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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes
Durchflußregelventil für die Verwendung in Fluidführungen
hauptsächlich bei Vorrichtungen, die der Halbleiterfertigung
dienen oder in Kernkraftanlagen Verwendung finden, und
insbesondere soll es sich um ein solches Ventil in
Membranbauweise handeln, mit dem Strömungsraten sehr genau
eingestellt werden können.
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Ganz allgemein gesprochen wird an Regelventile für hochreine
Gase, wie sie in Vorrichtungen für die Halbleiterfertigung
oder dergleichen verwendet werden, nachdrücklich die
Forderung gestellt, daß die Gase nicht mit Fremdkörpern
verunreinigt werden und daß keine Bereiche vorhanden sind,
in denen sich Gasreste festsetzen. Im Bereich der
Halbleiterfertigung werden deshalb im großen Umfang Membranventile
als Ventile eingesetzt (insbesondere solche mit direktem
Zusammenwirken zwischen Membrane und Ventilsitz), um der
Forderung nach Freihaltung des Gases von verunreinigenden
Partikeln und Ausschluß von Toträumen gerecht zu werden.
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Regelventile mit Membranen können jedoch generell nur
als kleine Einheiten ausgeführt werden bzw. als Ventile
mit kleinen Verstellwegen der Membranen, und sie sind
ihrer Natur gemäß nur mit Vorbehalt geeignet,
Strömungsraten und dergleichen zu bestimmen. Insbesondere ist es
extrem schwierig, Strömungsraten sehr genau manuell
einzustellen.
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Dementsprechend hat der Anmelder der Erfindung zur Lösung
solcher Probleme ein Regelventil in Membranbauweise
entwickelt, mit dem Strömungsraten in engen Grenzen und sehr
genau eingestellt werden können und das manuell betätigt
werden kann; es ist in der japanischen Patentanmeldung
JP-A-5-79570 beschrieben.
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Ein solches Regelventil, wie es in Fig.5 der zugehörigen
Zeichnungen gezeigt ist, ist zusammengesetzt aus einem
Ventilkörper 30 mit einem Fluidströmungskanal 30a, einem
Ventilsitz 30c und einer Ventilkammer 30b, einer Membrane
31, die sich dem Ventilsitz 30c nähert oder von diesem
entfernt, einem rohrförmigen haubenartig zugeordneten
Oberteil 33 (auch als Ventilkörperabdeckung bzw.
Abdeckhaube bezeichnet), das mit seinem unteren Ende in die
Ventilkammer 30b hineinragt, um unter Zwischenschaltung
eines Paßringes 32 auf den Rand der Membrane 31 luftdicht
einen Druck auszuüben und das im Bereich seines oberen
Endes auf der Innenfläche mit einem Aufnahmegewinde 33a
versehen ist; das Ventil ist ferner zusammengesetzt aus
einer Hutmutter 34 zum Festlegen des Ventilkörperoberteiles
33 gegenüber dem Ventilkörper 30, einer Scheibe 36 innerhalb
des unteren Endes des Ventilkörperoberteils 33 und mit
einer Membranhalterung 35, einem rohrförmigen Gleitstössel
37, der vertikal nach oben verstellbar in das
Ventilkörperoberteil 33 oberhalb der Scheibe 36 unverdrehbar eingesetzt
ist und auf der inneren Umfangsfläche mit einem
Aufnahmegewinde 37a versehen ist, dessen Gewindesteigung kleiner
ist als die Gewindesteigung des Aufnahmegewindes 33a des
Ventilkörperoberteiles 33; zusammengesetzt ist das Ventil
auch noch aus einem Drehstössel 38, der in konzentrischer
Zuordnung zueinander auf seiner Innenseite einen ersten
Gegengewindeabschnitt 38a zum Zusammenwirken mit dem
Aufnahmegewinde 37a des Gleitstössels 37 und auf seiner
Außenseite einen zweiten Gegengewindeabschnitt 38b zum
Zusammenwirken mit dem Aufnahmegewinde 33a des
Ventilkörperoberteiles 33 aufweist, wobei das Verstellen des
Gleitstössels 37 vertikal nach oben und vertikal nach unten
durch Drehen des Drehstössels 38 bewirkt wird;
zusammengesetzt ist das Ventil schließlich noch aus einem nahezu
rohrförmigen Handgriff 39 in fester Zuordnung zum oberen
Ende des Drehstössels 38, wobei der Handgriff 39 mit seinem
unteren Ende den Außenumfang des Ventilkörperoberteiles
33 umschließt, und aus einer Handgriffverriegelungsschraube
40, die in ein Gewindeloch des Handgriffes 39 eingeschraubt
ist; weitere Teile, aus denen das Ventil auch noch
zusammengesetzt ist, sollen unerwähnt bleiben.
