DE3248150C1

DE3248150C1 - Gasdosierventil fuer Hochvakuumanlagen

Info

Publication number: DE3248150C1
Application number: DE3248150A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Haag Schertler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-12-27
Filing date: 1982-12-27
Publication date: 1984-07-19
Also published as: US4520993A; GB2133509A; CH663071A5; JPS59133874A; GB2133509B; GB8334203D0

Description

dadurch gekennzeichnet, daß

25

das Dosierventil für Hochvakuumzwecke in Ganzmetallausführung ausgebildet ist, wobei das metallische, elastisch verformbare Rohrstück (i) einen Teil des Ventilgehäuses (25) bildet und die Buchse (10) gegenüber dem Rohrstück (1) dickwandig ausgebildet ist
h) die Bohrung (17) in ihrem Volumen veränderbar und mit einem inkompressiblen Medium gefüllt ist.

(Die Ansprüche 2 bis 11 der Eingabe vom 14. Oktober 1983 werden unverändert aufrechterhalten.)

2. Dosierventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der rotationssymmetrische Ventilkörper (3) als Kugel oder Doppelkegel ausgebildet und im Rohrstück (1) gegen axiale Verschiebung gesichert ist.

3. Dosierventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der rotationssymmetrische Ventilkörper als im Rohrstück (1) schwenkbar gelagerte Klappe ausgebildet ist.

4. Dosierventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Mündungsöffnung (18) der Bohrung (17) der Buchse (10) im mittleren Bereich zwischen den Buchse (10) und Rohrstück (1) fest und dicht verbindenden Schweißnähten (12,13) liegt.

5. Dosierventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (B) der Schweißnähte (12, 13) bzw. die Länge der Buchse (10) zumindest annähemd so groß ist wie der Durchmesser des Rohrstückes (1).

6. Dosierventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der als Kugel oder Doppelkegel ausgebildete Ventilkörper (3) am in Achsrichtung des Rohrstückes (1) gesehen einander entgegengesetzten Seiten (4,5) quer zur Achse des Rohrstückes (1) stehende Stege (6, 7) aufweist, welche randseitig an Querschnittsverengungen (9,11) des Rohrstückes (1) anliegen.

7. Dosierventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsverengung durch einen in das Rohrstück (1) eingesetzten Sprengring (9)

gebildet wird.

8. Dosierventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (10) einen Fortsatz (14) aufweist, der von der Bohrung (17) durchsetzt ist und der endseitig ein Gewinde (15) trägt, auf welches ein Drehgriff (16) aufgeschraubt ist, welcher mit einem in der Bohrung (17) angeordneten und darin verschiebbaren Kolben (22) in Wirkverbindung steht.

9. Dosierventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Fortsatz (14) bezogen auf das Rohrstück (1) radial erstreckt und von der Bohrung (17) in seiner Achsrichtung durchsetzt ist.

10. Dosierventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das endseitig am Fortsatz (14) angeordnete Gewinde (15) ein Außengewinde ist und die Muffe (16) als manuell betätigbarer Drehgriff ausgebildet ist und zwischen dem in der Bohrung (17) befindlichen Kolben (22) und der Innenseite (24) der Muffe (16) ein Druckstößel (23) angeordnet ist.

11. Dosierventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckstößel (23) über seine Länge mindestens zwei Abschnitte unterschiedlichen Durchmessers aufweist und der mit der Innenseite (24) des Drehgriffes (16) zusammenwirkende Abschnitt (26) den größeren Durchmesser aufweist und dieser Abschnitt in einer endseitigen Bohrung (27) des Fortsatzes (14) kolbenartig geführt ist.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Dosierventil mit folgenden Merkmalen

a) einem Ventilgehäuse

b) einem im Ventilgehäuse gelagerten rotationssymmetrischen Ventilkörper

c) der Ventilkörper liegt zumindest in seiner der Dosierung dienenden Aktivstellung in einem elastisch verformbaren, mit dem Ventilgehäuse verbundenen Rohrstück

d) das Rohrstück ist zumindest in dem den Ventilkörper in seiner Aktivstellung aufnehmenden Bereich von einer muffenartigen, vorzugsweise zylindrischen Buchse umschlossen

e) die Buchse ist dicht und fest mit dem Rohrstück verbunden

f) die Buchse weist mindestens eine mit einem Druckkräfte übertragenden Medium gefüllte Bohrung auf, deren innere Mündungsöffnung in der mit der Außenseite des Rohrstücks gepaarten Innenwandung der Buchse liegt.

