DE1839304U

DE1839304U - Flanschverbindung fuer ultrahochvakuumbauelemente.

Info

Publication number: DE1839304U
Application number: DE1961L0030096
Authority: DE
Original assignee: E Leybolds Nachfolger AG
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1961-08-17
Filing date: 1961-08-17
Publication date: 1961-10-12

Description

Flanschverbindung für Ultrahochvakuumbauelemente Die Neuerung betrifft eine metallgedichtete Flanschverbindung für Ultrahochvakuumbauelemente, bei denen zwischen flanschteilen ein aus einem vorzugsweise edelmetallplattierten Tragkörper bestehendes . Dichtungselement eingelegt ist und durch Verbindungselemente bis zur Erreichung einer hinreichenden Abdichtwirkung verformt wird.
In dem Gebiet der Drücke unter 10-6 Torr, dem Ultrahochvakuum-Gebiet hängt der erreichbare Druck in starkem Maße außer von der Dichtigkeit der Apparatur auch von der Beschaffenheit der inneren Oberflächen ab. Flanschverbindungen, die man im Ultrahochvakuumgebiet nur an solchen Bautelen verwenden wird, welche unbedingt eine lösbare Verbindung erfordern, sind in dieser Hinsicht besonders kritisch.
Die in der Vakuumtechnik bekannten gummigedichteten Flanschverbindungen haben den Nachteil, daß die Gasabgabe der Gummidichtung die Erreichung eines hohen Vakuums hindert. Es sind deshalb bereits Flanschverbindungen mit gekühlten Gummidichtungen vorgeschlagen worden, bei denen die Temperatur des elastischen Dichtungsmaterials so niedrig gehalten wird, daß die Gasabgabe gering bleibt. Diese Anordnungen sind aber wegen der Kühlflüssigkeitsanschlisse verhälntismäßig kompliziert und nicht besonders hoch ausheizbar.. Da man jedoch, um die Desorption von Fremdstoffen-hauptsächlich von Wasserhäuten-zu beschleunigen, die Apparaturteile gewöhnlich möglichst hoch ausheizbar ausführt, scheidet die Anwendung von organischen Elastomeren als Dichtungen fast gänzlich aus.
Die bekannten Ultrahochvakuumkonstruktionen von Flanschverbindungen benutzen daher vorzugsweise Weichmetalldichtungen, beispielsweise aus Aluminium, Kupfer oder Gold. Derartige Dichtungen haben jedoch den Nachteil, daß sie sich beim Ausheizen nicht gleichmäßig ausdehnen und zusammenziehen die Apparatur wird daher häufig undicht.
Die Neuerung geht von der Aufgabestellung aus, eine metallgedichtete Flanschverbindung für das Ultrahochvakuumgebiet zu schaffen, die sich beim Ausheizen nicht verzieht und daher ihre Abdichtwirkung bei wechselnden Temperaturen beibehält. Das Kennzeichnende an einer metallgedichteten Flanschverbindung nach der Neuerung wird darin gesehen, daß sämtliche Teile der Flanschverbindung einschließlich der Verbindungselemente und des Tragkörpers aus Werkstoffen mit gleichen thermischen Ausdehnurgskoeffizienten aufgebaut sind. Bei Verwendung des gleichen Werkstoffes, vorzugsweise von korrosions-

und temperaturwechselbeständigeme titanlegiertem Edelstahl für

Flansche, Trägersubstanz des Dichtungsringes, Schrauben und Unterlegscheiben ist die Veränderung der Abmessungen sämtlicher Bauteile bei jeder Temperaturveränderung gleichmäßig und Undichtigkeiten können nicht auftreten. Die mögliche Ausheiztemperatur ist nur begrenzt durch den für maximal zulässig gehaltenen Dampfdruck des Plattierungswerkstoffes der Dichtungselemente und durch die Wärmefestigkeit des verwendeten Flansch-und Schraubenwerkstoffes.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Flansche so konstruierte daß die Dichtungsfläche möglichst nahe an die Schraubenbohrungen gelegt ist. Dabei wählt man zweckmäßig den Durchmesser des ringförmigen, plattierten Dichtungselementes so große daß es von den Schraubenköpfen bzw. Muttern wenigstens teilweise überfangen wird.
Auf den Dichtungsflächen der Flanschteile und auf denen des Dichtungselementes sollen dabei keine größeren Oberflächenrauhigkeiten als 10.,' auftreten. Es ist vorteilhaft, wenn die Flanschteile im Bereich der Auflage bei edelmetallplattierten Dichtungselementen passivierte Dichtungsflächen aufweisen, damit beim Demontieren der Flansche kein Plattierungswerkstoff auf den Dichtungsflächen haften bleibt.
Weiter ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Neuerung das ringförmige, nahtlose Dichtungselement mit planparallelen Flächen und im wesentlichen quadratischem Querschnitt mit abgefasten Kanten ausgeführt. Das Dichtungselement wird nach vorheriger Entgasung mit einer festhaftenden, durch Galvanisieren oder Aufdampfen aufgebrachten Kupferschicht von etwa 20. 4tStärke versehen, die während einer anschließenden Wärmebehandlung zusätzlich mit der Oberfläche verschmolzen wird. Danach kann vorteilhaft auf ähnliche Weise ein Goldüberzug von etwa 15, aufgebracht werden. Dieser ist sorgfältig, vorzugsweise unter Schutzgasatmosphäre, mit der Kupferoberfläche zu verschmelzen, wodurch eine duktile und korrosionsbeständige Plattierungsschicht erzeugt wird.

