FR2561345A1

FR2561345A1 - MULTI-CHANNEL VALVE

Info

Publication number: FR2561345A1
Application number: FR8503673A
Authority: FR
Inventors: Wolfgang Sprengart
Original assignee: Balzers AG
Current assignee: OC Oerlikon Balzers AG
Priority date: 1984-03-14
Filing date: 1985-03-13
Publication date: 1985-09-20
Also published as: GB2155594A; DE3505819A1; GB8506348D0; FR2561345B1; GB2155594B; JPS60211171A; CH662869A5

Abstract

CETTE VANNE A PLUSIEURS VOIES PRESENTE TROIS ORIFICES DE RACCORDEMENT A,B,C. DEUX ELEMENTS OBTURATEURS 2 ET 3 SONT CONJUGUES A DEUX SIEGES AYANT MEME AXE. LE PREMIER ELEMENT OBTURATEUR EST UN CYLINDRE CREUX 2 OUVERT D'UN COTE, ET L'AUTRE ELEMENT OBTURATEUR EST UN PISTON 3 PENETRANT DANS CE CYLINDRE. LE MECANISME 5 D'ACTIONNEMENT DE CES ELEMENTS SE TROUVE A L'INTERIEUR DU CYLINDRE CREUX 2 ET PEUT ETRE ACTIONNE PAR UN ARBRE 4 TRANSVERSAL A L'AXE PRECITE. APPLICATION : NOTAMMENT AUX STATIONS DE POMPES A VIDE.THIS MULTI-WAY VALVE HAS THREE A, B, C CONNECTION PORTS. TWO SHUTTER ELEMENTS 2 AND 3 ARE COMBINED WITH TWO SEATS HAVING THE SAME AXIS. THE FIRST SHUTTER ELEMENT IS A HOLLOW CYLINDER 2 OPENED FROM ONE SIDE, AND THE OTHER SHUTTER ELEMENT IS A PISTON 3 PENETRATING IN THIS CYLINDER. THE ACTUATION MECHANISM 5 OF THESE ELEMENTS IS LOCATED INSIDE THE HOLLOW CYLINDER 2 AND CAN BE ACTUATED BY A TRANSVERSAL SHAFT 4 AT THE Aforementioned AXIS. APPLICATION: ESPECIALLY TO VACUUM PUMP STATIONS.

Description

VANNE A PLUSIEURS VOIESMULTI-CHANNEL VALVE

L'invention concerne une vanne à plusieurs voies, comportant un corps ayant au moins trois orifices de raccordement dont deux se trouvent sur un axe commun et sont associés chacun à un élément obturateur et à un siège pour cet élément obturateur, ces éléments étant commandés par un mécanisme, au moyen d'un arbre traversant la paroi du corps de la vanne, de façon que le premier élément obturateur ne puisse être actionné que si l'autre élément obturateur est en position de fermeture. Une telle vanne ou valve est connue par le brevet allemand PS 882 930. Cette vanne présente un entraînement axial pour les deux éléments obturateurs et est spécifiquement apte à être utilisée en combinaison avec des station de pompes à vide, comportant une pompe de diffusion et une pompe à vide préliminaire. Comme, du fait de cette utilisation, un troisième raccord à grande ouverture nominale débouche dans l'espace situé entre les deux obturateurs, et comme le mécanisme d'entraînement doit être agencé audessus de l'obturateur supérieur, la vanne présente une grande hauteur, ce qui est indésirable dans les installations de vide dans lesquelles la place disponible est souvent restreinte. Du fait de cette structure spécifique, la vanne connue est en outre peu appropriée à une The invention relates to a multi-way valve, comprising a body having at least three connection ports, two of which are on a common axis and are each associated with a shutter element and a seat for this shutter element, these elements being controlled by a mechanism, by means of a shaft passing through the wall of the valve body, so that the first shutter member can be actuated only if the other shutter member is in the closed position. Such a valve or valve is known from German patent PS 882 930. This valve has an axial drive for the two shutter elements and is specifically suitable for use in combination with vacuum pump stations, comprising a diffusion pump and a pump. preliminary vacuum pump. Since, due to this use, a third connector with a large nominal aperture opens into the space between the two shutters, and since the drive mechanism must be arranged above the upper shutter, the valve has a large height, which is undesirable in vacuum installations in which the available space is often restricted. Because of this specific structure, the known valve is also not very suitable for

utilisation générale dans la technique du vide. general use in the vacuum technique.

