DE102022114806A1

DE102022114806A1 - Ventil

Info

Publication number: DE102022114806A1
Application number: DE102022114806.8A
Authority: DE
Inventors: Peter Zvokelj
Original assignee: VAT Holding AG
Current assignee: VAT Holding AG
Priority date: 2022-06-13
Filing date: 2022-06-13
Publication date: 2023-12-14
Also published as: WO2023241858A1; US20250361939A1; JP2025519666A; KR20250022043A; CN119365713A

Abstract

Ventil (1), insbesondere Vakuumventil, zum Dosieren eines Volumenstroms durch eine Durchströmöffnung (2), wobei das Ventil (1) einen Ventilteller (3) zum Verschließen der Durchströmöffnung (2) in einer Schließstellung des Ventils (1) und zumindest zwei in sich jeweils längserstreckte Ventilstangen (4, 5) aufweist, wobei die Ventilstangen (4, 5) an voneinander distanzierten Stellen an dem Ventilteller (3) befestigt sind und zumindest eine der Ventilstangen (4, 5) von einem Ventilantrieb (6, 7) des Ventils (1) zum Verstellen des Ventiltellers (3) zwischen der Schließstellung und einer maximalen Öffnungsstellung linear verschiebbar angetrieben ist, wobei die Ventilstangen (4, 5) bezüglich einer Auslenkung quer zu ihrer jeweiligen Längserstreckung unterschiedlich steif ausgebildet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventil, insbesondere Vakuumventil, zum Dosieren eines Volumenstroms durch eine Durchströmöffnung, wobei das Ventil einen Ventilteller zum Verschließen der Durchströmöffnung in einer Schließstellung des Ventils und zumindest zwei in sich jeweils längserstreckte Ventilstangen aufweist, wobei die Ventilstangen an voneinander distanzierten Stellen an dem Ventilteller befestigt sind und zumindest eine der Ventilstangen von einem Ventilantrieb des Ventils zum Verstellen - des Ventiltellers zwischen der Schließstellung und einer maximalen Öffnungsstellung linear verschiebbar angetrieben ist.
Ventile dieser Art werden insbesondere in der Vakuumtechnik zum Dosieren eines Volumenstroms, also des Zustroms oder des Abstroms eines Fluids, insbesondere Gases, durch eine Durchströmöffnungverwendet. Meist handelt es sich dabei um Durchströmöffnungen, durch welche hindurch ein Zu- oder Abstrom des Fluides in oder aus einer Prozesskammer erfolgt. Mit solchen Ventilen kann der Volumenstrom durch die Durchströmöffnung gut dosiert werden. Ein Ventil dieser Art ist z.B. in den 5a und 5b der US 10,156,299 B2 gezeigt.
In der Regel werden Ventile dieser Art so verbaut, dass sich der Ventilteller in der Prozesskammer und die Ventilantriebe außerhalb der Prozesskammer befinden. Meist herrscht eine Temperaturdifferenz zwischen dem Bereich innerhalb der Prozesskammer und dem Bereich außerhalb der Prozesskammer, sodass die Notwendigkeit entsteht, durch die Temperaturdifferenz erzeugte thermische Verformungen zu kompensieren, insbesondere ohne dass hierdurch Partikel entstehen bzw. die Entstehung von Partikeln dabei möglichst vermieden wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, hierfür eine Lösung bereit zu stellen.
Dies wird durch ein Ventil gemäß Patentanspruch 1 erreicht.
Es ist somit erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Ventilstangen bezüglich einer Auslenkung quer zu ihrer jeweiligen Längserstreckung unterschiedlich steif ausgebildet sind.
Mit der Erfindung kann eine temperaturbedingte Längenausdehnung der Ventilplatte dadurch kompensiert werden, dass die bezüglich einer Auslenkung quer zu ihrer Längserstreckung weniger steife Ventilstange stärker ausgelenkt wird als die bezüglich einer Auslenkung quer zu ihrer Längserstreckung steifere Ventilstange. Hierdurch können Unterschiede in der temperaturbedingten Längenausdehnung in und außerhalb der Prozesskammer kompensiert werden, ohne dass hierdurch Partikel erzeugt werden.
Günstigerweise ist vorgesehen, dass die Ventilstangen von ihren jeweiligen Ventilantrieben ausschließlich linear verschiebbar angetrieben sind.
