DE2947517C2

DE2947517C2 - Glanzmetall-Ventilschieber für Hochvakuumanlagen

Info

Publication number: DE2947517C2
Application number: DE2947517A
Authority: DE
Inventors: Hubert Lustenau Bösch
Original assignee: VAT AG fuer Vakuum Apparate Technik
Current assignee: VAT Group AG
Priority date: 1979-11-24
Filing date: 1979-11-24
Publication date: 1982-07-15
Also published as: JPS5686268A; US4333631A; FR2470316A1; JPS6358310B2; GB2064725A; CH650575A5; FR2470316B1; GB2064725B; DE2947517A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ganzmetall-Ventilschieber für Hochvakuumanlagen mit einem Gehäuse und einer darin verstellbar gelagerten Schieberplatte sowis einem koaxial zur Durchgangsöffnung verstellbar angeordneten Ventilsitzring, an dem zwei zueinander und zum Ventilsitzring koaxial liegende, unterschiedliche Durchmesser aufweisende, am Gehäuse abgestützte Federn angreifen, die zusammen mit dem Gehäuse eine zum Anpressen des Ventilsit/.ringes an die Schieberplatte durch ein Druckmedium beaufschlagbarc Kammer begrenzen.

Ventilschieber sind an sich bekannt. Zur axialen Verstellung des Ventilsilzringes dienen koaxial angeordnete, im wesentlichen zylindrische Metallbälge, die als Federn wirken und die eine ringförmige Kammer begrenzen und die mittels eines Druckmediums beaufschlagbar sind. Bei der Beaufschlagung mit dem Druckmedium strecken sich die erwähnten Metallbälge in axialer Richtung und bedingen dadurch den Versatz des Ventilsitzringes, der mit diesen Bälgen dicht verbunden ist. Die Metallbälge sind dabei so angeordnet und ausgebildet, daß sie, falls die von ihnen begrenzte Kammer nicht von einem Medium unter wesentlich höherem Druck als Atmosphärendruck beaufschlagt ί wird, sich zusammenziehen bzw. zusammenschrumpfen, so daß dadurch der Ventilsitzring zurückgestellt wird und das Ventil geöffnet werden kann. Bei Ventilschiebern, die in Vakuumleitungen verwendet werden und bei welchen innerhalb der Rohrleitung gegenüber der

in Atmosphäre ein sehr geringer Druck herrscht, läßt sich die erwähnte und bekannte Konstruktion nicht mehr verwenden, da infolge der zwischen dem Rohrinneren und der von den Metallbälgen begrenzten Kammer herrschenden Druckdifferenz die Metallbälge gestreckt

ι ■; bleiben, so daß der Ventilsitzring nicht mehr abgehoben werden kann. Um Ventilschieber dieser Bauart auch in Vakuumanlagen verwenden zu können, sind für die Rückführung oder Rückstellung des Ventilsitzringes zum Öffnen des Ventilschiebers zusätzliche Rückstellfe-

:o dem eingebaut worden, die so stark dimensioniert sein müssen, daß sie die durch die erwähnte Druckdifferenz bedingten Kräfte überwinden können. Da für die Aufbringung des erforderlichen Ventilschließdruckes erhebliche Kräfte notwendig sind, die auch die Kraft der

->=> Rückstellfedern überwinden müssen, bedarf die letzterwähnte Konstruktion starker Metallbälge, die für ihre Unterbringung und Anordnung viel Platz und Raum benötigen.

Es ist auch ein Ventilschieber bekannt, bei welchem

ίο die Schieberplatte aus zwei plattenförmigen Teilen besteht. Diese plattenförmigen Teile sind randseitig über einen dehnbaren und dichtenden Balg miteinander verbunden und sie begrenzen ferner eine von außen mit einem Medium beaufschlagbare Kammer. Innerhalb

iä dieser Kammer ist eine Tellerfeder angeordnet, die mit ihrem Mittelteil mit dem einen und die mit ihrem Rand mit dem anderen plattenförmigen Teil verbunden ist. Wird die erwähnte Kammer unter Druck geseizt, so wandern die beiden plattenförmigen Teile auseinander,

