DE2511591C2

DE2511591C2 - Hochvakuumschwenkventil

Info

Publication number: DE2511591C2
Application number: DE2511591A
Authority: DE
Inventors: William Roy Saratoga Calif. Wheeler
Original assignee: Varian Associates Inc
Current assignee: Varian Medical Systems Inc
Priority date: 1974-03-18
Filing date: 1975-03-17
Publication date: 1985-12-19
Also published as: GB1464670A; JPS50157928A; DE2511591A1; US3973753A

Description

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allgemein quadratischen Querschnitt hat In einer Posi- peltwirkender, pneumatischer Zylinder ist vorgesehen, tion angrenzend an die Seitenwand 14 wird es mit einem um das Ventil zwischen der Offen- und Schließ-Stellung Abstandshalter 34 auf Zapfen 27 gehalten. zu betätigen. In Anwendungsfällen, in denen ein ausf aJl-Ein Ventilteller 36 ist auf den Schwenkarm 26 mon- sicherer Betrieb erwünscht ist kann das Betätigungseletiert und so positioniert daß er mit den öffnungen 18 5 ment Einrichtungen wie Federn enthalten, um das Ventil und 19 ausgefluchtet werden kann, wenn der Arm in den in die gewünschte Richtung zu bewegen, falls die Ener-Ventilkörper hineinschwenkt bzw. aus dieser Ausfluch- gie ausfällt die das Betätigungselement normalerweise tung heraus. Der Teller ist auch zwischen einer vorge- betätigt Ein ganzmetallenes Betätigungselement wird schobenen und einer zurückgezogenen Position in eine vorzugsweise verwendet wenn dieses Ausheizprozes-Richtung allgemein parallel zur Achse der Öffnungen io sen oder radioaktiver Umgebung ausgesetzt ist bewegbar. Der Teller ist auf einen Keil 37 montiert, der Das Betätigungselement 76 ist außerhalb des Vsntildurch eine Öffnung 38 in einer Wand des Schwenkarms körpers 10 montiert und durch eine flexible Kupplung ragt und seitlich im Arm bewegbar ist. Eine Stützschei- 77 mit der Betätigungsstange 66 verbunden, wobei die be 39 ist zwischen dem Teller und dem Keil vorgesehen, Kupplung mit einem Balgen 78 abgedichtet ist Die und der Teller und die Stützscheibe sind mit einer 15 Kupplung weist einen Bolzen 79 auf, der in die Aus-Schraube 41 am K.eil befestigt die durch eine öffnung gangsstange 81 des Belätigungselementes eingc-

42 im Teller hindurchführt Diese öffnung hat größeren schraubt ist. Der Kopf des Bolzens 79 ist locker in einer Durchmesser als der Schaft der Schraube, und erlaubt Aufnahme zwischen einer Basis 82 und einer Kappe 83 es, die Position des Tellers zu justieren, wenn das Ventil eingefangen, die mit Schrauben aneinander befestigt fertig montiert ist um eine einwandfreie Ausfluchtung 20 sind. Die Betätigungsstange 66 ist schwenkbar mit eimit der öffnung 18 zu gewährleisten. Die Unterseite des nem Joch 86 auf Basis 82 mit einen« <?tift 87 verbunden, SchraubeDkopfes ist mit einer ringförmiger. Dichlfippe und eine Führungsrolle 88, die auf einen Flansch 89

43 versehen, die am Teller anliegt, um eine Dichtun? um montiert ist, der an der Basis 82 befestigt ist, liegt an der die öffnung 42 zu bilden, wenn die Schraube angezogen Seitenwand 13 des Ventilkörpers an.

wird. In der bevorzugten Ausführungsform ist die Lippe 25 Es ist eine Einrichtung vorgesehen, mit der die Bewe-43 mit einem weichen Metall plattiert beispielsweise gung ties Schwenkarms 26 in einer Richtung begrenzt Gold. wird, um eine Grenzposition zu definieren, in der der

