DD250853A3 - Ventilkombination zum schnellen evakuieren kleiner pruefvolumina - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ventilkombination in einer Einrichtung zum schnellen Evakuieren kleiner Pruefvolumina, insbesondere Messkammern zwecks Pruefung kleiner, hermetisch verschlossener Behaeltnisse, vorzugsweise elektronische Bauelemente auf Dichtheit. Die Erfindung stellt sich das Ziel, eine einfache Ventilkombination zum schnellen automatischen Evakuieren kleiner Pruefvolumina zu schaffen, die es gestattet, die Messkammern schnell zum Anschluss an das Messsystem vorzubereiten und durch eine geeignete Ventilsteuerung verschiedene Messstufen zu realisieren. Die Aufgabe besteht darin, die Schliess- und Oeffnungszeiten der Ventile gegenueber den Abpumpzeiten der Messkammer in die Expansionsgefaesse sehr klein zu halten. Geloest wird die Aufgabe dadurch, dass mittels eines Grundkoerpers saemtliche Baugruppen, Leitungen, Stellglieder und dergleichen zu einem einheitlichen Ganzen vereinigt sind. Fig. 2

Description

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Ventilkombination in einer Einrichtung zum schnellen Evakuieren kleiner Prüfvolumina, insbesondere Meßkammern zwecks Prüfung kleiner, hermetisch verschlossener Behältnisse, vorzugsweise elektronische Bauelemente auf Dichtheit.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind Verfahren zum Nachweisen von Lecks und ein Leckdetektor zur Durchführung des Verfahrens bekannt (DE-OS 2245822), bei dem ein festes Gasvolumen auf der abgepumpten Seite gesammelt und dann dieses einem Leckdetektor zugeführt wird. Die dazugehörende Einrichtung ist mit mehreren Ventilen ausgerüstet, die verschiedene Volumina (Sammelgefäße) abgrenzen, in denen das zu prüfende Gas oder Gemisch in unterschiedlichen Druckstufen gesammelt wird. Dabei kann die Zuführung der einzelnen Gasmengen zum Gasdetektor nur diskontinuierlich nacheinander erfolgen. Zwischen jeder Zuführung ist ein Zwischenevakuieren der Sammelgefäße notwendig.

Von Nachteil ist, daß sich auf Grund der aufeinanderfolgenden Prüf- und Evakuierungsschritte die Prüfzeit verlängert. Des weiteren wirkt sich nachteilig aus, daß der Druck in den Sammelgefäßen relativ niedrig gehalten werden muß, um den Gasdetektor vor einem zu hohen Druckanstieg bei Einlaß der zu prüfenden Gasmengen zu schützen. Das bedingt wiederum verlängerte Evakuierungs- und damit Prüfzeiten.

Ein weiterer Nachteil des Verfahrens besteht darin, daß die Sammelvolumina ein Bestandteil des Gasdetektors sind und beim Auftreten eines großen Testgasanfalles eine Verseuchung der Sammelvolumina mit dem Testgas erfolgt, was zu langen Erholzeiten führt. Das beschriebene Verfahren und die dazugehörige Vorrichtung sind nicht zur Durchführung sehr schneller automatischer Einzelprüfungen geeignet.

Bekannt ist auch eine Ventilanordnung gem. DE-OS 2302395, deren Hauptzweck darin besteht, den empfindlichen Leckdetektor gem. DE-OS 2245822 dagegen zu schützen, daß er einer übergroßen Menge Prüfgas ausgesetzt wird, wenn ein großer

Testgasanteil vorliegt und mit der es gleichzeitig möglich ist, kleine Undichtheiten nachzuweisen. Die Ventilanordnung besteht aus einem Gehäuse, in dem drei Ventile in einer Ebene so hintereinander angeordnet sind, daß sie zwei unterschiedlich große Volumina einschließen. s>

Des weiteren sind ein Verfahren und eine Einrichtung zur schnellen Evakuierung kleiner Behältnisse entsprechend DD-WP 118144 bekannt, bei dem zwei Expansionsgefäße über zwei für derartige Anwendungsfälle übliche Vakuumventile an ein kleines zu evakuierendes Volumen angeschlossen sind und die Expansionsgefäße über jeweils eine Vakuumpumpe evakuiert werden. Nachteilig bei dieser Lösung ist, daß das bekannte große Totvolumen herkömmlicher Vakuumventile in das Volumen des zu evakuierenden Behälters eingeht und sich damit das notwendige Volumen der Expansionsgefäße ebenfalls vergrößert.

