DE1830667U

DE1830667U - DETACHABLE VACUUM-TIGHT FLANGE CONNECTION.

Info

Publication number: DE1830667U
Application number: DEB42178U
Authority: DE
Original assignee: Balzers Hochvakuum GmbH
Current assignee: Balzers Hochvakuum GmbH
Priority date: 1960-07-18
Filing date: 1960-07-18
Publication date: 1961-05-04

Description

Lösbare vakuumdichte Flanschverbindung. In Hochvakuumanlagen ergeben sich wegen der Gasabgabe der für die Dichtungen verwendeten organischen Werkstoffe besondere Probleme.Detachable vacuum-tight flange connection. Result in high vacuum systems because of the gas release of the organic materials used for the seals special problems.

Durch eigene Untersuchungen wurde gefunden, dass eine Flanschverbindung konventioneller Bauart von z. B. 3 cm Durchmesser mit einer üblichen Dichtung aus organischem Werkstoff zwischen den Flanschen eine Gasabgabe aufweisen kann, die der Gasabgabe einer o fein bearbeiteten Metalloberfläche von etwa 1000 cm2 entspricht. Das bedeutet, dass bei Vorhandensein nur einiger weniger Dichtungen (z. B. für Anflanschungen von Pumpen, Ventilen, Messinstrumenten, Durchblickfenstern u. dgl.) diese den weitaus grössten Anteil der insgesamt anfallenden und abzupumpenden Gasmenge liefern. Es hat sich nämlich gezeigt, dass bei einer fachmännische aufgebauten Vaknumanlage der Gasanfall infolge unvermeidbarer Undichtigkeiten (Lecks) der Anlage verhältnismässig klein ist im Vergleich zur Gasmenge, die durch Desorption der verschiedenen Bauteile ins Vakuum abgegeben wird. Man kann zwar anstelle von Dichtungen aus organischen Werkstoffen be kanntlich auch solche aus Metall verwenden. doch ist dies umständlich, weil Metalldichtungen mit den Dichtungsflächen kalt verschweissen müssen, daher hohen Anpressdruck und starke Flansche und Schraubverbindungen erfordern, wobei die Dichtungsflächen beim Wiedertrennen beschädigt werden und daher vor jedem Gebrauch neu nachpoliert werden müssen. Für Flanschverbindungen, die häufig gelöst werden müssen, bevorzugt man daher Dichtungen aus organischen Werkstoffen.Our own studies have found that a conventional flange connection of z. B. 3 cm in diameter with a conventional seal made of organic material between the flanges may have a gas release that corresponds to the gas release of a O corresponds to a finely machined metal surface of about 1000 cm2. That means that if only a few seals are present (e.g. for flange-mounting of pumps, valves, measuring instruments, viewing windows, etc.), these provide by far the largest proportion of the total amount of gas to be pumped. It has been shown that in a professionally constructed vacuum system, the amount of gas due to unavoidable leaks in the system is relatively small compared to the amount of gas that is released into the vacuum by desorption of the various components. Although it is known that instead of seals made of organic materials, those made of metal can also be used. However, this is cumbersome because metal seals have to be cold-welded to the sealing surfaces and therefore require high contact pressure and strong flanges and screw connections, the sealing surfaces being damaged when they are separated and therefore have to be repolished before each use. For flange connections that have to be loosened frequently, seals made of organic materials are therefore preferred.

Bei den bekannten Flanschverbindungen durfte man aber, um unvermeidliche Unebenheiten der Flansche, ungleiche Wärmeausdehnung, etwaige Verspannungen infolge ungleichwässigen Anziehens der Verbindungsschrauben und Schwankungen der Masshaltigkeit der Dichtungringe selbst ausgleichen zu können, eine gewisse Mindestdicke dieser Dichtungsringe nicht unterschreiten. Damit war aber auoheine gewisse Gasabgabe vorgegeben, die man in Kauf nehmen musste und die wegen des grossen Volumens des Dichtungswerkstoffes praktisch nicht erschöpft werden konnte. Ein weiterer Nachteil bekannter Flanschverbindungen liegt darin, dass durch plastisches Fliessen des Dichtungswerkstoffes eine Aenderung des Anpreßdruckes eintritt.With the known flange connections one was allowed to avoid unavoidable ones Unevenness of the flanges, uneven thermal expansion, possible tension as a result uneven tightening of the connecting screws and fluctuations in dimensional accuracy To be able to compensate for the sealing rings themselves, a certain minimum thickness of this Do not fall below the sealing rings. But with that a certain amount of gas was given, which one had to accept and because of the large volume of the sealing material could practically not be exhausted. Another disadvantage of known flange connections lies in the fact that a change occurs due to the plastic flow of the sealing material of the contact pressure occurs.

