DE1500285A1 - Ausheizbares Ventil grosser Nennweite fuer Hoechstvakuumanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein handbetätigtes ausheizbares Durchgangsventil großer Nennweite, das für den Einbau in Höchstvakuumanlagen vorgesehen ist. Es besitzt eine auswechselbare Metalldichtung bekannter Art und ist in geöffnetem und geschlossenem Zustand ausheizbar.

Beim Entwurf von Höchstvakuumanlagen ist man bestrebt, Durchgangsventile großer Öffnung und geringer Bauhöhe zu verwenden, um die Saugleistung der Vakuumpumpen möglichst wenig zu drosseln. Da derartige Ventile ebenfalls bis zu einer Temperatur von 450°C ausgeheizt werden, müssen sie mit Metalldichtungen ausgerüstet sein.

Bisher sind in der Technik handbetriebene Höchstvakuum-Durchgangs-Ventile im wesentlichen nur mit kleinen Öffnungen bekannt. Sie sind mit Kupferfoliendichtungen, Schneidendichtungen und anderen bekannten Metalldichtungen ausgeführt, deren hohe Dichtkraft nur geringe Durchmesser zulässt. Bei Nennweiten um zweihundert Millimeter treten Dichtungskräfte von 10 20 Megapond auf, die an einem Spindelantrieb herkömmlicher Bauart Drehmomente von 40 000 80 000 cm mal kp erfordern würden.

Ventile derartiger Größe wurden deshalb fast ausschließlich mit elektrischem, pneumatischem oder hydraulischem Antrieb gebaut. Diese Antriebe stellen einen großen Aufwand dar, außerdem vergrößern sie die Ausmaße eines Pumpstandes beträchtlich.

Mit wenigen Ausnahmen verbleibt bei den bekannten Durchgangsventilen im geöffnetem Zustand der Ventilteller mit einem Teil des Bestätigungsmechanismus im Strömungsweg und verringert den Leitwert. Bei einigen Typen wird er in gerader Richtung herausgezogen, dieses Prinzip erfordert jedoch Metallbälge mit großem Hub und daher große Ventilabmessungen.

Der Zweck der Erfindung besteht darin, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und ein ausheizbares Höchstvakuumventil geringer Bauhöhe zu schaffen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein metallgedichtetes Durchgangsventil für Höchstvakuum mit großer Nennweite und geringer Bauhöhe zu schaffen. Weiterhin besteht die Aufgabe darin, das Ventil so auszuführen, dass der Ventilteller zusammen mit dem Bedienungsmechanismus aus dem Strömungsweg entfernbar ist, ohne dass sich dadurch die Ventilabmessungen wesentlich vergrößern.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß in einem dosenförmigen Gehäuse, welches an seiner Unterseite und an seiner Oberseite beispielsweise an den Rezipienten und an eine Vakuumpumpe anflanschbar ist, ein auf Schienen gleitender Hohlkörper angeordnet ist, der den Ventilteller und den

Betätigungsmechanismus aufnimmt.

Der die Schließkraft des Ventiltellers aufbringende Betätigungsmechanismus besteht aus einem Scherenmechanismus, der von einer Spindel mit Links- und Rechtsgewinde angetrieben ist.

Der Scherenmechanismus ist durch den Hohlkörper vollkommen vakuumdicht gegenüber dem Vakuum im Gehäuse abgeschlossen und mit einem Schwenkrohr mit dem Gehäuse verbunden. Die Abdichtung des Hohlkörpers wie auch des Schwenkrohres erfolgt jeweils mittels eines Metallbalges.

Der Ventilteller, ebenfalls durch einen der Metallbälge gedichtet, gleitet in dem Hohlkörper und wird mittels des Scherenmechanismus nach oben in den Ventilsitz gedrückt.

Zur Freigabe der Ventilöffnung beim Pumpen wird nach dem Zurückziehen des Ventiltellers aus dem Ventilsitz der Hohlkörper durch das Schwenkrohr um etwa 40° zur Seite geschwenkt. Dabei gleitet er auf den Schienen, die innen am Gehäusedeckel verschraubt sind. Geführt wird er von der Schwenkachse. Die Schienen nehmen in der Schließstellung die volle Dichtkraft des Ventiltellers vom Hohlkörper auf.