Par le brevet allemand PS 501 348, on connait en outre un robinet-vanne dans lequel la broche de fermeture est couplée aux plaques-coulisseaux d'étanchéité, avec interposition de ressorts à lame, de façon que ces ressorts soient utilisés en tant que ressorts d'expansion de manière que leurs extrémités 3J appuient sur les plaques-coulisseaux et que leurs milieux appuient sur la broche du robinet-vanne, ou encore sur le corps. En combinaison avec ce robinet-vanne est aussi décrite l'utilisation d'une douille dans laquelle les pièces servant à l'entraînement sont agencées, l'arbre d'entraînement pour les deux plaques-coulisseaux étant agencé German Patent No. PS 501 348 also discloses a gate valve in which the closing pin is coupled to the sealing slide plates, with the interposition of leaf springs, so that these springs are used as springs. expansion so that their ends 3J press the slider plates and that their media support on the spindle of the gate valve, or on the body. In combination with this valve is also described the use of a socket in which the parts for the drive are arranged, the drive shaft for the two slider plates being arranged

transversalement à l'axe d'écoulement. transversely to the flow axis.

La présente invention a pour but de réaliser une vanne du genre mentionné au début en lui conférant une construction compacte telle qu'elle puisse être utilisée dans les domaines d'application les plus divers, The object of the present invention is to provide a valve of the type mentioned at the beginning by giving it a compact construction such that it can be used in the most diverse fields of application.

notamment dans la technique du vide. especially in the vacuum technique.

Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que le premier élément obturateur est lié à un cylindre creux ouvert d'un côté et le deuxième obturateur est lié à un piston qui pénètre dans le cylindre creux et qui est guidé par celui-ci, et en ce que le mécanisme est agencé à l'intérieur du cylindre creux, entre les deux éléments obturateurs et est aménagé de manière à pouvoir être actionné au moyen d'un arbre disposé According to the invention, this object is achieved by the fact that the first shutter element is connected to a hollow cylinder open on one side and the second shutter is connected to a piston which penetrates into the hollow cylinder and which is guided by it. ci, and in that the mechanism is arranged inside the hollow cylinder, between the two shutter elements and is arranged so as to be actuable by means of a shaft arranged

transversalement à l'axe de la vanne. transversely to the axis of the valve.

Une telle configuration offre en même temps divers avantages. En premier lieu, on obtient une construction très compacte et particulièrement robuste puisque le cylindre creux et le piston, respectivement liés aux éléments obturateurs et coopérant mutuellement, se guident mutuellement, l'agencement du mécanisme à l'intérieur de la cavité du cylindre laissant à l'extérieur de ce cylindre la place pour une chambre annulaire permettant l'écoulement des fluides que la vanne doit conduire. Cette chambre d'écoulement est simplement traversée par l'arbre d'actionnement du mécanisme, cet arbre étant disposé -transversalement et Such a configuration offers at the same time various advantages. In the first place, a very compact and particularly robust construction is obtained since the hollow cylinder and the piston, respectively connected to the mutually cooperating shutter elements, guide each other, the arrangement of the mechanism inside the cylinder cavity the outside of this cylinder places it for an annular chamber allowing the flow of fluids that the valve must drive. This flow chamber is simply traversed by the actuating shaft of the mechanism, this shaft being disposed transversally and

traversant la paroi du corps de vanne. passing through the wall of the valve body.

Il est particulièrement avantageux que la face It is particularly advantageous that the face

terminale fermée du cylindre creux et la face terminale - closed end of the hollow cylinder and the end face -

du piston éloignée de ce cylindre creux puissent être elles-mêmes aménagées en tant qu'éléments obturateurs, et que le cylindre creux et le piston qu'il guide n'aient pas à être mutuellement étanchés. Il est recommandable de donner au corps de la vanne des dimensions telles que l'espace annulaire intérieur libre pour l'écoulement de liquides ou de gaz présente une section transversale au moins égale à celle des deux the piston remote from this hollow cylinder can themselves be formed as shutter elements, and that the hollow cylinder and the piston that it guides do not have to be mutually sealed. It is advisable to give the valve body dimensions such that the free internal annular space for the flow of liquids or gases has a cross-section at least equal to that of the two

orifices de raccordement situés sur un axe commun. connection ports located on a common axis.

