DE3501077C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Pulsventil gemäß dem Oberbe­ griff des Patentanspruches 1.

Zur Erzeugung gepulster Gas- oder Flüssigkeitsstrahlen werden elektromagnetisch oder piezoelektrisch angetriebene Pulsventile verschiedenster Bauart eingesetzt.

Aus der DE-PS 22 47 091 ist ein Hochvakuumventil mit einem mittels Membran vom Ventilkörper abgedichteten Antriebs­ körper bekannt. Dabei handelt es sich um ein mittels An­ triebsschraube betätigtes Dosierventil, wobei im Ventil­ körper Unterdruck und im Antriebskörper Atmosphärendruck herrscht.

Die bekannten Ventile dieser Art haben den Nachteil, daß sie, weil jeweils anwendungsspezifisch konstruiert, die vier Eigenschaften:
hoher Betriebsdruck,
kurze Impulsdauer,
hohe Pulsfolge und
für extreme Temperaturen verwendbar, nicht in einer Konstruktion vereint aufweisen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine gepulste Ventildüse für ein Atomstrahlspektrometer bereitzustellen, bei der die Pulsdauer variabel, die Pulsfolge bis zu 150 Pulsen/sec betragen, die Düse sowohl geheizt als auch gekühlt und ein maximaler Betriebs­ druck bis 50 bar einstellbar sein soll.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist in dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 beschrieben.

Die übrigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen der Erfindung wieder.

Der besondere Vorteil der Erfindung be­ steht darin, daß der piezoelektrische Antrieb nicht gegen den Betriebsdruck im Vorratsraum arbeiten muß. Es kann daher mit wesentlich höherem Betriebsdruck gearbeitet werden als bei den bisherigen gepulsten Düsen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungs­ beispiels mittels der Figur näher erläutert.

Das Pulsventil besteht aus einem Ventilkörper 1 mit einem stirnseitig demontierbaren Düsenkörper 2, dessen Öffnung mit auswechselbaren Blenden 3 unterschiedlicher Durch­ messer versehen werden kann. Der Ventilkörper 1 weist einen Vorratsraum 4 auf, in dem der Ventilsitz 5 und das mit dem Ventilstempel 6 verbundene Verschlußstück 7 untergebracht sind, und der über einen Anschlußstutzen 8 mit dem gasförmigen, flüssigen oder gas-flüssiggemisch­ ten Druckmittel versorgt wird. Der Ventilstempel 6 ragt in den mittels Membrane 9 vom Vorratsraum 4 vakuumdicht getrennten, evakuierbaren Antriebsraum 10 des mit dem Ventilkörper 1 fest verbundenen Antriebskörpers 11 hin­ ein. Ein erster thermisch und elektrisch isolierender Körper 12 verbindet den Ventilstempel 6 mit einem piezo­ elektrischen Antrieb 20 der aus einem Stapel piezoelektri­ scher Kristalle besteht und über einen zweiten thermisch und elektrisch isolierenden Körper 13 gegen den Ventil­ körper 1 abgestützt ist. Außerdem ist der Ventilstempel 6 über ein elastisches Element 14 und eine Einstellvor­ richtung 15 mit dem Antriebskörper 11 verbunden. Der An­ triebskörper 11 ist in einem vakuumdichten Gehäuse 16 unter­ gebracht, daß am unteren Ende mit dem Ventilkörper 1 ver­ bunden und am oberen Ende mit einer Flanschverbindung 17 ausgestattet ist.

Sowohl das Gehäuse 16 als auch der Antriebskörper 11 wer­ den über einen Pumpstutzen 18 und die Bohrungen 19, 19 a evakuiert. Das thermisch und elektrisch isolierende Vakuum und die isolierenden Körper 12 und 13 schützen den piezoelektri­ schen Antrieb 20 vor den extremen Temperaturen des Ventilkörpers 1 und des Druckmittels im Vorrats­ raum 4, die ebenso wie der Düsenkörper 2 geheizt oder ge­ kühlt sein können. Der Druck im Vorratsraum 4 wirkt über die Membrane 9 und den mit ihr verbundenen Ventilstempel 6 gegen die Federkraft des aus Tellerfedern bestehenden elastischen Elementes 14. Die Tellerfedern müssen so stark ausgelegt sein, daß mit der Einstellvorrichtung 15 ein Druck eingestellt werden kann, der der Summe aus dem maximalen Betriebsdruck im Vorratsraum 4 und dem mindestens zum Schließen notwendigen Druck des Ventilstempels 6 ent­ spricht.

• Bezugszeichenliste
   1 Ventilkörper
   2 Düsenkörper
   3 Blende
   4 Vorratsraum
   5 Ventilsitz
   6 Ventilstempel
   7 Verschlußstück
   8 Anschlußstutzen
   9 Membrane
  10 Antriebsraum
  11 Antriebskörper
  12 erster thermisch und elektrisch isolieren­ der Körper
  13 zweiter thermisch und elektrisch isolieren­ der Körper
  14 elastisches Element
  15 Einstellvorrichtung
  16 Gehäuse
  17 Flanschverbindung
  18 Pumpstutzen
  19 Bohrung
  19 a Bohrung
  20 piezoelektrischer Antrieb

Claims (3)

1. Pulsventil mit einem Ventilsitz, einem Verschlußstück, einem Ventilstempel und einem Antrieb für den Ventilstempel, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) der Antrieb aus einem Stapel piezoelektrischer Kristalle besteht,
• b) die Kristalle des Antriebs (20) ringförmig um den Ventilstempel (6) konzentrisch angeordnet sind, von elektrisch und thermisch isolierendem Vakuum umgeben sind und die Hubkraft mittels thermisch und elektrisch isolierender Körper (12, 13) über­ tragbar ist,
• c) der Ventilkörper (1) einen Vorratsraum (4) für das Druckmittel aufweist, der mittels Membrane (9) vakuumdicht vom Antriebsraum (10) des Antriebs­ körpers (11) getrennt ist,
• d) ein evakuierbares Gehäuse (16) den Antriebs­ körper (11) umschließt und
• e) die Austrittsöffnung des Ventilsitzes (5) mit einem auswechselbare Blenden (3) tragenden Düsen­ körper (2) versehen ist,
• f) der Ventilkörper (1) und der Düsenkörper (3) heiz- oder kühlbar sind.

2. Pulsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein elastisches Glied (14) zwischen Antriebskörper (11) und Ventilstempel (6) derart eingebracht ist, daß eine dem Betriebsdruck im Vorratsraum (4) entgegen­ wirkende Vorspannung der Membrane (9) einstellbar ist.

3. Pulsventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Hub durch die Anzahl der piezo­ elektrischen Kristalle des Antriebs (20) und durch Variation der angelegten Vorspannung einstellbar ist.