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TWI722205B - 用於控制流動及用於中斷流動路徑的真空閥 - Google Patents

用於控制流動及用於中斷流動路徑的真空閥 Download PDF

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TWI722205B
TWI722205B TW106119406A TW106119406A TWI722205B TW I722205 B TWI722205 B TW I722205B TW 106119406 A TW106119406 A TW 106119406A TW 106119406 A TW106119406 A TW 106119406A TW I722205 B TWI722205 B TW I722205B
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馬丁 內策爾
丹尼爾 賽次
哈拉爾德 森德高
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瑞士商Ｖａｔ控股股份有限公司
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Abstract

一種用於控制流動的真空閥(10)，其具有一閥座(12)、一閥盤(11)、額外地一第一耦接元件、及一驅動單元。該閥座包括一閥開口(16)及一第一密封表面(13)，該閥開口界定一開口軸(A)，該第一密封表面環繞該閥開口(16)展延且界定一第一密封平面(ES)。該閥盤(11)具有與該第一密封表面(13)對應之一第二密封表面(14)，其中該第二密封表面(14)界定一第二密封平面(ET)。該第一耦接元件連接至該閥盤(11)且包括一接收構件，用於提供該閥盤(11)之受控制導引。該驅動單元與該第一耦接元件耦接，且佈設成可使該閥盤(11)從一開啟位置調整到一封閉位置，並且返回。在該開啟位置中，該閥盤(11)與該閥座(12)呈現彼此互不接觸。在該封閉位置中，該閥盤(11)之該第二密封表面(14)與該第一密封表面(13)藉由位於該二者之間的一密封件(15)而推壓。該驅動單元與該閥盤(11)被佈設且交互作用成使該閥盤(11)可調整至一微細控制位置，其中該閥盤(11)依一相對於該閥座(12)之既定方式傾斜，使該第一密封平面(ES)與該第二密封平面(ET)圍起一既定角度(α)，及該密封件(15)充分緊靠該二密封表面(13，14)其中之一，且僅局部地緊靠另一密封表面(13，14)。

Description

用於控制流動及用於中斷流動路徑的真空閥
本發明關於一種真空控制閥，其具有一閥盤、及一使該閥盤位在至少三個階段之導件。
一般而言，已由先前技藝得知依一大致氣密方式，將運行通過一閥室中所形成之一開口的一流動路徑封閉之不同真空閥具體實施例。
真空滑閥特別地用於積體電路及半導體製造之領域中，此製造必須在可能不存有污染微粒子之保護氣體中進行。例如，在半導體晶圓或液晶基板之生產工廠中，高度敏感之半導體元件或液晶元件順序運行通過多個處理室，於其中，於每一情形下藉由一處理裝置來處理位於處理室內之半導體元件。在處理室內進行處理製程期間、及在處理室到處理室之運送期間二者，高度敏感之半導體元件恆需要置於一保護氣體、特別地一真空中。
此等處理室譬如藉連接通路而彼此連接，能夠藉由真空滑閥來開啟此等處理室，以將部件從一個處理室輸送到次一個，且接著依一氣密方式封閉處理室以執行各別之生產步驟。此等型式之閥亦基於上述之應用領域而被稱為真空輸送閥，且亦基於其矩形剖面開口而被稱為矩形滑件。
尤其當輸送閥用在生產高度敏感之半導體元件期間，特別地因閥致動及因閥閉合構件上之機械負荷所致的粒子生成，以及閥空間中之自由粒子數量，必須保持儘可能少。粒子生成 主要係因摩擦所致，譬如藉金屬對金屬接觸、及因磨損而產生。
根據各別之驅動技術，特別地在亦被稱作閥滑件或矩形滑件之滑閥與鐘擺閥(pendulum valve)之間有所差異，而在先前技藝中，大多數情形下皆以二階段實施封閉與開啟。在第一步驟中，一閥閉合構件、特別地在譬如美國專利案第US 6,416,037號(Geiser)或美國專利案第US 6,056,266號(Blecha)中揭露之一滑閥、特別地呈L型者情況下的一閉合盤係依一線性方式、大致與閥座平行地位移跨越一開口，或者在譬如美國專利案第US 6,089,537號(Olmsted)中揭露之一鐘擺閥的情況下，環繞一支樞軸跨越一開口樞轉，如此將不致在閉合盤與閥室之閥座之間發生接觸。在第二步驟中，閉合盤經由其閉合側而被推壓至閥室之閥座上，以依一氣密方式封閉開口。可譬如藉由一密封件、或藉由閥座上之一密封環來實施密封，其中該密封件被配置於閉合盤之閉合側上且被推壓至環繞開口延伸之閥座上，及其中閉合盤之閉合側被推壓抵靠該密封環。該密封件、特別地該密封環可被固持於一溝槽中及/或固化於其上。
