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    Schnellschließendes Hochvakuumventil zum hermetisch dichten Absperren eines Vakuumteils (6) einer UHV-Kammer (1), welcher normalerweise in Offenstellung gehalten ist, und zum Schließen eine durch eine Feder (12) oder durch mehrere gekoppelte Federn (11, 12) angetriebene Lamelle (8) schnell in die radiale Schließposition zwischen einen Flansch (4) mit Dichtring (9) und eine axial (senkrecht zur Lamelle) bewegliche, mit Federn (32) beaufschlagte Lochblende (37) bringbar ist, wobei die mit den Federn (11, 12) beaufschlagte Lamelle (8) in der Offenstellung des Ventils über eine Lamellenstange (22) und gegebenenfalls ein Kraftuntersetzungsstück (20) gehalten ist und zum Schließen des Ventils die Bewegung des Kraftuntersetzungsstücks (20) und der Lamelle (8) oder die Bewegung der Lamelle (8) direkt durch einen Strom- oder Spannungspuls auslösbar und durch den Druck der Federn (32) dämpfbar ist und zum Öffnen des Ventils unter Vakuum ein Rückholstab (13) durch einen Querstift (39) am Ende in einen bajonettartigen Verschluss des Kraftuntersetzungsstücks (20) oder in einen mit der Lamellenstange (22) verbundenen bajonettartigen Verschluss (76) einrastbar ist und eine Feder (12) oder mehrere beaufschlagte Federn (11, 12) der Lamelle (8) durch radiales Herausziehen des Rückholstabs (13) spannbar sind und die Lamelle (8) wieder aus ihrer Schließstellung in die Offenstellung bewegbar ist und das Kraftuntersetzungsstück (20) oder die Lamelle (8) direkt in Position haltbar ist und der ...
    公开号:DE102004004601A1
    申请号:DE200410004601
    申请日:2004-01-29
    公开日:2005-09-01
    发明作者:Wolfgang Schott
    申请人:Schott, Wolfgang, Dr.；
    IPC主号:F16K31-56
    专利说明:
    [0001] Beider vorliegenden Erfindung handelt es sich um ein Ventil des Ultrahochvakuum(UHV)-Systems eines Teilchenbeschleunigers, einer Ionenimplantationsanlage,einer Aufdampfanlage, einer Nanometertechnologiekammer oder dergl.Bei einer Störungim Hochvakuumsystem wird das Ventil sehr schnell (ca. 2 ms) mitHilfe eines Systems von im Normalzustand gespannten Federn, diemit der Schließlamelleverbunden sind, geschlossen, und so das Brechen des Hochvakuumsund die Beschädigung empfindlicherGeräteverhindert. Die Schließlamelle wirddabei zwischen einen Flansch mit einem O-Ring und eine Blende gebracht,auf den O-Ring gepresst, und damit das zu schützende Ultrahochvakuum abgedichtet.
    [0002] DieFedern werden übereine kraftuntersetzende Klinke elektronisch ausgelöst. Durchdie Kraftuntersetzung ist die durch ein elektronisches Element,z.B., einen Hubmagneten oder ein Piezoelement, zu schaltende Kraftrelativ klein, so dass das elektronische Element selbst klein istund damit schnell geschaltet werden kann. D.h., es kann, z.B.; einHubmagnet mit relativ kleiner Induktivität oder ein Piezoelement mitrelativ kleiner Kapazitätverwendet werden. Das auslösendeelektronische Element, z.B., der Hubmagnet, ist im Normalzustandstromlos. Z.B., kann der Anker des Hubmagneten, auf den durch diegespannten Federn wegen der Kraftuntersetzung eine relativ kleineKraft wirkt, mit Hilfe eines eingebauten Permanentmagneten in Positiongehalten werden. Beim Auslösendes Ventils wird das Permanentmagnetfeld durch das Feld eines Elektromagneten,der mit einem Strompuls angeregt wird, kompensiert. Damit wird derAnker kräftefreiund die Federn ausgelöst.
