DE1650331A1 - Flow adjustment valve, especially for leak detectors - Google Patents
Flow adjustment valve, especially for leak detectorsInfo
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Description
Dr. O. DfTTMANN 10 00331Dr. O. DfTTMANN 10 00331
K L SCHIFF
Dr. A. v. RUNERKL SHIP
Dr. A. v. RUNER
B München 90, Barwltercngwftr. T5 Telefon 2973 60B Munich 90, Barwltercngwftr. T5 Telephone 2973 60
B e B e h r e 1 B e b e r e 1 h H u ηu η
zu der Patentanmeldung
derto the patent application
the
COMMONWEALTH SCIENTIPIG Α1Π3 IHDTJSTRIAL SESEARCH OHGAHIZATIOH, 3U Albert Street, East Melbourne, AustralienCOMMONWEALTH SCIENTIPIG Α1Π3 IHDTJSTRIAL SESEARCH OHGAHIZATIOH, 3U Albert Street, East Melbourne, Australia
betreffendconcerning
Durchsatzei7i8tellventil, insbesondere für Le clcanee Ige geräte Priorität: Ho. 12002/66, 4. Oktober 1966, Flow control valve, especially for Le clcanee devices Priority: Ho. 12002/66, October 4, 1966,
Die Erfindung betrifft ein Durcaeatzeinsteilventil, inabeeonder». jedoch nicht ausechliesslich, für Leckanzeigegerät« auf der ßrtfnA«The invention relates to a Durcaeatzeinteilventil, inabeeonder ». but not exclusively, for leak detector «on the site«
lage von Massenspektrometer^ . .location of mass spectrometer ^. .
Maseenspektrometer, beiepieleweie· Ähnlich wi* in der USA-Patentschrift 2 939 952 beschrieben, können vorteilhaft in Iieckanaeige« geräten verwendet werden, da ale in der Lage sind, eehr geringe Gasmengen nachzuweisen, welche durch ein kleines Leck in einen Hochvakuumbehälter eindringen. Ea werden die beiden Grundanzeigeverfahren verwendet, wobei dae gewählte Verfahren v^n den Abeeesungen dea zu unterauchenden BehHltera abhängt.Mase spectrometers, for example, as described in US Pat. No. 2,939,952, can advantageously be used in Iieckanaeige devices, since all of them are able to detect very small amounts of gas which penetrate through a small leak into a high vacuum container. Ea the two basic display methods are used, the selected method depending on the requirements of the container to be submerged.
Wenn der Behälter klein iat, wird allgemein deaaen Innendruck auf etwa 10"*^ Torr abgesenkt, ao daee er unmittelbar an ein Maaaenfilter ftngeßchloaeen werden kann, worauf jedes weit©?® 3aa inIf the container is small, the internal pressure is generally reduced to about 10 "* ^ Torr , so that it can be connected directly to a Maaaenfilter, whereupon each far ©? ® 3aa in
SAD OHfQJNAL SAD OHfQJNAL
das Innere des Kessels eingesaugt und durch das Massenspektrometer analysiert wird. Ein Strahl eines besonderen Gases, beispielsweise Helium, wird über die Aussenflache des Behälters geleitet, so dass bein Lecken 'des Behälters an irgendeinen Punkt das auf die Anzeige von Helium eingestellte Massenspektrometer das Vorliegen von Helium in dem System anzeigt, wenn der Strahl über ein Leck läuft. ö the inside of the kettle is sucked in and analyzed by the mass spectrometer. A jet of a special gas, for example helium, is passed over the outer surface of the container, so that if the container leaks at any point, the mass spectrometer, which is set to display helium, indicates the presence of helium in the system if the jet over a leak runs. ö
Dieses Verfahren ist ungeeignet, wenn der KesselThis method is unsuitable when the boiler
/die
Abmessungen aufweist, da'für das Helium erforderliche Zeit zum Zuströmen von dem Leck zu dem Massenspektrometer so gross sein
kann, dass der Strahl während der Zeit weiterbewegt wurde,in welcher eine Leckanzeige erfolgt, so dass es aus diesem Grund
schwierig ist, das Leck genau eu lokalisieren. Bei dem wahlweise anzuwendenden Verfahren wird deogemäes der zu untersuchende Behälter
mit einen besonderen Gas, beispielsweise wiederum Helium,
unter Druofe gesetzt^ und eine Saugleitung wird Über die Aussen>»
fläche des Behälters bewegt. Die Saugleitung wird mit dem Gaseinlass
