DE2947517A1 - Rohrverschluss, insbesondere ganzmetall-ventilschieber fuer hochvakuumanlagen - Google Patents

Description

Deckblatt

Die Erfindung bezieht sich auf einen Rohrverschluß, insbesondere Ganzmetall-Ventilschieber für Hochvakuumanlagen mit einem Gehäuse und einer darin verstellbar gelagerten Ventilklappe, wobei die Ventilklappe durch eine in ihrer Ebene erfolgende Schiebe- und/oder Schwenkbewegung in eine die Durchgangsöffnung des Ventilschiebers verschließende, bzw. diese Durchgangsöffnung freigebende Stellung bringbar ist und zum dichtenden Verschluß ein koaxial zur Durchgangsöffnung liegender Ventilsitzring axial verstellbar und gegen die Ventilklappe drückbar ist und die Rückstellung des Ventilsitzringes mittels Federkraft erfolgt und Ventilsitzring und Ventilklappe innseitig bzw. randseitig miteinander in Wirkverbindung tretende Dichtelemente aufweisen.

Solche Rohrverschlüsse sind an sich bekannt. Zur axialen Verstellung des Ventilsitzringes dienen koaxial angeordnete, im wesentlichen zylindrische Metallbälge, die eine ringförmige Kammer begrenzen und die mittels eines Druckmediums beaufschlagbar sind. Bei der Beaufschlagung mit dem Druckmedium strecken sich die erwähnten Metallbälge in axialer Richtung und bedingen dadurch den Versatz des Ventildichtringes, der mit diesen Bälgen dicht verbunden ist. Für die Rückstellung des Ventildichtringes beim Öffnen des Ventilschiebers müssen zusätzliche Rückstellfedern angeordnet werden. Da für die Aufbringung des erforderlichen Ventilschließdruckes nicht unerhebliche Kräfte notwendig sind, die ja auch die Kraft der Rückstellfedern überwinden müssen, bedarf die bekannte Konstruktion starker Metallbälge, die für ihre Unterbringung und Anordnung viel Platz und Raum benötigen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, für einen Rohrverschluß der gegenständlichen Art eine Konstruktion für die Verstellmechanik des Ventilsitzringes vorzuschlagen, die mit einem geringen Platzbedarf das Auslangen findet, um so die axiale Baulänge des Rohrverschlusses, insbesondere des Ventilschiebers, möglichst gering zu halten. Nach der Erfindung gelingt dies dadurch, daß der äußere Rand des Ventilsitzringes mit mindestens zwei zueinander und zum Ventilsitzring koaxial liegenden, zueinander wechselsinnig angeordneten und unterschiedliche Durchmesser aufweisenden Tellerfedern (Belleville-Federn) verbunden ist, wobei die Tellerfeder mit dem kleineren Durchmesser mit ihrem äußeren Rand und die Tellerfeder mit dem größeren Durchmesser mit ihrem inneren Rand mit dem Ventilsitzring verbunden sind und der durch die beiden Tellerfedern gebildete, im Querschnitt V-förmige Ringkörper mit seiner dem Ventilsitzring abgewandten Seite und dem Gehäuse eine durch ein Druckmedium beaufschlagbare Kammer begrenzt und mit seinen Rändern am Gehäuse abgestützt ist und der Scheitel des im Querschnitt V-förmigen Ringkörpers in diese Kammer ragt. Dank des erfindungsgemäßen Vorschlages kann der Rohrverschluß mit sehr geringer Baulänge gefertigt werden, damit kann eine Forderung erfüllt werden, mit der der Konstrukteur solcher Rohrverschlüsse ständig in der Praxis konfrontiert wird.

Zur Veranschaulichung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen: Fig. 1 die Ansicht eines Ventilschiebers für Hochvakuum-Anlagen. Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie A - A in Fig. 1, wobei die Ventilklappe in die Durchgangsöffnung des Rohrverschlusses eingeschwenkt, der Schieber jedoch noch nicht dicht verschlossen ist; Fig. 3 ist ebenfalls ein

Schnitt nach der Linie A - A in Fig. 1 mit in die Durchgangsöffnung des Rohrverschlusses eingeschwenkter Ventilklappe, wobei jedoch hier bereits das Ventil dicht verschlossen dargestellt ist.

