MONAUNI GIAN-RETO PETER (LI)
WAGNER PHILIPP (CN)
MONAUNI GIAN-RETO PETER (LI)
| US5601316A | 1997-02-11 | |||
| DE102007061188A1 | 2009-06-18 | |||
| FR1542302A | 1968-10-11 | |||
| DE4028225C1 | 1991-10-02 | |||
| US4415169A | 1983-11-15 |
| P A T E N T A N S P R Ü C H E 1. Verbindungseinrichtung (15) für eine Vakuumanlage, mit einem Flansch (11) , welcher eine Oeffnung umgibt sowie einem mit der besagten Oeffnung gasdicht verbundenen Rohrstück (16) , dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (11) Teil eines einstückigen Verbindungsteils ist, welches ausserdem einen die Oeffnung umgebenden, an den Flansch (11) anschliessenden Rohrstutzen (18) umfasst, der einen Endabschnitt des Rohrstücks (16) mit Abstand umgibt, sodass zwischen denselben ein Ringspalt liegt und eine Hauptdichtung mit einem Hauptdichtungsring (12) aus elastischem Material vorgesehen ist, welcher zwischen dem Rohrstutzen (18) und dem besagten Endabschnitt angeordnet ist, derart, dass der Endabschnitt gegenüber dem Hauptdichtungsring (12) Spiel hat, wenn seine Temperatur wie die des Rohrstutzens einer Umgebungstemperatur entspricht, während der Hauptdichtungsring (12) zwischen dem Endabschnitt und dem Rohrstutzen (18) geklemmt ist, derart, dass er den Ringspalt zwischen dem Rohrstutzen (18) und dem Endabschnitt gasdicht verschliesst , wenn der Endabschnitt eine über der Umgebungstemperatur liegende Betriebstemperatur aufweist, und - eine gegen das dem Flansch (11) abgewendete äussere Ende des Rohrstutzens (18) versetzte Hilfsdichtung vorgesehen ist, welche den Ringspalt zwischen dem Rohrstutzen (18) und dem Endabschnitt gasdicht verschliesst, wenn die Temperatur beider der Umgebungstemperatur entspricht. 2. Verbindungseinrichtung (15) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Endabschnitt auch dann in Längsrichtung gegenüber dem Hauptdichtungsring (12) verschiebbar ist, wenn seine Temperatur der Betriebstemperatur entspricht . 3. Verbindungseinrichtung (15) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptdichtungsring (12) eine umlaufende Mantelfläche aufweist, mit welcher er an der Innenseite des Rohrstutzens (18) anliegt und eine umlaufende Dichtfläche mit einem zylindrischen Abschnitt zur gasdichten Anlage an der Aussenseite des Endabschnitts. 4. Verbindungseinrichtung (15) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptdichtungsring (12) aus Kunststoff, insbesondere aus Teflon besteht . 5. Verbindungseinrichtung (15) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsdichtung einen Radialwellendichtring (13) umfasst . 6. Verbindungseinrichtung (15) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsdichtung von der Hauptdichtung durch einen einspringenden umlaufenden Kragen (14) am Rohrstutzen (18) getrennt ist. 7. Verbindungseinrichtung (15) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Endabschnitt mit einer Heizung versehen ist. 8. Verbindungseinrichtung (15) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrstück (16) derart ausserhalb des Rohrstutzens (18) mit dem Flansch (11) mechanisch verbunden ist, dass eine beschränkte Aenderung seiner Lage möglich ist. 9. Verbindungseinrichtung (15) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Verbindung zwischen dem Flansch (11) und dem Rohrstück (16) durch eine Schraubverbindung (17) hergestellt ist. 10. Verbindungseinrichtung (15) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubverbindung (17) durch mindestens einen Bolzen hergestellt ist, der sowohl mit dem Flansch (11) des Verbindungsteils als auch mit einem Flansch (10) am Rohrstück (16) eingreift, derart, dass er gegenüber mindestens einem davon verschiebbar ist . |
VERBINDUNGSEINRICHTUNG FÜR EINE VAKUUMANLAGE
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Verbindungseinrichtung für eine Vakuumanlage. Derartige Verbindungseinrichtungen werden bei der Verbindung von Baugruppen wie Vakuumkammern, Pumpen usw. durch Leitungen eingesetzt. Sie müssen vakuumdicht sein, auch wenn die verbundenen Teile Fertigungstoleranzen aufweisen, Schwingungen ausgesetzt und unterschiedlichen Wärmedehnungen unterworfen sind. Ausserdem müssen sie korrosiven Gasen standhalten, wie sie vor allem zur Reinigung von Anlagenteilen eingesetzt werden.
