DE7438665U

DE7438665U - Vakuumventil

Info

Publication number: DE7438665U
Application number: DE19747438665U
Authority: DE
Original assignee: Balzers Hochvakuum 6201 Nordenstadt GmbH
Current assignee: Balzers Hochvakuum 6201 Nordenstadt GmbH
Priority date: 1973-11-22
Filing date: 1974-11-20
Publication date: 1978-11-02
Also published as: GB1480086A; NL156802B; CH573563A5; DE2454898A1; US3923282A; NL7400844A; FR2252525A1

Description

r· rt

BALZZRS HOCHVAKUUM" GMiH, Äeiilrichiifeftz-Str.ö, D 6 Frankfurt/!^ 90

Vakuumventil

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Vakuumventil mit einem Ventilgehäuse, mit Oeffnungen zum Gaseinlass und Gasauslass und mit einem innerhalb des Ventilgehäuses beweglich angeordneten, mit einem Antriebselement verbundenen Ventilverschlusskörper, der mit einer der genannten Oeffnungen zur Erzielung einer vakuumdichten Absperrung zusammenwirkt, wobei der Ventilverschlusskörper und das Antriebselement durch ein federndes Zwischenglied miteinander verbunden sind.

Bei Verwendung derartiger Ventile in Vakuumanlagen ist es oft erforderlich, ein Signal betreffend den Oeffnungs- bzw. Schliessungszustand des Ventils zur Verfügung zu haben. Es genügt nicht, dass dieser Zustand nur aus der Stellung des Betätigungsorgans z.B.

7438665 Oi Il 71

eines Handgriffes optisch ersichtlich ist; meist ist ein elektrisches Signal erwünscht, sei es, um eine Fernüberwachung zu ermöglichen oder das Ventil in Verbindung mit einem automatisierten System benutzen zu können.

Es sind Vakuumventile auf dem Markt, bei denen ein elektrischer Schalter vorgesehen ist, der beim Oeffnen bzw. Schliessen des Ventils durch die Bewegung eines Antriebselementes betätigt wird. Beispielsweise kann durch die Bewegung einer Vent?.lhubstange ein Schalter geschlossen und damit ein elektrisches Signal erhalten werden. Dieses Signal besagt aber nur, dass z.B. der Schliessvorgang eingeleitet worden ist, jedoch nichts darüber, ob der Erfolg, nämlich ein vakuumdichter Ventilschluss tatsächlich erreicht worden ist. Der Erfolg kann, obwohl der Stellungsschalter betätigt wird, unter Umständen vereitelt werden, wenn z.B. das Antriebselement nach Betätigung des Stellungsschalters aus irgendwelchen Ursachen heraus blockiert wird, bevor der Ventilverschlusskörper mit dem nötigen Dichtungsdruck: an den Ventilsitz angepresst wird. Eine andere Ursache für eine FaIschbetätigung des Schalters könnte z.B. darin liegen, dass bei einem hydraulischen Antriebsmechanismus überhaupt nicht mehr der nötige Anpressdruck erzeugt wird, wobei dann das Ventil zwar an den Ventilsitz angelegt aber nicht mehr vakuumdicht geschlossen werden könnte.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, eine neue Konstruktion eines VakuumveηtiIs der eingangs definierten Art zu finden, welches den erwähnten Nachteil nicht aufweist, sondern das Signal für den Schliesszustand erst dann abgibt, wenn der VentilVerschlusskörper tatsächlich mit dem nötigen Dichtungsdruck an den Ventilsitz angepresst ist.

Dieses erfindungsgemässe Vakuumventil ist dadurch gekennzeichnet, dass das federnde Zwischenglied so bemessen ist, dass sich beim Schliessen des Ventils vor Anschlag des Antriebselementes a.:i den Ventilverschlusskörper eine zur Erzielung einer vakuumdichten Anpressung genügende Anpresskraft ergibt.

Dadurch wird beim Schliessen des Ventils ein "Nachlaufweg" erhalten, d.h. die Ventilhubstanpe oder das sonstige Antriebselement für die Uebertragung der Schliessbewegung an den Ventilverschlusskörper kann nach Erreichen des nötigen Anpressdruckes noch eine bestimmte kurze Wegstrecke zurücklegen, bevor es anschlägt, und dieser Nachlaufweg kann zur Schalterbetätigung benutzt werden.