Eine nachgiebige Einrichtung ist vorgesehen, um den Ventilteller 36 mit den öffnungen 18 und 19 ausgefluch-Teller in die zurückgezogene Stellung zu drängen. Diese tet ist Diese Einrichtung besteht am einem justierbaren Einrichtung besteht aus Druckfedern 46, die zwischen 30 Grenzanschlag 91, der auf die Seitenwand 14 des Ventileiner flachen Flügelplatte 47 am Arm 26 und Unterleg- körpers montiert ist Dieser Anschlag weist eine Schrauscheiben 48 auf Schrauben 49 eingepreßt sind, die voii be 92 auf, die in einen Flansch 93 geschraubt ist, der am der Stützscheibe 39 getragen werden. Wandkörper befestigt ist Eine Kontermutter 94 auf der

■ Eine Rolle 51 liegt am vorderen Ende des Keils 37 an Schraube kann gegen den Flansch angezogen werden, und verhindert eine Bewegung dieses Teils in Längs- 35 um die Schraube in einer gewünschten Position fes (zurichtung des Arms 26. Diese Rolle ist drehbar auf einen legen.

Zapfen 52 montiert, der sich quer zum Arm erstreckt In der in F i g. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform

und zwar mittels Lagern 53. Der Zapfen wird mit Halte- ist der Ventilteller 36 eine konische Scheibe, die in einen klemmen 54 im Arm gehalten. Ventilsitz 96 aufgenommen werden kann, der in der

Ein zwc'ter Keil 56 ist in. den Schwenkarm 26 mon- 40 Seitenwand 13 des Ventilkörpers um die Öffnung 18 tiert, und in dessen Längsrichtung bewegbar. Dieser herum gebildet ist Die Scheibe besteht aus einem Hoch-Keil hat eine allgemein ebene, geneigte Fläche 57, die temperatur-Federmaterial wie Beryllkupfer und dehnt einer ähnlichen Fläche 58 am Keil 37 gegenüberliegt sich in Umfangsrichtung, wenn sie in der axialen Rich-Nadellager 59 sind zwischen den geneigten Oberflächen tung verbogen wird.

angeordnet, um für eine rollende Reibung zwischen den 45 Die Ventilöffnung 19 ist größer als die VentilSffnung Keilelemonten zu sorgen. Zusätzliche Nadellager 61 er- 18, und der Ventilteller 36, der Schwenkarm 26 und die geben eine rollende Reibung des Keils 56 im Arm 26. anderen Elemente, die in den Körper montiert sind, kön-Zwei Führungsrollen 62 und eine Nockenfolgerrolle 63 nen durch die größere öffnung installiert und herausgesind drehbar auf einen Stift 64 am rückwärtigen Ende nommen werden.

des Keils 56 montiert Die Führungsrollen haben größe- 50 Betrieb und Verwendung der Ausführungsform nach ren Durchmesser als die Nockenfolgerrolle, und sie lie- F i g. 1 bis 4 kann kurz beschrieben werden. Es wird gen an den Wänden des Arms 26 an, um eine Seitenbela- angenommen, daß der Ventilteller 36 und die Anschlagstungdes Keils zu verhindern. schraube 92 für richtige Ausfluchtung des Ventiltellers

Es ist eine Einrichtung vorgesehen, um den Arm 26 im mit dein Sitz C5 justiert sind und daß anfänglich das Ventilkörper zu schwenken und den Keil 56 in Längs- 55 Ventil in der Offenposition ist, wie durch stnchpunklierrichtung des Arms zu bewegen. Diese Einrichtung weist te Linien in F i g. 1 dargestellt In dieser Position ist der einen Betätigungsstab 66, ein Schwenkverbindungs- Ventilteller 36 nicht mit den öffnungen 18 und 19 äusgestück 67 und einen Nocken 68 auf. Ein Ende des Verbin- fluchtet und mit dem Ventil verbundene Leitungen stedungsstücks 67 ist schwenkbar auf einen Stift 27 mon- hen frei durch dij öffnungen miteinander in Verbintiert, und die Betätigungsstange 66 ist mit einem Stift 69 60 dung.