On décrira maintenant plus en détail une forme de réalisation particulière de l'invention qui en fera mieux comprendre les caractéristiques essentielles et les avantages, étant entendu toutefois que cette forme de réalisation est choisie à titre d'exemple et qu'elle A particular embodiment of the invention will now be described in greater detail, which will make it easier to understand the essential features and advantages, it being understood, however, that this embodiment is chosen by way of example and that

n'est nullement limitative. Sa description est illustrée is not limiting. Its description is illustrated

par les dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 représente une vue en coupe longitudinale d'une vanne ou valve selon l'invention, les deux éléments obturateurs se trouvant en position de fermeture; - la figure 2 représente une vue en coupe faite le long de la ligne II-II de la figure 1; - la figure 3 représente une vue en coupe longitudinale, comme dans le cas de la figure 1, toutefois avec l'élément obturateur inférieur en position de fermeture; et - la figure 4 est une vue d'une coupe identique lorsque l'élément obturateur supérieur est en position de by the appended drawings, in which: - Figure 1 shows a longitudinal sectional view of a valve or valve according to the invention, the two shutter elements being in the closed position; FIG. 2 represents a sectional view taken along the line II - II of FIG. 1; - Figure 3 shows a longitudinal sectional view, as in the case of Figure 1, however with the lower shutter member in the closed position; and - Figure 4 is a view of an identical section when the upper shutter member is in the position of

fermeture.closing.

Sur les figures, La référence 1 désigne le corps de la vanne ou valve qui peut être réalisé en une alliage d'aluminium et qui comporte trois orifices de raccordement, A, B et C; La référence la désigne le couvercle du corps de vanne, ce couvercle présentant l'orifice de raccordement B et étant fixé de manière étanche à la partie cylindrique du corps de vanne au moyen d'un joint d'étanchéité torique lb et de vis lc; La référence 2 désigne un cylindre creux ouvert d'un côté, aménagé en tant qu'élément obturateur supérieur (premier élément obturateur), ou lié à celui-ci; La référence 3 désigne un piston aménagé en tant qu'élément obturateur inférieur (deuxième élément obturateur), ou lié à celui-ci; La référence 4 désigne un arbre disposé transversalement pour actionner un mécanisme se trouvant à l'intérieur du cylindre creux 2, le bout 4a de cet arbre tourillonnant dans un évidement 4b, de la partie cylindrique de la paroi du corps; La référence 5 désigne un mécanisme, réalisé par exemple en tant que vilebrequin en une ou plusieurs parties, ou en tant que mécanisme à came, provoquant le déplacement axial nécessaire pour l'ouverture et la fermeture des soupapes; La référence 6 désigne un organe entraîné par le vilebrequin; La référence 7 désigne un levier d'actionnement, pour actionner manuellement la vanne; Les références 8a et 8b désignent des joints d'étanchéité des sièges de soupape, par exemple des joints toriques en élastomère ou des anneaux d'étanchéité métalliques; La référence 9 désigne un ressort de compression dont le rôle est de produire, sous l'effet du déplacement provoqué par le mécanisme 5, la force d'appui nécessaire pour la fermeture étanche; et La référence 10 désigne les moyens d'étanchéité de l'arbre traversant la paroi du corps, ces moyens d'étanchéité étant réalisés, dans le mode le plus In the figures, the reference 1 designates the body of the valve or valve which may be made of an aluminum alloy and which has three connecting ports, A, B and C; The reference la denotes the cover of the valve body, this cover having the connection port B and being sealingly attached to the cylindrical portion of the valve body by means of an O-ring seal lb and screw lc; 2 denotes a hollow cylinder open on one side, arranged as an upper shutter member (first shutter member), or connected thereto; 3 denotes a piston arranged as a lower shutter member (second shutter member), or connected thereto; The reference 4 designates a shaft arranged transversely to actuate a mechanism located inside the hollow cylinder 2, the end 4a of this shaft journalled in a recess 4b, of the cylindrical portion of the wall of the body; Reference numeral 5 designates a mechanism, for example as a crankshaft in one or more parts, or as a cam mechanism, causing the axial displacement necessary for the opening and closing of the valves; Reference numeral 6 denotes a member driven by the crankshaft; The reference 7 designates an actuating lever, for manually actuating the valve; References 8a and 8b refer to seals of the valve seats, for example, elastomer O-rings or metal sealing rings; The reference 9 designates a compression spring whose role is to produce, under the effect of the displacement caused by the mechanism 5, the support force necessary for sealing; and reference numeral 10 designates the sealing means of the shaft passing through the wall of the body, these sealing means being made in the most effective manner.

simple, sous la forme d'un joint d'étanchéité torique. simple, in the form of a toric seal.

