DE60029838T2

DE60029838T2 - Ventil mit integrierten öffnung

Info

Publication number: DE60029838T2
Application number: DE60029838T
Authority: DE
Inventors: Tadahiro Sendai-shi Ohmi; Kouji Fujikin Incorporated Osaka-shi NISHINO; Nobukazu Fujikin Incorporated Osaka-shi IKEDA; Michio Fujikin Incorporated Osaka-shi YAMAJI; Ryousuke Fujikin Incorporated Osaka-shi DOHI; Eiji Fujikin Incorporated Osaka-shi IDETA; Takashi Fujikin Incorporated Osaka-shi HIROSE
Original assignee: Fujikin Inc
Current assignee: Fujikin Inc
Priority date: 2000-06-05
Filing date: 2000-06-05
Publication date: 2007-08-30
Anticipated expiration: 2020-06-06
Also published as: KR100426709B1; KR20020025058A; IL147850A0; US6871803B1; EP1300619B1; IL147850A; CA2381193C; CN1175198C; EP1300619A4; EP1300619A1; US7150444B2; US20050109967A1; WO2001094824A1; DE60029838D1; CN1359454A; CA2381193A1

Description

Gebiet der Erfindung
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.
Hintergrund der Erfindung
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.
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.
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).
5 ist eine vergrößerte Teilschnittansicht des Ventilteils des genannten Ventils 70 mit einer integrierten Öffnung aus dem Stand der Technik. In dieser zeigen:

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.

Gas strömt in Pfeilrichtung vom Gaseinlassdurchgang S₁ hinein und strömt durch die Öffnung 50 aus dem Gasauslassdurchgang S₂ heraus.
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.
Außerdem ist an dem Außenumfang der inneren Scheibe 73 ein mit dem Gaseinlassdurchgang S₁ in Verbindung stehender Gaseinlass 73b ausgebildet.
Gas strömt durch den Gaseinlass 73b in den Luftraum unter der Membran 74.
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.
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.
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.
Ziele der Erfindung
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.
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.
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.
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.
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.

Beschreibung der vorliegenden Erfindung
Um die Aufgabe der oben erwähnten Erfindung zu erfüllen, gibt die vorliegende Erfindung ein Ventil mit einer integrierten Öffnung nach Anspruch 1 an.
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.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Längsschnittansicht des Ventilhauptteils mit einer integrierten Öffnung, die ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Draufsicht einer Drosselplatte und einer Öffnung.
3 veranschaulicht die relativen Höhen eines Ventilsitzkörpers, einer Drosselblende und einer Innenscheibe, bevor die innere Scheibe gepresst wird.
4 zeigt ein Beispiel der Verwendung eines Ventils mit einer integrierten Öffnung in einer herkömmlichen druckbasierten Durchflussratensteuervorrichtung.
5 ist eine Längsschnittansicht des Hauptteils des herkömmlichen Ventils mit einer integrierten Öffnung.
6 ist eine Längsschnittansicht eines weiteren Beispiels eines herkömmlichen Ventilsitzkörpers von einem Ventil mit einer integrierten Öffnung.
Verzeichnis der Bezugszeichen

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
Die Ausführungen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend in den Zeichnungen gezeigt.
Bevorzugte Ausführung
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Außerdem ist in der oberen Fläche des durchmesserkleinen Teils 2a des Ventilsitzkörpers 2 ein ringförmiger Ventilsitz 14 ausgebildet.
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.
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.
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).
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Nachfolgend wird der Betrieb des Ventils mit einer integrierten Öffnung nach der ersten Ausführung basierend auf der Konstruktion als solche beschrieben.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Durch die genannte Ausführung wird ein Ventilsitzkörper 2 über eine innere Scheibe 9 an einen Ventilhauptkörper 1 befestigt.
Außerdem ist die Drosselblende 3 in der erwähnten Ausführung aus Metall. Sie könnte jedoch auch aus Keramik sein.
In der oben erwähnten Ausführung beträgt die Dicke der Drosselplatte 4 0,05 mm. Es könnte jedoch eine beliebige andere Dicke verwendet werden.
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.
Wirkungen der Erfindung
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.

Claims

Ventil mit einer integrierten Öffnung, umfassend a) einen Ventilhauptkörper (1) aus hitzebeständigem Material, in dem ein erster Gaseinlassdurchgang und ein erster Gasauslassdurchgang ausgebildet sind, die mit einer Ventilkammer (6), deren oberes Ende offen ist, in Verbindung stehen, b) einen Ventilsitzkörper (2) aus synthetischem Harz, der in die Ventilkammer (6) des Ventilhauptkörpers (1) eingepasst ist und mit einem zweiten Gasauslassdurchgang (12) versehen ist, der mit dem ersten Gasauslassdurchgang (8) in Verbindung steht, c) eine Drosselblende (3) aus hitzebeständigem Material, die in den zweiten Gasauslassdurchgang (12) entfernbar eingepasst ist, und d) eine in der Drosselblende (3) ausgebildete Öffnung (5), die den zweiten Auslassdurchgang reduziert, i) wobei die Drosselblende (3) in ihrem mittigen Teil mit einem dritten Gasauslassdurchgang (15) versehen ist, der mit dem zweiten Gasauslassdurchgang (12) in Verbindung steht, und ii) wobei eine innere Scheibe (9) aus hitzebeständigen Materialien in die Ventilkammer (6) des Ventilhauptkörpers (1) eingesetzt ist, die innere Scheibe (9) mit einem zweiten Gaseinlassdurchgang (10) und einer Öffnung (11) zur Aufnahme des Ventilsitzkörpers (2) versehen ist, der Ventilsitzkörper (2) in die Öffnung (11) eingepasst ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselblende (3) in Form einer dicken runden Scheibe mit einer auf ihre obere Endfläche geschweißten dünnen Drosselplatte (4) ausgebildet ist, in einem konkaven Teil untergebracht ist, der an dem unteren Abschnitt des oben genannten Ventilsitzkörpers (2) ausgebildet ist, und zwischen dem Ventilsitzkörper (2) und dem Ventilhauptkörper (1) gehalten wird, wobei die Öffnung (5) in der Mitte der oben genannten Drosselplatte (4) ausgebildet ist, und dass die Drosselblende (3) in einem konkaven Teil des Ventilsitzkörpers (2) so untergebracht ist, dass sie an den Ventilhauptkörper (1) luftdicht befestigt ist, wenn von oben auf die äußeren Umfangsabschnitte der inneren Scheibe (9) gedrückt wird.
Ventil nach Anspruch 1, in dem ein Zwischenraum H₁ zwischen der tieferen Fläche der inneren Scheibe (9) und der unteren Fläche der Ventilkammer (6) größer ist als ein Zwischenraum H₂ zwischen der oberen Fläche des konkaven Teils des Ventilsitzkörpers (2) und der oberen Fläche der Drosselblende (3), wenn die innere Scheibe (9), der Ventilsitzkörper (2) und die Drosselblende (3) so zusammengesetzt sind, dass die Bodenflächen des Ventilsitzkörpers (2) und der Drosselblende (3) mit der Bodenfläche der Ventilkammer (6) in Kontakt kommen.