WO2016074758A1

WO2016074758A1 - Vakuumventil

Info

Publication number: WO2016074758A1
Application number: PCT/EP2015/002036
Authority: WO
Inventors: Christoph Böhm
Original assignee: Vat Holding Ag
Priority date: 2014-11-13
Filing date: 2015-10-15
Publication date: 2016-05-19
Also published as: TW201623850A

Abstract

Ein Vakuumventil umfasst einen Ventilkörper (1), welcher eine von einem Ventilsitz umgebene Ventilöffnung (2), ein Verschlussglied (5) und eine verformbare Dichtung (7) aufweist, die am Verschlussglied (5) angeordnet ist und in einem geschlossenen Zustand des Vakuumventils mit einer Dichtfläche (8) des Ventilsitzes des Ventilkörpers (1) zusammenwirkt oder am Ventilsitz des Ventilkörpers (1) angeordnet ist und im geschlossenen Zustand des Vakuumventils mit einer Dichtfläche des Verschlussgliedes (5) zusammenwirkt, wobei die Dichtung (7) in einem geöffneten Zustand des Vakuumventils von der Dichtfläche (8) beabstandet ist. Das Vakuumventil umfasst weiters mindestens ein Magnetelement (10), welches zwischen einem inaktiven Zustand und einem aktiven Zustand verstellbar oder umschaltbar ist. Die Dichtung (7) weist ein magnetisierbares Material auf. Im geschlossenen Zustand des Vakuumventils befindet sich das mindestens eine Magnetelement (10) in seinem aktiven Zustand und ruft ein auf das magnetisierbare Material der Dichtung (7) wirkendes Magnetfeld hervor, welches eine die Dichtung (7) verformende und an die Dichtfläche (8) andrückende Kraft bewirkt.

Description

Vakuumventil

Die Erfindung bezieht sich auf ein Vakuumventil umfassend einen Ventilkörper, welcher eine von einem Ventilsitz umgebene Ventilöffnung aufweist, ein

Verschlussglied, eine verformbare Dichtung, die am Verschlussglied angeordnet ist und in einem geschlossenen Zustand des Vakuumventils mit einer Dichtfläche des Ventilsitzes des Ventilkörpers zusammenwirkt oder am Ventilsitz des Ventilkörpers angeordnet ist und im geschlossenen Zustand des Vakuumventils mit einer

Dichtfläche des Verschlussgliedes zusammenwirkt, wobei die Dichtung in einem geöffneten Zustand des Vakuumventils von der Dichtfläche beabstandet ist, und mindestens ein Magnetelement, welches zwischen einem inaktiven Zustand und einem aktiven Zustand umschaltbar ist.

Bei Vakuumventilen ist es bekannt, ein Verschlussglied in einer L-förmigen

Bewegung an den Ventilsitz eines Ventilkörpers heranzuführen, um die vom

Ventilsitz umgebene Ventilöffnung des Ventilkörpers im geschlossenen Zustand des Vakuumventils zu verschließen und abzudichten. Die L-Bewegung kann hierbei in Form einer geradlinigen ersten Bewegung des an einer Ventilstange angebrachten Verschlussgliedes von einer Offenstellung in eine Zwischenstellung, in welcher eine am Verschlussglied angeordnete Dichtung einer Dichtfläche des Ventilsitzes gegenüberliegt, von dieser aber abgehoben ist, und einer anschließenden, rechtwinkelig zur ersten Bewegung stehenden zweiten Bewegung des

Verschlussglieds von der Zwischenstellung in eine Schließstellung, in welcher die Dichtung an die Dichtfläche angedrückt ist, erfolgen. Ein derartiges Vakuumventil geht beispielsweise aus der US 201 1/017501 1 A1 hervor. Die zweite Bewegung des Verschlussgliedes von der Zwischenstellung in die Schließstellung kann auch durch eine Verschwenkung einer Ventilstange, an der das Verschlussglied angebracht ist, erfolgen. Derartige Vakuumventile gehen beispielsweise aus der US 2010/0090145 A1 oder US 5,641 ,149 A hervor. Die Dichtung kann auch am Ventilsitz angeordnet sein und die Dichtfläche am Verschlussglied. Anstelle einer geradlinigen Bewegung des Verschlussgliedes zwischen der Anfangsstellung und der Zwischenstellung kann beispielsweise auch eine Bewegung entlang eines Kreisbogens erfolgen, wie dies von Pendelventilen her bekannt ist. Bei allen diesen Vakuumventilen müssen die auf das Verschlussglied ausgeübten Anpresskräfte, um die Dichtung an die Dichtfläche mit der Dichtkraft anzudrücken, über die Ventilstange übertragen werden. Dies führt zu unerwünschten Verformungen von Teilen und auch zur Erzeugung von Partikeln im Vakuum. Ein Vakuumventil der eingangs genannten Art geht aus der US 2014/0241848 A1 hervor. Bei diesem Vakuumventil wird das Verschlussglied von der Zwischenstellung in die Schließstellung durch Magnetkraft verstellt. Eine Wand des Ventilkörpers ist hierzu in Bereichen neben der Ventilöffnung an ihrer Innenseite mit elektrisch zwischen einem inaktiven und aktiven Zustand umschaltbaren Magneten versehen und am oder im Verschlussglied sind an korrespondierenden Stellen

ferromagnetisc e Teile angeordnet. Zwischen dem Verschlussglied und der das Verschlussglied tragenden Ventilstange sind Federelemente angeordnet, gegen deren Federkraft die Magnetkraft das Verschlussglied von der Zwischenstellung in die Schließstellung verstellt. Die Rückstellung von der Schließstellung in die

Zwischenstellung erfolgt dann bei Abschaltung des Magnetfeldes durch die

Federelemente. Es muss also eine entsprechende Bewegung zwischen dem

Verschlussglied und der Ventilstange ermöglicht werden, was die Konstruktion verkompliziert und auch zu Partikelgeneration im Vakuum führt. Auch ist es in der Praxis aufwendig, das Verschlussglied in der Zwischenstellung so exakt zu

positionieren, dass die Magnetkraft in geeigneter Weise auf das Verschlussglied wirkt.

