DE9015711U1 - Ventil - Google Patents
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Description
&igr; : Phys.H.Bartel8
European Patent Attorneys
Zugelassene Vertreter Patentanwälte ■ Lange Straße 51 ■ D-7000 Stuttgart 1 beim Europäischen Patentamt
Reg.Nr. 127 460/3343 14. November 1990
ASYS GmbH
7060 Schorndorf
7060 Schorndorf
Ventil
Die Erfindung betrifft ein Ventil, insbesondere für hohe Reinheits-
und/oder Sicherheitsanforderungen, das die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruches 1 aufweist.
Ein bekanntes Ventil dieser Art weist den Ventilsitz, in dem
der abgewinkelte Einlaßkanal mündet, am Boden einer Sacklochbohrung
auf, die in dem einstückig ausgebildeten Ventilgehäuse vorgesehen ist und von der aus in radialer Richtung der Auslaßkanal
abgeht. An die offene Seite des Ventilgehäuses ist unter Zwischenlage einer Ringdichtung ein Verbindungsgehäuse
angepreßt, das die einen Pneumatikzylinder aufweisende Antriebsvorrichtung
koaxial mit dem Ventilgehäuse verbindet. In diesem Verbindungsgehäuse ist konzentrisch zum Ventilsitz ein Gleitlager
angeordnet, in dem längsverschiebbar ein stabförmiges Führungs- und Betätigungsglied gelagert ist, welches an seinem
einen Ende den Ventilkörper trägt und an seinem anderen Ende mit der Kolbenstange der Antriebsvorrichtung verbunden ist.
Als Primärdichtung dient ein metallischer Faltenbalg, welcher das Führungs- und Betätigungsglied im Bereich zwischen dem
Ventilkörper und dem Gleitlager umgibt und einerseits dicht mit dem Ventilkörper, andererseits dicht mit der Ringdichtung
verbunden ist.
Telefon (0711) 221091 Pos.airo Stuttgart (BLZ 30010070) 7211-700
Telex 722312 (patwo d) Deutsche Bank Stuttgart (BLZ 60070070', 1428630 Telefonische Auskünfte und Aufträge sind
Telefax (0711) 2268780 Stuttgarter Bank (BLZ 60090100) 1597436 nur nach schriftlicher Bestätigung verbindlich.
Eine derartige Konstruktion ist mit einer Reihe von Nachteilen behaftet. Die Sicherheit bezüglich eines Austretens von
Gas oder Flüssigkeit nach außen ist nur so lange gewährleistet,
als der Faltenbalg fehlerfrei ist. Der Faltenbalg ist
jedoch einer dynamischen Beanspruchung ausgesetzt, was dessen Lebensdauer erheblich beeinträchtigt. Außerdem ist er in direkter
Berührung mit dem Medium, das aggressiv sein kann. Zwar ist bei diesem vorbekannten Ventil im Bereich der Kolbenstange
eine Sekundärdichtung angeordnet, in der die Kolbenstange gleitend
geführt ist. Die Sekundärdichtung kann aber keine hohen Sicherheitsanforderungen erfüllen. Das Ventil muß deshalb im
Bereich des Verbindungsgehauses ständig darauf hin überwacht werden, ob der Faltenbalg ein Leck hat.
Ferner machen sowohl der Faltenbalg als auch der diesen umgebende
Ringraum, der einen Totraum bildet, eine Reinigung des Innenraumes schwierig, weil sowohl der Faltenbalg als auch
die Begrenzungswände des ihn umgebenden Innenraumes nicht direkt in der Strömung des Spülmittels liegen und deshalb an
deren Oberflächen nicht die erforderliche hohe Strömungsgeschwindigkeit
erreicht werden kann, die bei hohen Reinheitsanforderungen erreicht werden muß.
Nachteilig ist weiterhin, daß die Schließkraft, die von der
Antriebsvorrichtung zum Schließen des Ventils aufgebracht werden muß, größer ist als die im geschlossenen Zustand aufzubringende
Zuhaltekraft, weil der Faltenbalg den effektiven
Querschnitt, der bei geöffnetem Ventil druckbeaufschlagt ist,
vergrößert. Dies führt zu einem relativ großen Platzbedarf der Antriebsvorrichtung, was beispielsweise beim Einsatz in
einem Reinstraum störend ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil zu schaffen,
das nicht nur einen geringen Raumbedarf hat, sondern auch höchste Sicherheits- und Reinheitsanforderungen zu erfüllen
vermag. Diese Aufgabe löst ein Ventil mit den Merkmalen des Anspruches 1.
