DE4446947A1

DE4446947A1 - Annular sealing body for vacuum valve closure

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

Abstract

The vacuum valve has a first sealing face (14), shaped as a rotational body and a second, coaxial rotational sealing face (16), with both sealing bodies mutually adjustable in the axial sense. Between the two bodies is located the sealing body (20), whose faces abutting the sealing faces when closed, form partial faces (2,3) of a torus. The cross-section (10) of the sealing body w.r.t. the ideal annular faces, connecting the annular edges of the outer an dinner partial faces, is contracted or restricted. Pref. the restriction is stepped w.r.t. the cross-section middle plane.

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.The invention relates to an annular sealing body for a sealing device on egg Nem vacuum closure, especially on a high vacuum valve with the features of The preamble of claim 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.Such annular, made of metal sealing body are known (DE-PS 29 47 585; 29 51 150 and 34 45 236). In a first known embodiment, the ring-shaped, metallic Sealing body designed as a torus (ring surface). Such a torus is very stiff and sets it Warp a considerable resistance, so that to close the vacuum ver large forces must be applied. In another known embodiment the torus was therefore trimmed in such a way that the sealing surfaces of the Sealing device rollable sub-areas were preserved and the circular ring edges of the jewei imaginary ring surfaces connecting outer and inner partial surfaces as flat surfaces have been designed. These flat surfaces are either parallel to each other or but converging towards the outside. The sealing body has the shape of a conical Ring disc obtained with rounded edges, these rounded edges partial areas of a torus. Such a washer either has a uniform width strength or an outwardly decreasing strength. The rolling path of a sol Chen metallic sealing body is larger, the greater the arc length of the curved Edges are, on the other hand, the thickness of the ring-shaped increases with increasing arc length Sealing body and thus the resistance that this sealing body opposes its use gene sets when the vacuum seal is closed.

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.The invention is based on the object, an annular sealing body of the subject Lichen kind in such a way that he on the one hand the largest possible roll away and on the other hand its torsion has a relatively low resistance opposes, so that only small forces for sealing the vacuum closure must be used, which in turn means that the building components absorbing these forces can be dimensioned smaller. To solve this complex and contradicting Task having requirements, the invention proposes that measure, the content and The subject of the characterizing part of claim 1.

Zweckmäßige Ausführungs formen der Erfindung werden in den Unteransprüchen festgehalten. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert, um die Erfindung zu veranschaulichen.Appropriate execution forms of the invention are set out in the dependent claims. Embodiments of the Invention will be explained in more detail with reference to the drawing to illustrate the invention.

Es zeigen:Show it:

Die Fig. 1 bis 3 Querschnitte durch ringförmige, aus Metall gefertigte Dichtkörper; Figures 1 to 3 cross sections through annular, made of metal sealing body.

Fig. 4 die Anordnung des Dichtkörpers nach Fig. 1 in einem Vakuumverschluß; in allen Figuren sind zur Bezeichnung gleicher Teile gleiche Hinweisziffern verwendet worden. FIG. 4 shows the arrangement of the sealing body according to FIG. 1 in a vacuum seal; In all figures, the same reference numbers have been used to designate the same parts.

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.The basic form of the sealing body made of metal according to FIG. 1 is a torus or an annular surface, which is indicated in FIG. 1 with a thin line 1 . The inner partial surface 2 and the outer partial surface 3 , which here have the same arc lengths (L), rest on the sealing surfaces of the vacuum seal. If imaginary ring surfaces 8 , 9 are placed through the circular ring edges 4 , 5 or 6 , 7 of these two partial surfaces 2 , 3 , it can be seen that the cross section 10 of the sealing ring 20 tapers or delimits the limit defined by these imaginary ring surfaces 8 , 9 is constricted. This tapering or constriction of the cross section 10 ver runs continuously from the partial surfaces 2 , 3 against the transverse central plane 11 , in the exemplary embodiment shown in FIG. 1 the cross section has the shape of two with their tips facing one another and overlapping wedge surfaces in the tip region, so that this cross section 10 is hourglass-like. The longitudinal center plane 12 of the cross section 10 includes an acute angle (α) with the ring plane of the sealing body 20 .

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.The exemplary embodiment according to FIG. 2 differs from that according to FIG. 1 in that the tapering or constriction extends in a graduated manner against the transverse median plane 11 of the cross section 10 , the step transitions expediently being rounded off.