Aus der US 2012/0317887 A1 ist eine aufblasbare Dichtung bekannt. Die Dichtung ist schlauchförmig ausgebildet mit einem umlaufenden inneren Hohlraum, in welchem unter Druck ein Fluid einbringbar ist. Die Dichtung wird dadurch verformt und an die Dichtfläche angepresst. Aufblasbare Dichtungen sind auch aus der US 5,772,950 A, US 2004/0123916 A1 , GB 1 530 977 A und US 4,080,526 A bekannt. Ein Problem bei solchen aufblasbaren Dichtungen besteht insbesondere darin, dass diese aufgrund der erforderlichen Eigensteifigkeit des Materials eine bei Weitem zu geringe Anzahl von Zyklen des Aufblasens der Dichtung und Ablassen des Fluids unter Verformung und Rückverformung der Dichtung erreichen, bevor sie versagen.

Aufgabe der Erfindung ist es ein vorteilhaftes Vakuumventil der eingangs genannten Art bereitzustellen, welches eine einfache Ausbildung ermöglicht. Erfindungsgemäß gelingt dies durch ein Vakuumventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . Beim Vakuumventil gemäß der Erfindung weist die verformbare Dichtung ein magnetisierbares Material auf. Im geschlossenen Zustand des Vakuumventils wirkt ein Magnetfeld auf das magnetisierbare Material der Dichtung, welches vom mindestens einen magnetisierbaren Element hervorgerufen wird. Dieses Magnetfeld bewirkt eine die Dichtung verformende und an die Dichtfläche andrückende Kraft.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Magnetelement oder mindestens eines der Magnetelemente, vorzugsweise jedes der Magnetelemente, elektrisch aktivierbar und weist einen Elektromagneten auf. Dieser ist somit elektrisch zwischen seinem inaktiven und seinem aktiven Zustand umschaltbar.

Zusätzlich oder stattdessen könnte auch mindestens ein bewegbar gelagerter und, beispielsweise pneumatisch, zwischen einem inaktiven und einem aktiven Zustand über einen Betätigungsweg verstellbarer Permanentmagnet vorgesehen sein.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung kann ein Vakuumventil bereitgestellt werden, bei dem die im geschlossenen Zustand des Vakuumventils wirkenden mechanischen Belastungen, beispielsweise die auf eine Ventilstange, an der das Verschlussglied angebracht ist, wirkenden Belastungen, gering sind.

Bei einem erfindungsgemäßen Vakuumventil kann die Partikelproduktion beim Öffnen und Schließen des Vakuumventils vorteilhafterweise sehr gering gehalten werden. In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung befindet sich die Dichtung, bevor das mindestens eine Magnetelement vom inaktiven Zustand in den aktiven Zustand verstellt oder umgeschaltet wird, in einem ersten Zustand und ist hierbei von der Dichtfläche, vorzugsweise über ihren gesamten Umfang, durch einen Spalt beabstandet. Allein durch die Umschaltung oder Verstellung des mindestens einen Magnetelements vom inaktiven in den aktiven Zustand wird die Dichtung ausgehend vom ersten Zustand in einen zweiten Zustand verformt, in welchem die Dichtung über ihren gesamten Umfang an die Dichtfläche angedrückt ist. Der zunächst zwischen der Dichtung und der Dichtfläche vorliegende Spalt wird somit nur durch die Verformung der Dichtung vom ersten in den zweiten Zustand geschlossen.

Grundsätzlich wäre es auch denkbar und möglich, dass die verformbare Dichtung in ihrem ersten Zustand, also im inaktiven Zustand des mindestens einen

Magnetelements, die Dichtfläche bereits berührt (wobei die zwischen der Dichtung und der Dichtfläche wirkende Kraft wesentlich geringer ist als die zum Abdichten des Vakuumventils im geschlossenen Zustand des Vakuumventils vorliegende

Anpresskraft, vorzugsweise weniger als 1 Zehntel so groß) und beim Umschalten oder Verstellen des mindestens einen Magnetelements in den aktiven Zustand mit der erforderlichen Kraft an die Dichtfläche angedrückt wird, wobei sie sich

gegenüber dem inaktiven Zustand des mindestens einen Magnetelements in ihren zweiten Zustand verformt.