Die Sicherheit gegen das Austreten des flüssigen oder gasförmigen
Mediums ist extrem hoch, weil die für diese Sicherheit verantwortliche Dichtung nur statisch beansprucht ist, da sie
zwischen den gegeneinander weisenden Endflächen der Teile des Ventilgehäuses liegt, das nur aus zwei Teilen zu bestehen
baucht. Man kann sogar die Teile des Ventilgehäuses miteinander verschweißen. Aber auch ohne diese Verschweißung ist eine Sekundärdichtung
nicht erforderlich.
Das erfindungsgemäße Ventil kann ferner sehr gut gereinigt
werden, weil beim Durchspülen nicht nur die Begrenzungswände des Innenraumes, sondern auch der Ventilkörper und das Führungsund
Betätigungsglied direkt im Strom des Spülmittels liegen, und zwar mit ihrer gesamten Oberfläche. Da die Querschnittsform des Innenraumes an die Außenform des Führungs- und Betätigungsgliedes
weitgehend angepaßt werden kann, können auch Toträume vollständig vermieden werden.
Sofern das Führungs- und Betätigungsglied nicht von der den
Innenraum begrenzenden Wand geführt wird, sondern, was vorzugsweise
der Fall ist, eine reibungsfreie Führung verwendet wird, ist das erfindungsgemäße Ventil ferner äußerst kontaminationsarm
.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Antrieb vollständig druckentlastet ist, weil im geöffneten Zustand die aus dem
Ventilkörper und dem Führungs- und Betätigungsglied bestehende Baueinheit vollständig vom Medium umgeben sind. Dies hat
zur Folge, daß die erforderlichen Betätigungs- oder Stellkräfte
klein sind, was sowohl eine kompakte Bauweise ermöglicht als auch dazu beiträgt, eine hohe Dynamik zu erreichen.
Von besonderem Vorteil ist ferner die Kraftübertragung auf
das Führungs- und Betätigungsglied mittels eines Magnetsystems. Eine derartige Kraftübertragung ermöglicht nicht nur
in einfacher Weise eine Betätigung des Führungs- und Betäti-
gungsgliedes in beiden Verschieberichtungen, wodurch ein Energiespeicher,
beispielsweise in Form einer Feder, im Innenraum entfallen kann. Mit Hilfe des Magnetsystems können auch Schwingungen
der aus dem Ventilkörper und dem Führungs- und Betätigungsglied
bestehenden Baueinheit gedämpft werden, und zwar zum einen infolge der bei Schwingungen im Magnetsystem erzeugten
Wirbelströme, zum anderen durch eine Übertragung von den Schwingungen entgegengerichteten Betätigungskräften. Die Möglichkeit,
auf einen im Innenraum angeordneten Energiespeicher in Form einer Feder zu verzichten, ist vor allem dann von
großer Bedeutung, wenn sehr hohe Reinheitsanforderungen und
eine nahezu vollständige Kontaminationsfreiheit verlangt wird,
da eine Feder zumindest an den Auflagestellen Abrieb erzeugt und außerdem in der Regel aus einem anderen Material bestehen
muß als die übrigen Teile, was die Reinigung erschwert.
Schließlich ist das erfindungsgemäße Ventil auch als Regelventil
mit beliebig einstellbaren Zwischenstellungen bestens geeignet. Es erfüllt deshalb auch die häufig gestellte Forderung
einer Automatisierbarkeit.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist das Magnetsystem
mehrere in axialer Richtung nebeneinander angeordnete Ringmagnete in beiden Teilen auf, wobei mit der Vergrößerung der
Anzahl der Ringmagnete die Steifigkeit der Kopplung zwischen
beiden Teilen zunimmt. Bei der Verwendung von Permanentmagneten entfällt die Notwendigkeit, elektrische Energie zuführen
zu müssen, was für explosionsgeschützte Ausführungsformen
wichtig ist.
Besonders vorteilhaft ist eine Anordnung der beiden Teile des
Magnetsystems gemäß Anspruch 3, wodurch nicht nur eine kompakte Bauweise erzielt wird, sondern auch in einfacher Weise
das Ventilgehäuse vom Antriebsgehäuse getrennt werden kann, beispielsweise, um das eigentliche Ventil austauschen und die
Antriebsvorrichtung wieder verwenden zu können.