Die Ventilstangen können grundsätzlich aus verschiedenen Materialien bestehen. Es kann auch vorgesehen sein, dass eine der Ventilstangen aus einem ersten Material und die andere oder die anderen Ventilstangen aus einem anderen Material bestehen. Bevorzugte Varianten der Erfindung sehen aber vor, dass die Ventilstangen aus demselben Material, vorzugsweise Stahl, ausgebildet sind. Bevorzugt bestehen die Ventilstangen aus einem Stahl, insbesondere Edelstahl.
Die unterschiedlichen Steifigkeiten der Ventilstangen können also durch die Verwendung von verschiedenen Materialien erreicht werden. Bevorzugt ist aber vorgesehen, dass die Ventilstangen zumindest bereichsweise einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen.
Unabhängig davon, wie dies realisiert wird, ist jedenfalls in bevorzugten Ausgestaltungsformen der Erfindung vorgesehen, dass die bezüglich der Auslenkung quer zu ihrer Längserstreckung steifere Ventilstange ein zumindest fünfmal größeres Widerstandsmoment als die andere Ventilstange, oder in anderen Worten, als die bezüglich der Auslenkung quer zu ihrer Längserstreckung weniger steife Ventilstange, aufweist.
Das Widerstandsmoment ist dabei ein Maß dafür, welchen mechanischen Widerstand die jeweilige Ventilstange bei Belastung entgegensetzt. Im vorliegenden Fall, in dem es um die Auslenkung der Ventilstangen quer zu ihrer jeweiligen Längserstreckung geht, könnte man beim Widerstandsmoment auch von einem axialen Widerstandsmoment oder einem Biegewiderstandsmoment sprechen.
Als Ventilantriebe kommen grundsätzlich bei der Realisierung der Erfindung alle an sich bekannten linearen Ventilantriebe in Frage. Es kann sich also um hydraulische, pneumatische, aber auch um elektrische Ventilantriebe handeln. In bevorzugten Varianten ist vorgesehen, dass jede Ventilstange von einem eigenen Ventilantrieb des Ventils angetrieben ist. Hierbei ist es wiederum günstig, wenn die Ventilantriebe der Ventilstangen miteinander synchronisiert sind. Die Synchronisierung kann durch eine elektronische bzw. steuerungstechnische Kopplung der Ventilantriebe realisiert werden. Bei pneumatischen und/oder hydraulischen Ventilantrieben kann dies aber auch durch entsprechende hydraulische oder pneumatische Verbindungsleitungen realisiert sein.
In einer Gruppe von Realisierungsformen der Erfindung kann vorgesehen sein, dass jede der Ventilstangen vom jeweiligen Ventilantrieb auf dem gesamten Verstellweg des Ventiltellers zwischen der Schließstellung und der maximalen Öffnungsstellung linear verschiebbar angetrieben ist. Bei diesen Varianten ist in anderen Worten vorgesehen, dass sowohl die bezüglich einer Auslenkung quer zu ihrer Längserstreckung steifere Ventilstange als auch die bezüglich einer Auslenkung quer zu ihrer Längserstreckung weniger steife Ventilstange auf dem gesamten Öffnungs- und, Schließweg des Ventiltellers angetrieben sind.
Abweichend hiervon ist es aber auch möglich, dass nur die bezüglich ihrer Auslenkung quer zu ihrer Längserstreckung steifere Ventilstange von ihrem Ventilantrieb auf dem gesamten Verstellweg des Ventiltellers zwischen der Schließstellung und der maximalen Öffnungsstellunglinear verschiebbar angetrieben ist.
Bei diesen Varianten ist dann günstigerweise vorgesehen, dass die bezüglich ihrer Auslenkung quer zu ihrer Längserstreckung weniger steife Ventilstange von ihrem Ventilantrieb nur auf einer Teilstrecke des Verstellwegs des Ventiltellers hin zur Schließstellung und von der Schließstellung weg linear verschiebbar angetrieben ist. Dies kann z.B. dadurch realisiert werden, dass die bezüglich ihrer Auslenkung quer zu ihrer Längserstreckung weniger steife Ventilstange auf einer Teilstrecke des Verstellwegs des Ventiltellers hin zur maximalen Öffnungsstellung und von der maximalen Öffnungsstellung weg von ihrem Ventilantrieb abgekoppelt ist. Bei solchen Ausgestaltungsformen der Erfindung ist der Linearantrieb für die weniger steife Ventilstange also nur zum Andrücken des Ventiltellers an den Ventilsitz und/oder zum Abheben des Ventiltellers vom Ventilsitz aktiv. Die restliche Bewegung des Ventiltellers wird ausschließlich über den Ventilantrieb der steiferen Ventilstange realisiert.