: und /war gegen die Wirkung de. erwähnten Feder. Wird die Kammer entlastet, so zieht die Tellerfeder die beiden plattenförmigen Teile wiederum zusammen und die Schieberplatte kann ausgefahren werden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, für einen

4i Ganzmetall-Ventilschieber der gegenständlicher Art eine Konstruktion für die Verstellmechanik des Ventilsitzringes vorzuschlagen, die mit einem geringen Platzbedarf auskommt, um so die axiale Baulänge de? Ventilschiebers möglichst gering zu halten. Nach der

Vi Erfindung gelingt dies dadurch, daß als Federn zueinander wechselsinnig angeordnete Tellerfedem vorgesehen sind, wobei die Tellerfeder mit dem kleineren Durchmesser mit ihrem äußeren Rand und die Tellerfeder mit dem größeren Durchmesser mit ihrem

■» inneren Rand mit dem Vcntilsitzring verbunden sind und der durch die beiden Tellerfedem gebildete, im Querschnitt V-förmige Ringkörper mit seiner dem Ventilsitzring abgewandten Seite und dem Gehäuse die durch ein Druckmedium beaufschlagbare Kammer

w) begrenzt und der Scheitel des im Querschnitt V-förmigcn Ringkörpers in diese Kammer ragt,

Zur Veranschaulichung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

hi Fig. 1 die Ansicht eines Ganzmetall-Ventilschiebers für Hochvakiiumanlagen;

Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie AA in Fig. 1, wobei die Schieberplatte in die Durchgangsöff-

nung des Ganzmetall-Ventilschiebers eingeschwenkt, der Ganzmetall-Ventilschieber jedoch noch nicht dicht verschlossen ist;

Fig.3 ist ebenfalls ein Schnitt nach der Linie A-A in Fig. 1 mit in die Durchgangsöffnung des Ganzmetall-Ventilschiebers eingeschwenkter Schieberplatte, wobei jedoch hier bereits der Ganzmetall-Ventilschieber dicht verschlossen dargestellt ist

Der Ganzmetall-Venvilschieber nach den Fig. 1—3 weist ein Gehäuse auf, das aus Gehäuseteilen 1, 2, 3, 4 und 5 aufgebaut isL Diese Teile sind zweckmäßigerweise zusammengeschweißt Die stirnseitigen Gehäuseteile 1 und 5 besitzen Anschlußmöglichkeiten an Flansche von Rohrleitungen, hier beispielsweise einen Kranz von Gewindebohrungen 6, die in den Schnittdarstellungen in den F i g. 2 und 3 durch ihre Mittellinie angedeutet sind. Die Schieberplatte 7 mit randseitig angeordneten Dichtleisten oder Dichtlippen 9 ist an einer Tragstange 8 befestigt Die Tragstange 8 ragt durch das Gehäuse und ist gegenüber diesem abgedichtet. Mit einer Kolben-Zylinder-Einheit 10 ist diese Tragstange 8 um die Achse il schwenkbar. Durch das Schwenken der Schieberplatte 7 wird diese in eine die E/urchgangsöffnung 12 des Ganzmetall-Ventilschieber; freigebende Stellung gebracht (siehe strichlierte Linie 7' in Fig. 1) oder aber in eine diese Durchgangsöffnung versperrende Stellung (Fig.2 und Fig.3). Anstelle einer solchen Schwenkbewegung wäre es auch möglich, den Ganzmetall-Ventilschieber so konstruktiv zu gestalten, daß die Schieberplatte durch eine geradlinige Bewegung in die beiden beschriebenen Stellungen gebracht werden kann.