Die Verschiebung des im Antriebsgehäuse vorzugsweise reibungsarm gelagerten Teils des Magnetsystems ist in verschiedener
Weise möglich. Beispielsweise kann ein Kolben vorgesehen sein, der einfach oder doppelt wirkend sein kann. Ist er einfach
wirkend, dann kann mittels eines eine Rückstellkraft erzeugenden Energiespeichers, der ebenfalls im Antriebsgehäuse untergebracht
ist, in einfacher Weise sichergestellt werden, daß bei einem Energieausfall das Ventil in seine Sicherheitsstellung
gebracht wird. Für die Verschiebung des äußeren Teils
des Magnetsystems kommt aber auch ein elektromagnetischer Antrieb
in Frage, bei dem es sich auch um ein Linearmotorsystem mit einem Wanderfeld handeln kann.
Um eine Berührung zwischen dem Führungs- und Betätigungsglied
sowie der Innenwand des Innenraumes zu vermeiden, kann man Membrane gemäß Anspruch 5 vorsehen, welche das Führungs- und
Betätigungsglied tragen. Man kann aber auch eine magnetische Führung mittels radialer Magnetfelder vorsehen, wobei eine
solche magnetische Führung zusätzlich vorhanden sein kann, um von den Membranen aufzunehmende Querkräfte zu verkleinern.
Eine derartige magnetische Führung läßt sich beispielsweise mit Hilfe von Ringmagneten realisieren, die wie die Ringmagnete
des der Übertragung der Antriebskräfte dienenden Magnetsystems
angeordnet sind.
Wird, beispielsweise für Regelzwecke, ein Sensor benötigt,
der die Position des Führungs- und Betätigungsgliedes zu erfassen vermag, dann kann letzteres beispielsweise mit einem
metallischen Ring versehen sein, der im Wirkungsbereich eines Hall-Sensors liegt, der im Ventilgehäuse oder im Antriebsgehäuse
angeordnet ist. Statt eines solchen Positionssensors oder zusätzlich zu einem solchen kann im Bedarfsfalle auch
ein Drucksensor vorgesehen sein, der den Druck des Mediums erfaßt. Ferner kann das erfindungsgemäße Ventil auch mit einem
Strömungssensor ausgerüstet werden. Hierzu kann beispielsweise
im Führungs- und Betätigungsglied ein Bypass vorgesehen sein,
der vom Medium durchströmt wird und in dem der Strömungssensor
angeordnet ist. Die erforderlichen elektrischen Verbindungen mit diesem Strömungssensor können über die Membrane hergestellt
werden, von denen auch, gegeneinander elektrisch isoliert, mehrere unmittelbar nebeneinander angeordnet sein können.
Im folgenden ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 einen Längsschnitt des ersten Ausführungsbeispieles,
Fig. 2 eine Stirnansicht von dessen Antriebsgehäuse, Fig. 3 einen unvollständig dargestellten Längsschnitt
des zweiten Ausführungsbeispieles.
Ein Ventil zur Steuerung oder Regelung des Durchflusses eines
flüssigen oder gasförmigen Mediums, bei dem es sich auch um ein Medium handeln kann, wie es bei der Halbleiterfertigung
sowie in der Bio- und Medizintechnik benötigt wird, und das
höchste Anforderungen an die Sicherheit und die Reinheit erfüllt, weist ein zweiteiliges Ventilgehäuse auf, dessen erster Teil 1
mit einer zentralen Durchgangsbohrung versehen ist, welche einen Einlaßkanal 2 und einen Ventilsitz 3 bildet, von dem
aus die Durchgangsbohrung sich gegen den zweiten Teil 4 hin trichterförmig erweitert. Der zweite Teil 4 des Ventilgehäuses
schließt sich gleichachsig an diejenige Stirnfläche des ersten Teiles 1 an, in der die Mündungsöffnung der trichterförmigen
Erweiterung liegt, und zwar mittels eines Ringflansches 5,
der am einen Ende eines dünnwandigen, rohrförmigen Abschnittes
6 des zweiten Teiles 4 vorgesehen ist. Der Innendurchmesser dieses rohrförmigen Abschnittes 6 ist an den Durchmesser der
Mündungsöffnung des trichterförmig erweiterten Endabschnittes
der Durchgangsbohrung des ersten Teiles 1 angepaßt. An dem dem ersten Teil 1 abgekehrten Ende des rohrförmigen Abschnittes
6 ist der Innendurchmesser des zweiten Teiles 4 trichterartig bis auf den
- 7 - '..;,. für einen Auslaßkanal 7 erforderlichen Querschnitt reduziert.
