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CN1299034C - 节能型闸阀 - Google Patents

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CN1299034C CNB028140982A CN02814098A CN1299034C CN 1299034 C CN1299034 C CN 1299034C CN B028140982 A CNB028140982 A CN B028140982A CN 02814098 A CN02814098 A CN 02814098A CN 1299034 C CN1299034 C CN 1299034C
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Abstract

一种阀，它包括具有一连通一入口和一出口的流体通道的阀壳、一可在一关闭位置和一开启位置之间移动的阀关闭件、以及在所述流体通道的至少一部分上的一辐射吸收涂层。辐射吸收涂层可设在阀的安装凸缘的内侧表面上。所述涂层例如可以是黑铬或黑色阳极化表面。

Description

节能型闸阀
相关申诸的交叉参考
本申请要求2001年7月13日提交的临时申请60/305,051的优先权，该临时申请援引在此供参考。
发明领域
本发明涉及在较高温度下运行的工艺设备中所用的阀门，更具体地，涉及在其流体通道的至少一部分上具有辐射吸收涂层的阀门。
技术背景
通常的闸阀结构包括具有一流体通道和一阀座的阀壳、一可在流体通道的一开启位置和一关闭位置之间移动的密封板、以及一用于使密封板在开启位置和关闭位置之间移动的致动器机构。密封板与阀座配合并将流体通道密封在关闭位置。密封板也可以从关闭位置移动到缩回位置，然后再直线地移至开启位置。阀也可以在密封板处于部分开启的位置时运行。阀壳可包括用于将阀与其它的系统部件相连的安装凸缘。
闸阀适合于多种应用。不同的应用可涉及液体、气体和真空。某些应用涉及高温气体的控制。这种应用的一个例子是在加工半导体晶片的设备中，诸如蚀刻和化学蒸汽沉积(CVD)系统。在这种类型的某些应用中，阀被一外部源加热，以使阀中的工艺气相沉积达到最小。在现有技术的系统中，用一加热器外套给阀加热，以使其保持在一设定点温度，诸如80℃。
在其它一些应用中，在闸阀下游口上安装有一高真空泵。这种高真空泵可以是一种低温真空泵，通常工作在110K或更低的温度。当低温真空泵用于抽送具有较高温度的工艺气体时，会对低温致冷装置加上相当大的热负载。
在这类应用中，要求节制能量浪费，从而节制运行成本。此外，某些国家对这样的工艺系统还强制要求节省能量。因而，需要能实现能量节省的阀门结构和制造方法。
发明内容
根据本发明的第一个方面，一种阀包括：一阀壳，它具有一流体通道，该流体通道在一入口和一出口之间连通；一阀关闭件，它可在一阻断流体通道的关闭位置和一从流体通道缩回的开启位置之间移动；以及在阀壳的流体通道的至少一部分上的一辐射吸收涂层。
在一实施例中，阀壳包括若干凸缘，而辐射吸收涂层则设在各安装凸缘的内侧表面上。涂层例如可以是黑铬或一黑色阳极化表面。选用这种涂层是为了吸收热辐射。
根据本发明的另一实施例，提供一制造阀的方法。该方法包括以下步骤：构制一个阀，它具有一流体通道，当阀开启时，该通道可在一进口和一出口之间传送流体；以及，在所述流体通道的至少一部分上形成一辐射吸收涂层。
附图简介
为更好地理解本发明，请参见附图，其中：
图1是一工艺系统的框图，该系统包括根据本发明一实施例的闸阀。
详细描述
包括本发明一实施例的闸阀的一工艺系统示于图1，它是一高度简化的示意框图。闸阀10真空密封地连在工艺室12和真空泵14之间。工艺室12可以是一密闭的腔室，用于在一受控的环境中加工工件，诸如半导体晶片或连续的基底。通常，要求工艺室12与处于指定压力范围内的特定工艺气体一起工作。工艺室12可能在较高温度下工作。仅作为例子，工艺室12可以是一化学蒸汽沉积室或一蚀刻室。真空室14可用于控制在工艺室12中的工艺环境，特别是控制在工艺室12中工艺气体的压力。作为举例，真空泵14可以是一低温真空泵或一涡轮分子真空泵。闸阀10将工艺室12可控地连接于真空泵14。
闸阀10包括一阀壳20、一密封板22和一致动器24。阀壳20包括一流体通道30，当阀开启时，通道30连通入口32和出口34。阀壳20还包括一入口安装凸缘40和一出口安装凸缘42，用于将闸阀10连接于工艺系统的部件。在图1所示的例子中，入口凸缘40连接于工艺室的安装凸缘44，而出口凸缘42则连接于真空泵14的安装凸缘46。如本领域中公知的，每一安装凸缘可包括多个供螺栓或其它紧固件用的孔，以及供弹性体密封环或其它密封器件用的圆形槽。阀壳20还包括一在关闭位置与密封板22接合的阀座50。
密封板22可通过致动器24在图1中虚线所示的关闭位置和实线所示的开启位置之间移动。在关闭位置，密封板22与阀座50相接合而阻断流体流过流体通道30。在开启位置，密封板22从流体通道30缩回，从而允许流体流过流体通道30。总之，阀壳的结构和操作是本领域技术人员所熟知的。
在运行中，当密封板22处于开启位置时，工艺气体，例如氩气从工艺室12经流体通道30流至真空泵14。工艺气体可具有较高的温度，例如500℃。加热过的工艺气体可能会对真空泵14或在闸阀10下游的其它部件产生不利的影响。例如，在真空泵14是一通常工作在110K或更低温度下的低温真空泵时，则加热过的工艺气体会对低温真空泵的致冷器施加相当大的热负载。此外，在某些应用中，闸阀可能要求工作在某一温度设定点，诸如80℃，以限制工艺气体在闸阀中沉积。在现有技术的系统中，闸阀一直是通过一加热器外套来维持该设定点。
根据本发明的一个方面，流体通道30的某些或所有表面具有一辐射吸收涂层或覆层，以加强对来自加热过的工艺气体的热辐射的吸收。再次参看图1，一辐射吸收涂层或覆层60可涂布在入口凸缘40和出口凸缘42的内侧表面。相反，现有技术的阀通常具有一光亮的内表面，它反射而不是吸收热辐照。辐射吸收涂层或覆层的作用是减小在出口34处工艺气体的温度并增加阀壳20的温度。因而，下游部件的热负载得以减小。结果，可以采用较小的低温致冷器或较低的冷却水流率。此外，在要求阀工作在一较高的温度以阻止工艺气体沉积的情况下，只需要较少的能量来维持所需的温度。通常，流体通道30的所有或部分内侧表面可具有所述辐射吸收涂层或覆层。辐射吸收涂层在本来是反射热能的表面上时特别有效。
辐射吸收涂层被选择来吸收来自工艺气体的热辐射。一般来说，具有粗糙表面的黑色涂层在吸收热辐射方面是最有效的。此外，辐射吸收表面在长期工作寿命方面应该是耐久的，并且在工作期间释放的气体很少。合适的辐射吸收涂层包括，但不限于，黑铬和黑色阳极化表面。所述涂层通常的厚度在约0.001至0.005英寸的范围内，但不限于这一厚度范围。辐射吸收涂层可通过无电镀或电镀涂布在流体通道的需要部分上。
利用在闸阀的安装凸缘上的辐射吸收涂层，辐射吸收可以从光亮表面时的约5％增加到具有辐射吸收表面时的约95％。而与现有技术的设计相比，阀的整体吸收率可增加约40％。
可以理解，辐射吸收涂层的使用不限于闸阀，而是可用于任何输送高温气体的阀的流体通道上。这样的例子包括阻断阀和蝶形阀。辐射吸收涂层可涂布在流体通道的全部或一部分上，以增强对来自流过阀的气体的热能的吸收。
以上已详述了本发明，本领域技术人员会理解，可以对本发明作出许多修改而不背离其精神。因而，本发明的范围不限于所图示和描述的具体实施例，而是应由所附权利要求及其等同内容所确定。