Sur la figure 1, la vanne est représentée à une position dans laquelle les deux éléments obturateurs sont en condition de fermeture, c'est-à- dire qu'il n'existe, dans cette condition, aucune communication allant de A ou de B vers C. Ceci étant, s'il s'agit d'établir une telle communication, par exemple entre A et C avec fermeture de l'orifice de raccordement B, on actionne le mécanisme de manière correspondante, mettant ainsi les éléments obturateurs à la position représentée sur la figure 3. Cette position de la vanne peut être utilisée, par exemple dans le cas d'une station de pompe à vide, pour réaliser une communication pour passage de gaz entre un récipient raccordé en A et une pompe à vide préliminaire raccordée en C, l'établissement du vide préliminaire dans le récipient s'effectuant dans cette position, alors que le côté B est fermé (la pompe à diffusion d'une station de pompes à vide pouvant être par exemple raccordée à ce côté B). La vanne peut aussi, à l'aide du levier d'actionnement 7, être amenée à la position de la figure 4 dans laquelle, comme on peut le voir, l'orifice de raccordement A est fermé, la communication entre B et C étant par contre ouverte. A cette position, dans le cas de la station de pompes à vide mentionnée, la pompe à diffusion serait sous vide préliminaire et serait donc prête à réaliser un vide poussé dans le récipient. Ce vide poussé est réalisé dès qu'une vanne principale se trouvant entre le côté aspiration de la pompe à diffusion et le récipient est ouverte. Le mécanisme 5 est avantageusement constitué de façon que le levier d'actionnement 7 établisse la condition de communication désirée, selon la figure 3 ou la figure 4, par une simple rotation de 90 dans l'une In FIG. 1, the valve is represented at a position in which the two shutter elements are in the closed condition, that is to say that there exists, in this condition, no communication ranging from A or B To C. This being the case, if it is necessary to establish such a communication, for example between A and C with closure of the connection orifice B, the mechanism is actuated in a corresponding manner, thereby putting the shutter elements to the This position of the valve can be used, for example in the case of a vacuum pump station, to realize a communication for gas passage between a container connected to A and a preliminary vacuum pump. connected to C, the establishment of the preliminary vacuum in the container being performed in this position, while the B side is closed (the diffusion pump of a vacuum pump station can be connected for example to this side B) . The valve can also, with the aid of the operating lever 7, be brought to the position of FIG. 4 in which, as can be seen, the connection orifice A is closed, the communication between B and C being on the other hand open. At this position, in the case of the mentioned vacuum pump station, the diffusion pump would be under preliminary vacuum and would thus be ready to make a high vacuum in the container. This high vacuum is achieved as soon as a main valve is between the suction side of the diffusion pump and the container is open. The mechanism 5 is advantageously constituted so that the actuating lever 7 establishes the desired communication condition, according to FIG. 3 or FIG. 4, by a simple rotation of 90 in one

ou l'autre direction, à partir d'une position zéro. or the other direction, from a zero position.

Ainsi, l'actionnement est particulièrement bien visible, ce qui est important en premier lieu dans le cas d'une manoeuvre manuelle. Bien entendu, au lieu d'un simple levier d'actionnement, on peut aussi prévoir d'autres entraînements quelconques connus. Par exemple, on pourrait utiliser pour cela un entraînement pneumatique à piston tournant avec soupape pilote, ou par exemple un moteur pas-à-pas, l'agencement pouvant aussi être conçu pour une régulation d'écoulement. on peut en outre prévoir des butées pour limiter le mouvement de rotation lors de l'actionnement de la vanne, et des cames ou des mentonnets de commande, par exemple pour transmetteur de position. La forme de réalisation spécifique des moyens d'entraînement ne constitue pas l'objet de la présente invention, et l'homme de l'art peut les réaliser de Thus, the actuation is particularly visible, which is important in the first place in the case of a manual operation. Of course, instead of a simple operating lever, it can also provide any other known training. For example, a rotary piston pneumatic drive with a pilot valve, or for example a stepper motor, could be used for this purpose, the arrangement also being able to be designed for flow control. it is furthermore possible to provide stops to limit the rotational movement when the valve is actuated, and cams or control jaws, for example for position transmitters. The specific embodiment of the drive means is not the object of the present invention, and those skilled in the art can realize them.

manières très diverses s'ils sont nécessaires. very different ways if they are necessary.