Zusätzlich zum mindestens einen Magnetelement kann in einer möglichen

Ausführungsform der Erfindung auf der von der Dichtfläche abgewandten Seite der Dichtung mindestens ein Zusatz-Magnetelement angeordnet sein. Im geschlossenen Zustand des Vakuumventils befinden sich das mindestens eine Magnetelement und das mindestens eine Zusatz-Magnetelement somit auf gegenüberliegenden Seiten der Dichtung. Die Verformung der Dichtung von ihrem ersten Zustand in ihren zweiten Zustand erfolgt in diesem Fall durch Deaktivierung des mindestens einen Zusatz-Magnetelements und Aktivierung des mindestens einen Magnetelements und die Verformung der Dichtung von ihrem zweiten Zustand in ihren ersten Zustand erfolgt durch Aktivierung des mindestens einen Zusatz-Magnetelements und

Deaktivierung des mindestens einen Magnetelements. Die Verformung der Dichtung zwischen dem ersten und zweiten Zustand, insbesondere die

Rückverformung der Dichtung in ihren ersten Zustand, wird somit durch das mindestens eine Zusatz-Magnetelement unterstützt. Die Dichtung benötigt somit keine ausgeprägte Eigenelastizität und könnte auch inelastisch verformbar ausgeführt sein. Im ersten Zustand der Dichtung, vor ihrer Verformung in den zweiten Zustand, wäre die Dichtung vorzugsweise wiederum durch einen Spalt von der Dichtfläche beabstandet, könnte aber auch leicht an der Dichtfläche anliegen, wie bereits zuvor beschrieben. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Verschlussglied zwischen einer Anfangsstellung, in der das Vakuumventil den geöffneten Zustand aufweist, und einer Endstellung verstellbar. Diese Verstellung des Verschlussgliedes von der Anfangsstellung in die Endstellung stellt somit eine erste Phase des

Schließvorgangs dar. Es folgt die zweite Phase des Schließvorgangs, wobei das mindestens eine Magnetelement aktiviert wird. Wenn mindestens ein Zusatz- Magnetelement vorhanden ist, so ist dieses am Ende der ersten Phase vorzugsweise aktiviert und wird nunmehr deaktiviert. Die Dichtung verformt sich durch die

Aktivierung des mindestens einen Magnetelements und gegebenenfalls

Deaktivierung des mindestens einen Zusatz-Magnetelements von ihrem ersten Zustand in ihren zweiten Zustand, in welchem sie über ihren gesamten Umfang mit der Dichtkraft an der Dichtfläche anliegt. Am Ende der ersten Phase des

Schließvorgangs, also in der Endstellung des Verschlussgliedes ist die Dichtung vorzugsweise von der Dichtfläche noch beabstandet, besonders bevorzugt über seinen gesamten Umfang, liegt aber der Dichtfläche über seinen gesamten Umfang gegenüber. Es könnte am Ende der ersten Phase des Schließvorgangs auch die

Dichtfläche bereits berühren (wobei die zwischen der Dichtung und der Dichtfläche wirkende Kraft wesentlich geringer ist als die zum Abdichten des Vakuumventils im geschlossenen Zustand des Vakuumventils vorliegende Anpresskraft, vorzugsweise weniger als ein Zehntel so groß). Wenn die Bewegung des Verschlussglieds in der ersten Phase des Schließvorgangs geradlinig ist, so kann eine solche Ausbildung eines erfindungsgemäßen Vakuumventils mit einem herkömmlichen L-Ventil verglichen werden, wobei bei der Erfindung der zweite Teil der L-Bewegung beim Schließen des Vakuumventils durch die Verformung der Dichtung übernommen wird.

In der ersten Phase des Schließvorgangs kann aber auch eine kreisförmige

Bewegung des Verschlussglieds nach Art eines Pendelventils oder eine

Drehbewegung nach Art eines Butterfly- Ventils vorgesehen sein.

Eine vorteilhafte Ausbildung der Dichtung sieht vor, dass diese einen

schlauchförmigen Körper aufweist, der einen inneren Hohlraum aufweist, in welchem eine magnetisierbare Flüssigkeit, insbesondere in Form eine Ferrofluids, enthalten ist. Anstelle einer magnetisierbaren Flüssigkeit oder zusätzlich hierzu könnten in ein Kunststoffmaterial der Dichtung magnetisierbare Partikel eingebettet sein.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht eines Vakuumventils gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie AA von Fig. 1 im geöffneten Zustand des Vakuumventils;

Fig. 3 einen Schnitt entsprechend Fig. 2 nach einer ersten Phase des

Schließvorgangs;

Fig. 4 einen Schnitt entsprechend Fig. 2 im geschlossenen Zustand des

Vakuumventils;

Fig. 5 ein vergrößertes Detail B von Fig. 3;

Fig. 6 ein vergrößertes Detail C von Fig. 4;

Fig. 7 eine Schrägsicht des Vakuumventils im geschlossenen Zustand;

Fig. 8 eine Schrägsicht analog Fig. 7 ohne den Ventilkörper;

Fig. 9 bis 1 1 Schnitte entsprechend den Fig. 2 bis 4 für ein zweites

Ausführungsbeispiel eines Vakuumventils gemäß der Erfindung;

Fig. 12 ein vergrößertes Detail D von Fig. 9;

Fig. 13 ein vergrößertes Detail E von Fig. 10; Fig. 14 ein vergrößertes Detail F von Fig. 1 1 ;

Fig. 15 und 16 Detaildarstellungen entsprechend den Fig. 5 und 6 für ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 17 und 18 Detaildarstellungen entsprechend den Fig. 5 und 6 für ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Ein erstes Ausführungsbeispiel eines Vakuumventils gemäß der Erfindung ist in den Fig. 1 bis 8 dargestellt. Das Vakuumventil besitzt einen Ventilkörper 1 , der im

Ausführungsbeispiel auf gegenüberliegenden Seiten Flansche zur Verbindung des Vakuumventils mit weiteren Teilen einer Vakuumanlage, beispielsweise

Vakuumkammern, versehen ist. Der Ventilkörper 1 besitzt einen Durchgangskanal, der eine Ventilöffnung 2 mit einer Achse 3 ausbildet.