在譬如美國專利案第US 6,629,682 B2(Duelli)之先前技藝中，揭露不同的密封裝置。用於真空閥中之密封環及密封件的合適材料譬如為氟化橡膠、亦稱作FKM、特別地已知商標名稱為「Viton」之含氟彈性體，及全氟化橡膠、簡稱FFKM。
所述之多階段運動中，閉合構件首先橫向地滑越開口不致使密封件被閥座接觸，且閉合構件接著被大致垂直地推壓至閥座上，提供除密封件幾乎僅受垂直地推壓而無密封件受橫向或縱向負荷的優點外，亦可能控制一通過閥開口之介質(譬如處理氣體)的流動。
為此目的，使用可達成一閉合構件之L型運動之單一驅動件，或者譬如二個線性驅動件、或一個線性驅動件及一個擴張驅動件的複數個驅動件。
在上述閥型式之一常見具體實施例中，閉合構件(閥 盤)與閥驅動件係藉至少一調整臂、特別地一推桿或閥桿而連接。於此連接，剛性調整臂係經由其末端之一而依一剛性方式連接至閉合構件，及經由其另一末端而依一剛性方式連接至閥驅動件。在大多數閥之情形下，閉合盤係藉由螺絲連接而連接到該至少一推桿。
德國專利案第DE 10 2008 061 315 B4號係描述藉由一橫構件將一閥板安裝於一閥桿上，其中該橫構件關於閥桿橫向地延伸。該橫構件特別地藉由一螺絲而在一中心連接點處連接至閥桿，且特別地藉由螺絲連接而在位於中心連接點二側上之至少二側向連接點處連接至閥板。在一中心部，該橫構件係與閥板相距一間隔，其中該中心部包含中心連接點、及在二側上連接至中心連接點之數個部。該橫構件可較佳地被佈設成一材料之單件，且特別地可由金屬完整製作。
美國專利案第US 6 471 181 B2號描述一類似安裝。待連接至閥桿之一橫構件包含一第一板，該第一板包括一錐形開口，其用於接收以螺絲連接至該第一板之閥桿末端。彈性支承塊係在連接至閥桿之中心連接點的二側上安裝至該第一板，在每一情形下以螺絲連接至閥板之第二板則安裝於該彈性支承塊之側端上且與該第一板對立。
美國專利案第US 2008/0066811 A1號描述一真空閥，其中一閥板連接至第一及第二橫構件。此等橫構件透過複數個連接構件而連接至閥板。此等連接構件包括連接臂，其從一連接點在橫構件之縱向方向上延伸至該橫構件之二側，且在末端處連接至一共同連接腿，其在該橫構件之縱向方向上延伸且在多個點處以螺絲連接於該閥板上，此等點係在該橫構件之縱向方向上間隔。結果，在該橫構件之縱向方向上達成一更均等之力傳遞。
美國專利案第US 6,994,311 B2號揭露一真空控制閥，其目標為在一開啟閥位置中產生出一通過開口之對稱流。閥盤在中心處安裝於一導件(閥桿)上，且可沿軸向被導引，以根據閥盤與閥 座之間的間隔來調整一通過該開口之容積流量。
以上具體實施例共同之處特別地在於，由該等設計其中之一在控制期間產生的一控制曲線(每單位時間之容積流量)，典型地將出現一不利的曲線延展。特別地，當從一幾乎封閉之閥狀態轉變到一完全封閉之閥狀態時，該曲線將基於此情形下發生之一「突跳式封閉(snapping shut)效應」而顯現一顯然不均勻之曲線延展。在此情形下，一通過開口之流動將突然中斷。結果，在極低壓力範圍中的微細調整幾乎不可行、或不可能。
因此，構成本發明基礎之目的係提供一種真空閥，其一方面提供一閥開口之受控制氣密閉合，另一方面對一通過該開口之流動提供改良的控制功能。
該目的係藉實現申請專利範圍獨立項之特徵而達成。在申請專利範圍附屬項中，將發現以另一選擇或有利方式進一步發展本發明之特點。
本發明係以動機為基礎，特別地鑑於對精密控制極低真空壓力範圍(譬如低於10-6毫巴(mbar))內分子氣流之需求，設計依一可靠控制方式、及一可控制或均勻方式，跨越可能的整個控制曲線進行流動控制。分子氣流亦在轉變區(<10-3毫巴)起作用，且特徵為相對較大之氣體分子自由徑長度。本發明係以實現流動控制之方法為基礎，藉由閥盤與閥座之間在初始時之斜向接觸，而可根據相對傾斜位置(閥盤與閥座之間接觸時)調整容積流量。如此，一較大之開口角度意指一較大之開口尺寸、及因此可能較大之每單位時間流動容積。藉降低該開口角度，可分階段地及/或連續地減少流動，直到閥座與閥盤之密封表面之間、或密封件之間完全接觸，且該開口因此處於完全封閉狀態(封閉位置)為止。
使用依據本發明之閥，可依一有利方式、即甚至在一極低壓力且同時提供及保持一大致對稱層流下，控制上述流動。
本發明關於一種真空閥，特別地一種真空控制閥，用於控制一容積流量或質量流量、及用於依一氣密方式中斷一流動路徑。該閥具有一閥座，其包括一閥開口及一第一密封表面，該閥開口界定一開口軸，該第一密封表面環繞該閥開口延伸且界定一第一密封平面。此外，用於控制該容積流量或質量流量、及用於中斷該流動路徑之一閥盤被提供，具有與該第一密封表面對應之一第二密封表面，其中該第二密封表面界定一第二密封平面，該第二密封平面之可改變位置(modifiable position)係藉該閥盤之一各別位置及對正決定。
