CN107208642B - 入口阀和具有这种入口阀的真空泵 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于调节真空泵(11)的入口通道处的压力的入口阀，包括：‑第一腔室(1)，其由壳体(3)限定，壳体具有连接到流体的第一供应源的至少一个入口通道(4)，第一腔室(1)包括限定两个彼此流体密封的腔体(1a和1b)的可移动元件(5)和用于在可移动元件(5)上施加力的装置；‑第二腔室(2)，其通过壁(7)与第一腔室(1)分离并由壳体(3)限定，第二腔室(2)与流体的第二供应源的工艺通道(8)直接连通；阀体(9)，其以防止第二腔室(2)和第一腔室的第二腔体(1b)之间的流体流动的方式可滑动地安装在壁(7)中，阀体(9)具有远端(9a)和近端(9b)，远端延伸到第一腔室(1)的第一腔体(1a)中，阀体可在近端(9b)被推靠在密封凸缘(10)上的初始关闭状态和流体从工艺通道流到真空泵的入口通道(11)的第二打开状态之间移动，其特征在于‑阀体(12)包括延伸穿过该阀体(12)的流体通道(18)，以允许第一腔体(6a)和真空元件(1)的入口通道(14)之间的流体流动。
Description
背景技术
本发明涉及一种用于调节真空元件的入口处的压力的入口阀。
真空泵的一个已知问题在于，由于热过载的风险，它们在高压力不能长时间运行。如果在高压力下启动真空泵，它将以最大容量工作大量的时间，这会产生热量并可能导致故障。
与在高压力下启动真空泵相关的另一风险是在真空泵的排放通道处产生油排放的风险提高。
需要考虑的又一方面是在真空泵的入口处在相对较短的时间间隔内遇到显著的压力波动的风险，这可能导致驱动所述真空泵的马达的电流波动以及相关的不期望的影响，诸如马达的跳闸。
由于这些风险，已经引入了保护真空泵的不同方法。一些真空泵以中间级分割了达到所需压力值的过程并使用多个泵，其它则建议在启动真空泵之前降低真空泵的入口处的压力。这两种提议方法的一个显著缺点是增加了设计复杂性。由于设计变得更加复杂，整个系统的尺寸、制造和维护的成本大大增加。这些真空泵的另一个显著缺点在于，因为需要多级或需要用于降低真空泵的入口处的压力的初始等待时间间隔，所以在实现期望的压力之前需要大量的等待时间间隔。这些真空泵的又一个缺点是它们不能解决与真空泵入口处突然的压力波动有关的问题。因此，此类真空泵的可靠性和响应性受到限制。
其它方法包括使用阀系统来调节真空管线上的压力。在US4,273,154中可以发现一个示例，其中引入了使用两个阀(主阀和辅助阀)的系统。该系统利用螺旋弹簧产生必要的力，以便控制辅助阀的位置。真空管线与控制腔室流体连通，并与由辅助阀和弹簧界定的第一辅助腔室流体连通。当真空管线中的压力下降时，第一辅助腔室内的压力也下降。当压力足够低时，辅助阀提升，并且来自第二辅助腔室的外部空气通过真空管线内的通道进入。这导致了控制腔室内的压力增加，从而致使主阀打开并允许外部空气流进入真空管线中，从而导致其中的压力增加。
由于连通通道的复杂组装，由US 4,273,154引入的模块不足够的易受控制以在真空管线上实现相对恒定的压力。由于这种复杂的组装，并且由于系统还使用多个膜，故障的风险大大增加，从而使得US4,273,154提出的系统不仅制造极为复杂，而且在组装和维护方面也极其昂贵。
如果处理注油真空泵，需要考虑的另一重要方面是需要维持系统内的油流动。为此目的，已知的真空泵使用油泵来维持真空元件和油分离器之间的油循环。如果这种油泵不存在或不能正常工作，则真空泵的不同区域之间的压力差将不足够高到保持油在其中循环，并因而，将会遇到真空处理的危险的高温和低效率。当对真空泵使用这种结构时，已知系统的缺点之一是整个系统的制造成本显著增加和整个回路的复杂性的显著增加。
使用注油真空泵时需要考虑的又一个重要方面是一旦真空元件被关闭就会在工艺腔室内发生油排放的高风险，这意味着最终产品的油污染风险很高。用于该问题的现有解决方案是使用连接在真空泵的入口通道上的一系列阀，所述阀允许气体在真空元件被关闭之后受控流动一段预定的时间间隔。这种解决方案是极为昂贵的并且增加了整个系统的复杂性。
考虑到上述缺点，本发明的一个目的是提供一种调节真空元件入口处的压力的阀，使得真空泵能够在整个压力范围内运行而不被损坏。根据本发明的阀还旨在实现用户友好型解决方案以用于调节真空元件入口处的压力。
本发明旨在提供一种即使在真空泵入口处遇到高压波动，也能保护驱动真空泵的马达的解决方案。
本发明的另一个目的是提供一种阀，其消除了对油泵的需要，显著地降低了整个系统的成本和复杂性并提高了其性能。
本发明的又一个目的是提供一种阀，其消除了在真空泵的排放通道处发生油排放的风险，并且还消除了真空元件被关闭之后在真空腔室内发生油排放的风险。
根据本发明的阀还有助于将系统的温度保持在允许的温度范围内。