Der Ventilschieber nach den Fig. 1 - 3 weist ein Schiebergehäuse auf, das aus Gehäuseteilen 1, 2, 3, 4 und 5 aufgebaut ist. Diese Teile sind zweckmäßigerweise zusammengeschweißt. Die stirnseitigen Ventilgehäuseteile 1 und 5 besitzen Anschlußmöglichkeiten an Flansche von Rohrleitungen, hier beispielsweise einen Kranz von Gewindebohrungen 6, die in den Schnittdarstellungen in den Fig. 2 und 3 durch ihre Mittellinie angedeutet sind. Die Ventilklappe 7 mit randseitig angeordneten Dichtleisten oder Dichtlippen 9 ist an einer Tragstange 8 befestigt. Die Tragstange 8 ragt durch das Ventilgehäuse und ist gegenüber diesem abgedichtet. Mit einer Kolben-Zylindereinheit 10 ist diese Tragstange 8 um die Achse 11 schwenkbar. Durch das Schwenken der Ventilklappe 7 wird diese in eine die Durchgangsöffnung 12 des Ventilschiebers freigebende Stellung gebracht (siehe strichlierte Linie 7' in Fig. 1) oder aber in eine diese Durchgangsöffnung versperrende Stellung (Fig. 2 und Fig. 3). Anstelle einer solchen Schwenkbewegung wäre es auch möglich, den Ventilschieber so konstruktiv zu gestalten, daß die Ventilklappe durch eine geradlinige Bewegung in die beiden beschriebenen Stellungen gebracht werden kann.

Um den Ventilschieber bei eingeschwenkter Ventilklappe 7 (Fig. 2) zu schließen, muß der Ventilsitzring 13 in axialer Richtung (Pfeil 14) gegen die Ventilklappe 7 gedrückt werden. Dieser Ventilsitzring 13 kann mehrteilig ausgebildet sein, indem beispielsweise die hochbeanspruchte Dichtzone aus einem anderen Material gefertigt wird, als der übrige Teil des

Ventilsitzringes. Der äußere Rand des Ventilsitzringes 13 ist hier mit zwei zueinander und zum Ventilsitzring 13 koaxial liegenden, zueinander wechselsinnig angeordneten und unterschiedliche Durchmesser aufweisenden Tellerfedern (Belleville-Federn) 15, 16 verbunden. Die Tellerfeder 16 mit dem kleineren Durchmesser ist mit ihrem äußeren Rand und die Tellerfeder 15 mit dem größeren Durchmesser mit ihrem inneren Rand mit dem Ventilsitzring 13 verbunden. Diese beiden Tellerfedern 15 und 16 bilden einen im Querschnitt V-förmigen Ring, wobei der Öffnungswinkel des Querschnitt-V nahe bei 180° liegen kann, vorzugsweise jedoch etwas kleiner als 180° ist, wenn dieser im Querschnitt V-förmige Ring unbelastet ist. Dieser im Querschnitt V-förmige, durch die beiden Tellerfedern 15 und 16 gebildete Ring begrenzt mit seiner dem Ventilsitzring 13 abgewandten Seite eine Kammer 17, die über eine oder mehrere nach außen führende Bohrungen 18 mit einem Druckmedium beaufschlagbar bzw. über diese Bohrungen entlüftbar ist. Der äußere und der innere Rand 19 und 20 des im Querschnitt V-förmigen, durch die beiden Tellerfedern 15 und 16 gebildeten Ringes, sind am Ventilgehäuse sowohl in axialer wie auch in radialer Richtung abgestützt. Der im Querschnitt V-förmige, von den beiden Tellerfedern 15 - 16 gebildete Ring ist so angeordnet, daß sein Scheitel bei unbelasteter Kammer 17 gegen diese gerichtet ist (Fig. 2). Zur Lagerung der einander zugewandten Ränder der Tellerfedern 15 und 16 trägt der Ventilsitzring 13 eine umlaufende, im Querschnitt T-förmige Leiste 21. Auf den durch den Querbalken dieser im wesentlichen T-förmigen Leiste 21 gebildeten Schultern liegen die Ränder der Tellerfedern 15 und 16 auf. Zur Abdichtung der Kammer 17 gegenüber den inneren Ventilräumen trägt der von den beiden Tellerfedern 15, 16 gebildete Ringkörper auf seiner der beaufschlagbaren Kammer 17 zugewandeten Seite mindestens eine dichtende Membrane 22, deren Ränder mit dem Gehäuse bzw. mit dem T-förmigen Ring 21 verlötet oder verschweißt sind. Für diese Membrane 22 kann ein dünnwandiges Element verwendet werden, da diese Membrane auch bei voller Beaufschlagung der Kammer 17 einseitig durch den Ring abgestützt ist.