des Massenspektrometer» verbunden, so dass das Spektrometer
das Vorliegen von Helium anzeigt, wenn die Saugleitung über ein
Leck geführt wird»/the
Has dimensions that the time required for the helium to flow from the leak to the mass spectrometer can be so great that the beam was moved on during the time in which a leak is indicated, so that it is difficult for this reason to pinpoint the leak locate eu. In the method to be used optionally, the container to be examined is put under pressure with a special gas, for example helium again, and a suction line is moved over the outer surface of the container. The suction line is connected to the gas inlet of the mass spectrometer »so that the spectrometer indicates the presence of helium if the suction line is passed over a leak»
Das Massenspektrometer muss bei einem unterhalb 5 x 10 Torr liegenden Druck betrieben werden, wogegen zum Zwecke einer leichten Untersuchung die Aussenfläche des Behälters bei diesem letztgenannten Verfahren Atmosphärendruck ausgesetzt sein soll. Somit ist es notwendig, ein Leckventil zwischen der Saugleitung und dem Einlass des Massenspektrometer vorzusehen. Der Durchtritt des Leckventile sollte sehr klein sein, beispielsweise in der Grössen-The mass spectrometer must be operated at a pressure below 5 × 10 Torr, whereas for the purpose of a light examination the outer surface of the container should be exposed to atmospheric pressure in this last-mentioned method. It is therefore necessary to provide a leak valve between the suction line and the inlet of the mass spectrometer. The passage of the leak valve should be very small, for example in the size
Ordnung von Ίο mm . Wenn ferner das Innere eines kleinen Behälters evakuiert und unmittelbar an das Massenspektrometer angeschlossen wird, ist es günstig.? um.die schnellstmögliche Durchströmuhg von Gasteilehen zu dem Spektrometer zu«erzielen und eine schnelle Evakuierung des Behälters selbst zu erleichtern, dass die Bohrung der Zuleitung, welche bezüglich ihres QuerschnitteOrder of Ίο mm. Furthermore, if the inside of a small one The container is evacuated and directly to the mass spectrometer is connected, is it cheap.? the fastest possible To achieve through-flow of gas parts to the spectrometer and to facilitate a quick evacuation of the container itself, that the bore of the supply line, which in terms of its cross-sections
ρ
in der Grössenordnung von 6 cm liegt, nicht verengt wird.ρ
is on the order of 6 cm, is not narrowed.
Erfindungsgemäss ist ein Fluidströmungssteuerventil vorgesehen, welches folgende Bauelemente umfasst: . M According to the invention, a fluid flow control valve is provided which comprises the following components:. M.
Ein Paar relativ zueinander beweglicher Ventilglieder, einen Fluiddruchtritt in einem der Ventilglieder, welcher in eine Oberfläche desselben mündet, eine Mut in der Oberfläche, welche sich bezüglich ihres Querschnittes auf ihrer Länge ändert und mit dem Durchtritt in Verbindung steht, und einen Abschnitt an dem anderen Ventilglied, welcher gegen die Fläche anschlägt« sich über diese während der Relativbewegung zwischen den Ventilgliedern bewegt und die Hut sowie den Durchtritt an der Oberfläche überquerenA pair of relatively movable valve members, a fluid passage in one of the valve members which opens into a surface thereof, a gutter in the surface which extends changes with respect to their cross-section along their length and with the Passage communicates, and one section to the other Valve member, which strikes against the surface «over this moved during the relative movement between the valve members and cross the hat as well as the passage on the surface
kann, um hierbei einen wirksamen Querschnittsbereich zum Strömunge« durchsatz durch das Ventil zu verändern.can, in order to achieve an effective cross-sectional area for currents « to change throughput through the valve.
Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to the drawings. Show it:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäsaen Ventils in perspektiviecher Darstellung,Fig. 1 shows an embodiment of an inventive Valve in perspective view,
Fig* Z einen Schnitt längs der Linie 2-2 von Fig. 1,Fig * Z shows a section along the line 2-2 of Fig. 1,
.0 098437 0711 *w> original.0 098 437 0711 * w> original
Fig. 4 einen Teilausschnitt gemäßs der Linie 4-4 "von Fig. 3 in abgewickelter Darstellung,4 shows a partial section along the line 4-4 "of 3 in a developed representation,
Fig. 5 und 6 das Ventil nach Fig* 2 bzw. Fig. 4 in ein·? demgegenüber unterschiedlichen Sineteilung,FIGS. 5 and 6 show the valve according to FIG. 2 and FIG. 4 in a ·? on the other hand different sin pitches,
Flg. 7 und 8 das Ventil ähnlich Fig« 2 bsw. Flg. 4 in einer weiteren, demgegenüber unterschiedlichen Einstellung,Flg. 7 and 8 the valve similar to Fig «2 bsw. Flg. 4 in another, different setting,
.Fig. 9 einein dem Ventil enthaltene Strumungseteuerscheib* in perspektivischer Ansicht von unten. . :.Fig. 9 a flow control disc contained in the valve * in perspective view from below. . :
Bas in den Zeichnungen dargestellte Ventil umfasst ein sylin« ; drisches Ventilgehäuse 10, welches ein Paar Endsoheiben 11t 12 umfasst. Scheaiatisch dargestellte Dichtungsringe 13 »iod swiechen jeder Endscheibe und des Ventilkörper angeordnet. Die Scaeifc« 12, welche sich an der unteren Seite des Ventile befindet, wenn sich dieses in seiner normalen Lage befindet, weist drei Dichtung·«· .. O-Ringe U, 15, 16 auf, welche an ihrer oberen Flach· festgelegt sind, wobei die Ringe sich la gleichen Vink«ä»bet*nd verteilt «vif >The valve shown in the drawings comprises a sylin «; drisches valve housing 10, a pair t Endsoheiben 11 includes 12th Sealing rings 13, shown schematically, are arranged in each end disk and the valve body. The shaft 12, which is located on the lower side of the valve when it is in its normal position, has three seals · «· .. O-rings U, 15, 16, which are fixed on its upper surface , whereby the rings are distributed in the same Vink «ä» bet * nd «vif> einem mit der Scheibe konzentrischen («dachten Ural· befind«». Dif.one concentric with the disk («thought Ural · located« ». Dif.
Binge 15 t 16 umgeben entsprechende AuslaBadurohtrltt« 17» 18, welche durch die Scheibe 12 verlaufen. Ein StröeunfeeteuerreatiJ. 19 ist innerhalb des Gehäuses 10 vorgesehen und weist einen axialen Vorsprung 21 auf, welcher deren untere Fläche Überragt·Binge 15 to 16 surround corresponding AuslaBadurohtrltt «17» 18, which run through the disk 12. A StröeunfeeteuerreatiJ. 19 is provided inside the housing 10 and has an axial projection 21 which protrudes beyond its lower surface.
