CH681043A5

CH681043A5 - Sealing element with light metal support - has elastomer sealing body forming compound unit with support.

Info

Publication number: CH681043A5
Application number: CH2625/89A
Authority: CH
Inventors: Martin Dr Phil Groessl
Original assignee: Balzers Hochvakuum
Priority date: 1989-07-13
Filing date: 1989-07-13
Publication date: 1992-12-31

Abstract

The support device (4) is connected to the elastomer sealing member (3) so that in the active position of the sealing element the support device can lie between the two opposite active sealing faces and can be deformed at right angles to it. Thus the sealing action of the elastomer part is not impaired and the element remains dimensionally stable parallel to the sealing faces. The elastomer sealing part can be vulcanized or adhered onto the support. USE/ADVANTAGE - for two-side seals,with high vacuum efficiency.

Description

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Beschreibung description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Dichtungselement mit wenigstens einem entlang eines in sich geschlossenen Weges verlaufendem Dichtteil aus elastomerem Material, welches Teil bzw. Teile mindestens auf zwei entgegengesetzten Aussensei-ten je eine wirksame Dichtfläche bildet bzw. bilden sowie mit einer Stützeinrichtung für das elastomere Dichtteil. The present invention relates to a sealing element with at least one sealing part made of elastomeric material running along a self-contained path, which part or parts forms or form an effective sealing surface on at least two opposite outer sides, and with a support device for the elastomeric sealing part.

Elastomere können beim Aufbau von gasdichten Verbindungen ab einer gewissen Druckdifferenz über dem Elastomer wie üblich z.B. bei Fein- und Hochvakuumapparaten, aber auch in der Pneumatik nur noch in Verbindung mit Stützeinrichtungen eingesetzt werden. Bekannt sind in Flanschen integrierte Einrichtungen, wie z.B. O-Ring-Nuten in diversen Formen oder an Flanschen angebrachte Einrichtungen, wie Stützleisten und dergleichen, oder lose, nicht mit den Flanschen verbundene Einrichtungen, wie Innenstütz- und Zentrierringe oder Aussenstützringe. Die Herstellung dieser Stützeinrichtungen ist technisch teilweise anspruchsvoll und jedenfalls nicht billig und eine Reihe dieser Konstruktionen stellen insbesondere keine vakuumtechnisch saubere Funktionslösung dar (virtuelle Lecks). When building gas-tight connections from a certain pressure difference above the elastomer, elastomers can, as usual, e.g. in fine and high vacuum devices, but also in pneumatics only in connection with support devices. Devices integrated in flanges are known, e.g. O-ring grooves in various shapes or devices attached to flanges, such as support strips and the like, or loose devices not connected to the flanges, such as inner and centering rings or outer support rings. The production of these support devices is technically demanding and in any case not cheap, and a number of these constructions in particular do not represent a function solution that is clean in terms of vacuum technology (virtual leaks).

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine insbesondere vakuumtechnisch saubere und ökonomischere Lösung vorzuschlagen. The object of the present invention is to propose a solution that is particularly vacuum-technically clean and more economical.

Diese Aufgabe wird bei einem Dichtungselement der eingangs definierten Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Stützeinrichtung derart mit dem elastomeren Dichtteil verbunden ist, dass sie in Wirklage des Dichtelementes in einem Bereich zwischen den beiden entgegengesetzten wirksamen Dichtflächen des Dichtteils liegt bzw. senkrecht zu diesen Dichtflächen verformbar ist, um die Dichtwirkung des elastomeren Teils nicht zu beeinträchtigen, parallel zu den Dichtflächen jedoch im wesentlichen formstabil ist. This object is achieved according to the invention in a sealing element of the type defined at the outset in that the support device is connected to the elastomeric sealing part in such a way that, when the sealing element is in the operative position, it lies in a region between the two opposite effective sealing surfaces of the sealing part or is deformable perpendicularly to these sealing surfaces is so as not to impair the sealing effect of the elastomeric part, but is essentially dimensionally stable parallel to the sealing surfaces.

Besondere Ausführungsformen des erfindungs-gemässen Dichtungselementes sind in den abhängigen Ansprüchen definiert. Particular embodiments of the sealing element according to the invention are defined in the dependent claims.

