Die vorliegende Erfindung betrifft ein Vakuumventil.
Sowohl bei Vakuumventilen mit einem eine Ventilstange mit einem Ventilteller umfassenden Schliess- bzw. \ffnungsorgan, wie auch bei Schieberventilen, bei denen, in der Ebene der ventiltechnisch zu beherrschenden \ffnung, ein Schieber bewegt wird, ist es üblich, die \ffnungsbewegung mittels fernbedienbarer Antriebsorgane, wie mittels pneumatischer, hydraulischer, elektromagnetischer, anzutreiben, hingegen die Schliessbewegung federgetrieben, derart, dass z.B. bei Ausfall der Energieversorgung das Ventil in die sichere Schliessposition übergeführt wird.
Dabei muss die Schliessfeder so dimensioniert sein, dass die erforderliche Ventilsitz-Dichtkraft erzeugt wird, sei dies entlang einer z.B. kreisförmigen Dichtungspartie um die Ventilsitzöffnung, sei dies gegen eine linienförmige Dichtungspartie bei Schieberventilen, und, insbesondere in ersterwähntem Fall, zusätzliche differenzdruckabhängige Kräfte, die in \ffnungsrichtung wirken, aufgenommen werden.
In Fig. 1 ist am Beispiel eines schematisch dargestellten Ventils, insbesondere Vakuumventils, mit Ventilstange 1 und Ventilteller 3, ein bekanntes Ventil mit Schliessfeder 5 und gegen die Kraft der Schliessfeder 5 wirkendem \ffnungsantrieb 7 dargestellt. Im weiteren bezeichnet 9 den hier ringförmigen Dichtungsbereich, 11 einen bei Vakuumanwendungen vorzusehenden metallischen Balg, welcher Antrieb 7 und insbesondere Schliessfeder 5 gegen die durch das Ventil zu öffnende bzw. zu schliessende Vakuumverbindung V kapselt.
Mechanische Federn weisen immer eine mit zunehmendem Kompressionsweg steigende Rückstellkraft auf.
Dies ergibt, wie in Fig. 1 rechts dargestellt, eine mit zunehmendem Ventiltellerhub x zunehmende, in Schliessrichtung wirkende Federkraft. Bei x = 0, d.h. geschlossenem Ventil, wirkt die Feder mit der Schliesskraft F, entsprechend der erforderlichen Dichtkraft. Obwohl Ventilschliessfedern üblicherweise eine relativ flache Kennlinie aufweisen, soweit es die Einbauverhältnisse zulassen, nimmt die in Schliessrichtung wirkende Federkraft auf den Ventilteller 3 beim üblichen Arbeitshub s auf einen Wert F2 zu, der üblicherweise ca. 20% bis 30% höher ist als die Federkraft F1 in Schliessposition, welche die erforderliche Dichtkraft im Dichtungsbereich 9 sicherstellt.
Damit müssen die \ffnungsantriebe 7 auf die Kraft F2 ausgelegt werden, obwohl als funktionswesentliche Wirkkraft nur die Federkraft bei x = 0, d.h. F1, benötigt würde. Dies führt zu grösser bauenden, höhere Leistungen aufnehmenden Antriebseinheiten 7 und damit Ventilen.
Ist die Antriebseinheit 7 als elektromagnetische Einheit ausgebildet, so ist weiter zu berücksichtigen, dass der Antriebsstrom quadratisch mit der auszuübenden Kraft zunimmt, d.h. quadratisch zur Differenz (F2-F1).
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, an einem Ventil eingangs genannter Art, insbesondere an einem Vakuumventil, den genannten Nachteil zu beheben.
Dies wird erreicht durch dessen Ausbildung nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1.
Dadurch, dass mit der Ventilsitzöffnung einerseits, mit dem Schliess- bzw. \ffnungsorgan anderseits je mindestens in einer Komponente senkrecht zur Schliessbewegungsrichtung des Organs auskragend sich gegenüberliegende Flächen verbunden sind, welche einen von einem Magnetfeld einer Magnetanordnung durchfluteten, in Schliessposition minimalen Luftspalt aufspannen, wird eine Magnetkraft in Schliessbewegungsrichtung erzeugt, welche, aufgrund des in Schliessposition minimal werdenden Luftspaltes, dort maximal wird, hingegen bei \ffnen des Ventils abnimmt.
