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Flanschverbindungsmittel für zwei Bauteile mit Dichtflächen Die Erfindung
betrifft Mittel zur Verbindung von zwei Flanschbauteilen mit Dichtflächen.
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Esfsind Flanschverbindungen bekannt, bei denen die Verbindung der
Bauteile durch Klammern, Schrauben oder Spannringe bewirkt wird, Diese Verbindungsmittel
sind bei gelöster Flanschverbindung von den Bauteilen unabhängig, was zum Verlust
oder zumindest zum Verlegen und nachträglichem zeitaufwendigen Suchen führen kann.
Außerdem ist es häufig notwendig, bei der Herstellung dieser Flanschverbindungen
Werkzeuge zu benutzen, um die notwendige Anpreßkraft zu erzielen. Schließlich müssen
die bei den vorbekannten Flanschverbindungen verwendeten Dichtringe häufig gleichzeitig
die Funktion der Zentrierung der Bauteile zueinander übernehmen. Dafür geeignete
Ringe weisen außer dem Dichtmaterial noch in der Regel aus Metall bestehende Zentrierabschnitte
auf, welche die Herstellung dieser Ringe erheblich verteuern, Der vorliegenden Erfindung
liegt die Aufgabe zugrunde, Flanschverbindungsmittel für zwei Bauteile mit Dichtflächen
zu schaffen, die in einfacher und schneller Weise ohne Werkzeuge gehandhabt werden
können und bei denen die Gefahr eines Verlegens oder Verlustes nicht besteht.
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Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die
Verbindungsmittel aus einer am ersten Bauteil ausgebildeten, nach außen gerichtetenNut
und mehreren für denEingriff in diese Nut bestimmten Elementen, die in radialer
Richtung beweglich am zweiten Bauteil gehaltert sind, bestehen.- Sind
die
Flanschbauteile durch in dieser Weise ausgebildete Mittel miteinander verbunden,
dann greifen die am zweiten Bauteil gehalterten Elemente in die Nut am ersten Ba#uteil
ein und bewirken dadurch den axialen Kraftschluß. In gelöstem Zustand sind - außer
einem eventell verwendeten Dichtring -alle Verbindungsmittel an den Bauteilen gehaltert,
so daß ein Verlust nicht möglich ist. Schließlich können beim Gegenstand dieser
Erfindung gesonderte, mit dem Dichtring kombinierte Zentriermittel entfallen bzw.
kann der Dichtring in eine der beiden Bauteile eingelegt werden.
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Die radial bewegliche Halterung der Elemente am zweiten Bauteil erfolgt
im Rahmen der Erfindung zweckmäßig dadurch, daß ein innerer fester Ring mit Öffnungen
für die Aufnahme und den teilweisen Durchtritt der Elemente sowie ein am festen
Ring drehbar gehalterter äußerer Drehring vorgesehen sind.
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Die Öffnungen im festen Ring müssen derart gestaltet sein, daß die
Elemente zwar teilweise hindurchtreten und nach innen hervorragen können, jedoch
nicht vollständig diese oeffnungen passieren können.
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Um eine radiale Bewegung der Elemente erzwingen zu können, sind im
Drehring Flächenabschnitte mit radialer Steigung ausgebildet, denen die Elemente
anliegen. Durch Bewegung des Drehringes erfolgt somit eine radiale Bewegung der
Elemente.
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Die Flächenabschnitte müssen natürlich derart gleichsinnig gewählt
sein, daß stets eine gleichsinnige Bewegung aller Elemente sichergestellt ist.
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Zur Erzielung eines besonders wirksamen Kraftschlusses ist es zweckmäßig,
wenn die Flächenabschnitte zusätzlich eine axiale Steigung aufweisen. Diese Maßnahme
erlaubt die Erzeugung eines nicht nnerheblichen Kraftschlusses, so daß die erfindungsgemäße
Flanschverbindung auch für Hochvakuum- und Ultrahochvakuumzwecke geeignet ausgebildet
sein kann. Um den Elementen auch eine axiale Bewegung zu ermöglichen, sind die
dem
teilweisen Durchtritt der Elemente dienenden öffnungen im festen Ring als sich in
axialer Richtung erstreckende Langlöcher ausgebildet, Weitere Vorteile und Einzelheiten
der Erfindung sollen anhand von in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispielen
erläutert werden Es zeigen: Figuren 1a bis Ic: ein Ausführungsbeispiel nach der
Erfindung; Figur 2 nochmals fur sich allein den Drehring aus Figur lc; Figur 3:
ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung, bei dem die Elemente auch eine axiale
Bewegung ausführen und Figur 4: für sich allein den bein Ausführungsbeispiel nach
Figur 3 verwendeten Drehring In den Figuren la bis lc sind die beiden geschnitten
dargestellten Flanschbauteile mit 1 und 2 bezeichnet. Ihre Dichtflächen tragen die
Bezugszeichen 3 und 4. Die Dichtfläche 3 weist zusätzlich eine Nut für den in Figur
1b dargestellten Dichtring 6 auf Die Längsachse des Systems ist mit 7 bezeichnet.
