JP2012233579A

JP2012233579A - バルブ

Info

Publication number: JP2012233579A
Application number: JP2012104827A
Authority: JP
Inventors: Erwin Duenser; デュンサーエルウィン; Markus Lindner; リントナーマーカス; Peter Zvokel; ツフォケルピーター
Original assignee: VAT Holding AG
Current assignee: VAT Holding AG
Priority date: 2011-05-02
Filing date: 2012-05-01
Publication date: 2012-11-29
Also published as: US20120280153A1; DE102011100218A1; CN102767639A

Abstract

【課題】駆動機構の圧力解除状態において閉塞部材が所定の位置にあるようなバルブを提供する。
【解決手段】バルブの一又は複数の貫通開口部（２）を閉塞するための閉塞部材（１）が、駆動機構（３）により閉位置と開位置との間で動かされる。駆動機構（３）が、閉塞部材（１）を閉位置に変位させるための第１圧力作用空間（４）と、閉塞部材（１）を開位置に変位させるための第２圧力作用空間（５）とを備えている。バルブは、閉塞部材（１）を閉位置又は開位置に向かって付勢する弾性要素（６）を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、バルブ、特に真空バルブに関する。

バルブ、特に真空技術のためのバルブは、さまざまな形態のものが当該技術分野において知られている。駆動機構もまた同様である。

従来のバルブによれば、駆動機構が閉塞部材を閉位置に動かすために第１空間が加圧される。閉塞部材を反対方向に開位置に動かすために第２空間が加圧される。２方向作用型シリンダが用いられることが技術分野において知られている（特許文献１参照）。

米国特許公報ＵＳ６，３６７，７７０Ｂ１

しかし、従来のバルブによれば、駆動機構の圧力解除状態において、閉塞部材の位置が所定の位置を有していない。

本発明は、駆動機構の圧力解除状態において閉塞部材が所定の位置にあるようなバルブを提供することを課題とする。

本発明は、バルブの一又は複数の貫通開口部を閉塞するための閉塞部材と、前記閉塞部材を、前記閉塞部材が前記貫通開口部を閉塞する閉位置と、前記閉塞部材が前記貫通開口部を少なくとも部分的に開放する一又は複数の開位置との間で変位させる駆動機構とを備え、前記駆動機構が、前記閉塞部材を前記閉位置に変位させるための第１圧力作用空間と、前記閉塞部材を前記開位置に変位させるための第２圧力作用空間とを備えているバルブに関する。

本発明のバルブは、前記閉塞部材を前記閉位置又は前記開位置に向かって付勢する弾性要素をさらに備えていることを特徴とする。

本発明の基本的思想は、駆動機構に加えて、閉塞部材をその閉位置又は開位置に向かう方向に付勢する弾性要素が設けられていることにある。これにより、駆動機構の圧力解除状態において、弾性要素が閉塞部材をバルブのシート面又は開放滞在位置に対して押圧する。弾性要素は、閉塞部材を閉位置又は開位置に向かう方向に永続的に付勢してもよい。

本発明のバルブは、真空技術が用いられるいわゆる真空バルブに適用されうる。真空技術において、半導体部品及びその同等品等の敏感な物体が、クリーンルーム条件下で負圧室において処理される。真空バルブは、このような負圧室の間の連結機構として機能し、又は、当該負圧室における流入又は流出媒体の制御機構として機能する。真空技術は、負圧が用いられる作動状態において、負圧室の圧力が０．００１ミリバール、特に０．１パスカルより低くなった場合の技術である。

本発明のバルブ、特に真空バルブの駆動機構は気圧式であること、すなわち、駆動機構の空間の加圧及び減圧が、気体媒体の流入及び流出により実現されることが好ましい。駆動機構は、油等の液体が圧力媒体として用いられる液圧式のものであってもよい。

本発明のバルブにおける「空間」の概念は、室又は部屋の概念を包含する。空間は真空装置の内部空間等の室に適用される。当該技術分野において公知であるが、「室」又は「空間」は、加圧用の連結機構及び減圧用の連結機構と同様に、作り上げられた壁部材及び同様の遮断部材により構成される。

前記駆動機構が、圧力室が第１圧力作用空間及び第２圧力作用空間のそれぞれであり、かつ、前記圧力室の差圧によって前記圧力室の間を変位可能なピストンが設けられている２方向作用型シリンダを備え又は２方向作用型シリンダにより構成されている。

駆動機構に加えて設けられている弾性要素が、当該駆動機構の圧力解除状態において閉塞部材を所定位置に位置決めするため、弾性要素により閉塞部材に対して適当な力が作用する。これにより、閉塞部材を開位置又は閉位置に動かすための駆動機構のエネルギーが節約される。

