WO1995004101A1 - Kunststoff für die verwendung im vakuum - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a vacuum-compatible plastic.
- EP-A-344 290 points to the problem of outgassing which exists when generating high vacuums.
- the surfaces of a vacuum pump, its internals or a vacuum component (valves, slide valves, lines, flanges, vapor barriers, etc.) exposed to vacuum release gases over a long period of time that have accumulated there at atmospheric pressure or are dissolved in the material.
- the generation of a high vacuum (about 10- * mbar and less) is possible the quicker the lower the outgassing rate of a material.
- Metals (aluminum, stainless steel) and also glass have relatively low outgassing rates. The process of degassing can be accelerated by baking out.
- LCP liquid crystal polymers
- the present invention is based on the object of proposing a vacuum-compatible plastic which, in addition to good outgassing properties, also has good processing properties.
- a material of this type comprises polyphenyl sulfide (PPS).
- PPS polyphenyl sulfide
- PLATON Hoechst
- TEDUR TEDUR
- Materials of this type do not have the disadvantages described with regard to processing and strength properties.
- PPS-containing materials have surprisingly low outgassing rates, some of which are lower than the outgassing rates of the previously known material LCP.
- PPS can be filled with common additives such as chalk, iron oxide, minerals, graphite, PTFE or the like and / or reinforced with glass fibers, C fibers, etc.
- mineral fillers improve the processability and have an influence on the surface and thus on the initial rate.
- FIGS. 1, 2 and 4 each show sections through different embodiments of a centering ring according to the invention, each with sealing rings held thereby.
- FIG. 3 shows a top view of an embodiment of the centering ring according to FIG. 2.
- the centering rings 1 shown have projections 2 and 3 in the region of their end faces which, in the installed state, do not show those to be connected to one another Grasp the flanges and thereby achieve the desired centering.
- the inner surface 4 of the centering ring 1 according to FIG. 1 has an essentially cylindrical shape with respect to the axis 5.
- projections or beads 6 and 7 are provided.
- the projections labeled 6 are each in the lower region (based on the position of the centering ring 1 shown) and the projections labeled 7 are each arranged in the upper region of the inner cylinder surface 4. This creates 8 support edges for the inserted sealing ring, which lie alternately on different sides of the ring 8 and thereby hold it as a whole in its position shown.
- the inner surface 4 no longer has an undercut, so that the inner surface 4 can simply be produced - injection molded -.
- surface sections 11 and 12 which are inclined with respect to the axis 5 (preferably at an angle ⁇ »20 ° with respect to the axis 5) are provided.
- the inclination of the surface sections 11 causes them to support the sealing ring 8 from below (again with reference to the position of the centering ring 1 shown), while the inclination of the surface sections 12 causes the sealing ring to be supported from above.
- FIG. 4 shows an exemplary embodiment of a centering ring 1 according to the invention, which serves for the inner centering of the sealing ring 8.
- the front projections 2 and 3 engage in the flanges (not shown) to be connected to one another and bring about the desired centering.
- the edge surface holding the sealing ring 8 has the shape of a partial cylinder on average and is adapted to the sealing ring 8, which is round in section.
- FIGS. 1 to 3 can also be provided with similar designs for holding the sealing ring 8.
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf einen vakuumtauglichen Kunststoffwerkstoff; vorgeschlagen wird ein Polyphenylsulfid enthaltender Werkstoff, der neben niedrigen Ausgasungsraten auch gute Verarbeitungseigenschaften hat.
Description
Kunststoff für die Verwendung im Vakuum
Die Erfindung bezieht sich auf einen vakuumtauglichen Kunststoff.
