CN101046258B - 真空阀 - Google Patents

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Abstract

真空阀包括带进入口和出气口的阀体和在阀体内腔中的安装在与轴刚性连接的支臂上的阀盘，该轴在开启和关闭真空阀时可围绕其纵轴线旋转并在轴向方向上移动。真空阀还有开启和关闭真空阀的驱动装置，它有使轴旋转的旋转传动机构。驱动装置还有装在阀盘的内部空腔中的传动活塞，它至少在其圆周区段上有参照排出口的中心纵轴线的比排出口大的径向延伸并在朝向排出口的侧面上设有顶杆，该顶杆从阀盘的内部空腔中引出，并在阀盘的闭合位置时支撑在阀体上排出口附近的区域，并将阀盘压紧在阀座上，并且为将阀盘从闭合位置调整到中间位置，该顶杆可通过移动传动活塞从阀体被抬起，其中至少一个弹簧元件通过轴的轴向移动将阀盘移动到其中间位置。

Description

真空阀
技术领域
本发明涉及一种真空阀，该真空阀包括阀体，这个阀体具有进入口和排出口以及围绕着进入口的阀座，其中进入口和排出口穿通阀体上相对的壁；该真空阀还包括处于阀体内腔中的阀座，该阀座安装在支臂上，该支臂与轴刚性地连接，这个轴在开启和关闭真空阀的时候可以围绕其纵轴线旋转，并且可以在轴向方向上移动；该真空阀还包括驱动装置，通过这个驱动装置，阀盘可以从闭合位置经过中间位置调整到开启位置，其中阀盘在闭合位置上被压紧在阀座上，阀盘在中间位置上通过轴的轴向移动被从阀座抬起，阀盘在开启位置上使排出口打开。其中驱动装置包括用于使轴旋转的旋转传动机构(Drehantrieb)。
背景技术
这种真空阀也可以被称为钟摆式阀门(Pendelventil)，并在不同的实施方式中被公开。开始所述的钟摆式阀门例如由US6,776,394B2公开。在可以旋转并可在轴向方向上移动的轴上安装有承载着阀座的支臂，该轴在这里通过导杆机构与阀体连接起来，杆的外螺纹旋入到在轴的轴向方向上延伸的轴的内螺纹上。通过杆的旋转，轴在与导杆机构的共同作用下在轴向方向上移动并旋转，用于使阀门开启和关闭。此外在阀体的围绕着排出口的圆柱空间内安装有活塞，活塞的活塞杆在阀门的真空区域内被引导并形成顶杆，该顶杆在阀盘的闭合位置上将阀盘压紧阀座。由此，使可施加的闭合力得到了提高。但是这些由活塞施加的闭合力由于活塞的小尺寸而受到了限制。然而取决于作用在阀盘上的压力差以及阀盘的尺寸，相对较大的闭合力可能是必需的，这些闭合力在这种结构中通常是不可能达到的。
在US2004/0079915A1中描述了钟摆式阀门形式的真空阀。在这里，在可翻转的支臂上设置有支承板，该支承板承载了阀瓣和垫板。通过活塞缸体单元，阀瓣和垫板可以相对于支承板在阀体的进入口或者排出口的轴向方向上进行调节。通过阀瓣压紧围绕着进入口的阀座，以及通过垫板在排出口区域内压紧在阀体上，形成了真空阀的密封状态。为了使阀瓣相对于支承板移动，在支承板的活塞空间内设置有多个活塞。这种真空阀的制造来说是相对费用高的。还有一种实施变型方案，在这个方案中取消了垫板，其中为了将阀瓣压紧在阀座上，闭合力在这种情况下必须通过支臂传递到阀瓣上。由此可施加的闭合力受到了限制，支臂必须相应构造的比较坚固。
