DE4421955A1

DE4421955A1 - Ventil

Info

Publication number: DE4421955A1
Application number: DE19944421955
Authority: DE
Inventors: Helmut Stadtmueller
Original assignee: Leybold AG
Current assignee: Oerlikon Deutschland Holding GmbH
Priority date: 1994-06-23
Filing date: 1994-06-23
Publication date: 1996-01-04

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil für eine Verbindungs leitung zwischen der Saugseite und der Druckseite einer Vakuumpumpe, welches bei Überschreitung eines maximal zu lässigen Überdruckes an der Druckseite gegenüber der Saugseite öffnet und einen durch die Kraft einer im Ven tilgehäuse abgestützten Ventilfeder gegen einen Ventil sitz anliegenden Schließkörper hat, dessen Bewegungen durch eine Schwingungsdämpfvorrichtung gedämpft sind.

Ein Ventil der vorstehenden Art ist in der DE-C 28 58 339 in Verbindung mit einer Wälzkolben-Vakuumpumpe beschrie ben. Bei solchen Vakuumpumpen dient die Verbindungslei tung dazu, die Vakuumpumpe kurzzuschließen, wenn eine an ihrer Druckseite angeschlossene Vorpumpe die ihr zuge führte Luft nicht rasch genug weiterzufördern vermag und es dadurch zwischen der Druckseite der Vakuumpumpe und der Saugseite der Vorpumpe zu einem Druckanstieg kommt. Dieser Druck kann sich dann über die Verbindungsleitung und das Ventil zur Saugseite der Vakuumpumpe hin abzu bauen. Die Vakuumpumpe muß deshalb ein und dasselbe Luft volumen erneut fördern.

Es hat sich gezeigt, daß der Schließkörper des Ventils beim Arbeiten der Vakuumpumpe sehr plötzliche Öffnungs- und Schließbewegungen ausführt. Dadurch kommt es zu einer starken und störenden Geräuschbildung und oftmals sogar zu einer Zerstörung des Ventils. Um einem solchen Miß stand entgegenzuwirken, hat man bei dem Ventil nach der eingangs genannten DE-C 28 58 339 den Schließkörper topf förmig ausgebildet und seine durch diese topfförmige Aus bildung entstehende Mantelfläche mittels einer Lager buchse aus Kunststoff geführt. Ausdrücklich ist in der Schrift angeführt, daß hierbei ein enger Lagerspalt ent stehen soll, durch den bei der Hubbewegung des Ventilkör pers das noch vorhandene Gas mit relativ großem Wider stand gedrückt oder gesaugt wird. Dadurch soll zusätzlich zu einer Schwingungen dämpfenden Wirkung infolge der La gerreibung eine stoßdämpfende Wirkung eintreten.

Tatsächlich tritt die gewünschte Wirkung jedoch nur sehr unvollkommen ein, da beim Arbeiten der Vakuumpumpe nach einem weitgehenden Evakuieren eines Rezipienten nur noch äußerst geringe Luftvolumina gefördert werden. Die Lager reibung hat sich in der Praxis als sehr nachteilig erwie sen, da in der abzusaugenden Luft oftmals Fremdkörper vorhanden sind, welche sich in Lagerspalt festsetzen. Es kommt dann zu einer erhöhten Reibung mit starker Wär meentwicklung und dadurch zu einem Fest fressen oder Ver klemmen des Ventilkörpers. Ein weiterer Nachteil der Füh rung des Ventilkörpers liegt darin, daß bei Fluchtungs fehlern dieser Führung in Bezug auf den Ventilsitz das Ventil nicht zuverlässig dicht schließt.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Ventil der eingangs genannten Art so auszubilden, daß es möglichst geräuscharm arbeitet und eine hohe Lebensdauer hat.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schwingungsdämpfvorrichtung durch einen nach außen abgedichteten, mit einem eigenen Dämpfmittel arbeitenden Schwingungsdämpfer gebildet ist, welcher eine Kolben stange mit einem in eine Dämpfkammer eines Dämpferzylin ders beweglichen Kolben hat, und der mit einem Ende mit dem Ventilgehäuse verbunden ist und mit seinem anderen Ende den Schließkörper trägt.

Bei einem solchen Ventil arbeitet der Schließkörper ohne harte Stöße. Deshalb werden Geräusche vermieden. Weiter hin hat das Ventil eine hohe Lebensdauer, weil sein Schließkörper nicht mit hoher Geschwindigkeit auf den Ventilsitz bzw. einem seinen Öffnungshub begrenzenden An schlag auftrifft.