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Zur Verbindung derFlanschbauteile 1 und 2 sind am Flanschbauteil 1
die nach außen gerichtete Nut 8 und am Flanschbauteil 2 die für den Eingriff in
diese Nut 8 bestimmten Elemente fi vorgesehen Die bei diesem Ausführungsbeispiel
als Kugeln ausgebildeten Elemente 9 sind derart radial beweglich am Flanschbauteil
2 gehaltert, daß sie beim. Zusammenfügen der Flanschbauteile zurücktreten und beim
Verriegeln der Bauteile in die Nut 8 eingreifen Um diese Bewegung der Elemente 9
zu ermöglichen, ist ein fester, mit dem Flanschbauteil 2 verbundener Ring 10 mit
dem öffnungen 11 vorgesehen. Dieser feste
Ring 10 ist von einem
Drehring 1D umgeben, der in Figur 2 nochmals für sich allein dargestellt ist, In
diesem Drehring 12 sind Flächenabschnitte 13 mit radialer Steigung vorgesehen, denen
die Kugeln 9 in zusammengebautem Zustand anliegen(#ergl Figur ic) Zur Halterung
des Drehringes 12 am festen Ring 10 dienen die mit dem Drehring 12 fest verbundenen
Stifte 1W, die in Öffnungen 15 im festen Ring 10 eingreifen. Die #ffnungen 15 sind
als senkrecht zur Systemachse 7 sich erstreckende Langlöcher ausgebildet, so daß
dadurch gleichzeitig eine Begrenzung der Bewegung des Drehringes 12 definiert ist
Diese Maßnahme hat den Vorteil; daß die Flächenabschnitte 13 mit radialer Steigung
durch einfaches Einfräsen in die Innenseiten des Drehringes 12 erzeugt werden können
Die Länge des Langloches 15 und der Ort der Stifte 14 sind dann so zu wählen, daß
jeweils nur eine Häfte der von den Einfräsungen gebildeten Flächenabschnitte 13
als Führung für die Kugel 9 verwendet werden. Zur Fixierung in der Endlage bzw.
zur Verhinderung des unbeabsichtigten Öffnens wird in der Endlage eine Arretierung
notwendig, bestehend aus einer Kugel und einer Blattfeder 19. Diese Kugel rastet
zwischen Ring 10 und dem Drehring 12 inieine Bohrung 20 im Ring 12 ein.
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Zur Herstellung einer vakuumdichten Verbindung wird der Drehring 12
zunächst bis zum Anschlag (Stift 14, Langloch 15) entgegen der Richtung der in Figur
lc eingezeichneten Pfeile 16 gedreht. In dieser Stellung des Drehringes 12 befinden
sich die Kugeln an den in Figur 2 gestrichelt eingezeichneten Stellen, also dort,
wo die Einfräsung am tiefsten ist. Das Zusammenfügen der Bauteile 1 und 2 wird dann
nicht durch aus den bffnungen 11 hervorragende Kugeln 9 behindert. In zusammen gebautem
Zustand befindet sich die Nut 8 in Höhe der Kugeln 9 Erfolgt dann eine Drehung des
Drehringes 12 in Richtung der Pfeile 16, dann bewegen sich die Kugeln 9 infolge
der radialen Steigung des Flächenstückes 13 in die Nut 8 hinein. Dadurch wird die
notwendige Dichtkraft erzeugt.
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Diese Dichtkraft kann noch dadurch verstärkt werden, daß die der Dichtfläche
3 zugewandte Seitenwand 8' der Nut 8 derart geneigt ist, daß die Nut einen sich
nach unten verjüngenden Querschnitt aufweist. Dadurch üben die Kugeln 9 während
des Eindringens in die Nut 8 einen stetig steigenden Druck auf die Dichtflächen
aus.
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Beim Ausführungsbeispiel nach den Figuren 3 und 4 weisen die Flächenabschnitte
13 (Figur 4) zusätzlich eine axiale Steigung auf, und zwar derart, daß die Kugeln
9 während der Drehung des Drehringes 12 in Richtung der Pfeile 16 eine Bewegung
in Richtung der Dichtfläche 4 ausführen Dazu ist es notwendig, die Öffnungen 11
im festen Ring 10 als parallel zur Längsachse 7 des Systems sich erstreckende Langlöcher
auszubilden. Der übrige Aufbau des Ausführungsbeispieles nach den Figuren 3 und
4 entspricht dem Aufbau des Ausführungsbeispiels nach den Figuren la bis lc nnd
2 Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die Elemente9 als Kugeln ausgebildet,
wovon zweckmäßig mindestens drei vorgesehen sind, Es besteht jedoch die Möglichkeit,
andere Elemente 9, z.B. nietenförmige Elemente, vorzusehen, die mit ihrem breiteren
Fuß in den Flächenabschnitten 13 geführt werden und mit ihrem Hals durch die Öffnungen
11 hindurchtreten.
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Die dargestellten Bauteile 1 und 2 weisen zusätzlich noch an sich
bekannte Schultern 17 und ie auf. Mit Hilfe dieser Schultern kann z,B, durch Klammern
oder Spannringe eine zusätzlicheDichtkraft in axialer Richtung erzielt werden oder
bei einer geschlossenen Flanschverbindung eine zusätzliche Sicherung gegen unzulässiges
Öffnen geschaffen werden.
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In den Figuren 3 und 4 ist schließlich noch ein Ausführungsbeispiel
für eine Arretierung des Drehringes 12 in einer
bestimmten Stellung,
hier in der Schließlage, dargestellt, Dazu ist in dem festen Ring 10 ein Federelement
19 (z,B.
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eine Blattfeder) eingelassen, die ständig eine nicht dargestellte
Kugel nach außen, also gegen den Drehring 12, drückt.
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Im Drehring 12 ist eine Bohrung 20 vorgesehen, deren Durchmesser kleiner
als der Durchmesser der Kugel ist, Der Ort der Bohrung 20 ist so gewählt, daß tv
Kugel dann in dieser Bohrung 20 einrastet, wenn der Ring 12 sich in Schließstellung
befindet. Für den Fall, daß der Drehring 12 auch in seiner Offenstellung arretiert
werden soll, kann eine weitere, entsprechend gelegene Bohrung im festen Ring 10
vorgesehen sein