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In Fig. 5 ist mit dem Bezugszeichen 41 eine Feder
gekennzeichnet, während mit dem Bezugszeichen 42 eine Mutter
gekennzeichnet ist, mit deren Hilfe das Ventil auf einem
geeigneten Träger festlegbar ist und mit dem Bezugszeichen
43 eine Drehungen verhindernde Schraube, mit dem
Bezugszeichen 44 ein Indikator, mit dem Bezugszeichen 45 eine
weitere Hutmutter und mit dem Bezugszeichen 46 ein Anschlag.
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Wird bei dem Regelventil gemäß Fig. 5 der Drehstössel
38 mittels des Handgriffes 39 gedreht, so bewegt er sich
nach oben oder unten, weil sein zweiter
Gegengewindeabschnitt 38b mit dem Aufnahmegewinde 33a des
Ventilkörperoberteiles 33 zusammenwirkt.
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Wird der Drehstössel 38 nach oben oder nach unten verstellt
während er um seine Längsache gedreht wird, so wird durch
diese Drehung im Zusammenwirken des ersten
Gegengewindeabschnitts 38a mit dem Aufnahmegewinde 37a des Gleitstössels
37 dieser axial nach oben oder unten verstellt, ohne gedreht
zu werden. Macht dabei der Drehstössel 38 eine Umdrehung
um seine Längsachse, so wird der Gleitstössel 37 um einen
Betrag nach oben bzw. unten verstellt, der der Differenz
zwischen der Gewindesteigung des zweiten
Gegengewindeabschnittes 38b und der des ersten Gegengewindeabschnittes
38a entspricht.
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Demzufolge kann bei diesem Regelventil durch entsprechend
genaue Bestimmung der Gewindesteigungsdifferenz zwischen
erstem Gegengewindeabschnitt 38a und zweitem
Gegengewindeabschnitt 38b das Maß der Verstellung des Gleitstössels
38, d.h. die Einwirkung auf die Ventilmembrane 31 sehr
genau eingestellt werden. Hieraus wiederum ergibt sich,
daß eine Feineinstellung der Strömungsrate von Hand mit
hoher Genauigkeit möglich ist und somit eine ausgezeichnete
Voraussetzung für die Ventileinstellung gegeben ist.
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Zur Bedienung des Regelventiles werden zwei Verfahren
angewendet. Das eine Verfahren dient dem Einstellen der
Fluidströmungsrate durch kontinuierliches Verstellen des
Handgriffes 39 zwischen Öffnungs- und Schließstellung,
während beim anderen Verfahren eine gewollte
Strömungsrate dadurch eingestellt wird, daß im Vorhinein das Maß
der Öffnung des Ventiles auf einen bestimmten Wert
bestimmt wird.
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Bei dem zweiten Verfahren wird, nachdem die Strömungsrate
durch Drehen des Handgriffes 39 ihren Sollwert erreicht
hat, der Handgriff gegenüber der Hutmutter 45 mittels
der Madenschraube 40 festgelegt, um zu verhindern, daß
sich die Stössel 37,38 drehen bzw. in Längsrichtung
verstellen, sodaß die eingestellte Strömungsrate auch
eingestellt bleibt.
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Bei diesem Regelventil wird jedoch beim Festziehen der
Madenschraube 40 der Handgriff in einer Richtung
orthogonal zur Längsachse des Handgriffes 39 um einen Betrag
bewegt, der gleich ist dem Spalt zwichen dem Innenumfang
des Handgriffes 39 und dem Ventilkörperoberteil 33
(Hutmutter 45 und Indikator 44). Hierdurch wird die Stellung
der Stössel 37,38 relativ zueinander von der Andruckkraft
in der gleichen Richtung wie der Handgriff 39 verändert
und die Strömungs- bzw. Durchflußrate kann nach dem
Festziehen der Madenschraube eine andere sein als vorher.
Insbesondere weil das Regelventil für die Veränderung
kleiner Durchflußmengen bestimmt ist, bedeutet das
Verändern der Stellung der Stössel relativ zueinander um
auch nur kleine Beträge eine Veränderung der
Durchflußrate in einem Maße, daß ein ernstes Problem vorliegt.
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Die Erfindung ist gemacht worden, um dieses Problem zu
lösen und es ist ihre Aufgabe, ein
Durchflußmengenregelventil aufzuzeigen, bei dem sich eine festgelegte
Durchflußmenge bzw. -rate nach dem Verriegeln in einer
Sollstellung nicht verändert hat, d.h. der Handgriff in
einer gewollten Stellung ohne Veränderung der
Durchströmrate festgelegt werden kann.
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Die Erfindung ist durch den angefügten Anspruch 1 definiert,
dessen Einleitungsteil aus JP-A-5-79570 abgeleitet ist.
