AT525411A1 - Durchflussmengen-Regelventil und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents
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Abstract
Durchflussmengen-Regelventil (1) aufweisend einen strömungspfadseitigen Körper (10) und einen antriebsseitigen Körper (20), wobei in dem strömungspfadseitigen Körper (10) ein Einströmungspfad (11), ein Ausströmungspfad (12) und ein dazwischen angeordneter Ventilsitz (13) ausgebildet sind. In dem antriebsseitigen Körper (20) ist ein Kolbenraum (21) ausgebildet, in dem ein Kolben (30) angeordnet ist, wobei ein Ventilkörper (40) an einem Ende des Kolbens (30) und an einer Membran (60) dem Ventilsitz (13) zugewandt angeordnet ist. Der strömungspfadseitige Körper (10) und der Ventilkörper (40) sind aus einem auf Fluor basierenden Harz aus PFA oder PTFE gebildet, wobei kreisringförmige und/oder kreisscheibenförmige Dichtungselemente (81-85) mit dem Ventilkörper (40) und dem Ventilsitz (13) verbunden sind. Die Dichtungselemente (81-85) sind aus einer PFA-Schicht (80x) und aus einer auf die PFA-Schicht (80x) auflaminierten Folie aus vernetztem PTFE (80y) zusammengesetzt. Die PFA-Schicht (80x) ist mit dem Ventilkörper (40) bzw. dem Ventilsitz (13) verbunden.
Description
09176 ADVANCE DENKI KOGYO KABUSHIKI KAISHA Kasugai-shi, Aichi 4870031 JAPAN (JP)
Durch£flussmengen-Regelventil und Herstellungsverfahren für ein
Durch£flussmengen-Regelventil
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein DurchflussmengenRegelventil und ein Herstellungsverfahren dieses Durchflussmengen-Regelventils, welches in einem Spülverfahren und einem Ablöseverfahren eines Silizium-Wafer-Prozesses verwendet wird, in dem oftmals eine medizinale Lösung mit stark korrosiven Eigenschaften verwendet wird, wie z.B. eine starke Säure und ©o-
der eine starke Lauge.
HINTERGRUNDTECHNIK
Als Werkstoff gibt es vernetztes PTFE, welches die gleiche Korrosionsbeständigkeit und Reinheit wie PTFE und PFA aufweist und dabei eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit besitzt.
Im vernetzten PTFE wird das Kohlenstoffatom der Kohlenstoff-C-Fluor-F-Kombination, welches durch Strahlungseinwirkung abgespalten wird, mit einem anderen, auf die gleiche Weise erzeugten Molekül kombiniert und eine Kohlenstoff-CKombination gebildet. Daher hat das vernetzte PTFE die Eigenschaft, dass die Abriebfestigkeit hervorragend, die Biegefestigkeit jedoch gering ist.
Die Abriebfestigkeit hat den Effekt, dass die Menge gebildeten Abriebs am Ventilsitz eines Ventils und an einem Dich-
tungsabschnitt eines Ventilkörpers reduziert wird. Bei gerin-
Im Allgemeinen ist es erforderlich, angesichts der Produktivität in der Halbleiterherstellung das Regelventil zu verkleinern und den Druckverlust zu minimieren.
Dies führt zu einer stärkeren Verformung der Membran des Regelventils, und wenn die Biegefestigkeit des Materials gering ist, entstehen bei der Betätigung des Ventils Risse durch die sich Abrieb bildet.
Wenn ein Riss entsteht, stellt dieser naturgemäß ein Kriterium für den Bruch der Membran dar. Da die Lebensdauer eines hergestellten Produkts ebenfalls verkürzt wird, wird das vernetzte PTFE nicht als Tellermembran des zu verkleinernden Regelventils verwendet, dessen Druckverlust ebenfalls reduziert werden soll.
Da die Plastizität durch die Vernetzung gesenkt wird, ist es, was den Ventilsitz und den Ventilkörper betrifft, nicht möglich ein Sitzmaterial von z.B. 300 mm? herzustellen,
Obwohl durch Strangpressen ein Rundstab hergestellt werden kann, ist dessen Größe begrenzt, weshalb eine erforderliche Größe nicht erreicht werden und daher der Rundstab nicht verwendet werden kann.
Selbst wenn das vernetzte PTFE als Ventilkörper oder Ventilsitz verwendet werden würde, würde dies die Menge an Abrieb nicht verringern, da das vernetzte PTFE die Gegenstücke aus PTFE oder PFA beschädigen würde.
Patentschrift 1 offenbart eine Technik, die in der Lage ist, das vernetzte PTFE und PFA einstückig auszubilden.
In Patentschrift 2 wird beschrieben, dass es erforderlich ist, einen Spalt zwischen den Bauteilen zu beseitigen, um zu
verhindern, dass Flüssigkeit zurückbleibt.
DOKUMENTE ZUM STAND DER TECHNIK
Patentdokument 1
Patentdokument 2 Japanische Patentanmeldung Offenlegungsschrift Nr.2020200840
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Problem, das durch die Erfindung gelöst werden soll
Bei dem in der Patentschrift 1 beschriebenen SpritzgussVerfahren wird jedoch ein Teil nicht vollständig aufgeschmolzen und zusammengefügt, so dass das bei der Herstellung eines Regelventils für Flüssigkeiten in der Teile-Reinigung verwendete oberflächenaktivierende Mittel in einen Spalt zwischen den Bauteilen eindringt und sich die im oberflächenaktivierenden Mittel enthaltene organische Substanz in einigen Fällen bei der Herstellung und Verwendung von Halbleitern herauslöst. In den letzten Jahren wird die durch die Miniaturisierung verursachte Verunreinigung durch organische Substanzen als problematisch angesehen.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Durch£flussmengen-Regelventil und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen unter Verwendung von vernetztem PTFE vorzusehen, wodurch die Menge an Abrieb reduziert werden kann und eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit lediglich an einem Kontaktab-
schnitt zwischen dem Ventilkörper und dem Ventilsitz besteht.