Außerdem werden relativ hohe Schaltzeiten für die Vakuumventile benötigt.

Deshalb ist die in der DD-WP 118144 beschriebene Einrichtung z. B. für Prüfeinrichtungen für elektronische Bauelemente, die mit einem sehr großen Wirkratenbereich mit extrem kurzen Taktzeiten geprüft werden sollen, nicht geeignet.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung stellt sich das Ziel, eine einfache Ventilkombination zum schnellen automatischen Evakuieren kleiner Prüfvolumina zu schaffen, die es gestattet, die Meßkammern schnell zum Abschluß an das Meßsystem vorzubereiten und durch eine geeignete Ventilsteuerung verschiedene Meßstufen zu realisieren.

Wesen der Erfindung

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Ventilkombination zu schaffen, in der die möglichen Schließ-und Öffnungszeiten der Ventile sehr klein gegenüber den Abpumpzeiten der Meßkammer in die Expansionsgefäße sind und die in Abstimmung mit sinnvoll gewählten Leitwerten eine genau dosierte Zufuhr des zu prüfenden Gases aus der Meßkammer in ein Meßsystem gestatten.

Darüber hinaus soll das Volumen der Zuleitung zwischen den Ventilen und der Meßkammer minimiert werden.

Außerdem sollen die Masse, die geometrischen Abmessungen und der Herstellungsaufwand der in der Erfindung beschriebenen Ventilkombination gegenüber bekannten Ausführungen stark reduziert werden.

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß mittels eines Grundkörpers sämtliche Baugruppen, Leitungen, Stellglieder und dergleichen zu einem einheitlichen Ganzen vereinigt sind, dergestalt, daß am Grundkörper die Anschlüsse aller Evakuierungs- und Meßleitungen angebracht sind, ein gemeinsamer Anschluß zur evakuierenden Meßkammer angeordnet ist, im Inneren des gemeinsamen Grundkörpers Verteilerbohrungen und eine gemeinsame Evakuierungsbohrung angebracht sind, alle Leitungen unabhängig voneinander betätigbar sind, in den Leitungen Ventilstufen eingebaut sind, die Leitwerteinsätze besitzen, die unterschiedliche viele Leitwertbohrungen mit unterschiedlich großem Querschnitt enthalten, die Leitwerteinsätze der Ventilstufen im Grundkörper über außerhalb des Grundkörpers angebrachte, an sich bekannte Elektromagnete als Stellglieder betätigt sind und die Saug- und Druckseiten der Ventilkombination parallel zueinander angeordnet sind.

Nach einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung sind die Leitwerteinsätze der Ventilstufen über ein Druckstück, ein Führungsrohr und mittels eines Flansches, der am Grundkörper befestigt ist, im Grundkörper fixiert.

Gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal ist am Leitwerteinsatz eine schneidenartige Dichtfläche angebracht, die in Verbindung mit einer dem Anker des Ε-Magneten zugeordneten Flachdichtung die Abdichtung der Ventilstufe übernimmt.

Außerdem sind alle Meßleitungen im Grundkörper zu einer Meßleitung zusammengefaßt.

Schließlich ist der Anker des Elektromagneten hohl ausgebildet.

Die Erfindung ermöglicht es, die zu evakuierende Meßkammer mit dem zu prüfenden Behältnis schnell zum Anschluß an das nachgeordnete Meßsystem vorzubereiten und durch entsprechende Ventilsteuerung verschiedene Meßstufen zu realisieren.