Der Grundgedanke der Lösung besteht somit im Einsatz einer Verbundkonstruktion, bestehend aus einer Trägerstruktur bzw. Stützeinrichtung aus einem formbeständigen Material mit vorzugsweise vulkanisierten, elastomeren Dichtwülsten. In diesem Fall können wesentlich einfacher ausgebildete Dichtflansche, meist in neutraler Form (ohne Männchen/Weibchen) verwendet werden. Als Materialien für die Trägerstruktur bieten sich insbesondere alle beim Bau von Vakuumapparaturen eingesetzten Materialien wie z.B. rostfreie Stähle, Aluminiumlegierungen, aber auch isolierende Materialien an, sofern sie die für die Stützfunktion erforderliche Steifigkeit aufweisen. In Fällen, wo die Trägerstruktur bzw. Stützeinrichtung nicht Hochvakuum ausgesetzt ist, können auch minderwertigere Materialien verwendet werden. Zum Aufvulkanisieren kommen beim Einsatz in Vakuumapparaturen ebenfalls gebräuchliche Stoffe, wie fluorisierte Copolymere (VITON), Polychloropren-Gummi (NEOPREN) usw. in Betracht. The basic idea of the solution thus consists in the use of a composite construction consisting of a support structure or support device made of a dimensionally stable material with preferably vulcanized, elastomeric sealing beads. In this case, much simpler sealing flanges, mostly in neutral form (without males / females) can be used. All materials used in the construction of vacuum equipment, such as e.g. stainless steels, aluminum alloys, but also insulating materials, provided that they have the rigidity required for the support function. In cases where the support structure or support device is not exposed to high vacuum, inferior materials can also be used. Commonly used materials such as fluorinated copolymers (VITON), polychloroprene rubber (NEOPRENE) etc. are also suitable for vulcanization when used in vacuum equipment.

Die erfindungsgemäss eingesetzte Stützeinrichtung wird vorzugsweise in Leichtbauweise ausgeführt, wobei sie für sich alleine oder im Verbund mit den Flanschen Im wesentlichen nur in der Dichtebene zur Formstabilität des Dichtsystems beiträgt. Senkrecht dazu ist hingegen eine gewisse Anpassungsfähigkeit, elastisch oder plastisch, der gesamten Stützeinrichtung oder der die elastomeren Dichtteile tragenden Partien derselben durchaus erwünscht. The support device used according to the invention is preferably of a lightweight construction, and by itself or in conjunction with the flanges it essentially only contributes to the dimensional stability of the sealing system in the sealing plane. On the other hand, perpendicular to this, a certain adaptability, elastic or plastic, of the entire support device or of the parts carrying the elastomeric sealing parts thereof is quite desirable.

Die erfindungsgemäss verwendete Stützeinrichtung kann auch Mittel zur Zentrierung der Flansche oder Mittel zur Befestigung der Stützeinrichtung an den Flanschen aufweisen. The support device used according to the invention can also have means for centering the flanges or means for fastening the support device to the flanges.

Zur Herstellung der Stützeinrichtung werden übliche Verfahren benutzt, insbesondere erlaubt die Anwendung von Stanz- und Laserschneidverfahren die kostengünstige Herstellung von grösseren Stückzahlen bei nahezu beliebiger Ausbildungsform des Dichtungselementes. Conventional methods are used to manufacture the support device, in particular the use of punching and laser cutting methods allows the inexpensive manufacture of larger quantities with almost any configuration of the sealing element.

Die erfindungsgemässen Dichtungselemente können als einfach dichtende, doppel- oder mehrfachdichtende Konstruktionen realisiert werden. Für die Vakuumtechnik lässt sich damit leicht ein Dichtsystem mit Zwischenvakuum aufbauen. The sealing elements according to the invention can be implemented as single-sealing, double-sealing or multi-sealing constructions. For vacuum technology, it is easy to set up a sealing system with an intermediate vacuum.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen: The invention is explained below with reference to exemplary embodiments shown in the drawing. Show it:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein typisches, einfach dichtendes Ausführungsbeispiel mit einer die Flansche zentrierenden Stützeinrichtung; 1 shows a cross section through a typical, simple sealing embodiment with a support device centering the flanges.