Mittel zur Lösung des Problems
Ein Durchflussmengen-Regelventil der vorliegenden Erfindung nach Anspruch 1 mit einem strömungspfadseitigen Körper 10 und einem antriebsseitigen Körper 20, in dem ein Einströmungspfad 11, in den das zu regelnde Fluid einströmt, ein Ausströ-
mungspfad 12, aus dem das zu regelnde Fluid ausströmt, und ein
Gemäß der in Anspruch 2 beschriebenen Erfindung ist in dem Durch£flussmengen-Regelventil nach Anspruch 1 das Dichtungselement 81, 82, 83, 84, 85 durch Laminieren einer Oberfläche eines PFA-Filmes 80x mit einer Folie aus vernetztem PTFE 80y ausgebildet, wobei der PFA-Film 80x mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt 40a, 40b, 40c, 40d oder dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a verbunden ist.
Gemäß der in Anspruch 3 beschriebenen Erfindung ist in dem Durch£flussmengen-Regelventil nach Anspruch 2 auf dem mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt 40a, 40b oder dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a verbundenen Dichtungselement 81, 83 ein ringförmiger Vorsprung 83a ausgebildet, wobei der ringförmige Vorsprung 83a durch Ändern der Dicke des PFAFilmes 80x ausgebildet wird und die Dicke der Folie aus ver-
netztem PTFE 80y gleichmäßig ausgebildet wird.
Gemäß der in Anspruch 5 beschriebenen Erfindung ist bei dem Durchflussmengen-Regelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3 der ventilkörperseitige Anlageabschnitt 40d in Form einer konvex gekrümmten Fläche gebildet, wobei sich die Mitte der konvex gekrümmten Fläche näher am Ventilsitz 13 befindet als der Außenumfang der konvex gekrümmten Fläche.
Gemäß der Erfindung nach Anspruch 6 wird bei einem Herstellungsverfahren des Durchflussmengen-Regelventils nach einem der Ansprüche 1 bis 5 in einem Verbindungsprozess, bei dem das Dichtungselement 81, 82, 83, 84, 85 mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt 40a, 40b, 40c, 40d und dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a verbunden wird, das Dichtungselement 81, 82, 83, 84, 85 auf den ventilkörperseitigen Anlageabschnitt 40a, 40b, 40c, 40d oder den ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a aufgesetzt, wobei ein durch Widerstandsheizung direkt beheizter Heizblock 100 von dem Dichtungselement 81, 82, 83, 84, 85 gedrückt wird.
Gemäß der Erfindung nach Anspruch 7 umfasst das Herstellungsverfahren des Durchflussmengen-Regelventils nach Anspruch 2 oder 3 zur Bildung des Dichtungselements 81, 82, 83, 84, 85 einen Diffusions- und Verbindungsprozess, bei dem der PFA-Film 80x und die Folie aus vernetztem PTFE 80y aufeinander laminiert, diffundiert und miteinander verbunden werden, sowie einen Stanzprozess, bei dem eine laminierte Folie, die aus dem PFA-Film 80x und der Folie aus vernetztem PTFE 80y besteht, welche in dem Diffusions- und Verbindungsprozess diffundiert und verbunden werden, in eine ringförmige oder kreisförmige
Form gestanzt wird.
Gemäß der Erfindung nach Anspruch 9 wird bei dem in Anspruch 7 oder 8 beschriebenen Verfahren zur Herstellung des Durch£flussmengen-Regelventils die Folie aus vernetztem PTFE 80y durch zweidimensionales Schneiden einer äußeren Umfangs£läche eines kreisförmigen säulenförmigen oder kreiszylindrischen Stabmaterials 90 gebildet.
Gemäß der Erfindung nach Anspruch 10 wird bei dem in Anspruch 7 oder 8 beschriebenen Verfahren zur Herstellung des Durch£flussmengen-Regelventils die Folie aus vernetztem PTFE 80y durch zweidimensionales Schneiden einer Stirnfläche eines Stabmaterials 90 gebildet.
Gemäß der Erfindung nach Anspruch 11 wird bei dem in Anspruch 1 beschriebenen Durchflussmengen-Regelventil das mit einem der ventilkörperseitigen Anlageabschnitte 40a, 40b, 40c, 40d und dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a verbundene Dichtungselement 81, 82, 83, 84, 85 anstelle des vernetzten PTFE aus vernetztem PFA hergestellt.
Gemäß der Erfindung nach Anspruch 12 wird bei dem in Anspruch 6 beschriebenen Herstellungsverfahren des Durchflussmengen-Regelventils bei dem Verbindungsprozess die Oberfläche des Dichtungselements 81, 82, 83, 84, 85 durch den Heizblock 100 abgeflacht.
7755
Gemäß der Erfindung nach Anspruch 14 wird bei dem in Anspruch 6 beschriebenen Herstellungsverfahren des Durchflussmengen-Regelventils in dem Verbindungsprozess der Heizbetrieb gestoppt, wenn ein Maß an Verschiebung des Heizblocks 100 pro
Zeiteinheit negativ wird.
