Dichtungselement für Höchstvakuumleitungen Die Abdichtung von Druck- und Vakuumleitun gen, die mit Flanschen versehen sind, wird auf ver schiedene Weise vorgenommen. Bei geringen Anfor derungen an die Dichtigkeit werden irgendwelche Dichtungsmaterialien, z. B. Pappe, Asbest usw. in entsprechender Form ausgeschnitten und zwischen die Flansche gepresst. Solche Dichtungen werden bei etwas höheren Anforderungen an den Dichtungs rändern mit einer Metallarmierung aus weichem ver formbarem Metall, z. B. Kupfer, versehen. In man chen Fällen werden auch metallische Dichtungsringe, z. B. aus Blei, benutzt.
Um ein Auseinanderfliessen des Bleies zu verhindern, legt man oft innerhalb und ausserhalb des Metallringes einen schmalen Alumi- niumstützring, der das Auseinanderfliessen des wei chen Metalles verhindert. In vielen Fällen sieht man eine Nut vor; in die man einen Metallring legt und in der er zusammengepresst wird. Solche irreversibel verformbaren Ringe, z. B. aus Blei; haben den Nach teil, dass sie nur einmal benutzt werden können.
Für Höchstvakuum-Dichtungen, die also bei cinem Vakuum von weniger -als 10-6 Torrdicht sein müssen, werden nur solche Metalldichtungen verwen det. Weiche Metalle wie beispielsweise Blei sind jedoch schlecht verwendbar, weil das Fliessen des Metalles nach einiger Zeit ein Leckwerden der Appa ratur bewirkt, denn selbst sehr kleine Leckstellen sind bei Höchstvakuum sehr schädlich.
Es werden darum harte, genügend dauerstandfeste Metalle wie beispielsweise Aluminium verwendet.
Da aber erst eine Verformung des Dichtungsmate rials eine gut abschliessende Dichtwirkung hat, konn ten nicht etwa aus Blechmaterial ausgestanzte Dich tungsringe, sondern nur eine solche Form benutzt werden, die in nicht zusammengepresstem Zustand nur eine relative schmale Berührungsfläche mit den Dichtungsflächen und in der Mitte eine grössere Ma- terialdicke besitzt. Die meistbenutzte Form ist ein Drahtring, der aus rundem Draht durch Verschwei ssen hergestellt wurde.
Diese Ringe haben aber den Nachteil, dass die Nahtstelle eine Stelle anderer Verformung5eigen- schaften darstellt und damit kein gleichmässiges Dich ten am ganzen Ringumfang gewährleistet wird. Dar über hinaus sind solche Ringe an den üblichen glatten Flanschen der Verbindungsstelle nur schwer genau am gewünschten Ort einzusetzen, da sie beim Ver schrauben sich verschieben können.
Das Einsetzen eines solchen Ringes wird insbesondere dann schwie rig, wenn die Flanschebene nicht horizontal, sondern beispielsweise vertikal läuft.
Die vorliegende Erfindung vermeidet die erwähn ten Nachteile in überraschend einfacher Weise da durch, dass das Dichtungselement die Form einer Lochscheibe aufweist und aus Blech gefertigt ist. In dieser Form lässt sich das Dichtungselement in ein facher Weise zwischen die zu verbindenden Flansche einlegen und mit den Halteschrauben schon beim Beginn des Zusammenschraubens in der gewünschten Lage festhalten.
Es sind also nicht mehr besondere, in den Flansch eingedrehte, schon früher vorgeschla gene, aber in der Fertigung teure Nuten nötig, um das ,Dichtungselement während des Festschraubens in seiner Lage zu halten.
Anhand der Zeichnung werden anschliessend Bei spiele des Erfindungsgegenstandes erläutert: Fig. 1 ist eine Aufsicht eines Dichtungselementes nach der Erfindung. Es hat fast genau die gleiche Form wie die Flansche der beiden zu verbindenden Rohre. Es besteht aus lder Loohscheibe 1 mdt den Befestigungslöchern 2, die in Anordnung und Durch messer mit entsprechenden Löchern in den Flanschen übereinstimmen. Diese Löcher 2 können auch z. B. durch entsprechende Ausschnitte 3 (wie unten in Fig. 1 gezeigt ist) ersetzt sein.
