DE19914282A1 - Sperrgas-Ventileinrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine mit einer Engstelle (8) ausgerüstete Ventileinrichtung (1), die der Versorgung eines Gerätes mit Sperrgas dient; um eine Unabhängigkeit der Einrichtung vom Einlassdruck zu erreichen, wird vorgeschlagen, dass sich zwischen ihrem Einlass (2) und der Engstelle (8) ein Druckminderer (6) befindet.

Description

Die Erfindung betrifft eine mit einer Engstelle ausge­ rüstete Ventileinrichtung, die der Versorgung eines Ge­ rätes mit Sperrgas dient.

Bei der Förderung von aggressiven Gasen mit Pumpen be­ steht das Problem, dass diese in Motor-, Lager- oder ähnliche Räume eindringen und dort Korrosionen verursa­ chen. Es ist bekannt, zur Vermeidung dieses Problems in die gefährdeten Räume kontinuierlich Sperrgas (Inertgas, vorzugsweise Stickstoff) mit einem gegenüber dem Druck des geförderten Gases höheren Druck einzulas­ sen. Es durchströmt die gefährdeten Räume und verhin­ dert den Eintritt der schädlichen Gase.

Aus der DE-A-24 08 256 ist beispielsweise eine Turbomole­ kularväkuumpumpe mit einem Motor- und Lagerraum be­ kannt, in den zum Schutz von Motor und Lager kontinu­ ierlich Spülgas eingelassen wird. Durch die Massnahme werden wesentlich höhere Pump-Standzeiten erreicht.

Die Versorgung der in der beschriebenen Weise zu schüt­ zenden Räume erfolgt über mit einer Engstelle aus­ rüstete Ventileinrichtungen (Sperrgasventile), die mit einem Gasvorrat in Verbindung stehen und die den ge­ wünschten Sperrgasstrom aufrecht erhalten sollen, zum Beispiel auf einen Wert zwischen 0,2 und 1,2 mbar l/s. Ventileinrichtungen dieser Art mit einer Blende als Engstelle benötigen sehr kleine Blendendurchmesser, so dass sie anfällig gegen ein Verstopfen sind. Außerdem ist ihr Durchsatz linear abhängig vom Einlassdruck. Bei der Ausbildung der Engstelle als Kapillare ist zwar die Wahl größerer Durchmesser möglich; der Durchsatz steigt jedoch quadratisch mit dem Einlassdruck. Schließlich ist es bekannt, Regelventile einzusetzen. Diese haben jedoch bei den hier benötigten kleinen Durchsätzen schlechte Regeleigenschaften. Außderdem sind sie eben­ falls einlassdruckabhängig. Die Ursache von Einlass­ druckänderungen ist nicht nur ein zur Neige gehender Gasvorrat; sie treten auch dann auf, wenn eine Vielzahl mit Sperrgas zu versorgenden Räumen - wie es in moder­ nen Vakuumanlagen, die beispielsweise der Herstellung von Halbleitern dienen, üblich ist - an einen gemeinsa­ men Gasvorrat angeschlossen sind und zu unterschiedli­ chen Zeiten unterschiedliche Sperrgasmengen entnommen werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ventileinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die kostengünstig ist und über einen grossen Einlassdruckbereich einen konstanten Sperrgasstrom lie­ fert.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeich­ nenden Merkmale der Patentansprüche gelöst.

Der der Engstelle vorgeschaltete Druckminderer hat die Aufgabe, den Einlassdruck, der bei üblichen Sperrgas­ vorratsgefäßen bis zu 25 bar beträgt, auf einen festen Wert, z. B. auf 0,2 bis 2 bar, zu reduzieren. Solange der Druck im Sperrgasvorrat den festen Druckwert nicht unterschreitet, bleibt die Differenz zwischen den Drüc­ ken vor und hinter der Engstelle konstant, d. h., dass die erfindungsgemäße Ventileinrichtung über einen gro­ ßen Einlassdruckbereich einen konstanten Sperrgasstrom liefert.

Die Engstelle kann in an sich bekannter Weise als Ka­ pillare oder Blende ausgebildet sein. Die Ausbildung als Kapillare ist vorzuziehen, um das Sperrgasventil weniger anfällig gegen Verschmutzungen zu machen. Die­ ses kann auch bzw. zusätzlich durch ein der Engstelle vorgeschaltetes, z. B. zwischen Druckminderer und Eng­ stelle befindliches, Filter erreicht werden.

Weitere Vorteile und Einzelheiten sollen an Hand von in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert werden.