    [0003] Dasauslösendeelektronische Element kann, da im Normalzustand strom-, bzw. spannungslos,ins Vakuumsystem mit eingebaut werden und zwar in ein vom UHV-Systemgetrennten Hochvakuum (HV)-System. Die Lamellenstange, die das auslösende Elementmit der im UHV befindlichen Lamelle verbindet, wird lose in einerStopfbüchsegeführt.Der O-Ring der Stopfbüchsekann relativ locker sein, da das UHV durch ein kleines Leck zwischenHV und UHV wegen des geringen Drucks im HV (ca.10–4 mbar)nicht verschlechtert wird (differenzielles Pumpen). Die Bremskraftdes O-Rings auf die Lamellenstange, die im Auslösefall schnell durch die Stopfbüchse gleitet,ist deshalb sehr gering und beeinflusst die Schließzeit nursehr wenig.
    [0004] DasFedersystem besteht, z.B., aus zwei gekoppelten Federn, einer starkenBlattfeder, durch die die Lamelle beschleunigt wird, und einer relativweichen Druckfeder, durch die der Lamellenhub bestimmt wird. Dienach dem Auslösendurch die Druckfeder bedingten Schwingungen der Lamelle werden aperiodischdurch axiale Kräfteerzeugte Reibungskräftegedämpft,wobei die Lamelle gegen den dichtenden O-Ring und eine Blende gedrückt wird.Da die Druckfeder weich ist, sind die benötigten Reibungskräfte relativgering, was die Schließzeitnur unwesentlich verlängert.Die axialen Kräftebewirken außerdem,dass nach dem Schließendes Ventils das zu schützendeVakuum hochvakuumdicht (Leckrate < 10–9 mbar·l/s) vondem gefährdetenVakuum abgetrennt wird.
    [0005] Für ein Ventilmit 40 mm Nennweite und einem Blattfeder- Druckfeder- System, beidem die Blattfeder 10 mm und die Druckfeder fast vollständig, d.h., nahezu auf Block zusammengedrückt, vorgespannt sind, mit7·104 N/m bzw. 5.9·102 N/mFederkonstanten, beträgtdie Schließzeit2.4 ms (bewegte Blattfeder- bzw. Druckfedermasse 8 g bzw. 1.2 g, Massevon Lamelle, Lamellenstange und bewegtem Klinkenteil 19.3 g). DieKlinke wird demnach mit 700 N belastet. Bei einer 42- fachen Kraftuntersetzung wirken16.7 N, z.B., auf den Anker eines Hubmagneten, der im stromlosenZustand durch einen eingebauten Permanentmagneten gehalten wird.Der das Magnetfeld kompensierende Elektromagnet besitzt eine 10mH Induktivität,in die in ca. 0.3 ms der erforderliche Strom von 1 A geschickt werdenkann, so dass der Anker kräftefrei, und das Ventil ausgelöst wird.Die Lamelle wird mit einer Reibungskraft von 12.7 N aperiodischgedämpft,was die Schließzeitder Mechanik auf 2.75 ms erhöht.
    [0006] Beieiner Druckänderungim Hochvakuum wird die Erzeugung des Strom- oder Spannungspulses,mit dem das Ventil geschlossen wird, durch einen Hochvakuumdetektorangeregt. Als Hochvakuumdetektor dient, z.B., eine Messzelle, mitder der druckabhängigeStrom von in einem hohen elektrischen Feld produzierten Ionen undElektronen gemessen wird.
    [0007] Beiden derzeitigen schnellschließenden Hochvakuumventilenwird die Ventillamelle, mit der das Ventil geschlossen wird, durcheine einzelne vorgespannte Druckfeder bewegt. Die Feder wird durch eineKlinke gespannt gehalten, die elektrisch, z.B., durch einen Elektromagneten,ausgelöst,und damit das Ventil geschlossen wird. Um das obige Ventil von 40mm Nennweite mit einer einzelnen Druckfeder in 2.5 ms zu schließen, wirdbei einer bewegten Masse von 32 g eine Druckfeder mit einer Federkonstanten von1.3·104 N/m benötigt(bewegte Druckfedermasse 12.7 g). Die Auslenkung der gespanntenFeder beträgt55 mm. Die Kraft auf die Klinke ist demnach 703 N. Um eine mit einersolch großenKraft belastete Klinke elektrisch auszulösen, wird, z.B., ein starker Elektromagnetbenötigt,der eine entsprechend großeInduktivitätbesitzt, die nur relativ langsam erregt werden kann. Damit wirddie Auslösezeitder Klinke und die Schließzeitdes Ventils stark erhöht.Der Ventilteller wird durch einen Druckzylinder pneumatisch gedämpft. Indiesem Fall muß wegendes hohen Drucks auf der Klinkenseite (differenzielles Pumpen istunmöglich)die Ventiltellerstange übereinen Federbalg mit einer relativ großen beweglichen. Masse in dasUHV geführtwerden, was die Schließzeitnennenswert verlängert.Zur aperiodischen Dämpfung wäre die sehrgroßeReibungskraft von 254 N nötig, durchdie die Schließzeitum 0.75 ms verlängertwerden würde.