此外，該閥具有一第一耦接元件及一驅動單元。該第一耦接元件連接至該閥盤且包括一接收構件，用於提供該閥盤之受控制導引。該驅動單元特別地藉由該接收構件而與該第一耦接元件耦接，且佈設成可使該閥盤調整(adjustable)。該閥盤可至少大致沿一縱向封閉方向或一縱向開啟方向上之一幾何縱向軸，從一開啟位置調整到一封閉位置，並且返回。在該開啟位置中，該閥盤與該閥座呈現彼此互不接觸。在該封閉位置中，該第一密封表面與該第二密封表面因位於該二者之間的一密封件而沿軸向密封接觸，及該閥開口因此而依一氣密方式封閉。
該驅動單元與該閥盤被佈設成且交互作用成、特別地耦接成使該閥盤可調整至一微細控制位置，其中該閥盤依一相對於該閥座之既定方式傾斜，使該第一密封平面與該第二密封平面圍起一既定角度(defined angle)，及該密封件充分緊靠該二密封表面其中之一，且僅局部地緊靠另一密封表面。換言之，該第一與該第二密封表面藉由該密封件而僅局部地接觸。該第一或該第二密封表面因此僅被局部地推壓至該密封件上。該密封件之其他部份仍保持不被對立設置之密封表面觸及。結果，產生一刻意非完整之開口密封。
結果，該密封件在該微細控制位置中與對立設置之密封表面接觸或被其推壓的表面部較該密封件位於該封閉位置中者 小。
基於此類具針對性的傾斜位置、及可根據該傾斜調整之閥開口的開口範圍，可能造成有利之壓力與流動控制。當譬如使用處理氣體且有對需求壓力進行調整之最終需求時，典型地可使用此類控制。基於可藉此引發而通過該開口之一永久介質層流可避免壓力波動，且可依一較快之方式達到所需壓力。基於可能額外提供完全分離之閥盤與閥座(開啟位置)，可另外選擇極大的流動開口。
該驅動單元與該閥盤被佈設且耦接成、特別地使得當調整該閥盤從該開啟位置到該封閉位置、或從該封閉位置到該開啟位置時，該閥盤將在到達該封閉位置之前、或者到達該開啟位置之前，佔據該微細控制位置。例如，這可藉對應之驅動單元致動、譬如基於該導桿或該盤相對於該閥座之受控制傾斜而佈設。可譬如在該導桿之導引下、即基於該導件之對應可樞轉支承配置，提供該傾斜。亦可基於該盤相對於該導桿、或相對於一調整臂之一對應可變支承配置，提供僅該盤相對於該座之傾斜。
對此之另一選擇為，該盤已可配置在關於該閥座之密封表面之一預設橫向位置(pre-determined transverse position)處。如此亦可達成期望之傾斜位置。
此外，可關於該閥盤之二末端側(非頂部及底部表面，而係關於該盤邊緣)執行一不同的線性運動(封閉運動)，使得該盤之一側較對立設置之側早到達該座。
依據本發明之一具體實施例，該閥盤被定位於該微細控制位置，使得藉該第二密封表面之延伸而界定的該第二密封平面向該開口軸、或向該縱向軸傾斜。特別地藉該驅動單元所提供之調整方向界定該縱向軸之位置。因此，該閥盤將不在譬如與該盤底部表面之一法線平行的一方向上運動，但在其關於該法線橫交之傾斜位置中運動，特別地使其因此在該傾斜位置與該閥座接觸。
關於依據一體現(realization)之閥座之密封表面的對 正，(該閥座之)該第一密封表面可指向與該開口軸或該縱向軸平行之一方向，且與該開口軸或該縱向軸呈正交地延伸。此一架構係依據本發明之一閥的典型體現。
然而，對此之另一選擇為，該第一密封表面亦可指向與該開口軸或縱向軸橫切之一方向，且對於與該開口軸或該縱向軸呈正交地延伸之一平面夾一角度。此一亦依據本發明之體現中，即使在相對於該縱向軸或開口軸呈一正交對正之情形下，該閥盤仍可依一角度運動而支承於該閥座上，且藉該傾斜位置提供控制。換言之，該閥座或其密封表面可呈斜向，以取代該閥盤之一具針對性橫向位置(targeted transverse position)。
在一具體實施例中，該第一及該第二密封平面在該開啟位置及該微細控制位置中圍起一既定角度(α)，及該第一及該第二密封平面在該封閉位置中大致呈平行地對正。當從該微細控制位置朝該封閉位置運動時，該角度α之值因此運動至愈來愈接近「零」，且最後至「零」。
明顯地，依據一具體實施例，該閥盤不僅有單一個可調整之微細控制位置，且有一第二、多個或複數個可調整、特別地連續地調整之微細控制位置。在此情形下，該第一與該第二密封平面在每一情形下圍起之角度αn在每一情形下皆不相同，且該第一與該第二密封表面在每一情形下藉該密封件僅局部地接觸。此多個微細控制位置因此可在每一情形下與該閥盤關於該閥座之另一傾斜位置對應。特別地，在一連續封閉運動期間，每一傾斜位置可被分派給一各別之微細控制位置。
特別地，該等微細控制位置可在每一情形下各別獨立地或逐次地依一受控方式調整，且結果特別地可提供連續控制之一介質的容積流量或質量流量通過該閥開口。在每一情形下，可特別地依一層流方式保持流動。此類控制特別地藉用於使該導桿或推桿運動之該驅動單元的一步進馬達或一伺服馬達提供。
關於該閥盤與該驅動單元之耦接、或關於因該閥盤之安裝而在某一特定構架內之彈性可樞轉性，該第一耦接元件可依據一具體實施例被佈設成關於該開口軸或關於該縱向軸橫向地延伸之一橫構件，且在該閥盤之一後側上的至少一連接點處連接至該閥盤。
