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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Ventil mit einer integrierten Öffnung zur
Verwendung in Gasversorgungsanlagen und dergleichen, das mit einer
druckbasierten Durchflussratensteuervorrichtung für Halbleiterfertigungsvorrichtungen,
Anlagen zur Herstellung chemischer Erzeugnisse und dergleichen versehen
ist.
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Hintergrund
der Erfindung
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In
WO 99/163412 A, die von den Anmeldern der vorliegenden Erfindung
zu einem früheren
Zeitpunkt eingereicht wurde, sind Gasversorgungsanlagen mit einer
druckbasierten Durchflussratensteuervorrichtung zur Verwendung in
Halbleiterfertigungsvorrichtungen und Anlagen zur Herstellung chemischer
Erzeugnisse offenbart. Wie in 4 gezeigt,
ist die Gasversorgungsanlage so konzipiert, dass einem Prozess 52 Gas
durch ein einer Öffnung
entsprechendes Ventil 51 zugeführt wird. Dabei wird die Gasdurchflussrate
so gesteuert, dass ein Druck P1 auf der
stromaufwärts
gelegenen Seite einer Öffnung 50, der
mehr als das Doppelte des Drucks P2 auf
der stromabwärts
gelegenen Seite der Öffnung 50 beträgt, gehalten
wird. Die druckbasierte Durchflussratensteuervorrichtung 100 umfasst
insbesondere ein Steuerventil 53, welches von einer Gasversorgungsquelle
Gas aufnimmt, wobei das der Öffnung
entsprechende Ventil 51 auf der stromabwärts gelegenen Seite
des Steuerventils 53 installiert ist, einen Druckfühler 54,
welcher zwischen dem genannten Steuerventil 53 und dem
der Öffnung
entsprechendem Ventil 51 installiert ist, die Öffnung 50,
welche auf der stromabwärts
gelegenen Seite eines Ventilmechanismusteils des der Öffnung entsprechendem
Ventils 51 installiert ist, und eine Computersteuervorrichtung 55,
welche die Durchflussrate anhand Qc = KP1 (K
= Konstante) des Drucks P1, der von dem
genannten Druckfühler 54 erfasst
wird, berechnet und gleichzeitig die Diffe renz zwischen einem Durchflussratenbefehlssignal
Qs und einem berechneten Durchflussvolumen Qc als ein Steuersignal
Qc an einen Antriebsteil 53a des Steuerventils 53 ausgibt.
Auf diese Weise wird die Durchflussrate des Gases, welches dem Prozess 52 zuzuführen ist,
durch Steuerung des Öffnungs-/Schließmechanismus
des den Druck P1 einstellenden Steuerventils
gesteuert.
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In 4 zeigen 55a eine
Temperaturkorrekturschaltung; 55b eine Durchflussratenberechnungsschaltung; 55c eine
Vergleichsschaltung; 55d eine Verstärkerschaltung; 56 einen
Gaseinlass; 57 einen Gasauslass; 58 einen Gastemperaturfühler; 59a, 59b einen
Verstärker
und 60a, 60b einen A/D Umwandler.
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In 4 sind
das der Öffnung
entsprechende Ventil 51 und die Öffnung 50 als separate
Elemente dargestellt. Wie in 10 zu
sehen, ist jedoch die Öffnung 50 in
Wirklichkeit in einem Gasauslassdurchgang S2 des
der Öffnung
entsprechendem Ventils 51 integriert befestigt, um ein
Ventil 70 zu bilden, welches mit einer integrierten Öffnung 50 ausgestattet
ist (im Folgenden als Ventil 70 mit einer integrierten Öffnung bezeichnet).
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5 ist
eine vergrößerte Teilschnittansicht des
Ventilteils des genannten Ventils 70 mit einer integrierten Öffnung aus
dem Stand der Technik. In dieser zeigen:
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- 71
- einen
Ventilhauptkörper;
- 72
- eine
in dem Ventilhauptkörper 71 ausgebildete
Ventilkammer;
- 73
- eine
in die Ventilkammer eingepasste innere Scheibe;
- 74
- eine
Metallmembran, die ein Ventil bildet;
- 76
- ein
Sitzelement aus CTFE (synthetisches Harz);
- 76a
- einen
ringförmigen
Ventilsitz, wobei die in dem Sitzelement 76 angeordnete Öffnung 50 den
Ventilsitz begrenzt;
- 77
- einen
Ventilpresser;
- 78
- einen
Schaft (eine Ventilstange);
- 79
- eine
Feder;
- S1
- einen
Gaseinlassdurchgang, und
- S2
- einen
Gasauslassdurchgang.