Um den Ganzmetall-Ventilschieber bei eingeschwenkter Schieberplatte 7 (F i g. 2) zu schließen, muß der Ventilsitzring 13 in axialer Richtung (Pfeil 14) gegen die Schieberplatte 7 gedrückt werden. Dieser Ventilsitzring 13 kann mehrteilig ausgebildet sein, indem beispielsweise die hochbeanspruchte Dichtzone aus einem anderen Material gefertigt wird, als der übrige Teil des Ventilsitzringes. Der äußere Rand des Ventilsi./.ringes 13 ist hier mit zwei zueinander und /um Vcntilsitzring 13 koaxial liegenden, zueinander wechsel sinnig angeordneten und unterschiedliche Durchmesser aufweisenden Tellerfedern 15, 16 verbunden. D^;e Tellerfeder 16 mit dem kleineren Durchmesser ist mit ihrem äußeren Rand und die Tellerfeder 15 mit dem größeren Durchmesser mit ihrem inneren Rand mit dem Ventilsilzring 13 verbunden. Diese beiden Tellerfedern 15 und 16 bilden einen im Querschnitt V-förmigen Ring, wobei der öffnungswinkel des Querschnitt-V nahe bei 180° liegen kann, wenn dieser im Querschnitt V-förmige Ring unbelastet ist Dieser im Querschnitt V-förmige, durch die beiden Tellerfedern 15 und 16 gebildete Ring begrenzt mit seiner dem Ventilsitzring 13 abgewandten Seite eine Kammer 17, die über eine oder mehrere nach außen führende Bohrungen 18 mit einem Druckmedium beaufschlagbar bzw. über diese Bohrungen entlüftbar ist. Der äußere und der innere Rand 19 und 20 des im Querschnitt V-förmigen, durch die beiden Tellerfedern

15 und 16 gebildeten Ringes, sind am Ventilgehäuse sowohl in axialer wie auch in radialer Richtung abgestützt Der im Querschnitt V-förmige, von den beiden Tellerfedern 15—16 gebildete Ring ist so angeordnet, daß sein Scheitel bei unbelasteter Kammer 17 gegen diese gerichtet ist (F i g. 2). Zur Lagerung der einander zugewandten Rinder der Tellerfedern 15 und

16 trägt der Ventilsitzring 13 eine umlaufende, im Querschnitt T-förrrii.^e Leiste 21. Auf den durch den Querbalken dieser im wesentlichen T-iörmigen Leiste 21 gebildeten Schultern liegen die Ränder der Tellerfedern 15 und 16 auf. Zur Abdichtung der Kammer 17 gegenüber den inneren Veniilräumen trägt der von den beiden Tellerfedern 15,16 gebildete Ringkörper auf seiner der beaufschlagbaren Kammer 17 zugewandten Seite mindestens eine dichtende Membrane 22, deren Ränder mit dem Gehäuse bzw. mit dem T-förmigen Ring 21 verlötet oder verschweißt sind. Für diese

in Membrane 22 kann ein dünnwandiges Element verwendet werden, da diese Membrane auch bei voller Beaufschlagung der Kammer 17 einseitig durch den Ring abgestützt ist
Die Funktionsweise der beanspruchten Einrichtung

is ergibt sich aus den beiden Schnittdarstellungen nach den F i g. 2 und 3, in der F i g. 2 ist die Druckkammer 17 in unbelastetem Zustand dargestellt Der unbelastete, im Querschnitt V-förmige, durch die beiden Tellerfedern 15 und 16 gebildete Ring nimmt dabei die aus der F i g. 2

:o ersichtliche Stellung ein, der Ventilsitzring 13 ist dabei von der bereits eingeschwer¹:en Schieberplatte '/ abgehoben. Wird nun die Kar.iirer !7 mit Druck beaufschlagt so wird dadurch der im Querschnitt V-förmige Ring gespreizt verflacht wobei sein Scheitel

:5 gegen die Schieberplatte 7 gedrückt wird (l· i g. 3). Die mit ihren Rändern verlötete oder verschweißte Membrane 22 hält die Kammer 17 gegenüber den inneren Ventilräumen dicht Durch den in der Kammer 17 aufzubauenden Druck muß einerseits die Spreizkraft

jn des im Querschnitt V-förmigen Ringes überwunden werden und andererseits muß die Schließkraft für den Ventilschieber aufgebracht werden. Wird die Kammer 17 entlastet so gehen die Tellerfedern 15 und 16 aufgrund ihres elastischen Verhaltens in ihre Ursprungs-

)5 lage zurück und öffnen damit den Ventilschieber.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei Tellerfedern 16 und 15 verwendet worden. Grundsätzlich wäre es möglich, eventuell mehrschichtige Tellerfedernpakete vorzusehen, falls die erforderlichen Rückstellkräfte

α-, dies notwendig machen sollten, was eventuell von der Größe des Vcntilschicbers und eventuell andererseits von der Art seines Einsatzes abhängig sein kann. Sowohl bei der gezeigten Konstruktion, wie auch bei einer Konstruktion, die mehrschichtige Tellerfedern verwendet, ist die Verstellmechanik für den Ventilsitzring außerordentlich gedrungen zu bauen, so daß Ventilschieber mit geringer Baulänge gefertigt werden können.