Fig. 1a einen Ausschnitt des Dichtsystems analog Fig. 1 mit Mitteln zur Innenzentrierung; 1a shows a section of the sealing system analogous to FIG. 1 with means for internal centering;

Fig. 1b andere Ausführungsbeispiele von Zentriereinrichtungen mit typischen Stützeinrichtungen jeweils im Querschnitt; 1b shows other exemplary embodiments of centering devices with typical support devices, each in cross section;

Fig. 2 einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel mit einer Stützeinrichtung mit Befestigungsmitteln an einem Flansch; Figure 2 shows a cross section through an embodiment with a support device with fasteners on a flange.

Fig. 3 weitere Ausführungsbeispiele (Ausschnitte), mit verschiedenen Ausbildungsformen der Stützeinrichtung und deren Verbindung zum aufvulkanisierten elastomeren Dichtteil; Fig. 3 further embodiments (sections), with different forms of training of the support device and their connection to the vulcanized elastomeric sealing part;

Fig. 4 Querschnitte von Ausführungsbeispielen mit unterschiedlich ausgebildeten Stützeinrichtungen, befestigbar an einem Flansch; Fig. 4 cross sections of embodiments with differently designed support devices, attachable to a flange;

Fig. 5 Querschnitte durch verschiedene Ausführungsbeispiele von Formen des aufvulkanisierten elastomeren Dichtteils; 5 shows cross sections through various exemplary embodiments of shapes of the vulcanized-on elastomeric sealing part;

Fig. 6 Querschnitte von weiteren Ausführungsbeispielen für einfach gedichtete Flanschsysteme, jedoch mit separierten Elastomerwülsten je Flansch und elastischen oder inelastischen Stützeinrichtungen als Zwischenstücke; 6 shows cross sections of further exemplary embodiments for simply sealed flange systems, but with separate elastomer beads per flange and elastic or inelastic support devices as intermediate pieces;

Fig. 7 einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel für doppelt gedichtete Flanschsysteme; 7 shows a cross section through an exemplary embodiment for double-sealed flange systems;

Fig. 7a einen Ausschnitt des Ausführungsbeispiels von Fig. 7; 7a shows a detail of the embodiment of FIG. 7;

Fig. 8 weitere Ausführungsbeispiele von doppelt gedichteten Systemen mit Stützeinrichtungsfortsetzung seitlich oder verschieden ausgebildeten elastomeren Dichtteilen, und Fig. 8 further embodiments of double-sealed systems with support device continuation laterally or differently formed elastomeric sealing parts, and

• Fig. 9 weitere Ausführungsbeispieie von doppelt 9 shows further exemplary embodiments of double

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gedichteten Systemen mit separierten Elastomenwülsten je Flansch. sealed systems with separate elastomer beads per flange.

Fig. 1 und 1a der Zeichnung zeigen rein schematisch ein zwischen zwei gegeneinander abzudichtende Apparateteilflanschen 1, V eingesetztes Dich-tungselement 2, welches aus einem entlang einem in sich geschlossenen Weg verlaufenden elastomeren Dichtteil 3 und einem Stützteil 4 für letzteres besteht. Das Stützteil 4 besteht beim gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem ringförmigen Band, z.B. aus Stahl oder Leichtmetall. Das elastomere Dichtteil 3 ist auf den äusseren Rand des Stützteils 4 aufvuikanisiert (es könnte auch aufgeklebt sein) und steht aus beiden Seiten des Teils 4 vor. Am inneren Rand des Stützteils 4 sind abwechslungsweise nach der einen und anderen Seite herausgebogene Lappen 5, 5' vorgesehen, welche der Zentrierung des Dichtungselementes in den Öffnungen der Flansche 1,1' dienen. Damit wird das Dichtungselement 2 unter allen vorkommenden Bedingungen präzise in der gewünschten Stellung festgehalten. Es kann sich senkrecht zu den Dichtungsflächen beliebig deformieren, während eine Bewegung parallel zu den Dichtflächen im wesentlichen verhindert ist. Damit ist eine äusserst einfache und kostengünstige Halterung realisiert. Sollte das Dichtungselement beschädigt sein, kann das Ganze leicht ausgewechselt werden. Es sind keine weiteren Bearbeitungen der zu dichtenden Flansche erforderlich. 1 and 1a of the drawing show, purely schematically, a sealing element 2 inserted between two apparatus part flanges 1, V to be sealed against one another, which consists of an elastomeric sealing part 3 running along a closed path and a support part 4 for the latter. The support part 4 in the embodiment shown consists of an annular band, e.g. made of steel or light metal. The elastomeric sealing part 3 is vulcanized onto the outer edge of the supporting part 4 (it could also be glued on) and protrudes from both sides of the part 4. On the inner edge of the support part 4, tabs 5, 5 'are alternately bent out to one side and the other and serve to center the sealing element in the openings of the flanges 1, 1'. Thus, the sealing element 2 is precisely held in the desired position under all conditions. It can deform in any direction perpendicular to the sealing surfaces, while movement parallel to the sealing surfaces is essentially prevented. An extremely simple and inexpensive bracket is thus realized. If the sealing element is damaged, the whole thing can be easily replaced. No further processing of the flanges to be sealed is required.