Es sind zwar schon Ventile bekannt, bei denen eine federnde Verbindung zwischen einem Antriebselement und dem Ventilverschlusskö'rper vorliegt, jedoch hatte eine solche federnde Verbindung in

allen bekannten Fallen eine anderweitige Funktion. In der Schweizer Patentschrift 446 840 ist ein Vakuumventil beschrieben, das eine federnde Verbindung zwischen der Ventilhubstange und dem Ventilverschlusskörper aufweist zu dem Zweck, beim Schliessen des Ventils die für einen richtigen Sitz im Schliessungszustand erforderlichen seitlichen Verschiebungen oder Kiopbewegungen des VentilVerschlusskörpers zu ermöglichen. Ka in den bekannten Fällen der federnden Verbindung nicht die Aufgabe der Uebertragung eines Schliessdruckes zugedacht war. sondern das dichtende Anpressen vielmehr erst stattfand, nachdem das Antriebselement (die Ventilhubstange) einen solchen Weg zurückgelegt hatte, dass er. durch Anschlag den erforderlichen Schliessdruck direkt auf den VentilVerschlusskörper übertragen konnte, war die federnde Verbindung nicht entsprechend bemessen worden. Das Zusammenpressen der Feder bei dem Ventil nach der genannten Druckschrift erfolgte vor Erreichung des Schliessdruckes d.h. es kam kein Nachlauf weg zustande. Zv:ar könnte daran gedacht werden, den Federweg auch im bekannten Falle zur Betätigung eines Schalters auszunutzen, doch wäre dies mit denselben Nachteilen verbunden, die eingangs hinsichtlich der bekannten Ventile mit Schalterbetätigung direkt durch das Antriebselement beschrieben wurden, d.h. die erfindungsgemässe Aufgabe wäre damit nicht zu lösen gewesen.

Die anliegende Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.

In dem Ventilgehäuse 1 mit den beiden Anschlussöffnungen 2 und ist der Ventilverfchlusskörper b angeordnet, welcher durch dio Hubstange 6 betätigt werden kann. Dazu ist diese an ihrem oberen Ende mit einem Kolben 8, der sich in dem durch Teil 9 gebildeten Zylinderraum bewegen kann, verbunden. Durch Zuführung eines Druckmediums über die, Leitung 10 kann der Kolben 8 und damit die Hubstange 6 nach oben bewegt werden, wobei sie den Ventilverschlusskörper mittels des Teiles 5» das als Mitnehmeorgan ausgebildet ist, und des mit dem VentilVerschlusskörper starr verbundenen Teiles 12 mitnimmt und dadurch das Ventil entgegen der Wirkung der Druckfeder 11 öffnet. Bei beabsichtigtem oder als Störung auftretenden Wegfall des Druckes im Zylinder 9 schliesst die Druckfeder 11 das Ventil selbstätig. Das Teil 5, das auf die Hubstange 6, wie ersichtlich, aufgeschraubt ist, wirkt gleichzeitig als Führ-ungsglied zur axialen Führung des Ventilverschlusskörpers beim Oeffnen und Schliessen.

Im Sinne der Erfindung steht der Ventilverschlusskörper 4 mit den Antriebselementen 5 und 6 nicht in direkter Verbindung sondern ist als federndes Zwischenglied ein Satz Tellerfedern 13 vorgesehen, deren Stärke (Charakteristik) so gewählt ist, dass sie

I I I I I *

schon bei geringem Hub die für einen vakuumdichten Ventilschluss erforderliche Schliesskraft auf den Ventilverschlusskörper zu übertragen vermögen.

Beim Schliessen des Ventils wird zuerst der Ventilverschlusskörper auf den Ventilsitz aufgesetzt, weiche Lage die Figur 2 zeigt. Drückt sodann die Ventilhubstange 6 noch weiter nach unten, dann beginnt die Zusammenpressung der Feder 13. Dabei wird je nach der Stärke der Federn und der gewählten Vorspannung nach einer bestimmten Wegstrecke die für einen vakuumdichten Ventilschluss notwendige Kraft auf den Ventilverschlusskörper ausgeübt. Die daran anschliessende Wegstrecke, welche die Ventilhubstange bis zum Anschlag des Teiles 5 an den VentilVerschlusskörper noch zurückliegen kann, steht sodann als Nachlaufweg zur Betätigung eines Stellungsanzeigers zur Verfügung. Zweckmässigerweise werden die Federn 15 durch mehr oder weniger tiefes Einschrauben des Teiles 12 in den VentilVerschlusskörper in solchem Masse vorgespannt, dass bereits bei geöffnetem Ventil, also ohne die zusätzliche Zusarnmenpressung, die beim Schliessen auftritt, eine dem erforderlichen Schliessdruck nahekommende oder ihn erreichende Federkraft vorliegt. Man erreicht damit, dass praktisch der gesamte Federweg als Nachlaufweg zur Wirkung kommt.

