DE10025615A1

DE10025615A1 - Absperrventil mit Rampenstellantriebsmechanismus

Info

Publication number: DE10025615A1
Application number: DE2000125615
Authority: DE
Inventors: Steven Young; Vaclav Myslivec
Original assignee: Varian Inc
Current assignee: Varian Inc
Priority date: 1999-06-29
Filing date: 2000-05-24
Publication date: 2001-01-18
Also published as: JP2001021048A

Abstract

Ein Ventil umfaßt ein Ventilgehäuse (12) mit einer Fluidleitung (14) und einem Ventilsitz (16), eine Abdichtungsplattenanordnung (30) mit einer Abdichtungsplatte (60) mit einer Rampe (80, 82) zum Führen der Abdichtungsplatte zwischen einer zurückgezogenen Position und einer geschlossenen Position, eine Stellantriebsanordnung (32) zum Bewegen der Abdichtungsplatte (60) zwischen der zurückgezogenen Position und der geschlossenen Position und eine Vorrichtung (70, 72) zum Vorspannen der Abdichtungsplatte in Richtung der zurückgezogenen Position. Die Stellantriebsanordnung (32) umfaßt ein Stellantriebselement (44) und ein in dem Stellantriebselement montiertes Rollelement (50). Das Rollelement (50) greift in die Rampe (80, 82) in der Abdichtungsplatte (60) ein und bewegt sich entlang der Rampe, wenn sich das Stellantriebselement (44) relativ zur Abdichtungsplatte (60) bewegt, was bewirkt, daß sich die Abdichtungsplatte zwischen der zurückgezogenen Position und der geschlossenen Position bewegt. Die Rampe (80, 82) weist eine Kontur auf, die eine stoßfreie, nicht abrupte Bewegung zwischen der zurückgezogenen Position und der geschlossenen Position vorsieht.

Description

Diese Erfindung betrifft Ventilstrukturen und insbesondere Absperrventilstrukturen, die durch eine geringe Vibration und geringen Stoß, eine lange Betriebslebensdauer und eine geringe Teilchenerzeugung gekennzeichnet sind.

Herkömmliche Absperrventilstrukturen weisen ein Ventilgehäuse mit einer Fluidleitung und einem Ventilsitz, eine Abdichtungsplatte, die zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position in der Fluidleitung beweglich ist, und einen Stellantriebsmechanismus zum Bewegen der Abdichtungsplatte zwischen der offenen und der geschlossenen Position auf. Die Abdichtungsplatte greift in den Ventilsitz ein und dichtet die Fluidleitung in der geschlossenen Position ab. Die Abdichtungsplatte kann von der geschlossenen Position in eine zurückgezogene Position bewegt werden und dann geradlinig in die offene Position bewegt werden.

Absperrventile und verwandte Ventilstrukturen, wie z. B. Schlitzventile, werden in einer breiten Vielfalt von Anwendungen eingesetzt. Verschiedene Anwendungen können Flüssigkeiten, Gase und Vakuum beinhalten. Einige Anwendungen können eine lange Betriebslebensdauer mit häufigem Zyklusdurchlauf zwischen der offenen und der geschlossenen Position und eine geringe Teilchenerzeugung erfordern. Ein Beispiel einer solchen Anwendung ist eine Anlage zur Vakuumbearbeitung von Halbleiterwafern. Wenn die Halbleiterbauelement-Geometrien in der Größe abnehmen und die Schaltkreisdichten zunehmen, werden Halbleiterwafer immer empfindlicher für eine Teilchenverunreinigung. Die Bauteile innerhalb des Vakuumgehäuses der Bearbeitungskammer, wie z. B. Absperrventile in Vakuumleitungen, sind potentielle Quellen für die Teilchenverunreinigung. Ferner kann der Ausfall eines Absperrventils erfordern, daß die gesamte oder ein Teil einer Halbleiterfertigungslinie abgeschaltet wird, was sich nachteilig auf den Durchsatz auswirkt. Folglich sind eine lange Betriebslebensdauer und eine geringe Teilchenerzeugung wichtige Eigenschaften von Absperrventilen.

Ein weiteres Problem bei Absperrventilen ist das Geräusch, der Stoß und die Vibration, die auftreten können, wenn das Ventil geöffnet oder geschlossen wird. Das Geräusch, der Stoß und die Vibration können dem Betrieb einer empfindlichen Anlage in der Nähe des Absperrventils schaden oder diesen unterbrechen. Es wurde beobachtet, daß der durch den Betrieb von Absperrventilen des Standes der Technik erzeugte Stoß die Holzkohle von der Innenseite von Kryovakuumpumpen losrütteln kann. Folglich ist es erwünscht, das Geräusch, den Stoß und die Vibration, die durch Absperrventile erzeugt werden, zu begrenzen.