此一橫構件係關於所使用材料及/或形式作彈性之佈設，即這將提供某一特定之扭轉性、及因此該盤環繞一支樞軸之樞轉，該支樞軸係藉該構件之延伸而界定者。該橫構件之特徵允許該密封表面在越過可能的微細控制位置以至該閥完全閉合時，均勻推壓至該密封件上(或反之亦然)。可藉扭轉該橫構件來實施一閥盤(封閉)運動類型，而不在密封材料上發生任何橫向負荷，且結果無任何無用粒子生成。因此，實施從一傾斜位置到一與該等密封平面呈平行之位置的運動。
在一體現中，該橫構件之該接收構件提供一中心耦接點，用於關於該橫構件之一延伸方向橫向地耦接該驅動單元，且該橫構件藉由一關於該橫構件延伸方向橫向地延伸之調整臂而連接至該驅動單元。如此，該橫構件將因此而連接至該調整臂，且該閥盤係藉該調整臂之運動導引。
依據又一具體實施例，該橫構件可在位於該中心耦接點二側上之至少二側向連接點處，依一對應方式連接於該閥盤之後側上而連接至該閥盤。一中心部包含該中心耦接點、及在二側上連接至該耦接點之數個部，且該中心部在該等側向連接點之間延伸，因此該橫構件可與該後側相距某一特定間隔，且可具彈力地佈設成使得基於該橫構件之扭轉，該閥盤可環繞一支樞軸而相對於該調整臂樞轉，該支樞軸係與該開口軸或與該縱向軸夾直角。該橫構件與該調整臂特別地佈設成單件。
特別地，該橫構件與該閥盤之間在該至少一連接點處的連接包括一摩擦攪拌焊接連接。結果，譬如在螺絲連接情形下發生粒子生成之風險將進一步降低。
依據本發明之一具體實施例，該驅動單元包括至少一馬達及至少一導引組件，該導引組件特別地為導桿，其可藉由該至少一馬達而依一受控制方式沿著或平行於該縱向軸運動，且該閥盤藉由該接收構件而連接至該導引組件且可相對於該閥座運動。例如，該盤係藉由一調整臂及一橫構件而間接地連接至該導引組件。該縱向軸之位置特別地係藉該導引組件之延伸、及/或藉線性運動之方向界定，其中該導引組件譬如佈設成或被稱為一推桿或導桿，且該線性運動係藉該驅動單元提供。
依據一特定具體實施例，該驅動單元包括至少一馬達、特別地二馬達，及二導引組件、特別地導桿，該等導引組件可藉由該至少一馬達或該二馬達而依一與該縱向軸平行之受控制方式運動。該二導引組件在每一情形下皆界定一共同縱向軸，該共同縱向軸形成譬如一與該二導桿平行之中心。
特別地，該閥盤可包括一第二耦接元件，該第二耦接元件連接至該閥盤且具有一接收構件，其中該第一及該第二耦接元件直接配置於該閥盤上、特別地與該閥盤佈設成單件，及於每一情形下，一導引組件連接至該第一及該第二耦接元件之接收構件之各別一者。該等耦接元件特別地互相對立設置，即其可關於一垂直通過該閥盤之中心，而依一軸向對稱方式安裝或形成於該盤之邊緣上。結果，可藉由該二導桿之各別獨立運動來改變該盤相對於該閥座之對正。倘一桿譬如運動至較另一個遠，則該盤可與該座夾一角度地對正，且可被導引至該微細控制位置。
依據一具體實施例，該驅動單元可因此包括二馬達，且該二導引組件之每一者可藉該二馬達之其中一者而依一受控制方式運動。該微細控制位置、特別地該複數個微細控制位置，可藉由一既定、特別地各別獨立之該二馬達致動而樞轉，使得該第一密封平面相對於該第二密封平面之傾斜位置可被導致。
在一體現中，該閥包括一連接該二導引組件之橋接 件，其中該第一耦接元件連接至該橋接件。藉由此一具體實施例，該閥盤可配置於該等導桿之間的中心處。可藉由對應之馬達致動來佈設期望之盤之傾斜位置，即與該第一導桿耦接之該第一盤末端被導引成使得該第一盤末端與該閥座之間隔較該第一盤末端與該第二盤末端之間隔小。如此，該耦接元件可特別地佈設成為該橫構件。結果，該橫構件之彈性與各別獨立之馬達致動之間的結合對通過該閥開口之流動實施高度精密之控制，以提供均勻的密封件推壓及全面以層流通過開口。
結果，以上之具體實施例將結合兩件式盤導件(具有二導桿)與一橫構件，其中該閥盤將藉由該橫構件而至少依一間接方式與該等導桿耦接。
10:(真空)閥
11:(閥)盤
12:(閥)座
13:密封表面
14:密封表面
15:密封件
16:(閥)開口
20:(真空)閥
21:(閥)盤
22:(閥)座
23:密封表面
24:密封表面
25:密封件
26:(閥)開口
30:(真空)閥
31:(閥)盤
32:(閥)座
33:密封表面
35:密封件
36:(閥)開口
37:(調整)臂
38:橫構件
39:驅動單元
40:(真空)閥
41:(閥)盤
42:(閥)座
45:密封件
46:(閥)開口
47:導桿
48:耦接元件
49:驅動單元
49a:馬達
49b:馬達
A:(開口)軸
B:軸
ES:密封平面
ET:密封平面
S:(支樞)軸
α:角度