    [0008] Wirhaben uns die Aufgabe gestellt, ein Ventil bereitzustellen, dasa) schnell und b), wegen der Konstruktion der axial an die Dichtunganpreßbaren Lamelle,hochvakuumdicht schließtund c) ohne größere Eingriffewieder zu öffnenist, wenn das Vakuumsystem repariert ist. Durch das von uns vorgeschlageneVentil kann z.B. eine UHV-Kammer mit empfindlichen Detektoren (zuschützendesVakuum), welche an eine UHV-Kammer mit dünnen Fensterfolien (gefährdetesVakuum) angeschlossen ist, vor einem Gaseinbruch geschützt werden.Nach Reparatur und Evakuierung der beschädigten Kammer kann das gefährdete Systemdurch Offnen des Ventils wieder leicht an das zu schützende Systemangeschlossen werden.
    [0009] Imfolgenden wird das Ventil, das zusätzlich durch Zeichnungen erläutert wird,näher beschrieben.Es zeigen:
    [0010] 1.Vertikalschnitt des Ventils mit Hubmagnet
    [0011] 2.Schnitt A-A (1)
    [0012] 3.Schnitt B-B (1)
    [0013] 4.Auslösesystemmit Hubmagnet
    [0014] 5.Auslösesystemmit relaisartigem Magnet
    [0015] 6.Auslösesystemmit einem durch einen axialen Aktuator betriebenen piezoelektrischen Relais
    [0016] 7.Auslösesystemmit einem piezoelektrischen Biegeaktuator
    [0017] 8.Auslösesystemmit einem federnden Element ohne Kraftuntersetzung
    [0018] 9.Auslösesystemmit einem federnden Element mit Kraftuntersetzung
    [0019] 10.Seitenansicht des mit einem axialen piezoelektrischen Aktuator beaufschlagtenfedernden Elements
    [0020] 11.Schaltskizze der Zündelektronik
    [0021] DasVentil besteht aus einer UHV-Kammer 1 (1)mit jeweils einem Flansch 2 und 3 an beiden Seiten(2) zur vakuumdichten Befestigung zweier Flansche 4 und 5 mitder Bohrung 6 (zu schützendesVakuum) bzw. mit der Bohrung 7 (gefährdetes Vakuum). An den Flanschen 4 und 5 sindaußenentsprechend die Vakuumkammern des zu schützenden bzw. des gefährdetenVakuums befestigt. Durch die Bohrungen 6 und 7 inden Flanschen 4 und 5 sind bei offenem Ventilbeide Vakuumsysteme verbunden. Bei Verschlechterung des gefährdetenVakuums in der Bohrung 7 wird das Ventil durch die schnelleradiale Bewegung der Lamelle 8 zwischen die Bohrungen 6 und 7 undanschließendesAbdichten des zu schützendenVakuums in der Bohrung 6 durch das axiale Anpressen derLamelle 8 auf den Dichtring 9 (2)in der Nut 10 des Flanschs 4 geschlossen. DieLamelle 8, die Lamellenstange 22 (1)und das Kraftuntersetzungsstück 20, über diedie Lamelle 8 in Position gehalten wird, werden in radialerRichtung durch die gespannte Blattfeder 11 und die gespannteDruckfeder 12 angetrieben. Die Druckfeder 12 befindetsich im gespannten Zustand vollständig in der Führungshülse 77,die, wie die Druckfeder 12, an einem Ende mit der Blattfeder 11 verbundenist. Im gespannten Zustand der Druckfeder 12 sitzt die Führungshülse 77 aufdem Verbindungsstück 78 auf, welchesLamellenstange 22, Druckfeder 12 und Lamelle 8 verbindet.Die Lamellenstange 22 gleitet lose in der Stopfbüchse 52,die die UHV-Kammer 1 von der HV-Kammer 18 trennt.