Der Ventilteller ist mit einer konischen Kupferfoliendichtung bekannter Art ausgerüstet. Um diese Dichtung bei Bedarf leicht auswechseln zu können, besitzt der obere Gehäusedeckel einen Hilfsflansch. Auf den Schienen befinden sich drei Stellungen einer Arretierung, welche die genaue Lage des Hohlkörpers in den Stellungen "Schließen", "Pumpen" und "Dichtungswechsel" garantiert. Das letzte genaue Einführen des Ventiltellers in den Ventilsitz übernimmt ein Haltering der Dichtung und zuletzt die Dichtung selbst.

Die Betätigung der Spindel erfolgt mittels eines Steckschlüssels durch das Schwenkrohr hindurch. Zum Wegschwenken des Hohlkörpers wird der Steckschlüssel zum Teil herausgezogen und als Hebel benutzt. Beim Ausheizen kann er ganz entfernt werden.

Da der genannte Betätigungsmechanismus unter Atmosphäre steht, ist es möglich, ihn mit Molybdändisulfid zu schmieren.

Die Vorteile und technisch-ökonomischen Auswirkungen der Erfindung bestehen darin, dass der erfindungsgemäße Schließmechanismus eine Handbetätigung ermöglicht. Die Betätigungskraft ist durch die Ausführung als Scherenmechanismus um den Faktor tan kleines Alpha geringer als die Schließkraft.

Durch diesen Aufbau ist außerdem eine Umleitung der Kraftrichtung von 90° und in der Folge eine geringe Bauhöhe möglich. Außerdem wird erreicht, dass außer der Luftdruck- und Gewichtsbelastung das übrige Gehäuse unbeansprucht bleibt.

Die erfindungsgemäße Ventilbauart besitzt eine geringe Masse und benötigt nach dem Ausheizen infolgedessen keine Kühleinrichtung. Eine weitere bemerkenswerte Eigenart ist das Überwiegen einfacher Drehteile und das fast völlige Fehlen von Passteilen, wodurch eine billige Fertigung ermöglicht wird.

Gegenüber Ventilen vergleichbarer Nennweite hat die vorliegende Bauart geringe Abmaße.

Wenn der Mechanismus aus warmfesten Werkstoffen hergestellt wird, kann das Ventil auch im geschlossenen Zustand ausgeheizt werden.

Dadurch, dass der Betätigungsmechanismus außerhalb des Vakuums liegt, kann er geschmiert werden.

Anhand eines Ausführungsbeispieles und der Zeichnung soll der Gegenstand der Erfindung näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ausheizbaren Höchstvakuumdurchgangsventils in geschlossener Stellung und im Schnitt.

Fig. 2 eine Draufsicht gemäß Fig. 1, die den Schwenkmechanismus erläutert.

In einem Gehäuse 1 mit dem Boden 2 und dem Deckel 3 ist ein Hohlkörper 4 angeordnet, der den Scherenmechanismus und den Ventilteller 5 beinhaltet. Der Scherenmechanismus besteht aus einem oberen, einem unteren und den beiden mittleren Bolzen 6, den vier Scherengliedern 7 und einer Spindel 8 mit abnehmbarem Steckschlüssel 9. Die Spindel 8 wird über einen Sechskant 10 mit dem Steckschlüssel 9 betätigt.

Beim Strecken des Scherenmechanismus wird der Ventilteller 5 vom oberen Bolzen 6 in den Ventilsitz 11 gedrückt. Als Dichtung 12 dient eine vorgeformte Kupferfolie mit einem halben Kegelwinkel von 15°. Die Dichtflächen des Ventilsitzes 11 und des Ventiltellers 5 sind sauber poliert.

Die kraftübertragenden Flächen am Bolzen 6 und am Ventilteller 5 sind kugelförmig ausgebildet, um die exakte Führung des Ventiltellers 5 durch den Hohlkörper 4 nicht zu behindern.

Beim Zusammenziehen des Scherenmechanismus wird über eine Rückzugsschraube 13 der Ventilteller 5 aus dem Ventilsitz 11 gelöst.

Der gesamte Scherenmechanismus ist aus hochwarmfestem Stahl gefertigt, um die Beanspruchung beim Ausheizen im geschlossenen Zustand ohne Verformung aufzunehmen. Alle Gelenkstellen und die Gewinde werden vor der Montage mit "Molybdändisulfid-ölfrei" behandelt.