发明内容
本发明涉及一种用于调节真空元件的入口通道处的压力的入口阀，该入口阀包括：
-第一腔室，所述第一腔室由壳体限定，所述壳体具有连接到流体的第一供应源的至少一个入口通道，第一腔室包括限定彼此流体密封的第一腔体和第二腔体的可移动元件和用于在可移动元件上施加力的装置；
-第二腔室，所述第二腔室通过壁与第一腔室分离并由所述壳体限定，所述第二腔室与流体的第二供应源的工艺通道直接连通；
-阀体，所述阀体以防止第二腔室和第一腔室的所述第二腔体之间的流体流动的方式可滑动地安装在壁中，阀体具有远端和近端，所述远端延伸到第一腔室的第一腔体中，所述阀体能够在初始关闭状态和第二打开状态之间移动，在初始关闭状态中，近端被推靠在密封凸缘上，在第二打开状态中，流体被允许在工艺通道流和真空元件的入口通道之间流动，其中阀体包括延伸穿过该阀体的流体通道，以允许第一腔体和真空元件的入口通道之间的流体流动。
根据本发明的入口阀的优点在于，由于施加在可移动元件上的力并且因为第一腔室的第二腔体与第一腔室的第一腔体流体密封，所以其中的压力不受工艺通道或真空元件内的任何压力变化的影响，阀将在足够长的时间间隔内防止工艺通道和真空元件之间的流体流动，使得真空元件达到期望的工作速度和温度，从而使得使用如本发明中的阀的真空元件更加有效和可靠。
因此，通过在真空元件被连接到工艺通道之前允许真空元件达到期望的工作速度，根据本发明的阀保护马达不会由于真空元件的入口处的压力的突然变化而经受显著的速度波动。
优选地，期望的工作速度低于真空元件的最大允许速度，使得如果工艺通道中的压力相对较高，马达将仍然具有使其将在额定参数内运行而没有任何跳闸风险的速度区间。
优选地，如果真空元件的入口通道处的压力P元件低于最小设定值，则通过以下方法来打开阀：使阀体抵抗施加在可移动元件上的力在第一腔室的方向上可滑动地移动，将阀体的近端从密封凸缘提升并允许在工艺通道和真空元件的入口通道之间的流体流动。
通过使用根据本发明的入口阀，真空泵可以在从相对较高的压力(诸如大气压力)直到最小允许压力的任何工艺压力下使用，而没有任何泵会停止的时间间隔病情无需降低真空元件的入口通道处的压力。
本发明的另一个优点是，由于第一腔室的第一腔体和真空元件的入口通道之间流体连通以及由于第一腔室的第一腔体连接到流体的第一供应源，第一腔室的第一腔体和第二腔体之间的压力差保持入口阀处于关闭状态，直至真空元件达到安全工作速度和温度。
因此，真空泵以最大的效率使用，并且在整个工作循环期间马达被保护，这是因为，一旦真空元件的入口处的压力将经历波动，则第一腔室的第一腔体和第一腔室的第二腔体之间的压力差将导致阀门运动进入到关闭状态或进入相对关闭状态。这降低了作为一方面的工艺通道和作为另一方面的真空元件的入口通道之间的压力差对真空元件的速度的影响。
由于阀保持在关闭状态直到真空元件达到最佳工作速度和温度，所以使用根据本发明的入口阀的真空泵需要具有低得多的容量的驱动系统，从而降低了系统的制造成本。
根据本发明的阀的另一个显著的优点在于，一旦真空元件被关闭，阀体的近端将保持压靠密封凸缘，保持阀处于关闭状态，并且不允许真空元件和工艺通道之间的任何流体流动。由于这种行为，紧接在真空元件关闭后油进入工艺通道的风险最小化。此外，由于在第一腔室的第一腔体和真空元件的入口通道之间存在相对恒定的流体流动，所以在工艺腔室内具有油排放的风险被进一步最小化或甚至被排除。
由于流体流动相对恒定，根据本发明的阀用作为止回阀。
进口阀提供的另一个优点在于，一旦真空元件被关闭，真空元件内的转子将立即停止而不会在相反的方向上经历被诱发的运动，从而进一步降低了由于真空元件中的转子的向回旋转运动而使油进入工艺通道内的风险。
进口阀提供的又一个优点在于，在回路内产生的压力差足以保持用于执行油注射的油的恒定流动。因此，消除了对油泵的需求，显著降低了真空泵的复杂性、制造和维护成本。
优选地，根据本发明的阀可用于注油真空泵和无油真空泵。
优选地，第一腔室的第二腔体还包括入口通道，所述入口通道所述第二腔体流体地连接到处于压力P1的第一流体的供应源。因此，实现了阀打开和/或关闭的压力值的更好控制，因为第一腔室的第一腔体和第二腔体二者都连接到流体的第一供应源。一旦真空元件启动，第一腔室的第一腔体内的压力在真空元件的影响下减小，直到第一腔室的第二腔体内的压力比起第一腔室的第一腔体内的压力变得足够高，这允许阀体可滑动地朝向第一腔室的第一腔体移动并且允许在工艺通道和真空元件的入口通道之间的流体流动。
根据本发明的另一优选特征，第一流体是空气，并且P1是大气压力。
优选地，阀体的延伸到第一腔室的第一腔体中的远端具有比阀体的截面表面积(该截面在阀体的长度上在远端和近端之间截取)小得多的表面积，使得在远端的位置处的压力降比通过整个阀体的压力降大得多。因此，当真空元件的入口通道处的压力值达到相对高的压力值时，可移动元件上的压力差低到足以使弹簧能够将阀带到关闭状态。
