Vakuumflansch

Vakuumflansche dienen der lösbaren Verbindung zwischen Vakuumbehältern und Komponenten. Je nach Anforderung bezüglich Dichtigkeit, Ausheizbarkeit, Stabilität, Korrosionsfestigkeit und Durchmesser stehen verschiedene, teilweise genormte Flansche zur Verfügung.

Arten von Flanschen

Kleinflansche

Kleinflansch T-Stück mit O-Ring und Spannring

Kleinflansch und Klammerflansch

Kleinflansch-Schnellverbindungen (ISO-KF oder einfach nur KF) sind in den Nennweiten 10, 16, 20, 25, 32, 40 und 50 erhältlich und die am häufigsten eingesetzten Verbindungen im Grob- und Feinvakuumbereich. Die Nennweiten 10, 16, 25 und 40 sind die sogenannten Vorzugsnennweiten gemäß ISO-Empfehlung. Die Abmessungen sind in der DIN 28403 und ISO 2861 festgelegt.[1] Die beiden zu verbindenden Kleinflansche haben ebene Dichtflächen und konische Flanschflanken. Zwischen den Dichtflächen wird ein O-Ring mit Zentrierring platziert und die Flansche durch eine Spannkette, einen Spannring oder Schnellspannring zusammengepresst. Als Dichtungsmaterial kommt meistens ein Elastomer wie NBR (Perbunan), FKM (Viton) oder FFKM (Kalrez) zum Einsatz, seltener auch Neopren, MVQ oder EPDM. Für besondere Anforderungen können auch Kantendichtungen aus PTFE oder aus Aluminium eingesetzt werden. Kleinflanschverbindungen mit Elastomerdichtungen sind einsetzbar bis ins Hochvakuum, die üblicherweise spezifizierte Leckrate ist 1·10⁻⁹ mbar·l/s. Der Einsatzdruckbereich wird begrenzt durch die verhältnismäßig hohe Gaspermeation durch die Elastomerwerkstoffe.

Eine Auswahl üblicher KF-Flanschgrößen (alle Angaben in mm):

Nennweite	DN10	DN16	DN20	DN25	DN32	DN40	DN50
Außendurchmesser	30,0	30,0	40,0	40,0	55,0	55,0	75,0

ISO-Klammerflansche und ISO-Festflansche

Klammerflansch-Verbindungen (ISO-K) werden ähnlich wie KF-Verbindungen eingesetzt, hier wird jedoch der Kraftschluss zwischen den Flanschen und die Verpressung der Elastomer-O-Ring-Dichtung durch Klammerschrauben erreicht. Sie werden für größere Nennweiten als KF verwendet und sind bei Verwendung entsprechender Überwurfflansche kompatibel zu den ISO-Festflanschen (ISO-F). Bei den ISO-Festflanschen erfolgt die Montage mittels Schrauben und Muttern. Die Abmessungen der ISO-Flansche sind in der DIN 28404 und der ISO 1609 festgelegt, genormt sind Flanschgrößen von DN63 bis DN1000.[2]

Eine Auswahl üblicher ISO-K-Flanschgrößen (alle Angaben in mm):

Nennweite	DN63	DN80	DN100	DN160	DN200	DN250
Außendurchmesser	95,0	110,0	130,0	180,0	240,0	290,0

CF-Flansche

Rohrstück mit CF-Verbindern, Kupferdichtring und Blindflansch

CF-Flansche sind gemäß der ISO 3669:2017[3] genormt. Die Bezeichnung entspringt der eingetragenen Marke „ConFlat“ der Firma Varian, Inc. Die Flansch-Art wird inzwischen jedoch von fast allen Herstellern weltweit unter der Bezeichnung „CF“ geführt. Sie werden für Verbindungen von Ultrahochvakuum(UHV)-Bauteilen genutzt. Die Flansche bestehen aus Edelstahl oder Aluminium, das Dichtmaterial ist meist sauerstofffreies, hochreines Kupfer. Die Flansche sind mit Schneidkanten versehen, die beim Anziehen der Verbindung ein Stück in das Dichtmaterial hineingepresst werden und hierdurch abdichten. Metallische Dichtringe können durch die bleibende Verformung nur einmal eingesetzt werden. Für provisorische Aufbauten können jedoch auch Elastomerdichtungen eingesetzt werden. Vorteil der CF-Verbindungen ist die hohe Ausheizbarkeit bis 450 °C sowie die extrem niedrige Leckrate von 1·10⁻¹¹ mbar·l/s.

