DE7506571U

DE7506571U - Vakuumventil

Info

Publication number: DE7506571U
Application number: DE19757506571U
Authority: DE
Original assignee: Balzers Hochvakuum 6200 Wiesbaden GmbH
Current assignee: Balzers Hochvakuum 6200 Wiesbaden GmbH
Priority date: 1974-03-29
Filing date: 1975-03-03
Publication date: 1980-01-03
Also published as: GB1501458A; NL7407030A; DE2509120A1; DE2509120C3; FR2266086B1; FR2266086A1; US3970281A; CH576604A5; NL157092B; DE2509120B2

Description

BALZERS HOCHVAKUUM GMBH,i_pSS.emfenäst5nasfe6 11»,,P 6201 Nordenstadt

Vakuumventil

Die Erfindung bezieht sich auf ein Vakuumventil mit einem Ventilgehäuse, mit Oeffnungen zum Gaseinlass und Gasauslass ■ und mit einem Ventilverschlusskörper und zugeordnetem Antriebselemente wobei der Ventilverschlusskörper und das Antriebselement durch ein bewegliches Zwischenglied miteinander verbunden sind.

Bei Vakuumventilen ist es erforderlich, dass der Druck, mit dem der bei grösseren Ventilen meist als Platte ausgebildete Ventilverschlusskörper auf dem Ventilsitz gepresst wird, genügend gross ist, um hinreichende Dichtigkeit (gegebenenfalls sogar gegen Atmosphärendruck)zu gewährleisten. .Um genügend hohe Schliessdrücke erzeugen zu können, werden bei Ventilen grösseren Durch-

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messers, bei denen sich eine lange Dichtungsline entlang des Umfanges ergibt, sehr grosse Anpresskräfte benötigt. Als Antriebsmechanismus für Vakuumhubventile werden daher meist Gewindespindeln oder pneumatische Betätigungsvorrichtungen und für VakuumschiebeventiIe Kniehebel zur Erzeugung einer genügend grossen Anpresskraft verwendet.

Die vorliegende Erfindung hat sich ein Vakuumventil zur Aufgabe gestellt, welches den Schliessdruck mit einer geringeren Betätigungskraft zu erzielen gestattet.

Das erfindungsgemässe Vakuumventil der eingangs erwähnten Art ist dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Zwischenglied als Hebel zum Anpressen des VentilVerschlusskörpers an den Ventilsitz ausgebildet ist.

Bewegliche Zwischenglieder zwischen einer Ventilhubstange und einem VentilVerschlusskörper waren ansich bekannt. Z.B. diente eine federnde Verbindung dazu, um gewisse seitliche und Kippbewegungen des Ventilverschlusskörpers beim Schliessen des Ventils zuzulassen, um ein selbsttätiges Zentrieren der Ventilplatte und ein gleichmässiges Auflegen auf den Ventilsitz zu ermöglichen oder um einen Nachlauf der Ventilhubstange beim Schliessen des Ventils zu erreichen. Bei der erfindungsgemässen

Ausbildung der beweglichen Verbindung als Ventilverschlusshebel wird dagegen eine Kraftübersetzung angestrebt, welche es ermöglicht, mit verhältnismässig geringem Kraftaufwand seitens des Antriebselementes eine hinreichende Anpresskraft auf den Ventilverschlusskörper auszuüben. Dadurch können nun die krafterzeugenden und die kraftübertragenden Elemente kleiner dimensioniert werden, was verschiedene Vorteile mit sich bringt, die zu einer wesentlichen Verbilligung führen. Z.B. können bei pneumatischen Antriebsvorrichtungen die Kolbendurchmesser geringer bemessen werden. Ferner wird durch

die Verkleinerung der Antriebselemente der Platzbedarf des Ventils verringert. Auch etwaige Sicherheitseinrichtungen z.B. zum Schliessen des Ventils bei Energie- oder Pressluftausfall oder zum Dichthalten des geschlossenen Ventils bei Druckanstieg im Ventilgehäuse werden einfacher, wenn die zur Ventilbetätigung erforderliche Kraft kleiner wird.

