DE4446947A1

DE4446947A1 - Ringförmiger Dichtkörper

Info

Publication number: DE4446947A1
Application number: DE19944446947
Authority: DE
Inventors: Friedrich Geiser; Bernhard Duelli
Original assignee: VAT Holding AG
Current assignee: VAT Holding AG
Priority date: 1994-12-28
Filing date: 1994-12-28
Publication date: 1996-07-11
Anticipated expiration: 2014-12-29
Also published as: DE4446947C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen ringförmigen Dichtkörper für eine Dichtvorrichtung an ei nem Vakuumverschluß, insbesondere an einem Hochvakuumventil mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.

Solche ringförmige, aus Metall bestehende Dichtkörper sind bekannt (DE-PS 29 47 585; 29 51 150 und 34 45 236). In einer ersten bekannten Ausführungsform ist der ringförmige, metallische Dichtkörper als Torus (Ringfläche) ausgebildet. Ein solcher Torus ist sehr steif und setzt seiner Verwindung einen erheblichen Widerstand entgegen, so daß zum Schließen des Vakuumver schlusses große Kräfte aufgebracht werden müssen. In einer weiteren bekannten Ausführungs form wurde daher der Torus beschnitten, und zwar in der Weise, daß an den Dichtflächen der Dichtvorrichtung abrollbare Teilflächen erhalten blieben und die die Kreisringränder der jewei ligen äußeren und inneren Teilflächen verbindenden gedachten Ringflächen als ebene Flächen gestaltet worden sind. Diese ebenen Flächen sind entweder parallel zueinander verlaufend oder aber nach außen hin konvergierend. Der Dichtkörper hat dadurch die Form einer konischen Ringscheibe erhalten mit abgerundeten Rändern, wobei diese abgerundeten Ränder Teilflächen eines Torus gebildet haben. Eine solche Ringscheibe hat entweder über ihre Breite eine einheitli che Stärke aufgewiesen oder eine nach außen hin abnehmende Stärke. Der Abrollweg eines sol chen metallischen Dichtkörpers ist umso größer, je größer die Bogenlängen der gekrümmten Ränder sind, andererseits nimmt mit zunehmender Bogenlänge die Stärke des ringförmigen Dichtkörpers zu und damit der Widerstand, den dieser Dichtkörper seiner Verwendung entge gen setzt, wenn der Vakuumverschluß verschlossen wird.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen ringförmigen Dichtkörper der gegenständ lichen Art in der Weise weiter auszugestalten, daß er einerseits einen möglichst großen Abroll weg aufweist und andererseits trotzdem seiner Verwindung einen relativ geringen Widerstand entgegen setzt, so daß zum dichtenden Schließen des Vakuumverschlusses nur geringere Kräfte aufgewendet werden müssen, wodurch wiederum die diese Kräfte aufnehmenden Baukomponen ten kleiner dimensioniert werden können. Zur Lösung dieser komplexen und widersprechende Forderungen aufweisenden Aufgabe schlägt die Erfindung jene Maßnahme vor, die Inhalt und Gegenstand des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruches 1 ist.

Zweckmäßige Ausführungs formen der Erfindung werden in den Unteransprüchen festgehalten. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert, um die Erfindung zu veranschaulichen.

Es zeigen:

Die Fig. 1 bis 3 Querschnitte durch ringförmige, aus Metall gefertigte Dichtkörper;

Fig. 4 die Anordnung des Dichtkörpers nach Fig. 1 in einem Vakuumverschluß; in allen Figuren sind zur Bezeichnung gleicher Teile gleiche Hinweisziffern verwendet worden.

Die Grundform des aus Metall gefertigten Dichtkörpers nach Fig. 1 ist ein Torus oder eine Ringfläche, die in Fig. 1 mit einer dünnen Linie 1 angedeutet ist. An den Dichtflächen des Va kuumverschlusses liegen die innere Teilfläche 2 und die äußere Teilfläche 3 an, die hier gleiche Bogenlängen (L) aufweisen. Werden durch die Kreisringränder 4, 5 bzw. 6, 7 dieser beiden Teilflächen 2, 3 gedachte Ringflächen 8, 9 gelegt, so ist erkennbar, daß der Querschnitt 10 des Dichtringes 20 gegenüber der durch diese gedachten Ringflächen 8, 9 vorgegebenen Begrenzung verjüngt bzw. eingeschnürt ist. Diese Verjüngung oder Einschnürung des Querschnittes 10 ver läuft von den Teilflächen 2, 3 aus gegen die Quermittelebene 11 stetig, wobei im gezeigten Aus führungsbeispiel nach Fig. 1 der Querschnitt die Form zweier mit ihren Spitzen einander zuge wandten, im Spitzenbereich einander überschneidende Keilflächen aufweist, so daß sich dieser Querschnitt 10 sanduhrartig darstellt. Die Längsmittelebene 12 des Querschnittes 10 schließt da bei mit der Ringebene des Dichtkörpers 20 einen spitzen Winkel (α) ein.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich von jenem nach Fig. 1 dadurch, daß die Verjüngung bzw. Einschnürung gegen die Quermittelebene 11 des Querschnittes 10 abgestuft verläuft, wobei zweckmäßigerweise die Stufenübergänge abgerundet sind.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 unterscheidet sich von den erstbesprochenen dadurch, daß die beiden Teilflächen 2, 3 unterschiedliche Krümmungen aufweisen, wobei die Krümmung der äußeren Teilfläche 3 kleiner ist als jene der inneren Teilfläche 2.