schwenkbar mit dem Verbindungsstück 67 verbunden. Wenn das Betätigungselement 76 zum Schließen des

Der Nocken 68 ist fest am Schwenkverbindungsstück 67 Ventils betätigt wird, führt das Joch 86 ejnen Abwärtsmit Stiften 71 befestigt und so positioniert, daß er an der hub aus, so daß der Nocken 68 im Uhrzeigersinn nach Nockenfolgerrolle 63 anliegt öffnungen 72 und 73 sind unten geschwenkt wird, gesehen in F i g. 1. Der Nocken in den Wänden des Arms 26 vorgesehen, um das 65 kommt mit dem Novhenfolger 63 am Keil 56 zur Anlage Schwenkverbindungsstück und den Nocken durchzulas- und solange Arm 26 frei schwenken kann, halten die sen. Federn 46 den Ventilteller 36 in der zurückgezogenen

Ein Betätigungselement 76, beispielsweise ein dop- Stellung und hindern den Keil 56 daran, sich im Arm zu

bewegen. Dementsprechend sorgt die vom Nocken 68 auf den Nockenfolger 63 ausgeübte Kraft dafür, daß der Arm 26 im Uhrzeigersinn zum Anschlag 91 schwenkt. Wenn der Arm an der Anschlagschraube 92 anschlägt, überwindet die auf den Nocken wirkende Kraft die Kraft der Rückhaltefedern 46, und der Keil 56 bewegt sich vorwärts, so daß der Keil 37 und der Ventilteller 36 in ihre vorgeschobene Stellung getrieben werden. Wenn der Teller mit dem Boden des Ventilsitzes 96 in Berührung kommt, gibt die Scheibe axial nach und dehnt sich ι ο in Umfangsrichtung.

Das Ventil wird durch einen Aufwärtshub des Betätigungselementes 76 geöffnet, der den Nocken 68 nach aufwärts oder gegen den Uhrzeigersinn dreht, gesehen in Fig. i. Wenn der Nocken seine Aufwärtsbewegung beginnt, ziehen die Federn 46 die Ventilscheibe vom Ventilsitz zurück und treiben den Keil 56 in seine zurückgezogene Stellung. Wenn die Axialkraft auf dem Ventilteller nachläßt, kehrt der Teller in seinen unverformten Zustand zurück, in dem er vom Sitz zurückgezogen werden kann. Wenn der Teller und die Keile ihre zurückgezogenen Positionen erreichen, schlägt das Schwenkverbindungsstück 67 gegen die Wand des Arms 26 an der rückwärtigen Kante der öffnung 72 an. Danach sorgt der weitergehende Aufwärtshub des Betätigungselementes 76 dafür, daß der Arm gegen den Uhrzeigersinn in die Ventiloffenposition schwenkt, wie in strichpunktierten Linien in ^r i g. 1 dargestellt ist.

Das beschriebene Ventil ist kompakt und schnellwirkend und kann mit einem einzigen Hub des Betätigungselementes geöffnet oder geschlossen werden. Die Länge des H ubes ist kurz, verglichen mit dem Durchmesser der Ventilöffnung, beispielsweise 38 mm Hub bei 152 mm öffnungsweite. Die Keile und der konische Teller ergeben jeweils eine erhebliche mechanische Untersetzung, und es wird mit einer relativ kleinen Kraft vom Betätigungselement eine sehr hohe Dichtungskraft erzeugt. Da die Keile sich auf rollenden Flächen bewegen, sind Reibungsverluste minimal. Der einstellbare Anschlag und die Moritageschrauben erlauben es, den Ventilteller exakt mit den Ventilöffnungen auszufluchten. Darüber hinaus ist das Ventil dauerhaft und relativ billig herzustellen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims

1 2 Antriebes für das Verschieben des Ventils und eine dazu Patentansprüche: senkrechte Schließbewegung des Ventiltellers sorgt Die bekannten Lösungen sind jedoch noch sehr aufwen-

1. Hochvakuumschwenkventil mit ausgefluchte- dig oder ungünstig, denn entweder muß der Antrieb bei ten Einlaß- und Auslaßöffnungen, einem Schwenk- 5 diesen bekannten Ventilen auch für den langen Verarm, der im Ventilkörper quer zur Achse der Öffnun- schiebeweg mit unnötig hoher Kraft arbeiten, und demgen bewegbar ist und einen Ventilteller trägt sowie entsprechend langsam, oder es steht für den kurzen einer Antriebseinrichtung zum Verschwenken des Ventiltellerschließweg nicht ausreichend Kraft zur Ver-VentilteUers aus einer und in eine mit den Öffnungen fügung, um die notwendige Schließkraft für Hochvakufluchtende Lage und zum axialen Bewegen des Ven- io umventüe aufzubringen (US-PS 26 76 780,35 54 486).
tiltellers auf die eine zu verschließende Öffnung zu Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, die eingangs mit Hilfe eines mit dem Schwenkarm verbundenen, genannte bekannte Konstruktion eines Hochvakuumverschwenkbaren Nockens, dadurch gekenn- schwenkventils so abzuändern, daß mit einem einzigen zeichnet, daß die Bewegung des Schwenkarms Antrieb sowohl die Verschwenkbewegung des ganzen (26) in die mit den öffnungen (18,19) ausgefluchtete is Schwenkkörpers als auch die kurze, aber kräftig auszu-Lage durch einen Grenzanschlag (91) definiert ist führende Schließbewegung des VentilteUers von einem daß der Nocken (68) durch ein am Schwenkarm (26) einzigen Antrieb abgeleitet werden können,
angelenktes Schwenkverbindungsstück (67) nach Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im dem Anschlag des Schwenkarms am Grenzanschlag Kennzeichenteil des Anspruchs 1 aufgeführten Maß-(91) weiterschwenkbar ist und dabei einen Nocken- 20 nahmen gelöst Beim Schließvorgang der erfindungsgefoiger (63) treibt, der auf einem in Längsrichtung des mäßen Konstruktion ergibt sich für den Schiießvorgang Schwenkarms (26) verschiebbaren Betätigungskeil vom voll geöffneten Ventil aus zunächst ein langer Betä-(56) montiert ist und dem ein quer zum Schwenkarm tigungsweg bis zum Anschlag des Schwenkarms am (26) verschiebbarer, den Ventilteller tragender Keil Grenzanschlag, der mit geringer Kraft ausführbar ist, (37) zugeordnet ist, und daß an den Ventilteller (36) 25 und an den sich — ohne Änderung der Betätigungsricheine Federung (46) angreift, deren Federkraft ihn in tung! — die dazu senkrechte Ventiltelferbewegung anaxialer Richtung in die Offenstellung zu drängen schließt Mit dem Keil wird zusätzlich erreicht daß auch sucht für die Auf- und Abbewegung des VentilteUers ein aus-

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- reichend langer Weg zur Verfügung stehen kann, um net daß der Ventilteller (36) mittels einer Schraube 30 mit einem elastischen Ventilteller arbeiten zu können.
(41) auf deü im Schwenkarm (26) geführten Keil (37) Spezielle Ausgestaltungen der Erfindung ergeben montiert ist die durch eine öf^fnung (42) im Ventiltel- sich aus den Ansprüchen 2 und 3.

ler (36) führt, welche größeren Durchmesser als der Die Erfindung soll anhand der Zeichnung näher erläu-