Wirkungsweise der Erfindung
Gemäß einem Durchflussmengen-Regelventil der vorliegenden Erfindung ist ein ringförmiges oder kreisförmiges Dichtungselement aus vernetztem PTFE mit einem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt mit einem Ventilsitz, an dem ein Ventilkörper anliegt, und mit einem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt des Ventilsitzes, an dem der Ventilkörper anliegt, verbunden. Damit braucht das vernetzte PTFE, welches eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit aufweist, wodurch die Menge an Abrieb reduziert werden kann, nur an einem Kontaktabschnitt zwischen dem Ventilkörper und dem Ventilsitz verwendet werden. Für den Ventilkörper und den Ventilsitz wird ein fluorbasiertes PFA- oder PTFE-Harz verwendet, wodurch es möglich ist, eine Verbindungsfestigkeit zu erreichen, welche die Festigkeit einer durch starke molekulare Verschränkung verursachte Reibungsverbindung
übersteigt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Figur 1 ist eine Schnittdarstellung eines Durchflussmen-
gen-Regelventils gemäß einer ersten Ausführungsform der vor-
liegenden Erfindung;
Figuren 3 sind Endansichten, die eine Konfiguration eines kreisförmigen Dichtungselements zeigen, welches für das Durch£flussmengen-Regelventil der ersten Ausführungsform der Erfindung geeignet ist, und die ein Herstellungsverfahren für das Dichtungselement zeigen;
Figur 4 ist eine Schnittdarstellung eines Durchflussmengen-Regelventils gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
Figur 5 ist eine Schnittdarstellung eines Durchflussmengen-Regelventils gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;
Figuren 6 sind Endansichten, die eine Konfiguration eines ringförmigen Dichtungselements zeigen, welches für die Durch£flussmengen-Regelventile der dritten und vierten Ausführungsform der Erfindung geeignet ist, und die ein Herstellungsverfahren für das Dichtungselement zeigen;
Figur 7 ist eine Schnittdarstellung eines Durchflussmengen-Regelventils gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung;
Figur 8 ist eine Schnittdarstellung eines Durchflussmengen-Regelventils gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung;
Figuren 9 sind Bilddiagramme, die ein Formgebungsverfahren für eine vernetzte PTFE-Folie gemäß Figur 2 und 6 zeigen;
Figuren 10 sind Konfigurationsdiagramme, die eine Vorrichtung zeigen, welche in einem Verbindungsprozess zum Verbinden eines Dichtungselements mit einem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt und einem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt in dem Herstellungsverfahren des erfindungsgemäßen Durchflussmengen-
Regelventils verwendet wird;
Figur 12 ist ein Konfigurationsdiagramm, das einen in Figur 6(b) gezeigten Umformprozess durch Schmelzen zeigt;
Figur 13 ist ein Diagramm, das den Zeitplan für die Beendigung der Erwärmung bei dem in Figur 10(a) dargestellten Verbindungsprozess zeigt; und
Figur 14 ist ein Diagramm, das den Zeitplan für die Beendigung der Erwärmung in dem in Figur 10(b) gezeigten Verbin-
dungsprozess zeigt.
AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Gemäß der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Durch£flussmengen-Regelventils sind der strömungspfadseitige Körper und der Ventilkörper aus fluorbasiertem PFA- oder PTFEHarz gebildet, wobei ringförmige oder kreisförmige Dichtungselemente aus vernetztem PTFE über einen ventilkörperseitigen Anlageabschnitt mit dem Ventilsitz, an dem der Ventilkörper anliegt, und über einen ventilsitzseitigen Anlageabschnitt mit dem Ventilsitz, an dem der Ventilkörper anliegt, verbunden sind.
Gemäß dieser Ausführungsform ist das ringförmige oder kreisförmige Dichtungselement mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt mit dem Ventilsitz, an dem der Ventilkörper anliegt, und mit dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt des Ventilsitzes, an dem der Ventilkörper anliegt, verbunden. Demnach braucht das vernetzte PTFE, das eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit aufweist, wodurch die Menge an Abrieb reduziert werden kann, nur an dem Kontaktabschnitt zwischen dem Ventilkörper und dem Ventilsitz verwendet werden. Für den Ventilkörper und den Ventilsitz wird ein fluorbasiertes PFA- oder PTFEHarz verwendet, wodurch es möglich ist, eine Verbindungsfes-
tigkeit zu erreichen, welche die Festigkeit einer durch starke
molekulare Verschränkung verursachte Reibungsverbindung übersteigt.
Gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung wird in dem Durchflussmengen-Regelventil der ersten Ausführungsform das Dichtungselement durch Laminieren einer Oberfläche eines PFA-Filmes mit einer vernetzten PTFE-Folie ausgebildet, wobei der PFA-Film mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt oder dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt verbunden wird.
Bei dieser Ausführungsform wird das Dichtungselement durch den PFA-Film und die Folie aus vernetztem PTFE in die Form eines dünnen Blechs gebracht. Dadurch ist die Fließrate der Schmelze weniger anfällig für Schwankungen, weshalb sie geschweißt und miteinander verbunden werden können, wobei ihre Form beibehalten und eine gleichmäßige Verbindungsfestigkeit erreicht werden kann.
Gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung ist in dem Durch£flussmengen-Regelventil der zweiten Ausführungsform an dem mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt oder dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt verbundenen Dichtungselement ein ringförmiger Vorsprung ausgebildet, wobei der ringförmige Vorsprung durch Ändern der Dicke des PFA-Filmes gebildet wird und die Dicke der Folie aus vernetztem PTFE gleichmäßig ausgebildet wird.