Stand der Technik
Eine bekannte gattungsgemässe Verbindungseinrichtung, welche weiter unten näher beschrieben ist, weist einen Faltenbalg aus Metall, z.B. korrosionsbeständigem Federstahl, INCONEL oder Aluminium auf, welcher die erforderliche Beweglichkeit gewährleistet . Derartige Verbindungseinrichtungen haben sich bewährt, sind jedoch sehr teuer, besonders wenn ein Faltenbalg aus INCONEL eingesetzt wird.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gattungsgemässe Verbindungseinrichtung anzugeben, welche ebenfalls lösbar und dabei zuverlässig gasdicht ist und ausreichende Beweglichkeit bietet, aber wesentlich billiger hergestellt werden kann. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst . Die erfindungsgemässe Verbindungseinrichtung ist bei stillstehender Anlage leicht herstellbar und einstellbar, bietet aber dennoch sowohl unter Betriebsbedingungen als auch ausserhalb der Betriebszeiten einen zuverlässig gasdichten Abschluss . Unter Betriebsbedingungen ist sie standfest gegenüber korrosiven Gasen. Die Kostenersparnis gegenüber bekannten gattungsgemässen
Verbindungseinrichtungen ist beträchtlich. Sie kann 50% und mehr betragen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert . Es zeigen
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine bekannte gattungsgemässe Verbindungseinrichtung und
Fig. 2 einen entsprechenden Längsschnitt durch eine erfindungsgemässe Verbindungseinrichtung, welche lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellt.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Die bekannte gattungsgemässe Verbindungseinrichtung gemäss Fig. 1 weist einen Faltenbalg 1 aus Metall, z.B. korrosionsbeständigem Federstahl, INCONEL oder Aluminium auf, dessen eines Ende, die Oeffnung umgebend, mit dem Flansch 2 und dessen anderes Ende mit einem Ring 3 verschweisst ist, der ausserdem durch eine Schraubverbindung 4 mit dem Flansch 2 verbunden ist. Der Ring 3 ist ausserdem durch eine Verschraubung 5 mit einem Rohrstück 6 lösbar, aber gasdicht verbunden. Der Faltenbalg 1 erlaubt Bewegung des Rings 3 gegenüber dem Flansch 1 sowohl in Längsrichtung als auch beschränkt quer dazu. Die zusätzliche mechanische Verbindung durch die Schraubverbindung 4 mit mindestens einem Bolzen, welcher von einer Druckfeder umgeben und durch sie gegengespannt ist, ist so ausgebildet, dass sie diese Möglichkeiten nicht beeinträchtigt.
Die erfindungsgemässe Verbindungseinrichtung 15 gemäss Fig. 2 umfasst zwei Flansche 10, 11 mit je einem daran angeordneten Rohrstück bzw. Rohrstutzen 16; 18, die ineinander so angeordnet sind, dass das Rohrstück 16 und der Rohrstutzen 18 auf wenigstens einem Teilabschnitt im wesentlichen koaxial ausgerichtet sind und einen umlaufenden Ringspalt einschliessen. In diesem Ringspalt (auf dem besagten Teilabschnitt) zwischen der Aussenfläche des Rohrstücks 16 und der Innenfläche des das Rohrstück 16 umgebenden Rohstutzens 18 ist ein Hauptdichtungsring 12 aus Kunststoff, vorzugsweise Teflon angeordnet. Er ist so dimensioniert, dass in besagtem Teilabschnitt eine innere Dichtfläche desselben an der Aussenseite des Rohrstücks 16 anliegt und eine äussere Mantelfläche an der Innenseite des Rohrstutzens 18. Als weitere Abdichtung, die vor allem im kalten Zustand wirksam ist, wird eine Hilfsdichtung zwischen dem Rohrstück 16 und dem Rohrstutzen 18 eingesetzt, z.B. ein Radialwellendichtring 13.
