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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindung und
insbesondere eine Verbindung zur Verwendung in der
Halbleiterindustrie, die eine perfekte Verbindung von
Rohren verlangt.
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Verfahren zum Herstellen von Halbleitern wie IC und LSI
werden in Reinräumen ausgeführt, in denen Maßnahmen
getroffen worden sind, um die Staubpartikel und andere
Belastungen in der Luft zu reduzieren. Ein besonderes
Gas zur Verwendung in dem Reinraum wird durch eine
Rohrleitung von einer externen Gasquelle zugeführt. Das
Spezialgas muß extrem rein sein und das Vorhandensein
von Fremdgasen wie Luft in dem Spezialgas muß
vollständig ausgeschlossen sein. Die Verrohrung zur Zufuhr des
Spezialgases muß aus Präzisionsrohren und
Präzisionsverbindungen zum Verbinden der Rohre gebildet sein.
Verbindungen, die in Kombination mit Hochdruckkesseln
verwendet werden, müssen auch unter dem Aspekt der
Sicherheit perfekt verschlossen sein.
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Die perfekt abgeschlossene Verbindung von Rohren durch
übliche Verbindungen kann durch Erhöhung des Drucks,
der auf eine metallische Dichtung, die zwischen den
Rohren versehen ist, erreicht werden. Wenn ein
übermäßiges
Drehmoment auf den Kupplungsring zum festen
Verbinden der Rohre aufgebracht wird, werden auch die
Rohre und die Dichtung zwischen den Rohren eine
Torsionsrichtung verbogen, da das Drehmoment nicht eine
vorgegebene Grenze überschreiten darf.
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Der Anmelder der vorliegenden Patentanmeldung hat
früher die in Fig. 4 gezeigte Verbindung vorgeschlagen,
die ein Drucklager zum Übertragen nur einer axialen
Kraft von der Innenfläche einer Kupplungsmutter auf
eine von zwei Rohren aufweist und kein Drehmoment von der
Innenfläche der Kupplungsmutter auf das Rohr ausübt
(japanische Offenlegungsschrift Nr. 62-75 188). Fig. 4
zeigt, daß die Verbindung aus einer ersten Muffe 10,
die dicht mit einem ersten Rohr 1 verbunden ist, einer
zweiten Muffe 20, die dicht mit einem zweiten Rohr 2
verbunden ist, einer metallischen Dichtung 30, die
zwischen der Druckfläche 15 der ersten Muffe 10 und der
Druckfläche 25 der zweiten Muffe 20 angeordnet ist, und
einer Kupplungsmutter 5 zum axialen Zusammenziehen der
ersten Muffe 10 und der zweiten Muffe 20 zur
hermetischen Verbindung des ersten Rohres 1 und des zweiten
Rohres 2 und einem Drucklager 8, das zwischen der
inneren Bodenfläche 6 der Kupplungsmutter 5 und der
Schulter der ersten Muffe 10 angeordnet ist, besteht. Wenn
die Kupplungsmutter 5 gedreht wird, um die erste Muffe
10 und die zweite Muffe 20 und damit das erste Rohr 1
und das zweite Rohr 2 zusammenzuziehen, wirkt nur eine
axiale Kraft auf die erste Muffe 10, so daß die Rohre 1
und 2 fest miteinander durch Aufbringen eines großen
Drehmoments auf die Kupplungsmutter 5 zusammengezogen
werden können, ohne daß die Rohre 1 und 2 und die
metallische Dichtung 30 in Torsionsrichtung verformt
werden. Um den Dichteffekt der Verbindung zu vergrößern,
sind die Druckfläche 15 der ersten Muffe 10 und die
Druckfläche 25 der zweiten Muffe 20 spiegelglatt
bearbeitet.
Um die Möglichkeit einer wiederholten
Verwendung zu vergrößern, sind die Druckflächen 15 und 25
poliert. Die metallische Dichtung 30 hat ausgezeichnete
Quetscheigenschaften, sie hat eine bleibende
Elastizität, wirkt ohne Kontamination des Gases und haben eine
ausgezeichnete Dauerhaftigkeit, so daß sie wiederholt
verwendet werden kann, um ökonomischen Anforderungen zu
entsprechen.