弾性要素が閉塞部材に対して閉位置に向かう方向に力を作用させる場合、前記閉塞部材の前記閉位置において、前記閉塞部材及び前記バルブのシート面の間にシール部材が配置され、前記閉位置において、前記シール部材に対する前記弾性要素による押圧力が、前記シール部材の単位長さあたり０．１〜０．５又は０．１〜０．２［Ｎ］であることが好ましい。当該構成によれば、駆動機構の圧力解除状態において、弾性要素から閉塞部材をそのシール部材とともにシート面に対して当接させる力が作用する。

貫通開口部を通じて連結されている真空室又は配管の間の差圧が存在しない状況では密閉は実現されない。十分な差圧が存在せず、かつ、駆動機構の圧力解除状態において、閉塞部材をシート面に押し付けるために弾性要素が設けられ、前記閉塞部材の前記閉位置において、前記閉塞部材及び前記バルブのシート面の間にシール部材が配置され、前記閉位置において、前記シール部材に対する前記弾性要素による押圧力が、前記シール部材の単位長さあたり１〜５又は１〜２［Ｎ］であることが好ましい。

弾性要素の構成はさまざまな形態が採用されてもよい。弾性要素は、押し付けバネ又は引っ張りバネであってもよい。弾性要素は、コイルバネ、皿バネ、気圧バネ、空気バネ又は弾性体であり、或いはコイルバネ、皿バネ、気圧バネ、空気バネ又は弾性体を備えていてもよい。弾性要素は当該バネの組み合わせであってもよい。

弾性要素は、初期バネとして用いられる。「初期バネ」は、駆動機構の圧力解除状態において、弾性要素が閉塞部材を所定位置に位置決めするための圧力を作用させるために機能することを意味する。

本発明の利点及び詳細は添付図面を用いて説明される。

本発明の第１実施形態としてのバルブの縦断面図。本発明の第２実施形態としてのバルブの縦断面図。本発明の第３実施形態としてのバルブの縦断面図。本発明の第４実施形態としてのバルブの縦断面図。本発明の第１〜４実施形態において開放状態にある閉塞部材の弾性要素にストレスがかかる本発明の第５実施形態としてのバルブの縦断面図。

図１に示されている第１実施形態はいわゆるコーナーバルブに関する。本発明は当該構成に限定されるものではない。

図示されているバルブは、その先頭方向においてハウジング１１の取り付けフランジ１３に取り付けられている。貫通開口部２が、バルブプレートとして機能する閉塞部材１により閉塞されている。閉位置において、図１に示されているように、閉塞部材１のシール部材８がシート面７に対して密接している。ここではコイルバネにより構成されている本発明の弾性要素６が、駆動機構３の圧力解除状態において閉塞部材１を、シール部材８によりシート７に対して当接している所定位置に位置させる。弾性要素６が閉塞部材１に対して比較的弱い力を作用させていることによりこの状態が実現される。弾性要素６からシール部材８に対して作用する圧力が、シール部材８の単位長さ１ｍｍあたり０．１〜０．５Ｎであることが好ましく、０．１〜０．２Ｎであることがさらに好ましい。

弾性要素６により、駆動機構３の圧力解除状態であってバルブ経路の差圧が存在しない状態において、バルブを先頭方向に対して密閉を実現するため、弾性要素６からシール部材８に対して作用する圧力が、シール部材８の単位長さ１ｍｍあたり１〜５Ｎであることが好ましく、１〜２Ｎであることがさらに好ましい。

貫通開口部２の開放のため、駆動機構３により閉塞部材１がシート７から離される。連結部１５を通じて適当な気体等の圧力媒体により第２空間が加圧される。これに応じて、連結部１５を通じて第１空間４から圧力媒体が流出する。ピストン９に作用する圧力により、閉塞部材１が図１に示されている閉位置から動かされ、シート７から離れて開位置に動かされる。行程の大部分において、第１空間４及び第２空間５の両方の圧力比率が維持される。

バルブの閉塞のため、閉塞部材１が、図１に示されている閉位置に向かって適当な圧力媒体が流出する。適当な動作のため、連結部１５を通じて実現される第１空間４及び第２空間５の圧力は例えば２．５〜８ｂａｒ、好ましくは４〜７ｂａｒの範囲に調節される。本実施形態又は他の実施形態において、閉位置において駆動機構３からシール部材８に作用する圧力は、弾性要素６からシール部材８に作用する圧力の４倍以上であることが好ましい。バルブの貫通開口部２の直径１４が大きくなるほど当該倍数は大きく設定されてもよい。