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Durch die Verwendung von edelmetallplattierten Dichtungselementen..

deren Trägerwerkstoff aus einem Material von gleichen Ausdehnungs-

koeffizienten besteht wie die übrigen Bauelemente der Flanschverbindung, vermeidet man gegenüber Weichmetalldichtungselementen bei gleicher hoher Dichtungsfähigkeit den Nachteil der ungleichmäßigen Ausdehnung.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeipiel des Gegenstandes der Neuerung schematisch dargestellt ; es zeigen : Figur 1 einen Querschnitt durch eine Flanschverbindung zwischen einem Bauelement mit festangeschweißtem Flansch und einem anderen Bauelement mit drehbarem Überwurfflansch, Figur 2 einen Ausschnitt von Figur 1 in vergrößertem Maßstab.
Man erkennt in Figur 1 ein rohrförmiges Bauelement 1, an das ein Flanschteil 2 angeschweißt ist. Der Flanschteil 2 weist eine Ausdrehung 3 auf, von der eine Teilfläche als eine erste Dichtungsfläche 4 eines ringförmigen Dichtungselementes 5 dient. Das Gegenstück zum rohrförmigen Bauelement 1 bildet ein zweites rohrförmiges Bauelement 6, dessen freies Ende rechtwinklig zu einem Kreisring 7 umgebördelt ist. Ein Überwurfflansch 8 stützt sich auf der Rückseite des Kreisringes 7 ab. Die Stirnfläche des Kreisringes 7 trägt eine zweite Dichtungsfläche zugegen die sich das ringförmige Dichtungselement 5 abstützt. Die Flansche 2 und 8 weisen an ihrem Umfang gleichmäßig verteilte Durchbrechungen auf, durch welche Befestigungsschrauben 10 hindurchgeführt sind, die die Flanschverbindung zusammenhalten.
Erfindungsgemäß sind die Flanschteile 2 und 8 sowie der Trägerwerkstoff des Dichtungselementes 5 und die Befestigungsschrauben 10 einschließlich der Unterlegscheiben 11 aus einem Material mit gleichen Ausdehnungskoeffizienten, vorzugsweise aus Edelstahl hergestellt.
Aus der vergrößerten Darstellung nach Figur 2 ist zu erkennen, daß das Dichtungselement 5 auf seiner Umfangsfläche 51 sowie auf den beiden zueinander planparallelen Oberflächen 52 und 53 und an den abgefasten Außenkanten 54 und 55 mit einer Edelmetallschicht 56 plattiert ist. Das Dichtungselement 5 wird durch eine erste Schulterfläche 21 im Flanschteil 2 und durch eine zweite Schulterfläche 81 im Überwurfflansch 8 zentriert.

Claims

S C-H-U-T-Z-A-N-S-P-R-Ü-C-H-E

1. Metallgedichtete Flanschverbindung für Ultrahochvakuumbauelemente bei denen zwischen Flanschteilen ein aus einem vorzugsweise edelmetallplattierten Tragkörper bestehendes Dichtungselement eingelegt ist und durch Verbindungselemente bis zur Erreichung einer hinreichenden Abdichtwirkung verformt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß sämtliche Teile der Flanschdichtung einschließlich der Verbindungselemente und des Tragkörpers des Dichtungselementes aus Werkstoffen mit gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufgebaut sind.
2. Flanschverbindung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß sämtliche Teile einschließlich der Verbindungsschrauben und Unterlegscheiben aus Edelstahl bestehen.
3. Flanschverbindung nach Anspruch I, d a d u r c h g e k e n nz e ich n e t, daß die Flanschteile im Bereich der Auflage des edelmetallplattierten Dichtungselementes passivierte Dichtungsflächen aufweisen.
4. Flanschverbindung nach Anspruch I, d a d u r c h g e k e n n- (-en Ausbildung der z e ich n e t, daß bei der an sich bekannten Ausbildung der Verbindungselemente als Schrauben das ringförmige plattierte Dichtungselement einen solchen Durchmesser aufweist, daß es von

den Schraubenköpfen bzw. Muttern wenigstens teilweise überfangen wird.
5. Flanschverbindung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß das ringförmige Dichtungselement im wesentlichen quadratischen Querschnitt mit abgefasten Kanten aufweist.