Ein Absperrventil mit einer geradlinig beweglichen Abdichtungsplatte ist im US-Patent Nr. 4 052 036, herausgegeben am 4. Oktober 1977, von Schertler, offenbart. Die Abdichtungsplatte und eine Gegenplatte werden durch Blattfedern in Richtung eines Stellantriebs vorgespannt. Der Stellantrieb trägt eine Reihe von Kugeln, die in Vertiefungen in der Abdichtungsplatte und der Gegenplatte eingreifen. Wenn die Abdichtungsplatte und die Gegenplatte eine Stopposition erreichen, bewegt sich der Stellantrieb weiter, was die Kugeln aus den Vertiefungen herausdrückt und die Abdichtungsplatte und die Gegenplatte zur geschlossenen Position hin bewegt. Wenn die Kugeln aus den Vertiefungen herausgedrückt werden, ist der Übergang abrupt, was einen mechanischen Stoß für das System verursacht, wodurch eine Teilchenverunreinigung und Verschleiß erzeugt werden.

Alle bekannten Absperrventilstrukturen des Standes der Technik hatten einen oder mehreren Nachteile, einschließlich der Erzeugung von Geräusch, Vibration und Stoß, einer begrenzten Betriebslebensdauer und einer starken Teilchenerzeugung.

Es ist somit Aufgabe der Erfindung, verbesserte Absperrventilstrukturen vorzusehen.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Ventil bereitgestellt. Das Ventil umfaßt ein Ventilgehäuse mit einer Fluidleitung, welches einen Ventilsitz festlegt, eine Abdichtungsplattenanordnung mit einer Abdichtungsplatte mit einer Rampe zum Führen der Abdichtungsplatte zwischen einer zurückgezogenen Position und einer geschlossenen Position, eine Stellantriebsanordnung zum Bewegen der Abdichtungsplatte zwischen der zurückgezogenen Position, in der die Abdichtungsplatte vom Ventilsitz zurückgezogen ist, und der geschlossenen Position, in der sich die Abdichtungsplatte in dichtem Eingriff mit dem Ventilsitz befindet, und eine Vorrichtung zum Vorspannen der Abdichtungsplatte in Richtung der zurückgezogenen Position. Die Stellantriebsanordnung umfaßt ein Stellantriebselement und ein in dem Stellantriebselement montiertes Rollelement. Das Rollelement greift in die Rampe in der Abdichtungsplatte ein und bewegt sich entlang der Rampe, wenn sich das Stellantriebselement relativ zur Abdichtungsplatte bewegt, was bewirkt, daß sich die Abdichtungsplatte zwischen der zurückgezogenen Position und der geschlossenen Position bewegt. Die Rampe weist eine Kontur auf, die eine stoßfreie, nicht abrupte Bewegung zwischen der zurückgezogenen Position und der geschlossenen Position vorsieht.

Bei einem Ausführungsbeispiel umfaßt das Rollelement eine Kugel. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel umfaßt das Rollelement eine Zylinderwalze. Die Abdichtungsplatte kann eine Vielzahl von Rampen aufweisen, und die Stellantriebsanordnung kann eine entsprechende Vielzahl von Rollelementen aufweisen, die jeweils in die Rampen eingreifen.

Die Kontur der Rampe entlang der Richtung der Rollelementbewegung kann eine konstante Steigung oder eine variable Steigung aufweisen. Die Kontur der Rampe entlang der Richtung der Rollelementbewegung kann nahe der zurückgezogenen Position eine größere Steigung und nahe der geschlossenen Position eine geringere Steigung aufweisen. Die Kontur der Rampe entlang der Richtung der Rollelementbewegung kann einen konvexen Radius aufweisen. Bei noch einem weiteren Ausführungsbeispiel umfaßt die Kontur der Rampe entlang der Richtung der Rollelementbewegung einen linearen Teil. Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann die Kontur der Rampe entlang der Richtung der Rollelementbewegung stückweise linear oder stückweise gekrümmt sein. Die Kontur der Rampe senkrecht zur Richtung der Rollelementbewegung weist vorzugsweise eine Form auf, die der Form des Rollelements entspricht, für verringerten Verschleiß und verringerte Teilchenverunreinigung. Vorzugsweise ist der Teil der Rampe, der der geschlossenen Position der Abdichtungsplatte entspricht, relativ zur Oberfläche der Abdichtungsplatte mit einer Vertiefung versehen.

Bei einer Ventilausführung erzeugt die Rampe eine lineare Bewegung des Stellantriebselements relativ zur Abdichtungsplatte. Bei einer anderen Ventilausführung erzeugt die Rampe eine Drehbewegung des Stellantriebselements relativ zur Abdichtungsplatte.