Im gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Kammer 17 gegenüber den Ventilinnenräumen durch eine dünne, außerordentlich nachgiebige Membran 22 abgedichtet, die mit ihren Rändern gegenüber dem Ventilgehäuse verlötet oder verschweißt ist Diese Membran kann sehr dünnwandig und damit sehr nachgiebig gestaltet sein, da sie ja bei beaufschlagter Kammer 17 s'/;ts an den Tellerfeder^ anliegt und von diesen abgestützt wird, so daß dhse Membran »Hein Dichtungsfunktionen übernehmen kann. Grundsätzlich wäre es auch möglich, die Ränder der Tellerfeder;! 15

ho und 16 geg.nüber dem Ventilgehäuse unmittelbar abzudichten, beispielsweise durch eingelegte Dichtleisten. Falls die einschlägige Industrie elastische Lote zur Verfugung stellt, ist nicht auszuschließen, daß die Ränder der Tellerfedern 15 und 16 selbst an den entsprechenden Gehäuseteilen angelötet werden. Die Tellerfedern IJ und Ϊ6 selbst können in allen Fällen entweder gleiche oder auch unterschiedliche Ringbreiten aufweisen.

9 Rlntt 7i".ichniiiiBen

Claims

1 Palentansprüche:

1. Ganzmetall-Ventilschieber für Hochvakuumanlagen mit einem Gehäuse und einer darin verstellbar gelagerten Schieberplatte sowie einem koaxial zur Durchgangsöffnung verstellbar angeordneten Ventilsitzring, an dem zwei zueinander und zum Ventilsitzring koaxial liegende, unterschiedliche Durchmesser aufweisende, am Gehäuse abgestützte Federn angreifen, die zusammen mit dem Gehäuse eine zum Anpressen des Ventilsitzringes an die Schieberplatte durch ein Druckmedium beaufschlagbare Kammer begrenzen, dadurch gekennzeichnet, daß als Federn zueinander wechselsinnig angeordnete Tellerfedem (15, 16) vorgesehen sind, wobei die Tellerfeder (IC) mit dem kleineren Durchmesser mit ihrem äußeren Rand und die Tellerfeder (15) mit dem größeren Durchmesser mit ihrem inneren Rand mit dem Ventilsitzring (13) verbunden sind und der durch die beiden Tellerfedem (15, H) gebildete, im Querschnitt V-förmige Ringkörper mit seiner dem Ventilsitzring (13) abgewandten Seite und dem Gehäuse (1,2) die durch ein Druckmedium beaufschlagbare Kammer (17) begrenzt und der Scheitel des im Querschnitt V-förmigen Ringkörpers in diese Kammer (17) ragt.

2. Ganzmetall-Ventilschiebsr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitzring (13) an seinem äußeren Rand und an seiner der Schieberplatte (7) abgewandten Seite einen im Querschnitt im wesentlichen T-förmigen Ring (21) trägt und ci.e einander zugewandten Ränder der Tellerfedem (15, 16) ruf den 'xirch den Querbalken des im Querschnitt T-fcrmigen Ringes (21) gebildeten Schultern aufliegen.

3. Ganzmetall-Ventilschieber nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der von den beiden Tellerfedem (15, 16) gebildete Ringkörper auf seiner der beaufschlagbaren Kammer (17) zugewandten Seite mindestens eine dichtende Membrane (22) trägt, deren Ränder mit dem Gehäuse bzw. mit dem T-förmigen Ring (21) verbunden, vorzugsweise verlötet oder verschweigt sind.