Bei dieser Ausführungsform kann durch die Bildung des ringförmigen Vorsprungs auf dem Dichtungselement die Kontaktfläche zwischen dem Ventilkörper und dem Ventilsitz klein ausgeführt werden. Dadurch kann die Menge des Abriebs reduziert werden. Das schwer zu formende vernetzte PTFE kann als Folie gleichmäßiger Dicke geformt werden, wobei der ringförmige Vorsprung durch Änderung der Dicke des PFA-Filmes gebildet wird. So kann der ringförmige Vorsprung auf leichte Weise geformt werden.
Gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung ist in dem Durchflussmengen-Regelventil einer der ersten bis dritten Aus-
führungsformen der ventilkörperseitige Anlageabschnitt aus ei-
ner Ringfläche gebildet, die in radialer Richtung geneigt ist, wobei sich der Innenumfang der Ringfläche näher am Ventilsitz befindet als der Außenumfang der Ringfläche.
Bei dieser Ausführungsform kann durch die Bildung des ventilkörperseitigen Anlageabschnitts in Form einer ringförmigen Oberfläche die Kontaktfläche zwischen dem Ventilkörper und dem Ventilsitz klein ausgeführt werden, wodurch die Menge an Abrieb reduziert werden kann.
Gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung ist in dem Durchflussmengen-Regelventil nach einer der ersten bis dritten Ausführungsformen der ventilkörperseitige Anlageabschnitt in Form einer konvex gekrümmten Fläche gebildet, wobei die Mitte der konvex gekrümmten Fläche sich näher an dem Ventilsitz befindet als der Außenumfang der konvex gekrümmten Fläche.
Bei dieser Ausführungsform kann durch Ausbilden des ventilkörperseitigen Anlageabschnitts als konvex gekrümmte Oberfläche die Kontaktfläche zwischen dem Ventilkörper und dem Ventilsitz klein ausgeführt und somit die Menge an Abrieb reduziert werden.
Gemäß der sechsten Ausführungsform der Erfindung wird bei dem Herstellungsverfahren des Durchflussmengen-Regelventils nach einer der ersten bis fünften Ausführungsformen in einem Verbindungsprozess, bei dem das Dichtungselement mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt und dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt verbunden wird, das Dichtungselement auf den ventilkörperseitigen Anlageabschnitt oder den ventilsitzseitigen Anlageabschnitt aufgesetzt und ein durch Widerstandsheizung direkt beheizter Heizblock von dem Dichtungselement gedrückt.
Bei dieser Ausführungsform erfolgt der mittels Heizblock durchgeführte Heizbetrieb von der Seite des aus vernetztem PTFE bestehende Dichtungselements. Demnach wird das vernetzte PIFE erweicht oder halb geschmolzen, wobei die aus PFA oder PTFE bestehende Kontaktfläche des ventilkörperseitigen Anlage-
abschnitts oder des ventilsitzseitigen Anlageabschnitts in Be-
zug auf das Dichtungselement durch Erwärmung vom Dichtungselement aus erwärmt und geschmolzen wird. Auf diese Weise kann eine feste Verbindung hergestellt werden. Außerdem wird das aus vernetztem PTFE bestehende Dichtungselement hergestellt, während der Heizblock direkt durch Widerstandsheizung erwärmt wird. Dementsprechend kann die Temperatur an der Kontaktfläche sehr einfach gesteuert werden, wobei eine Temperatursteuerung bei hoher Schmelzoberflächentemperatur realisiert werden kann.
Gemäß der siebten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren zur Herstellung des der zweiten oder dritten Ausführungsform entsprechenden Durchflussmengen-Regelventils ein Verfahren zur Bildung des Dichtungselements in einem Diffusions- und Verbindungsprozess, bei dem der PFA-Film und die Folie aus vernetztem PTFE aufeinander laminiert, diffundiert und miteinander verbunden werden, sowie einen Stanzprozess, bei dem eine laminierte Folie, die aus dem PFA-Film und der Folie aus vernetztem PTFE besteht, welche in dem Diffusionsund Verbindungsprozess diffundiert und verbunden worden sind, in eine ringförmige oder kreisförmige Form gestanzt wird.
Gemäß dieser Ausführungsform kann das Dichtungselement unter Verwendung von nur schwer zu formenden vernetztem PTFE geformt werden.
Gemäß der achten Ausführungsform der Erfindung umfasst bei dem Verfahren zur Herstellung des Durch£flussmengenRegelventils der dritten Ausführungsform ein Verfahren zur Bildung des Dichtungselements einen Diffusions- und Verbindungsprozess, bei dem der PFA-Film und die Folie aus vernetztem PTFE aufeinander laminiert, diffundiert und verbunden werden, ein Formgebungsverfahren zum Erhitzen und Formen einer laminierten Folie, bestehend aus dem PFA-Film und der Folie aus vernetztem PTFE, welche in dem Diffusions- und Verbindungsprozess diffundiert und verbunden worden sind, sowie zum Formen des ringförmigen Vorsprungs, und ein Stanzverfahren, in dem die in dem Formgebungsverfahren geformte laminierte Folie
in eine ringförmige oder kreisförmige Form gestanzt wird.
Gemäß dieser Ausführungsform kann der ringförmige Vorsprung auf dem Dichtungselement unter Verwendung von nur schwer zu formenden vernetztem PTFE geformt werden.