Die Abdichtungsplattenanordnung kann ferner eine Gegenplatte mit einer oder mehreren Rampen aufweisen und die Stellantriebsanordnung kann Rollelemente zum Eingreifen in die Gegenplattenrampen aufweisen. Die Abdichtungsplatte und die Gegenplatte befinden sich auf entgegengesetzten Seiten des Stellantriebselements und werden in Richtung der zurückgezogenen Position durch eine oder mehrere Federn vorgespannt. Wenn sich das Stellantriebselement relativ zur Abdichtungsplatte und zur Gegenplatte bewegt, bewegen sich die Rollelemente entlang der Rampen, was bewirkt, daß sich die Abdichtungsplatte zwischen der zurückgezogenen Position und der geschlossenen Position bewegt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsseitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Absperrventils, welches in der offenen Position dargestellt ist;

Fig. 2 eine Querschnittsseitenansicht des Ventils von Fig. 1, welches in der zurückgezogenen Position dargestellt ist;

Fig. 3 eine Querschnittsseitenansicht des Ventils von Fig. 1, welches in der geschlossenen Position dargestellt ist;

Fig. 4 eine Querschnitts-Draufsicht auf das Ventil von Fig. 1;

Fig. 5 eine vergrößerte, teilweise Querschnittsansicht des Ventils von Fig. 1, welches in der zurückgezogenen Position dargestellt ist;

Fig. 6 eine vergrößerte, teilweise Querschnittsansicht des Ventils von Fig. 1, welches in der geschlossenen Position dargestellt ist;

Fig. 7A-7C eine Rampe mit einer gekrümmten Kontur entlang der Bewegungsrichtung und einer gekrümmten Kontur senkrecht zur Richtung der Rollelementbewegung;

Fig. 8A-8C eine Rampe mit einer gekrümmten Kontur entlang der Bewegungsrichtung und einer ebenen Kontur senkrecht zur Richtung der Rollelementbewegung;

Fig. 9 eine Rampe mit einer linearen Kontur entlang der Richtung der Rollelementbewegung;

Fig. 10 eine Rampe mit einer stückweise linearen Kontur entlang der Richtung der Rollelementbewegung;

Fig. 11 eine Querschnittsseitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Absperrventils; und

Fig. 12 eine schematische Draufsicht auf das Ventil von Fig. 11.

Ein erstes Ausführungsbeispiel eines Absperrventils, das Merkmale der vorliegenden Erfindung einschließt, ist in Fig. 1-7C dargestellt. Gleiche Elemente in Fig. 1-7C besitzen dieselben Bezugsziffern.

Ein Absperrventil 10 umfaßt ein Ventilgehäuse 12 mit einer Fluidleitung 14 zum Durchlaß eines Gases oder einer Flüssigkeit. Der Gasdruck kann im Fall von Vakuumanwendungen des Absperrventils niedrig sein. Das Ventilgehäuse 12 legt einen Ventilsitz 16 zum Eingriff in eine Abdichtungsplatte fest, wie nachstehend beschrieben. Die Fluidleitung 14 kann im allgemeinen zylindrisch, quadratisch, rechteckig oder von irgendeiner anderen geeigneten Form sein und der Ventilsitz 16 kann die Form einer Oberfläche aufweisen, die die Fluidleitung 14 umgibt.

Das Absperrventil 10 umfaßt ferner eine Abdichtungsplattenanordnung 30 und eine Stellantriebsanordnung 32 und kann einen Ventilstellantrieb 34, wie z. B. einen Druckluftzylinder, aufweisen. Unter der Steuerung der Stellantriebsanordnung 32 und des Ventilstellantriebs 34 ist die Abdichtungsplattenanordnung 30 zwischen einer in Fig. 1 gezeigten offenen Position, einer in Fig. 2 und 5 gezeigten zurückgezogenen Position und einer in Fig. 3 und 6 gezeigten geschlossenen Position beweglich. In der offenen Position ist die Abdichtungsplattenanordnung 30 von dem Ventilsitz 16 und der Fluidleitung 14 wegbewegt, um den Durchlaß einer Flüssigkeit oder eines Gases zu gestatten. In der zurückgezogenen Position ist die Abdichtungsplattenanordnung 30 in und in einer Linie mit der Fluidleitung 14 angeordnet, ist jedoch vom Ventilsitz 16 beabstandet. In der geschlossenen Position ist die Abdichtungsplattenanordnung 30 gegenüber der zurückgezogenen Position in dichten Eingriff mit dem Ventilsitz 16 parallelverschoben, wodurch die Fluidleitung 14 abgedichtet wird. Bei einer anderen Ausführung ist der Stellantrieb 34 gegen einen Griff oder eine andere geeignete Vorrichtung zur manuellen Betätigung des Absperrventils ausgetauscht.