Es wird damit erreicht, dass die Antriebseinheit, sei dies eine elektromagnetische, eine pneumatische oder hydraulische, für das \ffnen des Ventils kleiner gebaut werden kann, indem eine solche Einheit für geringere Leistungsaufnahme oder für geringere Antriebsmediumsdrucke ausgelegt werden kann. Sie muss lediglich auf die maximale Gegenkraft, die magnetische Dichtkraft, ausgelegt werden.
Weiterhin bleibt die Selbstschliessungsfunktion erhalten, indem die Magnetkraft bei Ausfall der Antriebsenergie das Ventil weiterhin schliesst.
Weil zudem bekannte Schliessfedern relativ lang sind, ergibt sich beim Ventil gemäss vorliegender Erfindung eine kürzere Bauweise. Auch Ausfälle, wie durch Federbruch bei bekannten schliessfedergetriebenen Ventilen, fallen ausser Betracht, weil die Magnetkraft praktisch unstörbar zur Verfügung steht. Dadurch, dass weiter die feldbedingte Magnetkraft als entlang dem Luftspalt verteilte Kraft auftritt, ergibt sich eine optimale Verteilung des Dichtdruckes an der Dichtungspartie. Im Unterschied zu einer Schliessfeder erreicht weiter die Magnetkraft ihr Maximum bei minimalem Luftspalt, d.h. in geschlossener Ventilposition.
Die baulichen Krafterzeugungsor gane, d.h. insbesondere der Luftspalt, können entlang der Bewegungsbahn des Schliess- bzw. \ffnungsorgans irgendwo vorgesehen werden, was hohe Flexibilität bezüglich des Ventilaufbaues und der Applikation des erfindungsgemässen Vorgehens an bestehenden Ventilkonstruktionen ermöglicht.
Die Magnetkraft kann mithin z.B. direkt auf den Ventilteller wirken, indem an ihm oder am Ventilsitz eine Permanent- und/oder Elektromagnetanordnung vorgesehen wird und, entsprechend, der Gegenpart aus weichmagnetischem Material ausgebildet wird. Auch entlang einer Ventilstange oder, bei einem Schieberventil entlang der seitlichen Schieberführungen, kann die Magnet/Luftspaltanordnung vorgesehen werden.
Bevorzugte Ausführungsvarianten des erfindungsgemässen Ventils, insbesondere Vakuumventils, sind in den Ansprüchen 2 bis 7 spezifiziert.
Die Erfindung wird anschliessend beispielsweise anhand von Figuren erläutert.
Es zeigen:
Fig. 2 schematisch das Grundprinzip eines erfindungsgemässen Ventils;
Fig. 3 ausgehend vom Grundprinzip gemäss Fig. 2, eine bevorzugte Ausführungsvariante eines erfindungsgemässen Ventils, bei dem der Schliesshub bis vor Erreichen der Schliessposition federgetrieben durchlaufen wird;
Fig. 4 ausgehend vom Grundprinzip gemäss Fig. 2, gegebenenfalls auch ausgebildet gemäss Fig. 3, das bevor zugte Vorsehen einer Bewegungsdämpfung für das Schliess- bzw. \ffnungsorgan des Ventils, um Prellen zu verhindern;
Fig. 5 eine weitere Ausführungsvariante eines erfindungsgemässen Ventils, in Darstellung analog zu den Fig. 2 bis 4, bei der die Schliesskraft und damit auch Dichtkraft in Funktion des Hubes gesteuert wird;
Fig. 6 teilweise geschnitten, eine heute bevorzugte Ausführungsvariante eines erfindungsgemässen Ventils.
Die Erfindung soll vorerst, anhand der Fig. 2 bis 5, nach ihrem Grundprinzip erläutert werden.
Daraus ergibt sich für den Fachmann eine grosse Zahl verschiedener Realisationsmöglichkeiten, wovon eine heute realisierte anhand von Fig. 6 vorgestellt werden soll.