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Um das Ziel zu erreichen, schlägt die Erfindung ein
Durchflußratenregelventil vor mit einem Stössel, in dessen
Zuordnung zu einem Ventilkörper mit einem Strömungskanal,
einer Ventilkammer und einem Ventilsitz, wobei der Stössel
durch ein Ventilkörperoberteil drehbar und heb- und senkbar
ist und seinem oberen Ende ein Handgriff fest zugeordnet
ist, um die Drehbewegung des Stössels bewirken zu können
und um das Ventilkörperoberteil an seinem oberen äußeren
Umfang verschließen zu können, wozu der Handgriff eine
Verriegelungsschraube aufweist, die zum Zusammenwirken
mit der Seite von Ventilkörperoberteil zu bringen ist,
um durch Festziehen der Verriegelungsschraube den
Handgriff gegenbüber dem Ventilkörperoberteil bzw. dessen
Seitenfläche festlegen zu können, wobei weiter der
Handgriff einen am oberen Stösselende festgelegten Hauptteil
und einen rohrförmigen Verriegelungsteil aufweist, mit
dem er das Ventilkörperoberteil an seinem oberen
Außenumfang umschließt und der mit dem unteren Ende des
Handgriffhauptteiles gekoppelt und in einer Richtung orthogonal
zur Längsachse des Stössels verstellbar ist, wobei
schließlich die Verriegelungsschraube in dem Verriegelungsteil
derart angeordnet ist, daß auch sie im wesentlichen
orthoonal zur Längsachse des Stössels gerichtet ist.
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Durch Festziehen der Verriegelungsschraube im
Verriegelungsteil des Handgriffes bewegt sich allein der
Verriegelungsteil in der Richtung orthogonal zur Längsachse des Stössels
um einen Betrag, der dem Spalt zwischen dem Innenumfang
des Verriegelungsteiles und der Abdeckhaubenseite
entspricht, und der Innenumfang des Verriegelungsteiles wird
gegen die Abdeckhaubenseitenflächen gedrückt. Hieraus
ergibt sich, daß der Handgriff verriegelt ist und der
Stössel weder gedreht, noch translatorisch nach oben und
unten verstellt werden kann.
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Bei diesem Durchflußströmungsratenregelventil bewegt sich
beim Verriegeln des Handgriffes allein dessen
Verriegelungsteil in einer Richtung orthogonal zur Längsachse
des Stössels und der auf dem Stössel festgelegte
Handgriffhauptteil unterliegt nicht der Andruckkraft, die in der
Richtung aufgebracht wird, in der der Verriegelungsteil
bewegt wird. Entsprechend unterliegt auch nicht der Stössel
dieser Andruckkraft. Hieraus ergibt sich, daß eine
Verschiebung des Stössels infolge der Verriegelung des
Handgriffes verhindert wird und sich die eingestellte
Strömungsbzw. Durchflußrate zwischen dem Zeitpunkt vor und dem
nach der Verriegelung des Handgriffes nicht verändert.
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Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun beispielhaft
und unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen
beschrieben, worin
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Fig. 1 eine vergrößerte Mittellängsschnittdarstellung
des durch eine Membrane gekennzeichneten
Durchflußregelventiles in einer ersten Ausführungsform
der Erfindung ist,
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Fig. 2 eine vergrößerte Querschnittdarstellung
entsprechend der Linie II - II in Figur 1 ist,
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Fig. 3 eine vergrößerte Längsschnittdarstellung
wesentlicher Teile in der verriegelten Stellung des
Handgriffes ist,
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Fig. 4 eine vergrößerte Querschnittdarstellung
entsprechend der Linie IV - IV in Figur 3 ist.
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Fig. 1 zeigt ein Regelventil zur Feinregelung mit hoher
Genauigkeit durch manuelle Betätigung und ebenso zum Öffnen
und Schließen eines Strömungskanales 1a dadurch, daß eine
Membrane in direkte Berührung mit oder zum Abheben von
einem Ventilsitz 1c gebracht wird.
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In Fig. 1 sind mit dem Bezugszeichen 1 ein
Ventilgrundkörper bzw. Ventilgehäuse, mit dem Bezugszeichen 2 eine
Membrane, mit dem Bezugszeichen 3 eine Ventilabdeckung
bzw. eine Abdeckhaube, mit dem Bezugzeichen 4 eine
Hutmutter, mit dem Bezugszeichen 5 ein Paßring, mit dem
Bezugszeichen 6 eine Scheibe, mit dem Bezugszeichen 7 eine
Feder, mit dem Bezugszeichen 8 eine Membranhalterung,
mit dem Bezugszewichen 9 ein Stössel aus dem
translatorisch verstellbaren Teilstössel 10 und dem um seine
Längsachse drehbaren Teilstössel 11, mit dem Bezugszeichen
12 ein Handgriff, mit 13 ein Kupplungsmechanismus, mit
dem Bezugszeichen 14 eine Verriegelungsschraube und mit
dem Bezugszeichen 15 ein Anschlag gekennzeichnet.