由于第一腔室的第二腔体与大气连接，并且由于真空泵的结构特征，当真空元件的入口通道处的流体的压力达到真空压力时，阀将处于打开状态。因此，由于压力差，阀体将抵抗施加在可移动元件上的力而移动并且将允许在工艺通道和真空元件的入口通道之间的流体流动。
本发明还涉及一种用于调节真空元件的入口通道处的压力的方法，该方法包括以下步骤：
-提供由壳体界定的第一腔室、连接到流体的第一供应源的入口通道、以及限定彼此流体密封的两个腔体的可移动元件；
-提供用于产生施加在可移动元件上的力的装置；
-提供通过壁与第一腔室分离的第二腔室，所述第二腔室进一步由所述壳体限定，所述第二腔室与流体的第二供应源的工艺通道直接连通；
-提供阀体并将所述阀体以防止第二腔室和第一腔室的第二腔体之间的流体流动的方式可滑动地安装在所述壁中，安装阀体使得阀体的远端延伸到所述第一腔室的第一腔体中，所述阀体能够在初始关闭状态和第二打开状态之间移动，在初始关闭状态中，所述阀体的近端被推靠在密封凸缘上，在第二打开状态中，流体在工艺通道和真空元件的入口通道之间流动。
根据本发明的阀通过以下方式调节真空元件的入口通道处的压力：
-提供通过阀体的通道，用于流体连接第一腔体与真空元件的入口通道；
-启动真空元件；
-如果压力P元件低于设定值，则将阀体移动到所述第二打开状态；以及
-如果压力P元件高于设定值，则将阀体可滑动地移动到所述初始关闭状态。
附图说明
为了更好地显示本发明的特征，下文参考附图通过没有任何限制性质的实施例来描述根据本发明的入口阀的优选结构，其中：
图1表示根据本发明的真空泵的示意图；
图2表示根据本发明的一个实施例的用于调节真空元件的入口通道处的压力的入口阀；
图3表示根据本发明另一实施例的用于调节真空元件的入口通道处的压力的入口阀；以及
图4表示根据本发明的一个实施例的包括入口阀的真空元件的入口通道处的压力变化的示意图。
具体实施方式
图1示出了包括根据本发明的入口阀2、排放通道3和驱动装置4的真空元件1。
在本发明的上下文中，应当理解，真空元件1是真空泵的一部分，真空泵可以选自：单齿真空泵、双齿真空泵、爪式真空泵、涡旋真空泵、涡轮真空泵、螺杆真空泵、回转叶片真空泵等。上述类型的真空泵中的每一种真空泵均可以是无油型或注油型。
在本发明的上下文中，应当理解，真空元件1包括封闭在腔室内的至少一个转子。为了便于说明，以下将真空元件1的所述至少一个转子的旋转速度称为真空元件1的速度。
优选地，所述驱动装置4可以是马达(诸如燃机或电马达)、涡轮机(诸如水轮机或蒸汽轮机)或类似物。
驱动装置4可以直接驱动或者可以通过例如联轴器或齿轮箱的中间传动系统驱动。
图2示出了入口阀2，所述入口阀包括壳体5，所述壳体5界定由壁8分隔的第一腔室6和第二腔室7。第一腔室6包括可移动元件9，该可移动元件限定彼此流体密封的第一腔体6a和第二腔体6b。第一腔体6a包括连接到流体的第一供应源的入口通道10以及用于在可移动元件9上施加力的装置。
优选地，所述壁8用作第二腔室7和第一腔室6的第二腔体6b之间的分隔部。
在这种情况下，壳体5包括盖5a。
在这种情况下，入口通道10居中地设置在与第二腔体6b相对的盖5a上。
第二腔室7与流体的供应源的工艺通道11直接连通，并且所述第二腔室中还包括阀体12，所述阀体具有远端12a和近端12b，远端延伸到第一腔室6的第一腔体6a中，所述阀体12能够在初始关闭状态和第二打开状态之间移动，在初始关闭状态中，近端12b被推靠在密封凸缘13上，在第二打开状态中，流体从工艺通道11流到真空元件1的入口通道14。
在本发明的上下文中，应当理解，壳体5可以由一个整体部件或几个单独的部件制成。
阀体12以防止第二腔室7和第一腔室6的第二腔体6b之间的流体流动的方式可滑动地安装在壁8中。
优选地，密封凸缘13形成朝向真空元件1的入口通道14的开口。
在根据本发明的一个优选实施例中，阀体12安装在引导件15内，引导件包括密封件16和安装在引导件15的位置上的衬套17，以消除在第一腔室6的第二腔体6b和第二腔室7之间遇到任何残留流体流的风险。
优选地，阀体12包括延伸通过所述阀体12的流体通道18，以允许在第一腔体6a和真空元件1的入口通道14之间的流体流动。因此，第一腔体6a内的压力将具有与真空元件1的入口通道14处的流体的压力值相同的值。
在根据本发明的一个优选实施例中，流体通道18不包括用于封闭所述流体通道18的任何装置，诸如阀门、盖或类似物。
在本发明的上下文中，应当理解，流体通道18可以以不同的方式制造，只要其允许在第一腔体6a和真空元件1的入口通道14之间的流体流动即可。
优选地，用于在可移动元件9上施加力的装置可以是以下形式：弹簧、活塞或诸如钢板的金属板，对于它们而言在可移动元件9上施加力是材料属性所固有的。所产生的施加在可移动元件9上的力可以是压缩力或拉力。