Gemäss der schematischen Funktionsdarstellung von Fig. 2 umfasst ein Ventil grundsätzlich ein ortsfestes Bezugssystem, üblicherweise ein Gehäuse 10, mit einem Dichtungsbereich 12, wogegen ein \ffnungs- bzw. Schliessorgan 14, wie mit dem Doppelpfeil K dargestellt, mit seinem organseitigen Dichtungsbereich 17 getrieben wird.
Die Antriebsanordnung zum Bewegen des Schliess- bzw. \ffnungsorgans 14, insbesondere in geöffnete Position, bei welcher es sich um eine elektromagnetische, pneumatische oder hydraulische Antriebseinheit handeln kann, ist in den Fig. 2 bis 5 nicht dargestellt.
Am ortsfesten Gehäuse 10 einerseits und am bewegten Schliess- bzw. \ffnungsorgan 14 anderseits sind je eine Fläche 16o und 16u vorgesehen, welche zwischen sich, in Bewegungsrichtung K betrachtet, einen Luftspalt L aufspannen. Die Flächen 16 sind mindestens in einer Komponente senkrecht zur Richtung K angeordnet, können, wie dargestellt, diesbezüglich senkrecht stehen oder je nach erwünschter Luftspaltauslegung gegebenenfalls gewölbt ausgebildet sein. Die sich gegenüberliegenden Flächen werden durch ein Magnetfeld H, vorzugsweise, aber nicht zwingend, ein statisches, durchflutet. Das das Magnetfeld H erzeugende Magnetsystem 18 ist, wie gestrichelt dargestellt, entweder bewegungsgekoppelt mit dem Organ 14 oder mit dem ortsfesten Gehäuse 10 gekoppelt.
Die magnetfeld-H-durchdrungenen Flächen 16o, 16u werden entweder durch das Magnetsystem 18 selbst definiert oder sind aus weichmagnetischem Material, derart, dass das Organ 14 mit der Magnetkraft F gegen den Dichtungsbereich 12 getrieben wird.
Das Magnetsystem 18 besteht bevorzugterweise aus einer Permanentmagnetanordnung, kann aber auch aus einer Elektromagnetanordnung bestehen oder kann aus der Kombination von Permanent- und Elektromagneten bestehen.
Wird, in Analogie zu Fig. 1, ausgehend von der Schliessposition, der Hub des Organs 14 mit x bezeichnet, so ergibt sich für die Schliesskraft F, ausgehend von der Schliessposition bei x = 0, die in Fig. 2 qualitativ dargestellte, abnehmende Charakteristik.
Nun kann es durchaus möglich sein, das Organ 14 über den gesamten Schliesshub, d.h. von \ffnungsposition bei x = P bis in Schliessposition bei x = 0, mittels des Magnetsystems 18 als Antriebsorgan anzutreiben. In vielen Fällen ist es aber einfacher, das erfindungsgemäss vorgesehene Magnetsystem, insbesondere auch aus konstruktiven Gründen, nur im Annäherungsbereich des Organs 14 an seine Schliessposition zur Wir kung kommen zu lassen.
Zu diesem Zweck wird gemäss Fig. 3, welche der Darstellung gemäss Fig. 2 entspricht und worin dieselben Positionszeichen verwendet sind, vorgeschlagen, auf das Organ 14 eine gehäuse-10-seitige, widergelagerte Schliessfeder 20 wirken zu lassen, welche aber lediglich die Aufgabe hat, die Reibung zwischen Organ 14 und stationärem Gehäuse 10 zu überwinden und das Organ in einen vorgegebenen Annäherungsbereich an den Dichtungsbereich 12 zu treiben, wo dann das erfindungsgemäss vorgesehene Magnetsystem 18 die Restschliessung und die Sicherstellung der Dichtkraft übernimmt.
Wie bereits jetzt aus den Erläuterungen zu Fig. 2 und 3 ersichtlich, kann die konstruktive Anordnung der Flächen 16o bzw. 16u, je nach Ventilaufbau, in weiten Grenzen am Organ 14 bzw. gehäuse-10-seitig frei gewählt werden. So können beispielsweise diese beiden Flächen direkt durch einen Ventilteller, 16o, und einen Ventilsitz, 16u, gebildet werden.