Zwischen dem Ringflansch 5 und der ihm zugekehrten Stirnfläche
des ersten Teiles 1 des Ventilgehäuses liegt eine Ringdichtung 8, die im Ausführungsbeispiel ebenso wie das Ventilgehäuse
aus Metall besteht. Der Ringflansch 5 und ein entsprechender Ringflansch 9 des ersten Teiles 1 sind mittels einer Überwurfmutter
10 zentriert und zusammengespannt, die mit ihrem Kopf am Ringflansch 9 anliegt und mit ihrem Außengewinde in eine
Gewindebohrung eines Spannkörpers 11 eingreift, der nicht nur
den Ringflansch 5 hintergreift, sondern in seiner zentralen
Durchgangsbohrung einen sich an den Ringflansch 5 anschließenden Endabschnitt des rohrförmigen Abschnittes 6 aufnimmt.
Im Inneren des rohrförmigen, aus einem austenitischen Material
bestehenden Abschnittes 6 ist ein zylindrisches Führungs- und
Betätigungsglied 12 angeordnet, das aus strömungstechnischen Gründen an beiden Enden halbkugelähnlich abgerundet ist. In
eine zentrale Bohrung dieses aus austenitischem Metall bestehenden
Führungs- und Betätigungsgliedes ist an dem dem Ventilsitz 3 zugekehrten Ende ein Verbindungszapfen eines mit dem
Ventilsitz 3 zusammenwirkenden, kegelförmigen Ventilkörpers 13 eingesetzt. Dieser Verbindungszapfen durchdringt eine zentrale
Öffnung einer mit Durchbrechungen versehenen Membrane 14, deren äußerer Rand die Ringdichtung 8 bildet und deren innerer Rand
zwischen dem Ventilkörper 13 und dem Führungs- und Betätigungsglied 12 eingespannt ist. Eine zweite, ebenfalls mit Durchbrüchen
versehene Membrane 15 ist zentral mit dem anderen Ende des Führungs- und Betätigungsgliedes 12 verbunden und mit ihrem
äußeren Rand am zweiten Teil 4 des Ventilgehäuses abgestützt, und zwar am Übergang von dem rohrförmigen Abschnitt 6 zum Auslaßkanal
7. Die beiden Membrane 14 und 15 halten das Führungsund Betätigungsglied 12 mit hoher Präzision in einer zum rohrförmigen
Abschnitt 6 konzentrischen Lage, so daß zwischen dessen Innenwandung und der Außenmantelfläche des Führungs- und Betätigungsgliedes
ein geringer
Luftspalt 16 vorgesehen werden kann. Die axiale Verschiebung des Führungs- und Betatigungsgliedies 12, welche die Membrane
14 und 15 zulassen, ist völlig ausreichend, um den Ventilkörper 13 zwischen seiner Schließstellung und seiner Öffnungsstellung
zu bewegen.
Das Führungs- und Betätigungsglied 12 ist mit einer zu seiner Längsachse konzentrischen, nach außen offenen, breitenRingnut
17 versehen, in der im Ausführungsbeispiel vier ringförmige
Permanentmagnete 18 axial nebeneinander und konzentrisch zur Längsachse angeordnet sind. Die beiden mittleren Permanentmagnete
18 haben ihre Pole an den Stirnfläche, und zwar so, daß ungleichnamige
Pole aneinander anliegen. Die beiden die Permanentmagnete 18 zwischen sich aufnehmenden Permanentmagnete 19 könnten in
gleicher Weise wie die Permanentmagnete 18 magnetisiert sein.
Im Ausführungsbeispiel liegen ihre Pole jedoch im Bereich der
zylindrischen Mantelflächen, weshalb zwischen ihnen und den Permanentmagneten 18 je ein Flußleitblech 20 liegt. Die Ringnut
17 ist nach außen flüssigkeits- und gasdicht mittels einer
metallischen Hülse 21 verschlossen, so daß das Medium nicht in Berührung mit den Permanentmagneten 18 und 19 kommen kann.