Der Ventilkörper 1 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel mit einem Gehäuseteil 4 vakuumdicht verbunden. Der Ventilkörper 1 und das Gehäuseteil 4 bilden zusammen ein Ventilgehäuse.

Der Ventilkörper 1 könnte in anderen Ausführungsbeispielen auch so ausgebildet sein, dass er allein ein Ventilgehäuse bildet oder es könnte ein anders geformtes Gehäuseteil oder mehr als ein Gehäuseteil zur Ausbildung eines Ventilgehäuses vorhanden sein.

Das Ventilgehäuse weist einen Innenraum auf, der einen Vakuumbereich des

Vakuumventils ausbildet. Im Innenraum des Ventilgehäuses ist ein Verschlussglied 5 aufgenommen, das hier plattenförmig ausgebildet ist und auch als Ventilteller bezeichnet werden könnte.

Das Verschlussglied 5 ist an einer Ventilstange 6 angebracht. Diese ist über eine Vakuumdurchführung aus dem Ventilgehäuse herausgeführt. Die

Vakuumdurchführung ist im Ausführungsbeispiel eine Lineardurchführung. Eine

Dichtung 14 zur Abdichtung zwischen der Ventilstange 6 und dem Gehäuseteil 4 ist in den Fig. 2 bis 4 sichtbar. Beispielsweise könnte als Lineardurchführung auch ein Faltenbalg verwendet werden.

Am Verschlussglied 5 ist eine umfangsgeschlossene Dichtung 7 angeordnet. Die Dichtung 7 ist also kreisförmig, im Ausführungsbeispiel kreisringförmig, wobei in anderen Ausführungsbeispielen auch andere ringförmig geschlossene Ausbildungen der Dichtung 7 vorliegen könnten.

Der die Ventilöffnung 2 umgebende Bereich, mit welchem die Dichtung 7 im geschlossenen Zustand des Vakuumventils zusammenwirkt, stellt einen Ventilsitz des Vakuumventils dar und am Ventilsitz ist eine Dichtfläche 8 angeordnet, an der die Dichtung 7 im geschlossenen Zustand des Vakuumventils anliegt. Die Dichtfläche 8 korrespondiert in ihrer Ringform mit der Form der Dichtung 7 und ist im

Ausführungsbeispiel somit kreisringförmig.

Auch eine umgekehrte Anordnung ist möglich, gemäß welcher am Verschlussglied 5 eine ringförmige, beispielsweise kreisringförmige, Dichtfläche angeordnet ist und am Ventilsitz eine Dichtung mit einer korrespondierenden Ringform angeordnet ist. Das Verschlussglied 5 kann im Ausführungsbeispiel linear, d.h. geradlinig zwischen einer Anfangsstellung und einer Endstellung verstellt werden. Die Verstellung erfolgt insbesondere rechtwinkelig zur Achse 3 der Ventilöffnung 2. Zur Verstellung des Verschlussgliedes 5 wird die Ventilstange 6 axial verschoben. Die axiale

Verschiebung der Ventilstange 6 erfolgt mittels eines Aktuators, die im

Ausführungsbeispiel von einer pneumatischen Kolben-Zylinder-Einheit gebildet wird. Auch andere Aktuatoren, beispielsweise elektrisch betriebene Aktuatoren können eingesetzt werden.

Anstelle einer geradlinigen Bewegung des Verschlussgliedes 5 zwischen der

Anfangs- und der Endstellung könnte eine andere Bewegung des Verschlussgliedes 5 vorgesehen sein, beispielsweise entlang eines Kreisbogens, wie dies von

Pendelventilen her bekannt ist. In der Anfangsstellung des Verschlussgliedes 5 weist das Vakuumventil seinen vollständig geöffneten Zustand auf, vgl. Fig. 2. Vorzugsweise ist die Ventilöffnung 2 vollständig freigegeben, d.h. das Verschlussglied 5 überdeckt die Ventilöffnung 2 in Richtung der Achse 3 der Ventilöffnung 2 gesehen nicht.

Zum Schließen des Vakuumventils ausgehend von seinem vollständig geöffneten Zustand wird in einer ersten Phase des Schließvorgangs das Verschlussglied 5 von seiner Anfangsstellung in seine Endstellung verstellt. Die Endstellung des

Verschlussglieds 5 ist in Fig. 3 dargestellt. Die Dichtung 7 befindet sich in der Endstellung des Verschlussglieds 5 zunächst in einem ersten Zustand, in welchem die Dichtung 7 von der Dichtfläche 8 beabstandet ist, vorzugsweise über ihren gesamten Umfang. Zwischen der Dichtung 7 und der Dichtfläche 8 befindet sich also ein Spalt, vgl. Fig. 5. Dieser kann vorzugsweise weniger als 1 mm breit sein.

Ausgehend von der Endstellung des Verschlussglieds 5 und dem ersten Zustand der Dichtung 7 erfolgt die zweite Phase des Schließvorgangs, um das Vakuumventil zu schließen. Im geschlossenen Zustand des Vakuumventils ist die Ventilöffnung unter Verwendung des Verschlussgliedes 5 und durch das vollumfängliche, mit einer ausreichend großen Dichtkraft erfolgende Anlegen der Dichtung 7 an der

Dichtfläche 8 abgedichtet.