在根据本发明的一个优选实施例中，用于在可移动元件9上施加力的装置包括定位在第一腔体6a中并推压在所述可移动元件9上的弹簧19。
弹簧19可以居中地定位在第一腔室6的所述腔体6a内并推压在可移动元件9上的居中定位的表面上。
优选地，壳体5包括围绕入口通道10的轴套20，用于定位所述弹簧19并将其保持在稳定的居中位置。入口通道10可以相对于所述轴套20同心地定位。
在根据本发明的另一个实施例中，入口通道10可以相对于中心位置定位在所述盖5a的表面上的任何位置，例如定位在盖5a的侧面上。
优选地，阀体12延伸穿过第一腔室6的第二腔体6b、贯穿可移动元件9，并且穿过弹簧19的中心延伸到第一腔室6的第一腔体6a中一段足够长的距离，使得阀体12的远端12a对于阀12的阀体从关闭状态到最大打开状态的完整冲程保持在第一腔体6a中。
因此，对压力值(在该压力下近端12b从密封凸缘13提升)的调节可以通过减小或增加弹簧19的刚度和/或刚性来改变由弹簧19在可移动元件9上的产生的力来实现，和/或通过改变来自第一腔室6的第二腔体6b的流体的压力值来实现。
优选地，弹簧19在初始关闭状态下产生小于3000N(牛顿)的力F1，更优选地，弹簧19产生小于2000N的力F1，甚至更优选地，弹簧19产生1000N或更小的力F1。
在一个优选实施例中，弹簧19在初始关闭状态下产生500-2000N范围内的力F1。
在根据本发明的另一个实施例中，由弹簧19产生的力可以通过作用在弹簧19上并改变其长度(图3)的螺钉26来调节。
优选地，螺钉26作用在与弹簧19直接接触的板27上，并且沿着第二腔室7的方向在与盖5a直接接触的第一位置和第二最大位置之间被引导，其中板27被推到所述弹簧19上。
优选地，板27在边缘28内被引导，该边缘沿着第二腔室7的方向在盖5a和所述第二最大位置之间延伸。
优选地，推靠在密封凸缘13上的近端12b为具有圆化边缘的截头圆锥的形状，其在面向第二腔室7的端部处的基部具有最大直径，，其在面向真空元件1的入口通道14的端部处的基部具有最小直径。
这提供了这样的优点：即无论近端12b如何，一旦其从密封凸缘13抬升，流体就将在工艺通道11和真空元件1的入口通道14之间流动，从而允许工艺腔室(未示出)内的压力逐渐受到真空元件1的动作的影响。
优选地，近端12b在面向真空元件1的入口通道14的端部具有中空腔体21。
这提供了这样的优点：一旦第一腔室6的第一腔体6a和第二腔体6b之间的压力差足够高，则推靠在密封凸缘13上的阀体12的近端12b将沿着第一腔室6以稳定受控运动的状态被推动。因此，由于作用在近端12b的表面上的不同取向的力，阀体12相对于由所述密封凸缘13形成的开口不对准的风险最小化。
第一腔室6可以是相对于中心点形成对称的任何几何形状。这种形状可以选自：圆柱体、圆锥体、棱锥体或任何其它形状。
优选地，阀体12为杆状。
在根据本发明的另一个实施例中，第一腔室6的第二腔体6b还可以包括产生作用在可移动元件9上的力(压缩力或拉力)的装置，所述装置是弹簧(未示出)、或活塞或金属板的形式，其相对居中地在壁8和可移动元件9之间定位在所述第二腔体6b内并产生力F2，所述第二弹簧影响使入口阀2改变其状态为打开和/或关闭的压力值。
在根据本发明的另一个优选实施例中，入口阀2包括用于引导可移动元件9的两个引导元件22和23：第一引导元件22在可移动元件9和分隔第一腔室6和第二腔室7的壁8之间定位在第一腔室6的第二腔体6b中，第二引导元件23在可移动元件9和弹簧19之间定位在第一腔室6的第一腔体6a中。
这些引导元件22和23通过增加由弹簧19产生的力作用的表面积以及通过消除遇到可贯穿所述可移动元件9的刺穿力的风险而保护可移动元件9免受可由弹簧19引起的任何损坏。
引导元件22和23的又一个效果在于，将阀12的阀体的受控运动保持在轴线AA'上。
可移动元件9可以是活塞或金属板的形式。优选地，可移动元件9是固定在第一腔室6的壳体5中的膜。
如果可移动元件9是膜，则可以由诸如天然或合成橡胶或形状记忆材料的任何类型的材料来制造所述膜。
由所述膜提供的优点在于，其用作为第一腔室6的第一腔体6a和第二腔体6b之间的密封，从而最小化两个腔体6a和6b影响彼此的压力值的风险。
根据制造这种膜的材料或这种材料的弹性，膜还可以产生附加力，所述附加力作用为抵抗由弹簧19产生的力或作用在与其在相同方向上并因此影响使近端12b从密封凸缘13提升的压力值。
在根据本发明的另一个实施例中，第一引导元件22为圆柱形块的形状，其中在面向壁8的一侧上形成有中空槽以用于在其中接收引导件15。
在根据本发明的另一个实施例中，第一引导元件22是圆盘的形状，所述圆盘中具有用于接收阀体12的孔。
第二引导元件23可以是圆盘的形状，弹簧19抵靠该圆盘搁置在其一侧上，并且圆盘中具有用于接收阀体12的孔。