Nachfolgend werde die Erfindung an Hand von Ausführun^sbsispielen näher erläutert:

Die Figur 1 zeigt ein Vakuumhubventil, bei welchem als kraftübertragendes bewegliches Zwischenglied eine Blattfeder vorgesehen ist, deren Enden je einen Ventilverschlusshebel bilden.

Die Figur 2 zeigt ein erfindungsgemässes Vakuumschiebeventil mit einem Kurvengetriebe als Antriebsmechanismus, wobei ebenfalls eine Blattfeder als Ventilverschlusshebel vorgesehen ist.

Die Figur 5 betrifft ein Schiebeventil ähnlich wie Figur 2, jedoch mit starren Stäben als Ventilverschlusshebel.

Die Figur 1 zeigt das Ventilgehäuse 1, mit den beiden Anschlussöffnungen 2 und J5. Eine Ventilplatte k, welche die Ringdichtung 5 trägt, ergibt beim Schliessen zusammen mit dem Ventilsitz 6 eine vakuumdichte Absperrung der Oeffnung 2. Die Ventilplatte 4 wird von der Ventilhubstange 7 mittels der Blattfedern 8 getragen. Dazu sind an zwei diametral gegenüberliegenden Stellen ihres Umfanges Nocken 9 ^mit FUhrungsschlitzen vorgesehen, durch welche die Enden der Blattfeder 8 hindurchragen (s. Detailzeichnung Ic). Die Blattfeder 8 kann aus einem Stück bestehen und ist an der Ventilhubstange 7, wie die Zeichnung zeigt, befestigt. An der Innenseite des Ventilgehäuses 1 sind ferner Vertiefungen (am einfachsten in Form einer Ringnut 10) vorgesehen, die gerade in solcher Höhe über dem Ventilsitz sich befinden, dass die beiden Enden der Blattfeder 8, beim Niederdrücken der Ventilhubstange durch die Führungsschlitze hindurchtretend in die Vertiefungen eingreifen. Dieses Eingreifen soll

erfolgen, sobald die Ventilplatte auf den Ventilsitz aufrastet. Wenn die Ventilhubstange weiter nach unten bewegt wird, wirken die Vertiefungen 10 als Widerlager und die beiden Arme der Feder 8 als Hebel, welche an.den Nocken 9 angreifend den Ventilverschlusskörper auf den Ventilsitz nieder- ^-drücken, wobei die durch die Nut 10 fixiertenEnden der Blattfeder zu Drehpunkten der Hebelbewegung werden. Dadurch wird eine Kraftübersetzung im Verhältnis des Abstandes der Punkte A und A' von den zugeordneten Drehpunkten zum Abstand der Nocken 9 von den Drehpunkten erzielt. Dabei sind Uebersetzungs-

Verhältnisse bis zu 8:1 leicht zu verwirklichen.

Um das Auseinanderspreizen der beiden Enden der Blattfeder 8 beim Schliessen des Ventils sicher zu gewährleisten, kann am Ventilverschlusskörper ein Steuerkörper 11 angebracht werden, durch den die Spreizbewegung im Zuge des Schliessens des Ventils erzwungen wird.

Die Ventilhubsiange 7 ist vakuumdicht gegenüber dem Ventilgehäuse abgedichtet. Am einfachsten geschieht dies durch einen Faltenbalg 12, der mit der Flanschplatte 1J> vakuumdicht verbunden ist, wobei letztere durch eine Dichtung 14 gegenüber dem Ventilgehäuse 1 abgedichtet ist. Das Ventilgehäuse ist durch den Deckel 15 geschlossen.. Am anderen Ende ist der FaI-

tenbalg 12 mit der Schulter l6 der Ventilhubstange vakuumdicht verbunden.