In der EP-A-344 290 wird auf das Problem des Ausgasens hingewiesen, das bei der Erzeugung hoher Vakua besteht. Die dem Vakuum ausgesetzten Oberflächen einer Vakuumpumpe, deren Einbauten oder einer Vakuumkomponente (Ventile, Schieber, Leitungen, Flansche, Dampfsperren usw. ) geben über längere Zeit Gase ab, die sich bei Atmosphärendruck dort angelagert haben oder im Werkstoff gelöst sind. Die Erzeugung eines Hochvakuums (etwa 10-* mbar und weniger) ist umso rascher möglich, je geringer die Ausgasungsrate eines Werkstoffes ist. Relativ niedrige Ausgasungsraten haben Metalle (Alumi¬ nium, Edelstahl) und auch Glas. Durch Ausheizen kann der Vorgang des Ausgasens beschleunigt werden.
Aus der genannten Schrift ist weiterhin bekannt, als Werk¬ stoff, der während des Gebrauchs einem Vakuum von 10-* mbar und weniger ausgesetzt ist, einen Kunststoff einzusetzen, der Flüssigkristall-Polymere (LCP) enthält. LCP hat jedoch ungünstige Verarbeitungseigenschaften. Die Ursache dafür
liegt darin, daß sich die faserförmige Molekülstruktur ausschließlich im Randbereich eines aus LCP hergestellten, zum Beispiel gespritzten Formkörpers ausbildet. Im Kern bleibt der Werkstoff weich. Den Hersteller-Empfehlungen entsprechend eignet sich LCP im wesentlichen nur für die Herstellung dünnwandiger Bauteile. Da sich die für die Festigkeit maßgebenden Fasern ausschließlich im Oberflächen¬ bereich ausbilden, kommt auch eine spanabhebende Bearbeitung nicht in Frage. Weiterhin besteht der Nachteil, daß bei durch Spritzgießen hergestellten Bauteilen sowohl die Festigkeit als auch die Leckdichtheit im Bereich stumpfer Fließnähte stark reduziert ist. Im Bereich der Fließnähte treffen die Fasern stirnseitig aufeinander und bleiben ohne Vernetzung stehen. Schließlich haben die LCP-Werkstoffe ein stark anisotropes Schwindungsverhalten. Insgesamt ist festzustellen, daß die Eigenschaften von aus LCP hergestell¬ ten Gegenständen orientierungsabhängig sind, was eine geometrieabhängige und damit aufwendige Konstruktion von zu fertigenden Teile bedingt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen vakuumtauglichen Kunststoff vorzuschlagen, der neben guten Ausgasungseigenschaften auch noch gute Verarbeitungseigen¬ schaften hat.
Erfindungsgemäß umfaßt ein Werkstoff dieser Art Polyphenyl¬ sulfid (PPS). PPS der verschiedensten Typen werden z.B. unter den Handelsnamen FORTON (Hoechst) oder TEDUR (Bayer) angeboten. Die geschilderten Nachteile in Bezug auf die Verarbeitungs- und Festigkeitseigenschaften haben Werkstoffe dieser Art nicht. Darüberhinaus haben PPS-enthaltende Werkstoffe überraschend niedrige Ausgasungsraten, die zum Teil kleiner sind als die Ausgasungsraten des vorbekannten Werkstoffs LCP.
PPS kann mit gebräuchlichen Zusatzstoffen, wie Kreide, Eisenoxid, Mineralien, Graphit, PTFE o. dgl. gefüllt und/
oder mit Glasfasern, C-Fasern usw. verstärkt werden. Insbe¬ sondere mineralische Füllstoffe verbessern die Verarbeit- barkeit und haben Einfluß auf die Oberfläche und damit auf die Ausgangsrate.
Die folgende Tabelle läßt die Anpassungseigenschaften von zwei FORTON- und zwei VECTRA-Typen erkennen:
Als Beispiele für aus PPS hergestellte Gegenstände sind in den Figuren 1 bis 4 Zentrierringe für vakuumdichte Flansch¬ verbindungen dargestellt.
Die Figuren 1, 2 und 4 zeigen jeweils Schnitte durch ver¬ schiedene Ausführungsformen eines Zentrierringes nach der Erfindung, jeweils mit davon gehalterten Dichtringen. Figur 3 zeigt eine Draufsicht auf eine Ausführungsform des Zen¬ trierringes nach Figur 2.