优选地，引导元件23包括朝向盖5a延伸的圆周边缘。
在本发明的上下文中，应当理解，所述引导元件22和23可以具有任何形状，只要它们允许阀体12的受控运动并允许所述阀体12延伸到第一腔体6a中。
在根据本发明的一个优选实施例中，为了实现引导阀体12通过壁8的更好的引导机制，对于阀体12在其整个长度上形成不同截面直径。
因此，截面直径的第一改变部是形成边缘E1，该形成边缘E1确定阀体12在边缘E1推抵在引导件15上之前可以在第二腔室7内行进的最大距离。
由第一边缘E1确定的截面直径在第一腔室6的方向上在阀体12的长度上保持，直到在第一腔室6的第二腔体6b内在引导件15上方的最小距离处形成第二边缘E2为止。第二边缘E2推靠在第一引导元件22上，保持阀体12和膜9之间的同步移动。
E1和E2之间的部分确定阀体12以使得第二腔室7和第一腔室6的第二腔体6b之间不存在流体连通的方式的冲程距离。
从第二边缘E2直到阀体12的远端12a形成直径d，使得防止在第二腔体6b和第一腔体6a之间的流体流动。
选择阀体12在第二边缘E2和远端12a之间的长度，使得远端12a始终保持在第一腔室6的第一腔体6a内。
转向近端12b的结构，形成与阀体12的直径相比具有明显更大直径DVS的部分。该部分被形成为与密封凸缘13重叠，使得当入口阀2处于关闭状态时，在工艺通道11和真空元件1的入口通道14之间的流体流动完全停止。
在该示例中，近端12b被进一步设计为截头圆锥，其中具有最大直径的基部优选地但非必须地从与具有直径DVS的部分直接接触的直径Dve开始形成。
优选地，直径Dve小于具有直径Dvs的部分，使得密封凸缘13与在Dvs和Dve之间形成的表面上的具有直径Dvs的部分重叠，以完全中断工艺通道11和真空元件1的入口通道14之间的流体流动。
为了增加密封性能，橡胶边缘29可以附接在朝向真空元件1的入口通道14的开口的位置处。这种橡胶边缘29可以被定位在例如开口本身上的密封凸缘13上，或者可以将其附接在近端12b上，或者它可以定位于密封凸缘13上或远端12b上的在Dvs和Dve之间形成的表面上。
这种结构特征提供的优点是，工艺通道11和真空元件1的入口通道14之间的流体流可以从最小流动到最大流动逐渐变化，从而允许根据本发明的入口阀2响应于真空元件1的入口通道14处的压力值的任何变化以及相对于第一腔室6的第二腔体6b的压力值是可靠的。
从图1可以看出，与推靠在密封凸缘13上的部分的直径Dvs相比，第一引导元件22的直径D引导明显更大。
这提供的优点在于，与工艺通道11和真空元件1的入口通道14之间的压力差相比，第一腔室6的第二腔体6b和第一腔体6a之间的压力差对使阀体12处于打开和/或关闭状态的压力值具有更显著的影响。
在根据本发明的另一实施例中，第一腔室6的第二腔体6b还包括入口通道25，所述入口通道将所述第二腔体6b流体连接到处于压力P1的第一流体的供应源。
优选地，第一流体是空气，并且P1是大气压力。
这些特征将允许在可容易建造的设备中准确控制压力。
为了控制流过第一腔室6的第一腔体6a的入口通道10并且通过阀12的阀体流向真空元件1的入口通道14的流体的体积，第一腔室6的第一腔体6a的入口通道10还包括用于使所述第一腔体6a与处于压力P1的流体流密封的装置。
在根据本发明的一个优选实施例中，用于使所述第一腔体6a与流体流密封的所述装置是密封阀24。
因此，可以停止在真空元件1的入口通道14内的大气压力下的空气的流动，从而产生相对于外部环境完全封闭的回路，并允许真空元件1有效地影响工艺腔室内的压力。
本发明还涉及一种用于调节真空元件1的入口通道14处的压力的方法，该方法包括以下步骤：提供由壳体5界定的第一腔室6，使第一腔室6通过入口通道10连接到流体的第一供应源，通过安装可移动元件9在所述第一腔室6内形成两个腔体6a和6b，以及提供用于产生作用在可移动元件9上的力的装置19。可移动元件9防止第一腔体6a和第二腔体6b之间的流体流动。
该方法还包括提供位于所述壳体5内并且通过壁8与第一腔室6分隔的第二腔室7的步骤。第二腔室7与流体的第二供应源的工艺通道11直接连通。阀体12以防止第二腔室7和第一腔室6的第二腔体6b之间的流体流动的方式可滑动地安装在壁8中。所述阀体12被安装成使得，远端12a延伸到第一腔室6的第一腔体6a中，所述近端12b在初始关闭状态下被推靠在密封凸缘13上，所述近端12b在第二打开状态中沿第一腔室6的方向移动，在该第二打开状态中允许流体在工艺通道11和真空元件1的入口通道14之间流动。
本发明的方法还包括借助穿过阀体12设置的通道18将第一腔室6的第一腔体6a与真空元件1的入口通道14流体连接的步骤。所述通道18将第一腔体6a中的压力值保持在与真空元件1的入口通道14处的压力值相同的值。