Die Hülse 21 überdeckt außerdem gas- und flüssigkeitsdicht
einen Metallring 22, der ebenfalls in das Führungs- und Betätigungsglied
12 konzentrisch eingelassen ist und auf den ein als Hall-Sensor ausgebildeter Positionssensor 23 ausgerichtet
ist, der in eine radiale Bohrung des Spannkörpers 11 eingesetzt ist, um die Position des Führungs- und Betätigungsgliedes 12
zu detektieren.
Sowohl die Außenmantelfläche des Führungs- und Betätigungsgliedes
12 als auch die den Innenraum des Ventilgehäuses begrenzenden Wände sind poliert, was wegen der einfachen geometrischen
Formen ohne Schwierigkeiten möglich ist. Daher bereitet auch die Reinigung des Ventils mit Hilfe eines Spülmittels keine
Schwierigkeiten, zumal keine Toträume vorhanden sind und alle Oberflächen in der Strömung des Spülmittels liegen.
Das Führungs- und Betätigungsglied 12 besteht aus zwei zentral
miteinander verschraubten Teilen, damit die Permanentmagnete 18 und 19 in die Ringnut 17 eingebracht werden können. Aus
magnetischen Gründen handelt es sich bei dem für die beiden Teile verwendeten Metall ebenso wie beim zweiten Teil 4 des
Ventilgehäuses und der Hülse 21 um einen austenitischen Werkstoff.Aus
Gründen einer möglichst geringen Masse des Führungsund Betatigungsgliedes 12 ist die Ringnut 17 möglichst groß
ausgeführt und der verbleibende Raum mit einer KunststoffVergußmasse
gefüllt.
Über das Ventilgehäuse ist spielfrei und konzentrisch zu dessen
Längsachse ein als Ganzes mit 24 bezeichnetes Antriebsgehäuse geschoben, das eine quadratische Außenkontur hat und
sich außen stufenlos an den Spannkörper 11 anschließt, der ebenfalls eine quadratische Außenkontur hat. Das Antriebsgehäuse
24 besteht aus einer auf dem zweiten Teil 4 des Ventilgehäuses 1 im Bereich des Auslaßkanales 7 zentriert angeordneten
Endplatte 25 und einem zwischen dieser und dem Spannkörper 11 liegenden Buchse 26, die beide mittels diagonal liegender
Schrauben 27 zusammengespannt sind. Zwei ebenfalls diagonal angeordnete Schrauben 27' durchdringen das Antriebsgehäuse
24 in dessen beiden anderen Eckbereichen bis zu Gewindebohrungen im Spannkörper 11 und spannen das Ventilgehäuse sowie das
Antriebsgehäuse 24 lösbar zusammen. In der Buchse 26 ist eine Kugelmanschette 28 angeordnet, mittels deren äußerst reibungsarm
ein hohler Kolben 29 relativ zum Ventilgehäuse längs verschiebbar geführt ist. Mehrere über den Umfang verteilt angeordnete
Schraubendruckfedern 30 stützen sich einerseits an der Endplatte
25 und andererseits an dem dieser zugekehrten Ende des Kolbens 29 ab. Die der Endplatte 25 abgewandte Stirnfläche
des Kolbens 29, an der ein im Querschnitt U-artiges Dichtungselement
31 anliegt, ist mit Druckluft beaufschlagbar. Daher ist der Spannkörper 11 mit einer Luftanschlußbohrung 31 versehen,
deren Mündungsöffnung auf das Dichtungselement 31 ausgerichtet
ist. O-Ringe 33 zwischen den aneinander anliegenden
Flächen des Spannkörpers 11 einerseits und der Buchse 26 sowie
dem rohrförmigen Abschnitt 6 andererseits verhindern ein Entweichen der wuft aus dem Druckraum 34.
Im Inneren des Kolbens 29 sind konzentrisch zu dessen Längsachse und damit auch konzentrisch zu den Permanentmagneten 18 und
19 Ringmagnete angeordnet, bei denen es sich im Ausführungsbeispiel ebenfalls um Permanentmagnete handelt. Wie bei dem
Führungs- und Betätigungsglied 12 sind die beiden mittleren Permanentmagnete 35 so magnetisiert, daß ihre Pole in den Stirnflächen
liegen. Die Lage der Pole ist aber, wie Fig. 1 zeigt,
im Vergleich zur Lage der Pole der Permanentmagnete 18 vertauscht.