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Der Ventilgrundkörper 1 ist aus Metall gefertigt,
beispielsweise rostfreiem Stahl, hat die Grundform eines Kreuzes
und umschließt einen Strömungskanal 1a. Oberhalb des
Ventilgrundkörpers 1 befindet sich eine konkave Ventilkammer
1b mit offener Oberseite, die in Verbindung steht mit
dem Strömungskanal, wobei der Ventilgrundkörper im Boden
der Ventilkammer 1b einen Ventilsitz 1c bildet.
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Die Membrane 2 ist eine dünne Metallplatte aus rostfreiem
Stahl, Federstahl, einer Legierung, die nach einer
Deformation in ihre Grundform zurückkehrt oder dergleichen,
sie hat eine flache Napfform mit einer schwachen
Durchbiegung nach oben, wenn sie entspannt ist. Am Außenumfang
liegt sie auf dem äußeren Rand der Ventilkammer 1b auf,
während sie sich mit ihrem mittleren Bereich nach oben
und unten durchbiegen kann, um auf dem Ventilsitz 1c zur
Auflage zu kommen oder sich vom Ventilsitz zu entfernen.
Die Membrane ist in ihrer einen Endstellung an dem
Ventilsitz im Boden der Ventilkammer in Anlage gehalten, während
sie mit ihrem Umfangsrand gasdicht zwischen dem Paßring
5, der in die Ventilkammer 1b eingesetzt ist und dem die
Ventilkammer umschließenden Rand des
Ventilgehäusegrundkörpers, gehalten ist dadurch, daß die Hutmutter 4 angezogen
ist und Rand des Ventilgehäusegrundkörpers, Rand der Membrane
2 und Ventilabdeckung 3 spiellos aufeinanderliegend gehalten
sind.
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Die Ventilabdeckung 3 ist im wesentlichen rohrförmig und
der Innendurchmesser des in den Ventilgrundkörper 1
einzusetzenden unteren Teiles der Ventilabdeckung 3 ist so
groß bemessen, daß im Aufnahmeteil 3a die Scheibe 6
angeordnet sein kann. Im mittleren Bereich der Ventilabdeckung
ist der Innendurchmesser der Ventilabdeckung etwas kleiner
und es ist ein Führungsteil 3b zur Führung des transiatorisch
zu verstellenden Gleitstössels 10 gebildet, was im einzelnen
noch zu erläutern sein wird. Schließlich ist der
Innendurchmesser der Ventilabdeckung 3 im oberen Bereich nochmals
etwas größer und die Innenfläche der Ventilabdeckung ist
in diesem Bereich mit einem Aufnahmegewinde 3c versehen,
mit dem der drehbare Stössel 11 zusammenwirkt, wie es
auch noch zu erläutern sein wird. Bei dieser
Ausführungsform beträgt die Steigung des Aufnahmegewindes 0,55 mm.
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Das untere Ende der Ventilabdeckung 3 ist in die
Ventilkammer 1b des Ventilgrundkörpers 1 eingesetzt und durch
Anziehen der Hutmutter 4 im Preßsitz an der Innenseite
des Grundkörpers 1 in Anlage gehalten. Auf der
Außenumfangsfläche der Ventilabdeckung 3 ist ein rohrförmiger
Indikator 16 gehalten und eine Hutmutter 17 ist auf das
obere Ende der Ventilabdeckung 3 aufgeschraubt, um den
Indikator festzulegen.
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Die Scheibe 6 ist vertikal verstellbar in den Aufnahmeteil
3a der Ventilabdeckung 3 eingesetzt, und ein
Membrananlagestück 8 aus synthetischem Harz ist in eine untere Kammer
der Scheibe 6 eingesetzt und liegt ständig an der Oberseite
der Membrane 2 in deren mittlerem Bereich auf. Von unten
wirkt auf die Scheibe 6 ständig eine nach oben gerichtete
Kraft einer Feder 7 ein, die in den Ringraum zwischen
der Scheibe 6 und dem Preßring 5 eingesetzt ist.
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Der Stössel 9 ist in seiner Gesamtheit translatorisch
nach oben und unten verstellbar in die Ventilabdeckung
3 eingesetzt und drückt die Scheibe 6 und das
Membrananlagestück 8 nach unten, um die Membrane 2 im mittleren
Bereich zum Zusammenwirken mit dem Ventilsitz 1c zu bringen;
er ist zweiteilig ausgebildet und besteht aus dem
translatorich gleitfähigen Teilstössel 10 und dem drehbaren
Teilstössel 11.