In einer sprachlichen Vereinfachung kann die bezüglich der Auslenkung quer zu ihrer Längserstreckung steifere Ventilstange hier auch einfach abgekürzt als steifere Ventilstange bezeichnet werden. Die bezüglich der Auslenkung quer zu ihrer Längserstreckung weniger steife Ventilstange kann in einer sprachlichen Vereinfachung hier auch einfach abgekürzt als weniger steife Ventilstange bezeichnet werden.
Die Durchströmöffnung ist günstigerweise von einem Ventilsitz umgeben, an den der Ventilteller angedrückt wird, wenn er in seiner Schließstellung die Durchströmöffnung verschließt. Der Ventilsitz kann Teil des Ventils bzw. ein Teil einer Ventilsitzplatte sein, welche wiederum ein Teil des Ventils ist. Der Ventilsitz könnte aber auch direkt an einer Kammerwand einer Prozesskammer ausgebildet sein.
Weitere Merkmale und Einzelheiten bevorzugter Ausgestaltungsformen werden nachfolgend exemplarisch in der Figurenbeschreibung erläutert. Es zeigen:

1 bis 11 Darstellungen zu einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
12 bis 22 Darstellungen zu einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
23 bis 26 Darstellungen zu einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
27 bis 30 Darstellungen zu einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
31 bis 34 Darstellungen zu einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung und
35 bis 38 Darstellungen zu einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Bei erfindungsgemäßen Ventilen 1 handelt es sich wie auch in den hier gezeigten Ausführungsbeispielen bevorzugt um sogenannte Vakuumventile. Vakuumventile kommen in der Regel dann zum Einsatz, wenn in einer speziellen Atmosphäre und/oder in einem speziellen Druckniveau gearbeitet werden soll. Von Vakuumventilen spricht man insbesondere dann, wenn mit Druckdifferenzen kleiner oder gleich 0,001 mbar (Millibar) bzw. 0,1 Pascal gearbeitet wird. Man kann von Vakuumventilenaber auch bereits dann sprechen, wenn sie für Druckdifferenzen unter Normaldruck, also unter 1 bar ausgelegt sind. Alle hier in den Ausführungsbeispielen gezeigten Ventile 1 können als Vakuumventile verwendet werden.
1 zeigt nun das Ventil 1 des ersten Ausführungsbeispiels, losgelöst von der Prozesskammer 22 in einer perspektivischen Darstellung, wobei sich der Ventilteller 3 in der maximalen Öffnungsstellung befindet. Am Ventilteller 3 sind zwei Ventilstangen 4 und 5 befestigt. Für jede der Ventilstangen 4 und 5 ist ein eigener Ventilantrieb 6 und 7 vorgesehen. Mittels der Ventilantriebe 6 und 7 können die Ventilstangen 4 und 5 und damit auch der Ventilteller 3 linear in den Längsrichtungen der Ventilstangen 4 und 5 verschoben werden. Auf diese Art und Weise kann der Ventilteller 3 zum Verschließen der Durchströmöffnung 2 in die Schließstellung und genauso gut in die maximale Öffnungsstellung und in die dazwischen angeordneten Zwischenstellungen gebracht werden, um so den durch die Durchströmöffnung 2 hindurchströmenden Volumenstrom an Fluid, sei es nun Gas oder eine Flüssigkeit, zu dosieren. Die Durchströmöffnung 2 ist hier in diesem Ausführungsbeispiel in einer Ventilsitzplatte 15 und, wie in den 3, 4 und 5 gezeigt, auch in der entsprechenden Prozesskammer 22 ausgebildet. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel befindet sich der Ventilsitz 14, gegen den der Ventilteller 3 in der Schließstellung angedrückt wird, in der Ventilsitzplatte 15. Ventilsitz 14 und Ventilsitzplatte 15 sind in diesem Ausführungsbeispiel also Teil des Ventils 1. Es könnte aber genauso gut vorgesehen sein, dass auf die Ventilsitzplatte 15 verzichtet wird. Der Ventilsitz 14 könnte dann direkt in einer, die Durchströmöffnung 2 umgebenden, Kammerwandung der Prozesskammer 22 ausgebildet sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel befindet sich im Ventilteller 3 eine Dichtung 13 zum Abdichten der Durchströmöffnung 2 in der Schließstellung des Ventiltellers 3. Entsprechende Dichtungen 13 könnten aber natürlich auch im Ventilsitz 14 oder sowohl im Ventilteller 3 als auch im Ventilsitz 14 realisiert werden.