    [0022] Nachder Reparatur des gefährdetenVakuumsystems der Bohrung 7 kann das Ventil mit Hilfe desRückholstabs 13 ohneBrechen des Vakuums wieder geöffnetwerden.
    [0023] Anden beiden Enden der UHV-Kammer 1 sind über die beiden Flansche 14 und 15 dieAbschlussplatten 16 und 17 vakuumdicht befestigt.In die Abschlussplatte 16 ist die Stopfbüchse 52 integriert.An die Abschlussplatte 16 ist die HV-Kammer 18 über denFlansch 19 hermetisch dicht angebaut. In die Abschlussplatte 17 istder Stutzen 33 eingeschweißt, in dem die Lamellenführung, dieaus zwei Längsschienen 34,den Querstreben 35 und 36 und der Lochblende 37 (2)besteht, in axialer Richtung verschiebbar, aufgehängt ist.Auf der anderen Seite ist die Lamellenführung über zwei Federn 38 (1)an der Abschlussplatte 16 aufgehängt. Die Lochblende 37,die mit den Längsschienen 34 verschraubtist, besitzt ein Loch, das mit den Bohrungen 6 und 7 derFlansche 4 und 5 fluchtet, und eine Aussparungfür dieDruckfeder 12. Die bewegte Lamelle 8 wird über Reibungskräfte aperiodischgedämpft, diedurch die am Flansch 3 befestigten Druckfedern 32 (2) über dieBlende 37 auf die Lamelle 8 ausgeübt werden.
    [0024] DieHV-Kammer 18 enthältdie kraftuntersetzende Klinke und das auslösende elektronische Element.Das Kraftuntersetzungsstück 20 (1)der kraftuntersetzenden Klinke ist in der Führung 21 verschiebbar.Die Lamellenstange 22 ist über den Bolzen 23 (4)fest mit einem Ende des Kraftuntersetzungsstücks 20 verbunden.Das andere Ende des Kraftuntersetzungsstücks 20 besitzt einenbajonettartigen Verschluss und ist normalerweise frei (4).Das Kraftuntersetzungsstück 20 wirddurch die Rolle 24 des drehbar um die feste Achse 25 gelagertenAnkers 26 in Position gehalten, wobei die Rolle 24 aufder schiefen Ebene 27 des Kraftuntersetzungstücks 20 abrollbarist. Die Achse 25 ist in der Führung 21 (1),gelagert. Der Winkel β zwischen derschiefen Ebene 27 und der Senkrechten zu dem durch dieRolle 24 und die Achse 25 gegebenen Vektor r →1, bestimmt die Größe der Kraftuntersetzung zwischender Kraft F →2, die auf das Kraftuntersetzungsstück 20 durchdie Blattfeder 11 und die Druckfeder 12 ausgeübt wird,und der Kraft F →2, die, über das auf beiden Seiten drehbargelagerte Verbindungsstück 74,auf den, durch einen Permanentmagneten gehaltenen, Magnetanker 28 wirkt,der mit dem Anker 26 durch die Achsen 29 und 30 drehbar verbundenist.
    [0025] DasVerhältnisF2/F1 ist gegebendurch F2/F1 =2r2cosα/(r1sin2β),wobeir2 der Abstand der Achse 25 vonder Achse 29 und α derWinkel zwischen F →2 und r →1 bedeuten. Durchdie einstellbare Feder 45, die in den Anker 26 eingehängt ist,wird eine Kraft erzeugt, mit der die Haftreibung der um eine Achsedrehbaren Rolle 24 überwundenwird.