Sucht man dem abzuhelfen, indem man die Schraubverbindung mit Federelementen versieht, hat man den Nachteil, dass die mechanische Stabilität der Verbindung dadurch beeinträchtigt wird, und die Gefahr der Bildung von Leckstellen gegeben ist, sobald eine solche Verbindung einem Biegemoment unterworfen wird. Erfindungsgemäss wird demgegenüber eine diese Nachteile nicht aufweisende, lösbare, vakuumdichte Flanschverbindung vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass zwischen den Flanschen eine Tellerfeder und zu beiden Seiten der Tellerfeder ein Dichtungsfilm aus plastischem Material angeordnet ist.If one tries to remedy this by fixing the screw connection with spring elements provides, one has the disadvantage that the mechanical stability of the connection is thereby is impaired, and the risk of leakage is present as soon as such a connection is subjected to a bending moment. According to the invention in contrast, a detachable, vacuum-tight flange connection that does not have these disadvantages proposed, which is characterized in that between the flanges a Disc spring and a plastic sealing film on both sides of the disc spring Material is arranged.

Wie die Erfindung auf diese Weise die früheren Schwierigkeiten überwindet, geht aus der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungbeispiels hervor : f Fig. 1 zeigt die neue Flanschverbindung in einem Schnitt parallel, Fig. 2 senkrecht zur Längsachse. 1 bedeutet den Flansch des einen Bauteils, z. B. des Rohres 2, der r mit dem Flansch 5 einen anderen Bauteil, z. B. des Rohres 6, hochvakuumdicht verbunden werden soll. 4 ist eine Tellerfeder, wobei unter diesem Ausdruck ein scheibenförmiges Gebilde verstanden werden soll, das die Fähigkeit hat, in axialer Richtung zu federn. Die Tellerfeder 4 hat die Aufgabe, die oben erwähnten Flanschungenauigkeiten, die von der Herstellung, von Wärmespannungen oder ungleichem Anziehen der Verbinduagsschranben und anderen Ursachen herrühren können, auszugleichen, so dass trotz aller dieser Ungenauigkeiten eine ringförmige geschlossene Dichtungslinie, in deer Druck auf den Dichtungswerkstoff überall ungefähr-gleich gross ist, zustandekommt. Die in Fig. 1 gezeigte Tellerfeder hat z. B. ein S-förmiges Profil und als Dichtungslinie wirken die Stellen 7 bzw. 8, die mit gleichmässigem Druck auf die ihnen gegenüberliegenden Flächen drücken Weiter befindet sich beiderseits der Tellerfeder 4 je ein Dichtungsfilm 3 bzw. 3* aus plastischem Material, plastisch deshalb, weil er die Aufgabe erfüllen muss, die Mikroporen der Dichtung- flächen, die sich auch bei feinster Bearbeitung nicht ganz ver- meiden lassen, durch plastisches Fliessen zu schliessen, wenn die Flansche zusammengeschraubt werden. Da die Dichtungsfilme 8 und 3' sonstige Unebenheiten der Flansche nicht aufzunehmen brauchen, wie dies bei den bisher üblichen Ringdichtungen notwendig war, können sie sehr dünn sein, und der Vorteil ist, dass sich dadurch ihr Volumen und damit die Gasabgabe extrem reduzieren läßt. Es wurde gefunden, dass überraschenderweise die Gasabgabe einer Flanschverbindung nach der Erfindung so gering ist, dass sie gegenüber der Gasabgabe der Metallbauteile überhaupt nicht mehr nachweisbar ist. Zweckmãssigerweise können die Dichtungsfilme als zwischen die Flansche einlegbare oder mit der Tellerfeder verbundene Folien ausgebildet sein. Als Material für solche Folien kommen in erster Linie die üblichen Dichtungskunststoffe, z. B. Polyaethylen, in Betracht ; da die verwendeten Werkstoffe für die Zwecke der Erfindung im wesentlichen nur plastisch, aber nicht sehr elastisch sein müssen, stehen darüber hinaus noch eine ganze Reihe weiterer Materialien, die bisher wegen ihrer geringen Elastizität für den Gebrauch bei konventionellen Dichtungen ungeeignet waren, zur Verfügung. Die elastischen Eigenschaften des für die Dichtungsfilme bzw.-folien verwendeten Werkstoffes sind in Zusammenhang mit der Erfindung nur insofern von Belang, als von ihnen die Gebrauchsdauer abhängig ist.How the invention overcomes the previous difficulties in this way will be apparent from the following description of an exemplary embodiment: f Fig. 1 shows the new flange connection in a parallel section, Fig. 2 perpendicular to the longitudinal axis. 1 means the flange of one component, e.g. B. the tube 2, the r with the flange 5 another component, for. B. of the pipe 6, to be connected in a highly vacuum-tight manner. 4 is a disc spring, which expression is to be understood as a disk-shaped structure which has the ability to spring in the axial direction. The disc spring 4 has the task of compensating for the flange inaccuracies mentioned above, which can result from the manufacture, from thermal stresses or uneven tightening of the connecting screws and other causes, so that, despite all these inaccuracies, an annular closed sealing line, in which pressure is applied to the sealing material everywhere is roughly the same size, comes about. The plate spring shown in Fig. 1 has z. B. an S-shaped profile and the points 7 and 8 act as a sealing line, which press with even pressure on the opposite surfaces Sealing film 3 or 3 * made of plastic material, therefore plastic, because it has to fulfill the task of removing the micropores of the seal surfaces that are not completely avoid closing by plastic flow when the Flanges are screwed together. Since the sealing films 8 and 3 ' do not need to absorb other unevenness of the flanges, as was necessary with the previously usual ring seals, they can be very thin, and the advantage is that their volume and thus the gas emission can be extremely reduced. It has been found that, surprisingly, the gas release of a flange connection according to the invention is so low that it can no longer be detected at all in relation to the gas release of the metal components. The sealing films can expediently be designed as foils which can be inserted between the flanges or which are connected to the plate spring. The usual sealing plastics such. B. polyethylene, into consideration; Since the materials used for the purposes of the invention essentially only have to be plastic, but not very elastic, there are also a whole range of other materials available that were previously unsuitable for use in conventional seals because of their low elasticity. The elastic properties of the material used for the sealing films or foils are only relevant in connection with the invention insofar as the service life is dependent on them.