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Ventilstangen 4 und 5 bezüglich einer Auslenkung quer zu ihrer jeweiligen Längserstreckung unterschiedlich steif ausgebildet sind. In diesem Ausführungsbeispiel ist dabei bevorzugt vorgesehen, dass die Ventilstangen 4 und 5 aus demselben Material, vorzugsweise aus einem Stahl oder Edelstahl, ausgebildet sind. Um die Ventilstangen 4 und 5 unterschiedlich steif bezüglich einer Auslenkung quer zu ihrer jeweiligen Längserstreckung auszubilden, ist hier in diesem Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die Ventilstangen 4 und 5 zumindest bereichsweise einen unterschiedlichen Durchmesser 8 und 9 aufweisen. Wie eingangs bereits erläutert, ist es dabei günstig, dass die bezüglich der Auslenkung quer zu ihrer Längserstreckung steifere Ventilstange 4 ein zumindest fünfmal größeres Widerstandsmoment als die andere Ventilstange 5 aufweist. Jede der Ventilstangen 4 und 5 wird von einem eigenen Ventilantrieb 6 bzw. 7 des Ventils 1 angetrieben. In diesem ersten Ausführungsbeispiel sind die Ventilantriebe 6 und 7 für die beiden Ventilstangen 4 und 5 in gleicher Art und Weise ausgebildet. Es handelt sich jeweils um Spindelantriebe, welche an sich bekannt sind. Konkret ist dies in diesem Ausführungsbeispiel hier jeweils so realisiert, dass die jeweilige Ventilstange 4 und 5 an ihrem, vom Ventilteller 3 abgewandten, Ende an einem Schlitten 20 befestigt ist, wobei dieser Schlitten 20 linear verschiebbar jeweils auf einer Führungsschiene 19 gelagert ist. Jeder Ventilantrieb 6 und 7 weist einen eigenen Motor, hier einen Elektromotor 16 auf. Der jeweilige Elektromotor 16 treibt jeweils über einen Antriebsriemen 17 eine Spindel 18 in an sich bekannter Art und Weise an. Im Schlitten 20 befindet sich jeweils eine Spindelmutter 21, welche jeweils in das Außengewinde der Spindel 18 eingreift. Mittels des jeweiligen Motors 16 kann somit der jeweilige Ventilantrieb 6 bzw. 7 die jeweilige Ventilstange 4 und 5 in Richtung parallel zu ihrer Längserstreckung entlang der jeweiligen Führungsschiene 19 verschieben. Die die jeweilige Ventilstange 4 und 5 umgebende Stangendichtung 23 sorgt für eine Abdichtung gegen den Kammerinnenraum 25. Entsprechende Stangendichtungen 23 und Spindelantriebe sind an sich bekannt und müssen nicht weiter erläutert werden.
Natürlich könnte die hier realisierte Art der Ventilantriebe 6 und 7 auch durch andere geeignete elektrische, pneumatische oder hydraulische Linearantriebe ersetzt werden. Günstigerweise ist jedenfalls vorgesehen, dass die Ventilantriebe 6 und 7 der Ventilstangen miteinander synchronisiert sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß 1 kann dies z.B. durch eine entsprechende, hier nicht explizit eingezeichnete elektrische Ansteuerung der Motoren 16 realisiert werden. Bei pneumatischen oder hydraulischen Antrieben könnte dies auch durch eine entsprechende Druckzuführung umgesetzt sein.
In diesem ersten Ausführungsbeispiel handelt es sich jedenfalls um eine Variante, bei der jede der Ventilstangen 4 und 5 vom jeweiligen Ventilantrieb 6 bzw. 7 auf dem gesamten Verstellweg 10 des Ventiltellers 3 zwischen der Schließstellung und der maximalen Öffnungsstellung linear verschiebbar angetrieben ist.