在US6,561,484B2中，同样也描述了钟摆式阀门形式的实施方案。这里阀瓣还是被一个固定在支臂上的支承板固定，其中支承板设置有活塞缸体单元，在其活塞杆上安装有阀瓣。通过这个活塞，阀瓣可以被压紧在阀座上面。在阀瓣与支承板之间安装有密封波纹管，阀瓣上存在有连入到在阀瓣与支承板之间的空间内的开口，通过这个开口实现阀瓣两侧的压力平衡。这种阀门的制造是昂贵的，并且在阀门开口的轴向方向上的结构高度是相对较大的。在这个公开文献中还描述了滑阀形式的实施方式，其中垫板借助活塞缸体单元被固定在阀瓣上。在阀门的密封状态下，垫板被压紧在阀体的挡块上，这些挡块安装在围绕着排出口的区域内。由此阀瓣被压紧在阀座上。在此，阀瓣的运动必须通过具有足够弹性的阀杆来实现。可施加的闭合力也是相对较小的，此时压力差还是通过垫板之间的波纹管密封和连入到在垫板和阀瓣之间的空间内的开口得到补偿。
发明内容
本发明的任务是，提供一种开始所述类型的真空阀，这种真空阀具有简单的构造，其中可以施加高的闭合力(＝压紧力)。根据本发明，这通过具有权利要求1的特征的真空阀实现。
通过安装在阀座上的具有大的扩展尺寸的传动活塞，可以得到高的闭合力，其中闭合力直接通过顶杆传递到阀体。由此也可以得到简单的构造和有效的力传递。
传动活塞可以由弹簧在这样的方向上加载，在该方向上，顶杆被压紧在阀体上，因此不需要通过压力介质加载传动活塞而施加闭合力。同样也可以在顶杆从阀体被向上抬起的方向上设置传动活塞的弹簧加载。此外，也可以使用双作用的、也就是可以双侧加载压力介质的活塞。
在本发明的有利的实施方式中，进入口和排出口构造成圆形并且相互同轴。在此阀座和传动活塞可以同样有利地在视图中看是构造成圆形的，其中它们相对进入口和排出口是同轴的。
附图说明
本发明更多的优点和细节随后根据附图进行说明。附图示出：
图1：根据本发明的真空阀在阀盘的闭合位置上的示意图，在通过阀体的截面内；
图2：相应于图1的剖面图，阀盘在中间位置上(没有旋转传动机构)，图3的剖面线A-A。
图3：沿着图2中B-B线的剖面图；
图4：相应于图3的剖面图，但是阀盘在开启位置上；
图5：通过根据本发明的第二实施方案的真空阀的一部分的示意剖面图；
图6：通过根据本发明的第三实施方案的真空阀的一部分的示意剖面图。
具体实施方式
本发明的一个第一实施方式示意地在图1至图4中示出。这个真空阀包括阀体1，这个阀体具有进入口2和排出口3。进入口2和排出口3穿过了阀体上两个相对的壁4、5。进入口2和排出口3的中心纵轴线21、22相互平行。在所示的实施例中，进入口2和排出口3具有圆形的形状，其中它们优选相互同轴设置并且具有相同的直径。
阀盘6位于阀体1的内腔10内，该阀盘6与可摆动的支臂7刚性地连接。支臂7在其侧面与轴8刚性地连接，轴8可以围绕其纵轴线9旋转，并且在轴向方向上可移动地被支承。轴8的纵轴线9与进入口2和排出口3的中心纵轴线21、22是平行的。
轴8通过旋转-滑动机构(Dreh-Schiebe-Durchfuehrung)从阀体1的内腔10被引导出。这个旋转-移动机构例如通过两个贴靠在轴8的外部密封面上的密封环11、12形成。
在真空阀的密封状态下，阀盘6被压紧在阀体1的阀座13上，该阀座13围绕着进入口2。在示出的实施例中，阀座13被构造成阀体1的壁4的内表面的密封面。在阀盘6上安装有与这个密封面共同作用的密封环14。可以考虑并可能的是，在阀座13上安装密封环，并在阀盘6上设置与密封环共同作用的密封面。
通过随后详细说明的驱动装置，真空阀可以被开启和关闭。在真空阀的关闭或密封状态下，阀盘6处于其闭合位置，在该位置上它被驱动装置用闭合力(压紧力)压紧在阀座13上(见图1)。为了开启真空阀，阀盘6首先从阀座13在进入口2或轴8的轴向方向上被抬起。这个中间位置如在图2和图3中所示，在该中间位置上阀盘6从阀座13被抬起，而进入口2仍然被遮盖(从进入口2的轴向方向上看)。接着阀盘6通过轴8围绕着纵轴线9的旋转而摆动到阀盘的开启位置上，在这个开启位置上，进入口2被打开(见图4)。为了关闭阀门，这个过程可以按照相反的顺序进行。