Die Stellantriebsanordnung 32 umfaßt eine Welle 40, die an einem Ende über eine Wellendichtung 42 mit dem Ventilstellantrieb 34 verbunden ist. Das entgegengesetzte Ende der Welle 40 ist mit einem Stellantriebselement 44 verbunden. Wie am besten in Fig. 5 und 6 gezeigt, ist das Stellantriebselement 44 mit Öffnungen 46 und 48 zum Aufnehmen von Rollelementen, wie z. B. Kugeln 50, versehen. Wie nachstehend beschrieben, wirken die Kugeln 50 mit Rampen auf der Abdichtungsplattenanordnung zusammen bei der Bewegung der Abdichtungsplattenanordnung 30 zwischen der zurückgezogenen Position und der geschlossenen Position.

Die Abdichtungsplattenanordnung 30 umfaßt eine Abdichtungsplatte 60 und eine Gegenplatte 62, die auf entgegengesetzten Seiten des Stellantriebselements 44 angeordnet sind. Ein Elastomerring 64 ist in einer Nut in der Abdichtungsplatte 60 befestigt zum Erzeugen einer vakuumdichten Abdichtung zwischen dem Ventilsitz 16 und der Abdichtungsplatte 60, wenn das Ventil geschlossen ist. Die Gegenplatte 62 ist vom Ventilgehäuse 12 in der in Fig. 5 gezeigten zurückgezogenen Position beabstandet und steht in der in Fig. 6 gezeigten geschlossenen Position mit dem Ventilgehäuse 12 in Kontakt. Die Abdichtungsplattenanordnung 30 umfaßt ferner eine Blattfeder 70 und eine Blattfeder 72 (Fig. 4). Jede der Blattfedern 70 und 72 ist an einem Ende an der Abdichtungsplatte 60 befestigt und ist am anderen Ende an der Gegenplatte 62 befestigt. Die Blattfedern 70 und 72 spannen die Abdichtungsplatte 60 und die Gegenplatte 62 gegeneinander und in Richtung der zurückgezogenen Position vor. Wenn das Ventil geschlossen wird, werden die Blattfedern 70 und 72 verformt, wie in Fig. 3 gezeigt, wodurch eine Rückstellkraft erzeugt wird, die dazu tendiert, die Abdichtungsplatte 60 und die Gegenplatte 62 in die zurückgezogene Position zurückzubringen. Es ist selbstverständlich, daß Bellville-Federn, Spiralfedern oder irgendwelche anderen geeigneten Federn innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung verwendet werden können.

Die Abdichtungsplatte 60 ist mit einer Rampe 80 und einer Rampe 82 versehen. Ebenso ist die Gegenplatte 62 mit einer Rampe 84 und einer Rampe 86 versehen. Jede der Rampen 80, 82, 84 und 86 liegt in Form einer Nut oder Vertiefung in der jeweiligen Platte vor. Die Rampen 80, 82, 84 und 86 sind so angeordnet und geformt, daß sie in die jeweiligen Kugeln 50 eingreifen. Die bevorzugten Rampenausführungen werden nachstehend im einzelnen beschrieben. Jede der Rampen besitzt ein tiefes Ende, das der zurückgezogenen Position der Abdichtungsplatte 60 und der Gegenplatte 62 entspricht, und ein flaches Ende, das der geschlossenen Position der Abdichtungsplatte 60 und der Gegenplatte 62 entspricht.

Beim Betrieb bewegt die Welle 40 die Abdichtungsplattenanordnung 30 und die Stellantriebsanordnung 32 von der in Fig. 1 gezeigten offenen Position in die in Fig. 2 und 5 gezeigte zurückgezogene Position. Während dieser Bewegung werden die Abdichtungsplatte 60 und die Gegenplatte 62 durch die Blattfedern 70 und 72 gegen das Stellantriebselement 44 vorgespannt und die Kugeln 50 greifen in die tiefen Enden der jeweiligen Rampen 80, 82, 84 und 86 ein, wie am besten in Fig. 5 dargestellt. Wenn die Abdichtungsplattenanordnung 30 die zurückgezogene Position erreicht, berührt die Abdichtungsplatte 60 das Ventilgehäuse 12 und beendet die Bewegung. Die Welle 40 bewirkt, daß sich das Stellantriebselement 44 weiter bewegt (nach rechts in Fig. 6). Die Bewegung des Stellantriebselements 44 relativ zur Abdichtungsplatte 60 und Gegenplatte 62 bewirkt, daß sich die Kugeln 50 entlang der Rampen 80, 82, 84 und 86 in Richtung der flachen Teile der Rampen bewegen, wodurch die Abdichtungsplatte 60 nach oben zum Ventilsitz 16 hin verschoben wird und die Gegenplatte 62 nach unten verschoben wird. In der in Fig. 6 dargestellten geschlossenen Position befinden sich die Kugeln 50 nahe den rechten Enden der jeweiligen Rampen und halten die Abdichtungsplatte 60 und die Gegenplatte 62 in der geschlossenen Position.