Die Funktionsweise der beanspruchten Einrichtung ergibt sich aus den beiden Schnittdarstellungen nach den Fig. 2 und 3, in der Fig. 2 ist die Druckkammer 17 in unbelastetem Zustand dargestellt. Der unbelastete, im Querschnitt V-förmige, durch die beiden Tellerfedern 15 und 16 gebildete Ring nimmt dabei die aus der Fig. 2 ersichtliche Stellung ein, der Ventilsitzring 13 ist dabei von der bereits eingeschwenkten Ventilklappe 7 abgehoben. Wird nun die Kammer 17 mit Druck beaufschlagt, so wird dadurch der im Querschnitt V-förmige Ring gespreizt, verflacht, wobei sein Scheitel gegen die Ventilklappe 7 gedrückt wird (Fig. 3). Die mit ihren Rändern verlötete oder verschweißte Membrane 22 hält die Kammer 17 gegenüber den inneren Ventilräumen dicht. Durch den in der Kammer 17 aufzubauenden Druck muß einerseits die Spreizkraft des im Querschnitt V-förmigen Ringes überwunden werden und andererseits muß die Schließkraft für den Ventilschieber aufgebracht werden. Wird die Kammer 17 entlastet, so gehen die Tellerfedern 15 und 16 aufgrund ihres elastischen Verhaltens in ihre Ursprungslage zurück und öffnen damit den Ventilschieber.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei Tellerfedern 16 und 15 verwendet worden. Grundsätzlich wäre es möglich, eventuell mehrschichtige Tellerfedernpakete vorzusehen, falls die erforderlichen Rückstellkräfte dies notwendig machen sollten, was eventuell von der Größe des Ventil- schiebers und eventuell andererseits von der Art seines Einsatzes abhängig sein kann. Sowohl bei der gezeigten Konstruktion, wie auch bei einer Konstruktion, die mehrschichtige Tellerfedern verwendet, ist die Verstellmechanik für den Ventilsitzring außerordentlich gedrungen zu bauen, so daß Ventilschieber mit geringer Baulänge gefertigt werden können.

Im gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Kammer 17 gegenüber den Ventilinnenräumen durch eine dünne, außerordentlich nachgiebige Membran 22 abgedichtet, die mit ihren Rändern gegenüber dem Ventilgehäuse verlötet oder verschweißt ist. Diese Membran kann sehr dünnwandig und damit sehr nachgiebig gestaltet sein, da sie ja bei beaufschlagter Kammer 17 stets an den Tellerfedern anliegt und von diesen abgestützt wird, so daß diese Membran allein Dichtungsfunktionen übernehmen kann. Grundsätzlich wäre es auch möglich, die Ränder der Tellerfedern 15 und 16 gegenüber dem Ventilgehäuse unmittelbar abzudichten, beispielsweise durch eingelegte Dichtleisten. Falls die einschlägige Industrie elastische Lote zur Verfügung stellt, ist nicht auszuschließen, daß die Ränder der Tellerfedern 15 und 16 selbst an den entsprechenden Gehäuseteilen angelötet werden. Die Tellerfedern 15 und 16 selbst können in allen Fällen entweder gleiche oder auch unterschiedliche Ringbreiten aufweisen.

Claims (3)

1. Rohrverschluß, insbesondere Ganzmetall-Ventilschieber für Hochvakuumanlagen mit einem Gehäuse und einer darin verstellbar gelagerten Ventilklappe, wobei die Ventilklappe durch eine in ihrer Ebene erfolgende Schiebe- und/oder Schwenkbewegung in eine die Durchgangsöffnung des Ventilschiebers verschließende, bzw. diese Durchgangsöffnung freigebende Stellung bringbar ist und zum dichtenden Verschluß ein koaxial zur Durchgangsöffnung liegender Ventilsitzring axial verstellbar und gegen die Ventilklappe drückbar ist und die Rückstellung des Ventilsitzringes mittels Federkraft erfolgt und Ventilsitzring und Ventilklappe innseitig bzw. randseitig miteinander in Wirkverbindung tretende Dichtelemente aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Rand des Ventilsitzringes (13) mit mindestens zwei zueinander und zum Ventilsitzring (13) koaxial liegenden, zueinander wechselsinnig angeordneten und unterschiedliche Durchmesser aufweisenden Tellerfedern (Belleville-Federn) (15, 16) verbunden ist, wobei die Tellerfeder (16) mit dem kleineren Durchmesser mit ihrem äußeren Rand und die Tellerfeder (15) mit dem größeren Durchmesser mit ihrem inneren Rand mit dem Ventilsitzring (13) verbunden sind und der durch die beiden Tellerfedern (15, 16) gebildete, im Querschnitt V-förmige Ringkörper mit seiner dem Ventilsitzring (13) abgewandten Seite und dem Gehäuse (1, 2) eine durch ein

Druckmedium beaufschlagbare Kammer (17) begrenzt und mit seinen Rändern (19, 20) am Gehäuse (1, 2) abgestützt ist und der Scheitel des im Querschnitt V-förmigen Ringkörpers in diese Kammer (17) ragt.

2. Rohrverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitzring (13) an seinem äußeren Rand und an seiner der Ventilklappe (7) abgewandten Seite einen im Querschnitt im wesentlichen T-förmigen Ring (21) trägt und die einander zugewandten Ränder der Tellerfedern (15, 16) auf der durch den Querbalken des im Querschnitt T-förmigen Ringes (21) gebildeten Schultern aufliegen.

3. Rohrverschluß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der von den beiden Tellerfedern (15, 16) gebildete Ringkörper auf seiner der beaufschlagbaren Kammer (17) zugewandten Seite mindestens eine dichtende Membrane (22) trägt, deren Ränder vorzugsweise mit dem Gehäuse bzw. mit dem T-förmigen Ring (21) verlötet oder verschweißt sind.