簡易な構成の観点から、図１に示されているように、弾性要素６はピストンロッド１０を通じて閉塞部材１に力を作用させることが好ましい。本実施形態の駆動機構３は２方向作用型シリンダの形態であり、ピストンがピストンロッド１０を通じて閉塞部材１に対して連結され、かつ、ピストン９及び閉塞部材１のピストンロッド１０における間隔が固定又は調節可能に構成されている。閉塞部材１は、ピストンロッド１０に対して堅固に固定されていてもよい。閉塞部材１は、適当な密封の観点から、ピストンロッド１０に対して関節を介して又は揺動可能に固定されている。

駆動機構３は２方向作用型シリンダに限定される必要はない。第１空間４及び第２空間５は、その中間に配置されている適当な膜部材により区分され、閉塞部材１により支持されているピストンロッド５等の適当な手段によって当該膜が操作されてもよい。

完全のため、一方側でハウジング１１に対してピストンロッド１０を密封し、他方側でハウジング１１に対してピストン９を密封するシール部材１２が設けられる。

図１に示されている第１実施形態では、弾性要素６が第１圧力作用空間４及び第２圧力作用空間５の一方の内側に配置されている。図１においては、弾性要素６が閉塞部材１を閉位置に変位させるための第１空間４の内側に配置されている。弾性要素６がピストンに対して直接的に当接する場合、弾性要素６が第１空間４及び第２空間５のうち一方に配置されることが好ましい。

図２は本発明の第２実施形態を示している。バルブはコーナーバルブではなく、ゲートバルブとして構成されている。図１に示されているバルブプレートではなく楔形の閉塞部材１が用いられている。閉塞部材１は、取り付けフランジ１３に配置されている貫通開口部２の間を閉塞する。楔形の閉塞部材１は公知なのでこれ以上の説明を省略する。

本実施形態でも閉塞部材１は図２に示されている閉位置から、ピストンロッド１０によって持ち上げられることにより開位置（図示略）まで動かされる。バルブの開閉のために駆動機構３が設けられている。第１実施形態と同様に駆動機構３は２方向作用型シリンダにより構成されているので、これ以上の説明を省略する。第２実施形態においても弾性要素６が駆動機構３の第１空間４の内側に配置されている。

以下の実施形態に示されるように前記構成に限定される必要はない。図３には、再びコーナーバルブに関する本発明の第３実施形態が示されている。弾性要素６が、第１圧力作用空間４及び第２圧力作用空間５の外側であって、閉塞部材１と同じ側に配置されている。弾性要素６が、駆動機構３の圧力解除状態において、バルブプレートとして構成されている閉塞部材１をそのシール部材８とともにシート面７に対して押し付けるイニシャルバネとして機能する。

本実施形態では、コイルバネとして構成されている弾性要素６を取り囲み、かつ、閉塞部材１の動きに応じてコンプライアンス性をもって長手方向に伸縮する弾性の蛇腹部材１７が設けられている。駆動機構３は、他の実施形態に関して記載されたように機能するので、ここで説明を繰り返さない。同様に、第３実施形態の詳細の説明も省略する。

図４は、楔形の閉塞部材１を有するゲートバルブに関する本発明の第４実施形態を示している。第１圧力作用空間４及び第２圧力作用空間５の外側であって閉塞部材１と反対側に弾性要素６が配置されている他の実施形態と相違する。イニシャルバネとして機能し、かつ、コイルバネにより構成されている弾性要素６がピストンロッド１０の保護ショルダ１６により保護されている。バルブの機能及び構成はその他の前記実施形態と同様である。

本発明のバルブは、比較的大きい貫通開口部２の開閉に際して適用される。本発明のバルブにより、小型の貫通開口部２の直径１４が２００ｍｍ以上に設計される。貫通開口部２の横断面積が円形状ではない場合、直径は貫通開口部２の面積を定める相応の直径を意味する。

第１〜第４実施形態によれば、弾性要素６が閉塞部材１を閉位置に向かって付勢する。本発明の第５実施形態においては、弾性要素６が閉塞部材１を開位置に向かって付勢するように構成されている。

ゲートバルブの閉塞部材１を開位置から閉位置に動かすため、駆動機構３の第１空間４及び第２空間５の両方が対応する連結部１５を通じて交互に加圧かつ減圧される。駆動機構３が圧力解除され、第１空間４及び第２空間５のうち一方の圧力が他方の圧力より高くない場合、コイルバネとして構成されている弾性要素６が閉塞部材１を開位置に動かす。