Eine Auswahl üblicher CF-Flanschgrößen (alle Angaben in mm):

Nennweite	DN10	DN16	DN25	DN40	DN50	DN63	DN75	DN100	DN125	DN160	DN200	DN250	DN275	DN300	DN350	DN400
Außendurchmesser	25,0	33,8	54,0	69,9	85,7	114,3	117,4	152,4	171,5	203,2	254,0	304,8	336,6	368,3	419,1	469,9
Typische Rohrgröße	12x1	19x1,5	unüblich	41x1,5	unüblich	70x2	unüblich	104x2	unüblich	154x2	204x2	254x2	unüblich	306x3	350x3	400x3
Flanschdicke	6,0	7,0	11,5	12,5	16,0	17,0	17,5	19,5	21,0	21,0	24,0	24,0	28,0	28,0	28,0	28,0
Schrauben	6xM3	6xM4	4xM6	6xM6	8xM8	8xM8	10xM8	16xM8	18xM8	20xM8	24xM8	32xM8	30xM10	32xM10	36xM10	40xM10
Lochkreis	17,5	27,0	41,3	58,7	72,4	92,2	102,3	130,3	151,6	181,0	231,8	284,0	306,3	338,1	388,9	437,9
entspricht zölliger Größe nach ASTM E2734	1"OD	1.33"OD	2.125"OD	2.75"OD	3.375"OD	4.5"OD	4.625"OD	6"OD	6.75"OD	8"OD	10"OD	12"OD	13.25"OD	14.5"OD (305CF)	16.5"OD (nicht kompatibel)	18.5"OD (405CF)

Quick-CF-Flansche

Schnell montierbare QCF-Flansche vereinen das Montageprinzip der konischen KF-Flansche mit dem Dichtprinzip der CF-Flansche. Sie verwenden die standardisierten Kupferflachdichtungen des CF-Flanschsystems, die Dichtflächen der Flansche sind ebenfalls mit Schneidkanten, wie in der ISO 3669:2017 beschrieben, versehen. Der Kraftschluss zum Montieren der Flansche wird nicht wie bei CF-Flanschen durch Schrauben, sondern über eine zugehörige Spannkette erzeugt.

Durchführungen

Eine häufig genutzte Art des (Blind-)Flansches ist die Durchführung. Diese dient dem Aufbau verschiedener, für den Prozess oder das Experiment nötiger Verbindungen wie Spannungsversorgung, Versorgung mit Gasen, Kühlflüssigkeiten, der Durchführung von Messsignalen aus dem Vakuumgefäß oder der mechanischen Manipulation von Aufbauten im Vakuum.

Einzelnachweise

Jobst H. Kerspe und 7 Mitautoren: Vakuumtechnik in der industriellen Praxis. (= Kontakt & Studium. Band 204). 3., völlig überarbeitete und erweiterte Auflage. expert verlag, Renningen 2003, ISBN 3-8169-2196-5, S. 297.
Jobst H. Kerspe und 7 Mitautoren: Vakuumtechnik in der industriellen Praxis. (= Kontakt & Studium. Band 204). 3., völlig überarbeitete und erweiterte Auflage. expert verlag, Renningen 2003, ISBN 3-8169-2196-5, S. 299.
International Organization for Standardisation (Hrsg.): ISO 3669:2017 – Vacuum technology – Bakeable flanges – Dimensions of knife-edge flanges. August 2017.

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[1] Jobst H. Kerspe und 7 Mitautoren: Vakuumtechnik in der industriellen Praxis. (= Kontakt & Studium. Band 204). 3., völlig überarbeitete und erweiterte Auflage. expert verlag, Renningen 2003, ISBN 3-8169-2196-5, S. 297.

[2] Jobst H. Kerspe und 7 Mitautoren: Vakuumtechnik in der industriellen Praxis. (= Kontakt & Studium. Band 204). 3., völlig überarbeitete und erweiterte Auflage. expert verlag, Renningen 2003, ISBN 3-8169-2196-5, S. 299.

[3] International Organization for Standardisation (Hrsg.): ISO 3669:2017 – Vacuum technology – Bakeable flanges – Dimensions of knife-edge flanges. August 2017.