Schraubenschaft hat, so daß d^:·* Position des Ventil- tert werden; es zeigt

tellers mit Bezug auf die Öffnung (42) justiert wer- 35 F i g. 1 eine Ansicht eines Hochvakuum-Schwenkven-

den kann, und daß der Kopf der Schraube (41) mit tils nach der Erfindung;

einer ringförmigen Dichtungslippe (43) versehen ist, F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in F i g. 1 in

die am Ventilteller (36) anliegt, um eine hermetische der Betriebsstellung, in der der Ventilteller mit den Ven-

Dichtung um die öffnung (42) zu bilden, wenn die tilöffnungen ausgefluchtet und zurückgezogen ist;

Schraube(41)angezogen ist 40 Fig. 3 einen Teil des Schnittes von Fig. 2, mit dem

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- Ventilteller in der Schließstellung; und
zeichnet, daß der Schwenkarm (26) und der Nocken F i g. 4 einen Schnitt längs der Linie 5-5 in F i g. 2.
(68) um die gleiche Achse (27) schwenkbar sind. Das dargestellte Hochvakuumschwenkventil besteht

aus einem Ventilkörper 10 mit einer Deckplatte 11, ei-

45 ner Bodenplatte 12, Seitenwänden 13 und 14 und Endwänden 15 und 16. Axial ausgefluchtete Einlaß- und Auslaß-Öffnungen 18 und 19 sind in den Wänden 13

Die Erfindung betrifft ein Hochvakuumschwenkven- bzw. 14 gebildet, und koaxial zu den öffnungen sind

!$ til nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ringflansche 21 und 22 zum Anschluß von Leitungen

||f Ein solches Hochvakuumschwenkveiitil ist bekannt 50 angeordnet.

ψ- (Physikalische Zeitschrift 44. Jahrgang, 1943, Heft 12, Ein Schwenkarm 26 ist schwenkbar im Ventilkörper

r| S. 268—270). Bei diesem bekannten Hochvakuum- «0 derart montiert, daß er sich quer zur Achse der Off-

?'; schwenkventil werden zwei getrennte, zueinander or- nungen 18 und 19 bewegen kann. Dieser Arm ist auf

l-j thogonale Bewegungen benötigt um den Ventilteller einen Schwenkzapfen 27 montiert, der drehbar in La-

I' aus der Offenstellung in die Schließstellung zu bewegen, 55 gern 28 montiert ist. Diese Lager sind in Lagerblöcken

':l nämlich zunächst ein Schwenken des ganzen Schwenk- 29 montiert, die an den Seitenwänden 13 und 14 befe-

körpers und anschließend eine Abwärtsbewegung des stigt sind, und in der bevorzugten Ausführungsform sind

\r VentilteUers zum Anpressen an den Ventilsitz. Beim diese Lager Nadellager. Der Zapfen 27 wird axial mit

L öffnen des Ventils sind die beiden gleichen zueinander Kappen 31 gehaltert, die mit nicht dargestellten Schrau-

'- orthogonalen Bewegungen in umgekehrter Reihenfolge bo ben an Blocken 29 befestigt sind. Der Zapfen und die

erforderlich. Eine motorische oder gar eine automati- Lager reichen durch öffnungen 32 in Wänden 13 und 14,

sierte Betätigung eines solchen Ventils ist außerordent- und die Blöcke 29 sind so mit den Wänden verbunden,

lieh aufwendig, weil zwei völlig verschiedene Antriebe daß Dichtungen um diese öffnungen gebildet werden.

benötigt werden. Dichtungselemente 33 sind zwischen den Kappen 31

Es sind zwar bereits Hochvakuumschiebeventile bc- 65 und den Blöcken 29 angeordnet, um die Enden des Zap-

kannt, die mit einem in einer Richtung und ohne Um- fens abzudichten.

^; schalten wirkenden Antrieb geschlossen bzw. geöffnet Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der

werden können, da die gleiche Linearbewegung eines Schwenkarm 26 ein steifes, rohrförmiges Element, das