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.The exemplary embodiment according to FIG. 3 differs from the ones discussed first in that the two partial surfaces 2 , 3 have different curvatures, the curvature of the outer partial surface 3 being smaller than that of the inner partial surface 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. Fig. 4 now illustrates the annular sealing body 20 of FIG. 1 in a closed vacuum seal. Of this vacuum seal, only part of the housing 13 is shown here with the first sealing surface 14 designed as a rotating surface. The closure body 15 with the second sealing surface 16 designed as a rotating surface carries on its end face 17 a possibly star-shaped spring clip 18 , which serves as a holder for the annular sealing body 20 . The closure body 15 is adjustable in the direction of arrow 19 relative to the housing 13 . The vacuum lock of Fig. 4 is drawn in the closed state, the surfaces 2, 3 are at the angle (γ + δ) on the two sealing surfaces 14, unrolled 16, wherein the first Ab-section of the Abrollweges (angle (γ)) of the equalizer the inaccuracies caused by the design and the second section (angle (δ) of the plastic deformation of the surface roughness. The remaining section (angle (ε)) is, so to speak, available as a sealing surface reserve if a certain amount of wear cannot be ruled out due to the high number of closures. The total possible roll angle is denoted by (β) The cone angle (ψ) of the sealing surfaces 14 and 16 is approximately 10 degrees.

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.Thanks to the proposal according to the invention, a metallic seal with a small torsional resistance and still a large rolling angle is obtained, which is adaptable to the geometrical, design-related inaccuracies due to elastic deformation, as well as the surface roughness due to plastic deformation, compared to the known constructions. The clamping forces required for this are two to six times smaller than with the constructions used up to now, depending on the manufacturing accuracy and surface quality. Arrow 19 in Fig. 4 indicates the displacement direction of the closing body and also the direction of action of the closing force, arrow 21 the direction of the sealing force.

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.Favorable conditions with regard to the torsional resistance are then sufficient if the ratio of the average diameter D of the annular sealing body to the diameter d of its cross-sectional area ( FIG. 1) is equal to or greater than 10.

BezugszeichenlisteReference list

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 1 thin line
2 sections
3 partial area
4 circular ring edge
5 circular ring edge
6 circular ring edge
7 circular ring edge
8 ring surface
9 ring surface
10 cross section
11 transverse center plane
12 median longitudinal plane
13 housing
14 sealing surface
15 closure body
16 sealing surface
17 end face
18 spring clips
19 arrow
20 sealing body
21 arrow

Claims

1. An annular sealing member for a sealing device on a vacuum lock, and in particular to a high-vacuum valve having a first formed as a surface of revolution sealing surface (14) and a second as a surface of revolution formed, to the first sealing surface (14) coaxially located sealing surface (16), the two sealing surfaces (14, 16) against each other are adjustable in the direction of its axis and is arranged between the two sealing surfaces of the sealing body (20) and the voltages applied to the sealing surfaces of the closed sealing device faces of the sealing body (20) surface portions (2, 3) of a torus are , characterized in that the cross section ( 10 ) of the sealing body ( 20 ) opposite imaginary Ringflä Chen ( 8 , 9 ), which connect the annular edges ( 4 , 5 ; 6 , 7 ) of the respective outer and inner partial surfaces ( 2 , 3 ) , is tapered or constricted.

2. Annular sealing body according to claim 1, characterized in that the taper or constriction against the transverse median plane ( 11 ) of the cross section ( 10 ) is graded ver ( Fig. 2).

3. Annular sealing body according to claim 1, characterized in that the taper or constriction against the transverse central plane ( 11 ) of the cross section ( 10 ) runs continuously ( Fig. 1, 3).

4. Annular sealing body according to claim 3, characterized in that the cross section ( 10 ) has the shape of two with their tips facing each other and in the tip area at the intersecting wedge surfaces ( Fig. 1).

5. Annular sealing body according to one of claims 1 to 4, characterized in that the longitudinal center plane ( 12 ) of the cross section ( 10 ) of the sealing body with the ring plane of the sealing body includes an acute angle (α).

6. Annular sealing body according to claim 1, characterized in that the curvature of the outer partial surface ( 3 ) is smaller than that of the inner partial surface ( 2 ) ( Fig. 3).

7. Annular sealing body according to one of claims 1 to 6, characterized in that the sealing surfaces designed as rotational surfaces ( 14 , 16 ) of the vacuum closure are designed in a manner known per se as conical surfaces with a flank angle (ψ) of approximately 10 °.

8. Annular sealing body according to one of claims 1 to 7, characterized characterized in that the ratio of its mean diameter (D) equal to or larger than the diameter (d) of the cross-sectional area is as 10th