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Vakuumventil Die Erfindung betrifft ein Ventil, das sich besonders
für Vakuumanlagen eignet.
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Viele Verfahren der Industrie, beispielsweise die Oberflächenbehandlung
von Metall, die Dehydration, die Destillation u. dgl., werden unter Verhältnissen
durchgeführt, bei denen ein Hochvakuum mit Drücken von i bis ioo.,u Quecksilbersäule
verwendet wird. Bei der Gestaltung von Anlagen für derartige Unterdruckverfahren
ist es wesentlich, daß die verschiedenen Teile der Anlage während des Arbeitsvorganges
luftundurchlässig sind. Infolgedessen sind viele normale Ausrüstungsteile für die
Verwendung in Vakuumanlagen nicht geeignet. Eines der Probleme, denen der Vakuumtechniker
begegnet, ist die Schaffung von auf kleinen Raum zusammengedrängten und genügend
luftdichten Ventilen. Daher ist es der Zweck der Erfindung, ein neues Luftventil
zu schaffen, das sich besonders zur Verwendung in Hochvakuumanlagen eignet und ein
Undichtwerden nicht zuläßt.
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Weiterhin sollen bei dem Ventil Mittel vorgesehen sein, mittels denen
das Ventil während des Betriebs luftdicht gehalten werden kann, ohne daß das normale
Arbeiten des Ventils unterbrochen wird. Auch soll ein Ventil geschaffen werden,
das entgegen einem unterschiedlichen Druck in der einen oder anderen Druckrichtung
vollständig verschlossen werden kann. Das Ventil soll pneumatisch verschlossen werden
können und selbsttätig, z. B. durch eine Feder, öffnen.
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Eine bevorzugte Ausführungsform des Ventils, das diese und andere
Merkmale aufweist, ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt. Diese zeigt
ein
teilweise geschnittenes Ventil, das besonders zur Verwendung bei der Vakuumpumpe
einer Vakuumanlage geeignet ist.
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Das Ventil besteht aus einem Ventilkörper io, an dessen Boden eine
Öffnung i i zur Verbindung mit einer Diffusionspumpe vorgesehen. ist. Der Rand z2
des Ventilkörpers io um die Öffnung I i herum ist als Ventilsitz ausgebildet. Der
Ventilkörper io weist noch eine zweite Ventilöffnung 13 auf, die an der Seite des
Ventilkörpers angeordnet ist und feit einer Vorpumpe, welche die erste Stufe des
Absaugvorganges vornimmt .oder mit dem zu evakuierenden System verbunden werden
kann. Wenn das Ventil in einer Vakuumpumpenanlage verwendet und die Öffnung 13 mit
einer Vorpumpe verbunden werden soll, ist der Ventilkörper mit einer dritten Öffnung
15 versehen, die zur Verbindung mit dem zu evakuierenden System dient.
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Die Oberseite des Ventilkörpers io besteht aus einer abnehmbaren Platte
1q., die mit dem übrigen Teil des Ventilkörpers io verschraubt ist: Die Platte 1q.
hat in ihrer Mitte eine Öffnung, die zur Aufnahme des vorderen Endes eines Stößelgehäuses
16 bestimmt ist. Dieses ist eine im wesentlichen röhrenförmige Hülse, die an ihrem
vorderen Ende mit der Platte 1q. verschweißt oder auf andere Weise verbunden ist
und sich von der Platte 1q. aus gegen die Öffnung ii hin erstreckt. Das vordere
Ende des Stößelg-ehäuses 16 ist durch eine Platte 17 verschlossen, die über der
Öffnung der Platte 1q. liegt und mit ihr verschraubt und mittels eines Dichtungsringes
i8 dicht verschlossen ist. Ein; in der Platte 17 vorgesehener Anschlußnippel i9
dient zur Verbindung mit der Quelle eines arbeitenden Fluidums, wie- Druckluft od.
dgl., und ermöglicht dem Fluidum den Zutritt zum Stößelgehäuse 16. Das andere Ende
des Stößelgehäuses 16 ist teilweise durch einen Deckel 21 verschlossen, der mit
denn Stößelgehäuse 16 verschweißt oder auf eine andere Weise verbunden ist, so daß
er als Federsitz dienen kann. Der Deckel 21 weist eine Öffnung auf, die einem Ventilstößel
22 genügend Bewegungsfreiheit läßt und auch,das Fluidum hindurchläßt.
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Ein Ventilstößel 22, der einen wesentlich kleineren Durchmesser aufweist
als das Stößelgehäuse 16, ist .in demselben mit dem Ende geführt, das sich vom Stößelgehäuse
zur Öffnung i i erstreckt. Der Ventilstößel 22 ist zentriert durch den Deckel 2,1
und durch einen an ihm angeordneten Kopf 23, der das Stößelgehäuse 16 berührt. Der
Kopf 23 ist vorzugsweise sechseckig oder auf eine andere Weise so ausgebildet, daß
er das Stößelgehäuse an. einer Mehrzahl von. Umfangspunkten berührt und so den freien
Durchgang des Fluidums durch das Stößelgehäuse 16 erlaubt.
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Eine Druckfeder 24 ist innerhalb des Stößelgehäuses 16 um den Ventilstößel
22, herum angeordnet und wird zwischen dem einen Federsitz bildenden Deckel 21 und
dem Kopf 23 des Ventilstößels 22 gehalten, so daß die Feder 24 beim. Niedergehen
oder schlagartigen Schließen des Ventilstößels 22 zusammengedrückt wird. Eine Ventilscheibe
26 ist mit dem freien Ende des Ventilstößels 22 verschweißt oder auf ,eine andere
Art mit diesem verbunden. Die Fläche derselben ist so groß, daß sie auf dem Ventilsitz
12 sitzt und die Öffnung ii wirksam verschließt. Ein an der Ventilscheibe 26 angeordneter
Dichtungsring 27 gewährleistet einen vakuumdichten Verschluß, wenn die Ventilscheibe
26 auf dem Ventilsitz 12 sitzt.