Wie aus dem prinzipiell dargestellten Schliesskraftverlauf in Fig. 2 ersichtlich, wird durch die Magnetkraft F das Organ 14 zunehmend gegen den Dichtungsbereich 12 hin beschleunigt. Um nun zu vermeiden, dass das Organ 14 bei Erreichen seiner Schliessposition (x = 0) prellt, wird gemäss Fig. 4, weiche wiederum der Darstellung gemäss den Fig. 2 und 3 entspricht, vorgeschlagen, ein Dämpfungsfederorgan 22 vorzusehen, welches einerseits am Organ 14 wirkt und anderseits gehäuseseitig widergelagert ist. Dadurch wird, am qualitativen Verlauf von Fig. 2 gestrichelt dargestellt, eine Dämpfung der progressiv beschleunigten Bewegung des Organs 14 im Annäherungsbereich an den Dichtungsbereich 12 erreicht, so dass Prellen vermieden wird.
Als Dämpfungsfederorgan 22 kann dabei in einer bevorzugten Ausführungsform direkt die Elastizität am Dichtungsbereich 12 und/oder am organseitigen Dichtungsbereich 17 vorgesehener elastischer Dichtungsorgane, wie von O-Ring-Dichtungen, ausgenützt werden, gegen deren Elastizität die Magnetschliesskraft F im letzten Annäherungsbereich an die Dichtposition arbeitet.
In Fig. 4 ist eine Ausführungsvariante dargestellt worden, wie mittels eines Federorgans die magnetbewirkte Schliesskraft F insbesondere im Annäherungsbereich des Organs 14 an den Dichtungsbereich 12 in Abweichung von der Magnetkraftcharakteristik optimal angepasst werden kann, d.h. eine Schliesskraftdämpfung vorgenommen wird in Funktion des Hubes x.
Gemäss Fig. 5 kann dies im Weiteren auch durch Ausnützung einer Permanent/Elektromagnetanordnung 18a in noch weit flexiblerem Masse realisiert werden. Hierzu wird ein Hubdetektor 24 vorgesehen, dessen Ausgangssignal s(x) abhängig vom Hub x des Organs 14 ist. Das Ausgangssignal s(x) des Detektors 24 wird linear oder nicht linear an einer Aufbereitungseinheit 26 verstärkt und steuert den Elektromagnetstrom I der an der Einheit 18a vorgesehenen Elektromagnete an. Beim Detektor 24 kann es sich dabei in höchst einfacher Art und Weise um eine elektrische Schaltstrecke handeln, welche bei Annäherung des Organs 14 an den Dichtungsbereich 12 schliesst und ab dann die Elektromagnetanordnung unter Strom setzt.
Eine solche Schaltstrecke lässt sich beispielsweise ohne weiteres im Schliessungsbereich des Organs 14 realisieren, beispielsweise durch Ausnützung des Organs 14 selbst als elektrische Schaltstrecke, um die Elektromagnet-Teilanordnung oder -Anordnung an der Einheit 18a zu aktivieren.
In Fig. 6 ist ein heute bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Ventils in Form eines Vakuumventils dargestellt. Auf der Teil des \ffnungs- bzw. Schliessungsorgans 14 gemäss den Fig. 2 bis 4 bildenden Ventilstange 14a ist ein Anker 30 axial verschieblich gelagert, der durch das Feld einer Spulenanordnung 32 angetrieben wird. Der Anker 30 wirkt in \ffnungsrichtung auf eine Schulter 14b an der Ventilstange 14a, um letztere hochzuheben, und ist verkantbar an der Ventilstange 14a gelagert, wozu seine Bohrung 30b gegenüber dem durchmesserverringerten Abschnitt der Ventilstange 14a Spiel aufweist. Damit kann sich, in \ffnungsposition des Ventils, der Anker 30 mit seiner oberen Stirnfläche plan an die ortsfeste Gegenfläche 30c legen.