Aus der DE-OS 25 11 306 ist ein Schlauchabsperrventil bekannt mit einem torpedoförmigen Einsatzstück, einem um diesen herum angebrachten, zylindrischen gummielastischen Schlauch und einem zylindrischen Gehäuse, an dem der Schlauch mit den beiden Enden festgeklemmt ist. Dieses Schlauchabsperrventil wird geschlossen, indem Druckluft zwischen das Gehäuse und den Schlauch eingepreßt wird, so daß der Schlauch in Richtung auf das Einsatzstück hin sich bewegt und dadurch der Durchgang zwischen Schlauch und Einsatzstück abgesperrt wird. Solche Schlauchabsperrventile haben sich in Leitungen, die von Flüssigkeiten mit geringem Druck durchströmt werden bewährt. Für den Einsatz in Hochvakuumanlagen sind sie jedoch nicht brauchbar, vor allem dann nicht, wenn es darum geht, Ventile dieser

Bauart für die Dosierung von Gasmengen geringster Drücke zu verwenden.

Dosierventile für diesen Zweck werden als Nadelventile ausgebildet, deren Einsatzbereich jedoch beschränkt ist. Bei Hochvakuumanlagen werden an Gasdosierventile hohe Anforderungen gestellt, und zwar in bezug auf ihren Regelbereich. Dieser Regelbereich soll 10"⁹ Torr. I/sec. bis 100 Torr. 1/sec. bezogen auf Helium und 20⁰C betragen. Um diesen so weit gesteckten Bereich erfassen zu können, geht die Erfindung von den bisher bekannten und angewandten Nadelventilen für Dosierzwecke ab und greift auf das eingangs erwähnte Ventilprinzip zurück, wobei die Lösung für die aufgezeigte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß

g) das Dosierventil für Hochvakuumzwecke in Ganzmetallausführung ausgebildet ist, wobei das metallische, elastisch verformbare Rohrstück (1) einen Teil des Ventilgehäuses (25) bildet und die Buchse < (10) gegenüber dem Rohrstück (1) dickwandig ausgebildet ist

h) die Bohrung (17) in ihrem Volumen veränderbar und mit einem inkompressiblen Medium gefüllt ist.

25

Aufbau und Wirkungsweise dieses erfindungsgemäßen Dosierventiles wird anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Diese Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel. Ausführungsvarianten sind in der Beschreibung erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Querschnitt durch das Dosierventil und

F i g. 2 eine Ansicht in der durch den Pfeil A in F i g. 1 angedeuteten Blickrichtung.

Das als Ganzmetallventil ausgebildete Gasdosierventil nach den Abbildungen 1 und 2 besitzt als Teil des Ventilgehäuses 25 ein Rohrstück 1, welches endseitig Anschlußmöglichkeiten für eine hier nicht dargestellte Rohrleitung oder für einen Behälter aufweist. Das rechtsseitige Ende ist hier beispielsweise als Flansch 2 ausgebildet. In diesem Rohrstück 1 liegt ein rotationssymmetrischer Ventilkörper 3, der hier als Doppelkegel ausgebildet ist und dessen Achse in und parallel zur Achse des Rohrstückes 1 liegt. Der Durchmesser der größten Querschnittsebene E des Ventilkörpers 3 entspricht in etwa dem Innendurchmesser des Rohrstückes 1 soweit, daß dieser Ventilkörper 3 in das Rohrstück eingeführt und eingesetzt werden kann. Zur Lagesicherung des Ventilkörpers 3 gegen axialen Versatz tragen die endseitig abgeflachten Stirnseiten 4 und 5 sich quer zur Achse des Rohrstückes 1 erstreckende Stege 6 und 7, welche an Querschnittsverjüngungen des Rohrstük-.kes 1 anliegen. Die eine Querschnittsverjüngung ist hier durch einen in eine Nut an der Innenfläche 8 des Rohrstückes 1 eingesetzten Sprengring 9 gebildet, die andere durch die Verengung des inneren Durchmessers des Rohrstückes 1 im linken Bereich (Fig. 1). Bei dieser Ausführungsform, wie in den F i g. 1 und 2 gezeigt, verbleibt der Ventilkörper 3 stets in jenem Bereich, der hier einerseits durch den Sprengring 9 und andererseits durch die Absatzfläche 11 des Rohrstückes 1 begrenzt ist.