    [0026] ImAuslösefallwird das Permanentmagnetfeld durch das von einem Strompuls erzeugteFeld des Elektromagneten 31 aufgehoben. Die Auslösezeit entsprichtder Anstiegszeit Δtdes Strompulses. Nach Δt ≈ 0.2 ms hatder Strom den Wert erreicht, mit dem ein Magnetfeld erzeugt wird,das das Haltefeld des Permanentmagneten kompensiert. Damit wird derMagnetanker 28 kräftefreiund durch die Kraft F1 aus dem Elektromagneten 31 herausgezogen,wobei sich der Anker 26 dreht, und die Rolle 24 biszum Ende der schiefen Ebene 27 des Kraftuntersetzungsstücks 20 abrolltund das Kraftuntersetzungsstück 20 freigibt,so dass sich dieses durch die Kraft F2 inder Führung 21 soweit bewegt, bis die Lamelle 8 durch die Kraft der Druckfedern 32 aperiodischgedämpft ist.Währendder Lamellenbewegung gleitet die Lamellenstange 22 leichtgängig inder Stopfbüchse 52.
    [0027] ZumWiederöffnendes Ventils ist der Rückholstab 13 durchden Querstift 39 (4) in denbajonettartigen Verschluss des Kraftuntersetzungsstücks 20 einrastbar.Mit Hilfe des Rückholstabs 13 kanndie Lamelle 8 des ausgelösten Ventils über die Lamellenstange 22 unddas Kraftuntersetzungsstück 20 wiederin die Ausgangsposition zurückgeholt,und die Blattfeder 11 und die Druckfeder 12 gespannt werden(1). Die Feder 45 kann über denSeilzug 75 durch Verschieben des Stabs 46 entspanntwerden. Dadurch dreht sich der Anker 26 unter der Wirkungder vom Permanentmagneten und einer schwachen Rückholfeder 56 aufden Magnetanker 28 ausgeübten Kraft zurück, derMagnetanker 28 erreicht die maximale Haltekraft im Permanentmagneten, unddie Rolle 24 kommt in Kontakt mit der schiefen Ebene 27 desKraftuntersetzungsstücks 20.Der Rückholstab 13 kannin dieser Position der Rolle 24 aus dem Kraftuntersetzungsstück 20 ausgerastet werden,wobei die Blattfeder 11 und die Druckfeder 12 gespanntbleiben. Nach dem Spannen der Feder 45 ist das Ventil wiederauslösbar.
    [0028] DerRückholstab 13 gleitetin der Stopfbüchse 40,die mit der HV-Kammer-Abschlussplatte 41 verbunden ist.Die Verschiebung des Rückholstabs 13 geschiehtdurch die Mutter 42. Die Führung 43 besitzt eineNut in zwei Ebenen, in der der mit dem Rückholstab 13 verbundeneBolzen 44 gleiten kann, so dass der Rückholstab 13 mit indas Kraftuntersetzungsstück 20 ein-bzw. ausgerastetem Querstift 39 bewegt werden kann.
    [0029] DerStab 46 ist in der Führung 47 mitHilfe der Mutter 48 verschiebbar, ohne sich zu drehen,da der mit dem Stab 46 verbundene Stift 49 ineiner Nut der Führung 47 beweglichist. Der Stab 46 gleitet in der Stopfbüchse 50, die mit demHV-Kammerflansch 51 verbunden ist.
    [0030] In 5 istdas Auslösesystemmit einem relaisartigen Magneten 53 dargestellt. Durcheinen Strompuls wird im Auslösefallder Magnetanker 54, der mit der Rolle 55 des Ankers 26 inEingriff ist, gegen die Kraft der schwachen Zugfeder 57,vom relaisartigen Magneten 53 angezogen, und die Rolle 55 freigegeben.Damit beginnt sich der Anker 26, unter Wirkung der KraftF1, zu drehen, bzw., das Kraftuntersetzungsstück 20 sichzu bewegen, und das Ventil ist ausgelöst. Durch die schwache Zugfeder 56 wirdder Anker 26 nach dem Wegbewegen des Kraftuntersetzungsstücks 20 wiederin die Ausgangsposition zurückgedreht.
    [0031] 6 zeigtein Auslösesystemmit einem piezoelektrischen Relais, bestehend aus dem, mit der Masse 58 beaufschlagten,Anker 59, der mit der Rolle 55 des Ankers 26 inEingriff ist. Durch einen Spannungspuls wird im Auslösefall dieMasse 58 durch den axialen piezoelektrischen Aktuator 60,gegen die Kraft der schwachen Zugfeder 57, beschleunigt,so dass sich der Anker 59 über die Rolle 55 bewegtund den Anker 26 freigibt. Durch die schwache Zugfeder 56 wirdder Anker 26 nach dem Wegbewegen des Kraftunterset zungsstücks 20 wiederin die Ausgangsposition zurückgedreht.