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Um eine geeignete bleibende Elastizität der
metallischen Dichtung 30 sicherzustellen, muß die Kompression
der metallischen Dichtung 30 zwischen den Muffen 10 und
20 innerhalb eines begrenzten Bereichs sein. Um die
Kompression der metallischen Dichtung 30 zu begrenzen,
sind die Muffen 10 und 20 jeweils mit
Begrenzungsflächen 16 und 26 versehen. Um die metallische Dichtung 30
richtig zwischen den Muffen 10 und 20 zu lokalisieren,
ist eine Dichtungskammer S in der zweiten Muffe 20
vorgesehen, die von einer Seitenwandung 28 umgeben ist. In
einem in Fig. 4 gezeigten Zustand vor dem Drehen der
Kupplungsmutter 5 zum Befestigen der Muffen 10 und 20
aneinander, ist die metallische Dichtung 30 in der
Dichtungskammer S angeordnet und sitzt auf der
Druckfläche 25, die in der zweiten Muffe 20 ausgebildet ist.
Die Druckfläche 15 des ersten Stücks ist der
metallischen Dichtung 30 in der Dichtungskammer S
gegenüberliegend angeordnet. Wenn die Kupplungsmutter 5 gedreht
wird, um die Muffen 10 und 20 axial aufeinander zu zu
ziehen wird die metallische Dichtung 30 zwischen den
Druckflächen 15 und 25 komprimiert, bis die
Begrenzungsflächen 16 und 26 miteinander in Berührung kommen.
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Diese Verbindung bedarf jedoch noch weiterer
Verbesserungen. Da die Druckfläche 15 der ersten Muffe 10 die
Endfläche eines vorragenden Abschnitts der ersten Muffe
10 ist, kann die Druckfläche 10 leicht und schnell
poliert werden. Da die Druckfläche 25 der zweiten Muffe
20 dagegen die Bodenfläche der vertieften
Dichtungskammer S ist, ist es schwierig, die Druckfläche 25 zu
polieren, das Polieren der Druckfläche 25 erhöht die
Kosten der Verbindung. Da sich die metallische Dichtung
30 radial expandiert, wenn sie komprimiert wird, und
der äußere Umfang der metallischen Dichtung die
Seitenfläche 28 der Dichtungskammer S erreicht, muß die
Gesamtfläche der Druckfläche 25 einschließlich des
Umfangsbereichs benachbart zu der Seitenfläche 28 poliert
werden, was jedoch sehr schwierig ist. Mittel zum
Anordnen der metallischen Dichtung 30 in einem
Dichtungshaltungsraum S' an dem Umfang 28' des vorragenden Endes
der zweiten Muffe 20 wie in Fig. 7 gezeigt, haben
dieselben Probleme bei dem Polieren der Druckfläche 25,
auf die die metallische Dichtung 30 aufgesetzt ist.
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Die Verbindung schafft Probleme bei der Montage und
Demontage. Bei dem axialen Trennen der Muffen 10 und 20
in einem Raum, in dem die Rohre 1 und 2 nach dem
Abschrauben der Kupplungsmutter von der zweiten Muffe 20
axial nicht bewegt werden können, müssen die
Druckflächen 15 und 25 lateral bezüglich einer Achse P bewegt
werden. Dies ist jedoch nicht möglich, da ein Teil des
vorragenden Endes 18 der ersten Muffe 10 in die
Dichtungskammer S eingepaßt ist.
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In manchen Fällen bilden sich kleine radiale Brüche 50
über einem Teil der Druckflächen 15 (25) aus, die in
Berührung mit der metallischen Dichtung 30 sind, wie in
den Fig. 5 und 6 gezeigt. Ein solcher radialer Sprung
50 macht es unmöglich, eine perfekte Dichtung zu
bewirken, auch wenn der auf die metallische Dichtung 30
aufgebrachte Druck groß ist, da die metallische Dichtung
30 nicht in den radialen Sprung 50 eingreift und radial
expandiert, nachdem der auf die metallische Dichtung
aufgebrachte Druck einen vorgegebenen Pegel
überschreitet.
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Eine ähnliche Verbindung ist in DE-U-1 953 035
dargestellt. Bei dieser wird die metallische Dichtung jedoch
zwischen den Rohrenden durch ein Rückhalteelement
gehalten, das an beiden Enden angebracht ist.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Verbindung zu schaffen, die Druckflächen aufweist,
die gut poliert werden können und die dazu geeignet
ist, leicht demontiert und mit relativ geringen Kosten
hergestellt zu werden und dabei eine perfekte
Abdichtung der Verbindung von Rohren sicherstellt.