以下將經由圖式中概略顯示之特定示範具體實施例，而以一純粹示範方式更詳細地說明依據本發明之裝置，且亦關注本發明之進一步優點。圖式如下：第1a圖至第1b圖顯示依據本發明之真空閥之第一與第二具體實施例，該真空閥係處於一開啟位置；第2a圖至第2b圖顯示依據本發明之真空閥之第一與第二具體實施例，該真空閥係處於一微細控制位置；第3a圖至第3b圖顯示依據本發明之真空閥之第一與第二具體實施例，該真空閥係處於一封閉位置；第4a圖至第4c圖顯示依據本發明之真空閥之第三具體實施例、處於一開啟位置與一微細控制位置下的各個透視圖；及第5a圖至第5c圖顯示依據本發明之真空閥之第四具體實施例、處於一開啟位置與一微細控制位置下的各個透視圖。
第1a圖顯示穿過依據本發明之一真空閥10之具體實施例的剖面概略視圖，該真空閥10係處於一開啟位置。閥10包括一 閥盤11作為一閉合元件、及與閥盤11對立之一閥座12。閥座12環繞一閥開口16延伸，且因此界定該閥開口16。閥盤11被配置成可相對於閥座12運動，其中至少沿開口16所界定之一開口軸A、或沿第二密封表面14對正所界定之一軸B提供活動性(mobility)。基於盤11、或者其密封表面14相對於座12之平行對正，軸A與B將在所示位置中重疊。
另一選擇，閥盤11亦可在該開啟位置時，並非相對於閥座12呈平行，而是夾至少一角度(傾斜)。
閥盤11與閥座12二者於每一情形下具有一密封表面、一第一密封表面13及一第二密封表面14。第一密封表面13又包括一密封件15。該密封件15可固化於閥座12上，譬如一硫化之聚合物。另一選擇，密封件15可被佈設成譬如在閥座12之一溝槽中的一O型環密封件。一密封材料亦可鍵結(bonded)於閥座12上，且因此具體實施密封件15。另一選擇，密封件15可被配置於閥盤11之側上、特別地在第二密封表面14上。亦可設想此等體現之組合。
密封表面13界定閥座12之一第一密封平面ES，且密封表面14界定閥盤11之一第二密封平面ET。密封平面ET與ES之位置因此首先取決於各別密封表面之延伸，且其次取決於閥盤11、或者閥座12之空間對正(及位置)。
第1b圖顯示依據本發明之一閥20又一具體實施例，該閥20係處於一開啟位置。閥20係依與第1a圖相似之方式設計。
對比地，密封件25在此係配置於閥盤21密封表面24之側上，且一對應密封表面23被佈設於閥座22上。密封表面23與24依次界定對應之密封平面ES與ET。
第1a圖及第1b圖係依純粹概略之方式來顯示各別之閥之體現。在任一情形下，皆未顯示出使閥盤11或21相對於各別閥座運動之一驅動單元。此類驅動單元典型地包括一馬達、特別地一步進馬達或一伺服馬達。該閥盤可藉由一對應結構而耦接至該驅動 單元。依據本發明，可能對此有不同的體現。
首先，該驅動單元可包括一推桿(導桿)，其可藉該馬達而沿一縱向軸依一線性方式運動。一調整臂之一第一末端連接至該推桿，特別地關於該推桿斜向橫切或正交。該推桿與調整臂之間的連接係以一剛性方式佈設。關於該調整臂橫交地延伸且依次連接至該閥盤之一橫構件係設於一第二末端(對立第一末端設置)上。該橫構件係具彈力地佈設，以使該盤可環繞一支樞軸作樞轉，該支樞軸係藉該橫構件之延伸而界定。如此，基於該構件之扭轉，可能達成期望之該盤的可樞轉性、以及因此該盤相對於該閥座之一期望傾斜位置與傾斜改變的可能性。
一具有二導引組件(推桿)之裝置可被佈設成對該閥盤輸出之另一選擇、或亦為可組合之設計。如此，該盤具有二接收構件，其特別地被佈設在關於該盤周邊之二對立設置側上。該等接收構件之每一者皆具有連接至其上的一推桿。該等推桿之驅動較佳地藉二馬達實施，但亦可藉至少一馬達及一傳動單元(gearing unit)實現。亦可基於並非平行實施之該等推桿的線性運動(關於該等推桿之線性位置)，而依一受控制之方式提供該閥盤相對於該閥座之一傾斜位置及該傾斜位置之調整。
第2a圖及第2b圖顯示依據第1a圖及第1b圖之閥的體現，其並非在開啟位置，而是在一微細控制位置。如此，閥盤11或21在每一情形下皆未與閥座12或22平行對正，而是相對彼此呈傾斜。此等閥被佈設成(且可受控制地作用)使得可在該閥盤到達一封閉位置前之一封閉運動中，於每一情形下皆到達且佔據一微細控制位置。
在此情形下，密封平面ET與ES並未呈平行，且因此相交，而圍起一角度α。藉由與密封件15或25(在此為周邊密封件之左手側)保持至少局部接觸，可變更期望之傾斜位置、亦即可說成開啟角度α。結果，可提供優良之流動控制。角度α調整到愈小，介質 每單位時間之可能流率愈小。在此情形下，一優點特別地在於即使在相對較小角度的情況下，角度α仍將保持可作階梯式或連續調整，且因二閥盤側(頂部與底部)之壓力差所致的一力，亦將在該盤處連續地變化。結果，可執行一非常精密之封閉或開啟運動，特別地當朝向、或從封閉位置轉變、或轉變至控制位置時，能夠控制連續作用或中斷介質之流動。
特別地，當該角度改變時，被接觸密封件之表面亦變化。當該角度愈來愈小時，該密封材料之接觸表面將變得較大。
特別地當一較小壓力勝過於(prevails)該盤底部(朝該閥座之方向)而超越頂部時，將有利於控制。基於該閥盤與閥座之間的局部接觸(藉由密封件)，作用於該盤上之力(基於壓力差所致者)的部份已可由該接觸表面吸收，且因此無需由閥驅動件或盤座架吸收。