Der Hohlkörper 4 ist aus einem gut polierbaren, korrosionsfesten Stahl mit geringer Gasabgabe hergestellt. Nach unten wird er von einem eingeschweißten Deckel 14 abgeschlossen.

Die Abdichtung für Höchstvakuum zwischen dem Hohlkörper 4 und dem Ventilteller 5 wird mit einem eingelöteten Metallbalg 15 aus V2A-Stahl vorgenommen.

Ein Schwenkrohr 16 stellt die Verbindung zwischen dem Hohlkörper 4 und dem Gehäuse 1 über einen Seitenflansch 17 her und gewährt das Einführen des Steckschlüssels 9 und den Einlaß von Testgas zum Lecksuchen. Das Schwenkrohr 16 wird in den Hohlkörper 4 eingeschraubt und mit einer Kupferringdichtung 18 bekannter Art abgedichtet. Die bewegliche Abdichtung zum Seitenflansch 17 in der Nähe einer Schwenkachse 19 bildet ebenfalls ein V2A-Metallbalg 20. Im Seitenflansch 17 befindet sich die Schwenkachse 19, deren Halterung 21 so ausgebildet ist, dass der genaue Schwenkradius mittels Schrauben 22 einstellbar ist.

Das gesamte Gehäuse 1 ist aus V2A-Stahl hergestellt und verschweißt. Die gewählte Ausführung erlaubt die Fertigung als einfaches Drehteil. Ein Hilfsflansch 23 im oberen Deckel 3 erlaubt das Auswechseln der Dichtung 12, ohne das Ventil aus dem Pumpstand zu nehmen bzw. zu demontieren.

Am oberen Deckel 3 des Gehäuses 1 sind zwei kreisbogenförmige Schienen 24 angeschraubt, die in der Schließstellung die Dichtkraft vom Hohlkörper 4 aufnehmen und beim Wegschwenken des Hohlkörpers 4 als Gleitflächen dienen. Auf ihnen befinden sich drei Kugelrastgesperre 25 zur Arretierung des Hohlkörpers 4 in den drei Schwenkstellungen.

Die Montage des gesamten Ventils ist infolge der konstruktiven Ausbildung sehr einfach.

Wenn der Scherenmechanismus mit der Spindel 8 auf der Fassung 26 aufgebaut ist, kann er von unten in den Hohlkörper 4 eingeführt und durch eine Drehung um 90° arretiert werden. Bei mehreren Drehungen wird die Rückzugsschraube 13 angezogen. In der richtigen Stellung wird der Scherenmechanismus durch Schrauben 27 festgezogen.

Nun kann der Hohlkörper 4 mit einem Deckel 28 verschlossen und verschweißt werden. Er wird nun von unten in das Gehäuse 1 zwischen die Schienen 24 eingeführt und ebenfalls durch eine Drehung um 90° gefasst. In dieser Stellung wird von rechts das Schwenkrohr 16 eingeschraubt. Der daran befindliche Seitenflansch 17 paßt infolge von Langlöchern in jede Stellung.

Zum Abschluß der Montage wird mit den Schrauben 22 der genaue Schwenkradius eingestellt.

Claims (4)

1. Ausheizbares Ventil großer Nennweite für Höchstvakuumanlagen mit Metalldichtung, dadurch gekennzeichnet, dass in einem dosenförmigen Gehäuse (1) ein um ca. 40° schwenkbarer Hohlkörper (4) mit dem Ventilteller (5) und einem Scherenmechanismus angeordnet ist.

2. Ausheizbares Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (4) auf Schienen (24), die an der unteren Seite des Deckels (3) des Gehäuses (1) befestigt sind, gleitet und dass der Scherenmechanismus, bestehend aus Bolzen (6), Scherengliedern (7) und einer Spindel (8) über ein Schwenkrohr (16) und mittels eines Sechskantes (10) und eines Steckschlüssels (9) bedienbar und schwenkbar ist.

3. Ausheizbares Ventil nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Scherenmechanismus mit Molybdändisulfid oder einem anderen geeigneten Schmiermittel geschmiert ist.

4. Ausheizbares Ventil nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Deckel (3) des Gehäuses (1) ein Hilfsflansch (23) angeordnet ist.