In diesem letzterwähnten Bereich ist das Rohrstück 1 von einer gegenüber diesem Rohrstück 1 dickwandigen, hier im wesentlichen zylindrischen Buchse 10 muffenartig umschlossen, welche mit dem Rohrstück 1 über die beiden randseitigen Schweißnähte 12,13 fest und dicht verbunden ist. Diese gegenüber dem Rohrstück 1 dickwandige Buchse 10 besitzt einen, bezogen auf das Rohrstück 1 radial sich erstreckenden Fortsatz 14, dessen Endseite ein Außengewinde 15 trägt, auf welche ein manuell betätigbarer Drehgriff 16 aufgeschraubt ist. In Achsrichtung dieses Fortsatzes 14 erstreckt sich in diesem eine Bohrung 17, und zwar über die gesamte Länge dieses Fortsatzes 14 und durch die Buchse 10 hindurch, wobei die innere Mündungsöffnung 18 dieser Bohrung 17 in der mit der Außenseite 19 des Rohrstückes 1 gepaarten Innenwandung 20 der Buchse 10 liegt. Diese Bohrung ist mit einem inkompressiblen Medium 21, beispielsweise Paraffin öder Hydrauliköl gefüllt. In diese Bohrung ist ein Kolben 22 eingesetzt. Ein Druckstößel 23, der über seine Länge zwei Abschnitte unterschiedlichen Durchmessers aufweist, liegt mit seinem einen Ende am Kolben 22 an, mit dem anderen Ende an der Innenseite 24 des manuell betätigbaren Drehgriffes 16. Der obere Abschnitt 26 mit dem größeren Durchmesser dient als Führungskolben in der als Führungszylinder ausgebildeten Bohrung 27 des Fortsatzes 14.

Soweit zum grundsätzlichen Aufbau dieses in den F i g. 1 und 2 gezeigten ganzmetallischen Gasdosierventils. Bei geöffnetem Ventil ist der Griff 16 soweit hochgedreht, daß das Medium 21 in der Bohrung 17 praktisch drucklos ist. Die Durchgangsöffnung des Dosierventiles ist gegeben durch das Spiel zwischen dem Innendurchmesser des Rohrstückes 1 einerseits und der größten Querschnittsebene Eats Ventilkörpers 3 andererseits und dieses Spiel kann sehr klein gehalten werden. Soll diese Durchgangsöffnung nun zu Regelzwekken verjüngt werden, so wird der Drehgriff 16 gedreht, so daß er nach unten.(Fig. 1) wandert. Dadurch drückt der Stößel 23 auf den Kolben 22, der wiederum auf das Medium 21 einwirkt. Der dadurch im Medium 21 anwachsende Druck preßt dieses Medium in die konstruktionsbedingte Fuge, die durch die Innenwandung 20 der Buchse 10 einerseits und die zwischen den Schweißnähten 12 und 13 andererseits liegende Außenseite 19 des Rohrstückes 1 begrenzt wird, so daß dieses Rohrstück 1 im Bereich seiner Überdeckung durch die Buchse 10 querschnittsverjüngend eingeschnürt wird, wodurch sich der Durchgangsspalt oder die Durchgangsöffnung des Ventils immer mehr verkleinert. Aufgrund ihrer dickwandigen Konstruktion nimmt im Gegensatz zum Rohrstück 1 die Muffe 10 diesen Druckanstieg ohne besondere Verformung auf. Die Verformung des Rohrstückes 1 geschieht ausschließlich im elastischen Bereich des Materials. Wird der Drehgriff 16 zurückgeschraubt, im Sinne einer Druckverminderung, so wird das Medium 21 durch die elastische Rückstellkraft des Rohrstükkes 1 wiederum in die Bohrung 17 zurückgedrängt.