Ein Beispiel einer Rampe 80 ist in Fig. 7A-7C dargestellt. Die Rampen 82, 84 und 86 können dieselbe Gestalt aufweisen. Wie vorher angegeben, kann die Rampe 80 als Nut oder Vertiefung in der Abdichtungsplatte 60 ausgebildet sein. Die Rampe 80 umfaßt ein tiefes Ende 110, das der zurückgezogenen Position der Abdichtungsplatte 60 entspricht, ein flaches Ende 112, das der geschlossenen Position der Abdichtungsplatte 60 entspricht, und einen Übergang 114, der das tiefe Ende 110 und das flache Ende 112 miteinander verbindet. Die Rampe 80 ist zum Eingreifen in ein Rollelement in Form einer Kugel gestaltet. Das tiefe Ende 110 ist mit einem profilierten Boden ausgebildet, der so geformt ist, daß er der Kugel 50 entspricht (Fig. 5 und 6). Das flache Ende 112 kann in der Bewegungsrichtung der Kugel 50 eben sein und kann in einer Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung der Kugel 50 so profiliert sein, daß es der Form der Kugel 50 entspricht, wie in Fig. 7C dargestellt. Der Übergang 114 kann entlang der Bewegungsrichtung zwischen dem tiefen Ende 110 und dem flachen Ende 112 sanft gekrümmt sein, und kann senkrecht zur Bewegungsrichtung der Kugel 50 so profiliert sein, daß er der Form der Kugel 50 entspricht, wie in Fig. 7C dargestellt. Insbesondere kann der Übergang 114 einen konvexen Radius mit einer lokalen Steigung aufweisen, die nahe dem tiefen Ende 110 größer ist und nahe dem flachen Ende 112 geringer ist. Wenn sich die Kugel 50 entlang der Rampe 80 vom tiefen Ende 110 zum flachen Ende 112 bewegt, bewegt sie sich folglich in Richtung der geschlossenen Position schneller im ersten Teil des Übergangs 114 und verlangsamt sich dann, wenn sie sich der geschlossenen Position nähert. Somit ist die Bewegung der Abdichtungsplatte 60 zwischen der zurückgezogenen Position und der geschlossenen Position stoßfrei und nicht abrupt und erzeugt einen geringen oder keinen Stoß und geringe oder keine Vibration. Da die Rampe 80 senkrecht zur Richtung der Kugelbewegung profiliert ist, berührt die Kugel 50 außerdem die Rampe 80 entlang eines Bogens, wenn sie sich vom tiefen Ende 110 zum flachen Ende 112 bewegt, oder umgekehrt. Der Kontakt entlang eines Bogens anstatt an einem Punkt verteilt die Kontaktkraft und verringert dadurch den Verschleiß und die Erzeugung von Teilchen.

Die Rampen, die die Abdichtungsplatte 60 und die Gegenplatte 62 zwischen der zurückgezogenen Position und der geschlossenen Position führen, können innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung eine Vielfalt von Gestalten aufweisen. Im allgemeinen ist die Rampe so gestaltet, daß sie eine relativ stoßfreie, nicht abrupte Bewegung zu und zwischen der zurückgezogenen Position und der geschlossenen Position vorsieht. Die Rampe kann für verringerten Verschleiß und verringerte Teilchenerzeugung senkrecht zur Richtung der Rollelementbewegung profiliert sein, um der Form der Kugel, einer Walze oder eines anderen Rollelements zu entsprechen. Vorzugsweise ist das flache Ende der Rampe, wo das Rollelement in der geschlossenen Position des Ventils ruht, bezüglich der Oberfläche der Abdichtungsplatte mit einer Vertiefung versehen, um zu ermöglichen, daß das flache Ende senkrecht zur Bewegungsrichtung profiliert ist. Folglich werden im Vergleich zu Ventilen des Standes der Technik das Geräusch und der mechanische Stoß verringert, die Teilchenverunreinigung wird verringert und die Betriebslebensdauer des Ventils wird verlängert.