2 zeigt nun zum ersten Ausführungsbeispiel eine Draufsicht auf eine schematisch dargestellte Prozesskammer 22, auf deren Unterseite das entsprechend in 2 nicht sichtbare Ventil 1 aus 1 angeordnet ist. In der Draufsicht gemäß 2 sind lediglich die Schnittlinien AA, BB und CC eingezeichnet. Die 3 bis 5 zeigen Schnitte entlang der Schnittlinie AA, wobei sich der Ventilteller 3 des Ventils 1 in 3 in der Schließstellung, in 4 in einer Zwischenstellung und in 5 in einer maximal geöffneten Stellung befindet. Die 6 bis 8 zeigen Schnitte entlang der Schnittlinie BB, wobei sich in 6 der Ventilteller 3 wiederum in der Schließstellung, in 7 in einer Zwischenstellung und in 8 in der maximal geöffneten Stellung befindet. Die 9 bis 11 zeigen Schnitte entlang der Schnittlinie CC, wiederum mit dem Ventilteller 3 in 9 in der Schließstellung, in 10 in einer Zwischenstellung und in 11 in der maximalen geöffneten Stellung. In den 3 bis 5 ist gut zu sehen, dass der Durchmesser 8 der steiferen Ventilstange 4 deutlich größer ist als der Durchmesser 9 der weniger steifen Ventilstange 5. Außerdem ist gut zu sehen, dass sich die Ventilantriebe 6 und 7 mit ihren Antriebsgehäusen 26 außerhalb des Kammerinnenraums 25 der Prozesskammer 22 befinden, während der Ventilteller 3 in all seinen Stellungen immer im Kammerinnenraum 25 angeordnet ist. In der Regel liegt im Kammerinnenraum 25 ein anderes Temperaturniveau als außerhalb der Prozesskammer 22 vor. Der Ventilteller 3 weist die Temperatur des Kammerinnenraums 25 auf, während die Ventilantriebe 6 und 7 im Wesentlichen die Temperatur außerhalb der Prozesskammer 22 aufweisen. Verändern sich die Temperaturen im Kammerinnenraum 25 und in der Prozesskammer 22 relativ zueinander, so kommt es zu thermisch bedingten Längenänderungen im Ventilteller 3, aber auch in den Ventilantrieben 6 und 7. Diese unterschiedlichen temperaturbedingten Längenausdehnungen werden gemäß der Erfindung kompensiert, indem die weniger steife Ventilstange 5 entsprechend quer zu ihrer Längserstreckung ein Stück weit, vorzugsweise elastisch, ausgelenkt wird. Hierdurch können die temperaturbedingten unterschiedlichen Ausdehnungen sehr gut kompensiert werden, ohne dass es zur Erzeugung von Partikeln kommt. Die Durchführungen 38 durch die Wand der Prozesskammer 22und die gegebenenfalls vorhandene Ventilsitzplatte 15 sind günstigerweise so groß ausgebildet, dass entsprechend viel Platz für das Auslenken der Ventilstange 5 vorhanden ist. Die Stangendichtungen 23 können diese thermisch bedingten Auslenkungen der Ventilstange 5 ohne Weiteres kompensieren.
In den 3 bis 11 sieht man auch die Einführöffnungen 24, durch die hindurch zu bearbeitende Gegenstände in den Kammerinnenraum 25 eingeführt werden können und aus der Prozesskammer 22 entnommen werden können. Diese Einführöffnungen 24 können durch an sich bekannte Ventile verschlossen werden, die hier nicht dargestellt sind. Das Ventil 1 zum Verschließen der Durchströmöffnung 2 dient, wie gesagt, zum Dosieren eines in den Kammerinnenraum 25 einströmenden oder aus diesem ausströmenden Volumenstroms eines gasförmigen oder flüssigen Fluides. Hierzu benötigte Pumpen und dergleichen sind hier nicht dargestellt aber an sich bekannt.
Während in diesem ersten Ausführungsbeispiel gemäß der 1 bis 11 beide Ventilstangen 4 und 5 von ihrem jeweiligen Ventilantrieb 6 und 7 jeweils auf dem gesamten Verstellweg 10 des Ventiltellers 3 zwischen der Schließstellung und der maximalen Öffnungsstellung linear verschiebbar angetrieben sind, ist dies in den nachfolgend geschilderten Ausführungsbeispielen anders. Bei den nachfolgend geschilderten Varianten ist vorgesehen, dass nur die bezüglich einer Auslenkung quer zu ihrer Längserstreckung steifere Ventilstange 4 von ihrem Ventilantrieb 6 auf dem gesamten Verstellweg 10 des Ventiltellers 3 zwischen der Schließstellung und der maximalen Öffnungsstellung linear verschiebbar angetrieben ist. Die bezüglich ihrer Auslenkung quer zu ihrer Längserstreckung weniger steife Ventilstange 5 wird in den nachfolgend geschilderten Ausführungsbeispielen von ihrem Ventilantrieb 7 nur auf einer Teilstrecke 11 des Verstellwegs 10 des Ventiltellers 3 hin zur Schließstellung und/oder von der Schließstellung weg linear verschiebbar angetrieben. Auf der verbleibenden anderen Teilstrecke 12 des Verstellwegs 10 ist die bezüglich ihrer Auslenkung quer zu ihrer Längserstreckung weniger steife Ventilstange 5 von ihrem Ventilantrieb 7 in allen nachfolgend geschilderten Ausführungsvarianten abgekoppelt.