Un avantage particulier de la vanne selon l'invention réside dans le fait qu'au contraire des vannes en équerre habituelles aucun soufflet d'étanchéité n'est nécessaire, de sorte que le domaine d'utilisation de la vanne selon l'invention est sensinblement plus étendu, grâce à la plus grande liberté de choix des matières utilisables pour la construire. Par exemple, elle peut, sans grande difficulté, être conçue et réalisée pour utilisation en combinaison avec des gaz corrosifs. Le nombre minime des pièces mobiles la rend robuste et peu sujettes aux pannes. De plus, grâce à son principe de fonctionnement clair, les fausses manoeuvres sont pratiquement exclues, A particular advantage of the valve according to the invention resides in the fact that unlike the usual angle valves no sealing bellows is necessary, so that the range of use of the valve according to the invention is significantly more extensive, thanks to the greater freedom of choice of the materials used to build it. For example, it can, without great difficulty, be designed and made for use in combination with corrosive gases. The minimal number of moving parts makes it rugged and not prone to breakdowns. Moreover, thanks to its clear operating principle, the false maneuvers are practically excluded,

et les recouvrements de fonctions sont impossibles. and recoveries of functions are impossible.

Aucun composant n'a besoin d'être ajustable, de sorte que le coût de fabrication est sensiblement réduit. Par exemple, le corps peut être très simplement fabriqué à No component needs to be adjustable, so the manufacturing cost is significantly reduced. For example, the body can be very simply made to

partir de profilés extrudés.from extruded profiles.

Ainsi que l'homme de l'art peut le voir, la vanne selon l'invention, avec les différentes positions possibles de ses élément obturateurs, peut notamment etre utilisée à différentes tâches de commande du courant de gaz dans les installations de vide. Elle offre des avantages particuliers grâce à sa construction ramassée et symétrique qui facilite son montage et son utilisation. Sa compacité permet même de la réaliser dans la série de dimensions normalisées avec petites brides et autorise aussi son montage dans des sytèmes normalisés préexistants, et permet d'une manière générale son montage dans des installations o la place As those skilled in the art can see, the valve according to the invention, with the various possible positions of its shutter elements, can in particular be used for different tasks of controlling the gas flow in the vacuum systems. It offers particular advantages thanks to its compact and symmetrical construction which facilitates its assembly and its use. Its compactness makes it possible to realize it in the series of standardized dimensions with small flanges and also authorizes its assembly in preexisting standard systems, and generally allows its assembly in installations where the place

disponible est restreinte.available is restricted.

Naturellement, l'invention n'est en rien limitée par les particularités qui ont été spécifiées dans ce qui précède ou par les détails du mode de réalisation particulier choisi pour illustrer l'invention. Toutes sortes de variantes, peuvent être apportées à la réalisation particulière qui a été décrite à titre d'exemple et à ses éléments constitutifs sans sortir pour autant du cadre de l'invention. Cette dernière englobe ainsi tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que Naturally, the invention is in no way limited by the features that have been specified in the foregoing or by the details of the particular embodiment chosen to illustrate the invention. All kinds of variants can be made to the particular embodiment which has been described by way of example and its constituent elements without departing from the scope of the invention. The latter thus encompasses all the means constituting technical equivalents of the means described as well as

leurs combinaisons.their combinations.

Claims

1. multi-way valve, comprising a body having at least three connecting ports, two of which are on a common axis and are each associated with a shutter element and a seat for this shutter element, these elements being controlled by a mechanism, by means of a shaft passing through the wall of the valve body, so that the first shutter element can be actuated only if the other shutter element is in the closed position, characterized in that the first shutter element is connected to a hollow cylinder (2) open on one side and the second shutter is connected to a piston (3) which penetrates into and is guided by the hollow cylinder, and in that the mechanism (5) is arranged in the inside of the hollow cylinder (2), between the two shutter elements and is arranged so that it can be actuated by means of a shaft (4) arranged transversely to the axis of

valve.

2. Valve according to claim 1, characterized in that the closed end face of the hollow cylinder (2), located outside, is arranged as a shutter member.

3. Multi-way valve according to claim 1, characterized in that the piston (3) penetrating into the hollow cylinder (2) has its end face remote from this

cylinder (2) arranged as a shutter element.

Valve according to Claim 1, characterized in that a compression spring (9) for producing the closing force is provided in the cavity of the hollow cylinder (2), between the inner end face of the

this and an organ (6) of the mechanism.

5. Valve according to claim 1, characterized in that the free internal space of the body (') of the valve has at least the same section as each of

connection ports (A, B) on the common axis.

6. Valve according to claim 1, characterized in that the members (6) of the mechanism are of materials

having self-lubricating properties.