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Der translatorisch verstellbare Teilstössel 10 ist hohl
ausgebildet und ist entsprechend nach oben und unten
verstellbar in der Ventilabdeckung gelagert, ohne daß
Drehbewegungen um seine Längsachse möglich sind, und er liegt
mit seinem unteren Ende an der Scheibe 6 an. Bei dieser
Ausführungsform kann sich der translatorisch verstellbare
Teilstössel 10 frei nach oben und unten in der
Ventilabdeckung 3 verstellen, ohne daß eine Drehbewegung um seine
Längsachse möglich wäre, indem das vordere Ende der
Verriegelungsschraube 18 nach dem Einschrauben in die
Gehäuseabdeckung 3 in eine Längsführungsnut 10b hineinragt, die
in der äußeren Umfangsfläche des Gleitstössels (gleitfähigem
Teilstössel) 10 angeordnet ist. Die innere Umfangsfläche
des Gleitstössels 10 ist als Aufnahmegewinde 10a
vorgesehen, dessen Gewindesteigung kleiner als die des
Aufnahmegewindes 3c der Ventilabdeckung 3. Bei der Ausführungsform
beträgt die Steigung des Aufnahmegewindes 10a 0,5 mm.
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Andererseits ist der drehbare Teilstössel bzw. Drehstössel
11 dadurch gebildet, daß ein erstes Stösselglied 11' als
inneres Zapfenteil fest mit einem zweiten Stösselteil
11'', das als äußeres Rohrteil ausgeführt ist, verbunden
ist, wobei beide Stösselteile 11' und 11'' koaxial
zueinander und zum gleitfähigen Stösselteil bzw.Gleitstössel
10 angeordnet sind so, daß der Drehstössel 11 oberhalb
des Gleitstössels 10 nach oben über die Ventilabdeckung
3 hinausragen kann.
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Im Einzelnen ist das erste Stösselglied 111 als Stange
aus Vollmaterial ausgeführt mit einem kegelförmigen
Abschnitt 11b in seiner Mitte. Ein erster
Gegengewindeabschnitt 11a ist dazu bestimmt, mit dem Aufnahmegewinde
10a des Gleitstössels 10 zusammenzuwirken und ist auf
der äußeren Umfangsfläche des ersten Stösselgliedes 11'
unterhalb des Abschnittes 11b ausgebildet. Mit dem
Gegengewindeabschnitt 11a ist das Stösselglied 11' in den
Gleitstössel 10 eingeschraubt, wobei es mit seinem oberen Ende
nach oben über die Ventilabdeckung 3 hinausragt. Bei dieser
Ausführungsform beträgt die Gewindesteigung des ersten
Gegengewindeabschnittes ha 0,5 mm.
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Das zweite Stösselglied 11'' ist als Rohr ausgebildet
und auf seiner äußeren Umfangsfläche ist im unteren Bereich
ein zweiter Gegengewindeabschnitt 11c ausgebildet, um
mit dem Aufnahmegewinde 3c der Ventilabdeckung 3
zusammenzuwirken. Das Stösselglied 11'' ist soweit in die
Ventilabdeckung 3 eingeschraubt, daß es mit seinem oberen Ende
oben über die Ventilabdeckung 3 hinausragt. Bei dieser
Ausführungsform beträgt die Gewindesteigung des zweiten
Gegengewindeabschnittes 11c 0,55 mm.
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Das erste und das zweite Stösselglied 11' bzw. 11'' sind
fest miteinander verbunden, indem das erste Stösselglied
11' in das zweite Stösselglied 11'' so eingesetzt ist,
daß es mit seinem oberen Ende über das zweite Stösselglied
11'' hinausragt. Auf dieses mit einem Gewinde versehene
Ende ist eine Mutter 19 aufgeschraubt. Durch Andrücken
des zweiten Stösselgliedes 11'' an den kegelförmigen
Abschnitt 11b des ersten Stösselgliedes 11' beim Anziehen
der Mutter 19 sind beide Stösselglieder 11' und 11''
spiellos und gleichachsig miteinander verbunden, was auch für
den ersten Gegengewindeabschnitt 11a und den zweiten
Gegengewindeabschnitt 11c gilt.
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Die Richtung des Aufnahmegewindes 3c der Ventilabdeckung
3, des Aufnahmegewindes 10a des Gleitstössels 10, des
ersten Gegengewindeabschnittes 11a des ersten Stösselgliedes
11' und des zweiten Gegengewindeabschnittes des zweiten
Stösselgliedes 11'' ist so bestimmt, daß beim Drehen des
Drehstössels für eine Bewegung nach unten und in die
Ventilabdeckung 3 hinein auch der Gleitstössel 10 translatorisch
nach unten verstellt wird.
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Der Handgriff 12 ist auf dem oberen Ende des zweiten
Stösselgliedes 11'' des Drehstössels 11 mittels einer
Handgriffbefestigungsschraube 20 befestigt und er besteht aus einem
im wesentlichen rohrförmigen Handgriffhauptteil 12' mit
geschlossenem oberem Ende und einem rohrförmigen
Verriegelungsteil 12''. Der Verriegelungsteil 12'' ist dem unteren
Ende des Handgriffhauptteiles 12' unter Zwischenschaltung
eines O-Ringes 21 beweglich zugeordnet und in der Richtung
orthogonal zur Längsachse Y des Stössels 9 beweglich.