Ein zweites Beispiel einer Rampe ist in Fig. 8A-8C dargestellt. Eine Rampe 120 ist zum Betrieb mit einer Zylinderwalze anstatt einer Kugel gestaltet. Folglich weist die Rampe 120 eine Kontur auf, die der Form der Walze entspricht. Die Rampe 120 umfaßt ein tiefes Ende 130, das der zurückgezogenen Position der Abdichtungsplatte entspricht, ein flaches Ende 132, das der geschlossenen Position der Abdichtungsplatte entspricht, und einen Übergang 134 zwischen dem tiefen Ende 130 und dem flachen Ende 132. Die Kontur entlang der Richtung der Walzenbewegung kann dieselbe sein wie die Kontur der Rampe 80, die in Fig. 7A-7C dargestellt ist und vorstehend beschrieben wurde. Die Rampe 120 kann jedoch senkrecht zur Richtung der Walzenbewegung eine ebene Kontur aufweisen, wie in Fig. 8C gezeigt, um die Zylinderwalze aufzunehmen.

Ein drittes Beispiel einer Rampe ist in Fig. 9 dargestellt. Eine Rampe 140 umfaßt ein tiefes Ende 150, das der zurückgezogenen Position der Abdichtungsplatte entspricht, ein flaches Ende 152, das der geschlossenen Position der Abdichtungsplatte entspricht, und einen Übergang 154 zwischen dem tiefen Ende 150 und dem flachen Ende 152. Bei der Ausführung von Fig. 9 ist die Kontur des Übergangs 154 eine lineare Rampe mit einer konstanten Steigung. Die Rampe 140 kann senkrecht zur Richtung der Rollelementbewegung so profiliert sein, daß sie der Form einer Kugel entspricht, wie in Fig. 7C gezeigt, oder kann so profiliert sein, daß sie der Form einer Zylinderwalze entspricht, wie in Fig. 8C gezeigt. Vorzugsweise ist das flache Ende 152 von der Oberfläche der Abdichtungsplatte mit einer Vertiefung versehen, um zu ermöglichen, daß seine Bodenfläche profiliert ist.

Ein viertes Beispiel einer Rampe ist in Fig. 10 dargestellt. Eine Rampe 160 umfaßt ein tiefes Ende 170, das der zurückgezogenen Position der Abdichtungsplatte entspricht, ein flaches Ende 172, das der geschlossenen Position der Abdichtungsplatte entspricht, und einen Übergang 174 zwischen dem tiefen Ende 170 und dem flachen Ende 172. Bei der Ausführung von Fig. 10 kann der Übergang 174 zwei oder mehrere lineare und/oder gekrümmte, sich schneidende Konturen aufweisen, wie z. B. die Konturen 180 und 182. Die Kurven 180 und 182 schneiden sich entlang einer Linie 184. Somit kann der Übergang 174 stückweise linear oder stückweise gekrümmt oder eine Mischung aus linear und gekrümmt entlang der Richtung der Rollelementbewegung zwischen dem tiefen Ende 170 und dem flachen Ende 172 sein. Vorzugsweise verursacht die Schnittlinie zwischen den Oberflächen keine abrupte Änderung der Rollelement-Geschwindigkeit oder -Richtung. Senkrecht zur Richtung der Rollelementbewegung kann die Rampe 160 so geformt sein, daß sie einer Kugel entspricht, wie in Fig. 7C gezeigt, oder kann so geformt sein, daß sie einer Zylinderwalze entspricht, wie in Fig. 8C gezeigt.

Ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Absperrventils ist in Fig. 11 und 12 gezeigt. Ein Absperrventil 210 umfaßt ein Ventilgehäuse 212 mit einer Fluidleitung 214 und einem Ventilsitz 216. Das Absperrventil 210 umfaßt ferner eine Abdichtungsplattenanordnung 230 und eine Stellantriebsanordnung 232. Die Stellantriebsanordnung 232 umfaßt eine Welle 240, die an einem Ende mit einem Stellantrieb (nicht dargestellt) gekoppelt sein kann und am anderen Ende über ein Verbindungsglied 242 mit einem Stellantriebselement 244 gekoppelt ist. Das Stellantriebselement 244 ist mit Öffnungen 246 zum Aufnehmen von Rollelementen, wie z. B. Kugeln 250, versehen.

Die Abdichtungsplattenanordnung 230 kann eine Abdichtungsplatte 260 und eine Gegenplatte 262 aufweisen. Die Abdichtungsplatte 260 ist mit einem Elastomerring 264 versehen, um einen dichten Eingriff zwischen der Abdichtungsplatte 260 und dem Ventilsitz 216 zu gewährleisten. Die Abdichtungsplatte 260 und die Gegenplatte 262 können in Richtung des Stellantriebselements 244 und in Richtung der zurückgezogenen Position durch Federn (nicht dargestellt) vorgespannt werden. Die Abdichtungsplatte 260 und die Gegenplatte 262 sind mit Rampen 280 versehen, die so angeordnet und geformt sind, daß sie in Kugeln 250 eingreifen. In dem Ausführungsbeispiel von Fig. 11 und 12 sind die Rampen 280 so gestaltet, daß sie eine Drehbewegung des Stellantriebselements 244 relativ zur Abdichtungsplatte 260 erzeugen, wie am besten in Fig. 12 gezeigt. Die Abdichtungsplatte 260 ist in einem Joch 270 montiert, welches die Abdichtungsplatte 260 auf die Drehbewegung als Reaktion auf die geradlinige Bewegung der Welle 240 begrenzt.