Die Permanentmagnete 35 liegen zwischen zwei Permanentmagneten 36, deren Pole in den Mantelflächen liegen, wobei
die Anordnung so getroffen ist, daß den Polen der Permanentmagnete
19 gleichnamige Pole gegenüberstehen. Flußleitplatten 37 trennen die Permanentmagnete 36 von den Permanentmagneten
35.
Wie Fig. 1 zeigt, sind die Permanentmagnete 35 so im Kolben 29 angeordnet, daß sie dann, wenn der Druckraum 34 drucklos
ist, der Kolben 29 also bei einer Blickrichtung gemäß Fig. 1 seine linke Endlage einnimmt und außerdem der Ventilkörper
13 am Ventilsitz 3 anliegt, gegenüber den Permanentmagneten 18 etwas gegen den Spannkörper 11 versetzt sind. Dadurch wird
auf das Führungs- und Betätigungsglied 12 rein magnetisch eine axiale Kraftkomponente ausgeübt, welche den Ventilkörper 11
mit der erforderlichen Schließkraft in Anlage am Ventilsitz
3 hält. Wird der Kolben 29 mit Druckluft beaufschlagt, wodurch
er sich entgegen der Kraft der Schraubendruckfedern 30 bei
einer Blickrichtung gemäß Fig. 1 nach rechts bewegt, dann hat das den rohrförmigen Abschnitt 6, den Luftspalt 16 und die
Hülse 21 durchgreifende Magnetfeld zur Folge, daß das Führungsund
Betätigungsglied 12 mitgeschleppt wird, weshalb durch diese Kolbenverschiebung der Ventilkörper 13 vom Ventilsitz 3 abgehoben
wird. Die Kopplung zwischen den Permanentmagneten 35 und 18 ist dabei um so steifer, je mehr von diesen Ringmagneten
nebeneinander angeordnet sind.
Die Permanentmagnete 36 üben zusammen mit den Permanentmagneten 19 auf das Führungs- und Betätigungsglied 12 eine zentrierende
Kraft aus, so daß die Membrane 14 und 15 weitgehend von Querkräften freigehalten werden, welche durch Unsymmetrien
auftreten können.
Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet
sich von demjenigen gemäß den Fig. 1 und 2 in konstruktiver Hinsicht nur durch eine andere Ausbildung der Führung des
Führungs- und Betätigungsgliedes 112 im Ventilgehäuse. Die Beschreibung beschränkt sich deshalb auf diese Abwandlung.
Wegen der übrigen Einzelheiten wird auf die Ausführungen zu
dem ersten Ausführungsbeispiel Bezug genommen. Zur Erleichterung
des Verständnisses sind ferner für sich entsprechende Teile um 100 größere Bezugszahlen verwendet.
Da das Führungs- und Betätigungsglied 112 nicht mit Hilfe von Membranen im Inneren des Ventilgehäuses gelagert und geführt
ist, weist das in Fig. 3 dargestellte Ende des Führungs- und Betätigungsgliedes 112 einen stabförmigen Fortsatz 140 auf,
der koaxial zum Führungs- und Betätigungsglied 112 angeordnet
ist und ein Mehrkantprofil, im Ausführungsbeispiel ein Dreikantprofil,
hat. Dieser stabförmige Fortsatz 140 ist spielfrei in einer konzentrisch zur Längsachse des Führungs- und Betätigungsgliedes
112 liegenden Führungsbuchse 141 längsverschiebbar geführt. Zur Aufnahme dieser Buchse 141 ist der zweite
Teil 104 des Ventilgehäuses in dem sich an den rohrförmigen Abschnitt 106 anschließenden, im Durchmesser verkleinerten
Abschnitt mit einer entsprechenden Erweiterung des ihn durchdringenden Kanales 107 versehen. Wie Fig. 3 zeigt, ist die Länge
der Führungsbuchse 141 so gewählt, daß das Führungs- und Betätigungsglied
112 den gewünschten Hub ausführen kann. In derjenigen Endstellung, die dem vollständig geöffneten Zustand des
Ventils entspricht, findet der stabförmige Fortsatz 140 im Ausführungsbeispiel Anschlag an einer Schulter des zweiten
Teils 104.