Der gleichzeitig als Dämpfungskolben wirkende Anker 30 gleitet mittels Dichtungen 34 dichtend an einer Zylinderbohrung 43 und definiert darin, je nach seiner Position, Zylinderkammern 34o und 34u.
Eine erste Ein/Ausströmleitung 36u mündet in die untere Kammer 34u ein, eine weitere Ein/Ausströmleitung 36o in die obere 34o. Als Strömungsstellglieder sind in die Ein/Ausströmleitungen 36 Filter wählbarer Strömungsleitwerte eingesetzt. Sie sind auswechselbar. Wie gestrichelt bei 38 dargestellt, ist, zusätzlich oder anstelle der Leitungen 36, im Anker 30 eine Überströmleitung eingearbeitet, worin ein Filter gegebenen Strömungsleitwertes, vorzugsweise auswechselbar, eingebaut ist.
Die Kolbenstange 14a wirkt auf einen Ventilteller 40, an welchen sich eine Schliessfeder 42 abstützt, welche gehäuseseitig widergelagert ist. Der Ventilteller 40, ebenfalls Teil des Schliess- bzw. \ffnungsorgans 14 gemäss den Fig. 2 bis 4, schliesst bzw. öffnet eine Verbindung zwischen Leitungen 44 und 46 eines Vakuumsystems, das mittels eines Metallbalges 48 gegenüber der Ventilstange 14a mit Schliessfeder 42 und Dämpfungseinheit/Antriebseinheit gekapselt ist.
Im Dichtungsbereich um die zu schliessende \ffnung der Leitung 44 ist ein Permanentmagnetring 50 eingelassen. Dies entspricht gemäss den Darstellungen von Fig. 2 bis 4 dem Fall, wo die Magnetanordnung 18 mit dem Gehäuse 10 verbunden ist. Der Ventilteller 40 ist z.B. aus Weicheisen, so dass er durch den Magnetring 50 auf den Ventilsitz gezogen wird. Um im Sinne der Ausführungen zu Fig. 4 ein Prellen zu verhindern, ist eine ohnehin vorzusehende Dichtung 52, sei dies, wie dargestellt, am Ventilteller oder am Ventilsitz oder kombiniert, so ausgebildet, dass in der Schliessendphase der Ventiltellerbewegung die Magnetkraft des Magnets 50 erst komprimierend gegen die Elastizität der Dichtungsanordnung 52 arbeiten muss, wodurch Prellen verhindert wird.
Es ist selbstverständlich ohne weiteres möglich, die Magnetanordnung am Ventilteller vorzusehen oder gar in Schliessrichtung wirkende Magnetanordnungen, sowohl gehäuseseitig wie auch ventilstangen/ventiltellerseitig, sie dabei aus Permanent- und/oder Elektromagneten aufzubauen und/oder die Magnetanordnung zur Schliesskrafterzeugung entlang der Ventilstange 14a irgendwo, wo sich dies konstruktiv am einfachsten realisieren lässt, zu platzieren.
So wäre es bei der Ausführungsvariante von Fig. 6 ohne weiteres möglich, die Magnetanordnung am Anker 30, wie gestrichelt bei 50a dargestellt, vorzusehen, dabei aber den Anker 30 auch in Schliessrichtung gegen einen Anschlag an der Ventilstange 14a zur Wirkung zu bringen.
Die Schliessfeder 42 wirkt nur mit geringer Kraft auf den Ventilteller 40, lediglich um den Ventilteller in den Annäherungsbereich an den Magnetring 50 zu bringen und dabei Reibungen zu überwinden. Die eigentliche dichtende Schliessung erfolgt, mindestens vornehmlich, durch Wirkung des Magnets 50 auf den Ventilteller 40.
The present invention relates to a vacuum valve.
Both in the case of vacuum valves with a closing or opening element comprising a valve rod with a valve disk, and also in the case of slide valves in which a slide is moved in the plane of the opening to be mastered in terms of valve technology, it is common for the opening movement to be controlled by remote control Drive elements, such as pneumatic, hydraulic, electromagnetic, to drive the closing movement, however, spring-driven, such that, for example if the power supply fails, the valve is moved to the safe closing position.
