Сверхвысоковакуумный клапан Советский патент 1992 года по МПК F16K51/02 

Изобретение относится к вакуумной или криогенной технике, а именно к запорной арматуре, обеспечивающей герметизацию прогреваемых или захолаживаемых объемов, и может применяться в сверхвысоковакуум- ных установках для молекулярно-лучевой эпитаксии.

Целью изобретения является повышение надежности работы клапана за счет размещения кинематических элементов вне зоны прогрева или захолаживания.

На фиг.1 изображен сверхвысоковаку- умный клапан, разрез; на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1; на фиг.З - вариант выполнения сверхвысоковакуумного клапана.

Клапан содержит корпус 1, запорный орган 2 с сильфонным узлом 3 и со штоком 4, кинематически связанный с узлом создания усилия уплотнения и механизмом привода 5.

Узел создания усилия уплотнения выполнен в виде изолированной пневмокамеры 6 из эластичного материала со штуцером 7 подачи газа, установленной между запорным органом 2 и механизмом привода 5.

Кинематическая связь механизма привода 5с запорным органом 2 выполнена в виде связанной с корпусом 1 шпильками 8 плиты 9 с шестернями, одна (10) из которых расположена на приводном валу 11, а другие (12) на упомянутых шпильках 8 с образованием с ними винтовых пар. Пневмокамера 6 выполнена в виде цилиндра, один торец 13 которого закреплен на плите 9 (см.фиг.1).

Механизм привода 5 закреплен на плите 9 элементами крепления в виде тонких

О hO OJ

длинных стержней, являющихся тепловыми мостами, обеспечивающими тепловую развязку с корпусом 1.

На фиг.З изображен вариант выполнения клапана, в котором кинематическая связь механизма привода 5 с запорным органом 2 выполнена в виде охваченного концом приводного вала 11 штока 4, образующего с концом вала 11 винтовую пару. На конце приводного вала 11 установлена упорная втулка 14 с возможностью вращения и фиксации от осевого перемещения упорными буртами, выполненными на валу 11. При этом варианте пневмокамера 6 выполнена кольцеобразной, верхний ее торец связан с корпусом 1, а нижний подвижный торец - с упорной втулкой 14. Механизм привода 5 установлен на упорную втулку 14 через стержни 15. Вал 11, связывающий муфту предельного момента 16 механизма привода 6 со штоком 4, выполнен ступенчатым. Тонкая часть приводного вала 11 является тепловым мостом и обеспечивает тепловую развязку между корпусом 1 и механизмом привода 5 так же, как и стержни 15. Муфта предельного момента 16 находится в зацеплении с ведомым колесом 17, приводимым во вращение электромеханическим приводом 18.

Закрывание клапана осуществляется следующим образом.

Крутящий момент вала 11 механизма привода5черезшестерню Юпередается на шестерни 12, которые, вращаясь на шпильках 8, перемещают плиту 9 до тех пор, пока запорный орган 2 не коснется седла корпуса 1. Механизм привода 5 включается, в штуцер 7 подается управляющий газ, который, поступая в пневмокамеру 6, создает усилие уплотнения. Открывание клапана происходит в обратном порядке.

В варианте, показанном на фиг. 3, закрывание клапана производится вращением ведомого колеса 17 от электромеханического привода 18, передаваемым на приводной вал 11, который, вращаясь в упорной втулке 14, перемещает по резьбе шток 4 с запорным органом 2, до контакта запорного органа с седлом корпуса 1.

После остановки вращения вала 11 подают управляющий газ в штуцер. В пневмо- камере 6 создается усилие уплотнения, передающееся через упорную втулку 14, вал 11, винтовую пару вал 11 - шток 4, запорный орган 2 на седло корпуса 1. Открывание клапана проводится в обратном порядке.