Der Verriegelungsteil 12'' umschließt den Außenumfang
der Ventilabdeckung 3 in deren oberem Bereich (dem
Außenumfang des Indikators 16 und die Hutmutter 17). So wie
der Verriegelungsteil 12'' relativ zum Außenumfang des
Indikators 16 in Umfangsrichtung gedreht und
translatorisch nach oben und unten verstellt wird, können das
Ausmaß der Öffnung des Regelventiles und die eingestellte
strömungsrate direkt abgelesen werden.
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Ein Koppelmechanismus 13 ist den zusammenwirkenden Teilen
des Handgriffhauptteiles 12' und des Verriegelungsteiles
12'' zugeordnet, um beide Teile für Drehbewegungen und
Längsbewegungen miteinander zu koppeln, begrenzte
Relativbewegungen zwischen beiden Teilen orthogonal zur Längsachse
des Stössels 9 jedoch zuzulassen.
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Der Koppelmechanismus ist gemäß Fig.2 und Fig.3
zusammengesetzt aus einem Paar Führungsöffnungen 12a, die in Richtung
orthogonal zur Längsachse des Handgriffes 12 verlaufend
einander gegenüberliegend am unteren Ende des
Handgriffhauptteiles 12' angeordnet sind, einem Paar Montageöffnungen
12b, die am oberen Ende des Verriegelungsteiles 12'' den
Führungsöffnungen 12a gegenüberliegend in das
Verriegelungsteil 12'' eindringen und aus einem Paar Führungszapfen
22, die mit ihren einen Enden spielfrei in den
Montageöffnungen 12b und mit ihren anderen Enden mit Spiel behaftet
in den Führungsöffnungen 12a liegen. Demzufolge ermöglichen
es die beiden Führungszapfen 22, daß der Verriegelungsteil
12'' in axialer Richtung der Führungszapfen 22 (Doppelpfeil
A - A) nur so viel verstellt werden kann, wie es dem Spalt
zwischen dem Innenumfang des Verriegelungsteils 12'' und
dem Außenumfang von Indikator 16 und Hutmutter 17 entspricht,
daß der Verriegelungsteil 12'' jedoch unverstellbar ist
in Drehrichtung.
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Die Verriegelungsschraube 14 ist in den Verriegelungsteil
12'' eingeschraubt und kann den Verriegelungsteil 12''
gegenüber der Ventilabdeckungsseite (Hutmutter 17) festlegen.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die
Verriegelungsschraube 14 orthogonal zur Längsachse Y des Stössels 9
und parallel zu den Längsachsen der Führungszapfen 22
in den Verriegelungsteil 12'' eingeschraubt und ihr vorderes
Ende stößt gegen die äußere Umfangsfläche der Hutmutter 17C
Um die äußere obere Umfangsfläche des zweiten Stösselgliedes
11'' ist ein Anschlagring 15 angeordnet und dieser ist
gegenüber dem zweiten Stösselglied 11'' durch die
Verriegelungsschraube 23 festgelegt, die an der Oberseite der
Hutmutter 17 anstößt, wenn das Regelventil vollständig
geschlossen ist (wenn also der zentrale Bereich der
Membrane 2 auf dem Ventilsitz 1c aufliegt), sodaß Bewegungen
des Stössels 9 nach unten verhindert sind.
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Die Stellung, in der der Anschlagring 15 fixiert wird,
ist so gewählt, daß Anschlagring 15 und Hutmutter 17
einander berühren, wenn der Drehstössel 11, Gleitstössel
10 und Scheibe 6 ihre abgesenkte Position einnehmen und
die Membrane 2 auf dem Ventilsitz 1c aufliegt.
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Nachfolgend wird die Arbeitsweise des Durchflußregelventiles
beschrieben.
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Wird der Handgriff 12 in der einen oder der Gegenrichtung
verdreht, so wird der Drehstössel 11 entsprechend in der
einen oder der Gegenrichtung gedreht und während der Drehung
wird der Drehstössel entsprechend translatorisch nach
oben oder unten verstellt mittels des zweiten Stösselgliedes
11'' des Drehstössels 11, wobei dieser entsprechend mit
der Ventilabdeckung 3 zusammenwirkt.
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Wenn sich der Drehstössel 11 während er gedreht wird nach
oben oder unten bewegt, wird der mit dem ersten Stösselglied
11' zusammenwirkende Gleitstössel 10 ohne sich zu drehen
aufwärts oder abwärts verstellt; das Drehen des Gleitstössels
10 während der translatorischen Verstellung wird dadurch
verhindert, daß die Verriegelungsschraube 18 in die
Führungsnut 10b eingreift. Dabei legt der Gleitstössel 10 je Umdrehung
des Handgriffes 12 nach oben oder unten einen Weg zurück,
der dem Unterschied zwischen der Steigung des Gewindes
des zweiten Gegengewindeteiles 11c und der Steigung des
Gewindes des ersten Gegengewindeteiles entspricht. Bei
der vorliegenden Ausführungsform beträgt der Verstellweg
des Gleitstössels 10 nach oben oder unten 0,05 mm je
Umdrehung des Handgriffs 12.