Das Ausführungsbeispiel der Figur 1 zeigt noch eine Druckfeder l8, welche die Aufgabe hat, das Ventil automatisch zu schllessen, sobald aus irgendeinem Grunde die Kraft ausfällt, welche über die Ventilhubstange 7 das Ventil offenhält; dies könnte z.B. bei einem elektromagnetisch betätigten Ventil bei Stromausfall geschehen. Da zur Anpressung des Ventils an den Ventilsitz dank der Kraftübersetzung eine verhältnismässig

schwache Feder genügt, die leicht innerhalb des abdichtenden Faltenbalges untergebracht werden kann, kann die Bauhöhe des Ventils gering gehalten werden. Auch die Montage wird vereinfacht, wenn die Federvorspajinung zur Niederhaltung des Ventiltellers klein ist. Dadurch werden die Servicearbeiten, soweit sie ein Zerlegen und den Wiederzusammenbau des Ventils erfordern, wesentlich erleichtert.

Die Figur la zeigt das Ventil in geschlossener, die Figur Ib in offener Stellung. Wie aus der Zeichnung zu erkennen ist, greifen die beiden Hebelarme beim Schliessen des Ventils am unteren Rand des Führungsschlitzes der Nocken 9 an, beim Oeffnen dagegen an deren oberen Rand. Infolge der Kraftübersetzung ist ein solches Ventil also nicht nur leicht zu schliessen, sondern

sondern auch (auch gegen Atmosphärendruck) leicht zu öffnen.

Die Nocken können am einfachsten durch einen überstehenden ringförmigen Wulst am Umfang der Ventilplatte gebildet werden. Es können an der Oberseite der Ventilplatte radiale Nuten für die Blattfedern vorgesehen werden, welche ein etwaiges seitliches Ausweichen der Federn sicher verhindern. Anstelle einer Blattfeder mit zwei als Hebel wirksamen Enden kann ein Federstern init mehreren Armen verwendet werden. Die Figuren Id und Ie zeigen ein solches dreiarmiges Federblatt 17» welches statt der einfachen Blattfeder 8 an der Venti'lhubstange befestigt werden könnte und wobei dann für jeden Arm ein entsprechender Nocken mit Führungsschlitz am Rande der Ventilplatte vorgesehen wird.

Es ist nicht notwendig, die bewegliche Verbindung zwischen dem VentilverschlusskoVper und dem Antriebselement (wie an den Beispielen der Figuren l) federnd auszubilden. Es können auch starre Stäbe, die mit dem Antriebselement beweglich verbunden werden, als Ventilverschlusshubel für die Erfindung verwendet werden. Auch würde es genügen, wenn bei den Ausführungsbeispielen der Figuren la und Ib nur die Stellen A bzw. A¹ federnd ausgebildet wären. Es wäre auch möglich, an den Stellen A bzw. A¹ eine gelenkige Verbindung vorzusehen (ähnlich wie in Figur 3). Federnde

Hebelarme bieten aber den Vorteil, dass, sich ein sogenannter Nachlaufweg ergibt, d.h., dass nach dem Schliessen des Ventils das Antriebselement noch eine gewisse Wegstrecke zurücklegen karm, .die zur Betätigung eines elektrischen Schalters ausgenutzt werden kann, um den erfolgtei Ventilschluss anzuzeigen. Einen gewissen Nachlaufweg erhält man beim erfindunftsgemässen Ventil aber allein schon dadurch, dass nach dem vakuumdichten Anpressen des Ventiltellers auf den Ventilsitz noch eine weitere geringe Zusammenpressung der Dichtung möglich ist, was entsprechend dem Uebersetzungsverhältnis der Ventilverschlusshebel einen vergrösserten Nachlaufweg ergibt, der oft genügt.

Das Ausführungsbeispiel der Figur 2 zeigt ein Vakuumschiebeven.til nach der Erfindung. Darin bedeutet 21 das Ventilgehäuse, 22 den Ventilteller (mit einer Ringdichtung 2J>) und 24 das als Kui'venscheibe eines Kurvengetriebes ausgebildete Antriebselemer;t, welches mittels der Stange 25 betätigt wird. Die beiden Hebelarme 26 und 27 zum Anpressen der Ventilplatte auf den Ventilsitz werden wiederum durch eine Blattfeder gebildet. Ausserdeni ist ein Satz von Tellerfedern 28 vorgesehen, um bei einer eventuell zu kleinen Federkraft der Blattfeder das Oeffnen des Ventils gegen Atmosphärendruck dennoch zu ermöglichen. Die Nocken mit den Führungsschlitzen für die Hebelarme (mit gleicher Funktion wie beim Ventil nach der Figur l) sind in