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Gas
strömt
in Pfeilrichtung vom Gaseinlassdurchgang S1 hinein
und strömt
durch die Öffnung 50 aus
dem Gasauslassdurchgang S2 heraus.
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Das
Ventilteil des Ventils 70 mit einer integrierten Öffnung umfasst
insbesondere die plattenförmige
innere Scheibe 73, die an dem Boden der in dem Ventilhauptkörper 71 ausgebildeten
Ventilkammer 72 angebracht ist, das Sitzelement 76,
welches luftdicht in einer in der Mitte der inneren Scheibe 73 ausgebildeten Öffnung 73a zur
Aufnahme eines Sitzelements eingepasst ist, die Metallmembran 74,
welche über
dem Sitzelement 76 vorgesehen ist, den Ventilpresser 77,
welcher die Membran 74 von oben drückt, und dergleichen.
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Außerdem ist
an dem Außenumfang
der inneren Scheibe 73 ein mit dem Gaseinlassdurchgang S1 in Verbindung stehender Gaseinlass 73b ausgebildet.
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Gas
strömt
durch den Gaseinlass 73b in den Luftraum unter der Membran 74.
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Der
ringförmige
Ventilsitz 76a wird an einer oberen Fläche des Sitzelements 76 ausgebildet.
Ferner wird die Öffnung 50 in
dem mit dem Ventilsitz 76a in Verbindung stehenden Gasauslassdurchgang
S2 ausgebildet.
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6 zeigt
ein weiteres Beispiel des Ventilelements 76 (aus PCTFE)
der vorstehenden 10, wobei ein ringförmiger Ventilsitz 76a im
Wesentlichen scheibenförmig
auf der oberen Seite des Sitzelements 76 ausgebildet ist.
Die Rückseite
des scheibenförmigen
Sitzelements 76 ist mit einer konkaven Vertiefung ausgebildet,
welche konisch geformt ist, um den Ventilsitz 76 in der
Mitte zu verengen, damit in dem mittigen dünnen Teil die kleine Öffnung 50 ausgebildet
wird.
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JP-A-3
033566 offenbart ein Digitalventil, das einen Ventilsitz umfasst,
der in ein auf einer Trennwand vorgesehenes Schraubenloch durch
einen O-Ring geschraubt ist. Der Ventilsitz hat in seiner Öffnung auf
seiner oberen Seite ein Schraubenloch, in welches eine Drosselplatte
geschraubt ist. Ein Zwischenraum zwischen der Drosselplatte und
dem Ventilsitz wird luftdicht abgedichtet, indem ein O-Ring zwischen
einer Endfläche
der Drosselplatte und dem Ventilsitz positioniert wird. Die Drosselplatte
hat eine Öffnung,
deren Querschnitt so bestimmt wird, dass er den jeweiligen Ventilelementen
entspricht.
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Ziele der
Erfindung
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Bei
dem herkömmlichen
Ventil 70 mit einer integrierten Öffnung aus 5 ist
auf der inneren Oberfläche
des Gasauslassdurchgangs S2 des aus synthetischem
Harz bestehenden Ventilelements 76 eine ringförmige Nut
ausgebildet, und der Außenumfang
einer elastischen kreisförmigen
Drosselplatte P, die mit der Öffnung 50 versehen
ist, sitzt in Presspassung in der Nut, so dass die Drosselplatte
P befestigt ist.
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Dies
kann zu einer Verformung der Drosselplatte P führen, wenn sie in die Nut eingepasst
wird. Wenn die Drosselplatte P stark verformt wird, kann sich auch
die in ihr vorgesehene Öffnung 50 verformen
und somit einen Defekt der Durchflussratensteuerung der druckbasierten
Durchflussratensteuervor richtung verursachen. Folglich ergibt sich
bei dem wie in 5 aufgebautem Ventil mit einer
integrierten Öffnung
das Problem, dass die Drosselplatte P nicht sicher befestigt werden
kann. Falls die Drosselplatte P aus Metall ist, muss eine ringförmige Nut
komplizierter Bauart an der inneren Oberflächenwand des Gasdurchganges
S2 ausgebildet werden, damit die Drosselplatte
P ohne großen
Aufwand fest angebracht werden kann. Dadurch erhöhen sich die Kosten zur Bearbeitung
des Sitzelements 76.