The closing spring must be dimensioned so that the required valve seat sealing force is generated, be it along a e.g. circular sealing section around the valve seat opening, be it against a linear sealing section in slide valves, and, in particular in the first-mentioned case, additional differential pressure-dependent forces acting in the opening direction are absorbed.
1 shows a known valve with closing spring 5 and opening drive 7 acting against the force of closing spring 5 using the example of a schematically illustrated valve, in particular a vacuum valve, with valve rod 1 and valve plate 3. Furthermore, 9 designates the annular sealing area here, 11 a metallic bellows to be provided in vacuum applications, which encapsulates the drive 7 and in particular the closing spring 5 against the vacuum connection V to be opened or closed by the valve.
Mechanical springs always have an increasing restoring force with increasing compression travel.
As shown on the right in FIG. 1, this results in an increasing spring force acting in the closing direction with increasing valve disk stroke x. At x = 0, i.e. When the valve is closed, the spring acts with the closing force F, according to the required sealing force. Although valve closing springs usually have a relatively flat characteristic, insofar as the installation conditions allow, the spring force acting on the valve plate 3 in the closing direction increases during the usual working stroke s to a value F2, which is usually approx. 20% to 30% higher than the spring force F1 in the closed position, which ensures the required sealing force in the sealing area 9.
Thus, the opening drives 7 must be designed for the force F2, although only the spring force at x = 0, i.e. F1, would be needed. This leads to larger-sized, higher power-consuming drive units 7 and thus valves.
If the drive unit 7 is designed as an electromagnetic unit, it must also be taken into account that the drive current increases quadratically with the force to be exerted, i.e. quadratic to the difference (F2-F1).
It is an object of the present invention to remedy the disadvantage mentioned on a valve of the type mentioned above, in particular on a vacuum valve.
This is achieved by its formation according to the characterizing part of claim 1.
Characterized in that with the valve seat opening, on the one hand, with the closing or opening member, on the other hand, at least in one component perpendicularly to the closing movement direction of the organ, opposite surfaces are connected, which span a minimal air gap, flooded by a magnetic field of a magnet arrangement, in the closing position generates a magnetic force in the closing movement direction which, due to the air gap becoming minimal in the closed position, becomes maximum there, but decreases when the valve is opened.
It is thereby achieved that the drive unit, be it an electromagnetic, pneumatic or hydraulic one, can be built smaller for opening the valve, in that such a unit can be designed for lower power consumption or for lower drive medium pressures. It only has to be designed for the maximum counterforce, the magnetic sealing force.
The self-closing function is also retained, as the magnetic force continues to close the valve if the drive energy fails.
Because known closing springs are also relatively long, the valve according to the present invention has a shorter construction. Failures, such as spring breakage in known closing spring-operated valves, are also disregarded because the magnetic force is practically undisturbed. The fact that the field-related magnetic force occurs further than the force distributed along the air gap results in an optimal distribution of the sealing pressure on the sealing part. In contrast to a closing spring, the magnetic force continues to reach its maximum with a minimal air gap, i.e. in closed valve position.
The structural power generation organs, i.e. in particular the air gap can be provided anywhere along the path of movement of the closing or opening member, which enables high flexibility with regard to the valve structure and the application of the inventive method to existing valve constructions.
The magnetic force can therefore e.g. act directly on the valve plate by providing a permanent and / or electromagnet arrangement on it or on the valve seat and, accordingly, the counterpart is made of soft magnetic material. The magnet / air gap arrangement can also be provided along a valve rod or, in the case of a slide valve, along the lateral slide guides.
Preferred embodiment variants of the valve according to the invention, in particular vacuum valve, are specified in claims 2 to 7.
The invention is subsequently explained, for example, using figures.