Besonders vorteilhaft ist das Ventil gestaltet, wenn der Schwingungsdämpfer mit seinem Dämpferzylinder mit einem auf dem Ventilgehäuse befestigten Ventildeckel verbunden ist und wenn das freie Ende seiner Kolbenstange den Schließkörper trägt. Bei einem solchen Ventil bildet der Ventildeckel mit dem Schwingungsdämpfer, der Ventilfeder und dem Schließkörper eine einfach zu montierende und bei Wartungsarbeiten leicht auszutauschende Baueinheit.

Der Schließkörper vermag sich beim Aufsetzen auf den Ven tilsitz der Ausrichtung des Ventilsitzes anzupassen, so daß das Ventil zuverlässig dichtet, ohne daß hohe Ferti gungsgenauigkeiten erforderlich werden, wenn gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung der Schließkörper re lativ zur Kolbenstange allseitig begrenzt schwenkbar mit der Kolbenstange verbunden ist.

Die Schließkraft des Ventils kann auf einfache Weise und mit hoher Genauigkeit eingestellt werden, wenn gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung der Dämpferzy linder mit Außengewinde in seiner Außenmantelfläche in ein Innengewinde des Ventildeckels in Bezug auf seinen Abstand vom Ventilsitz verstellbar geschraubt ist.

Fertigungstechnisch vorteilhaft ist es, wenn die Ventil feder zwischen einer schließgliedseitigen Stirnfläche des Dämpferzylinders und einem mit dem Schließkörper zu ver bindenden Kopf der Kolbenstange eingespannt ist.

Den Anforderungen für ein Ventil in einer Verbindungslei tung einer Wälzkolben-Vakuumpumpe für die Metallurgie entspricht das erfindungsgemäße Ventil ganz besonders, wenn in dem Dämpferzylinder als Dämpfmittel eine Flüssig keit vorgesehen ist. Solche mit Flüssigkeit arbeitenden Schwingungsdämpfer sind derzeit im Handel erhältlich, so daß für das erfindungsgemäße Ventil auf in der Praxis er probte Bauteile zurückgegriffen werden kann. Mit Flüssig keit arbeitende Dämpfer haben die für Vakuumpumpen vor teilhafte Eigenschaft, bei harten Stößen relativ starr zu sein und bei länger wirkenden Kräften selbst dann anzu sprechen, wenn diese gering sind.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine da von in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend be schrieben. In dieser zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Wälzkolben- Vakuumpumpe mit dem erfindungsgemäßen Ventil,

Fig. 2 einen gegenüber Fig. 1 im Maßstab ver größerten Schnitt durch das Ventil.

Die in Fig. 1 gezeigte, als Wälzkolbenpumpe ausgebildete Vakuumpumpe hat ein Pumpengehäuse 1 mit zwei in einem Schöpfraum 2 angeordneten Drehkolben 3, 4, welche sich um parallele Achsen 5, 6 wie Zahnräder drehen und dadurch eine Förderung von einer Saugseite 7 zu einer Druckseite 8 bewirken, was durch zwei Pfeile verdeutlicht wurde.

Von der Druckseite 8 führt unter Umgehung der Drehkolben 3, 4 eine Verbindungsleitung 9 zurück zur Saugseite 7. In dieser Verbindungsleitung 9 ist ein Ventil 10 angeordnet, welches einen in Schließstellung gegen einen Ventilsitz 11 anliegenden Schließkörper 12 hat. Öffnet dieses Ventil 10, dann vermag Gas durch die Verbindungsleitung 9 von der Druckseite 8 zurück zur Saugseite 7 zu strömen.

Das Ventil 10 ist in Fig. 2 stark vergrößert darge stellt. Zu erkennen ist dort ein topfförmiger Ventildec kel 13, der ein strichpunktiert dargestelltes Ventilge häuse 14 verschließt. In den topfförmigen Bereich des Ventildeckels ist innenseitig ein Gewindering 15 einge setzt, welcher Innengewinde 16 hat, in welches ein Schwingungsdämpfer 17 mit Außengewinde 18 eines Dämpfer zylinders 19 geschraubt ist. Dieser Dämpferzylinder 19 kann unterschiedlich weit in den Ventildeckel 13 hinein geschraubt werden und wird in der jeweils gewünschten Po sition durch eine Kontermutter 20 fixiert.