Gemäß der neunten Ausführungsform der Erfindung wird bei dem Verfahren zur Herstellung des Durch£flussmengenRegelventils der siebten oder achten Ausführungsform die Folie aus vernetztem PTFE durch zweidimensionales Schneiden einer äußeren Umfangs£fläche eines kreisförmigen säulenförmigen oder kreiszylindrischen Stabmaterials gebildet.
Bei dieser Ausführungsform kann durch zweidimensionales Schneiden der äußeren Umfangsfläche des säulenförmigen oder zylindrischen Stabmaterials eine lange Folie vorgegebener Breite aus vernetztem PTFE gebildet werden.
Gemäß der zehnten Ausführungsform der Erfindung wird bei dem Verfahren zur Herstellung des Durch£flussmengenRegelventils der siebten oder achten Ausführungsform die Folie aus vernetztem PTFE durch zweidimensionales Schneiden einer Endfläche eines Stabmaterials gebildet.
Bei dieser Ausführungsform kann durch zweidimensionales Schneiden der Endfläche des Stabmaterials eine Folie aus vernetztem PTFE in der Größe der Endfläche gebildet werden.
Gemäß der elften Ausführungsform der Erfindung ist bei dem Durch£flussmengen-Regelventil der ersten Ausführungsform das mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt oder dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt verbundene Dichtungselement anstelle von vernetztem PTFE aus vernetztem PFA hergestellt.
Bei dieser Ausführungsform ist ein ringförmiges oder kreisförmiges Dichtungselement mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt des Ventilsitzes, an dem der Ventilkörper anliegt, und mit dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt des Ventilsitzes, an dem der Ventilkörper anliegt, verbunden. Demnach braucht das vernetzte PFA, das eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit aufweist, wodurch die Menge an Abrieb reduziert werden kann, nur an dem Kontaktabschnitt zwischen dem Ventilkörper
und dem Ventilsitz verwendet werden. Für den Ventilkörper und
den Ventilsitz wird ein fluorbasiertes PFA- oder PTFE-Harz verwendet, wodurch es möglich ist, eine Verbindungsfestigkeit zu erreichen, welche die Festigkeit einer durch starke molekulare Verschränkung verursachte Reibungsverbindung übersteigt.
Gemäß der zwölften Ausführungsform der Erfindung wird bei dem Verfahren zur Herstellung des Durch£flussmengenRegelventils der sechsten Ausführungsform bei dem Verbindungsprozess eine Oberfläche des Dichtungselements durch den Heizblock abgeflacht.
Bei dieser Ausführungsform wird der durch Widerstandsheizung direkt beheizte Heizblock von dem Dichtungselement gedrückt. Auf diese Weise kann die Oberfläche des Dichtungselements abgeflacht werden.
Gemäß der dreizehnten Ausführungsform der Erfindung wird bei dem Verfahren zur Herstellung des DurchflussmengenRegelventils der sechsten Ausführungsform in dem Verbindungsprozess der Heizbetrieb gestoppt, wenn ein Maß an Verschiebung des Heizblocks pro Zeiteinheit geringer wird.
Bei dieser Ausführungsform wird der Ventilkörper oder der Ventilsitz thermisch ausgedehnt und das Dichtungselement geschmolzen, wodurch die Höhe des Dichtungselements verändert wird. Daher kann der Zeitpunkt der Beendigung der Erwärmung des Heizblocks anhand eines Maßes an Verschiebung pro Zeiteinheit des Heizblocks bestimmt werden. Bei großem Volumen des Ventilkörpers oder des Ventilsitzes erfolgt eine thermische Ausdehnung auch nachdem das Schweißen des Dichtungselements abgeschlossen ist. Indem der Heizbetrieb gestoppt wird, wenn das Maß an Verschiebung pro Zeiteinheit des Heizblocks geringer wird, kann der Verbindungszustand zwischen dem Dichtungselement, dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt oder dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt kontinuierlich gesteuert werden.
Gemäß der vierzehnten Ausführungsform der Erfindung wird bei dem Verfahren zur Herstellung des Durchflussmengen-
Regelventils der sechsten Ausführungsform in dem Verbindungs-
prozess der Heizbetrieb gestoppt, wenn das Maß an Verschiebung des Heizblocks pro Zeiteinheit negativ wird.
Bei dieser Ausführungsform wird der Ventilkörper oder der Ventilsitz thermisch ausgedehnt während das Dichtungselement geschmolzen wird, weshalb die Höhe des Dichtungselements variiert. Daher kann der Zeitpunkt der Beendigung der Erwärmung des Heizblocks anhand eines Maßes an Verschiebung des Heizblocks pro Zeiteinheit bestimmt werden. Bei geringem Volumen des Ventilkörpers oder des Ventilsitzes wird der ventilkörperseitige Anlageabschnitt oder der ventilsitzseitige Anlageabschnitt thermisch ausgedehnt, wodurch sich der Heizblock nach oben bewegt. Wenn die thermische Ausdehnung gesättigt ist, sinkt der Heizblock durch das Schmelzen des Dichtungselements nach unten ab. Daher kann, durch Stoppen des Heizbetriebes, wenn das Maß an Verschiebung des Heizblocks pro Zeiteinheit negativ wird, der Verbindungszustand zwischen dem Dichtungselement, dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt oder dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt kontinuierlich gesteuert
werden.
Ausführungsformen
Im Folgenden werden Durchflussmengen-Regelventile gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Figur 1 ist eine Schnittdarstellung, die das Durchflussmengen-Regelventil gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Ein Durchflussmengen-Regelventil 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen strömungspfadseitigen Körper 10 sowie einen antriebsseitigen Körper 20.