Ein Dichtungsfilm oder eine Dichtungsfolie, der neben der nötigen 'b Plastizität auch eine gewisse Elastizität aufweist, behält die Gebrauchsform länger bei.A sealing film or a sealing foil, in addition to the necessary 'b Plasticity also has a certain elasticity, the usage shape retains longer.

Bezüglich der Eignung der nach verschiedenen Herstellungsarten aus einem vorgegebenen Werkstoff gewonnenen Folien sei bemerkt, dass sich sogenannte gegossene Folien besser bewährt haben als geschäl- te (welch letztere durch Abschälen von einem asssivt ! Blockvherge- stellt werden). Dichtungsfilme für Zwecke der Erfindung können auch als Ueberzüge auf der Tellerfeder, die z. B. durch Tauchen oder Aufspritzen hergestellt werden, ausgebildet sein.With regard to the suitability of the foils obtained from a given material according to different types of production, it should be noted that so-called cast foils have proven better than peeled te (which the latter by peeling off an asssivt! will be provided). Sealing films for purposes of the invention can also be used as coatings on the plate spring, which z. B. be produced by dipping or spraying, be formed.

Zweckmässigerweise werden, um eine Beanspruchung der Tellerfeder über die Elastizitätsgrenze hinaus zu vermeiden, die Flansche an den Stellen, an denen sich die Schraubverbindungen befinden, durch eingelegte Distanzscheiben auf Anschlag angezogen, womit eine mechanisch stabile Verbindung gewährleistet ist, die auch grossen Biegebeanspruchungen standhalten kann. Die Distanzringe sind so dimensioniert, dass bei der Pressung der Tellerfeder die Beanspruchung jedenfalls unter der Streckgrenze bleibt.Appropriately, to avoid stress on the disc spring In addition to avoiding the elastic limit, the flanges at the points where the screw connections are in place, through the inserted spacers on the stop tightened, which ensures a mechanically stable connection, too can withstand large bending loads. The spacer rings are dimensioned so that when the disc spring is pressed, the stress is at least below the yield point remain.

Claims

ti CL'- ' > ANSPRUFCEE *

1. Detachable, highly vacuum-tight flange connection, thereby marked that between the flanges

a disc spring and a sealing film made of plastic material is arranged on both sides of the disc spring.

2. Device according to claim 1, characterized in that that the sealing film is designed as a foil.

3. Device according to claim 1, characterized in that the sealing film is designed as a coating on the plate spring is.

July 13, 1960 PR 60 811 d