CH640924A5 - Vacuum slide valve - Google Patents

Description

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PATENTANSPRUCH

Vakuumschieberventil mit einer senkrecht zur Ventilachse verschiebbaren Ventilplatte und Gegenlager, wobei die Anpres-sung der Ventilplatte auf ihren Sitz mittels einer Hubstange und eines zugeordneten Spreizmechanismus zwischen Ventilplatte und Gegenlager erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Ventilplatte (15; 28), dem Gegenlager (16; 29) und der Hubstange (20; 36) zylindermantelförmige Abrollflächen aufweisende Körper (17,18,19; 33,34,35) starr verbunden und zwischen den Abrollflächen drehbare Rollen (21,22) angeordnet und durch Käfige (25,26) derart gehaltert sind, dass deren Achsen und diejenigen der zylindermantelförmigen Abrollflächen beim Öffnen und Schliessen des Ventils ständig in einer Ebene liegen, wobei die Radien aller als starr verbundene Abrollflächen dienenden Zylindermäntel unter sich gleich sind.

Die Erfindung betrifft ein Vakuumschieberventil mit einer senkrecht zur Ventilachse verschiebbaren Ventilplatte und Gegenlager, wobei die Anpressung der Ventilplatte auf ihren Sitz mittels einer Hubstange und eines zugeordneten Spreizmechanismus zwischen Ventilplatte und Gegenlager erfolgt.

Vakuumschieberventile zeichnen sich im Gegensatz zu Winkelventilen durch niedrige Bauhöhe und einen hohen Strömungsleitwert aus. Sie besitzen jedoch den Nachteil, dass der Anpressdruck, der zur Abdichtung der Ventilplatte erforderlich ist, vom Antriebselement, sei es ein Pressluft- oder Hydraulikkolben oder ein mechanischer Exzenterantrieb, nicht wie beim Winkelventil direkt in axialer Richtung auf die Ventilplatte wirken kann, sondern nur indirekt über eine Spreizvorrichtung zwischen der Ventilplatte und einem sich am Ventilgehäuse abstützenden Gegenlager übertragen werden kann. Als Spreizvorrichtungen werden z. B. mechanische auf dem Kräfteparallelogramm beruhende Vorrichtungen verwendet.

Die bisherigen Lösungen haben den Nachteil, dass sie mit hohen Reibungsverlusten verknüpft sind und/oder hohe Betätigungskräfte erfordern.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen Beispiele solcher herkömmlicher Spreizvorrichtungen. Fig. 1 zeigt eine Spreizvorrichtung in Form eines Kniegelenks. 1 kann beispielsweise die Ventilplatte und 2 das Gegenlager darstellen. Wird die Spreizvorrichtung durch Verschiebung der Schubstange 3 nach links betätigt, so wirkt die Anpresskraft, die auf die Ventilplatte ausgeübt wird, zugleich auch auf die Führungsbolzenlager in den Fïihrungslaschen 4 und 5. Es sind dabei nicht nur hohe Reibungskräfte zu überwinden, sondern es tritt auch eine rasche Abnützung der Lagerstellen ein, die eine häufige Nachstellung des Gegenlagers zur Aufrechterhaltung des erforderlichen Anpressdruckes erforderlich macht.

In Fig. 2 wird die Spreizung durch zwei Kugeln oder Rollen 6 und 7 bewirkt, die sowohl aufeinander als auch an der Ventilplatte 8 und am Gegenlager 9 abrollen. Die Schwierigkeit der Lagerabnützung bei der Lösung gemäss Fig. 1 wird dabei zwar umgangen, es ist aber immer noch eine, wenn auch geringere Reibung in der Ausnehmung der Schubstange 10 zu überwinden. Ausserdem ist im Gegensatz zur Lösung gemäss Fig. 1 bei der Spreizung eiii hoher Schwellenwert der Antriebskraft erforderlich , um die Rollkörper aus ihrer Lagerung in der Ventilplatte und im Gegenlager zu bewegen. Dies kann nur vermieden werden, wenn in Ventilplatte oder am Gegenlager eine schwierig herstellbare Auflaufkurve eingearbeitet wird.

Fig. 3 zeigt eine weitere bekannte Spreizvorrichtung für ein UHV-Ventil mit der hohe Anpressdrücke der Ventilplatte erreicht werden können. Hiebei wird die Anpresskraft durch mehrere Rollen 11 übertragen, die reibungsfrei zwischen einander zugeordneten parallelen Bahnen zwischen Schubstange 12 und Ventilplatte 13 bzw. Gegenlager 14 bei einer Verschiebung der Schubstange 12 abrollen. Nachteilig ist hier, dass die Kraft zur Verschiebung der Schubstange proportional mit der Anpresskraft zunimmt und nicht wie bei den vorher beschriebenen Lösungen bei voller Spreizung wieder gegen Null geht. Eine selbsttätige Arretierung der Spreizvorrichtung tritt also nicht ein, sondern muss in den Antrieb der Schubstange verlegt werden, was zu einer weiteren Komplikation der Mechanik führt.

Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gesetzt, die Spreizvorrichtung für ein Vakuumschieberventil so zu verbessern, dass sie auch zur Übertragung sehr hoher Kräfte, wie sie z. B. bei Ultrahochvakuumventilen erforderlich sind, geeignet ist. Das erfindungsgemässe Vakuumschieberventil der eingangs genannten Art ist dadurch gekennzeichnet, dass mit der Ventilplatte, dem Gegenlager und der Hubstange zylindermantelförmige Abrollflächen aufweisende Körper starr verbunden und zwischen den Abrollflächen drehbare Rollen angeordnet und durch Käfige derart gehaltert sind, dass deren Achse und diejenigen der zylindermantelförmigen Abrollflächen beim Öffnen und Schliessen des Ventils ständig in einer Ebene liegen, wobei die Radien aller als starr verbundene Abrollflächen dienenden Zylindermäntel unter sich gleich sind.

Das Prinzip der Erfindung ist in den Fig. 4 und 5 schematisch dargestellt. Dabei zeigt Fig. 4 einen Schnitt längs A A' der Fig. 5 und Fig. 5 eine Ansicht der Fig. 4 von links. Fig. 6 zeigt ferner als ausführliches Beispiel ein teilweise geschnittenes Hochvakuumdurchgangsventil .

In den Fig. 4 und 5 bezeichnet 15 die Ventilplatte und 16 das Gegenlager. 17,18 und 19 sind mit der Ventilplatte bzw. dem Gegenlager bzw. der Schubstange 20 fest verbundene zylinderförmige Körper, die den dazwischen befindlichen drehbaren Rollen 21 und 22 Abrollflächen bieten. Rolle 17 ist mit dem Bügel 23 verbunden, der seinerseits an der Ventilplatte 15 angeschweisst ist, und Rolle 18 mit dem Bügel 24, der am Gegenlager angeschweisst ist. Die Schubstange bildet an ihrem vorderen linken Ende eine Gabel, in der die Rolle 19 befestigt ist.

Die drehbaren Rollen 21 und 22 sind in Käfigen 25 bzw. 26 geführt, die ihrerseits in den Rollen 17,18,19 gelagert sind. Bei der Bewegung der Schubstange 20 nach links rollen sich die Rollen 21 und 22 auf den zugeordneten Abrollflächen ab. Ihre Achsen bleiben dabei in einer Ebene. Deshalb werden auch keine seitlichen Kräfte auf die Führungskäfige ausgeübt und die Bewegung erfolgt praktisch reibungsfrei. Da Rollbewegungen nur zwischen den Rollen erfolgen, werden auch nur ihre Laufbahnen beansprucht und da nur die Rollen, nicht aber ihre Lagerungen hohe spezifische Kräfte aufzunehmen haben, brauchen nur diese aus Werkstoffen hoher Festigkeit hergestellt zu werden. Werden z.B. Hartmetallrollen verwendet, können ohne nennenswerte Reibungsverluste ausserordentlich hohe Anpresskräfte auf die Ventilplatte übertragen werden.

Fig. 6 zeigt als Beispiel ein gummigedichtetes Hochvakuumdurchgangsventil mit einem Ventilgehäuse 27, das z. B. aus Aluminiumguss besteht, in geschlossenem Zustand. Die Ventilplatte 28 und das Gegenlager 29 sind miteinander über Blattfedern 30 verbunden, die an ihren Enden mit Verbindungsstücken 31 und 32 verschraubt sind und die erforderliche Abstandsverringerung von Ventilplatte und Gegenlager bei der Öffnung des Ventiles erzwingen. Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführung sind die 3 feststehenden Rollen aus Stahl 33,34 und 35 an Ventilplatte 28, Gegenlager 29 und Schubstange 36 angeschweisst. Die Schubstange wird pneumatisch angetrieben. Der nicht gezeigte Antriebsmechanismus ist mit einem Federkörper 37 gegen das Gehäuseinnere abgedichtet.

Verbindungsstück 31 dient zugleich als Anschlag beim Schliessen des Ventils, Verbindungsstück 32 gleichzeitig als Führung für die Schubstange.

Mit der beschriebenen Konstruktion wird zum ersten Mal eine Lösung für einen Spreizmechanismus für unmittelbare Kraftübertragung vorgeschlagen, bei der praktisch keine Reibungs2

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kräfte zu überwinden sind, ohne grosse Kosten Hartmetall zur Übertragung der Rollkräfte eingesetzt und gleichzeitig eine mit der Schubstangenbewegung progressiv zunehmende Anpresskraft übertragen werden kann.

Zwar treten, wenn die parallelen Achsen der Rollen und der Abrollflächen nicht ganz genau in einer Ebene liegen, an den drehbaren Rollen geringe Kräfte senkrecht zur genannten Ebene auf, doch können diese leicht durch die Führungskäfige 25 und 26 aufgenommen werden; nennenswerte Reibungsverluste verursachen diese schwachen Kräfte nicht. Wie aus der Fig. 4 ersichtlich ist, ist es nicht notwendig, dass die die Abrollfläche aufweisenden Körper vollständige Zylinder sind. Es genügt vielmehr, wenn sie insoweit zylindermantelförmige Aussenflächen besitzen, als die 5 beim Öffnen und Schliessen des Ventils stattfindenden Abrollbewegungen dies erfordern. Wohl aber müssen, wie gesagt, die feststehenden Abrollflächen den gleichen Krümmungsradius aufweisen. Die dazwischen befindlichen drehbaren Rollen dagegen können einen kleineren oder grösseren Radius besitzen.

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2 Blatt Zeichnungen