Das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den 12 bis 22 gezeigt. Bei der nachfolgenden Beschreibung dieses zweiten Ausführungsbeispiels und der daraufhin im Anschluss noch beschriebenen Ausführungsbeispiele wird nur noch auf die Unterschiede zum ersten Ausführungsbeispiel eingegangen. Ansonsten wird auf die obigen Schilderungen zum ersten Ausführungsbeispiel verwiesen, welche auf das zweite und die nachfolgenden Ausführungsbeispiele analog zu lesen sind.
12 zeigt das Ventil 1 des zweiten Ausführungsbeispiels wiederum losgelöst von der Prozesskammer 22 in einer perspektivischen Darstellung. 13 zeigt eine, zur 2 entsprechende Draufsicht auf die Prozesskammer 22 mit den Schnittlinien DD, EE und FF. Die 14 bis 16 zeigen wiederum Schnittdarstellungen entlang der Schnittlinie DD, wobei sich in 14 der Ventilteller 3 in der Schließstellung, in 15 in einer Zwischenstellung und in 16 in der maximalen Öffnungsstellung befindet. Die 17 bis 19 zeigen Schnitte entlang der Schnittlinie EE aus 13, wobei 17 wiederum die Schließstellung, 18 eine Zwischenstellung und 19 die maximale Öffnungsstellung des Ventiltellers 3 zeigt. Entsprechende Schnitte entlang der Schnittlinie FF sind in den 20 bis 22 gezeigt. In 20 befindet sich der Ventilteller 3 wiederum in der Schließstellung, in 21 in der Zwischenstellung und in 22 in der maximalen Öffnungsstellung.
Der Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist bereits in 12 gut zu erkennen. Während der Ventilantrieb 6 der steiferen Ventilstange 4 wie im ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet ist, handelt es sich beim Ventilantrieb 7 für die weniger steife Ventilstange 5 um einen solchen, der die weniger steife Ventilstange 5 nur auf der Teilstrecke 11 des Verstellwegs 10 des Ventiltellers 3 hin zur Schließstellung verschiebbar antreibt. Auf der restlichen Teilstrecke 12 des Verstellwegs 10 ist die Ventilstange 5 von ihrem Ventilantrieb 7 abgekoppelt. In den 12, 21 und 22 ist der abgekoppelte Zustand gut zu sehen. In 20 sieht man, wie der Ventilantrieb 7 in den Schlitten 20 der weniger steifen Ventilstange 5 eingreift und so den Ventilteller 3 mittels Zug an der weniger steifen Ventilstange 5 in Richtung hin zur Schließstellung gegen den Ventilsitz 14 drückt.
In diesem zweiten Ausführungsbeispiel weist der Ventilantrieb 7 einen Antriebsbolzen 27 und einen, diesen linear verschiebenden Bolzenantrieb 28 auf. Am vorderen Ende des Antriebsbolzens 27 befindet sich eine Schrägfläche 29, welche im gekoppelten Zustand gegen eine Gegenschrägfläche 30 im Schlitten 20 der weniger steifen Ventilstange 5 drückt. Durch Ausfahren des Antriebsbolzens 27 mittels des Bolzenantriebs 28 wird so auch die Ventilstange 5 im eingekoppelten Zustand in Richtung hin zur Schließstellung des Ventiltellers 3 gezogen. Zum Öffnen wird der Antriebsbolzen 27 so weit zurückgezogen, dass er den Schlitten 20 freigibt, sodass dann der Ventilteller 3 ausschließlich mittels der steiferen Ventilstange 4 und dessen Ventilantrieb 6 in die Zwischenstellung und auch in die maximale Öffnungsstellung gefahren werden kann.