用于真空阀的开启和关闭的驱动装置包括旋转传动机构15，它用于旋转轴8，该旋转传动机构只在图1中示意地示出。在这个示意地示出的实施方式中，旋转传动机构15具有驱动电动机16，通过这个驱动电动机16，齿轮17可以进行旋转，该齿轮17与轴8的外啮合进行啮合。用于旋转钟摆式阀门的轴的旋转传动机构在不同的实施方式中被公开。
此外，驱动装置包括了在阀盘6的内部空腔19上安装的、优选可以实现气动操纵的传动活塞20。这个传动活塞20是在内部空腔19内在进入口或排出口的轴向方向或者轴8的轴向方向上是可以移动的。传动活塞20在示出的实施例中被制成圆形(在进入口2或排出口3的轴向方向上或者在轴8的轴向方向上)，并且与排出口3同轴地安装。在此，传动活塞20具有比排出口3更大的直径。因此，在示出的实施例中，传动活塞20在其整个圆周上具有参照排出口3的中心纵轴线22的比排出口3更大的径向延伸(距离中心纵轴线22)。在传动活塞20的相对排出口3更远地在径向方向上向外延伸的区域内，在传动活塞20的朝向排出口3的一侧上安装顶杆23。在此，多个布置在传动活塞20的边缘区域内的并在传动活塞20的圆周方向上相互间隔的、优选均匀间隔的顶杆23是可用的。
相对于轴8的纵轴线9或者相对排出口3的中心纵轴线22平行的顶杆23，是通过开口从阀盘6的内腔19中引导出的，并且在闭合位置上用其自由末端24在排出口3的周围区域内支撑在阀体1的壁5上。
例如，顶杆23具有带外螺纹的端部区段，并且旋入传动活塞20的带内螺纹(螺纹孔)的盲孔里面。
优选，顶杆23从内部空腔19中密封地导出。为了达到这个目的，可以例如在顶杆23被导出的开口中安装密封环25，该密封环25与顶杆23的外部密封面共同作用。
为了避免金属与金属的接触，可以在顶杆的自由末端24和/或在阀体1与顶杆23的自由末端24相接触的区域内设置塑料件。
在传动活塞20和阀盘6的之间安装有弹簧26，这些弹簧26使传动活塞20在它的端位置之一的方向上预紧。为了使传动活塞20克服弹簧26的力移动到它的另一端位置，传动活塞20可以用压缩空气进行加载。
用于加载传动活塞20的压缩空气通过通道27输入，该通道27穿过轴8和支臂7，并且进入阀盘6的内部空腔19。内部空腔19被通道27连入的区段被另一个位于传动活塞20的相对面上的区段所密封。为此在示出的实施例中，在内部空腔19中形成了一个环槽，传动活塞20的一个环形凸起28伸入到该环槽中，在此，在环槽的壁的区域内安装有密封环29，这个密封环29与凸起28的壁共同作用。
在阀盘6的内部空腔19的另一区段中连入有一个通道30，该通道30延伸穿过支臂7和轴8。这个通道30与大气相通。还可以考虑通道30与一个泵相连接。内部空腔19本身位于大气压力之中或者被抽成真空，因此当压缩空气通过密封环29的时候，内部空腔19的这个区段避免密封环25被超压加载，该密封环25将顶杆23相对阀盘6的进行密封。
在真空阀完全关闭的状态下，阀盘6位于它的闭合位置，顶杆23将通过弹簧26的力被压紧在排出口3附近区域的阀体1上，由此阀盘6被压紧在阀座13上。闭合力将通过弹簧26产生，为此该弹簧26必须设计得足够强。
在示出的实施例中，弹簧26还必须要克服弹簧元件31的力，该弹簧元件31对轴8和由此对阀盘6施加有与弹簧26的力相反作用的力。