当启动真空元件1时，为了达到真空压力的水平，入口通道14的位置处的流体的压力将逐渐改变。第一腔室6的第一腔体6a处的压力值遵循相同的模式。
一旦达到真空压力，第一腔室6的第一腔体6a和第二腔体6b之间的压力差允许阀体12抵抗在可移动元件9上产生的力沿第一腔室6的方向可滑动地移动，将阀体12的近端12b从密封凸缘13提升，并且允许工艺通道11和真空元件1的入口通道14之间的流体流动。
因为第二腔体6b的位置处的压力值相对恒定，一旦真空元件1的入口通道14处的压力值达到真空压力值，则阀体12抵抗施加在可移动元件9上的力沿第一腔室6的方向可滑动地移动通过壁8，使得允许流体在工艺通道11和真空元件1的入口通道14之间流动。因此，改变了真空元件1的入口通道14处的压力值。
由于入口阀2的结构特征，在工艺通道11和真空元件1的入口通道14之间的流体的流动以如下方式被连续地调节，即，使得一旦真空元件1的入口通道14处的压力值达到足够高的值，第一腔体6a和第二腔体6b之间的压力差将足够低以用足够大的力沿在可移动元件9上施加的力的方向上推动阀体12，使得近端12b朝向密封凸缘13移动，并且减小从工艺通道11流到真空元件1的入口通道14的流体的体积。如果真空元件1的入口通道14处的压力仍然太高，则阀体12的近端12b被推靠在密封凸缘13上，完全阻止了工艺通道11和真空元件1的入口通道14之间的流体流动。
在根据本发明的一个优选实施例中，根据真空泵所连接到的应用来调节压力值，在该压力，阀体12的近端12b从密封凸缘13提升和/或被推靠在密封凸缘13上。
根据本发明的方法具有的优点是，真空元件1的入口通道14处的压力保持在相对恒定的值。根据这种入口阀2所用于的应用或根据其中所连接的真空泵的性质，可以调节压力值P1使得真空元件1的入口通道14处的压力值保持在期望值，从而将真空泵维持在额定工作参数。
根据本发明的方法的另一个优点在于，由于流体通道18，一旦真空元件1被关闭，流体流可以马上被注入到真空元件1的入口通道14中。因此避免了真空元件1内的转子的向回旋转的影响。
一旦真空元件1被关闭马上将流体注入到真空泵的入口通道14内的另一个优点在于，真空元件1的入口通道14和出口通道(未示出)之间的压力差减小。
在一个优选实施例中，根据本发明的方法是当工艺压力P工艺低于400毫巴时，将真空元件1的入口通道14处的流体的压力值P元件保持在与工艺通道11中的流体的压力值P工艺相同的值，以及当工艺通道11中的流体的压力具有高于400毫巴的值时，P元件处于相对恒定的值400毫巴。(图4)
在本发明的上下文中，应当理解，可以根据真空泵所连接的工艺来修改400mbar的值。例如，此值可以是包括在不限于200-800毫巴的区间内的任何选择的值。
用于将真空元件1的入口通道14处的压力保持在相对恒定值的公差优选地低于20％，更优选地低于10％，甚至更优选地低于5％。
根据本发明的方法的优点之一在于，借助于相对简单的结构构造，提高了真空泵的寿命。
另一个优点是避免了真空泵的排出通道3处的危险的高温或高压。
在根据本发明的一个优选实施例中，该方法通过阀体12的近端12b推抵密封凸缘13来控制在工艺通道11和真空元件1的入口通道14之间流动的流体的体积，所述近端12b设置成具有圆化边缘的截头圆锥的形状，其在面向第二腔室7的端部处的基部具有最大直径，其在面向真空元件1的入口通道14的端部处的基部具有最小直径。
为了更好地控制使阀体12开始沿与施加在可移动元件9上的力相同的方向可滑动地移动通过壁8的压力值，第一腔室6的第二腔体6b通过入口通道25连接到处于压力P1的流体的供应源。
优选地，为了创建易于构建的设计，处于压力P1的所述流体的供应源是流体的第一供应源。
在根据本发明的一个优选实施例中，可移动元件9是固定在壳体5内的膜和/或其中膜9的移动由两个引导元件22和23引导：第一引导元件22在膜9与分隔第一腔室6和第二腔室7的壁8之间定位在第一腔室6的第二腔体6b内，第二引导元件23在膜9和用于在所述膜9上施加力的装置之间定位在第一腔室6的第一腔体6a内。
优选地，第一流体是大气压力P1下的空气。
为了更好地控制进入第一腔室6的第一腔体6a中的流体的体积并改变真空元件1的入口通道14处的压力值，所述第一腔体6a通过密封阀24与处于压力P1的流体流密封。
在根据本发明的一个优选实施例中，在启动真空元件1之后，密封阀24处于打开状态，将第一腔室6的第一腔体6a连接到处于压力P1的流体的供应源，从而允许流体流过整个阀2。因为第一腔室6的第二腔体6b也连接到处于压力P1的流体的供应源，所以阀2保持在关闭状态，从而允许真空元件1的速度在其连接到工艺通道11之前达到预定值。一旦达到预定速度值，密封阀24优选地进入关闭状态，这使得第一腔室6的第一腔体6a内的压力直接受到真空元件1的影响。这导致阀2进入打开状态，并且因此工艺通道11连接到真空元件1。