In den Dämpferzylinder 19 hinein führt eine Kolbenstange 21, auf der innerhalb des Dämpferzylinders 19 ein Kolben 22 angeordnet ist. Bewegt sich der Kolben 22 in der Zeichnung gesehen nach oben, also zunehmend in den Dämp ferzylinder 19 hinein, dann verdrängt er Flüssigkeit aus einer Dämpfkammer 23 über Löcher 24 in der Mantelfläche der Dämpfkammer 23 zu einem Absorberraum 25. Schwingungs dämpfer dieser Art sind für andere Anwendungsfälle be kannt und beispielsweise von der Firma ACE-Stoßdämpfer GmbH, D-40764 Langenfeld, erhältlich.

Die Kolbenstange 21 hat an ihrem unteren, freien Ende einen Kopf 26 mit einer leicht balligen, unteren Stirn fläche. Auf diesem Kopf 26 ist der Schließkörper 12 mit einem Federring 28 derart gehalten, daß er allseitig be grenzt pendeln und sich dadurch nach dem Ventilsitz 11 ausrichten kann. Die Schließkraft des Ventils 10 wird durch eine Ventilfeder 29 festgelegt, welche sich einer seits auf dem Kopf 26 und damit indirekt auf dem Schließ körper 12 und auf einer unteren Stirnfläche des Dämpfer zylinders 19 abstützt. Schraubt man den Dämpferzylinder 19 im Innengewinde 16 in der Zeichnung gesehen weiter nach unten, dann erhöht sich die Druckkraft der Ventil feder 29 auf den Schließkörper 12, so daß das Ventil dann erst bei einem erhöhten Druck öffnet.

Bezugszeichenliste

1 Pumpengehäuse
2 Schöpfraum
3 Drehkolben
4 Drehkolben
5 Achse
6 Achse
7 Saugseite
8 Druckseite
9 Verbindungsleitung
10 Ventil
11 Ventilsitz
12 Schließkörper
13 Ventildeckel
14 Ventilgehäuse
15 Gewindering
16 Innengewinde
17 Schwingungsdämpfer
18 Außengewinde
19 Dämpferzylinder
20 Kontermutter
21 Kolbenstange
22 Kolben
23 Dämpfkammer
24 Loch
25 Absorberraum
26 Kopf
27 Stirnfläche
28 Federring
29 Ventilfeder
30 Stirnfläche.

Claims

1. Ventil für eine Verbindungsleitung zwischen der Saug seite und der Druckseite einer Vakuumpumpe, welches bei Überschreitung eines maximal zulässigen Überdruckes an der Druckseite gegenüber der Saugseite öffnet und einen durch die Kraft einer im Ventilgehäuse abgestützten Ven tilfeder gegen einen Ventilsitz anliegenden Schließkörper hat, dessen Bewegungen durch eine Schwingungsdämpfvor richtung gedämpft sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsdämpfvorrichtung durch einen nach außen abge dichteten, mit einem eigenen Dämpfmittel arbeitenden Schwingungsdämpfer (17) gebildet ist, welcher eine Kol benstange (21) mit einem in eine Dämpfkammer (23) eines Dämpferzylinders (19) beweglichen Kolben (22) hat, und der mit einem Ende mit dem Ventilgehäuse (14) verbunden ist und mit seinem anderen Ende den Schließkörper (12) trägt.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsdämpfer (17) mit seinem Dämpferzylinder (19) mit einem auf dem Ventilgehäuse (14) befestigten Ventildeckel (13) verbunden ist und daß das freie Ende seiner Kolbenstange (21) den Schließkörper (12) trägt.

3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper (12) relativ zur Kolbenstange (21) all seitig begrenzt schwenkbar mit der Kolbenstange (21) ver bunden ist.

4. Ventil nach zumindest einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpferzylinder (19) mit Außengewinde (18) in seiner Außenmantelfläche in ein Innengewinde (16) des Ventildeckels (13) in Bezug auf seinen Abstand vom Ventilsitz (11) verstellbar geschraubt ist.

5. Ventil nach zumindest einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilfeder (29) zwischen einer schließgliedseitigen Stirnfläche (30) des Dämpferzylinders (19) und einem mit dem Schließkörper (12) zu verbindenden Kopf (26) der Kolbenstange (21) ein gespannt ist.

6. Ventil nach zumindest einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Dämpferzylinder (19) als Dämpfmittel eine Flüssigkeit vorgesehen ist.