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Merkmale der vorliegenden Erfindung weisen eine erste
Muffe, eine zweite Muffe und eine metallische Dichtung,
auf, die zwischen der ersten und der zweiten Muffe
angeordnet ist, so daß sie zwischen den jeweiligen
Druckflächen der ersten und der zweiten Muffe komprimiert
werden kann, wenn die erste und die zweite Muffe axial
aufeinander zugezogen werden, wobei eine
Kupplungsmutter zum axialen Zueinanderziehen der ersten und der
zweiten Muffe und Kerben mit einer Form, die im
wesentlichen der äußeren Form der metallischen Dichtung
ausgebildet sind jeweils in den entsprechenden
Druckflächen der ersten und der zweiten Muffen und ein
Rückhalteelement zum Rückhalten der metallischen Dichtung an
Ort und Stelle, die lösbar auf der ersten oder der
zweiten Muffe montiert ist, wobei die metallische
Dichtung einen Querschnitt hat, der den Buchstaben C
bildet, ein Rückhalteflansch des Rückhalteelements in den
Schlitz der metallischen Dichtung eingesetzt ist, um
die metallische Dichtung auf der entsprechenden Muffe
an Ort und Stelle rückzuhalten, und das
Rückhalteelement einen Begrenzungsabschnitt hat, der die Endflächen
der ersten und der zweiten Muffe ergreift, um das
Zusammendrücken der metallischen Dichtung zu begrenzen.
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Die metallische Dichtung ist sicher auf der Muffe durch
Einsetzen des Rückhalteflansches des Rückhalteelementes
in den Schlitz der metallischen Dichtung und Montieren
des Rückhalteelements auf die Muffe rückgehalten, was
das Montieren der Verbindung unabhängig von deren
Position erleichtert. Die metallische Dichtung expandiert
sich radial und wird mit den Bodenflächen der Kerben
der Muffen in weiten Bereichen in Kontakt gebracht,
wenn sie durch Aufschrauben der Kupplungsmutter auf die
Muffe komprimiert wird, so daß die Möglichkeit des
Einschlusses von radialen Sprüngen, die in der Bodenfläche
der Kerben in den abdichtenden Berührungsflächen
ausgebildet sind, erhöht wird. Die Endflächen der Muffen
kommen miteinander in Berührung, um die Kompression der
metallischen Dichtung zu begrenzen, wenn die erste und
die zweite Muffe axial aufeinander zugezogen werden, so
daß die metallische Dichtung geeignet komprimiert wird.
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Die Verbindung kann einfach durch Abschrauben der
Kupplungsmutter von der Muffe demontiert werden. Die
metallische Dichtung kann einfach und schnell durch
laterales Beabstanden der Muffen relativ voneinander
ersetzt werden.
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Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung werden in der nachfolgenden
Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden
Zeichnungen deutlicher. Dabei zeigt:
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Fig. 1 eine Längsschnittansicht einer Verbindung
nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel nach der
vorliegenden Erfindung;
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Fig. 2 eine Querschnittsansicht einer Abwandlung
eines Rückhalteelements;
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Fig. 3 (A) und 3 (B) typische Ansichten, die zur
Erläuterung der Funktion und der Wirkungsweise der
Kerbe zum Aufnehmen einer metallischen Dichtung dienen;
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Fig. 4 eine Längsschnittansicht einer üblichen
Verbindung;
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Fig. 5 und 6 Ansichten, die den nachteiligen Effekt
für den Abdichteffekt einer metallischen Dichtung von
Sprüngen, die auf der Druckfläche einer Verbindung
ausgebildet sind, darstellen; und
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Fig. 7 ist eine teilweise Schnittansicht einer
vorbekannten Verbindung, die eine andere Art des Haltens
einer metallischen Dichtung auf einer Muffe wiedergibt.
