DE3501077A1 - Pulsventil - Google Patents

Pulsventil

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    • B05B17/0607—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations generated by electrical means, e.g. piezoelectric transducers
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Description

Kernforschungszentrum Karlsruhe, den 9.Jan. 1985
Karlsruhe GmbH PLA 8501 Ku/he
ANR 1002597
Pulsventil
Pulsventil
Die Erfindung betrifft ein Pulsventil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Zur Erzeugung gepulster Gas- oder Flüssigkeitsstrahlen werden elektromagnetisch oder piezoelektrisch angetriebene Pulsventile verschiedenster Bauart eingesetzt.
Aus der DE-PS 22 47 091 ist ein Hochvakuumventil mit einem mittels Membrane vom Ventilkörper abgedichteten Antriebskörper bekannt. Dabei handelt es sich um ein mittels Antriebsschraube betätigtes Dosierventil, wobei im Ventilkörper Unterdruck und im Antriebskörper Atmosphärendruck herrscht.
Die bekannten Ventile haben den Nachteil, daß sie, weil jeweils anwendungsspezifisch konstruiert, die drei Eigenschaften:
hoher Betriebsdruck,
kur ζ e Impu1s daue r,
hohe Pulsfolge und
für extreme Temperaturen verwendbar, nicht in einer Konstruktion vereint aufweisan.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine gepulste Ventildüse für ein Atomstrahlspektrometer bereitzustellen, bei der die Pulsdauer variabel, die Pulsfolge bis zu ' 150 Pulsen/sec. betragen, die Düse sowohl geheizt als auch gekühlt und ein maximaler Betriebsdruck bis 50 bar einstellbar sein soll.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist in den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 beschrieben.
Die übrigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen der Erfindung wieder.
Der besondere Vorteil dieses Konstruktionsprinzips besteht darin, daß der piezoelektrische Antrieb nicht gegen den Betriebsdruck im Vorratsraum arbeiten muß. Es kann daher mit wesentlich höherem Betriebsdruck gearbeitet werden als bei den bisherigen gepulsten Düsen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels mittels der Figur näher erläutert.
Das Pulsventil besteht aus einem Ventilkörper 1 mit einem stirnseitig demontierbaren Düsenkörper 2, dessen Öffnung mit auswechselbaren Blenden 3 unterschiedlicher Durchmesser versehen werden kann. Der Ventilkörper 1 weist einen Vorratsraum 4 auf, in dem der Ventilsitz 5 und das mit dem Ventilstempel 6 verbundene Verschlußstück
7 untergebracht sind, und der über einen Anschlußstutzen
8 mit dem gasförmigen, flüssigen oder gas-flüssiggemisehten Druckmittel versorgt wird. Der Ventilstempel 6 ragt in den mittels Membrane 9 vom Vorratsraum 4 vakuumdicht getrennten, evakuierbaren Antriebsraum 10 des mit dem Ventilkörper 1 fest verbundenen Antriebskörpers 11 hinein. Ein erster thermisch und elektrisch isolierender Körper 12 verbindet den Ventilstempel 6 mit einem piezoelektrischen Antrieb 20 der aus einem Stapel piezoelektrischer Kristalle besteht und über einen zweiten thermisch und elektrisch isolierenden Körper 13 gegen den Ventilkörper 1 abgestützt ist. Außerdem ist der Ventilstempel 6 über ein elastisches Element 14 und eine Einstellvorrichtung 15 mit dem Antriebskörper 11 verbunden. Der Antriebskörper 11 ist in einem vakuumdichten Gehäuse 16 untergebracht, daß am unteren Ende mit dem Ventilkörper 1 ver-
— j —
bunden und am oberen Ende mit einer Flanschverbindung 17 ausgestattet ist.
Sowohl das Gehäuse 16 als auch der Antriebskörper 11 werden über einen Pumpstutzen 18 und die Bohrungen 19, 19a evakuiert. Das thermisch und elektrisch isolierende Vakuum und die isolierenden Körper 12 und 13 schützen den piezoelektrischen Antrieb 20 vor den extremen Temperaturen des Ventilkörpers 1 und des Druckmittels im Vorratsraum 4, die ebenso wie der Düsenkörper 2 geheizt oder gekühlt sein können. Der Druck im Vorratsraum 4 wirkt über die Membrane 9 und den mit ihr verbundenen Ventilstempel 6 gegen die Federkraft des aus Tellerfedern bestehenden elastischen Elementes 14. Die Tellerfedern müssen so stark ausgelegt sein, daß mit der Einstellvorrichtung 15 ein Druck eingestellt werden kann, der der Summe aus dem maximalen Betriebsdruck im Vorratsraum 4 und dem mindestens zum Schließen notwendigen Druck des Ventilstempels 6 entspricht.
BezuQszeichenliste:
1 Ventilkörper
2 Düsenkörper
3 Blende
4 Vorratsraum
5 Ventilsitz
6 Ventilstempel
7 Verschlußstück
8 Anschlußstutzen
9 Membrane
10 Antriebsraum
11 Antriebskörper
12 erster thermisch und
elektrisch isolieren
der Körper
13 zweiter thermisch und
elektrisch isolieren
der Körper
14 elastisches Element
15 Einstellvorrichtung
16 Gehäuse
17 Flanschverbindung
18 Pumpstutzen
19 Bohrung
19a Bohrung
20 piezoelektrischer Antrieb
BAD OFWGiMAL
- Leerseite -

Claims (4)

Kernforschungszentrum Karlsruhe, den 9.Jan.1985 Karlsruhe GmbH PLA 85$1 Ku/he ANR 1002597 Patentansprüche
1. Pulsventil mit einem Ventilsitz, einem Verschlußstück, einem Ventilstempel und einem piezoelektrischen Antrieb für den Ventilstempel, der aus einem Stapel piezoelektrischer Kristalle besteht,
dadurch gekennzeichnet, daß
a) die Kristalle des Antriebs (20) ringförmig um den Ventilstempel (6) konzentrisch angeordnet sind, von elektrisch und thermisch isolierendem Vakuum umgeben sind und die Hubkraft mittels thermisch und elektrisch isolierender Körper (12, 13) übertragbar ist,
b) der Ventilkörper (1) einen Vorratsraum (4) für das Druckmittel aufweist, der mittels Membrane (9) vakuumdicht vom Antriebsraum (10) des Antriebskörpers (11) getrennt ist,
c) ein· evakuierbares Gehäuse (16) den Antriebskörper (11) umschließt und
d) die Austrittsöffnung des Ventilsitzes (5) mit einem auswechselbare Blenden (3) tragenden Düsenkörper (2) versehen ist,
e) der Ventilkörper (1) und der Düsenkörper (2)x heiz- oder kühlbar sind. ·
2. Pulsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein elastisches Glied (14) zwischen Antriebskörper (11) und Ventilstempel (6) derart eingebracht ist, daß eine den Betriebsdruck im Vorratsraum (4) entgegenwirkende Vorspannung der Membrane (9) einstellbar ist.
3. Pulsventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub durch die Anzahl der piezoelektrischen Kristalle des Antriebs (20) und durch Variation der angelegten Spannung einstellbar ist.
4. Pulsventil nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil für Gase und Flüssigkeiten bis zur Temperatur des flüssigen Heliums verwendbar ist.
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