Выполнение узла создания усилия уплотнения в виде изолированной пневмока- меры.из эластичного материала со штуцером подачи газа, установленной между запорным органом и корпусом клапана и механизмом привода, позволяет обеспечить контролируемое усилие уплотнения, которое не меняется в процессе эксплуатации и прогрева клапана, что обеспечивает надежное уплотнение клапана и возможность выполнения тепловой развязки механизма привода от корпуса клапана за счет установки элементов крепления и передачи

0 крутящего момента в виде тепловых мостов (сопротивлений), Механизм привода может легко сниматься на период прогрева, а клапан закрываться вручную.

Перемещение запорного органа в кла5 пане до контакта с седлом осуществляется через мембранный пневмопривод, закрепленный на плите, связанной с корпусом клапана шпильками, образующими винтовые пары с шестернями, установленными на

0 плите, причем шестерни связаны между собой кинематически. Это позволяет вынести из зоны прогрева механизм привода, обеспечить легкий съем и обслуживание механизма привода.

5Выполнение мембранного пневмопривода тороидальным, связанным с запорным органом через упорную втулку, установленную на ведомый вал механизма привода, проходящий через отверстие пневмоприво0 да и образующий винтовую пару со штоком запорного органа,позволяет упростить конструкцию клапана за счет устранения винто- вых пар, образованных шпильками и шестернями, кинематически связанными

5 между собой.

Перемещение запорного органа в этом варианте до контакта с седлом осуществляется винтовой парой ведомый вал механизма привода - шток запорного органа через

0 отверстие в пневмоприводе.

Установка механизма привода на подвижном торце пневмопривода обеспечивает перемещение механизма привода совместно с пневмоприводом при создании

5 усилия уплотнения, что повышает надежность работы клапана и упрощает конструкцию за счет отсутствия компенсатора линейных перемещений при передаче крутящего момента с механизма привода на шток запорного органа.

0

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я 1. Сверхаысоковакуумный клапан, содержащий корпус, запорный орган со штоком, кинематически связанный с узлом

5 создания усилия уплотнения и механизмом привода, соединенным с корпусом элементами крепления, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, узел созданий усилия уплотнения выполнен в виде изолированной пневмокамеры из эластичного материала со штуцером подачи газа, установленной между запорным органом и механизмом привода, а приводной вал и элементы крепления механизма привода выполнены в виде тепловых мостов.

2. Клапан по п.1,отличающийся тем, что кинематическая связь механизма привода с запорным органом выполнена в виде связанной с корпусом шпильками плиты с шестернями, одна из которых расположена на приводном валу, а другие - на

0

упомянутых шпильках с образованием с ними винтовых пар, а пневмокамера выполнена в виде цилиндра, один торец которого закреплен на плите.

3. Клапан поп.1,отличающийся тем, что кинематическая связь механизма привода с запорным органом выполнена в виде охваченного концом приводного вала штока, образующего с упомянутым концом вала винтовую пару, при этом на конце приводного вала установлена упорная втулка, связанная с подвижным торцом пневмокамеры, выполненной кольцеобразной.

Изобретение м.б. использовано в сверх- высоковакуумных установках для молекуляр- но-лучевой эпитаксии. Цель изобретения - повышение надежности клапана. Запорный орган 2 со штоком 4 кинематически связан с узлом создания усилия уплотнения и механизмом привода 5 и соединен с корпусом 1 элементами крепления. Узел создания усилия уплотнения выполнен в виде изолированной пневмокамеры 6 из эластичного материала со штуцером 7 подачи газа. Камера 6 установлена между органом 2 и механизмом привода 5. Приводной вал 11 и элементы крепления выполнены в виде тепловых мостов. Кинематическая связь механизма с органом 2 выполнена в виде связанной с корпусом 1 шпильками 8 плиты 9 с шестернями, одна из которых расположена на валу 11, другие - на шпильках 8 с образованием с ними винтовых пар. Пнев- мокамера 6 выполнена в виде цилиндра, один торец которого закреплен на плите 9. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. Ё

12

/5

Упрабляющий

у газ

vzhzLg

$)иг2

Фиг.З