    [0032] In 7 istein Auslösesystemskizziert, bei dem der piezoelektrische Biegeaktuator 61 mitdem Anker 26 in Eingriff ist. Durch einen Spannungspuls verbiegtsich im Auslösefalldas untere Ende des Biegeaktuators 61 nach rechts und gibtden Anker 26 frei. Durch die schwache Zugfeder 56 wirdder Anker 26 nach dem Wegbewegen des Kraftuntersetzungsstücks 20 wiederin die Ausgangsposition zurückgedreht.
    [0033] In 8 istein Auslösesystemmit dem federnden Element 62 skizziert. Die dünne Platte 64 ist über denRahmen 73 entweder direkt mit der, mit der Blattfeder 11 undder Druckfeder 12 beaufschlagten, Lamellenstange 22,oder, überein Verbindungsstück 74 undeinen drehbaren Anker 26, mit dem Kraftuntersetzungsstück 20 verbunden(9). Auf der anderen Seite besitzt die dünne Platte 64 einenbajonettartigen Verschluss 76 zum Einrasten des Querstifts 39 desRückholstabs 13.Mit Hilfe des federnden Elements 62 (10)wird die Anpresskraft des Zylinders 63 auf die dünne Platte 64 unddamit die Reibungskraft F2, bzw., über diekraftuntersetzende Klinke, die Reibungskraft F1,aufgebracht, die die dünnePlatte 64 hält.
    [0034] In 10 isteine Seitenansicht des federnden Elements 62 skizziert.Bei offenem Ventil wird durch die Schraube 65 über dasPiezoelement 66, mit dem die erforderliche Anpresskraftgemessen wird, die dünnePlatte 64 zwischen den Zylinder 67 und den Zylinder 63 gepresst.Dabei wird die, zwischen dem Zylinder 63 und dem mit demGehäuse 68 verbundenenQuerteil 69 befindliche, Feder 70 gespannt. MitHilfe der Schraube 71 wird der axiale piezoelektrischeAktuator 72 vorgespannt. Die Materialien des Gehäuses 68 undder Zylinder 63 und 67 müssen bzgl. des axialen piezoelektrischenAktuators 72 temperaturkompensiert sein, oder die Schrauben 71 und 65 durchPiezomotoren nachgeregelt werden. Durch einen Spannungspuls wirdim Auslösefallder axiale piezoelektrische Aktuator 72 gedehnt. Damitwird die Anpresskraft des Zylinders 63 auf die dünne Platte 64 aufgehoben,der Rahmen 73 wird durch die Kraft F2 bzw.F1 bewegt, und das Ventil ist ausgelöst.
    [0035] In 11 istdie Elektronik fürden Elektromagneten 31 skizziert. Da das Feld des eingebauten Permanentmagnetennur bei einem bestimmten Strom des Elektromagneten 31 kompensiertist, muss bei der elektronischen Auslösung der Bindung dieser Strommöglichstschnell erreicht und dann auf diesem Wert so lange gehalten werden,bis der Magnetanker 28 ein bestimmtes Stück aus demElektromagneten 31 herausgezogen ist. Die Spule 79 des Elektromagneten 31 istbei offenem elektronischem Schalter 80 stromlos. Im Auslösefall wirdder elektronische Schalter 80 durch einen UHV-Sensor kurzgeschlossen,und der Kondensator 81, der von der am Punkt 82 angelegtenSpannungsquelle überden Widerstand 84 aufgeladen ist, über die Spule 79 entladen.Der Schalter 83 begrenzt den Entladestrom auf den gefordertenWert.