Das dritte Ausführungsbeispiel gemäß der 23 bis 26 ist eine Abwandlungsform des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß der 12 bis 22, wobei 23 die analoge Darstellung zu 12 und die 24 bis 26 die zu den 20 bis 22 entsprechenden Darstellungen zeigen. In diesem dritten Ausführungsbeispiel weist der Ventilantrieb 7 der weniger steifen Ventilstange 5 ebenfalls einen Antriebsbolzen 27 und einen Bolzenantrieb 28 auf. Hier wird am vorderen Ende des Antriebsbolzens allerdings auf die Schrägfläche 29 verzichtet. Anstelle dessen ist die Bewegungsrichtung und die Längserstreckung des Antriebsbolzens 27 entsprechend schräg angeordnet, sodass, wie in 24 gezeigt, durch Drücken des Antriebsbolzens 27 gegen die Gegenschrägfläche 30 im Schlitten 20 der weniger steifen Ventilstange 5 wiederum ein Verschieben der weniger steifen Ventilstange 5 erfolgt, sodass der Ventilteller 3 auch in diesem Beispiel von beiden Ventilstangen 4 und 5 auf der Teilstrecke 11 in Richtung hin zum Ventilsitz 14 gefahren und gegen diesen angedrückt wird. Das Verfahren des Ventiltellers 3 in Öffnungsrichtung erfolgt wiederum, wie in 25 und 26 gezeigt, ausschließlich mittels des Ventilantriebs 6 und der steiferen Ventilstange 4. Die weniger steife Ventilstange 5 ist auf dieser Teilstrecke 12 des gesamten Verstellwegs 10 vom Ventilantrieb 7 abgekoppelt.
Der Ventilantrieb 6 für die steifere Ventilstange 4 ist wie im ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet und daher nicht noch einmal erläutert. Dies gilt auch für die nachfolgend noch geschilderten Ausführungsvarianten.
Im, in den 27 bis 30 dargestellten, vierten Ausführungsbeispiel ist der Ventilantrieb 7 für die weniger steife Ventilstange 5 in Form eines Elektromagneten 31 ausgebildet. Dieser kann sowohl dazu genutzt werden, die weniger steife Ventilstange 5 auf der Teilstrecke 11 nach unten und damit den Ventilteller 3 in die Schließstellung zu ziehen. Durch entsprechendes Umpolen kann der Elektromagnet 31 aber auch dazu genutzt werden, beim Öffnen des Ventiltellers 3 die Ventilstange 5 auf der Teilstrecke 11 in die Richtung hin zur Öffnungsstellung anzutreiben. Ansonsten ist dieses vierte Ausführungsbeispiel wie das dritte Ausführungsbeispiel ausgeführt, sodass sich weitere Erläuterungen erübrigen. 27 zeigt jedenfalls wiederum eine perspektivische Darstellung und die 28 bis 30 die zu den 20 bis 22 des zweiten Ausführungsbeispiels entsprechenden Darstellungen.
Das fünfte Ausführungsbeispiel gemäß der 31 bis 34 unterscheidet sich von dem zweiten, dritten und vierten Ausführungsbeispiel wiederum nur durch die Ausgestaltung des Ventilantriebs 7 für die weniger steife Ventilstange 5. Hier weist der Ventilantrieb 7 einen mittels Nockenantrieb 33 schwenkbaren Nocken 32 auf, welcher auf der Teilstrecke 11 in die Kulisse 34 am Schlitten 20 eingreift, um so die Ventilstange 5 und damit auch den Ventilteller 3 in die Schließstellung zu ziehen. Dies ist in 32 zu sehen. 33 und 34 zeigen Stellungen, bei denen der Nocken 32 von der Kulisse 34 losgelöst und damit die Ventilstange 5 vom Ventilantrieb 7 abgekoppelt ist. Auch bei dieser Variante dient der Ventilantrieb 7 im Wesentlichen dazu, die Ventilstange 5 auf der letzten Teilstrecke 11 in Richtung Schließstellung des Ventiltellers 3 zu ziehen. Alle anderen Bewegungen werden mittels der steiferen Ventilstange 4 und deren Ventilantrieb 6 realisiert.
Im letzten Ausführungsbeispiel gemäß der 35 bis 38 sind wiederum entsprechende Darstellungen gezeigt. Hierweist der Ventilantrieb 7 für die weniger steife Ventilstange 5 ein mittels Zahnradantrieb 36 angetriebenes Zahnrad 35 auf. Dieses greift auf der unteren Teilstrecke 11 in eine Zahnstange 37 am Schlitten 20 der weniger steifen Ventilstange 5 ein. Hierdurch kann die weniger steife Ventilstange 5 in Richtung hin zur Schließstellung des Ventiltellers 3, aber auch in der Gegenrichtung weg von der Schließstellung auf der Teilstrecke 11 angetrieben werden. Auch hier werden die restlichen Bewegungen auf der Teilstrecke 12 allein mittels der steiferen Ventilstange 4 und deren Ventilantrieb 6 realisiert. Die Art der Darstellungen in den 35 bis 38 sind entsprechend den vorab geschilderten Ausführungsbeispielen gewählt.