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Außerdem wird
jede Verformung des Sitzelements 76 direkt auf die Drosselplatte
P übertragen, wenn
das aus synthetischem Harz bestehende Sitzelement 76 durch
hohe Gastemperatur erwärmt
oder von der inneren Scheibe 73 gedrückt wird. Die Folge ist, dass
sogar eine leichte Verformung des Sitzelements 76 zu einer
Verformung der Drosselplatte P führt,
wodurch sich die Form (Lochform und Lochdurchmesser) der Öffnung 50 derart
verändert,
dass die Durchflussratencharakteristiken geändert werden.
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Überdies
wird die Öffnung 50,
wenn sie gebaut ist wie in 6 gezeigt,
ausgebildet, indem der aus synthetischem Harz bestehende Ventilsitz 76 einem
Schneidprozess unterzogen wird. Der Schneidprozess erzeugt Hitze,
welche die Form der Öffnung 50 verzieht,
wodurch die Form der Öffnung 50 ungleichmäßig wird.
Folglich werden die Durchflussratencharakteristiken der druckbasierten
Durchflussratensteuervorrichtung, in welchem das Ventil mit einer integrierten Öffnung installiert
wird, unbeständig.
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Eine
primäre
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Ventil mit
einer integrierten Öffnung
anzugeben, bei dem
- (1) die Drosselplatte beim
Zusammensetzen des Ventils mit einer integrierten Öffnung nicht
verformt wird,
- (2) die Durchflussratencharakteristiken der druckbasierten Durchflussratensteuervorrichtung,
welche eine Drosselplatte verwendet, verbessert werden, indem ein
leichtes Verformen der Drosselplatte verhindert wird, sogar wenn
diese durch hohe Gastemperatur erhitzt wird, und
- (3) ein einfacher Austausch der Öffnung und eine Verringerung
der Herstellungskosten ermöglicht wird
und dadurch die vorstehenden Probleme, welche mit dem Ventil mit
einer integrierten Öffnung
aus dem Stand der Technik einhergehen, gelöst werden.
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Beschreibung
der vorliegenden Erfindung
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Um
die Aufgabe der oben erwähnten
Erfindung zu erfüllen,
gibt die vorliegende Erfindung ein Ventil mit einer integrierten Öffnung nach
Anspruch 1 an.
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Wie
in Anspruch 2 angegeben, bezieht sich die vorliegende Erfindung
auf ein Ventil mit einer integrierten Öffnung, in dem ein Zwischenraum
H1 zwischen einer tieferen Fläche der
inneren Scheibe und einer Bodenfläche einer Ventilkammer größer ist
als ein Zwischenraum H2 zwischen einer oberen
Fläche des
konkaven Teils des Ventilsitzkörpers
und einer oberen Endfläche
der Drosselblende, wenn die innere Scheibe, der Ventilsitzkörper und
die Drosselblende so zusammengesetzt sind, dass die Bodenflächen des
Ventilsitzkörpers
und der Drosselblende mit der Bodenfläche der Ventilkammer in Kontakt
kommen.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Längsschnittansicht
des Ventilhauptteils mit einer integrierten Öffnung, die ein erstes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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2 ist
eine Draufsicht einer Drosselplatte und einer Öffnung.
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3 veranschaulicht
die relativen Höhen eines
Ventilsitzkörpers,
einer Drosselblende und einer Innenscheibe, bevor die innere Scheibe
gepresst wird.
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4 zeigt
ein Beispiel der Verwendung eines Ventils mit einer integrierten Öffnung in
einer herkömmlichen
druckbasierten Durchflussratensteuervorrichtung.
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5 ist
eine Längsschnittansicht
des Hauptteils des herkömmlichen
Ventils mit einer integrierten Öffnung.
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6 ist
eine Längsschnittansicht
eines weiteren Beispiels eines herkömmlichen Ventilsitzkörpers von
einem Ventil mit einer integrierten Öffnung.