Beim Betrieb wird die geradlinige Bewegung der Welle 240 in eine Drehbewegung des Stellantriebselements 244 relativ zur Abdichtungsplatte 260 umgewandelt, so daß sich die Kugeln 250 entlang der Rampen 280 bewegen, wodurch bewirkt wird, daß sich die Abdichtungsplatte 260 in Richtung der geschlossenen Position des Ventils oder von dieser weg bewegt. Die gesamte Anordnung, einschließlich der Stellantriebsanordnung 232 und der Abdichtungsplattenanordnung 230, kann zum unteren Teil des Ventilgehäuses 212 bewegt werden, wenn sich das Ventil in der offenen Position befindet. Die Rampen 280 können irgendeine der vorstehend beschriebenen Ausführungen aufweisen.

Obwohl gezeigt und beschrieben wurde, was derzeit als bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung betrachtet wird, ist es für Fachleute offensichtlich, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen darin vorgenommen werden können, ohne vom Schutzbereich der Erfindung, wie durch die beigefügten Ansprüche definiert, abzuweichen.

Claims

1. Ventil, welches umfaßt:
ein Ventilgehäuse mit einer Fluidleitung, welches einen Ventilsitz festlegt;
eine Abdichtungsplattenanordnung mit einer Abdichtungsplatte mit einer Rampe zum Führen der Abdichtungsplatte zwischen einer zurückgezogenen Position und einer geschlossenen Position, wobei die Rampe eine Kontur aufweist, die eine stoßfreie, nicht abrupte Bewegung zwischen der zurückgezogenen Position und der geschlossenen Position vorsieht;
eine Stellantriebsanordnung zum Bewegen der Abdichtungsplatte zwischen der zurückgezogenen Position, in der die Abdichtungsplatte vom Ventilsitz zurückgezogen ist, und der geschlossenen Position, in der sich die Abdichtungsplatte in dichtem Eingriff mit dem Ventilsitz befindet, wobei die Stellantriebsanordnung ein Stellantriebselement und ein Rollelement umfaßt, das in dem Stellantriebselement montiert ist, wobei das Rollelement in die Rampe eingreift und sich entlang der Rampe bewegt, wenn sich das Stellantriebselement relativ zur Abdichtungsplatte bewegt, was bewirkt, daß sich die Abdichtungsplatte zwischen der zurückgezogenen Position und der geschlossenen Position bewegt; und
eine Vorrichtung zum Vorspannen der Abdichtungsplatte in Richtung der zurückgezogenen Position.

2. Ventil nach Anspruch 1, wobei das Rollelement eine Kugel umfaßt.

3. Ventil nach Anspruch 1, wobei das Rollelement eine Zylinderwalze umfaßt.

4. Ventil nach Anspruch 1, wobei die Abdichtungsplatte eine Vielzahl von Rampen aufweist und wobei die Stellantriebsanordnung eine entsprechende Vielzahl von Rollelementen aufweist, die jeweils in die Rampen eingreifen.

5. Ventil nach Anspruch 1, wobei die Kontur der Rampe entlang der Richtung der Rollelementbewegung nahe der zurückgezogenen Position eine größere Steigung und nahe der geschlossenen Position eine geringere Steigung aufweist.

6. Ventil nach Anspruch 1, wobei die Kontur der Rampe entlang der Richtung der Rollelementbewegung einen konvexen Radius einschließt.

7. Ventil nach Anspruch 1, wobei die Kontur der Rampe entlang der Richtung der Rollelementbewegung einen linearen Teil aufweist.

8. Ventil nach Anspruch 1, wobei die Kontur der Rampe entlang der Richtung der Rollelementbewegung einen stückweise linearen Teil aufweist.

9. Ventil nach Anspruch 1, wobei die Kontur der Rampe entlang der Richtung der Rollelementbewegung einen stückweise gekrümmten Teil aufweist.

10. Ventil nach Anspruch 1, wobei die Kontur der Rampe entlang der Richtung der Rollelementbewegung einen Teil aufweist, der der geschlossenen Position der Abdichtungsplatte entspricht, wobei der Teil relativ zu einer Oberfläche der Abdichtungsplatte mit einer Vertiefung versehen ist.