In einem strömungspfadseitigen Körper 10 sind ein Einströmungspfad 11, in den das zu regelnde Fluid (im Folgenden "zu regelndes Fluid") einströmt, ein Ausströmungspfad 12, aus dem
das zu regelnde Fluid abfließt, und ein sich zwischen Einströ-
mungspfad 11 und Ausströmungspfad 12 befindlicher Ventilsitz 13 ausgebildet.
In dem antriebsseitigen Körper 20 ist ein zylindrischer Kolbenraum 21 ausgebildet, in dem ein Kolben 30 angeordnet ist.
An einem Ende des Kolbens 30 ist ein Ventilkörper 40 angeordnet.
Das eine Ende des Ventilkörpers 40, das näher am Ventilsitz 13 liegt, stellt einen ventilkörperseitigen Anlageabschnitt 40a dar, der am Ventilsitz 13 anliegt.
Das Ende des Ventilsitzes 13, das näher am Ventilkörper 40 liegt, stellt einen ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a dar, an dem der Ventilkörper 40 anliegt.
In dieser Ausführungsform ist der ventilkörperseitige Anlageabschnitt 40a in Form einer kreisförmigen ebenen Fläche und der ventilsitzseitige Anlageabschnitt 13a in Form einer ringförmigen ebenen Fläche gebildet.
Der zylindrische Kolbenraum 21 enthält eine Kolbenvorspanneinrichtung 50, die den Kolben 30 vorspannt. Die Kolbenvorspanneinrichtung 50 drückt den Kolben 30 in eine Richtung, in der der Ventilkörper 40 am Ventilsitz 13 anliegt.
Der vergrößerte Kolbenabschnitt 31 ist im Kolben 30 ausgebildet. Die Kolbenvorspanneinrichtung 50 drückt auf den vergrößerten Kolbenabschnitt 31, wodurch der Kolben 30 vorgespannt wird. Als Kolbenvorspanneinrichtung 50 kann zum Beispiel eine Schraubenfeder verwendet werden.
An einem Ende des zylindrischen Kolbenraums 21, an einer dem Ventilsitz 13 gegenüberliegenden Stelle, ist eine Öffnung 21x ausgebildet.
In der Öffnung 21x ist eine Membran 60 angeordnet, wobei der zylindrische Kolbenraum 21 und der Ventilsitz 13 durch die Membran 60 voneinander getrennt sind. Die Membran 60 wird von dem strömungspfadseitigen Körper 10 und einem Membran-Halter 70 gehalten. Die Membran 60 kann auch ohne den Membran-Halter
70 auskommen und nur von dem strömungspfadseitigen Körper 10
und dem antriebsseitigen Körper 20 gehalten werden. Gemäß dieser Ausführungsform stützt der Membran-Halter 70 den Kolben 30, muss es aber nicht.
Die Membran 60 ist an der Seite des einen Endes des Kolbens 30 angeordnet. Das eine Ende des Kolbens 30 befindet sich in der Mitte der Membran 60, wobei der Ventilkörper 40 in der Membran 60 zur Seite des Ventilsitzes 13 hin angeordnet ist.
Wenn sich der Kolben 30 bewegt, wird die Membran 60 verformt.
Die Membran 60 umfasst einen mit dem Kolben 30 verbundenen dicken Abschnitt 61, einen an einem Außenumfang des dicken Abschnitts 61 ausgebildeten Membranabschnitt 62 und einen an einem Außenumfang des Membranabschnitts 62 ausgebildeten feststehenden Abschnitt 63. Die Membran 60 ist an einem zentralen Abschnitt des dicken Abschnitts 61 mit dem Kolben 30 verbunden, wobei der Membranabschnitt 62 im Wesentlichen verformt ist.
Obwohl der Ventilkörper 40 und die Membran 60 gemäß dieser Ausführungsform aus demselben Material einstückig geformt sind, können Ventilkörper 40 und Membran 60 auch aus unterschiedlichen Komponenten geformt sein.
Bei dem Durchflussmengen-Regelventil 1 der vorliegenden Ausführungsform bestehen strömungspfadseitiger Körper 10 und Ventilkörper 40 aus einem Harz auf Fluorbasis, das aus PFA (Ethylentetrafluorid-Perfluoralkoxyethylen-Copolymerharz) oder PTFE (Polytetrafluorethylenharz) besteht.
Ringförmige oder kreisförmige Dichtungselemente 81 und 82 aus vernetztem PTFE sind mit dem ventilkörperseitigen Anschlagteil 40a und dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a verbunden.
In dieser Ausführungsform ist das kreisförmige Dichtungselement 81 mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt 40a und das ringförmige Dichtungselement 82 mit dem ventilsitzsei-
tigen Anlageabschnitt 13a verbunden, wobei das mit dem ventil-
körperseitigen Anlageabschnitt 40a verbundene Dichtungselement 81 auch ein ringförmiges Dichtungselement 82 sein kann.
In dem antriebsseitigen Körper 20 sind 1luftführende Strömungskanäle 22 und 23 ausgebildet. Der luftführende Strömungskanal 22 steht in Verbindung mit einem zylindrischen Kolbenraum 21a, der sich zwischen der Membran 60 und dem vergrößerten Kolbenabschnitt 31 befindet, während der L1uftführende Strömungskanal 23 in Verbindung mit dem zylindrischen Kolbenraum 21b steht, in dem die Kolbenvorspanneinrichtung 50 angeordnet ist.
Figur 1 zeigt den Zustand eines vollständig geöffneten Ventilkörpers 40.