在該微細控制位置中，閥盤11或21亦可被視作為一檔板(flap)，其可當接觸閥座12或22時環繞一軸旋轉或樞轉。
亦可設想到提供使閥盤11及12對各別閥座12及22呈斜向緊靠之不同機械解決方案。一般在真空技術、及特別地真空閥解決方案中，避免或顯然降低粒子生成風險之密封解決方案係屬較佳者。為此，最好避免組件之相對活動性，或當此類活動性有其必要時，可能使此等組件之間不發生摩擦之組件支承配置係屬較佳者。
結果，依據本發明，提出用於該盤之避免粒子的驅動與留持(retaining)解決方案，如以下第4圖及第5圖所示者。該閥盤相對於各別閥座之線性活動性在此情形下毫無疑問且已被提供，然而，在此情形下，該盤環繞一支樞軸作樞轉以在該微細控制位置中調整相對於該座之傾斜的構想在此亦依據本發明(避免粒子生成)加以考慮及達成。
第3a圖及第3b圖顯示閥10及20於每一情形下處於一密封封閉位置中，於其中，通過閥開口16或26之一介質流動基於密 封件15或25充分提供之密封作用而完全中斷。在此情形下，每一密封件15或25皆充分接觸與其對立設置之對立側對應密封表面、即位在環繞該閥開口之整個周邊上，且推壓至一預定程度(pre-determined degree)。密封平面ET與ES呈平行。
第4a圖及第4b圖顯示依據本發明之真空閥30位在一開啟位置的一具體實施例。一閥盤31係依一平行方式定位於相距一閥座32之一間隔處，且使一閥開口36曝露出。
一密封件35安裝於閥座32之密封表面33上。將密封表面33延展(progression)可界定一密封平面ES。
閥盤31藉由一耦接元件而連接至一調整臂37，該耦接元件被佈設成一橫構件38。將閥盤31之密封表面延展可界定密封平面ET，其中該密封表面與閥座32之密封表面33對立設置，且在形式及尺寸方面相同地對應。在開啟位置，密封平面ET與ES係互相平行地對正。
橫構件38藉由其關於調整臂37之橫向地延伸而界定一支樞軸S，其亦關於調整臂37作橫向地延伸。橫構件38係在該橫構件之中心區域固定地連接(在此：螺絲固定)至調整臂37，且在該橫構件之末端處固定地連接至閥盤31。然而，亦可依另一選擇之方式、譬如藉螺栓或焊接(例如摩擦攪拌焊接)製作各別之扣接(fastenings)。特別地，調整臂37與橫構件38可佈設成單件。
橫構件38本身形成為使其提供某一特定材料彈性，且因此可環繞支樞軸S在一預定範圍(譬如，關於一扭轉角及力吸收)內依一大致無磨耗方式扭轉。
調整臂37係藉一推桿或導桿而連接至一驅動單元39。盤31可藉驅動件39而沿該推桿之延伸而依一線性方式運動。
第4c圖顯示在一微細控制位置中之閥30。閥盤31係與密封件35局部接觸。在穿過盤31之剖面圖示右手側，盤31與密封件35之間無接觸，因此閥盤31並非與閥座32平行對正。密封平面ET與 ES係依一既定角度α相交。
基於橫構件38與調整臂37之間的連接被佈設成可樞轉(依一受控制之方式)，可產生所示之微細控制位置。當閥盤31運動至較接近閥座32時，可建立及保持(固定)一微小樞轉。對此之另一選擇為可藉由橫構件38扣接盤31，使得盤31在該開啟位置中並未與閥座32平行，而是已包括一相對傾斜位置。在此情形下，密封平面ET與ES並非對應地平行，而是圍起某一特定角度α。
盤31接著基於近乎線性運動，而依一對應傾斜方式緊靠座32。基於藉驅動件39進行之進一步線性調整，可藉扭轉橫構件38來改變盤31之傾斜。因此，倘該推桿進一步回縮時，開口角度α將變得較小。在此情形下，經由一內扭轉來作用、即扭轉橫構件38。結果，可將該盤密封表面以連續可改變、且在此情形下均勻地保持推壓於密封件35上。如此可造成完全閉合開口36，使得在此亦關於該密封件之延展，而依一均勻方式推壓該密封件。
結果，該橫構件基於被扭轉而能夠連續(或分段(stepwise))改變傾斜位置，依一均勻方式推壓密封件35。基於該密封件被依一均勻方式推壓，及因此基於無橫向負荷作用於該密封件上，而又使粒子生成最小化、或完全避免。
調整臂37與橫構件38連接處之傾斜位置的另一選擇為亦可藉由該推桿之樞轉、或藉由該推桿之永久傾斜位置，而提供盤31相對於座32之傾斜位置。因此，藉該橫構件提供之效應，將與上列之變型者對應。
第5a圖及第5b圖顯示依據本發明之真空閥40位於一開啟位置的又一具體實施例。一閥盤41係依一平行方式而與一閥座42間隔地定位，且使閥開口46曝露出。
對比於依據第4a圖至第4c圖之體現，閥盤41被配置成可藉由二導桿47而相對於閥座42運動，每一導桿各經由一驅動單元49之一馬達而依一受控制方式運動。密封件45位於盤41之底部表面 上。各密封表面依次界定密封平面ET與ES。
導桿47連接至二耦接元件48之接收構件。此等耦接元件48在此係與閥盤41佈設成單件，然而，明顯地亦可將此等耦接元件48設計成分離組件，此等耦接元件能夠譬如以螺絲連接、或焊接至盤41。
