Zumessventil Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Zu- messventile, die vorwiegend in Systemen zum Dosieren von Gasen der vakuumtechnischen Geräte und Appa rate verwendet werden.
Allgemein bekannt sind Zumessventile mit einem Absperrorgan und einer Vorrichtung zu dessen Ver stellung.
In den bekannten Zumessventilen dient meistens eine Differentialschraube als Vorrichtung zur Verstel lung des Absperrorgans bezüglich des Ventilsitzes mit einer Öffnung zum Gasdurchtritt, wobei das Absperror gan als eine Nadel mit geringer Konizität ausgebildet wird.
Diesen Zumessventilen haften folgende Nachteile an: Die Spielräume, die in der Differentialschraube vorhanden sind, gewährleisten nicht die erforderlichen, sehr geringen Verstellungen des Absperrorgans bezüg lich des Ventilsitzes, die zur stetigen Änderung des Gasdruckes in den vakuumtechnischen Geräten und Apparaten notwendig sind, weil diese Verstellungen viel kleiner als die Grösse der Spielräume in der Schraube selbst sind.
Das Absperrorgan und die Öffnung im Ventilsitz zum Gasdurchtritt müssen mit einer sehr hohen Ge nauigkeit aufeinandergepasst werden, um geringe Ände rungen der Querschnittsfläche der Ventilsitzöffnung bei Verstellungen des Absperrorgans bezüglich des Ventil sitzes zu gewährleisten.
Die Ausführung des Absperrorgans in Form einer Nadel mit geringer Konizität trägt zu dessen Verklem men im Ventilsitz sogar bei kleineren Beanspruchun gen bei, die beim Absperren der Sitzöffnung durch das Absperrorgan hervorgerufen werden, was zur Defor mierung des Ventilsitzes und mitunter gar zum Versa gen des Zumessventils führt.
Die Zumessventile dieser Konstruktion gestatten es nicht, den erforderlichen Druckbereich einzustellen, in nerhalb -dessen Grenzen das Zumessen von Gasen er folgen soll. Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Beseiti gung der erwähnten Nachteile.
Der vorliegenden Erfindung ist die Aufgabe zu grundegelegt, ein konstruktiv einfaches Zumessventil zu entwickeln, das die Arbeitszuverlässigkeit und eine sehr hohe Stetigkeit der Gaszumessung bei verschiede nen Druckbereichen, in dessen Grenzen das Gaszumes- sen erfolgt, beispielsweise bei einem Bereich von 760 Torr an bis 1 ' 10-8 Torr, gewährleisten würde.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass im erfin- dungsgemässen Zumessventil als Vorrichtung zur Ver stellung des Absperrorgans ein mit dem Gehäuse und dem Absperrorgan verbundener Metallstab verwendet ist, auf den ein Kraftmechanismus- einwirkt, der den er wähnten Stab innerhalb der Grenzen seiner elastischen Verformung durch Zugbelastung dehnt.
Die Verbindung des Metallstabs mit dem Gehäuse wird zweckmässigerweise mittels eines im Gehäusedek- kel montierten Hohlständers und einer Einstellmutter hergestellt, die zum Einsteilen des Absperrorgans in die Anfangslage bestimmt ist.
Der Kraftmechanismus wird vorzugsweise in Ge stalt einer Schraubendruckfeder ausgeführt, die auf das andere gegen einen Becher drückt, der im Hohl ständer verbunden ist, wobei das eine Ende dieser Feder sich gegen das Absperrorgan stemmt, während das andere gegen einen Becher drückt, der im Hohl ständer mit Möglichkeit einer hin- und hergehenden Bewegung mit Hilfe von auf den Ständer stützenden Stiften untergebracht ist, die mit einem drehbaren Handrad über eine zwischengeschaltete Gewindehülse zusammenwirken.
Im folgenden wird an Hand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert, in der das Zumessventil im Längsschnitt dargestellt ist.
Das Zumessventil umfasst ein Gehäuse 1 mit einem Deckel 2, einem Eintrittsstutzen 3 und Austrittsstutzen 4 und 5, ein Absperrorgan 6, das in einem Hohlraum 7 des erwähnten Gehäuses untergebracht- ist, eine Vor richtung zur Verstellung des Absperrorgans 6, die einen mit dem erwähnten Absperrorgan verbundenen Metallstab 8 enthält, der mit dem Gehäuse 1 mittels eines Hohlständers 9, der in dem Deckel 2 des Gehäu ses montiert ist, und einer Einstellschraube 10 verbun den ist, sowie einen Kraftmechanismus, der den Metallstab 8 innerhalb der Grenzen seiner elastischen Verformung durch Zugbelastung dehnt und in Gestalt einer Schraubendruckfeder 12 ausgeführt ist,
die auf einer Führungshülse 11 angeordnet ist, wobei das. eine Ende dieser Feder sich gegen -das Absperrorgan 6 stemmt, während das andere gegen einen Becher 13 drückt, der im Hohlständer 9 mit Möglichkeit einer hin- und hergehenden Bewegung mit Hilfe von auf ihn stützenden Stiften 14 untergebracht ist, die mit einem drehbaren Handrad 15 über eine zwischengeschaltete Gewindehülse 16 zusammenwirken.
Das Gehäuse 1 ist mit Hilfe einer Dichtung 17 her metisch mit dem Deckel 2 verbunden, der von Schrau ben 18 an das Gehäuse angedrückt wird und mit dem Absperrorgan 6 mit Hilfe eines Faltenbalges 19 herme tisch verbunden ist, wodurch der Hohlraum 7 von der Atmosphäre luftdicht isoliert wird.
