ausführungsformen die sich in aus
gedehnten Versuchen bewährt haben und zwar betreffen: die
Fig. 1a bis 1d eine Dichtung nach der Erfindung mit Innenzentrie
rung, die
Fig. 2a bis 2d eine solche mit Außenzentrierung.
In den Fig. 1a bis 1c sind die beiden Flanschflächen 1 und 2 ersicht
lich, die entlang des Umfanges des Flansches durch eine Anzahl Schrauben 3
zusammengepreßt werden können. 4 bedeutet den Tragring, der in Fig. 1d
noch einmal als Ganzes getrennt dargestellt ist.
Fig. 1a zeigt die Dichtringe 5 in noch nicht zusammengepreßtem Zustand
der Flansche, also vor ihrer plastischen Verformung, die Fig. 1b in ge
preßtem dichtendem Zustand und die Fig. 1c schließlich zeigt, wie die
gemäß Fig. 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 Queschnitt
des Tragringes 4 besitzt eine solche Form, daß die Seitenwände der Nuten 7
und 8, welche als Halterungen für die beiden Dichtringe dienen, eine hin
reichende Elastizität besitzen, so daß sie beim Pressen des Dichtringes
während des Aufheizens federnd seitlich aus- bzw. zurückweichen können. Da
bei 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 Seitenwände der Nut verkleinert
sich wieder, wodurch der Dichtring fest an die Dichtungsfläche angepreßt
bleib, so daß die eingangs erwähnte Spaltbildung, wie sie bei bisherigen
Dichtungen mit plastisch verformbarem Dichtungsmaterial auftreten konnte,
vermieden wird.
Die Ausführungsform nach den Fig. 2a bis 2d unterscheidet sich von der
jenigen nach den Fig. 1a bis 1d lediglich dadurch, daß die Zentrier
ansätze im letzteren Falle an der Außenseite, also als Außenzentrierringe
ausgebildet sind; die Fig. 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 Fig. 1 beschrieben.
Claims (3)
1. Dichtung für Vakuumflanschverbindungen mit einem Tragring und zwei
von diesem in Nuten gehaltenen plastisch verformbaren losen Dicht
ringen, dadurch gekennzeichnet, daß der
Tragring (4) einen x-förmigen Querschnitt aufweist, dessen Schenkel
als federnd bewegbare Halterungen für die Dichtringe (5) ausgebil
det sind.
2. Dichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die beiden Nuten (7, 8) einen dreieckförmi
gen Querschnitt aufweisen.
3. Dichtung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die beiden inneren oder äußeren Schenkel des
Tragrings (4) Zentrieransätze (6) aufweisen.
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