如第5c圖中所示者，為調整某一特定之微細控制位置，可依一各別獨立之方式對應地致動驅動單元49之馬達49a及49b。在此情形下，二馬達49a、49b其中之一將使導桿47其中之一行進一距離，該距離較第二驅動件在同一時段內提供另一導桿47之距離大。換言之，至少過某一特定時段，導桿47其中之一回縮較另一個快。對此之另一選擇為，經由該第一驅動件產生之線性運動可較經由該第二驅動件產生者早啟動，結果該等驅動件提供一大致同步之運動。
由此，達成相對於閥座42傾斜之閥盤41。閥盤41或其密封件45係以可依此方式調整之該傾斜位置與閥座42接觸(局部地)(第5c圖)。一旦已藉被導引較快或較遠之第一個導桿47而到達一第一末端位置，則可僅藉由使第二個導桿47依一線性方式進一步位移，對通過閥開口46之一流動或一流(stream)進行控制。該第一末端位置可大致對應於密封件45與該閥座之間有接觸的盤41的位置。然而，明顯地一旦已接觸，即可實施進一步線性位移，以達成所需之密封件45推壓。該第一、及亦一第二末端位置因此亦可與生成一所需之密封件壓縮對應。
明顯地，所示之圖式僅以概略方式顯示可能的示範具體實施例。依據本發明，不同的方法亦可互相結合、且與數個方法及裝置結合，以在先前技藝之真空條件下，控制一處理容積中之容積流量或壓力。
20‧‧‧(真空)閥
21‧‧‧(閥)盤
22‧‧‧(閥)座
23‧‧‧密封表面
24‧‧‧密封表面
25‧‧‧密封件
26‧‧‧(閥)開口
A‧‧‧(開口)軸
B‧‧‧軸
ES‧‧‧密封平面
ET‧‧‧密封平面

Claims (15)

  1. 一種真空閥(10，20，30，40)，用於控制一容積流量或質量流量、及用於依一氣密方式中斷一流動路徑，該真空閥具有一閥座(12，22，32，42)，其包括一閥開口(16，26，36，46)及一第一密封表面(13，23，33)，該閥開口界定一開口軸(A)，該第一密封表面環繞該閥開口(16，26，36，46)展延且界定一第一密封平面(ES)，一閥盤(11，21，31，41)，用於控制該容積流量或質量流量、及用於中斷該流動路徑，該閥盤具有與該第一密封表面(13，23，33)對應之一第二密封表面(14，24)，其中該第二密封表面(14，24)界定一第二密封平面(ET)，該第二密封平面之可改變位置係藉該閥盤(11，21，31，41)之一各別位置及對正決定，一第一耦接元件，其連接至該閥盤(11，21，31，41)且包括一接收構件，用於提供該閥盤(11，21，31，41)之受控制導引，及一驅動單元(39，49)，其與該第一耦接元件耦接，且佈設成可使該閥盤(11，21，31，41)調整，而至少大致沿一縱向封閉方向上之一幾何縱向軸，從一開啟位置，其中該閥盤(11，21，31，41)與該閥座(12，22，32，42)呈現彼此互不接觸，到一封閉位置，其中該第一密封表面(13，23，33)與該第二密封表面(14，24)因位於該二者之間的一密封件(15，25，35，45)而沿軸向密封接觸，及其中該閥開口(16，26，36，46)因此而依一氣密方式封閉，並且返回，其特徵在於，該驅動單元(39，49)與該閥盤(11，21，31，41)被佈設且交互作用成使該閥盤(11，21，31，41)可調整至一微細控制位 置，其中該閥盤(11，21，31，41)依一相對於該閥座(12，22，32，42)之既定方式傾斜，使該第一密封平面(ES)與該第二密封平面(ET)圍起一既定角度(α)，及該密封件(15，25，35，45)充分緊靠該第一或第二密封表面(13，23，33，14，24)，且僅局部地緊靠另一密封表面(13，23，33，14，24)。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之真空閥(10，20，30，40)，其中，該驅動單元(39，49)與該閥盤(11，21，31，41)被佈設且耦接成使得當調整該閥盤(11，21，31，41)從該開啟位置到該封閉位置、或從該封閉位置到該開啟位置時，該閥盤(11，21，31，41)將在到達該封閉位置之前、或者到達該開啟位置之前，佔據該微細控制位置。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之真空閥(10，20，30，40)，其中，該閥盤(11，21，31，41)被定位於該微細控制位置，使得藉該第二密封表面(14，24)之延伸而界定的該第二密封平面(ET)向該開口軸(A)、或向該縱向軸傾斜。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之真空閥(10，20，30，40)，其中，該第一密封表面(13，23，33)指向與該開口軸(A)或縱向軸平行之一方向，且與該開口軸(A)或縱向軸呈正交地延伸。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之真空閥(10，20，30，40)，其中，該第一及該第二密封平面(ES，ET)在該開啟位置及該微細控制位置中圍起一既定角度(α)，及該第一及該第二密封平面(ES，ET)在該封閉位置中大致呈平行地對正。