Dem zylindrischen Kolbenraum 21a wird Gas aus dem luftführenden Strömungskanal 22 zugeführt, wodurch in einer Richtung Druck auf den Kolben 30 ausgeübt wird, die der Vorspannbewegung der Kolbenvorspanneinrichtung 50 entgegengesetzt ist. Daher bewegt sich der Kolben 30 in eine Richtung, in der sich der Ventilkörper 40 vom Ventilsitz 13 löst.
Der Ventilkörper 40 löst sich von dem Ventilsitz 13. Dementsprechend strömt das zu regelnde Fluid über den Einströmungspfad 11 ein, wobei Druck des zu regelnden Fluids auf die Membran 60 ausgeübt wird. Das im zylindrischen Kolbenraum 21b befindliche Gas wird über den 1luftführenden Strömungskanal 23 abgeleitet.
Um den Ventilkörper 40 aus dem vollständig geöffneten Zustand in einen geschlossenen Zustand zu bringen, wird das im zylindrischen Kolbenraum 21a befindliche Gas aus dem 1l1uftführenden Strömungskanal 22 abgelassen. Durch das Ablassen von Gas aus dem zylindrischen Kolbenraum 21a wird der Druck im zylindrischen Kolbenraum 21a gesenkt, und der Kolben 30 bewegt sich durch die Vorspannbewegung der Kolbenvorspanneinrichtung 50 in Richtung des Ventilsitzes 13. Gas wird über den 1luftführenden Strömungskanal 23 dem zylindrischen Kolbenraum 21b zu-
geführt.
Wenn sich der Ventilkörper 40 im geschlossenen Zustand befindet, stößt der Ventilkörper 40 durch die Vorspannbewegung der Kolbenvorspanneinrichtung 50 an den Ventilsitz 13, wobei das Dichtungselement 81 des ventilkörperseitigen Anlageabschnitts 40a und das Dichtungselement 82 des ventilsitzseitigen Anlageabschnitts 13a aneinanderstoßen.
Gemäß dieser Ausführungsform sind die ringförmigen oder kreisförmigen Dichtungselemente 81 und 82 aus vernetztem PTFE mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt 40a des Ventilsitzes 13, an dem der Ventilkörper 40 anliegt, und mit dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a des Ventilsitzes 13, an dem der Ventilkörper 40 anliegt, verbunden. Damit braucht das vernetzte PTFE, welches eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit aufweist, wodurch die Menge des Abriebs reduziert werden kann, nur an dem Kontaktabschnitt zwischen dem Ventilkörper 40 und dem Ventilsitz 13 verwendet werden. Für den Ventilkörper 40 und den Ventilsitz 13 wird ein fluorbasiertes PFA- oder PTFEHarz verwendet, wodurch es möglich ist, eine Verbindungsfestigkeit zu erreichen, welche die Festigkeit einer durch starke molekulare Verschränkung verursachte Reibungsverbindung übersteigt.
Figur 2 ist eine Schnittdarstellung eines Durchflussmengen-Regelventils gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Gleiche Bauteile wie die des DurchflussmengenRegelventils der ersten Ausführungsform sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, so dass auf deren Beschreibung verzichtet werden kann.
In dem Durchflussmengen-Regelventil 2 der Ausführungsform ist ventilsitzseitig an einem zentralen Abschnitt eines Endes des Ventilkörpers 40 ein in Richtung des Ventilsitzes 13 vorstehender Vorsprung 41 ausgebildet, wobei ein an dem Ventilsitz 13 anliegender ventilkörperseitiger Anlageabschnitt 40b an einem Außenumfang des Vorsprungs 41 ausgebildet ist. Daher ist der ventilkörperseitige Anlageabschnitt 40b in Form einer
ringförmigen ebenen Fläche gebildet.
In dieser Ausführungsform ist ein ringförmiges Dichtungselement 82 mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt 40b verbunden.
Gemäß dieser Ausführungsform ist das aus vernetztem PTFE bestehende ringförmige Dichtungselement 82 mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt 40b mit einem Ventilsitz 13, an dem der Ventilkörper 40 anliegt, und mit einem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a des Ventilsitzes 13, an dem der Ventilkörper 40 anliegt, verbunden. Damit braucht das vernetzte PTFE, das eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit aufweist, wodurch die Menge an Abrieb reduziert werden kann, nur an einem Kontaktabschnitt zwischen dem Ventilkörper 40 und dem Ventilsitz 13 verwendet werden. Für den Ventilkörper 40 und den Ventilsitz 13 wird ein fluorbasiertes PFA- oder PTFE-Harz verwendet, wodurch es möglich ist, eine Verbindungsfestigkeit zu erreichen, welche die Festigkeit einer durch starke molekulare Verschränkung verursachte Reibungsverbindung übersteigt.
Figuren 3 sind Endansichten, die eine Konfiguration eines für das Durchflussmengen-Regelventil der ersten Ausführungsform der Erfindung geeigneten kreisförmigen Dichtungselements zeigen, sowie einen Herstellungsprozess des Dichtungselements, wobei Figur 3(a) einen Diffusions- und Verbindungsprozess und Figur 3(b) einen Stanzprozess darstellt.
Ein kreisförmiges Dichtungselement 81 wird durch Laminieren einer Folie aus vernetztem PTFE 80y auf eine Oberfläche eines PFA-Filmes 80x hergestellt. Die Dicke des PFA-Filmes 80x beträgt vorzugsweise 0,3 mm bis 0,6 mm, wobei die Dicke der vernetzten PTFE-Folie 80y 0,05 mm bis 0,6 mm beträgt.