009843/0711 BAD 009843/0711 BAD
■— 5 —■ - 5 -
der Scheibe 19 aus. Der Vorsprung 21 weist Kreisquerschnlttthe disk 19 from. The projection 21 has a circular cross section auf, und passt in eine entsprechende Vertiefung der Scheibe 12,on, and fits into a corresponding recess of the disc 12, damit die Scheibe 19 auf den Hingen derart aufzusitzen vermag,so that the disk 19 can sit on the hangers in such a way that dass die zusammenwirkenden Flächen der Binge und die Scheibe 19that the cooperating surfaces of the binge and the washer 19 eine gute Abdichtung ergeben. Die Stange 22 verläuft von demresult in a good seal. The rod 22 extends from the
in dieser drehbar. Ein schematisch dargestellter Dichtungsringrotatable in this. A sealing ring shown schematically ist zwischen der Stange 22 und der Scheibe 11 vorgesehen, um M is provided between the rod 22 and the disc 11 to M den Durchtritt abzudichten. Die nach oben weisende Fläche derto seal the passage. The face of the
ähnliche Nut 24 ist an der Unterseite der Scheibe 11 vorgesehen.A similar groove 24 is provided on the underside of the disk 11.
feder 25 auf, welche die Scheibe 1.9 in Dichtungsanlage mit denspring 25, which the disc 1.9 in sealing system with the
trägt einen Ring 27 aus starrem Material, um die Feder 25 gegen» über Querblegungskräften zu unterstützen. Das obere Ende der Stange 22 trägt einen Zahnsektor 28, welcher mit einer Schnecke 29 kämmt. Die Schnecke 29 ist durch ein« Wolle 31 und einen Knopf 32 angetrieben, so dass eine Drehung des Knopfes 32 die Stange 22 dreht, die ihrerseits die Scheibe I9 um ihre eigene Achse gegenüber der Scheibe 12 dreht. Ein Gaselnlaeedurohtrltt 26 ist in der Scheibe 11 vorgesehen, und Gaseinlass- und Auelaesrohre 33» 34, 39 sind in die Einlass- und Aualasedurchtritt· 26, bzw. 16 eingepasst. Wie sich am besten aus Pig. 9 ergibt, weist die Durchsätzetellerscheibe 10 einen Durchtritt 36 von kommaförmlgea Umriss auf» welcher durch dl· Scheibe verläuft und eine Nut 37 in seiner unteren Fläche aufweist. Die Nut 37 bildetcarries a ring 27 made of rigid material to the spring 25 against » to support via cross-linking forces. The top of the Rod 22 carries a sector gear 28, which with a worm 29 combs. The snail 29 is through a wool 31 and a Knob 32 driven so that one rotation of the knob 32 the Rod 22 rotates, which in turn rotates disk I9 around its own Axis relative to disk 12 rotates. A Gaselnlaeedurohtrltt 26 is provided in the disc 11, and gas inlet and outlet pipes 33 »34, 39 are in the inlet and outlet passages · 26, or 16 fitted. As best seen from Pig. 9 results, has the throughfeed disk 10 has a passage 36 of comma-shaped outline on »which runs through the disk and a Has groove 37 in its lower surface. The groove 37 forms
0 08843/0711 bad original0 08843/0711 bad original
einen Ansatz des "Schwanzabschnittes" des Komma a Der= Querschnittsbereich der Nut ändert sich stetig steigend über deren Länge von einem bestimmten Wert und erreicht den Wert Null an dem von dem Durchtritt 36 entfernten Ende der Nut.an approach of the "tail section" of the comma a The = cross-sectional area of the groove changes continuously increasing over its length from a certain value and reaches the value zero at the end of the groove remote from the passage 36.