Die Führungsbuchse 141, statt der auch eine andere Führung,
insbesondere eine Kugelmanschette, vorgesehen sein könnte, besteht aus ferritischem Material. Ebenfalls aus ferritischem
Material besteht der als Führungszapfen dienende, stabförmige
Fortsatz 140 und der mit ihm einstückig ausgebildete Teil des Führungs- und Betatigungsgliedes 112. Dessen anderer Teil und
die Hülse 121 bestehen hingegen aus einem austenitischen Stahl.
Der Vorteil dieses Ausführungsbeispieles gegenüber demjenigen
gemäß den Fig. 1 und 2 besteht darin, daß ein beliebig großer Hub des Führungs- und Betatigungsgliedes 112 verwirklicht werden
kann, wie er beispielsweise bei Regelventilen mit einem Feinregelbereich erwünscht oder erforderlich sein kann. Sofern
der nicht ganz vermeidbare Abrieb zwischen dem stabförmigen Fortsatz 140 und der Führungsbuchse 141 störend sein sollte,
wird der vom zweiten Teil 104 des Ventilgehäuses gebildete
Kanal 107 als Einlaßkanal benutzt. Die abgeriebenen Partikel kommen dann mit dem Medium in den Wirkungsbereich der Permanentmagnete
des Führungs- und Betätigungsgliedes 112 sowie des Kolbens 129. Da diese Partikel aus ferritischem Material bestehen,
werden sie von diesen Magneten festgehalten.
Alle in der vorstehenden Beschreibung erwähnten sowie auch die nur allein aus der Zeichnung entnehmbaren Merkmale sind
als weitere Ausgestaltungen Bestandteile der Erfindung, auch wenn sie nicht besonders hervorgehoben und insbesondere nicht
in den Ansprüchen erwähnt sind.
Claims (13)
1. Ventil, insbesondere für hohe Reinheits- und/oder Sicherheitsanforderungen,
mit
a) einem Ventilgehäuse, dessen Innenraum, durch den ein flüssiges oder gasförmiges Medium hindurchleitbar ist,
einen Einlaßkanal und einen Auslaßkanal aufweist,
b) einem am einen Ende eines Führungs- und Betätigungsgliedes vorgesehenen Ventilkörper und einem diesem zugeordneten
Ventilgegenkörper ,
c) einer Betätigungsvorrichtung für eine Verschiebung des
Betätigungsgliedes und
d) einer den Innenraum nach außen hin flüssigkeits- und
gasdicht abdichtenden Dichtungseinrichtung,
dadurch gekennzeichnet, daß
e) der Innenraum, der zwischen zwei koaxial angeordneten,
den Einlaßkanal (2; 107) bzw. den Auslaßkanal (7) bildenden Endabschnitten einen das Führungs- und Betätigungsglied
(12; 112) enthaltenden, kreiszylindrischen Mittelabschnitt aufweist, durch hohlzylindrische Ventilgehäuseteile
(1, 4; 104) begrenzt ist, zwischen deren aneinander anliegenden Endflächen eine die Dichtungseinrichtung
bildende Dichtungsscheibe (8) liegt,
f) die aus dem Ventilkörper (13) und dem Führungs- und Betätigungsglied
(12; 112) bestehende Baueinheit im Innenraum geführt ist,
g) das Führungs- und Betätigungsglied (12; 112) den einen Teil (18, 19) eines Magnetsystems trägt,
h) das Ventilgehäuse (1, 4) zumindest auf einem Teil seiner Länge von einer Antriebsvorrichtung umgeben ist, welche
den anderen Teil (35) des Magnetsystems aufweist, mittels
- 02 -
dessen die Wand des Ventilgehäuses durchgreifendem Magnetfeld
auf das Führungs- und Betätigungsglied (12; 112) eine Kraft ausübbar ist, welche zumindest eine Komponente
in der Betätigungsrichtung des Führungs- und Betätigungsgliedes (12; 112) hat.
2. Ventil nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß beide Teile des Magnetsystems wenigstens einen, vorzugsweise mehrere
in der Längsrichtung des Führungs- und Betätigungsgliedes (12; 112) nebeneinander angeordnete Ringmagnete
(18, 35) aufweisen, die vorzugsweise Permanentmagnete sind.