Die Figuren zeigen jeweils eine Ventileinrichtung 1 nach der Erfindung, deren Einlass 2 mit einem Sperrgas­ vorrat 3 und deren Auslass 4 mit einem oder mehreren, mit Sperrgas zu versorgenden nicht dargestellten Kam­ mern oder Räumen in Verbindung steht.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 schließt sich an den Einlass 2 eine Leitung 5 mit einem Druckminderer 6 an, der z. B. ein In-line Druckregler (Fa. Aircom) sein kann. Dem Druckminderer folgt in der Leitung ein 2/2 Wege-Ventil 7, mit dessen Hilfe der Sperrgasbetrieb ein- und abschaltbar ist. Dem Ventil 7 folgt die Eng­ stelle 8, die als Blende oder Kapillare ausgebildet ist. Der Engstelle 8 schließt sich der Auslass der Ven­ tileinrichtung an.

Die Leitung 5 ist mit einem Bypass 11 ausgerüstet, der das Ventil 7 und die Engstelle 8 überbrückt. Der Bypass 11 ist selbst mit einem 2/2 Wege-Ventil 12 und einer Engstelle 13 ausgerüstet. Die Engstelle 13 ist so be­ messen, dass mit dem bei offenem Ventil 12 hindurchtre­ tenden Gasstrom eine an den Auslass 4 angeschlossene Reibungsvakuumpumpe geflutet werden kann. Das Fluten bewirkt ein schnelles Abbremsen der Pumpe, ohne eine mechanische Schädigung hervorzurufen. Gasströme in der Größenordnung von 10 bis 80 mbar l/s sind dazu geeig­ net. Da sich die Ventile 7, 12 und die Engstellen 8, 13 in parallelen Leitungsabschnitten befinden, kann die dargestellte Ventileinrichtung wahlweise als Sperrgas­ ventil und/oder als Flutventil eingesetzt werden.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 schließt sich an den Druckminderer 6 ein zweiter Druckminderer 15 an, der einstellbar ist und der Feineinstellung des Überga­ bedruckes dient. Den Druckminderern 6, 15 folgt ein Filter 16 zum Schutz insbesondere der Engstelle 8 gegen Verschmutzungen. Daran schließt sich das Ventil 7 an.

Der Bypass 11 überbrückt nur die Engstelle 8, so dass die Flutfunktion nur möglich ist, wenn beide Ventile 7 und 12 geöffnet sind. Eine gesonderte Engstelle 13 ist im Bypass 11 nicht dargestellt. Der Bypass selbst oder ein Abschnitt davon können Engstellen-Funktion haben, wenn ihre Durchmesser ausreichend klein gewählt werden. Wie bereits ausgeführt, ist die Engstelle 8 zweckmäßig eine Kapillare, da sie relativ große Druckmesser haben kann, die Verstopfungsgefahr also klein ist. Geeignete Kapillaren sind in der PCT-Anmeldung WO 95/21 373 be­ schrieben. Bei diesen Kapillaren handelt es sich um mit Kunststoff ummantelte Quarzkapillaren, die mit einer nach Art einer Vergaserdüse ausgebildeten Halterung ausgerüstet sind.

Claims (11)

1. Mit einer Engstelle (8) ausgerüstete Ventilein­ richtung (1), die der Versorgung eines Gerätes mit Sperrgas dient, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen ihrem Einlass (2) und der Engstelle (8) ein Druckminderer (6) befindet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass die Engstelle (8) als Blende oder - vor­ zugsweise - als Kapillare ausgebildet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Kapillare (8) als mit Kunststoff ummantelte Quarzkapillare ausgebildet ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Engstelle (8) als Kapillare ausgebildet und mit einer Halterung ausgerüstet ist, die nach Art einer Vergaserdüse gestaltet ist.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass der Engstelle (8) ein Filter (16) vorgeschaltet ist.

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckminde­ rer (6) einstellbar ist.

7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckminde­ rer (6) als In-Line-Druckregler ausgebildet ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, dass zwei Druckminderventile (6, 15) vorgesehen sind, und zwar einlassseitig ein In-Line-Druckminderer (6), dem sich ein zwei­ ter einstellbarer Druckminderer (15) zur Feinein­ stellung des Übergabedruckes nachgeordnet ist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, dass sich zwischen Druckmin­ derer (6, 15) und Engstelle (8) ein Ventil (7) be­ findet.

10. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass die Engstelle (8) mit einem Bypass (11) überbrückt ist, der sei­ nerseits ein Ventil (12) und eine Engstelle (13) aufweist.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, dass die Engstelle (13) so bemessen ist, dass sie das Fluten einer an den Auslass (4) ange­ schlossenen Reibungsvakuumpumpe erlaubt.