当压缩空气通过通道27进入的时候，传动活塞20由此克服弹簧26的力被移动，使得顶杆23进一步在沿着阀盘6的内部空腔19的方向上收回。在示出的实施例中，弹簧元件31在阀体1和一个环状体32之间起作用，这个环状体32被轴8穿过，并且可以旋转、但不能轴向移动地与轴连接，由此该弹簧元件31引起轴8的轴向移动，通过这种移动，阀盘6在轴8或者进入口2的轴向方向上被从阀座抬起。这一直进行到环状体32贴靠到挡块33上，这里该挡块33被构造成螺栓34的增大的头部，这个螺栓安装在阀体1上，并通过开口穿过环状体32，使得环状体32可以相对螺栓34进行轴向移动。弹簧元件31被设计成安装在螺栓34上的螺旋弹簧的形式。
图2和图3示出了阀盘6的中间位置，在这个位置上，阀盘6被从阀座13上抬起。顶杆23在这里被阀体1抬起。
之后，轴8被旋转传动机构15旋转，用于将阀盘6摆动到它的开启位置。为了关闭阀门，这个过程可以反过来进行。
在轴8的轴向移动中，齿轮17总是在外啮合18中移动。
对于顶杆23的密封25的维护工作可以以一种简单的方式进行，即将顶杆23从阀盘6的螺纹孔中旋出。
在根据图5的实施例中，阀盘6在它的中间位置被示出，弹簧26以沿着阀盘6的内部空腔19的方向将顶杆23拉入的方式产生作用。为了将阀盘6调整到闭合位置，此处通道27被加载了压缩空气，因此，阀盘6克服弹簧26的力移动，从而顶杆23移出并相对阀体1的内表面贴靠在一个环绕着排出口3的区域内，并在朝向阀座13的方向上挤压阀盘并压紧在阀座上。(还是克服弹簧元件31的力，该力加载到轴8；在图5中没有示出)
在阀盘6的内部空腔19的区段和顶杆23通路的密封之间，还形成一个阀盘6的内部空腔19的区段，该区段通过通道30与大气连通或者抽成真空。
在图6所示的实施例中，传动活塞20被构造为双作用的。为了在闭合位置和中间位置之间移动，相应分别连入用于传动活塞20的两个圆柱体空间之一中的通道27、30分别被压缩空气加载。
在示出的实施例中，阀盘6被构造为两部分的，一个为盆状的下部35和一个盖子36，其中这两部分例如相互焊接。还可以考虑其他的连接方式，例如螺纹连接，其中在下部35和盖子36之间安装密封环。
如附图所示，支臂7和阀盘6的部分、例如阀盘6的盆状的下部35可以制成一体。还可以考虑将支臂7和轴8也制成一体的结构。
也可以考虑示出的实施例的其他不同的变型，只要没有脱离本发明的范围。因此例如进入口2和排出口3可以具有不同于圆形的其它形状。于是阀盘6和安装在里面的传动活塞20可以被构造成相应匹配的圆周轮廓。
还可以考虑的是，传动活塞20具有不同于排出口3的其他轮廓，并只在其圆周的区段上具有比排出口3更大的、从排出口3的中心纵轴线22出发的径向延伸。于是顶杆23被安置到传动活塞20的这些区段上，在这些区段上，顶杆在排出口3的轴向方向上看与阀体1的邻接着排出口3的壁5重叠。
附图标记列表
1阀体                  19内部空腔
2进入口                20传动活塞
3排出口                21中心纵轴线
4壁                    22中心纵轴线
5壁                    23顶杆
6阀盘                  24自由末端
7支臂                  25密封环
8轴                    26弹簧
9纵轴线                27通道
10内腔                 28凸起