Show it:
2 shows schematically the basic principle of a valve according to the invention;
3, starting from the basic principle according to FIG. 2, a preferred embodiment variant of a valve according to the invention, in which the closing stroke is carried out in a spring-driven manner until the closing position is reached;
FIG. 4, starting from the basic principle according to FIG. 2, optionally also designed according to FIG. 3, the preferred provision of a movement damping for the closing or opening member of the valve in order to prevent bouncing;
5 shows a further embodiment variant of a valve according to the invention, in a representation analogous to FIGS. 2 to 4, in which the closing force and thus also the sealing force are controlled as a function of the stroke;
Fig. 6 partially cut, a preferred embodiment of a valve according to the invention today.
The invention is initially to be explained on the basis of FIGS. 2 to 5 according to its basic principle.
This results in a large number of different implementation options for the person skilled in the art, one of which is to be presented today with reference to FIG. 6.
According to the schematic functional illustration of FIG. 2, a valve basically comprises a stationary reference system, usually a housing 10, with a sealing area 12, whereas an opening or closing element 14, as shown by the double arrow K, is driven with its sealing area 17 on the organ side .
The drive arrangement for moving the closing or opening member 14, in particular in the open position, which can be an electromagnetic, pneumatic or hydraulic drive unit, is not shown in FIGS. 2 to 5.
A surface 16o and 16u are provided on the stationary housing 10 on the one hand and on the moving closing or opening member 14 on the other hand, which, viewed in the direction of movement K, span an air gap L between them. The surfaces 16 are arranged in at least one component perpendicular to the direction K, can, as shown, be perpendicular in this regard or, depending on the desired air gap design, can be curved. The opposing surfaces are flooded by a magnetic field H, preferably, but not necessarily, a static one. The magnetic system 18 generating the magnetic field H is, as shown in dashed lines, either coupled to the movement 14 or to the fixed housing 10.
The magnetic field H-penetrated surfaces 16o, 16u are either defined by the magnet system 18 itself or are made of soft magnetic material such that the member 14 is driven against the sealing area 12 with the magnetic force F.
The magnet system 18 preferably consists of a permanent magnet arrangement, but can also consist of an electromagnet arrangement or can consist of the combination of permanent and electromagnets.
If, in analogy to FIG. 1, starting from the closing position, the stroke of the organ 14 is denoted by x, the closing force F, starting from the closing position at x = 0, results in the decreasing characteristic shown qualitatively in FIG. 2 .
Now it may well be possible to move the organ 14 over the entire closing stroke, i.e. from the opening position at x = P to the closing position at x = 0, by means of the magnet system 18 as the drive element. In many cases, however, it is easier to let the magnet system provided according to the invention, in particular also for constructional reasons, only come to its closed position in the proximity of the organ 14 to its effect.
For this purpose, according to FIG. 3, which corresponds to the representation according to FIG. 2 and in which the same position symbols are used, it is proposed to have a housing-10-sided, relocated closing spring 20 act on the organ 14, but this has only the task to overcome the friction between the organ 14 and the stationary housing 10 and to drive the organ into a predetermined proximity region to the sealing region 12, where the magnet system 18 provided according to the invention then takes over the residual closure and ensures the sealing force.
As can already be seen from the explanations for FIGS. 2 and 3, the structural arrangement of the surfaces 16o and 16u, depending on the valve structure, can be freely selected within wide limits on the organ 14 or on the housing 10 side. For example, these two surfaces can be formed directly by a valve plate, 16o, and a valve seat, 16u.
As can be seen from the principle of the closing force shown in FIG. 2, the magnetic force F accelerates the organ 14 towards the sealing area 12. In order to prevent the organ 14 from bouncing when it reaches its closed position (x = 0), it is proposed according to FIG. 4, which in turn corresponds to the illustration according to FIGS. 2 and 3, to provide a damping spring element 22 which, on the one hand, on the organ 14 acts and on the other hand is mounted on the housing side. As a result, as shown in dashed lines on the qualitative course of FIG. 2, damping of the progressively accelerated movement of the organ 14 is achieved in the area of approach to the sealing area 12, so that bouncing is avoided.
In a preferred embodiment, the elasticity of the sealing area 12 and / or of the sealing area 17 provided on the organ side, such as O-ring seals, can be used directly as the damping spring member 22, against whose elasticity the magnetic closing force F works in the last approach area to the sealing position .