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Wird der Gleitstössel 10 nach unten verstellt, so wird
die Membrane 2 mit ihrem zentralen Bereich von der Scheibe
6 und dem Membrananlagestück 8 auf dem Ventilsitz 1c zur
Auflage gebracht. Wird der Gleitstössel 10 nach oben
verstellt, so wird die Scheibe 6 von der Rückstellkraft der
Feder 7 nach oben verstellt und die Membrane 2 wird infolge
der in ihr gespeicherten Federkraft und des Fluiddruckes
in ihre normale Form zurückgebracht und dabei vom
Ventilsitz 1c abgehoben. Ersichtlich ist der effektive
Strömungsquerschnitt des Strömungskanales 1a abhängig von der Stellung
der Membrane 2 und die Strömungsrate des Fluids wird auf
diese Weise geregelt.
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Das Ausmaß der Öffnung des Ventiles und die Strömungsrate
können an dem Indikator 16 unterhalb des Verriegelungsteiles
12'' des Handgriffes 12 in dessen unterer Endstellung
abgelesen werden.
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Bei dem Regelventil wird der Gleitstössel 10 infolge der
Steigungsdifferenz zwischen erstem Gegengewindeabschnitt
11a und dem zweiten Gegengewindeabschnitt 11c translatorisch
nach oben und unten verstellt und demzufolge ist der
vertikale Verstellweg des Gleitstössels 10 je Umdrehung des
Drehstössels 11, d.h. die Druckverformung der Membrane
2, sehr genau und fein einstellbar und trotz manueller
Einstellung kann auch bei niedrigen Strömungsraten die
Strömungsrate mit großer Genauigkeit eingestellt werden.
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Während des Schließens des Regelventiles stößt der dem
zweiten Teilstössel 11'' zugeordnete Anschlagring 15 an
der Oberseite der Hutmutter 17 an, um die translatorische
Bewegung des Drehstössels 11 zu beenden und demzufolge
wird der Handgriff 12 nicht exzessiv festgezogen und es
wird ein Brechen der Membrane infolge exzessiver
Druckbelastung vermieden.
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Darüberhinaus kann bei dem Regelventil beim Drehen des
Handgriffes 12 und Erreichen eines Einstellwertes der
Strömungsrate der Handgriff 12 gegenüber der Seite der
Ventilabdeckung 5 mittels der Verriegelungsschraube 17
festgelegt und verriegelt werden (Hutmutter 17) und der
Drehstössel 11 kann sich weder drehen, noch translatorisch
nach oben oder unten bewegen, sodaß die Strömungsrate
einen einmal eingestellten Wert beibehält.
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Das bedeutet, daß beim Anziehen der Verriegelungsschraube
14 während ihres Einschraubens in den Verriegelungsteil
12'', wie es in Fig.3 und Fig.4 dargestellt ist, infolge
des beweglichen Eingreifens des Führungszapfens 22 mit
seinem einen Ende in den Handgriffhauptteil 12', es nur
dem Verriegelungsteil 12'' möglich ist, sich in axialer
Richtung des Führungszapfens 22 um einen Betrag zu
verstellen, wie er dem Spalt zwischen dem Innenumfang des
Verriegelungsteiles 12'' und dem Außenumfang des Indikators
16 und der Hutmutter 17 entspricht mit dem Ergebnis, daß
der Verriegelungsteil 12'' mit seinem Innenumfang fest
an den Außenumfang des Indikators 16 und der Hutmutter
17 angedrückt wird. Hierdurch ist der Handgriff 12
verriegelt und der Drehstössel 11 ist am Drehen und am
translatorischen Bewegen nach oben und unten gehindert.
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Ist der Verriegelungsteil 12'' in der Richtung orthogonal
zur Längsachse Y des Stössels 9 verstellt, so ist der
Handgriffhauptteil 12' nicht der Andrückkraft unterworfen,
die in der Richtung aufgebracht wird, in der der
Vernegelungsteil 12'' gedrückt und bewegt wird, und demzufolge
wird auf den Stössel 9 keine Kraft in der gleichen Richtung
aufgebracht. Entsprechend erfährt auch der Stössel 9 beim
Verriegeln des Handgriffes 12 keine Ortsveränderung und
die einmal eingestellte strömungsrate verändert sich nicht
zwischen vor und nach dem Verriegeln des Handgriffes 12.
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Bei dieser Ausführungsform ist die Membrane 2 zum direkten
Kontakt mit dem Ventilsitz 1c und zum entsprechenden Abheben
vom Ventilsitz 1c bestimmt; wird jedoch eine Scheibe 6
unterhalb der Membrane 2 vorgesehen, so kann die Scheibe
6 zum direkten Aufsitzen auf dem Ventilsitz 1c oder zu
entsprechendem Abheben vom Ventilsitz 1c veranlaßt werden.