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Verzeichnis
der Bezugszeichen
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- A
- Ventil
mit einer integrierten Öffnung
- Y
- Dichtfläche
- X
- Dichtfläche
- Z
- Dichtfläche
- H1
- Zwischenraum
- H2
- Zwischenraum
- 1
- Ventilhauptkörper
- 2
- Ventilsitzkörper
- 2a
- durchmesserkleiner
Teil
- 2b
- durchmessergroßer Teil
- 3
- Drosselblende
- 3a
- Hauptkörper
- 3b
- scheibenförmiger konkaver
Teil
- 4
- Drosselplatte
- 5
- Öffnung
- 6
- Ventilkammer
- 7
- Gaseinlassdurchgang
- 8
- Gasauslassdurchgang
- 9
- innere
Scheibe
- 10
- Gaseinlassdurchgang
- 11
- Öffnung zur
Aufnahme des Ventilsitzkörpers
- 11a
- durchmesserkleiner
Teil
- 11b
- durchmessergroßer Teil
- 12
- Gasauslassdurchgang
des Ventilsitzkörpers
- 13
- konkaver
Teil zur Aufnahme der Drosselblende
- 13a
- ringförmiger Vorsprung
- 14
- Ventilsitz
- 15
- Gasauslassdurchgang
der Drosselblende
- 16
- Membran
- 17
- Membranpresser
- 18
- Schaft
- 19
- Feder
- 20
- Haubeneinsatz
- 21
- Haube
- 22
- Stopfen
- 23
- Halsteil
- 24
- oberer
verjüngter
Teil
- 25
- gerader
Zwischenteil
- 26
- unterer
verjüngter
Teil
- 27
- Innenschraube
- 28
- Außenschraube
-
Ausführungsarten
der Erfindung
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Die
Ausführungen
der vorliegenden Erfindung werden nachstehend in den Zeichnungen
gezeigt.
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Bevorzugte
Ausführung
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1 ist
eine Längsschnittansicht
des Hauptkörpers
eines Ventils mit einer integrierten Öffnung, welche eine erste Ausführung der
vorliegenden Erfindung zeigt. 2 ist eine
Draufsicht einer Drosselplatte und einer Öffnung.
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Ein
Ventil A mit einer integrierten Öffnung umfasst
einen Ventilhauptkörper 1,
einen Ventilsitzkörper 2,
eine Drosselblende 3 mit einer auf sie geschweißten Drosselplatte 4,
eine Öffnung 5 und
eine innere Scheibe 9 für
den Hauptkörper.
Das Ventil ist vom Typ mit Metallmembran und Direktberührung.
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Der
genannte Ventilhauptkörper 1 aus
rostfreiem Stahl (SUS316L) umfasst eine Ventilkammer 6,
einen mit dieser in Verbindung stehenden Gaseinlassdurchgang 7 und
einen Gasauslassdurchgang 8. Der Ventilhauptkörper 1 ist
insbesondere mit einer Ventilkammer 6 versehen, die eine
obere Öffnung hat.
An einer Seite einer Bodenfläche
der Ventilkammer ist ein mit der Ventilkammer 6 in Verbindung
stehender Gaseinlassdurchgang 7 ausgebildet, und in der
Mitte der Bodenfläche
ist ein mit der Ventilkammer 6 in Verbindung stehender
Gasauslassdurchgang 8 ausgebildet.
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In
die Ventilkammer 6 des genannten Ventilhauptkörpers 1 wird
eine innere Scheibe 9 eingesetzt. Die innere Scheibe 9 ist
in einer annähernd runden
Scheibenform ausgebildet und besteht aus rostfreiem Stahl SUS316L.
Auf beiden Seiten ihres Außenumfangs
sind Gaseinlassdurchgänge 10 ausgebil det,
die mit dem Gaseinlassdurchgang 7 des Ventilhauptkörpers 1 in
Verbindung stehen. In einem mittigen Teil der inneren Scheibe 9 ist
eine Öffnung 11 zur
Aufnahme des Ventilsitzkörpers 2 gebildet.
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Wie
in 1 zu sehen, umfasst die Öffnung 11 einen oberen
durchmesserkleinen Abschnitt 11a und einen unteren durchmessergroßen Abschnitt 11b.
An der Begrenzung zwischen dem durchmessergroßem Teil 11b und dem
durchmesserkleinem Teil 11a ist eine Dichtfläche Y zum
Pressen des Ventilsitzkörpers 2 ausgebildet.