11密封环               29密封环
12密封环               30通道
13阀座                 31弹簧元件
14密封环               32环状体
15旋转传动机构         33挡块
16驱动电动机           34螺栓
17齿轮                 35下部
18外啮合               36盖子

Claims (9)

1.真空阀，其包括
-阀体(1)，它具有进入口(2)和排出口(3)以及围绕着进入口(2)的阀座(13)，其中进入口(2)和排出口(3)穿通阀体(1)上相对的壁(4、5)，
-位于阀体(1)的内腔(10)中的阀盘(6)，该阀盘(6)设置在支臂(7)上，该支臂(7)与轴(8)刚性地连接，该轴(8)在开启和关闭真空阀时可以围绕其纵轴线(9)旋转，并且可以在轴向方向上移动，
-和驱动装置，通过该驱动装置，阀盘(6)可以从闭合位置经过中间位置调整到开启位置，其中阀盘(6)在闭合位置上被压紧在阀座(13)上，阀盘(6)在中间位置上从阀座(13)通过轴(8)的轴向移动被抬起，阀盘(6)在开启位置上使进入口(2)打开，
-其中驱动装置包括用于使轴(8)旋转的旋转传动机构，
其特征在于，所述驱动装置此外包括设置在阀盘(6)的内腔(19)中的传动活塞(20)，该传动活塞(20)至少在其圆周的区段上具有参照排出口的中心纵轴线(22)的比排出口(3)更大的径向延伸，并在朝向排出口(3)的侧面上设置有顶杆(23)，该顶杆(23)从阀盘(6)的内部空腔(19)中引导出，并在阀盘(6)的闭合位置时支撑在阀体(1)上排出口(3)附近的区域内，并将阀盘(6)压紧在阀座(13)上，并且为了将阀盘(6)从其闭合位置调整到其中间位置，所述顶杆(23)可以通过传动活塞(20)的移动从阀体(1)被抬起，其中至少一个弹簧元件(31)通过轴(8)的轴向移动将阀盘(6)移动到其中间位置。
2.按照权利要求1所述的真空阀，其特征在于，所述进入口(2)和排出口(3)构造为圆形的，并且设置为相互同轴。
3.按照权利要求2所述的真空阀，其特征在于，在进入口(2)的轴向方向上的一个视图内看，所述阀盘(6)构造为圆形。
4.按照权利要求3所述的真空阀，其特征在于，在排出口(3)的轴向方向上的一个视图内看，所述传动活塞(20)构造为圆形。
5.按照权利要求1至4中任一项所述的真空阀，其特征在于，所述顶杆(23)设置在传动活塞(20)的圆周边缘的区域内，并且在传动活塞(20)的圆周方向上相互间隔。
6.按照权利要求1至4中任一项所述的真空阀，其特征在于，所述顶杆(23)具有外螺纹，该顶杆(23)通过这些外螺纹旋入到传动活塞(20)的螺纹孔里。
7.按照权利要求1至4中任一项所述的真空阀，其特征在于，所述传动活塞(20)可以气动地操纵。
8.按照权利要求7所述的真空阀，其特征在于，所述传动活塞在其端位置之一的方向上被弹簧(26)预紧。
9.按照权利要求8所述的真空阀，其特征在于，在阀盘(6)的内腔(19)的、为了使传动活塞(20)克服至少一个弹簧(26)的力进行移动而可以加载压力空气的区段，和为了使顶杆(23)从阀盘(6)的内部空腔(19)中导出而密封的通路之间存在着内部空腔(19)的、相对内部空腔(19)的压力加载区段被密封的区段，该被密封的区段通过通道(30)与大气连通或者被抽成真空。
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