ВАКУУМНЫЙ ШИБЕРНЫЙ КЛАПАН Российский патент 1996 года по МПК F16K3/10 

Изобретение относится к запорной арматуре высоковакуумных систем и предназначено для многокамерных установок молекулярно-лучевой эпитаксии, установок переноса, других исследовательских и технологических систем.

Известен вакуумный шиберный затвор, содержащий корпус, в котором размещен запорный орган, выполненный в виде диска с уплотнителем и кинематически связанный с приводной кареткой (1).

Недостатком этого устройства является малая надежность работы механизма, связанная с отсутствием в кинематике затвора элементов, предотвращающих трение запорного органа и уплотнителя о поверхность седла, чем вызывается повышенный износ уплотнителя.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по совокупности признаков является высоковакуумный клапан шиберного типа, содержащий корпус с входным и выходным фланцами, внутри которого расположен запорный узел, связанный с приводом и выполненный в виде опорного диска и запорной пластины, взаимодействующих с уплотняющим механизмом и фиксатором, диск и пластина связаны друг с другом упругими направляющими и снабжены парой симметрично установленных между ними двуплечих рычагов с уплотнительными механизмами, причем оси рычагов размещены на диске и пластине перпендикулярно им, рычаги одним плечом связаны со штоком, а на другом плече размещены роликовые захваты, взаимодействующие с пазами фиксаторов, причем радиус кривизны пазов равен радиусу поворота осей роликовых захватов. Сам уплотнительный механизм выполнен в виде тел качения, расположенных в гнездах рычагов с возможностью контакта с ответными фигурными гнездами в диске и пластине запорного органа [2]
Надежная работа устройства связана с предотвращением трения запорного органа и уплотнителя о поверхность седла и уменьшением износа уплотнителя, поэтому роликовые захваты должны очень точно входить в пазы фиксаторов, что значительно усложняет конструкцию клапана, следовательно, снижает надежность работы всего механизма.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в упрощении конструкции клапана и повышении надежности его работы.

Поставленная задача достигается тем, что в вакуумном шиберном клапане, содержащем корпус с входным и выходным фланцами, расположенный в корпусе запорный узел, выполненный в виде опорного диска и запорной пластины, связанных между собой упругими направляющими и снабженных парой симметрично установленных между ними рычагов с уплотнительными механизмами, и привод, кинематически связанный через рычаги и шток с опорным диском, кинематическая связь опорного диска с приводом выполнена с упругими элементами, каждый из которых размещен между опорным диском и соответствующим рычагом.

Конструкция шиберного клапана позволяет исключить трение запорного узла об уплотнительную поверхность корпуса клапана при разуплотнении, так как упругая связь рычагов с опорным диском при его перемещении оставляет на месте запорный узел до тех пор, пока рычаги не дойдут до упоров на опорном диске и, следовательно, запорная пластина с уплотнителем с гарантией отойдут от сопряженной поверхности.

Упрощение конструкции клапана и повышение надежности его работы достигается упрощением конструкции рычагов (исключением плеч с роликовыми захватами, исключением профильных фиксаторов на корпусе), заменой сложного взаимодействия роликовых захватов с пазами фиксаторов на упругое поджатие рычагов.

На фиг. 1 изображен вакуумный шиберный клапан в момент, когда запорный узел перемещен до упора в торцевую стенку корпуса, общий вид; на фиг. 2 то же, в момент уплотнения; на фиг. 3 сечение А-А на фиг. 2 по уплотняющему механизму.

Устройство содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 фланцами, внутри которого расположен запорный узел, состоящий из опорного диска 4 и запорной пластины 5 с уплотнителем 6.

На опорном диске 4 симметрично расположены рычаги 7 с упругими элементами, выполненными, в частности, в виде упругих пластин 8 (либо винтовых пружин, торсионов и т.д.), жестко связанных с рычагами 7, упирающихся в бобышки 9 и прижимающих рычаги 7 к упорам 10. Бобышки 9 и упоры 10 жестко связаны с опорным диском 4, т.е. каждый из упругих элементов (пластины 8) размещен между опорным диском и соответствующим рычагом.

Рычаги 7 имеют также сквозные гнезда с шариками 12 уплотнительного механизма, взаимодействующие с фигурными гнездами 13 в опорном диске 4 и запорной пластине 5. Опорный диск 4 и запорная пластина 5 связаны между собой упругими направляющими 14. Опорный диск снабжен роликами 15, на которых он перемещается внутри корпуса клапана. Рычаги 7 опорного диска 4 кинематически связаны через шток 16 с приводом, состоящим, в частности, из винтового механизма 17, отделенного от корпуса клапана герметизирующим сильфоном 18 с помощью промежуточного рычага 19.

Устройство работает следующим образом.

Под действием винтового механизма 17 промежуточный рычаг 19 воздействует на шток 16, который связан с рычагами 17 запорного узла. Так как рычаги 7 прижаты упругими пластинами 8 в плоскости их поворота к упорам 10 опорного диска в сторону привода, то запорный узел перемещается на роликах 15 в направлении перекрытия проходного сечения клапана. Опорный диск 4 и запорная пластина 5 при этом притянуты друг к другу упругими направляющими 14, шарики 12 утоплены в фигурных гнездах 13. Запорный узел перемещается до упора в торцевую стенку корпуса 1, после чего усилие привода, взаимодействующее на рычаги 7, приводит к их повороту в плоскости опорного диска 4 и дополнительному сжатию упругих пластин 8, которые упираются в бобышки 9. При этом шарики 12 уплотнительного механизма выходят на периферию гнезд, разжимая при этом опорный диск 4 и запорную пластину 5. Опорный диск прижимается к корпусу клапана роликами 15, а запорная пластина прижимается к корпусу клапана уплотнителем 6. Открытие клапана происходит в обратном порядке.

При этом запорный узел не может быть сдвинут в направлении привода, пока рычаги не упрутся в упоры опорного диска. Соответственно шарики уплотнительного механизма утопятся в гнездах пластины и диска, т.е. пластина с уплотнителем вернется в исходное положение до начала движения запорного узла в сторону привода.

При работе клапана винтовой механизм 17 и корпус клапана постоянно отделены друг от друга герметизирующим сильфоном 18.

Таким образом, предлагаемая конструкция вакуумного шиберного клапана позволяет повысить надежность работы упрощением конструкции запорного узла.

Указанные клапаны найдут применение в установках переноса по изготовлению фотоэлектронных приборов для отделения вакуумных камер друг от друга, в напылительных установках для отделения вакуумных камер от вакуумных насосов.

Использование: в высоковакуумных системах, в частности в многокамерных установках молекулярно-лучевой эпитаксии, установках переноса и других исследовательских и технологических системах. Сущность изобретения: расположенный в корпусе клапана запорный узел выполнен в виде опорного диска и запорной пластины, связанных между собой упругими направляющими и снабженных парой симметрично установленных между ними рычагов с уплотнительными механизмами. Кинематическая связь опорного диска с приводом выполнена с упругими элементами, каждый из которых размещен между опорным диском и соответствующим рычагом. 3 ил.

ВАКУУМНЫЙ ШИБЕРНЫЙ КЛАПАН, содержащий корпус с входным и выходным фланцами, расположенный в корпусе запорный узел, выполненный в виде опорного диска и запорной пластины, связанных между собой упругими направляющими и снабженных парой симметрично установленных между ними рычагов с уплотнительными механизмами, и привод, кинематически связанный через рычаги и шток с опорным диском, отличающийся тем, что кинематическая связь опорного диска с приводом выполнена с упругими элементами, каждый из которых размещен между опорным диском и соответствующим рычагом.