在本发明的上下文中，应当理解，允许真空元件1的速度达到预定值可以意味着提高真空元件1的速度或降低其速度。
由于密封阀24仅在达到预定速度后才进入关闭状态，因此只有当工艺通道11连接到真空元件1时，才能保护驱动真空元件1的马达4免受将会引起高的速变化并最终导致马达4跳闸的突然的压力变化。
如果在与工艺通道11直接流体连通的工艺腔室(未示出)的位置停止真空请求，则真空元件1与所述工艺腔室断开连接，但是其优选地保持工作参数一段预设的时间间隔，使得如果在所述预设的时间间隔内遇到真空请求，则真空元件1可以再次连接到工艺腔室。当这种情况发生时，优选地打开密封阀24，使得即使工艺腔室的位置处的压力比真空元件1内的压力高得多，阀2也将继续防止工艺通道11和真空元件1的入口通道14之间的流体流动，直到达到真空元件1的预定速度，从而消除了驱动真空元件1的马达4跳闸的风险。
根据所使用的真空元件1，预定速度可以是在600至4600rpm(每分钟转数)之间选择的任何值。优选地，预定速度选择为低于4200rpm，更优选地选择为低于4000rpm，甚至更优选地选择为3500rpm或更低。
在根据本发明的另一实施例中，为了提高真空泵的效率，当真空元件1的入口通道14处的压力达到400mbar的值时，关闭密封阀24，将第一腔体6a与所述流体流密封并允许真空元件1以最大产率影响工艺通道11上的压力值。
本发明还涉及使用本文所述的阀作为调节真空元件1的入口通道14处的压力的阀，其中所述阀安装在工艺腔室(未示出)和真空元件1的入口通道14之间。
本发明还涉及一种设置有根据本发明的入口阀2的真空泵。
本发明绝不限于作为示例所示的并且在附图中示出的实施例，在不脱离本发明的范围的情况下，此入口阀2可以以各种变型实现。
Claims (20)
1.一种入口阀，所述入口阀用于调节真空元件(1)的入口通道(14)处的压力，所述入口阀包括：
-第一腔室(6)，所述第一腔室由壳体(5)限定，所述壳体具有连接到流体的第一供应源的至少一个入口通道(10)，所述第一腔室(6)包括限定彼此流体密封的第一腔体(6a)和第二腔体(6b)的可移动元件(9)和用于在所述可移动元件(9)上施加力的装置；
-第二腔室(7)，所述第二腔室通过壁(8)与所述第一腔室(6)分离并由所述壳体(5)限定，所述第二腔室(7)与流体的第二供应源的工艺通道(11)直接连通；
-阀体(12)，所述阀体可滑动地以防止所述第二腔室(7)和所述第一腔室的所述第二腔体(6b)之间的流体流动的方式安装在所述壁(8)中，所述阀体(12)具有远端(12a)和近端(12b)，所述远端延伸到所述第一腔室(6)的所述第一腔体(6a)中，所述阀体(12)能够在初始关闭状态和第二打开状态之间移动，在所述初始关闭状态中，所述近端(12b)被推靠在密封凸缘(13)上，在所述第二打开状态中，流体被允许在所述工艺通道和所述真空元件(1)的入口通道(14)之间流动；
其特征在于，
-所述阀体(12)包括延伸通过所述阀体(12)的流体通道(18)，以允许所述第一腔体(6a)和所述真空元件(1)的入口通道(14)之间的流体流动，并且
-用于在所述可移动元件(9)上施加力的装置包括定位在所述第一腔体(6a)中并推压在所述可移动元件(9)上的弹簧(19)。
2.根据权利要求1所述的入口阀，其特征在于，所述弹簧(19)在初始关闭状态下产生在500-2000N范围内的力F1。
3.根据权利要求1所述的入口阀，其特征在于，被推靠在所述密封凸缘(13)上的所述近端(12b)为具有圆形边缘的截头圆锥的形状，该近端在面向所述第二腔室(7)的端部处的基部具有最大直径，该近端在面向所述真空元件(1)的所述入口通道(14)的端部处的基部具有最小直径。
4.根据权利要求1所述的入口阀，其特征在于，所述近端(12b)在面向所述真空元件(1)的所述入口通道(14)的端部处具有中空腔体(21)。
5.根据权利要求1所述的入口阀，其特征在于，所述可移动元件(9)是固定在所述第一腔室(6)的所述壳体(5)中的膜。
6.根据权利要求1所述的入口阀，其特征在于，所述可移动元件(9)的运动由两个引导元件(22，23)引导，第一引导元件(22)在所述可移动元件(9)和分隔所述第一腔室(6)和所述第二腔室(7)的所述壁(8)之间定位在所述第一腔室(6)的所述第二腔体(6b)中，第二引导元件(23)在所述可移动元件(9)和所述弹簧(19)之间定位在所述第一腔室(6)的所述第一腔体(6a)中。
7.根据权利要求1所述的入口阀，其特征在于，所述第一腔室(6)的所述第二腔体(6b)还包括入口通道(25)，第二腔体(6b)的所述入口通道将所述第二腔体(6b)流体地连接到处于压力P1的所述流体的第一供应源。
8.根据权利要求7所述的入口阀，其特征在于，由所述流体的第一供应源供应的流体是空气，并且所述压力P1是大气压力。