Es ist hierbei auch eine differenzdruckfeste Ausbildung des Vakuumventils möglich, d.h. ein auf der Seite des Verschlussgliedes 5, auf welcher die Dichtung 7 liegt, vorliegender Atmosphärendruck kann gegenüber einem (beliebig hohen) Vakuum auf der gegenüberliegenden Seite abgedichtet werden.

Die zweite Phase des Schließvorgangs erfolgt durch Verformung der Dichtung 7 von ihrem ersten in einen zweiten Zustand mittels Magnetkraft.

Hierzu besitzt die Dichtung 7 im Ausführungsbeispiel einen schlauchförmigen Körper 7a mit einem in Längsrichtung des Körpers 7a verlaufenden inneren Hohlraum. Der Hohlraum ist also in sich geschlossen, d.h. ringförmig (im

Ausführungsbeispiel kreisringförmig). Im Hohlraum des Körpers 7a befindet sich eine magnetisierbare Flüssigkeit 7b. Die Magnetisierbarkeit erhält die Flüssigkeit insbesondere durch darin suspendierte magnetisierbare Partikel. Vorzugsweise können diese magnetisierbaren Partikel aus Eisen, Magnetit oder Kobalt oder auch aus einem ferromagnetischen Material bestehen.

Speziell handelt es sich bei der magnetisierbaren Flüssigkeit um ein Ferrofluid.

Ferrofluide sind bekannt. Die suspendierten Partikel weisen typischerweise

Durchmesser von 5 nm bis 10 nm auf. Im Gegensatz zu magnetorheologischen Flüssigkeiten ändert sich die Viskosität von Ferrofluiden in Abhängigkeit vom

Magnetfeld kaum. Magnetorheologische Flüssigkeiten besitzen ebenfalls

suspendierte magnetisierbare Partikel, welche aber wesentlich größer als bei Ferrofluiden sind, üblicherweise um ein bis drei Größenordnungen größer.

Die Dichtung könnte auch mehr als einen Hohlraum aufweisen, in welchem eine magnetisierbare Flüssigkeit angeordnet ist. Auch eine solche Ausbildung wird als „schlauchförmig" bezeichnet. Am Ventilsitz ist ein ringförmiges Magnetelement 10 angeordnet. Die Form des Magnetelements 10 korrespondiert mit der der Dichtung 7, ist also im

Ausführungsbeispiel kreisringförmig. Das Magnetelement 10 ist in einer Vertiefung des Ventilkörpers 1 eingesetzt und schließt zur äußeren Oberfläche des

Ventilkörpers hin mit einem ferromagnetischen Blechplättchen 10a ab. Dessen äußere Oberfläche bildet die Dichtfläche 8. Das Blechplättchen 10a ist beidseitig mit dem Ventilkörper 1 verschweißt, sodass die darunter liegenden Teile des

Magnetelements 10 vorteilhafterweise vom Vakuumbereich abgeschlossen sind. Das Blechplättchen 10a kann als Teil des Magnetteils 10 angesehen werden oder als separates Teil, welches das Magnetteil 10 überdeckt. Das Magnetelement 10 könnte beispielsweise auch in eine Vertiefung im Ventilkörper 1 eingegossen sein. Ein separates Blechplättchen 10a könnte dann entfallen. Wiederum könnte die äußere Oberfläche des Magnetelements 10 die Dichtfläche 8 bilden. Das Magnetelement 10 ist im Ausführungsbeispiel elektrisch zwischen einem aktiven Zustand, in welchem es ein Magnetfeld hervorruft, und einem inaktiven Zustand ohne ein solches Magnetfeld verstellbar. Eine elektrische Leitung 1 1 zur Aktivierung und Deaktivierung des Magnetelements 10 ist nur in Fig. 2-4 schematisch durch eine strichlierte Linie angedeutet. Insbesondere weist das Magnetelement 10 einen kreisförmigen Elektromagneten auf, der unterhalb des Blechplättchens angeordnet ist. Das Magnetelement 10 könnte auch eine Mehrzahl von entlang eines Kreises unterhalb des Blechplättchens 10a angeordneten einzelnen Elektromagneten aufweisen.

Auch andere elektrisch aktivierbare und deaktivierbare Magnetelemente 10 könnten vorgesehen sein. Beispielsweise könnte ein solches elektrisch aktivierbares und deaktivierbares Magnetelement 2 bei der elektrischen Aktivierung und

Deaktivierung gegeneinander verdrehte Permanentmagneten aufweisen.

Auch mehr als ein Magnetelement 10 könnte vorgesehen sein, beispielsweise könnte beidseitig einer von einer Oberfläche des Ventilkörpers gebildeten ringförmigen Dichtfläche jeweils ein ringförmiges Magnetelement 10 angeordnet sein.

Falls die Dichtung 7 am Ventilsitz angeordnet ist, wäre das Magnetelement 10 am Verschlussglied 5 angeordnet, beispielsweise in eine Vertiefung des

Verschlussgliedes 5 eingesetzt und gegenüber dem Verschlussglied 5 verschweißt oder in eine Vertiefung im Verschlussglied 5 eingegossen.