Die Scheibe 19 besitzt auch fünf kleine Bohrungen ,38 auf dem gleichen gedachten Kreis, welcher die Mittelpunkte der O-Ringe djurchsetzt, so dass alle innerhalb des Umfangs eines einzigen O-Ringes angeordnet sein können und dass ferner, wenn der Maximal be reich des Durchtrittes 3.6 sich in Ausrichtung mit dem Durchtritt 17 befindet die Bohrungen 38 alle innerhalb des 0-Ringes 16 liegen (Fig- 2). Der Zweck der Bohrungen 38 ist nachfolgend noch näher erläutert.The disc 19 also has five small holes, 38 on the same imaginary circle, which is the center point of the O-rings enforced so that all within the scope of a single O-ring can be arranged and that further, when the maximum be rich of the passage 3.6 is in alignment with the passage 17 is the bores 38 all within of the 0-ring 16 (Fig- 2). The purpose of the holes 38 is explained in more detail below.
Im Betrieb des Leckanzeigegerätes führt das Gasrohr 33 entweder su einer ¥erbindung mit dem Inneren des zu untersuchenden Behälters oder zu einem Saugstrahl, welcher über die Aussenfläche eines grossen untersuchten Behälters geführt wird. Das Rohr 35 führt zu einer (nicht gezeigten) rotierenden Grobvakuumpumpe, welche verwendet werden kann, um eine schnelle, jedoch nicht vollständige Gasevakuierung aus dem Inneren eines kleinen zu untersuchenden Behälters zu bewirken. Das Rohr 34· führt zu dem Ionenerzeuger eines (nicht ge- ' zeigten) Massenfilters über einen Kondensator, welcher Gase mit wesentlich höherem Siedepunkt als das zur Leckanzeige verwendete Gas entfernt. In dem lonenerzeuger werden Gastellohen durch Elektronen beschossen, um Ionen zu erzeugen.When the leak detector is in operation, the gas pipe 33 either leads to a connection with the interior of the object to be examined Container or to a suction jet, which is guided over the outer surface of a large examined container will. The pipe 35 leads to a rotating rough vacuum pump (not shown) which can be used to drive a rapid but not complete evacuation of gas from the Inside a small container to be examined. The pipe 34 leads to the ion generator of a (not showed) mass filter through a condenser, which gases with a significantly higher boiling point than the gas used for leak detection. Gastellohen are in the ion generator bombarded by electrons to create ions.
BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
.009*43/0711.009 * 43/0711
geeignetes Zubehör, beispielsweise 13ruokaanoaeter und Anselgeeinrichtungen, massen ebenfalle vorgesehen;sein. Wenn ein kleiner Behälter evakuiert werden soll, wird der Sektor 28 gedreht; htm der Maximal be reich des Durchtrittes 36 sich mit dem Auelassdurch*· tritt 18 ( Pig. 5, 6) in Deckung befindet, welcher au der Grob,-, vakuumpumpe führt, bo dass der Druck in dem zu untersuchenden ··; Behälter schnell reduziert wird. Die Bohrungen 38 befinden sich Jj su dieser Zeit in Deckung mit dem O-Ring 14 und der Durchtritt 17 v'i; wird abgedichtet, so dass das Massenfilter auf seinem Betriebe- ■ -■ druck von 5 χ 10"*^ Torr gehalten werden kann. Venn der Druck in ",, λ dem zu untersuchenden Behälter genügend reduziert ist, wird der >t Sektor 28 im Gegenuhrzeigerainn gemäss den vorangehenden Ausfuhr ' rungen gedreht, so dass der Durchtritt 36 graduell in Deckung Bit. ;γ dem Auslasedurchtritt 17 gebracht wird. Die« ermöglicht, dass ;.,.-;, Gas zu dem Massenfilter geführt werden kann (?ig* 2-4). Die. Binstellung des Ventile wird so justiert» dass dessen Durchlass βο· <Λ gross wie möglich let, jedoch die Menge an &aaaol«kULenf welche-""/-^.