Im Eintrittsstutzen 3 ist ein Sitz 20 mit einer öff- nung 21 zum Gasdurchtritt angeordnet.
Das Absperrorgan 6 besitzt einen konischen Teil 22, der zum Überdecken der Öffnung 21 im Sitz 20 be stimmt ist. Die Konizität des Teiles 22 des Absperror gans 6 ist recht gross, wodurch ein Verklemmen des Absperrorgans ausgeschlossen ist.
Der Metallstab 8 ist aus niedriggekohltem Stahl oder anderen Metallen ausgeführt, die genug hohe Werte der Elastizitätsgrenze bei Zug aufweisen. Er ist mit dem Absperrorgan 6 mittels einer hohlen Schraube 23 und mit der Einstellschraube 10 mittels einer hoh len Schraube 24 verbunden.
Die Schraubendruckfeder 12 ist hinsichtlich ihrer Parameter derart bemessen, dass die Beanspruchungen, die im Metallstab 8 unter Einwirkung der völlig zu sammengedrückten Feder bei voller Überdeckung der Eintrittsöffnung 21 des Ventilsitzes. 20 entstehen, die Elastizitätsgrenze des Materials des Metallstabs 8 nicht übersteigen würden.
Die zwischengeschaltete Gewindehülse 16 weist an dem einen Ende ein Innengewinde auf, mit dessen Hilfe sie mit dem Hohlständer 9 verbunden ist, wäh rend das andere Ende sie mit dem Handrad 15 verbin det. In der unteren Endlage liegt die Gewindehülse 16 auf einer begrenzenden Einstellmutter 25 auf, die auf dem Gewinde aufweisenden Teil des Hohlständers 9 angeordnet ist, während in der oberen Endlage sie sich mit einem Rastbolzen 26 gegen einen Vorsprung 27 des erwähnten Ständers stemmt.
Die Lageeinstellung des Absperrorgans 6 mit Hilfe der Vorrichtung zu dessen Verstellung im Zumessven- til erfolgt auf die nachstehend dargelegte Weise.
Das Zumessventil wird im voraus auf den erforder lichen Druckbereich eingestellt. Hierzu nimmt man die zwischengeschaltete Gewindehülse 16 ab und stellt mit Hilfe der Einstellschraube 10 und des mit ihr verbun denen Metallstabs 8 das Absperrorgan 6 mit einem ge genüber dem Sitz 20 notwendigen Spielraum ein, der den erforderlichen Maximaldruck gewährleistet (bei spielsweise ist zur Durchführung der Ionenbeizung von Werkstoffen in einer Vakuumaufdampfanlage ein Druck von 110-i Torr nötig).
Nach Einstellung des notwendigen Spielraums schraubt man mit Hilfe des Handrads 15 die zwischen- geschaltete Gewindehülse 16 auf den Hohlständer 9 auf. Hierbei wirkt die erwähnte Hülse über die Stifte 14 auf den Becher 13 ein, der die Schraubendruckfe- der 12 zusammendrückt.
Die Kraft von der zusammen gedrückten Feder wird auf das Absperrorgan 6 und den mit ihm verbundenen Metallstab 8 übertragen, der innerhalb der Grenzen seiner elastischen Deformation gedehnt wird, so dass das Absperrorgan 6 nach unten geht und mit seinem konischen Teil 22 die Öffnung 21 im Sitz 20 um die erforderliche Grösse überdeckt, wobei er dadurch den Gaseintritt durch die erwähnte Öffnung bis zur Erreichung des nötigen Minimaldruk- kes verringert.
Danach hört man auf, die zwischenge schaltete Gewindehülse 16 auf den Hohlständer 9 auf zuschrauben und fixiert sodann die Lage der zwischen geschalteten Gewindehülse 16 mit Hilfe der begrenzen den Einstellmutter 25, die von der Schraube 28 gesi chert wird.
Die Arbeit des Zumessventils erfolgt innerhalb der oben bestimmten Grenzwerte der Spielräume zwischen dem konischen Teil 22 des Absperrorgans 6 und dem Sitz 20. Die Grenzwerte der Spielräume können in jedem konkreten Fall der Ventilverwendung verschie den sein.
Das vorgeschlagene Zumessventil besitzt folgende Vorteile.
Die Verwendung eines Metallstabs 8, der innerhalb der Grenzen seiner elastischen Deformation mit Hilfe eines Kraftmechanismus durch Zugbelastung gedehnt wird, zur Verstellung des Absperrorgans 6 gewährlei stet sehr kleine Verstellungen des Absperrorgans 6 be züglich des Sitzes 20, die von der Charakteristik der Schraubendruckfeder 12 sowie von dem Durchmesser und der Länge des Metallstabs 8 abhängig sind.
Da die Verstellungen des Absperrorgans 6 bezüg lich des Sitzes 20 innerhalb eines sehr kleinen Berei ches erfolgen, ist keine besonders genaue Aufeinander passung des Absperrorgans 6 und des Sitzes 20 erfor derlich. Mit Rücksicht darauf kann auch der konische Teil 22 des Absperrorgans 6 mit einer gegenüber den bekannten Zumessventilen beträchtlich grösseren Koni- zität ausgeführt werden. Dies verhindert ein Verklem men des Absperrorgans 6 und dementsprechend auch die Deformierung des Sitzes 20, was die Arbeitszuver lässigkeit des Zumessventils wesentlich erhöht.
Das Zumessventil dieser Konstruktion gestattet es, den erforderlichen Druckbereich einzustellen, in dessen Grenzen das Zumessen von Gasen erfolgen soll.