Die obere und die untere Fläche
des Außenumfangs
der inneren Scheibe 9 sind so genannte Metalldichtflächen.
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Der
vorstehende Ventilsitzkörper 2 aus
synthetischem Harz, zum Beispiel aus PCTFE oder dergleichen, hat
die Form eines kurzen Zylinders mit einem oberen durchmesserkleinen
Teil 2a und einem unteren durchmessergroßen Teil 2b.
In der Mitte des Ventilsitzkörpers 2 ist
ein Gasauslassdurchgang 12 ausgebildet, der mit dem Gasauslassdurchgang 8 des
Ventilhauptkörpers 1 in
Verbindung steht. Der untere Teil des Gasauslassdurchganges 12 wird
vergrößert, um
eine konkave Vertiefung 13 zu bilden, welche so ausgebildet
ist, dass sie darin eine Drosselblende 3 aufnehmen kann.
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Außerdem ist
in der oberen Fläche
des durchmesserkleinen Teils 2a des Ventilsitzkörpers 2 ein
ringförmiger
Ventilsitz 14 ausgebildet.
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Die
genannte Drosselblende 3 umfasst einen dicken, hohlen scheibenförmigen Hauptkörper 3a aus
USU316LM und eine auf sie geschweißte Drosselplatte. In der Mitte
des Hauptkörpers 3a der
Drosselblende 3 ist ein Gasauslassdurchgang 15 ausgebildet,
der mit dem Gasauslassdurchgang 12 des Ventilsitzes 2 und
auch mit dem Gasauslassdurchgang 8 des Ventilhauptkörpers 1 in
Verbindung steht.
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In
der oberen Fläche
des Hauptkörpers 3a der
Drosselblende ist eine tellerförmige
konkave Vertiefung 3b ausgebildet. Die Drosselplatte 4 wird
in die tellerförmige
konkave Vertiefung 3b eingepasst und befestigt, indem ihr
Außenumfang
an den Drosselblendenkörper 3a geschweißt wird.
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Die
genannte Drosselplatte 4 ist eine dünne Scheibe aus SUS316LW. In
dieser Ausführung
beträgt
der Durchmesser 3,5 mm und die Dicke der Platte 0,05 mm (50 μm).
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Wie
in 2 zu sehen, ist in der Mitte der Drosselplatte 4 eine Öffnung 5 ausgebildet,
um den Gasauslassdurchgang 12 des Ventilsitzkörpers 2 zu verkleinern.
In dieser Ausführung
der vorliegenden Erfindung wird die Öffnung 5 insbesondere
dadurch ausgebildet, dass beide Seiten der Mitte der Drosselplatte 4 geätzt werden,
wobei ein minimaler Durchmesser 0,05 mm und ein maximaler Durchmesser 0,07
mm beträgt.
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In 3 sind
die relativen Positionen des Ventilsitzkörpers 2, der Drosselscheibe 3,
an welche die Drosselplatte 4 angeschweißt ist,
und der inneren Scheibe 9 gezeigt, wenn diese drei Komponenten
in die Ventilkammer 6 des genannten Ventilhauptkörpers 1 eingesetzt
werden, bevor eine nach unten gerichtete Presskraft auf den oberen
Teil des Außenumfangs
der inneren Scheibe 9 ausgeübt wird.
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Wie
in 3 gezeigt, sind der Ventilsitzkörper 2,
die Drosselblende 3 und die innere Scheibe 9 so
dimensioniert, dass wenn diese drei Komponenten zusammengesetzt
sind, zwischen der Bodenfläche
der Ventilkammer 6 und der tieferen Fläche der inneren Scheibe 9 ein
Zwischenraum H1 = 0,1 – 0,2 mm ausgebildet wird,
wobei zwischen der oberen Fläche
des konkaven Teils 13, der in dem Ventilsitz 2 zur
Aufnahme der Drosselblende 3 ausge bildet ist, und der oberen
Fläche
der Drosselblende 3 ein Zwischenraum H2 =
0,02 – 0,1
mm ausgebildet wird.
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Somit
wird eine luftdichte Abdichtung der Kontaktflächen Y und Z sichergestellt,
weil der Ventilsitzkörper 2 komprimiert
wird, wenn die innere Scheibe von oben gedrückt wird.