Claims (20)

1.一种阀，它包括：
一阀壳，所述阀壳具有一连通一入口和一出口的流体通道；
一阀关闭件，所述阀关闭件可在一阻断所述流体通道的关闭位置和一允许流体流过所述流体通道的开启位置之间移动；以及
在所述阀壳的所述流体通道的至少一部分上的辐射吸收涂层。
2.如权利要求1所述的阀，其特征在于，所述阀壳包括用于连接于其它系统部件的安装凸缘，并且所述辐射吸收涂层设在所述安装凸缘的内侧表面上。
3.如权利要求1所述的阀，其特征在于，所述辐射吸收涂层包括黑铬。
4.如权利要求1所述的阀，其特征在于，所述辐射吸收涂层包括一黑色阳极化表面。
5.如权利要求1所述的阀，其特征在于，所述辐射吸收涂层包括一黑色涂层。
6.如权利要求1所述的阀，其特征在于，所述辐射吸收涂层的厚度在约0.001至0.005英寸的范围内。
7.如权利要求1所述的阀，其特征在于，所述辐射吸收涂层选择用来吸收热辐射。
8.如权利要求1所述的阀，其特征在于，所述辐射吸收涂层包括一高吸收率的涂层。
9.如权利要求1所述的阀，其特征在于，所述阀由一闸阀构成，并且所述阀关闭件包括一密封板。
10.一种制造阀的方法，该方法包括下列步骤：
构制具有一流体通道的阀，该流体通道用于在阀开启时，在一入口和一出口之间传送流体；以及
在所述流体通道的至少一部分上形成一辐射吸收涂层。
11.如权利要求10所述的阀，其特征在于，所述制造阀的步骤包括在阀壳上构制安装凸缘，且所述形成辐射吸收涂层的步骤包括在安装凸缘的内侧表面上涂布辐射吸收涂层。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述形成辐射吸收涂层的步骤包括在所述流体通道的至少一部分上涂布黑铬。
13.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述形成辐射吸收涂层的步骤包括形成一黑色阳极化表面。
14.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述形成辐射吸收涂层的步骤包括在所述流体通道的至少一部分上涂布厚度在0.001至0.005英寸范围内的辐射吸收涂层。
15.一种闸阀，它包括：
具有一流体通道的阀壳，所述流体通道连通一入口和一出口，所述阀壳具有一入口凸缘和一出口凸缘；
一密封板，它可在一阻断所述流体通道的关闭位置和一从所述流体通道缩回的开启位置之间移动；以及
在所述入口凸缘和所述出口凸缘的内侧表面上的辐射吸收涂层。
16.如权利要求15所述的闸阀，其特征在于，所述辐射吸收涂层包括黑铬。
17.如权利要求15所述的闸阀，其特征在于，所述辐射吸收涂层包括一黑色阳极化表面。
18.如权利要求15所述的闸阀，其特征在于，所述辐射吸收涂层包括一黑色涂层。
19.如权利要求15所述的闸阀，其特征在于，所述辐射吸收涂层的厚度在约0.001至0.005英寸的范围内。
20.如权利要求15所述的闸阀，其特征在于，所述辐射吸收涂层选择用于热辐射的高度吸收。
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