Die Schließ- und Öffnungszeiten der Ventilstufen sind sehr klein gegenüber den Abpumpzeiten der Meßkammer in die nachgeschalteten Expansionsgefäße. Die Auswahl entsprechender Leitwerte in Verbindung mit den kurzen Öffnungs- und Schließzeiten garantieren eine genau dosierte Gaszufuhr zum Meß- und Vakuumsystem (Expansionsgefäße). Durch die Erfindung wird des weiteren das Volumen der Zuleitung zwischen den Ventilsitzen und der Meßkammer minimiert. Außerdem werden die Masse, die geometrischen Abmessungen und der Herstellungsaufwand der in der Erfindung beschriebenen Ventilkombination gegenüber bekannten Ausführungen stark reduziert. Die Zusammenfassung von mehreren Meßleitungen zu einer führt zur Verringerung der Anzahl gummigedichteter Anschlußstellen. Die besondere Gestaltung des Ankers des Elektromagneten bewirkt eine Verringerung der Masse, so daß dadurch seine Bewegung nahezu trägheitslos erfolgt.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert

Es zeigen:

Fig. 1: die Draufsicht der Ventilkombination Fig. 2: einen Schnitt der Ventilkombination Fig. 3: eine weitere Draufsicht mit Schnitt

Die in Fig. 1 als Draufsicht dargestellte Ventilkombination besteht aus den Hauptbaugruppen Grundkörper 1, Elektromagnete 2 als Stellglieder, denen Meßleitungen 3,4 und 5 und Evakuierungsleitungen 6 und 7 zugeordnet sind. Am Grundkörper 1 sind des weiteren eine Anschlußstelle 8 zur in Fig.2 gezeigten Meßkammer 12, eine Evakuierungsbohrung 9, eine Dichtfläche 10 mit Dichtring 11 zur Abdichtung zwischen der Einrichtung und der Meßkammer 12 (Fig. 2) sowie Befestigungsbohrungen 15

angeordnet. In Fig.2 wird die Ventilkombination im Schnitt dargestellt. Der Grundkörper 1 als zentrales Bauteil der Ventilkombination trägt einerseits alle Baugruppen, wie Elektromagnete 2, Meß- und Evakuierungsleitungen 3,4,5,6,7 und stellt andererseits die Verbindung zur Meßkammer 12 mit dem eingelegten Prüfling 13 über die Anschlußstelle 8 für die Meßkammer 12 mit der dazugehörigen Dichtfläche 10 und dem Dichtring 11 dar. Die Ventilkombination ist über den Grundkörper 1 an einer Platte 14 mittels Schrauben befestigt. Die Verbindung zwischen der Meßkammer 12 und den einzelnen, Leitwerteinsätze 17 enthaltenden Ventilstufen wird über die im Grundkörper 1 vorhandene Evakuierungsbohrung 9 und die sich anschließenden Verteilerbohrungen 16 realisiert; die Verbindung zum nicht dargestellten Meßsystem erfolgt über die Meßleitung 3 und zum Vakuumsystem (Expansionsgefäße) über die Evakuierungsleitung 7. Die zwischen dem Ein- und Ausgang des Grundkörpers 1 integrierten Ventilstufen besitzen alle den gleichen Leitwerteinsatz 17. Die Leitwerteinsätze 17 sind entsprechend der jeweiligen Ventilstufe mit Leitwertbohrungen 18 versehen. Die Anzahl und der Durchmesser der Leitwertbohrungen 18 in den Leitwerteinsätzen 17 ist unterschiedlich groß. Diese Werte sind abhängig vom Innenvolumen des Prüflings sowie der Meßkammer und den anlagenbedingten geometrischen Abweichungen. Die kleinsten Leitwertbohrungen 18 mit einem DurchmesservonO,7bis 1mm garantieren in Verbindung mit kurzen Öffnungs-und Schließzeiten in der Größenordnung von < 10ms eine genau dosierte Gaszufuhrzum Meß-und Vakuumsystem (Expansionsgefäße). Die Leitwerteinsätze 17 der einzelnen Ventilstufen werden über Druckstücke 19 und Führungsrohre 20 mittels Flansche 21, die am Grundkörper 1 befestigt werden, im Grundkörper 1 fixiert. Dichtungen 22 übernehmen die Abdichtung zum Vakuumsystem und zur Meßkammer 12, Dichtungen 23 zur Atmosphäre. An jedem Leitwerteinsatz 17 sind schneidenartige Dichtflächen 24 angebracht, die in Verbindung mit einer dem Anker 26 des Elektromagneten 2 zugeordneten Flachdichtung 25 die Abdichtung der Ventilstufe übernehmen. Der Anker 26 wird im Führungsrohr 20 geführt und durch eine Druckfeder 27 gegen eine Dichtfläche 24 gedrückt. Die Stellbewegung des Ankers 26 wird durch den jeweiligen Elektromagneten 2 bewirkt. Die Elektromagneten 2 werden mittels Flachrändelmutter 28 gegen den Flansch 21 gezogen. Die Anker 26 besitzen, bedingt durch ihre Gestaltung (innen hohl, kleiner Durchmesser) eine sehr kleine Masse. Dadurch erfolgt deren Bewegung nahezu trägheitslos. In Verbindung mit dem nur kleinen Schaltweg von ca. 0,2 mm und durch Anordnung von Druck- und Saugseite in einer Ebene, werden die bereits erwähnten kurzen Schließ- und Öffnungszeiten von < 10 ms erreicht.