Durch die Gestaltung des Gewindes 15 hinsichtlich Gewindehöhe und Gewindedurchmesser und durch die Wahl des Querschnitts der Bohrung 17 können Übersetzungsverhältnisse in weitem Umfang beherrscht werden.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist als Ventilkörper 3 ein Doppelkegel gezeigt, in dessen größter Querschnittsebene E die Dichtungskante liegt, die bei der geschilderten Querschnittsverjüngung des Rohrstücks 1 mit der Innenwand dieses Rohrstückes zusammenwirkt. Anstelle eines solchen Doppelkegels kann aber auch eine Kugel eingesetzt werden. Ferner ist es möglich, einen scheiben- oder klappenartigen Ventilkörper hier anzuordnen, der darüberhinaus noch schwenkbar gelagert werden kann. In diesem Fall sind die Schwenkachsen mit einem Längsspiel auszustatten, so daß sich die Rohrwandung des Rohrstückes 1 bei der Betätigung des Dosierventiles im geschilderten Sinne frei bewegen

kann. Bei der Benutzung des so ausgebildeten Ventils als Dosierventil steht dann der scheibenartige Ventilkörper mit seiner Vorzugsebene rechtwinkelig zur Längsachse des Rohrstückes. Diese Stellung wird als Aktivstellung bezeichnet. Ventilkörper der hier oben geschilderten Art können auch so gelagert werden, daß sie in ihre Aktivstellung durch eine Bewegung in der Längsrichtung des Rohrstückes 1 ein- bzw. ausgefahren werden können, eventuell noch durch eine seitliche Schwenkbewegung, wie dies bei Ventilschieberkonstruktionen be- ίο kannt ist.

Anstelle eines manuell betätigbaren Drehgriffes 16 können auch motorisch betriebene Stellglieder verwendet werden. Dazu könnte die Außenseite dieser Muffe 16 eine Verzahnung besitzen, die mit einem motorisch betriebenen Ritzel zusammenwirkt. Auch Stellglieder, die Axialbewegungen oder Schwenkbewegungen ausführen, beispielsweise Kolben-Zylinder-Stellglieder oder Hebelstellglieder sind hier einsetzbar.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel verläuft die in ihrem Volumen verringerbare Bohrung 17 radial zum Rohrstück 1. Da sich der Druck in einem solchen Medium nach allen Richtungen gleichmäßig fortpflanzt, könnte eine solche Bohrung auch in einer anderen Richtung verlaufen, beispielsweise könnte sie winkelig ausgebildet sein, so daß ein Abschnitt dieser winkelig verlaufenden Bohrung etwa parallel zur Achse des Rohrstückes 1 liegt. Dies kann dann von Bedeutung sein, wenn aus Platzgründen eine Radialerstreckung, wie in den F i g. 1 und 2 gezeigt, nicht anwendbar ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

35 .

40

50

60

65

Claims

Patentansprüche:
1. Dosierventil mit folgenden Merkmalen

a) einem Ventilgehäuse

b) einem im Ventilgehäuse gelagerten rotationssymmetrischen Ventilkörper

c) der Ventilkörper liegt zumindest in seiner der Dosierung dienenden Aktivstellung in einem elastisch verformbaren, mit dem Ventilgehäuse verbundenen Rohrstück

d) das Rohrstück ist zumindest in dem den Ventilkörper in seiner Aktivstellung aufnehmenden Bereich von einer muffenartigen, vorzugsweise zylindrischen Buchse umschlossen

e) die Buchse ist dicht und fest mit dem Rohrstück verbunden

f) die Buchse weist mindestens, eine mit einem Druckkräfte übertragenden Medium gefüllte Bohrung auf, deren innere Mündungsöffnung in der mit der Außenseite des Rohrstücks gepaarten Innenwandung der Buchse liegt,