DE3035671C2 - - Google Patents

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.