Die dargestellten Zentrierringe 1 weisen im Bereich ihrer Stirnseiten Vorsprünge 2 und 3 auf, die in eingebautem Zustand die miteinander zu verbindenden, nicht dargestellten
Flansche umgreifen und dadurch die gewünschte Zentrierung bewirken.
Die Innenfläche 4 des Zentrierringes 1 nach Figur 1 hat eine im wesentlichen zylindrische Form, bezogen auf die Achse 5. Zusätzlich sind Vorsprünge oder Wülste 6 und 7 vorgesehen. Die mit 6 bezeichneten Vorsprünge sind jeweils im unteren Bereich (bezogen auf die dargestellte Stellung des Zen¬ trierringes 1) und die mit 7 bezeichneten Vorsprünge sind jeweils im oberen Bereich der inneren Zylinderfläche 4 angeordnet. Dadurch entstehen für den eingelegten Dichtring 8 Stützränder, die alternierend auf unterschiedlichen Seiten des Ringes 8 liegen und ihn dadurch als Ganzes in seiner dargestellten Position festhalten. Die Innenfläche 4 weist keinen Hinterschnitt mehr auf, so daß die Innenfläche 4 einfach hergestellt - gespritzt - werden kann.
Beim Ausführungsbeispiel nach den Figuren 2 (Schnittdar¬ stellung) und 3 (Draufsicht) sind gegenüber der Achse 5 geneigte Flächenabschnitte 11 und 12 (vorzugsweise mit einem Winkel α » 20° gegenüber der Achse 5) vorgesehen. Die Neigung der Flächenabschnitte 11 bewirkt, daß sie den Dichtring 8 von unten (wieder bezogen auf die dargestellte Stellung des Zentrierringes 1) abstützen, während die Neigung der Flächenabschnitte 12 bewirkt, daß der Dichtring von oben her abgestützt ist.
Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Zentrierringes 1 nach der Erfindung, welcher der Innenzentrierung des Dicht¬ ringes 8 dient. Die stirnseitigen Vorsprünge 2 und 3 greifen in die nicht dargestellten miteinander zu verbindenden Flansche ein und bewirken die gewünschte Zentrierung. Die den Dichtring 8 haltende Randfläche hat im Schnitt die Form eines Teilzylinders und ist dem im Schnitt runden Dichtring 8 angepaßt. Alternativ können auch den Figuren 1 bis 3 analoge Gestaltungen zur Halterung des Dichtringes 8 vorge¬ sehen sein.
Claims
1. Vakuumtauglicher KunststoffWerkstoff, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß er Polyphenylsulfid enthält.
2. Werkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er Zusatzstoffe enthält, die füllende und/oder ver¬ stärkende Wirkung haben.
3. Werkstoff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß er mineralische Füllstoffe enthält.
4. Zentrierring für vakuumdichte Flanschverbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Werkstoff nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3 besteht.
5. Zentrierring nach Anspruch 4 mit einer für die Halte- rung eines Dichtringes (8) geeignet gestalteten Rand¬ fläche (4, 15), dadurch gekennzeichnet, daß die Rand¬ fläche (4, 15) abschnittsweise derart unterschiedlich gestaltet ist, daß mindestens zwei Abschnitte vorhanden sind, welche den Dichtring (8) von unterschiedlichen Seiten stützen.
6. Zentrierring nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Randfläche (4, 15) im wesentlichen zylindrisch gestaltet ist und daß aus der Zylinderfläche hervorra¬ gende Vorsprünge (6, 7) vorgesehen sind, welche den Dichtring (8) abwechselnd auf einander gegenüberlie¬ genden Seiten abstützen.
7. Zentrierring nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Randfläche (4, 15) Abschnitte (11, 12) auf¬ weist, die gegenüber der Achse (5) des Zentrierringes (1) eine alternierend wechselnde Neigung haben.
8. Zentrierring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er mehrere, vorzugsweise etwa zwölf, Abschnitte (11, 12) aufweist, die derart gestaltet sind, daß sie - einander abwechselnd - den Dichtring (8) von verschiedenen Seiten stützen.
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