Die geöffnete Stellung der Ventilstufe wird mittels eines am Anker 26 angebrachten Kontaktes 30 und eines im Führungsrohr 20 befestigten Kontaktstiftes 31, der durch die Rändelmutter 29 hindurch nach außen geführt ist, angezeigt. Am Ende des Kontaktstiftes 31 ist der elektrische Anschluß mittels eines Kabelschuhs 32 und einer Mutter 33 befestigt. Die Abdichtung zum Inneren der Ventilstufe erfolgt über eine unter der Rändelmutter 29 angeordnete, nicht weiter dargestellte Dichtung. Fig. 3 zeigt die drei Meßleitungen 3,4 und 5 (Fig. 1) zu einer Meßleitung 4 zusammengefaßt. Dies ist von Vorteil für die Erfindung, weil sich dadurch die Zahl der gummigedichteten Anschlußstellen reduziert und weitere fertigungstechnische Vorteile durch Verringerung der Anzahl anzupassender Meßleitungen eintreten. Die Zusammenfassung der Meßleitungen 3,4 und 5 zu einer Meßleitung 4 erfolgt innerhalb des Grundkörpers 1 durch Stichleitungen 34, die von den zu den Meßleitungen 3 und 5 gehörenden Ventilstufen zur gemeinsamen Meßleitung 4führen.

Claims (5)

1. Ventilkombination in einer Einrichtung zum schnellen Evakuieren kleiner Prüfvolumina, insbesondere Meßkammern zwecks Prüfung kleiner, hermetisch verschlossener Behältnisse, vorzugsweise elektronische Bauelemente auf Dichtheit, im wesentlichen bestehend aus mehreren, in der Einrichtung getrennt voneinander angeordneten Vakuumventilen, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines Grundkörpers (1) sämtliche Baugruppen, Leitungen, Stellglieder und dergleichen zu einem einheitlichen Ganzen vereinigt sind, dergestalt, daß am Grundkörper (1) die Anschlüsse aller Evakuierungs-und Meßleitungen (6,7,3,4,5) angebracht sind, ein gemeinsamer Anschluß (8) zur evakuierenden Meßkammer (12) angeordnet ist, im Inneren des gemeinsamen Grundkörpers (1) Verteilerbohrungen (16) und eine gemeinsame Evakuierungsbohrung (9) angebracht sind, alle Leitungen unabhängig voneinander betätigbar sind, in den Leitungen Ventilstufen eingebaut sind, die Leitwerteinsätze (17) enthalten, die unterschiedlich viele Leitwertbohrungen (18) mit unterschiedlich großem Querschnitt enthalten, die Leitwerteinsätze (17) der Ventilstufen im Grundkörper (1) über außerhalb des Grundkörpers (1) angebrachte, an sich bekannte Elektromagnete (2) als Stellglieder betätigt sind und die Saug- und Druckseiten der Ventilkombination parallel zueinander angeordnet sind.

2. Ventilkombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitwerteinsätze (17) der Ventilstufen über ein Druckstück (19), ein Führungsrohr (20) und mittels eines Flansches (21), der am Grundkörper (1) befestigt ist, im Grundkörper (1) fixiert sind.

3. Ventilkombination nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Leitwerteinsätzen (17) schneidenartige Dichtflächen (24) angebracht sind, die in Verbindung mit dem Anker (26) des Elektromagneten (12) zugeordneten Flachdichtungen (25) die Abdichtung der Ventilstufe übernehmen.

4. Ventilkombination nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl aller Meßleitungen (3,4,5) im Grundkörper (1) zu einer Meßleitung (4) zusammengefaßt ist.

5. Ventilkombination nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (26) des Elektromagneten (2) hohl ausgebildet ist.