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Es wird jetzt auf die Fig. 1 - 3 Bezug genommen. Eine
Verbindung nach der vorliegenden Erfindung weist eine
erste Muffe 10, die hermetisch mit einem ersten Rohr
verbunden ist, eine zweite Muffe 20, die hermetisch mit
einem zweiten Rohr verbunden ist, eine Kupplungsmutter
5, die mit der ersten Muffe 10 derart kombiniert ist,
daß bei deren Aufschrauben auf die zweite Muffe 20 die
erste Muffe 10 und die zweite Muffe 20 axial
aufeinander zu belastet werden, ein Drucklager 8, das zwischen
dem inneren Flansch der Kupplungsmutter 5 und einer
Schulter auf der ersten Muffe 10, die ein Drehen der
Kupplungsmutter 5 ohne Verformen der ersten Muffe 10
erlaubt, eine metallische Dichtung 30, die zwischen der
ersten Muffe 10 und der zweiten Muffe 20 angeordnet ist
und ein Rückhalteelement 40, das einen Rückhalteflansch
42 hat, der in den Schlitz der metallischen Dichtung 30
eingesetzt ist und auf das reduzierte Vorderende der
zweiten Muffe aufgesetzt ist, um die metallische
Dichtung 30 an Ort und Stelle auf der zweiten Muffe 20 zu
halten und die Kompression der metallischen Dichtung 30
zu begrenzen, wenn die erste Muffe 10 und die zweite
Muffe 20 axial aufeinander zugezogen werden, auf.
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Kerben 15 und 25, die den Druckflächen entsprechen und
der äußeren Form der metallischen Dichtung 30
entsprechend ausgebildet sind, sind jeweils in den jeweiligen
Endflächen 16 und 26 der ersten Muffe 10 und der
zweiten Muffe 20 vorgesehen, um die metallische Dichtung 30
in dieser aufzunehmen. Da die Kerben 15 und 25
exponiert sind, können die Bodenflächen der Kerben 15 und
25 leicht und kostengünstig poliert werden.
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Bei Kompression wird die metallische Dichtung 30 fest
auf die Bodenflächen der Kerben 15 und 25 gedrückt, wie
dies in Fig. 3 (A) gezeigt ist. Die metallische
Dichtung 30 expandiert radial, wie dies in Fig. 3 (B)
gezeigt ist, wenn der auf die metallische Dichtung 30
wirkende Kompressionsdruck zunimmt. Die effektive
Dichtfläche, d. h. ein Kontaktbereich zwischen der
metallischen Dichtung 30 und den Kerben 15 und 25, wird
so erhöht, um die Möglichkeit eines Einschlusses von
etwaigen Sprüngen, die in der Umfangsfläche der
metallischen Dichtung 30 und der Bodenflächen der Kerben 15
und 25 vorliegen, zu erhöhen. Der Querschnitt der
Kerben 15 und 25 kann kreisförmig sein oder aber die Form
des Buchstaben V haben, unter der Voraussetzung, daß
die Seitenflächen der metallischen Dichtung 30 in engen
Kontakt mit den entsprechenden Bodenflächen der Kerben
15 und 25 kommen, wenn die metallische Dichtung
komprimiert ist.
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Die Bodenflächen der Kerben 15 und 25, die jeweils in
den Endflächen 16 und 26 der Muffen 10 und 20
ausgebildet sind, können leicht poliert werden.
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Das Rückhalteelement 40 ist auf das reduzierte Ende 21
der zweiten Muffe 20 aufgesetzt. Der Rückhalteflansch
42 ist in den Schlitz der metallischen Dichtung 30
eingesetzt, um die metallische Dichtung in der Kerbe 25
der zweiten Muffe 20 rückzuhalten. Ein
Kompressionsbegrenzungsabschnitt 46 ist in den Rückhalteflansch 42
des Rückhalteelements 40 ausgebildet. Wenn die Muffen
10 und 20 durch die Kupplungsmutter 5 axial aufeinander
zu gezogen werden, wird der die Kompression begrenzten
Abschnitt 46 zwischen den jeweiligen Endflächen 16 und
26 der Muffe 10 und 20 gehalten, um eine weitere
Kompression der metallischen Dichtung zu begrenzen. Die
Kompression der metallischen Dichtung 30 ist von der
Dicke des Kompressionsbegrenzungsabschnitts 46 des
Rückhalteelements 40 abhängig. Das Rückhalteelement 40
kann durch ein anderes Rückhalteelement mit
unterschiedlichen Erstreckungen von der vorherigen ersetzt
werden, um die Kompression der metallischen Dichtung
einzustellen.