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Figur 2 mit 29 und 30 bezeichnet. Anstelle einer Ringnut als Widerlager für die Hebel 26 und 27 sind im Ventilgehäuse die Körper 31 und 32 angeordnet, welche die Durchbrechungen 33 und 3^ aufweisen, die dieselbe Funktion wie Vertiefungen bzw. die x^v!ut 10 in Figur 1 erfüllen. Die Körper 31 und 32 können gleichzeitig als Träger und Gleitführung für die Ventilplatte dienen und werden beim Oeffnen und Schliessen des Ventils durch die Stäbe 26 und 27 mitgenommen.

Die Figur 2b zeigt das Schiebeventil in einer Ansicht von oben in geschlossenem und - mit gestrichelten Linien - offenem Zustand. Zur Begrenzung der Hubbewegung der Betätigungsstange beim Oeffnen des Ventils dienen die Anschläge 19 und 20. Teil wirkt auch als Führung für die Betätigungsstange und verhindert etwaiges Verkanten. Die Figuren 2c und 2d zeigen Details einer ansich bekannten möglichen Ausgestaltung des Antriebsmechanismus zum Bewegen der Hebelarme 26 und 27 und somit zum Anpressen der Ventilplatte an den Ventilsitz; Figur 2c bezieht sich auf die Schliesstellung, Figur 2d'auf die Offenstellung des Ventils.

Die Figur 3 zeigt ein Vakuumschiebeventil, bei dem jedoch im Unterschied zum Ventil nach der Figur 2 die Ventilverschlusshebel 31 und 32 als starre Stäbe ausgebildet sind. Diese sind durch die Kugelgelenke 34 und 35 beweglich mit dem Antriebs-

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element J>6 verbunden; letzteres wird, ähnlich wie in Figur 2, durch die Hubstange 37 mittels der Kurvenscheibe 38 betätigt. Die Figur 3 zeigt einen Bügel 39 (anstelle der Teile 31 und 32 der Figur 2) mit den Widerlagern 4o und 4l für die Hebelbetätigung. 42 deutet das Ventilgehäuse an.

Claims

t t It· · · · · A NSPRUECHE

1. Vakuumventil mit einem Ventilgehäuse, mit Oeffnungen zum Gaseinlass und Gasauslass und mit einem Ventilverschlusskörper und zugeordnetem Antriebselement, wobei die Ventilverschlusskb'rper und das Antriebselement durch ein bewegliches Zwischenglied miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Zwischenglied als Hebel (8, 17, 26, 27, 31, 32) zum Anpressen des VentilVerschlusskörpers (k, 22) auf den Ventilsitz (6) ausgebildet ist.

2. Vakuumventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Ventilsverschlusshebel eine Blattfeder (8, 17, 26, 27) vorgesehen ist.

3«. Vakuumventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Ventilverschlusskörper (4, 22) für jeden Hebelarm ein Nocken (9, 29, 30) mit Führungsschlitz vorgesehen ist.

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4. Vakuumventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Ventilverschlusskörpar (4) ein Steuerkörper (11) für die Hebelarme (8) angebracht ist.

5. Vakuumventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Nähe des Ventilsitzes Widerlager (10, 33, 34, 40, 4l) für die äusseren Hebelenden vorgesehen sind.

6. Vakuumventil nach Anspruch 1, dadurch g e kennzei. ohne t, dass als Widerlager eine Ringnut (1O) in einem den Ventilsitz (6) umgebenden Wandteil vorgesehen ist.

7. Vakuumventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es als Schiebeventil mit einem Kurvengetriebe als Antriebselement ausgebildet ist, wobei die Träger und Führungskörper (31, 32) für den Ventilteller 22 mit Widerlagern (33,34) für die Ventilverschlusshebel (2β, 27) versehen sind.

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