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Bei der oben beschriebenen Ausführungsform sind erstes
Stösselglied 11' und zweites Stösselglied 11'' separate
Bauteile, die beide mittels der Mutter 19 miteinander
verbunden und relativ zueinander festgelegt sind. Eine
einstückige Ausführung ist demgegenüber jedoch möglich.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird außerdem
der Drehstössel 11 manuell gedreht; die Drehung kann jedoch
auch mittels eines Motors oder dergleichen bewirkt werden.
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Bei der Ausführungsform wird der Verstellweg des
Drehstössels 11 nach unten dadurch begrenzt, daß der Anschlag
15 zur Anlage an der Oberseite der Hutmutter 17 kommt.
Kommt die Hutmutter 17 nicht zur Anwendung, so kann der
Anschlag 15 auch zur Anlage auf der Oberseite der
Membranabdeckung 3 kommen, um den Verstellweg des Drehstössels
11 nach unten zu begrenzen.
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Bei der Ausführungsform sitzt der Führungszapfen 22 mit
seinem einen Ende fest in der Aufnahmeöffnung 12b und
mit seinem anderen Ende beweglich in der Führungsöffnung
12a, es kann jedoch auch der Führungszapfen 22 mit seinem
einen Ende fest in der Führungsöffnung 12a und mit seinem
anderen Ende beweglich in der Aufnahme- bzw. Halteöffnung
12b sitzen.
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Bei der Ausführungsform wird der Koppelmechanismus 13
von Aufnahme- bzw. Halteöffnungen 12b, Führungsöffnungen
12a und Führungszapfen 22 gebildet. Hierauf ist die
Ausbildung des Koppelmechanismus 13 jedoch nicht begrenzt.
Die Ausbildung kann vielmehr frei gewählt werden, solange
nur der Hauptteil 12' und der Verriegelungsteil 12''
miteinander verbindbar sind und nur der Verriegelungsteil 12''
in der Richtung orthogonal zur Längsachse Y des Stössels
9 bewegbar ist. Beispielsweise kann in der unteren
Endfläche des Handgriffhauptteiles 12' eine Nut ausgebildet
sein, die orthogonal zur Längsachse Y des Handgriffes
12 verläuft und mit der ein Anschlagzapfen zusammenwirkt,
der auf der oberen Endfläche des Verriegelungsteiles 12''
ausgebildet ist, wobei auch der Anschlagzapfen der unteren
Endfläche des Handgriffhauptteiles 12' und die Nut auf
der unteren Endfläche des Verriegelungsteiles 12'
ausgebildet sein können; in beiden Fällen sind
Handgriffhauptteil 12' und Handgriffverriegelungsteil 12'' in Richtung
orthogonal zur Längasachse Y beweglich miteinander
verbunden.
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Bei der Ausführungsform wirkt die Verriegelungsschraube
14 mit ihrem vorderen Ende mit der Hutmutter 17 zusammen.
Kommt jedoch keine Hutmutter 17 zur Anwendung, so kann
die Verriegelungsschraube 14 mit ihrem vorderen Ende mit
dem Außenumfang der Ventilabdeckung 3 oder dem Außenumfang
des Indikators 16 zusammenwirken, um den
Handgriffverriegelungsteil 12'' zu verriegeln.
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Bei der Erfindung in der oben beschriebenen Ausführungsform
ist der Handgriff zum Drehen des Stössels aus einem
Handgriffhauptteil in fester Zuordnung zum oberen Ende des Stössels
und einem rohrförmigen Handgriffverriegelungsteil in
beweglicher Zuordnung zum unteren Ende des Handgriffhauptteiles
zusammengesetzt, wobei beide Teile so miteinander gekoppelt
sind, daß es dem Handgriffverriegelungsteil möglich ist,
orthogonal zur Längsachse des Stössels verstellt zu werden;
dabei umschließt das Verriegelungsteil die obere
Außenumfangsfläche der Ventilabdeckung und die
Verriegeungsschraube ist vorgesehen in der Zuordnung zum
Handgriffverriegelungsteil und in der Richtung orthogonal zur
Stössellängsachse; demzufolge ist bei Verriegelung des Handgriffes
mitteils der Verriegelungsschraube nur der
Handgriffverriegelungsteil in einer Richtung orthogonal zur
Stössellängsachse verstellbar, während der Handgriffhauptteil
keine Kräfte in Richtung der Bewegung des
Handgriffverriegelungsteiles aufzunehmen hat. Demzufolge muß auch
der Stössel keine Kräfte: in dieser Richtung aufnehmen.
Als Ergebnis hiervon erfährt der Stössel keine
Verstellbewegung, wenn der Handgriff verriegelt wird und die
Durchflußrate hat sich nach dem Verriegeln des Handgriffes
nicht gegenüber der vor dem Verriegeln des Handgriffes
verändert.