Fig. 1 b zeigt schematisch weitere Ausführungsformen, welche sich hauptsächlich durch abweichende Ausbildungen der Zentriermittel 6, 7 bzw. 8 (Stifte oder Nieten) auszeichnen. Fig. 1 b shows schematically further embodiments, which are mainly characterized by different designs of the centering means 6, 7 and 8 (pins or rivets).

Die mittlere Figur zeigt zudem ein Stützteil 4, welches gleichzeitig als Begrenzung für die Dichtspaltweite verwendet werden kann. The middle figure also shows a support part 4, which can also be used as a limitation for the sealing gap width.

Fig. 2 zeigt ein Dichtungselement 2, bei welchem das elastomere Dichtteil 3 mit einem nach aussen führenden Stütztei! 4 verbunden ist, wobei letzteres mit Abwinklungen 4' versehen ist, welche der Fixierung (Befestigung) des Teils 4 mittels Schrauben 4" am einen Flansch 1' dienen. Selbstverständlich erfolgt dadurch gleichzeitig auch eine Zentrierung. Fig. 2 shows a sealing element 2, in which the elastomeric sealing part 3 with a supporting part leading to the outside! 4 is connected, the latter being provided with bends 4 ', which serve to fix (fix) the part 4 by means of screws 4 "to a flange 1'. Naturally, this also results in centering.

Aus Fig. 3 sind verschiedenartig ausgebildete Stützeinrichtungen 9-12 für die elastomeren Teile 3 ersichtlich, bzw. die Befestigung letzteres durch Aufvulkanisierung (oder Verklebung) an den Stützeinrichtungen 9-12. 3 shows variously designed support devices 9-12 for the elastomeric parts 3, or the fastening of the latter by vulcanization (or gluing) to the support devices 9-12.

In der untersten Abbildung sind voneinander getrennte Stützplättchen 12 gezeigt. Bei deren eventueller Verwendung ist eine Befestigung an einem der Flansche obligatorisch (z.B. mittels Schrauben). In the bottom figure, separate support plates 12 are shown. If they are used, they must be attached to one of the flanges (e.g. using screws).

Fig. 4 zeigt schematisch weitere Ausführungsbeispiele, bei denen das elastomere Teil 3 auf ein Stützteil 4 aufvulkanisiert oder aufgeklebt ist und letzteres jeweils zur Befestigung und Zentrierung mit einem der Flansche verschraubt oder verstiftet ist. Fig. 4 shows schematically further embodiments in which the elastomeric part 3 is vulcanized or glued to a support part 4 and the latter is screwed or pinned to one of the flanges for attachment and centering.

Aus Fig. 5 sind verschiedene Querschnittsformen der Dichtteile 3 und deren Anbringungsart an den entsprechenden Stützteilen 4 ersichtlich. 5 shows various cross-sectional shapes of the sealing parts 3 and their type of attachment to the corresponding support parts 4.

Fig. 6 zeigt zwei Varianten eines Stützteils 14 bzw. 15, mit einem U- bzw. V-förmigen Endabschnitt Fig. 6 shows two variants of a support part 14 or 15, with a U- or V-shaped end section

14' bzw. 15', wobei auf den Aussenseiten der Schenkel dieser Endabschnitte 14', 15' jeweils elastomere Dichtteile 3 aufvulkanisiert oder aufgeklebt sind. 14 'and 15', respectively, elastomeric sealing parts 3 being vulcanized or glued onto the outside of the legs of these end sections 14 ', 15'.

Fig. 7 bis 9 zeigen Ausführungsvarianten als Doppeldichtung, womit drei Zonen mit unterschiedlichen Drücken geschaffen werden. 7 to 9 show design variants as a double seal, whereby three zones with different pressures are created.

