DE4446947C2

DE4446947C2 - Annular sealing body

Info

Publication number: DE4446947C2
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: 2003-04-10
Anticipated expiration: 2014-12-29
Also published as: DE4446947A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen ringförmigen Dichtkörper aus Metall für eine Dicht vorrichtung an einem Vakuumventil, insbesondere an einem Hochvakuumventil mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.The invention relates to an annular sealing body made of metal for a sealing device on a vacuum valve, in particular 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 Vakuumverschlusses große Kräfte aufgebracht werden müssen. In einer weiteren bekannten Ausführungsform wurde daher der Torus beschnitten, und zwar in der Weise, daß an den Dichtflächen der Dichtvorrichtung abrollbare Teilflächen erhalten blie ben und die die Kreisringränder der jeweiligen äußeren und inneren Teilflächen verbin denden gedachten Ringflächen als ebene Flächen gestaltet worden sind. Diese ebenen Flächen sind entweder parallel zueinander verlaufend oder aber nach außen hin konver gierend. Der Dichtkörper hat dadurch die Form einer konischen Ringscheibe erhalten mit abgerundeten Rändern, wobei diese abgerundeten Ränder Teilflächen eines Torus gebil det haben. Eine solche Ringscheibe hat entweder über ihre Breite eine einheitliche Stärke aufgewiesen oder eine nach außen hin abnehmende Stärke. Der Abrollweg eines solchen metallischen Dichtkörpers ist umso größer, je größer die Bogenlängen der gekrümmten Ränder sind, andererseits nimmt mit zunehmender Bogenlänge die Stärke des ringförmi gen Dichtkörpers zu und damit der Widerstand, den dieser Dichtkörper seiner Verwen dung entgegensetzt, wenn der Vakuumverschluß verschlossen wird.Such annular, metal sealing bodies are known (DE-PS 29 47 585; -29 51 150 and -34 45 236). In a first known embodiment, the annular, metallic sealing body designed as a torus (ring surface). Such a torus is very stiff and opposes its torsion a considerable resistance, so that the Closing the vacuum seal large forces must be applied. In a In another known embodiment, the torus was therefore trimmed, specifically in the Way that bleed received on the sealing surfaces of the sealing device bleed ben and which connect the circular ring edges of the respective outer and inner partial surfaces the imaginary ring surfaces have been designed as flat surfaces. These levels Surfaces are either parallel to each other or converge towards the outside gierend. The sealing body has thus received the shape of a conical washer rounded edges, these rounded edges forming partial areas of a torus have. Such a washer either has a uniform thickness over its width demonstrated or an outwardly diminishing strength. The rolling path of such metallic sealing body is larger, the greater the arc length of the curved Edges are, on the other hand the strength of the ring-shaped increases with increasing arc length towards the sealing body and thus the resistance that this sealing body uses opposed when the vacuum seal is closed.

Bei der in der DE-OS 20 12 967 beschriebenen Dichtung handelt es sich um einen Dicht ring aus Gummi oder gummiartigen Materialien, der bei Betonrohren verwendet wird, und zwar als statische Dichtung, die, einmal bestimmungsgemäß montiert, in dieser Lage ver bleibt. Diese Dichtung wird nach dem einleitenden Beschreibungsteil der genannten Ver öffentlichung zur Abdichtung von zwei Rohren verwendet, die durch das Ineinanderste cken der Spitze des einen Rohres und des Muffenendes des andren Rohres miteinander verbunden werden. Dieser hier gezeigte und beschriebene Dichtring soll aufgrund seiner konstruktiven Gestaltung sich beim Ineinanderstecken der Rohre nicht verwinden und er soll darüberhinaus eine Stellung oder Lage einnehmen, in der er sich selbst sowohl gegen Bewegungen nach vorne als auch nach hinten sichert.The seal described in DE-OS 20 12 967 is a seal ring made of rubber or rubber-like materials used in concrete pipes, and as a static seal, which, once properly installed, ver remains. This seal is after the introductory part of the Ver publicity used to seal two pipes through the interlocking the tip of one pipe and the socket end of the other pipe get connected. This sealing ring shown and described here is due to its constructive design does not twist when inserting the pipes and he should also take a position or situation in which he is both against Moves forward and backward secures.