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Um das nach innen gerichtete Ende des Stößelgehäuses 16 ist ein Balg
28 herumgelegt, dessen oberes Ende haftend oder mechanisch mit dem Stößelgehäuse
16 verbunden ist, so daß ein vakuumdichter Abschluß des Stößelgehäuses 16 in einem
beträchtlichen Abstand aufwärts vom unteren Ende desselben gebildet wird. Das untere
Ende des Balges 28 ist in ähnlicher Weise mit der Ventilscheibe 26 verbunden. Der
Balg 28 hat eine genügende Ausdehnungsfähigkeit in der Längsrichtung; um eine Bewegung
der Ventilscheibe 26 in die geöffnete oder geschlossene Stellung zu gestatten.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform des Vakuumventils wird dieses
gewöhnlich durch die Feder 2q., die .auf dem Deckel 21 und am Kopf 23 des Ventilstößels
22 sitzt, in geöffneter Stellung gehalten. Die Länge der Feder 24 ist vorzugsweise
so bemessen, daß die Ventilscheibe 26 das untere Ende des ' Stößelgehäuses 16 noch
nicht berührt, wenn der Ventilstößel 22 durch die Feder 24 zurückgezogen ist. Da
das obere Ende des Balges 28 mit dem Stößelgehäuse 16 in einer .gewissen Entfernung
vom unteren Ende desselben verbunden ist, ist der Balg gegen Zerdrücken, geschützt,
weil der Aufwärtshub des- Ventilstößels 22 durch den Anschlag der Ventilscheibe,
26 än.das untere Ende des Stößelgehäuses 16 begrenzt ist.
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Beim Gebrauch wird das Ventil in ein zu evakuierendes System eingebaut.
Wenn das Ventil, wie beim Ausführungsbeispiel, in: einer Vakuumpumpenanlage verwendet
wird, ist das Ventil mit dem Kopf der Diffusionspumpe verschweißt oder auf eine
andere Weise mit diesem fest verbunden, so daß die öffnung i i des Ventils mit der
Einlaßöffnung der Diffusionspumpe in Verbindung, steht. Die Öffnung 13 ist mit einer
Vorpumpe verbunden und die Öffnung 15 mit dem zu evakuierenden System.
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Der Nippel i9 wird mit einer Druckluftleitung oder der Quelle eines
anderen Fluidums verbunden, dessen Zustrom entfernt von dem Ventil geregelt werden
kann. Das Ventil wird geschlossen, indem man das Fluidum durch den Nippel ig in
das Stößelgehäuse 16 leitet, wo es um den Stößel 22 und die Feder 2q. herum nach
unten und durch die Öffnung im Deckelei in den Balg28 tritt, der dadurch in der
Längsrichtung ausgedehnt wird.
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Die Ausdehnung des Balges 28 und der Druck des Fluidums gegen die
Ventilscheibe 26 zwingt die Ventilscheibe 26 nach unten gegen den Ventilsitz 12,
so daß die Öffnung i i, wirksam verschlossen wird. Während des Schließhubes des
Ventils wird die Feder 24 zusammengedrückt. Der Druck des Fluidums hält das Ventil
sicher in geschlossener
Stellung, und infolge der besonderen Ausbildung
des Ventils erfolgt der Schließhub plötzlich.
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Bei geschlossenem Ventil ist die Diffusionspumpe von dem zu evakuierenden
System abgeschaltet, während die mit der Öffnung 13 verbundene Vorpumpe das Evakuieren
des mit der Öffnung 15 verbundenen Systems einleitet. Wenn der Druck des Fluidums
in dem Balg 28 nachläßt, drückt die Druckfeder den Ventilstößel nach oben, öffnet
dabei das Ventil und hält es in seiner normalen geöffneten Stellung, wodurch die
Diffusionspumpe in das System einbezogen wird und die Hochvakuumevakuierung fortsetzt.
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Das auf diese Weise gemäß der Erfindung ausgebildete Ventil ermöglicht
einen gedrängten Aufbau, ist tatsächlich vakuumdicht, und die beweg liehen Teile
sind gegen ein Durchsickern im Betrieb wirksam geschützt. Das Ventil ist so ausgebildet,
daß es fast plötzlich geschlossen oder geöffnet werden kann. Es wird durch pneumatische
Mittel zuverlässig in geschlossener Stellung gehalten, und der Verschluß ist unabhängig
von mechanischen Mitteln, die dem Verschleiß unterworfen sind und infolgedessen
Undichtigkeiten zur Folge haben. Ferner kann das Ventil leicht von einem von ihm
entfernten Punkt aus bedient «-erden, beispielsweise von einem Zentralschaltbrett
der Vakuumanlage aus, der das Ventil angehört. Weiterhin ist keine wesentliche Reinigung
des Ventils notwendig, weil seine Betätigung von. Hand durch einen Bedienungsmann
entfällt. Das im einzelnen in Verbindung mit einer Vakuumpumpenanlage beschriebene
Ventil kann ebensogut in irgendeiner anderen Hochvakuumeinrichtung verwendet werden.
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Das dargestellte und beschriebene Ventil ist lediglich eine beispielsweise
Ausführungsform der Erfindung, und es sind selbstverständlich Ab-
weichungen
und Änderungen im Rahmen der Erfindung ohne weiteres möglich.