Während auch der Durchmesser der Lochscheibe 1 im allgemeinen der selbe ist wie derjenige der dazugehörigen Flansche, ist jedoch der Durchmesser des zentralen Scheiben loches 4 gegenüber den entsprechenden der Flansche etwas grösser.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt des Dichtungsele mentes nach Fig. 1. Hier ist deutlich zu sehen, dass der Rand 5 des inneren Durchgangsloches 4 dicker ist als die Scheibe 2 selbst. An die schmalen oberen und unteren Ränder dieses Wulstes 5 werden die Rohrflansche angedrückt, wobei sich diese Ränder verformen und eine gute Dichtung ergeben.
In den Fig.3 bis 7 sind vzrschwd'ene Quer- schnittsformen des. Wulstes 5 dargestellt. Er kann dreieckig (Fig.3), viereckig (Fig.4), kreisförmig (Fig. 5) oder auch etwa ellipsenförmig (Fig. 6) sein. Er kann aber auch einen komplizierten Querschnitt, etwa den in Fig. 7 gezeigten, haben.
Hier ist der Wulst 5 so gestaltet, dass er aus einem dicken Teil 6 und dem eigentlichen, dünnen Dichtungsrand 7 be steht. Die Kanten, die sich in den Fig. 3 bis 7 oben jund unten befinden und sich ,an die Manschendflächen anlegen, sind stets etwas abgerundet.
Die beschriebenen Ausführungsbeispiele erschöp fen nicht !alle verwendbaren, Formen ödes Dichtungs- elementes, die je nach Dauerstandfestigkeit und Ver- formbarkeit des verwendeten Materials wechseln kön nen.
Wichtig ist vor allem, dass der Wulst 5 an den Berührungsstellen mit den abzudichtenden Flanschen diese in einer relativ schmalen Zone berührt, so dass er beim Festschrauben leicht verformt werden kann und dabei seine gute Abdichtung ergibt, ohne im gan zen seinen Querschnitt wesentlich zu ändern. Die Querschnittsform muss daher so gewählt werden, dass die relativ schmale Dichtungslippe (z.
B. in Fig. 7 mit 7 bezeichnet) genügend dauerstandfest abgestützt wird.
In den Fig. 8 und 9 ist das Dichtungselement !beün Einsetzen (Fig. 8) und nach dem .Zusammenschrau- ben (Fig. 9) gezeigt. Das Dichtungselement befindet sich zwischen den Rohrflanschen 8 und 9, die durch die Bolzen 10 - von denen nur einer gezeichnet ist - zusammengeschraubt werden. Der Wulst 5 ver- formt sich etwas dabei und bewirkt eine gute, ein wandfreie Abdichtung, die über lange Zeiten betriebs sicher ist.
Die verschiedene Wärmeausdehnung von Bolzen 10 (aus Stahl) und Dichtungswulst 5 (vor zugsweise Aluminium) wird durch eine vorhandene Vorspannung und durch die Elastizität der Flansche 8 und 9 ausgeglichen.
Als Material für das Dichtungselement hat sich Aluminium vorzüglich bewährt. Die Bauart des Dich tungselementes erlaubt den einfachen Austausch ge gen eine der üblichen Hochvakuumdichtungen, die einen Gummiring oder dergleichen enthalten, so dass eine vorhandene Hochvakuumapparatur in einfach ster Weise auf die Verwendung im Höchstvakuum umgestellt werden kann.
Sealing element for maximum vacuum lines The sealing of pressure and vacuum lines, which are provided with flanges, is done in different ways. With low demands on the tightness, any sealing materials such. B. cardboard, asbestos, etc. cut out in the appropriate form and pressed between the flanges. Such seals are at slightly higher requirements on the seal edges with a metal reinforcement made of soft ver malleable metal, for. B. copper, provided. In some chen cases, metallic sealing rings such. B. made of lead.
In order to prevent the lead from flowing apart, a narrow aluminum support ring is often placed inside and outside the metal ring, which prevents the soft metal from flowing apart. In many cases a groove is provided; in which you put a metal ring and in which it is pressed together. Such irreversibly deformable rings, e.g. B. made of lead; have the disadvantage that they can only be used once.