Das mindestens eine Magnetelement 10 liegt somit jeweils im geschlossenen Zustand des Vakuumventils auf der der Dichtfläche zugewandten Seite der Dichtung 7. Wenn in der Endstellung des Verschlussglieds 5 das Magnetelement 10 aktiviert wird, so wird die Dichtung 7 durch das vom Magnetelement 10 hervorgerufene Magnetfeld, welches auf die magnetisierbare Flüssigkeit 7b wirkt und diese anzieht, vom ersten Zustand in den zweiten Zustand verformt. In diesem zweiten Zustand ist die Dichtung 7, speziell ein zwischen der magnetisierbaren Flüssigkeit 7b und der Dichtfläche 8 liegender Abschnitt des schlauchförmigen Körpers 7a, an die

Dichtfläche 8 angedrückt, vgl. Fig. 4 und 6. Der Spalt zwischen der Dichtung 7 und der Dichtfläche 8 hat sich somit geschlossen und die von der Magnetkraft bewirkte Dichtkraft beaufschlagt die Dichtung 7 gegen die Dichtfläche 8.

Der Körper 7a der Dichtung 7 besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus einem Kunststoffmaterial in Form eines Elastomers oder thermoplastischen Elastomers. Damit weist der Körper 7a und somit die Dichtung 7 insgesamt eine Elastizität auf, sodass sich bei einer Verformung ausgehend von einem Ausgangszustand, in welchem keine äußeren Kräfte einwirken, eine Rückstellkraft in Richtung ihres Ausgangszustandes ausbildet. Um das Vakuumventil zu öffnen, wird in einer ersten Phase das Magnetelement 10 deaktiviert. Die Dichtung 7 verformt sich damit durch ihre Elastizität von ihrem zweiten Zustand in ihren ersten Zustand, der in Fig. 5 dargestellt ist.

In einer zweiten Phase des Öffnungsvorganges wird das Verschlussglied ausgehend von seiner Endstellung in seine Anfangsstellung verschoben.

Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Fig. 9 bis 14 dargestellt. Abgesehen von den im Folgenden beschriebenen Unterschieden ist die

Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels (inklusive möglicher Modifikationen) auch auf dieses Ausführungsbeispiel zutreffen.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Elastizität der Dichtung nicht so groß, dass sie sich von ihrem zweiten Zustand in ihren ersten Zustand verformt, wenn das Magnetelement 10 deaktiviert wird, und/oder soll die Verformung der Dichtung 7 zwischen ihrem ersten und ihrem zweiten Zustand vergrößert werden. Dadurch kann beispielsweise ein größerer Spalt zwischen der Dichtung und der Dichtfläche überbrückt werden. Zu diesem Zweck ist auf der der Dichtfläche 8 gegenüberliegenden Seite der Dichtung 7 ein Zusatz-Magnetelement 12

angeordnet. Das Zusatz-Magnetelement 12 ist in diesem Ausführungsbeispiel elektrisch aktivierbar und deaktivierbar. Die Ausbildung des Zusatz-Magnetelements 12 kann beispielsweise gleich wie die des Magnetelements 10 sein und es kann auch mehr als ein Zusatz-Magnetelement 12 vorgesehen sein.

In der ersten Stellung der Dichtung 7 ist in diesem Fall das Zusatz-Magnetelement 12 aktiviert und das Magnetelement 10 deaktiviert. Zur Verformung der Dichtung 7 von ihrem ersten Zustand in ihren zweiten Zustand wird das Zusatz-Magnetelement 12 deaktiviert und das Magnetelement 10 aktiviert. Zur Verformung der Dichtung 7 von ihrem zweiten Zustand zurück in ihren ersten Zustand wird das Zusatz-Magnetelement 12 aktiviert und das Magnetelement 10 deaktiviert.

Bei der Verstellung des Verschlussgliedes 5 zwischen seiner Anfangsstellung und seiner Endstellung ist das Zusatz-Magnetelement 12 aktiviert und das

Magnetelement 10 deaktiviert. Wenn in der Endstellung des Verschlussglieds 5 die Dichtung 7 an die Dichtfläche 8 durch Verformung der Dichtung 7 angedrückt werden soll, wird das Zusatz-Magnetelement 12 deaktiviert und das Magnetelement 10 aktiviert.

Wiederum könnte die Dichtung statt am Verschlussglied 5 am Ventilsitz des

Ventilkörpers 1 angeordnet sein. Das Zusatz-Magnetelement 12 wäre dann ebenfalls am Ventilkörper 1 angeordnet (auf der von der Dichtfläche abgewandten Seite der Dichtung 7). Die Dichtfläche 8 wäre dann am Verschlussglied 5 angeordnet.

Ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Fig. 15 und 16 dargestellt. Abgesehen von den im Folgenden beschriebenen Unterschieden ist die

Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels (inklusive möglicher Modifikationen) auch auf dieses Ausführungsbeispiel zutreffend. Eine magnetisierbare Flüssigkeit in der Dichtung 7 entfällt in diesem Ausführungsbeispiel. Stattdessen sind in das Material der Dichtung magnetisierbare Partikel 13 eingebettet. Im aktiven Zustand des mindestens einen Magnetelements 10 werden diese vom Magnetelement 10 angezogen, sodass sich die Dichtung an die Dichtfläche mit der Dichtkraft anlegt.

In den Fig. 15 und 16 ist die Dichtung wiederum schlauchförmig mit einem einzigen in Längsrichtung verlaufenden inneren Hohlraum dargestellt. Eine ausreichende Verformbarkeit der Dichtung wird dadurch erleichtert. Grundsätzlich könnte die Dichtung aber auch ohne einen inneren Hohlraum oder mit mehreren inneren Hohlräumen ausgebildet sein.

Es könnte auch nur ein Abschnitt der Dichtung 7 magnetisierbare Teilchen 13 aufweisen, welcher der Dichtfläche 8 am nächsten liegt.