9.根据权利要求1所述的入口阀，其特征在于，所述第一腔室(6)的所述第一腔体(6a)的所述连接到流体的第一供应源的至少一个入口通道(10)还包括用于使所述第一腔体(6a)与处于压力P1的流体流密封的装置。
10.根据权利要求9所述的入口阀，其特征在于，用于使所述第一腔体(6a)与流体流密封的装置是密封阀(24)。
11.一种用于调节真空元件(1)的入口通道(14)处的压力的方法，所述方法包括以下步骤：
-提供由壳体(5)界定的第一腔室(6)、连接到流体的第一供应源的入口通道(10)、以及限定彼此流体密封的两个腔体(6a，6b)的可移动元件(9)；
-提供用于产生作用在所述可移动元件(9)上的力的装置(19)；
-提供通过壁(8)与第一腔室(6)分离的第二腔室(7)，所述第二腔室也由所述壳体(5)限定，所述第二腔室(7)与流体的第二供应源的工艺通道(11)直接连通；
-提供阀体(12)并将所述阀体(12)以防止所述第二腔室(7)和所述第一腔室(6)的第二腔体(6b)之间的流体流动的方式可滑动地安装在所述壁(8)中，安装所述阀体使得所述阀体的远端(12a)延伸到所述第一腔室(6)的第一腔体(6a)中，所述阀体(12)能够在初始关闭状态和第二打开状态之间移动，在所述初始关闭状态中，所述阀体(12)的近端(12b)被推靠在密封凸缘(13)上，在所述第二打开状态中，流体在工艺通道(11)和所述真空元件(1)的入口通道(14)之间流动；
其特征在于，所述方法还包括：
-提供通过所述阀体(12)的通道(18)，所述通道用于将所述第一腔体(6a)与所述真空元件(1)的入口通道(14)流体连接；
-启动真空元件(1)；
-如果压力P元件低于设定值，则将所述阀体(12)移动到所述第二打开状态；
-如果压力P元件高于设定值，则将所述阀体(12)移动到所述初始关闭状态，其中所述压力P元件是所述真空元件(1)的入口通道(14)处的压力；以及
-用于在所述可移动元件(9)上施加力的装置包括定位在所述第一腔体(6a)中并推压在所述可移动元件(9)上的弹簧(19)。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，当工艺通道(11)中的流体的工艺压力P工艺低于400毫巴时，真空元件(1)的入口通道(14)处的流体的压力P元件具有与该工艺压力P工艺值相同的值。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，当工艺通道中的流体的压力具有高于400毫巴的值时，真空元件(1)的入口通道(14)处的流体的压力P元件具有相对恒定的值400毫巴。
14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，第一腔室(6)的第二腔体(6b)通过第二腔体(6b)的入口通道(25)连接到处于压力P1的所述流体的第一供应源。
15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述可移动元件(9)是固定在壳体(5)内的膜或其中所述可移动元件的运动由两个引导元件(22，23)引导：第一引导元件(22)在所述可移动元件和分隔第一腔室(6)和第二腔室(7)的壁(8)之间定位在第一腔室(6)的第二腔体(6b)内，第二引导元件(23)在所述可移动元件和用于在所述可移动元件上施加力的装置之间定位在第一腔室(6)的第一腔体(6a)内。
16.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述可移动元件(9)是固定在壳体(5)内的膜并且其中膜的运动由两个引导元件(22，23)引导：第一引导元件(22)在所述膜和分隔第一腔室(6)和第二腔室(7)的壁(8)之间定位在第一腔室(6)的第二腔体(6b)内，第二引导元件(23)在所述膜和用于在所述膜上施加力的装置之间定位在第一腔室(6)的第一腔体(6a)内。
17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述流体的第一供应源供应的流体是空气，并且所述压力P1是大气压力。
18.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一腔体(6a)通过密封阀(24)与处于压力P1的流体流密封。
19.根据权利要求1的入口阀作为调节真空元件(1)的入口通道(14)处的压力的阀的用途，其中，所述阀安装在工艺腔室和真空元件(1)的入口通道(14)之间。
20.一种真空泵，所述真空泵具备根据权利要求1至权利要求10中任一项所述的入口阀(2)。
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