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Der
Zwischenraum H1 wird größer gefertigt als der Zwischenraum
H2. Dadurch werden die Kontaktflächen X sicher
luftdicht abgedichtet, wenn die untere Fläche der inneren Scheibe 9 mit
der Bodenfläche
der Ventilkammer 6 in Kontakt kommt. Über dem genannten Ventilsitzkörper 2 und
der inneren Scheibe 9 sind eine Membran 16, ein
Membranpresser 17, ein Schaft 18, eine Feder 19 und
ein Antriebsteil (nicht gezeigt) vorgesehen.
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Die
Membran 16 besteht aus einer dünnen rostfreien Platte und
ist so konstruiert, dass sie auf dem oberen Teil des Ventilsitzkörpers 2 sitzt.
Der Außenumfang
der Membran 16 wird über
einen Haubeneinsatz 20 zwischen einer Haube 21 und
der inneren Scheibe 9 gehalten.
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Über dem
mittigen Teil der Membran 16 ist ein Membranpresser 17 angeordnet,
der die Membran 16 presst. Mit einem an den Membranpresser 17 angebrachtem
Schaft 18 wird der Presser 17 auf und ab bewegt.
Eine Feder 19 führt
den Schaft 18 derart nach unten, dass die Membran 16 auf
dem Ventilsitz 14 des Ventilsitzkörpers 2 sitzt. Ein
an dem oberen Ende des Ventilhauptkörpers 1 vorgesehener
Antriebsteil bewegt den Schaft 18 auf und ab. Ein Aktor arbeitet
mit einem Solenoid mit einer extrem kurzen Reaktionszeit und Luftdruck
als Antriebsteil.
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Nachfolgend
wird der Betrieb des Ventils mit einer integrierten Öffnung nach
der ersten Ausführung
basierend auf der Konstruktion als solche beschrieben.
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Wenn
der Antriebsteil des Ventils A mit der integrierten Öffnung betätigt wird,
steigen der Schaft 18 und der Membranpresser 17 gegen
die Wirkung der Feder 19 nach oben mit dem Ergebnis, dass
sich der mittige Teil der Membran 16 vom Ventilsitz 14 des Ventilsitzkörpers 2 weg
bewegt. Daraufhin strömt
das durch den Gaseinlassdurchgang 7 des Ventilhauptkörpers 1 einströmende Gas
durch den Gaseinlassdurchgang 10 der inneren Scheibe 9,
den Raum zwischen dem Ventilsitz 14 des Ventilsitzkörpers 2 und der
Membran 16, den Gasauslassdurchgang 12 des Ventilsitzkörpers 2,
die Öffnung 5 und
den Gasauslassdurchgang 15 der Drosselblende 3 hin
zum Gasauslassdurchgang 8 des Ventilhauptkörpers 1.
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Wenn
der Betrieb des Antriebsteils des Ventils A mit einer integrierten Öffnung unterbrochen wird,
veranlasst die Feder 19, dass sich der Schaft 18 und
der Membranpresser 17 nach oben bewegen mit der Folge,
dass der mittige Teil der Membran 16 mit dem Ventilsitz 14 des
Ventilsitzkörpers 2 in
Kontakt kommt. Dann wird Gas, das durch den Einlassdurchgang 7 des
Ventilhauptkörpers 1 einströmt, durch
die Membran 16 blockiert und kann nicht zum Gasauslassdurchgang 8 des
Ventilhauptkörpers 1 strömen.
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Die
Drosselplatte 4 kann leicht befestigt werden, weil sie
in der tellerförmigen
konkaven Vertiefung 3b angeordnet wird, welche in der oberen
Fläche
des Drosselblenden-Hauptkörpers 3a der
metallenen Drosselblende 3 ausgebildet ist, und mit ihrem Außenumfang
an den Drosselblenden-Hauptkörper 3a lasergeschweißt wird.
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Wie
in 3 gezeigt, werden die Abmessungen der Drosselblende 3,
des Ventilsitzkörpers 2 und der
inneren Scheibe 9 so berechnet, dass H1 =
0,1 – 0,2
mm und H2 = 0,02 – 0,1 mm beträgt. Demzufolge werden
die Dichtflächen
X, Y und Z durch Anziehen der inneren Scheibe 9 sicher
abgedichtet.
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Das
vereinfacht die Installation der Drosselplatte 4 und das
Zusammensetzen des Ventils mit einer integrierten Öffnung.