Wiederum könnte die Dichtung auch am Ventilsitz und das mindestens eine

Magnetelement 10 am Verschlussglied angeordnet sein. Auch eine zum zweiten Ausführungsbeispiel analoge Ausbildung mit mindestens einem Zusatz- Magnetelement könnte vorgesehen sein, welches auf der vom Magnetelement weg gerichteten Seite der Dichtung angeordnet ist.

Ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Fig. 17 und 18 dargestellt. Abgesehen von den im Folgenden beschriebenen Unterschieden ist die

Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels (inklusive möglicher Modifikationen) auch auf dieses Ausführungsbeispiel zutreffend.

Die Verstellung des Magnetelements 10 zwischen seinem inaktiven und seinem aktiven Zustand erfolgt hier durch eine Änderung der Lage eines

Permanentmagneten 10b. Die Dichtfläche 8 wird wiederum von der äußeren Oberfläche eines das Magnetelement 10 abschließenden Blechplättchens 10a gebildet. Das Magnetelement 10 besitzt einen Topf 10e mit einer Hohlkammer 10c, in der der Permanentmagnet 10b zwischen einer vom Blechplättchen 10a beabstandeten Stellung (vgl. Fig. 17) und einer am Blechplättchen 10a anliegenden Stellung verschiebbar ist (vgl. Fig. 18). Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine Feder 10d vorhanden, welche den Permanentmagneten 10b in Richtung zum

Blechplättchen 10a beaufschlagt. Um den Permanentmagneten 10b in die vom Blechplättchen 10a entfernt liegende Stellung zu verschieben, kann beispielsweise eine pneumatische Beaufschlagung des Permanentmagneten 10b erfolgen. Der Permanentmagnet 10b ist somit nach Art eines Kolbens einer pneumatischen Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet (eine Pneumatikleitung ist in den Fig. 17 und 18 der Einfachheit halber nicht dargestellt). Die Feder 10d könnte auch entfallen und die Verschiebung des Permanentmagneten 10b könnte sowohl in die vom

Blechplättchen 10a beabstandete Stellung als auch in die am Blechplättchen 10b anliegende Stellung durch ein Fluid erfolgen.

In diesem Ausführungsbeispiel könnte analog zum Ausführungsbeispiel

entsprechend den Fig. 9 bis 14 ein Zusatz-Magnetelement 12 vorhanden sein.

Dieses könnte beispielsweise in Form eines Elektromagneten oder analog zum in den Fig. 17 und 18 dargestellten Magnet-Element 10 ausgebildet sein.

Auch im vierten Ausführungsbeispiel könnte die Dichtung 7 ohne magnetisierbare Flüssigkeit und analog zur Dichtung, wie sie im dritten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, ausgebildet sein.

Unterschiedliche weitere Ausbildungsformen eines erfindungsgemäßen

Vakuumventils sind denkbar und möglich. Beispielsweise könnte eine

erfindungsgemäße Ausbildung bei einem sogenannten„Soft-Start"-Ventil eingesetzt werden. Bei einem solchen wird zunächst eine erste Ventilöffnung geöffnet, wobei ein nur kleiner Öffnungsquerschnitt ausgebildet wird, und erst in der Folge eine zweite Ventilöffnung geöffnet, die den eigentlichen Durchgang durch das Ventil freigibt, um Turbulenzen zu verringern. Der die erste Ventilöffnung aufweisende Ventilkörper kann hierbei ein Ventilteller zum Verschließen der zweiten Ventilöffnung sein. Der Verschluss der ersten Ventilöffnung durch ein

Verschlussglied kann in erfindungsgemäßer Weise mittels Magnetkraft erfolgen, durch welche eine ein magnetisierbares Material aufweisende Dichtung verformt wird. Das Öffnen und Schließen der ersten Ventilöffnung kann hierbei lediglich durch die Verformung der Dichtung zwischen dem ersten und dem zweiten Zustand erfolgen. Eine zusätzliche Bewegung des Verschlussgliedes zwischen einer Anfangsund Endstellung kann hier entfallen.

In allen Ausführungsformen der Erfindung wirkt im geschlossenen Zustand des Vakuumventils eine Magnetkraft auf ein magnetisierbares Material der Dichtung. Durch die dadurch hervorgerufene Kraft, die auf das magnetisierbare Material der Dichtung wirkt und in Richtung zur Dichtfläche gerichtet ist, wird ein Abschnitt der Dichtung unter Verformung der Dichtung gegen die Dichtfläche gedrückt.

L e g e n d e

zu den Hinweisziffern:

1 Ventilkörper

2 Ventil Öffnung

3 Achse

4 Gehäuseteil

5 Verschlussglied

6 Ventilstange

7 Dichtung

7a Körper

7b magnetisierbare Flüssigkeit

8 Dichtfläche

9 Aktuator

10 Magnetelement

10a Blechplättchen

10b Permanentmagnet

10c Hohlkammer

10d Feder

10e Topf

1 1 Elektroleitung

12 Zusatz-Magnetelement

13 magnetisierbare Partikel

14 Dichtung

Claims

Patentansprüche

Vakuumventil umfassend

einen Ventilkörper (1), welcher eine von einem Ventilsitz umgebene

Ventilöffnung (2) aufweist,

ein Verschlussglied (5),

eine verformbare Dichtung (7), die am Verschlussglied (5) angeordnet ist und in einem geschlossenen Zustand des Vakuumventils mit einer Dichtfläche (8) des Ventilsitzes des Ventilkörpers (1) zusammenwirkt oder am Ventilsitz des