·. su dem filter geleitet wird, leicht durch die in der Ionenquelle erzeugten Beschusselektronen ionisiert werden kann.1 Die Bohrungen 38 befinden sich in Deckung mit dem Durchtritt 18, so dass die * Grobvakuumpumpe dazu beiträgt, eine Strömung von Gastellchen in dem Ventilkörper aufrecht zu erhalten.Suitable accessories, for example 13ruokaanoaeter and attachment devices, can also be provided. When a small container is to be evacuated, the sector 28 is rotated; htm the maximum area of the passage 36 is in congruence with the outlet passage 18 (Pig. 5, 6), which leads to the coarse, -, vacuum pump, so that the pressure in the ··; Container is reduced quickly. The bores 38 are Jj su this time, in register with the O-ring 14 and the passage 17 v'i; is sealed so that the mass filter on its Betriebe- ■ - ■ pressure of 5 χ 10 ". * ^ Torr can be maintained Venn the pressure in" λ ,, which is reduced enough to be examined container> t sector 28 in the Counterclockwise in accordance with the preceding explanations rotated so that the passage 36 gradually bit in line. ; γ is brought to the outlet passage 17. The «enables;., .- ;, gas to be fed to the mass filter (? Ig * 2-4). The. The position of the valve is adjusted so that its passage βο · <Λ is as large as possible, but the amount of & aaaol «kULen f which -""/ - ^. ·. su the filter, can be easily ionized by the bombardment electrons generated in the ion source. 1 The bores 38 are in congruence with the passage 18, so that the * low vacuum pump helps to maintain a flow of gas cells in the valve body.
Venn ein grosser Behälter zu untersuchen ist, wird das schmale Ende der Hut 38 in Ausrichtung mit dem Auslassdurohtritt 17 gebracht, und die Einstellung wird justiert, bis das zu dem !tassenfilter verlaufende Gas angemessen in der Ionenquelle ionisiert wurde. Fig. 7 und 8 zeigen die entsprechenden Stellungen derWhen a large container is to be examined, it becomes narrow The end of the hat 38 is brought into alignment with the outlet passage 17 and the setting adjusted until the gas traveling to the cup filter is adequately ionized in the ion source became. 7 and 8 show the corresponding positions of the
009843/0711009843/0711
;16 5 (13-31; 16 5 (13-31
Scheibe 19 sowie des Durchtrittes 15« wenn Gasteiloben durch den weitesten Abschnitt der Hut 37 zu dem Durchtritt 36 verlaufen. Der sehr enge Durchtritt des Ventile, welcher in diesen Fall möglich ist, erlaubt die Verwendung von niedrigen Drücken in der Grössenordnung von 5 x 10 Torr in dem !tassenfilter, während der Druck an der oberen Fläche der Strömungssteuerscheibe 19 im wesentlichen Atmosphärendruck entspricht. Die Bohrungen 38 befinden sich nunmehr teilweise in Ausrichtung mit des Q-Ring H, während der Durchtritt 36 sich in teilweiser Deckung ait des Auslassdurchtritt 16 befindet, der zu der Grohvakuuapumpe führt, so dass die letztere verwendet werden kann, um Gas in den Ventilkörper 10 über das Gaseinlassrohr 33 einzuziehen.Disk 19 as well as the passage 15 ″ if the gas part is above the furthest section of the hat 37 run to the passage 36. The very narrow passage of the valve, which in these If possible, allow the use of low pressures on the order of 5 x 10 Torr in the! cup filter, while the pressure on the top surface of the flow control disc 19 corresponds essentially to atmospheric pressure. The holes 38 are now partially in alignment with the Q-ring H, while the passage 36 is in partial coincidence with the outlet passage 16, which leads to the low vacuum pump, so that the latter can be used to draw gas into the valve body 10 via the gas inlet pipe 33.
Gemäss abgewandelten (nicht besonders dargestellten) AuafUhrungsformen der Erfindung kann die Relativbewegung der StrÖBungssteuerglieder des Ventile linear anstatt kreisförmig sein.According to modified (not specifically shown) embodiments of the invention, the relative movement of the flow control members of the valve can be linear instead of circular.
» ORIGINAL“ORIGINAL
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