Fig. 4 veranschaulicht nun den ringförmigen Dichtkörper 20 nach Fig. 1 in einem geschlossenen Vakuumverschluß. Von diesem Vakuumverschluß ist hier nur ein Teil des Gehäuses 13 mit der ersten, als Rotationsfläche ausgebildeten Dichtfläche 14 dargestellt. Der Verschlußkörper 15 mit der zweiten als Rotationsfläche ausgebildeten Dichtfläche 16 trägt an seiner Stirnseite 17 einen evtl. sternförmigen Federbügel 18, der als Halter für den ringförmigen Dichtkörper 20 dient. Der Verschlußkörper 15 ist in Richtung des Pfeiles 19 relativ zum Gehäuse 13 verstellbar gelagert. Der Vakuumverschluß nach Fig. 4 ist in geschlossenem Zustand gezeichnet, die Teilflächen 2, 3 sind um den Winkel (γ + δ) an den beiden Dichtflächen 14, 16 abgerollt, wobei der erste Ab schnitt des Abrollweges (Winkel (γ)) dem Ausgleich der konstruktionsbedingten Ungenauigkei ten dient und der zweite Abschnitt (Winkel (δ) der plastischen Verformung der Oberflächenrau higkeiten. Der restliche Abschnitt (Winkel (ε)) steht sozusagen als Dichtflächenreserve zur Ver fügung, wenn infolge hoher Verschlußzahlen ein gewisser Verschleiß nicht auszuschließen sein wird. Der gesamte mögliche Abrollwinkel ist hier mit (β) bezeichnet. Der Konuswinkel (ψ) der Dichtflächen 14 bzw. 16 beträgt ca. 10 Winkelgrade.

Dank des erfindungsgemäßen Vorschlages wird eine metallische Dichtung mit kleinem Verwin dungswiderstand und trotzdem großem Abrollwinkel erhalten, die mit im Vergleich zu den be kannten Konstruktionen geringen Kräften sowohl den geometrischen, konstruktionsbedingten Ungenauigkeiten durch elastische Verformung, wie auch der Oberflächenrauhigkeit durch plasti sche Verformung anpaßbar ist. Die dafür erforderlichen Schließkräfte sind je nach Fertigungs genauigkeit und Oberflächenbeschaffenheit um das Zwei- bis Sechsfache kleiner als bei den bis her verwendeten Konstruktionen. Pfeil 19 in Fig. 4 deutet die Verschieberichtung des Ver schlußkörpers und auch die Wirkrichtung der Schließkraft an, Pfeil 21 die Richtung der Dicht kraft.

Günstige Verhältnisse hinsichtlich des Verwindungswiderstandes werden dann er reicht, wenn das Verhältnis des mittleren Durchmessers D des ringförmigen Dichtkörpers zum Durchmesser d seiner Querschnittsfläche (Fig. 1) gleich oder größer ist als 10.

Bezugszeichenliste

1 dünne Linie
2 Teilfläche
3 Teilfläche
4 Kreisringrand
5 Kreisringrand
6 Kreisringrand
7 Kreisringrand
8 Ringfläche
9 Ringfläche
10 Querschnitt
11 Quermittelebene
12 Längsmittelebene
13 Gehäuse
14 Dichtfläche
15 Verschlußkörper
16 Dichtfläche
17 Stirnseite
18 Federbügel
19 Pfeil
20 Dichtkörper
21 Pfeil

Claims

1. Ringförmiger Dichtkörper für eine Dichtvorrichtung an einem Vakuumverschluß, insbeson dere an einem Hochvakuumventil mit einer ersten als Rotationsfläche ausgebildeten Dicht fläche (14) und einer zweiten als Rotationsfläche ausgebildeten, zur ersten Dichtfläche (14) koaxial liegenden Dichtfläche (16), wobei die beiden Dichtflächen (14, 16) gegeneinander in Richtung ihrer Achsen verstellbar sind und zwischen den beiden Dichtflächen der Dicht körper (20) angeordnet ist und die an den Dichtflächen der geschlossenen Dichtvorrichtung anliegenden Flächen des Dichtkörpers (20) Teilflächen (2, 3) eines Torus sind, dadurch ge kennzeichnet, daß der Querschnitt (10) des Dichtkörpers (20) gegenüber gedachten Ringflä chen (8, 9), die die Kreisringränder (4, 5; 6, 7) der jeweils äußeren und inneren Teilflächen (2, 3) verbinden, verjüngt bzw. eingeschnürt ist.

2. Ringförmiger Dichtkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verjüngung bzw. Einschnürung gegen die Quermittelebene (11) des Querschnittes (10) abgestuft ver läuft (Fig. 2).

3. Ringförmiger Dichtkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verjüngung bzw. Einschnürung gegen die Quermittelebene (11) des Querschnittes (10) stetig verläuft (Fig. 1, 3).

4. Ringförmiger Dichtkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt (10) die Form zweier mit ihren Spitzen einander zugewandten und im Spitzenbereich einan der überschneidenden Keilflächen aufweist (Fig. 1).

5. Ringförmiger Dichtkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsmittelebene (12) des Querschnittes (10) des Dichtkörpers mit der Ringebene des Dichtkörpers einen spitzen Winkel (α) einschließt.

6. Ringförmiger Dichtkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmung der äußeren Teilfläche (3) kleiner ist als jene der inneren Teilfläche (2) (Fig. 3).

7. Ringförmiger Dichtkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die als Rotationsflächen ausgebildeten Dichtflächen (14, 16) des Vakuumverschlusses in an sich bekannter Weise als Konusflächen ausgebildet sind mit einem Flankenwinkel (ψ) von ca. 10°.

8. Ringförmiger Dichtkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis seines mittleren Durchmessers (D) zum Durchmesser (d) der Querschnittsfläche gleich oder größer ist als 10.