Ventilkörpers (1) angeordnet ist und im geschlossenen Zustand des

Vakuumventils mit einer Dichtfläche des Verschlussgliedes (5) zusammenwirkt, wobei die Dichtung (7) in einem geöffneten Zustand des Vakuumventils von der Dichtfläche (8) beabstandet ist, und

mindestens ein Magnetelement (10), welches zwischen einem inaktiven

Zustand und einem aktiven Zustand verstellbar oder umschaltbar ist,

dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (7) ein magnetisierbares Material aufweist und dass das im geschlossenen Zustand des Vakuumventils sich in seinem aktiven Zustand befindende mindestens eine Magnetelement (10) ein auf das magnetisierbare Material der Dichtung (7) wirkendes Magnetfeld hervorruft, welches eine die Dichtung (7) verformende und an die Dichtfläche (8) andrückende Kraft bewirkt.

Vakuumventil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung durch die Umschaltung oder Verstellung des mindestens einen

Magnetelements (10) vom inaktiven in den aktiven Zustand von einem ersten Zustand, in welchem die Dichtung (7) von der Dichtfläche (8) beabstandet ist, in einen zweiten Zustand, in welchem die Dichtung (7) an die Dichtfläche (8) angedrückt ist, verformbar ist. Vakuumventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (7) eine Elastizität aufweist, wobei sich die Dichtung (7) bei der Verstellung oder Umschaltung des mindestens einen agnetelements (10) von seinem aktiven in seinen inaktiven Zustand nur durch ihre Elastizität von ihrem zweiten Zustand in ihren ersten Zustand verformt.

Vakuumventil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass auf der von der Dichtfläche (8) abgewandten Seite der Dichtung (7) mindestens ein Zusatz- Magnetelement (12) vorhanden ist, welches zwischen einem inaktiven Zustand und einem aktiven Zustand verstellbar oder umschaltbar ist, wobei im aktiven Zustand des mindestens einen Zusatz-Magnetelements (12) das mindestens eine Zusatz-Magnetelement (12) ein auf das magnetisierbare Material der Dichtung wirkendes Magnetfeld hervorruft, welches eine die Dichtung verformende und von der Dichtfläche (8) beabstandende Kraft bewirkt.

Vakuumventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (7) durch die Umschaltung oder Verstellung des mindestens einen Zusatz- Magnetelements (12) vom aktiven in den inaktiven Zustand und des

mindestens einen Magnetelements (10) vom inaktiven in den aktiven Zustand von einem ersten Zustand, in welchem die Dichtung (7) von der Dichtfläche (8) beabstandet ist, in einen zweiten Zustand, in welchem die Dichtung an die Dichtfläche (8) angedrückt ist, verformbar ist.

Vakuumventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (7) einen einen inneren Hohlraum aufweisenden

schlauchförmigen Körper (7a) aufweist oder von diesem gebildet wird.

7. Vakuumventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im inneren

Hohlraum des schlauchförmigen Körpers (7a) eine magnetisierbare Flüssigkeit (7b) enthalten ist.

8. Vakuumventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die

magnetisierbare Flüssigkeit ein Ferrofluid ist.

9. Vakuumventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in ein Kunststoffmaterial der Dichtung (7) magnetisierbare Partikel (13) eingebettet sind.

10. Vakuumventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle der Anordnung der Dichtung (7) am Verschlussglied (5) das mindestens eine Magnetelement (10) am Ventilkörper (1 ) angeordnet ist und im Falle der Anordnung der Dichtung (7) am Ventilkörper (1) das mindestens eine

Magnetelement (10) am Verschlussglied (5) angeordnet ist.

1 1. Vakuumventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das

mindestens eine Magnetelement (10) mindestens einen zwischen seinem inaktiven und seinem aktiven Zustand umschaltbaren Elektromagneten oder mindestens einen beweglich gelagerten Permanentmagneten aufweist, der zur Verstellung zwischen seinem inaktiven und seinem aktiven Zustand zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegbar ist.

12. Vakuumventil nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtfläche (8) am Magnetelement (10) oder an einem das Magnetteil (10) überdeckenden ferromagnetischen Blechplättchen (10a) angeordnet ist.

13. Vakuumventil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussglied (5) zwischen einer Anfangsstellung, in der das

Vakuumventil den geöffneten Zustand aufweist, und einer Endstellung verstellbar ist.

14. Vakuumventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in der

Endstellung des Verschlussgliedes (5) die Dichtung (7) durch Magnetkraft zwischen einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand verformbar ist, wobei die Dichtung (7) im zweiten Zustand an die Dichtfläche (8) angedrückt ist und im ersten Zustand von der Dichtfläche (8) beabstandet ist oder mit einer Kraft, die geringer als eine Dichtkraft ist, mit der die Dichtung (7) im zweiten Zustand an die Dichtfläche (8) angedrückt ist, an der Dichtfläche (8) anliegt.

Vakuumventil nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussglied (5) geradlinig zwischen der Anfangsstellung und der

Endstellung verstellbar ist.

BLATT EINBEZOGEN DURCH VERWEIS (REGEL 20.6) und im ersten Zustand von der Dichtfläche (8) beabstandet ist oder mit einer Kraft, die geringer als eine Dichtkraft ist, mit der die Dichtung (7) im zweiten Zustand an die Dichtfläche (8) angedrückt ist, an der Dichtfläche (8) anliegt.

Endstellung verstellbar ist.