11. Ventil nach Anspruch 1, wobei die Kontur der Rampe entlang der Richtung der Rollelementbewegung einen Teil mit variabler Steigung aufweist.

12. Ventil nach Anspruch 1, wobei die Rampe eine lineare Bewegung des Stellantriebselements relativ zur Abdichtungsplatte erzeugt.

13. Ventil nach Anspruch 1, wobei die Rampe eine Drehbewegung des Stellantriebselements relativ zur Abdichtungsplatte erzeugt.

14. Ventil nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung zum Vorspannen der Abdichtungsplatte eine oder mehrere Federn umfaßt.

15. Ventil nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung zum Vorspannen der Abdichtungsplatte eine oder mehrere Blattfedern umfaßt.

16. Ventil nach Anspruch 1, wobei die Stellantriebsanordnung die Abdichtungsplatte zwischen der zurückgezogenen Position und einer offenen Position bewegt.

17. Ventil nach Anspruch 1, wobei die Rampe senkrecht zur Richtung der Rollelementbewegung eine Form aufweist, die der Form des Rollelements entspricht.

18. Ventil nach Anspruch 1, wobei die Rampe ein tiefes Ende, das der zurückgezogenen Position der Abdichtungsplatte entspricht, ein flaches Ende, das der geschlossenen Position der Abdichtungsplatte entspricht, und einen Übergang zwischen dem tiefen Ende und dem flachen Ende aufweist.

19. Ventil, welches umfaßt:
ein Ventilgehäuse mit einer Fluidleitung, welches einen Ventilsitz festlegt;
eine Abdichtungsplatte mit einer Vielzahl von Abdichtungsplattenrampen;
eine Gegenplatte mit einer Vielzahl von Gegenplattenrampen, wobei die Abdichtungsplattenrampen und die Gegenplattenrampen jeweils die Abdichtungsplatte und die Gegenplatte zwischen einer zurückgezogenen Position und einer geschlossenen Position führen, wobei die Abdichtungsplattenrampen und die Gegenplattenrampen Konturen aufweisen, die eine stoßfreie, nicht abrupte Bewegung zwischen der zurückgezogenen Position und der geschlossenen Position vorsehen;
eine Stellantriebsanordnung zum Bewegen der Abdichtungsplatte und der Gegenplatte zwischen einer offenen Position, der zurückgezogenen Position, in der die Abdichtungsplatte vom Ventilsitz zurückgezogen ist, und der geschlossenen Position, in der sich die Abdichtungsplatte in dichtem Eingriff mit dem Ventilsitz befindet, wobei die Stellantriebsanordnung ein Stellantriebselement und Rollelemente umfaßt, die in dem Stellantriebselement montiert sind, wobei die Rollelemente in die Abdichtungsplattenrampen und die Gegenplattenrampen eingreifen und sich entlang der Abdichtungsplattenrampen und Gegenplattenrampen bewegen, wenn sich das Stellantriebselement relativ zur Abdichtungsplatte und Gegenplatte bewegt, was bewirkt, daß sich die Abdichtungsplatte zwischen der zurückgezogenen Position und der geschlossenen Position bewegt; und
eine oder mehrere Federn zum Vorspannen der Abdichtungsplatte und der Gegenplatte in Richtung der zurückgezogenen Position.

20. Ventil nach Anspruch 19, wobei die Rollelemente Kugeln umfassen.

21. Ventil nach Anspruch 19, wobei die Kontur von jeder der Rampen entlang der Richtung der Rollelementbewegung nahe der zurückgezogenen Position eine größere Steigung und nahe der geschlossenen Position eine geringere Steigung aufweist.

22. Ventil nach Anspruch 19, wobei die Kontur von jeder der Rampen entlang der Richtung der Rollelementbewegung einen konvexen Radius einschließt.

23. Ventil nach Anspruch 19, wobei jede der Rampen senkrecht zur Richtung der Rollelementbewegung eine Form aufweist, die der Form des Rollelements entspricht.

24. Ventil nach Anspruch 23, wobei die Kontur von jeder der Rampen entlang der Richtung der Rollelementbewegung einen Teil aufweist, der der geschlossenen Position der Abdichtungsplatte entspricht, wobei der Teil relativ zu einer Oberfläche der Abdichtungsplatte mit einer Vertiefung versehen ist.

25. Ventil nach Anspruch 19, wobei jede der Rampen ein tiefes Ende, das der zurückgezogenen Position der Abdichtungsplatte entspricht, ein flaches Ende, das der geschlossenen Position der Abdichtungsplatte entspricht, und einen relativ sanften, nicht abrupten Übergang zwischen dem tiefen Ende und dem flachen Ende aufweist.