Only metal seals of this type are used for maximum vacuum seals, which must therefore be less than 10-6 Torrdight at a vacuum. Soft metals such as lead, however, are difficult to use because the flow of the metal causes the apparatus to leak after a while, because even very small leaks are very harmful at maximum vacuum.
That is why hard, sufficiently long-lasting metals such as aluminum are used.
Since, however, only a deformation of the sealing material has a good sealing effect, it was not possible to use sealing rings punched out of sheet metal, but only a shape that, when not compressed, only has a relatively narrow contact surface with the sealing surfaces and one in the middle has a greater material thickness. The most common form is a wire ring, which is made from round wire by welding.
However, these rings have the disadvantage that the seam represents a point of different deformation properties and thus no uniform sealing is guaranteed over the entire circumference of the ring. In addition, such rings on the usual smooth flanges of the connection point are difficult to use exactly at the desired location, since they can screw when Ver move.
The insertion of such a ring is particularly difficult if the flange plane is not horizontal but, for example, runs vertically.
The present invention avoids the disadvantages mentioned th in a surprisingly simple manner because the sealing element has the shape of a perforated disk and is made of sheet metal. In this form, the sealing element can be inserted in a number of ways between the flanges to be connected and held in the desired position with the retaining screws at the start of screwing together.
So there are no longer special, screwed into the flange, previously proposed, but expensive to manufacture grooves necessary to keep the sealing element in its position during the screwing.
With the aid of the drawing, examples of the subject matter of the invention are then explained: Fig. 1 is a plan view of a sealing element according to the invention. It is almost exactly the same shape as the flanges of the two pipes to be joined. It consists of the Looh washer 1 with the fastening holes 2, which correspond in arrangement and diameter to the corresponding holes in the flanges. These holes 2 can also, for. B. be replaced by corresponding cutouts 3 (as shown below in Fig. 1).
While the diameter of the perforated disk 1 is generally the same as that of the associated flanges, the diameter of the central disk hole 4 is slightly larger than the corresponding one of the flanges.
Fig. 2 shows a cross section of the Dichtungsele Mentes according to Fig. 1. Here it can be clearly seen that the edge 5 of the inner through hole 4 is thicker than the disk 2 itself. The pipe flanges are pressed against the narrow upper and lower edges of this bead 5 , these edges deform and make a good seal.
In FIGS. 3 to 7, vzrschwd'ene cross-sectional shapes of the bead 5 are shown. It can be triangular (Fig. 3), square (Fig. 4), circular (Fig. 5) or also approximately elliptical (Fig. 6). However, it can also have a complicated cross section, such as that shown in FIG. 7.
Here the bead 5 is designed so that it consists of a thick part 6 and the actual, thin sealing edge 7 be. The edges, which are located at the top and bottom in FIGS. 3 to 7 and which lie against the cuff surfaces, are always somewhat rounded.
The exemplary embodiments described do not exhaust all usable forms of dull sealing element that can change depending on the creep strength and deformability of the material used.
Above all, it is important that the bead 5 touches the contact points with the flanges to be sealed in a relatively narrow zone so that it can be easily deformed when screwing and thereby provides a good seal without significantly changing its cross-section. The cross-sectional shape must therefore be selected so that the relatively narrow sealing lip (e.g.
B. in Fig. 7 with 7) is supported with sufficient fatigue strength.
8 and 9 show the sealing element when it is inserted (FIG. 8) and after it has been screwed together (FIG. 9). The sealing element is located between the pipe flanges 8 and 9, which are screwed together by the bolts 10 - only one of which is shown. The bead 5 is slightly deformed in the process and produces a good, flawless seal that is operationally safe for a long time.
The different thermal expansion of bolts 10 (made of steel) and sealing bead 5 (preferably aluminum) is compensated for by an existing bias and by the elasticity of the flanges 8 and 9.
Aluminum has proven to be an excellent material for the sealing element. The design of the sealing element allows easy exchange against one of the usual high vacuum seals that contain a rubber ring or the like, so that an existing high vacuum apparatus can be easily converted to use in the highest vacuum.