    1 UHV-Kammer 2 Flansch 3 Flansch 4 Flansch 5 Flansch 6 Bohrung 7 Bohrung 8 Lamelle 9 Dichtring 10 Nut 11 Blattfeder 12 Druckfeder 13 Rückholstab 14 Flansch 15 Flansch 16 Abschlussplatte 17 Abschlussplatte 18 HV-Kammer 19 Flansch 20 Kraftuntersetzungsstück 21 Führung 22 Lamellenstange 23 Bolzen 24 Rolle 25 Achse 26 Anker 27 SchiefeEbene 28 Magnetanker 29 Achse 30 Achse 31 Elektromagnet 32 Druckfeder 33 Stutzen 34 Längsschiene 35 Querstrebe 36 Querstrebe 37 Lochblende 38 Feder 39 Querstift 40 Stopfbüchse 41 Abschlussplatte 42 Mutter 43 Führung 44 Bolzen 45 Feder 46 Stab47 Führung 48 Mutter 49 Stift 50 Stopfbüchse 51 Flansch 52 Stopfbüchse 53 RelaisartigerMagnet 54 Magnetanker 55 Rolle 56 Feder 57 Feder 58 Masse 59 Anker 60 Aktuator 61 Biegeaktuator 62 FederndesElement 63 Zylinder 64 Dünne Platte 65 Schraube 66 Piezoelement 67 Zylinder 68 Gehäuse 69 Querteil 70 Feder 71 Schraube 72 Aktuator 73 Rahmen 74 Verbindungsstück 75 Seilzug 76 BajonettartigerVerschluss 77 Führungshülse 78 Verbindungsstück 79 Spule 80 ElektronischerSchalter 81 Kondensator 82 Punktin der Schaltung 83 ElektronischerSchalter 84 Widerstand
    权利要求:
    Claims (11)
    [1] Schnellschließendes Hochvakuumventil zum hermetischdichten Absperren eines Vakuumteils (6) einer UHV-Kammer(1),welcher normalerweise in Offenstellung gehalten ist, und zum Schließen eine durcheine Feder (12) oder durch mehrere gekoppelte Federn (11, 12)angetriebene Lamelle (8) schnell in die radiale Schließpositionzwischen einen Flansch (4) mit Dichtring (9) undeine axial (senkrecht zur Lamelle) bewegliche, mit Federn (32)beaufschlagte, Lochblende (37) bringbar ist, wobei diemit den Federn (11, 12) beaufschlagte Lamelle(8) in der Offenstellung des Ventils über eine Lamellenstange (22) undgegebenenfalls ein Kraftuntersetzungsstück (20) gehalten ist,und zum Schließendes Ventils, die Bewegung des Kraftuntersetzungsstücks (20)und der Lamelle (8) oder die Bewegung der Lamelle (8)direkt, durch einen Strom- oder Spannungspuls auslösbar unddurch den Druck der Federn (32) dämpfbar ist, und zum Offnendes Ventils. unter Vakuum, ein Rückholstab(13), durch einen Querstift (39) am Ende, in einenbajonettartigen Verschluss des Kraftuntersetzungsstücks (20)oder in einen mit der Lamellenstange (22) verbundenen bajonettartigenVerschluss (76) einrastbar ist, und eine Feder (12)oder mehrere beaufschlagte Federn (11, 12) derLamelle (8), durch radiales Herausziehen des Rückholstabs (13)spannbar sind, und die Lamelle (8) wieder aus ihrer Schließstellungin die Offenstellung bewegbar ist, und das Kraftuntersetzungsstück (20)oder die Lamelle (8) direkt, in Position haltbar ist, undder Rückholstab(13) wieder aus dem Kraftuntersetzungsstück (20)oder aus dem mit der Lamellenstange (22) verbundenen Verschluss(76) ausrastbar ist.
    [2] SchnellschließendesHochvakuumventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieLamelle (8), gegebenenfalls über das Kraftuntersetzungsstück (20),in dessen schiefer Ebene (27) eine Rolle (24)eines um eine feste Achse (25) drehbaren, mit Federn (45, 56)beaufschlagten, Ankers (26) abrollbar ist, wobei eine bestimmteKraftuntersetzung zwischen dem gespannten Kraftuntersetzungsstück (20)und einem Ende des drehbaren Ankers (26), bzw. ein bestimmtes,auf den drehbaren Anker (26) wirkendes, Drehmoment, erreichbarist, überein, in dem drehbaren Anker (26) und einem Anker (28)eines Elektromagneten (31) drehbar gelagertes Verbindugsstück (74),durch einen mit einem Permanentmagneten gehaltenen Anker (28)eines Elektromagneten (31) oder durch den Anker (54)eines relaisartigen Magneten (53) oder durch den Anker(59) eines piezoelektrischen Relais (60) oderein mit Piezoelementen (61) zusammengesetztes System oder einegespannte dünnePlatte (64), durch Drücken durchein mit einem axialen piezoelektrischen temperaturkompensiertenAktuator (72) beaufschlagten, gegebenenfalls mit Piezomotorennachgeregelten, federnden Element (62), in Position haltbarist, und die Bewegung des Kraftuntersetzungsstücks (20) und der Lamelle(8), und die Drehung des Ankers (26), durch Aufhebendes Permanentmagnetfelds durch den Elektromagneten (31)mit einem Strompuls oder durch Anziehen des Magnetankers (54) desrelaisartigen Magneten (53) durch einen Strompuls oderdie Bewegung des Piezosystems (60, 61) durch einenSpannungspuls auslösbarist oder die Bewegung der dünnenPlatte (64) und der Lamelle (8) durch Öffnen desfedernden Elements (62, 72) durch einen Spannungspulsauslösbarist.
    [3] SchnellschließendesHochvakuumventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungeiner Feder (12) oder mehrerer gekoppelter Federn (11, 12)durch eine Führungshülse (77) einstellbarist, die an einem Ende auf das Verbindungsstück (78) von Lamellenstange(22), Feder (12) und Lamelle (8) aufsetzbarist.
    [4] SchnellschließendesHochvakuumventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die Lamelle (8) in einer, an Feder(38) aufgehängten,beweglichen Lamellenführung(34, 35, 36, 37) zwischen demDichtring (9) und der an einem Führungsrahmen (34, 35, 36)befestigten Lochblende( 37) axial verschiebbar ist.
    [5] SchnellschließendesHochvakuumventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche; dadurchgekennzeichnet, dass die Bewegung der Lamelle (8) nachder Auslösungdurch Druckfedern (32) dämpfbar ist, wobei die Druckfedern(32) überdie Lochblende (37) axial auf die Lamelle (8) einwirkbarsind.
    [6] SchnellschließendesHochvakuumventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass sich die federbeaufschlagte Lamelle (8, 11, 12),der federbeaufschlagte Führungsrahmen(34, 35, 36, 38) und die federbeaufschlagteLochblende (37, 32) in der UHV-Kammer (1)befinden, und sich das Kraftuntersetzungsstück (20) und der Elektromagnet(31) oder der relaisartige Magnet (53) oder daspiezoelektrische Relais (60) oder das mit Piezoelementen(61) zusammengesetzte System oder die gespannte dünne Platte(64) und das federnde Element (62) etc. in einerHV-Kammer (18) befinden, und die UHV-Kammer (1)von der HV-Kammer (18) durch die Stopfbüchse (52) und dieLamellenstange (22) hermetisch dicht getrennt sind.
    [7] SchnellschließendesHochvakuumventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass das Kraftuntersetzungsstück (20) in einer Führung (21)beweglich ist, und die Lamellenstange (22) in einer Stopfbüchse (52)leichtgängigverschiebbar und durch die Stopfbüchse (52) gedichtetist.
    [8] SchnellschließendesHochvakuumventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass der Rückholstab (13)in einer Führung (43)und einer Stopfbüchse(40) verschiebbar ist und durch die Stopfbüchse (40)gedichtet ist.
    [9] SchnellschließendesHochvakuumventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die Spannung einer, am drehbaren Anker (26)befestigten, am Magnetanker (28) ziehende, Feder (45) über einenSeilzug (75) und einen, durch eine Stopfbüchse (50)gedichteten, Stab (46) veränderbar ist, und der Stab (46)in einer Führung(47) und der Stopfbüchse(50) verschiebbarist, ohne sich zu drehen, wobei ein mit dem Stab (46) verbundenerStift (49) in einer Nut der Führung (47) beweglichist.
    [10] SchnellschließendesHochvakuumventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass der drehbare Anker (26) bei entspannterZiehfeder (45) durch eine Feder (56) wieder indie Ausgangslage bringbar ist.
    [11] SchnellschließendesHochvakuumventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die Spule (79) des Elektromagneten(31) im Auslösefallschnell durch eine elektronische Schaltung mit einem Strom erregbarist, der eine bestimmte Zeit auf einem konstanten Wert haltbar ist.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004004601B4|2006-04-27|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
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    2005-09-01| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
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