Fig. 7 und 7a zeigen eine Variante des doppeldichtenden Dichtungselementes, bei welchem an beiden Längsrändern eines bandförmigen Stützteils 4 die elastomeren Dichtteile 3 aufvulkanisiert oder aufgeklebt sind. Das bandförmige Stützteil 4 weist Durchbrechungen 16 auf, durch welche Befestigungsbolzen 17 zur Befestigung des Dichtungselementes an einem der Flanschen 1 führbar sind und welche die Räume ober- und unterhalb des Stützteils untereinander verbinden. 7 and 7a show a variant of the double-sealing sealing element, in which the elastomeric sealing parts 3 are vulcanized or glued on both longitudinal edges of a band-shaped support part 4. The band-shaped support part 4 has openings 16, through which fastening bolts 17 can be guided for fastening the sealing element to one of the flanges 1 and which connect the spaces above and below the support part with one another.

Fig. 8 zeigt rein schematisch weitere Varianten von Dichtungselementen gemäss Fig. 7 mit unterschiedlich ausgebildetem Stützteil, bzw. Elastomerteil 3. FIG. 8 shows purely schematically further variants of sealing elements according to FIG. 7 with a differently designed support part or elastomer part 3.

Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemässen Dichtungselementes. 9 shows a further embodiment of a sealing element according to the invention.

Das Stützteil 4 ist X-förmig und am freien Ende jedes Schenkels ist ein elastomeres Dichtteil 3 aufvuikanisiert oder aufgeklebt. Bei der Abbildung rechts sind jeweils zwei gegenüberliegende Schenkel des Stützteils 4 über ein Zwischenglied 18 mit Öffnungen oder Bohrungen 19 miteinander verbunden. (Mit einer Konstruktion nach Fig. 7-9 können drei Räume A, B und C dicht voneinander getrennt gehalten werden.) The support part 4 is X-shaped and at the free end of each leg an elastomeric sealing part 3 is vulcanized or glued on. In the illustration on the right, two opposite legs of the supporting part 4 are connected to one another via an intermediate member 18 with openings or bores 19. (With a construction according to Fig. 7-9, three rooms A, B and C can be kept close to each other.)

Claims

1. Sealing element, with at least one sealing part (3) made of elastomeric material running along a self-contained path, which part or parts (3) forms or form an effective sealing surface on at least two opposite outer sides, and with a support device (4) for the elastomeric sealing part (3), characterized in that the support device (4) is connected to the elastomeric sealing part (3) in such a way that, when the sealing element is in operative position, it lies or lies in a region between the two opposite effective sealing surfaces of the sealing part (3) is deformable perpendicular to these sealing surfaces so as not to impair the sealing effect of the elastomeric part (3), but is essentially dimensionally stable parallel to the sealing surfaces.

2. Sealing element according to claim 1, characterized in that the elastomeric sealing part or the sealing parts (3) on the support device (4) is vulcanized or glued.

3. Sealing element according to claim 1 or 2, characterized in that the entire structure of the support device (4) lies in the area between the opposite effective sealing surfaces of the sealing part (3).

4. Sealing element according to one of claims 1-3, characterized in that the elastomeric sealing part or the sealing parts (3) protrudes on two opposite sides of the support device (4).

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5. Sealing element according to one of claims 1-4, characterized in that the support device (4) is formed from a self-contained band body and each self-contained elastomeric sealing part (3) from both sides of the body (4). protrudes.

6. Sealing element according to one of claims 1-4, characterized in that the support device (4) consists of a plurality of spaced apart on the elastomeric sealing part (3) 10 flat parts (12).

7. Sealing element according to one of claims 1-4, characterized in that the support device (4) consists of a substantially U, V or X-shaped body (4) and the elastomeric 15 sealing parts (3) each on the outside the free leg ends of the body (4) are attached.

8. Sealing element according to one of claims 1-7, characterized in that the support device (4) consists of metal, in particular of light metal, or of plastic.

9. Sealing element according to one of claims 1-8, characterized in that the support device (4) with means (4 ', 4 "; 5) for centering and / or fastening it to one of the apparatus parts to be sealed against one another (1, 1 ') is provided.

10. Sealing element according to one of claims 1-9, characterized in that the elastomeric sealing part (3) has the shape of a circle or an ellipse 30 se.

11. Sealing element according to one of claims 1-10, characterized in that the cross-sectional shape of the elastomeric sealing parts (3) is circular, elliptical or polygonal. 35

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