Darüber
hinaus ist die Drosselplatte 4 während des Zusammensetzens keiner übermäßigen Kraft
ausgesetzt und wird dadurch nicht verformt. Es kommt zu keinen Änderungen
der Durchflussratencharakteristik, die auf Änderungen der Öffnungsform
zurückzuführen sind.
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Angesichts
der vorstehenden Ausführung
ist das Ventil A mit einer integrierten Öffnung zur Verwendung in Gasversorgungsanlagen,
welche eine druckbasierte Durchflussrateneinrichtung haben, geeignet.
Es versteht sich, dass das Ventil A mit einer integrierten Öffnung auch
für andere
Zwecke verwendet werden kann.
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Durch
die genannte Ausführung
wird ein Ventilsitzkörper 2 über eine
innere Scheibe 9 an einen Ventilhauptkörper 1 befestigt.
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Außerdem ist
die Drosselblende 3 in der erwähnten Ausführung aus Metall. Sie könnte jedoch auch
aus Keramik sein.
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In
der oben erwähnten
Ausführung
beträgt die
Dicke der Drosselplatte 4 0,05 mm. Es könnte jedoch eine beliebige
andere Dicke verwendet werden.
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Die
vorstehende Ausführung
sieht vor, die Öffnung 5 durch
einen beidseitigen Ätzvorgang
auszubilden. Dessen ungeachtet könnte
sie auch durch einen einseitigen Ätzvorgang, maschinelle Bearbeitung
oder Elektroerosion ausgebildet werden. In ähnlicher Weise beträgt der Durchmesser
der Öffnung 5 0,05
mm. Es kann selbstverständlich
ein anderer beliebiger Durchmesser verwendet werden.
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Wirkungen
der Erfindung
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Wie
bereits erwähnt,
erzielt die vorliegende Erfindung ausgezeichnete Wirkungen, wie
zum Beispiel die Folgenden:
- (1) Der Hauptkörper des
Ventils A mit einer integrierten Öffnung umfasst einen Ventilhauptkörper, einen
Ventilsitzkörper,
eine Drosselblende, eine Öffnung
und einen inneren Ring. Die aus hitzebeständigen Materialien bestehende
und getrennt vom Ventilsitzkörper
hergestellte Drosselblende ist in den Gasauslassdurchgang des Ventilsitzkörpers entfernbar
eingepasst. In der Drosselblende wird eine Öffnung ausgebildet. Folglich
ist die thermische Verformung gering, wodurch präzise Durchflusscharakteristiken
erreicht werden können.
- (2) Die aus hitzebeständigen
Materialien bestehende Drosselblende wird getrennt vom Ventilsitzkörper hergestellt
und ist in den Gasauslassdurchgang des Ventilsitzkörpers entfernbar
eingepasst. Dadurch kann die Öffnung
in der Drosselblende vorab ausgebildet werden. Demzufolge ist es
leichter, kleine Perforierarbeiten an der Öffnung auszuführen und
die Drosselplatte an der Drosselblende präzise und sicher anzuschweißen. Dadurch
werden Kosten reduziert.
- (3) Die aus hitzebeständigen
Materialien bestehende Drosselblende wird getrennt vom Ventilsitzkörper hergestellt
und ist in den Gasauslass durchgang des Ventilsitzkörpers entfernbar
eingepasst. Dadurch kann der Ventilsitzkörper als gemeinsamer Teil genutzt
werden. Folglich ist es bei der Vorbereitung von einer Vielzahl
an Drosselblenden mit Öffnungen
unterschiedlicher Größen möglich, einen
angemessenen Durchflussratenbereich durch einfaches Ändern der
Drosselblende einzustellen.
- (4) Die Drosselblende umfasst einen Hauptkörper und eine Drosselplatte.
Die Öffnung
ist in der Drosselblende ausgebildet. Dadurch kommt es sogar dann
zu keiner auf den Gasdruck zurückzuführenden
Verformung, wenn die Dicke der Drosselplatte sehr dünn ist,
wie zum Beispiel 50 μm.
- (5) Wenn die Öffnung
in der metallenen Drosselblende durch einen beidseitigen Ätzvorgang
ausgebildet wird, kann ein kleiner Durchmesser der Öffnung gewählt werden.
Dadurch können
kleinere Perforierarbeiten mühelos
ausgeführt
werden, wie beispielsweise das Bilden einer Öffnung von 50 μm.