前記５つの実施形態の特徴は、論理的に帰着される又は導出される本発明のさらなる変形例の範囲にまで及ぶ。

１‥閉塞機構、２‥貫通開口部、３‥駆動機構、４‥第１空間、５‥第２空間、６‥弾性要素、７‥シート面、８‥シール部材、９‥ピストン、１０‥ピストンロッド、１１‥ハウジング、１２‥シール部材、１３‥取付フランジ、１４‥直径、１５‥連結部、１６‥保護ショルダ、１７‥蛇腹部材。

Claims

バルブであって、
前記バルブの一又は複数の貫通開口部（２）を閉塞するための閉塞部材（１）と、
前記閉塞部材（１）を、前記閉塞部材（１）が前記貫通開口部（２）を閉塞する閉位置と、前記閉塞部材（１）が前記貫通開口部（２）を少なくとも部分的に開放する一又は複数の開位置との間で変位させる駆動機構（３）とを備え、
前記駆動機構（３）が、前記閉塞部材（１）を前記閉位置に変位させるための第１圧力作用空間（４）と、前記閉塞部材（１）を前記開位置に変位させるための第２圧力作用空間（５）とを備え、
前記閉塞部材（１）を前記閉位置又は前記開位置に向かって付勢する弾性要素（６）をさらに備えていることを特徴とするバルブ。
請求項１記載のバルブにおいて、
前記弾性要素（６）が、前記閉塞部材（１）を前記駆動機構（３）の圧力解除状態において少なくとも１つのシート面（７）に押し付け、これに代えて又は加えて、前記閉塞部材（１）を定常的に前記閉位置又は前記開位置に向かって付勢することを特徴とするバルブ。
請求項１又は２記載のバルブにおいて、
前記閉塞部材（１）の前記閉位置において、前記閉塞部材（１）及び前記バルブのシート面（７）の間にシール部材（８）が配置され、前記閉位置において、前記シール部材（８）に対する前記弾性要素（６）による押圧力が、前記シール部材（８）の単位長さあたり０．１〜０．５又は０．１〜０．２［Ｎ］であることを特徴とするバルブ。
請求項１又は２記載のバルブにおいて、
前記閉塞部材（１）の前記閉位置において、前記閉塞部材（１）及び前記バルブのシート面（７）の間にシール部材（８）が配置され、前記閉位置において、前記シール部材（８）に対する前記弾性要素（６）による押圧力が、前記シール部材（８）の単位長さあたり１〜５又は１〜２［Ｎ］であることを特徴とするバルブ。
請求項１〜４のうちいずれか１つに記載のバルブにおいて、
前記弾性要素（６）が、押し付けバネ又は引っ張りバネ、コイルバネ、皿バネ、気圧バネ、空気バネのうち少なくとも１つを備え、或いは弾性体であることを特徴とするバルブ。
請求項１〜５のうちいずれか１つに記載のバルブにおいて、
前記駆動機構（３）が、圧力室が第１圧力作用空間（４）及び第２圧力作用空間（５）のそれぞれであり、かつ、前記圧力室の差圧によって前記圧力室の間を変位可能なピストン（９）が設けられている２方向作用型シリンダを備え又は２方向作用型シリンダにより構成されていることを特徴とするバルブ。
請求項６記載のバルブにおいて、
前記ピストン（９）がピストンロッド（１０）により前記閉塞部材（１）に対して連結され、前記ピストン（９）及び前記閉塞部材（１）の前記ピストンロッド（１０）における間隔が固定されている又は調節可能であるように構成されていることを特徴とするバルブ。
請求項７記載のバルブにおいて、
前記閉塞部材（１）が前記ピストンロッド（１０）に対して堅固に固定されていることを特徴とするバルブ。
請求項７記載のバルブにおいて、
前記閉塞部材（１）が前記ピストンロッド（１０）に対して関節を介して又は揺動可能に連結されていることを特徴とするバルブ。
請求項７〜９のうちいずれか１つに記載のバルブにおいて、
前記弾性要素（６）が、前記ピストンロッド（１０）を介して前記閉塞部材（１）を付勢することを特徴とするバルブ。
請求項１〜１０のうちいずれか１つに記載のバルブにおいて、
前記弾性要素（６）が、第１圧力作用空間（４）及び第２圧力作用空間（５）のうち一方の内側に配置されていることを特徴とするバルブ。
請求項１１記載のバルブにおいて、
前記弾性要素（６）がピストン（９）に直接的に当接することを特徴とするバルブ。
請求項１〜１０のうちいずれか１つに記載のバルブにおいて、
前記弾性要素（６）が、前記閉塞部材（１）に対向する箇所又は前記閉塞部材（１）の反対側の箇所にあって、第１圧力作用空間（４）及び第２圧力作用空間（５）の外側に配置されていることを特徴とするバルブ。