Legende zu den Hinweisziffern:

1: Ventil
2: Durchströmöffnung
3: Ventilteller
4: Ventilstange
5: Ventilstange
6: Ventilantrieb
7: Ventilantrieb
8: Durchmesser
9: Durchmesser
10: gesamter Verstellweg
11: Teilstrecke
12: Teilstrecke
13: Dichtung
14: Ventilsitz
15: Ventilsitzplatte
16: Motor
17: Antriebsriemen
18: Spindel
19: Führungsschiene
20: Schlitten
21: Spindelmutter
22: Prozesskammer
23: Stangendichtung
24: Einführöffnung
25: Kammerinnenraum
26: Antriebsgehäuse
27: Antriebsbolzen
28: Bolzenantrieb
29: Schrägfläche
30: Gegenschrägfläche
31: Elektromagnet
32: Nocken
33: Nockenantrieb
34: Kulisse
35: Zahnrad
36: Zahnradantrieb
37: Zahnstange
38: Durchführung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 10156299 B2 [0002]

Claims

Ventil (1), insbesondere Vakuumventil, zum Dosieren eines Volumenstroms durch eine Durchströmöffnung (2), wobei das Ventil (1) einen Ventilteller (3) zum Verschließen der Durchströmöffnung (2) in einer Schließstellung des Ventils (1) und zumindest zwei in sich jeweils längserstreckte Ventilstangen (4, 5) aufweist, wobei die Ventilstangen (4, 5) an voneinander distanzierten Stellen an dem Ventilteller (3) befestigt sind und zumindest eine der Ventilstangen (4, 5) von einem Ventilantrieb (6, 7) des Ventils (1) zum Verstellen des Ventiltellers (3) zwischen der Schließstellung und einer maximalen Öffnungsstellung linear verschiebbar angetrieben ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilstangen (4, 5) bezüglich einer Auslenkung quer zu ihrer jeweiligen Längserstreckung unterschiedlich steif ausgebildet sind.
Ventil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilstangen (4, 5) aus demselben Material, vorzugsweise Stahl, ausgebildet sind.
Ventil (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilstangen (4, 5) zumindest bereichsweise einen unterschiedlichen Durchmesser (8, 9) aufweisen.
Ventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die bezüglich der Auslenkung quer zu ihrer Längserstreckung steifere Ventilstange (4) ein zumindest fünfmal größeres Widerstandsmoment als die andere Ventilstange (5) aufweist.
Ventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede Ventilstange (4, 5) von einem eigenen Ventilantrieb (6, 7) des Ventils (1) angetrieben ist.
Ventil (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilantriebe (6, 7) der Ventilstangen (4, 5) miteinander synchronisiert sind.
Ventil (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Ventilstangen (4, 5) vom jeweiligen Ventilantrieb (6,7) auf dem gesamten Verstellweg (10) des Ventiltellers (3) zwischen der Schließstellung und der maximalen Öffnungsstellung linear verschiebbar angetrieben ist.
Ventil (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass nur die bezüglich ihrer Auslenkung quer zu ihrer Längserstreckung steifere Ventilstange (4) von ihrem Ventilantrieb (6) auf dem gesamten Verstellweg (10) des Ventiltellers (3) zwischen der Schließstellung und der maximalen Öffnungsstellung linear verschiebbar angetrieben ist.
Ventil (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die bezüglich ihrer Auslenkung quer zu ihrer Längserstreckung weniger steife Ventilstange (5) von ihrem Ventilantrieb (7) nur auf einer Teilstrecke (11) des Verstellwegs (10) des Ventiltellers (3) hin zur Schließstellung und von der Schließstellung weg linear verschiebbar angetrieben ist.
Ventil (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die bezüglich ihrer Auslenkung quer zu ihrer Längserstreckung weniger steife Ventilstange (5) auf einer Teilstrecke (12) des Verstellwegs (10) des Ventiltellers (3) hin zur maximalen Öffnungsstellung und von der maximalen Öffnungsstellung weg von ihrem Ventilantrieb (7) abgekoppelt ist.