Im Beispielsfalle ist als Stellungsanzeiger die folgende Schalt-

ft · i ■ I

einrichtung vorgesehen: Der Kolben 8 ist über die Stange 15 mit einem Kurventräger l6 verbunden, welcher mit einer Rolle 17 als Eingriffsglied eines Kurvengetriebes zusammenarbeitet. Letzteres betätigt den elektrischen Schalter l8 und zwar im Beispielsfalle derart, dass dieser geschlossen ist, nachdem der Ventilverschluss körper mit vollem Schliessdruck auf den Ventilsitz gepresst ist, dagegen offen ist, solange dies nicht der Fall ist (Figur 2). Um eine sichere Schalterbetätigung zu ermöglichen, genügt erfahrungsgemäss ein Nachlaufweg von 1 bis 2 mm.

In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird für die gemäss Patentanspruch vorzusehende federnde Verbindung zwischen Antriebselement und Ventil schlusskörper ein FedereLement mit einer besonderen Charakteristik verwendet, für welche die Figur 3 zwei Beispiele zeigt. In dieser ist die Federkraft f in Abhängigkeit vom Hub s (Federweg) dargestellt.

Mit Vorteil wird nun ein solches Federelement verwendet, dessen Kennlinie nach einem mehr oder weniger linearen Teil OA einen relativ flachen Verlauf im Bereich AB aufweist und es wird dieses Federelement mit einer solchen Vorspannung benutzt, dass der Arbeitsbereich beim Oeffnen und Schliessen des Ventils in dem Bereich AB zu liegen kommt. Die Federkraft im Punkte A soll so gross sein, dass sie annähernd der Schliesskraft F entspricht.

Ausser dem schon erwähnten Vorteil eines grossen Nachlaufweges ergibt sich dann der weitere Vorteil, dass nach vakuumdichtem Schliessen des Ventils bei Weiterbewegurg des Antriebselementes der Schliessdruck nicht mehr nennenswert ansteigt und dass somit die Antriebskraft nicht wesentlich grosser bemessen werden muss, als zur Erzeugung des Schliessdruckes ausreicht.

Die Zeichnung zeigt ausser den bereits erwähnten Teilen noch einen vakuumdichten Federbalg 7 und eine Dichtung lh zur Abdichtung gegenüber der äusseren Atmosphäre, ferner ein Schaltergehäuse 19 und eine Abdeckhaube 20.

7438665 82.1171

Claims

SCHUTZANSPRUECHE

1. Vakuumventil mit einem Ventilgehäuse, mit Oeffnungen zum Gaseinlass und Gasauslass und mit einem innerhalb des Ventil gehäuses beweglich angeordneten, mit einem Antriebselement verbundenen Ventilverschlusskörper, der mit einer der genannten Oeffnungen zur Erzielung einer vakuumdichten Absperrung zugesammenwirkt, wobei zwischen dem Ventil-Verschlusskörper und dem Antriebselement ein federndes Zwischenglied angeordnet 1st und ferner ein vom Antriebselement beim Oeffnen und Schliessen des Ventils betätigter Stellungsanzeiger vorgesehen ist, d a d u r c h gekennzeichnet , dass das federnde Zwischenglied so bemessen ist, dass sich beim Schliessen des Ventils vor Anschlag des An- -iebselements an den Ventil verschluss körper eine zur Erzielung einer vakuumdichten Anpressung g;nügende Anpresskraft ergibt.

2. VaN¹ /entil nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichne·', dass das federnde Zwischenglied bis auf annähernd Schliessdruck des Ventils vorgespannt ist.

3. Vakuumventil nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das federnde Zwischenglied als Tellerfeder ausgebildet ist.

4. Vakuumventil nach Patentanspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dasä der Stellungsanzeige» als ein durch ein Kurvengetriebe betätigter elektrischer Schalter ausgebildet ist.

PR 7329 d