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之真空閥(10，20，30，40)， 其中，該閥盤(11，21，31，41)之一第二、多個或複數個微細控制位置係可調整，其中該第一與該第二密封平面(ES，ET)在每一情形下圍起之角度(αn)在每一情形下皆不相同，及該密封件(15，25，35，45)在每一情形下皆充分緊靠該二密封表面(13，23，33，14，24)其中之一、且僅局部地緊靠另一密封表面(13，23，33，14，24)。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之真空閥(10，20，30，40)，其中，該等微細控制位置可在每一情形下各別獨立地或連續地依一受控方式調整，且結果可提供一連續控制之介質的容積流量或質量流量通過該閥開口(16，26，36，46)。
  8. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之真空閥(10，20，30，40)，其中，該第一耦接元件被佈設成關於該開口軸(A)或關於該縱向軸橫向地延伸之一橫構件(38)，且在該閥盤(11，21，31，41)之一後側上的至少一連接點處連接至該閥盤(11，21，31，41)，其中該接收構件提供一中心耦接點，其用於關於該橫構件(38)之一延伸方向橫向地耦接該驅動單元(39)，且該橫構件(38)藉由一關於該延伸方向橫向地延伸之調整臂(37)而連接至該驅動單元(39)。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之真空閥(10，20，30，40)，其中，該橫構件(38)與該閥盤(11，21，31，41)之間的連接包括一在該至少一連接點處之摩擦攪拌焊接連接。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之真空閥(10，20，30，40)，其中，該橫構件(38)在位於該中心耦接點二側上之至少二側向連接點處，在該閥盤(11，21，31，41)之後側上連接至該閥盤(11，21，31，41)，在一中心部與該後側相距一間隔，該中心部包含該中心耦接點、及在二側上連接至該耦接點之數個部，且該中心部在該等側 向連接點之間延伸，具彈力地佈設成使得基於該橫構件(38)之扭曲，該閥盤(11，21，31，41)可環繞一支樞軸(S)而相對於該調整臂(37)樞轉，該支樞軸係與該開口軸(A)或與該縱向軸夾直角，及被佈設成單件。
  11. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之真空閥(10，20，30，40)，其中，該驅動單元(39，49)包括至少一馬達(49a，49b)及至少一導引組件，其可藉由該至少一馬達(49a，49b)而依一受控制方式沿著、或平行於該縱向軸運動，及該閥盤(11，21，31，41)藉由該接收構件而連接至該導引組件，且可相對於該閥座(12，22，32，42)運動。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之真空閥(10，20，30，40)，其中，該驅動單元(39，49)包括二導桿(47)，其可藉由該至少一馬達而依一受控制方式平行於該縱向軸運動。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之真空閥(10，20，30，40)，其中，該閥盤(11，21，31，41)包括一第二耦接元件(48)，該第二耦接元件連接至該閥盤且具有一接收構件，其中該第一及該第二耦接元件(48)直接配置於該閥盤(11，21，31，41)上，及每一情形下，導桿(47)連接至該第一及該第二耦接元件(48)之接收構件之各別一者。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之真空閥(10，20，30，40)，其中，該驅動單元(49)包括二馬達(49a，49b)，且該二導桿(47)之其中每一個各藉該等馬達其中之一而依一受控制方式運動，及該微細控制位置可藉由該二馬達(49a，49b)之一既定致動而提供，使該第一密封平面相對於該第二密封平面之傾斜位置可被導致。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之真空閥(10，20，30，40)，其中， 該真空閥(10，20，30，40)包括一連接該等導桿(47)之橋接件，及該第一耦接元件連接至該橋接件、且佈設成一橫構件。
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