4 shows an embodiment variant of how, by means of a spring element, the magnetically actuated closing force F can be optimally adapted, in particular in the region of proximity of the element 14 to the sealing region 12, in deviation from the magnetic force characteristic, i.e. a closing force is damped as a function of the stroke x.
According to FIG. 5, this can also be realized in an even more flexible way by utilizing a permanent / electromagnet arrangement 18a. For this purpose, a stroke detector 24 is provided, the output signal s (x) of which is dependent on the stroke x of the organ 14. The output signal s (x) of the detector 24 is amplified linearly or non-linearly at a processing unit 26 and controls the electromagnetic current I of the electromagnets provided at the unit 18a. The detector 24 can be an electrical switching path in a very simple manner, which closes when the organ 14 approaches the sealing region 12 and from then on energizes the electromagnet arrangement.
Such a switching path can be easily implemented, for example, in the closing area of the organ 14, for example by utilizing the organ 14 itself as an electrical switching path in order to activate the partial electromagnetic arrangement or arrangement on the unit 18a.
6 shows a preferred embodiment of a valve according to the invention in the form of a vacuum valve. An armature 30, which is driven by the field of a coil arrangement 32, is axially displaceably mounted on the part of the opening or closing element 14 according to FIGS. 2 to 4 forming valve rod 14a. The armature 30 acts in the opening direction on a shoulder 14b on the valve rod 14a in order to lift the latter, and is tiltably mounted on the valve rod 14a, for which purpose its bore 30b has play in relation to the reduced-diameter section of the valve rod 14a. Thus, in the open position of the valve, the armature 30 can lie flat with its upper end face on the stationary counter surface 30c.
The armature 30, which at the same time acts as a damping piston, slides sealingly on a cylinder bore 43 by means of seals 34 and defines therein, depending on its position, cylinder chambers 34o and 34u.
A first inflow / outflow line 36u opens into the lower chamber 34u, a further inflow / outflow line 36o into the upper 34o. 36 flow selectable filters are used as flow actuators in the inflow / outflow lines. They are interchangeable. As shown in dashed lines at 38, in addition to or instead of the lines 36, an overflow line is incorporated in the armature 30, in which a filter of given flow conductance, preferably replaceable, is installed.
The piston rod 14a acts on a valve plate 40, on which a closing spring 42 is supported, which is supported on the housing side. The valve plate 40, also part of the closing or opening member 14 according to FIGS. 2 to 4, closes or opens a connection between lines 44 and 46 of a vacuum system, which by means of a metal bellows 48 opposite the valve rod 14a with closing spring 42 and damping unit / Drive unit is encapsulated.
A permanent magnet ring 50 is embedded in the sealing area around the opening 44 to be closed. According to the representations of FIGS. 2 to 4, this corresponds to the case where the magnet arrangement 18 is connected to the housing 10. The valve plate 40 is e.g. made of soft iron, so that it is pulled through the magnetic ring 50 onto the valve seat. In order to prevent bouncing in the sense of the explanations relating to FIG. 4, a seal 52 which is to be provided in any case, be it, as shown, on the valve plate or on the valve seat or in combination, is designed in such a way that the magnetic force of the magnet 50 only occurs in the final closing phase of the valve plate movement must work compressively against the elasticity of the sealing arrangement 52, thereby preventing bouncing.
It is of course readily possible to provide the magnet arrangement on the valve plate or even magnet arrangements acting in the closing direction, both on the housing side and also on the valve rods / valve plate side, thereby building them up from permanent and / or electromagnets and / or the magnet arrangement for generating closing force somewhere along the valve rod 14a, where this is the easiest to implement in terms of construction.
In the embodiment variant of FIG. 6, it would be readily possible to provide the magnet arrangement on the armature 30, as shown in dashed lines at 50a, but also to bring the armature 30 into effect in the closing direction against a stop on the valve rod 14a.
The closing spring 42 acts on the valve plate 40 with only a slight force, only in order to bring the valve plate into the vicinity of the magnetic ring 50 and thereby overcome friction. The actual sealing closure takes place, at least primarily, through the action of the magnet 50 on the valve disk 40.