Die Wahl der Materialien und der Fertigungstoleranzen des Hauptdichtungsrings 12 sowie des Rohrstücks 16 und des Rohrstutzens 18 wird nun so vorgenommen, dass im Nicht - Betriebszustand, wenn sowohl das Rohrstück 16 als auch der Rohrstutzen 18 ungefähr die gleiche Umgebungstemperatur angenommen haben, dieselben mit ihren Flanschen 10; 11 gegeneinander gut beweglich sind, was die Ausrichtbarkeit des Verbindungsstücks 15 gewährleistet seinen Einbau ermöglicht. Die Abdichtung zwischen dem Rohrstutzen 18 und dem Rohrstück 16 durch den Hauptdichtungsring 12 würde in diesem Zustand die Anforderung „vakuumdicht" jedoch nicht erfüllen. Die Hilfsdichtung mit dem Radialwellendichtring 13, evtl. zusammen mit einem als Druckstufe wirkenden metallischen Kragen 14 des Rohrstutzens 18 sorgt in diesem Zustand im wesentlichen für die Dichtheit.
Strömt nun während des Betriebs heisses Arbeitsgas durch das Verbindungsstück 15, erwärmt sich das Rohrstück 16 auf eine Betriebstemperatur, welche, z.B. um 50° oder mehr, über der Umgebungstemperatur liegt. Kunststoff, inbesondere Teflon, das bevorzugte Material für den Hauptdichtungsring 12, ist ein sehr guter Wärmeisolator, sodass der Rohrstutzen 18 im wesentlichen auf Umgebungstemperatur bleibt, woraus sich eine Temperaturdifferenz zwischen demselben und dem Rohrstück 16 ergibt. Während sich also der Durchmesser des Rohrstutzens 18 nicht wesentlich ändert, dehnt sich das Rohrstück 16 aus und drückt gegen die innere Dichtfläche des Hauptdichtungsrings 12, dessen äussere Mantelfläche dadurch gegen die Innenseite des Rohrstutzens 18 gepresst wird. Das bewirkt, dass die Verbindung Rohrstutzen 18 -
Hauptdichtungsring 12 - Rohrstück 16 gasdicht oder vakuumdicht wird und der dahinter liegende Radialwellendichtring 13 vor aggressiven Gasen wie z.B. Fluor geschützt ist. Die Möglichkeit der Ausdehnung in Längsrichtung des Rohrstücks 16 und des Rohrstutzens 18 ist nach wie vor gewährleistet . Versuche ergaben sogar eine höhere Dichtheit der Verbindungseinrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung als die geschweisste Lösung gemäss Stand der Technik.
Durch den Verzicht auf einen angeschweissten biegsamen
Faltenbalg aus Inconel lassen sich Kostenersparnisse von >50% erzielen. Die Fertigung aus Dreh- und Frästeilen ist weniger aufwändig als die bekannte Ausführung der Verbindungseinrichtung .
Um die Dichtheit zu erhöhen, zu steuern oder zu prüfen, insbesondere bevor Rohrstück 16 die Betriebstemperatur erreicht hat, kann dasselbe mit einer Heizung versehen werden, z.B. mit einer elektrischen Widerstandsheizung. Diese kann aussen auf den Flansch 10 aufgewickelt oder in Nuten eingelassen werden. Dadurch lässt sich die oben beschriebene Dichtwirkung auch in Betriebspausen aufrechterhalten. Eine mit einer Feder gegengespannte Schraubverbindung 17 erfüllt dieselbe Funktion wie die Schraubverbindung 4 in Fig. 1.
Bezugszeichenliste
1 Faltenbalg 2 Flansch
3 Ring
4 Schraubverbindung
5 Verschraubung
6 Rohrstück 10 Flansch
11 Flansch
12 Hauptdichtungsring
13 Radialwellendichtring
14 Kragen 15 Verbindungseinrichtung
16 Rohrstück
17 Schraubverbindung
18 Rohrstutzen