3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der das Führungs- und Betätigungsglied (12; 112) umgebende Teil (35) des Magnetsystems in einem Antriebsgehäuse (24;
125, 126) in der Bewegungsrichtung des Führungs- und Betätigungsgliedes
(12; 112), vorzugsweise reibungsarm, verschiebbar angeordnet ist.
4. Ventil nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen im Antriebsgehäuse
(24) in der Verschieberichtung des Teils des Magnetsystems, vorzugsweise reibungsarm, verschiebbar gelagerten
Betätigungskolben (29, 129).
5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeicnet,
daß die aus dem Ventilkörper (13) und dem Führungsund Betätigungsglied (12; 112) bestehende Baueinheit von
wenigstens zwei mit Durchbrechungen versehenen und in der Bewegungsrichtung dieser Baueinheit im Abstand voneinander
angeordneten Membranen (14, 15) getragen ist, deren äußerer Rand mit dem Ventilgehäuse verbunden ist.
6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Membrane (15) als gegeneinander isolierte
elektrische Verbindungsleitungen zwischen der Baueinheit und dem Ventilgehäuse vorgesehen sind.
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7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß das Führungs- und Betätigungsglied (112) an seinem dem Ventilkörper abgekehrten Ende einen gleichachsig angeordneten
Führungszapfen (140) aufweist, der in einer Führung (141) des Ventilgehäuses längsverschiebbar geführt ist.
8. Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Führung im Einlaßkanal (107) vorgesehen ist und sowohl der Führungszapfen (140) als auch eine diesen aufnehmende Führungsbuchse
(141) aus ferritischem Material bestehen.
9. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß der vom Führungs- und Betätigungsglied (12; 112) getragene, vorzugsweise aus mehreren ringförmigen Permanentmagneten
(18) bestehende Teil des Magnetsystems innerhalb einer Hülse (21) angeordnet ist, welche den das
Magnetsystem aufnehmenden Raum nach außen hin flüssigkeits- und gasdicht abschließt.
10. Ventil nach einem der Anspruch 1 bis 9, gekennzeichnet
durch eine sich abstoßende, radial verlaufende Magnetfelder erzeugende magnetische Führung (19, 36) für das Führungsund
Betätigungsglied (12, 112).
11. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet
durch einen die Position der aus dem Ventilkörper (13) und dem Führungs- und Betätigungsglied (12; 112) bestehenden
Baueinheit) erfassenden Sensor (23).
12. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet
durch einen den Druck des flüssigen oder gasförmigen Mediums erfassenden Drucksensor.
13. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet
durch einen innerhalb des Führungs- und Betätigungsgliedes (12; 112) in einem Bypass angeordneten Strömungssensor,
dessen elektrische Verbindungsleitungen durch Membrane gebildet sind.
Priority Applications (5)
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DE9015711U DE9015711U1 (de) | 1990-11-16 | 1990-11-16 | Ventil |
DE4040148A DE4040148A1 (de) | 1990-11-16 | 1990-12-15 | Ventil |
EP91917466A EP0557294B1 (de) | 1990-11-16 | 1991-10-17 | Ventil |
PCT/DE1991/000816 WO1992008919A1 (de) | 1990-11-16 | 1991-10-17 | Ventil |
DE59105944T DE59105944D1 (de) | 1990-11-16 | 1991-10-17 | Ventil. |
Applications Claiming Priority (1)
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DE9015711U DE9015711U1 (de) | 1990-11-16 | 1990-11-16 | Ventil |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE9015711U1 true DE9015711U1 (de) | 1991-02-21 |
Family
ID=6859429
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE9015711U Expired - Lifetime DE9015711U1 (de) | 1990-11-16 | 1990-11-16 | Ventil |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE9015711U1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015169865A1 (de) * | 2014-05-09 | 2015-11-12 | Groninger GmbH & Co. KG | Füllnadel zum befüllen eines behälters mit einem fluid |
-
1990
- 1990-11-16 DE DE9015711U patent/DE9015711U1/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015169865A1 (de) * | 2014-05-09 | 2015-11-12 | Groninger GmbH & Co. KG | Füllnadel zum befüllen eines behälters mit einem fluid |
US10196159B2 (en) | 2014-05-09 | 2019-02-05 | Groninger GmbH & Co. KG | Filling needle for filling a container with a fluid |
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