Die DD-PS 143 100 zeigt ebenfalls einen Dichtring für Muffenrohrverbindungen, der aus einem geschäumten Weich-PVC-Werkstoff hergestellt ist. Abgesehen davon ist dieser Schrift nicht entnehmbar, daß die Keilflächen sich im Spitzenbereich gegenseitig über schneiden.The DD-PS 143 100 also shows a sealing ring for socket pipe connections is made of a foamed soft PVC material. Other than that, this is Scripture not removable that the wedge surfaces in the tip area on each other to cut.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen ringförmigen Dichtkörper der gegen ständlichen Art in der Weise weiter auszugestalten, daß er einerseits einen möglichst großen Abrollweg aufweist und andererseits trotzdem seiner Verwindung einen relativ geringen Widerstand entgegensetzt, so daß zum dichtenden Schließen des Vakuumver schlusses nur geringere Kräfte aufgewendet werden müssen, wodurch wiederum die die se Kräfte aufnehmenden Baukomponenten kleiner dimensioniert werden können. Zur Lö sung dieser komplexen und widersprechende Forderungen aufweisenden Aufgabe schlägt die Erfindung bei einem Dichtkörper der eingangs genannten Art jene Maßnah men vor, die Inhalt und Gegenstand des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruches 1 sind. Zweckmäßige Ausführungsformen der Erfindung werden in den Unteransprüchen festgehalten.The invention is based on the object, an annular sealing body against constant type in such a way that on the one hand he as possible has a large rolling path and on the other hand its torsion is relative opposed low resistance, so that for sealing the vacuum ver only lower forces have to be applied, which in turn means that the se force absorbing components can be dimensioned smaller. To Lö solution to this complex and conflicting task the invention proposes that measure with a sealing body of the type mentioned men before, the content and subject of the characterizing part of claim 1 are. Advantageous embodiments of the invention are set out in the subclaims recorded.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert, um die Erfindung zu veranschaulichen. Es zeigen:Embodiments of the invention are illustrated by the drawing explained to illustrate the invention. 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; FIG. 4 shows the arrangement of the sealing body according to FIG. 1 in a vacuum seal;

in allen Figuren sind zur Bezeichnung gleicher Teile gleiche Hinweisziffern verwendet worden.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 shape 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 and 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 limits with respect to the limitation defined by these annular 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 , with the step transitions advantageously 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 according to FIG. 1 in a closed vacuum seal. Of this vacuum seal, only a 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 mounted 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 second section (angle (δ) of the plastic deformation of the surface roughness serves the construction-related inaccuracies. The remaining section (angle (ε)) is, so to speak, available as a sealing surface reserve if a certain 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 roll 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.

Legend too the reference numbers

11

dünne Linie
thin line

22

Teilfläche
subarea

33

Teilfläche
subarea

44

Kreisringrand
Annular edge

55

Kreisringrand
Annular edge

66

Kreisringrand
Annular edge

77

Kreisringrand
Annular edge

88th

Ringfläche
ring surface

99

Ringfläche
ring surface

1010

Querschnitt
cross-section

1111

Quermittelebene
Transverse center plane

1212

Längsmittelebene
Longitudinal center plane

1313

Gehäuse
casing

1414

Dichtfläche
sealing surface

1515

Verschlußkörper
closure body

1616

Dichtfläche
sealing surface

1717

Stirnseite
front

1818

Federbügel
spring clip

1919

Pfeil
arrow

2020

Dichtkörper
sealing body

2121

Pfeil
arrow

Claims

1. Annular sealing body made of metal for a sealing device on a vacuum valve, in particular on a high vacuum valve with a first sealing surface formed as a rotating surface ( 14 ) and a second designed as a rotating surface, the first sealing surface ( 14 ) coaxial sealing surface ( 16 ), wherein the sealing surfaces ( 14 , 16 ) are designed as conical surfaces with a flank angle (von) of approx. 10 ° and the two sealing surfaces ( 14 , 16 ) are mutually adjustable in the direction of their axes and the sealing body ( 20 ) is arranged between the two sealing surfaces and the surfaces of the sealing body ( 20 ) which are in contact with the sealing surfaces of the closed sealing device are partial surfaces ( 2 , 3 ) of a torus and the longitudinal center plane ( 12 ) of the cross section ( 10 ) of the sealing body with the ring plane of the sealing body encloses an acute angle (α) , characterized in that the cross section ( 10 ) of the sealing body ( 20 ) against en imaginary ring surfaces ( 8 , 9 ), which the circular ring edges ( 4 , 5 ; 6 , 7 ) of the respective outer and inner partial surfaces ( 2 , 3 ) connect, tapered or constricted, the taper or constriction against the transverse central plane ( 11 ) of the cross section ( 10 ) being graded or continuous.

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

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