Wie in Figur 3(a) gezeigt, werden der PFA-Film 80x und die vernetzte PTFE-Folie 80y aufeinander laminiert, diffundiert und miteinander verbunden.
Wie in Figur 3(b) gezeigt, wird das kreisförmige Dichtungselement 81 durch Stanzen gebildet.
Bei dem ring£förmigen Dichtungselement 82 der ersten und
zweiten Ausführungsform werden der Film und die Folie durch
Der PFA-Film 80x wird mit den ventilkörperseitigen Anlageabschnitten 40a und 40b oder mit dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a verschweißt. Demnach sind die kreis- oder ringförmigen Dichtungselemente 81 und 82 mit dem Ventilkörper 40 oder dem Ventilsitz 13 verbunden.
Ein Verfahren zur Herstellung der Dichtungselemente 81 und 82 umfasst den Diffusions- und Verbindungsprozess, um den PFAFilm 80x und die Folie aus vernetztem PTFE 80y zu laminieren, zu diffundieren und miteinander zu verbinden, sowie den Stanzprozess, um die laminierte Folie aus dem PFA-Film 80x und der Folie aus vernetztem PTFE 80y in eine ringförmige oder kreisförmige Form zu stanzen. Auf diese Weise ist es möglich, die Dichtungselemente 81 und 82 aus nur schwer formbarem vernetztem PTFE auszubilden.
Die kreisförmigen oder ringförmigen Dichtungselemente 81 und 82 aus PFA-Film 80x und Folie aus vernetztem PTFE 80y weisen somit eine Dünnblechform auf. Dadurch ist die Fließrate der Schmelze weniger anfällig für Schwankungen, sie können geschweißt und miteinander verbunden werden, wobei ihre Form beibehalten und eine gleichmäßige Verbindungsfestigkeit erreicht werden kann.
Figur 4 ist eine Schnittdarstellung eines Durchflussmengen-Regelventils gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Gleiche Bauteile wie die des DurchflussmengenRegelventils der ersten Ausführungsform sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, so dass auf deren Beschreibung verzichtet wird.
Bei dem Durchflussmengen-Regelventil 3 dieser Ausführungsform ist an einem Dichtungselement 83 ein ringförmiger Vorsprung 83a ausgebildet, der mit einem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt 40b verbunden ist. Der ventilkörperseitige Anlageabschnitt 40b ist an einem Außenumfang eines Vorsprungs 41
in Form einer ringförmigen ebenen Fläche gebildet. Das ring-
förmige Dichtungselement 83 ist mit dem in Form einer ringförmigen ebenen Fläche gebildeten ventilkörperseitigen Anlageabschnitt 40b verbunden.
Gemäß dieser Ausführungsform ist das aus vernetztem PTFE bestehende ringförmige Dichtungselement 83 mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt 40b des Ventilsitzes 13, an dem der Ventilkörper 40 anliegt, verbunden, während das aus vernetztem PTFE bestehende ringförmige Dichtungselement 82 mit dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a des Ventilsitzes 13, an dem der Ventilkörper 40 anliegt, verbunden ist. Dementsprechend braucht das eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit aufweisende und die Menge an Abrieb reduzierende vernetzte PIFE nur an einem Kontaktabschnitt zwischen dem Ventilkörper und dem Ventilsitz eingesetzt werden. Auf dem Ventilkörper 40 und dem Ventilsitz 13 wird ein fluorbasiertes PFA- oder PTFEHarz verwendet, wodurch es möglich ist, eine Verbindungsfestigkeit zu erreichen, welche die Festigkeit einer durch starke molekulare Verschränkung verursachte Reibungsverbindung übersteigt. Ferner kann bei dieser Ausführungsform durch Ausbilden des ringförmigen Vorsprungs 83a auf dem ringförmigen Dichtungselement 83 die Kontaktfläche zwischen Ventilkörper 40 und Ventilsitz 13 klein ausgeführt werden, wodurch die Menge des Abriebs weiter reduziert werden kann.
Der ringförmige Vorsprung 83a kann an einem kreisförmigen Dichtungselement 81 ausgebildet werden.
Figur 5 ist eine Schnittdarstellung eines Durchflussmengen-Regelventils gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Gleiche Bauteile wie die des DurchflussmengenRegelventils der ersten bis dritten Ausführungsform sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, so dass auf deren Beschreibung verzichtet wird.
Gemäß dem Durchflussmengen-Regelventil 4 dieser Ausführungsform ist der ringförmige Vorsprung 83a an einem mit dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a verbundenen Dichtungs-
element 83 ausgebildet.
Gemäß dieser Ausführungsform ist das aus vernetztem PTFE bestehende ringförmige Dichtungselement 82 mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt 40b des Ventilsitzes 13, an dem der Ventilkörper 40 anliegt, verbunden, während das aus vernetztem PTFE bestehende ringförmige Dichtungselement 83 mit dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a des Ventilsitzes 13, an dem der Ventilkörper 40 anliegt, verbunden ist. Dementsprechend braucht das eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit aufweisende und die Menge an Abrieb reduzierende vernetzte PIFE nur an einem Kontaktabschnitt zwischen dem Ventilkörper 40 und dem Ventilsitz 13 eingesetzt werden. Auf dem Ventilkörper 40 und dem Ventilsitz 13 wird ein fluorbasiertes PFA- oder PTFE-Harz verwendet, wodurch es möglich ist, eine Verbindungsfestigkeit zu erreichen, welche die Festigkeit einer durch starke molekulare Verschränkung verursachte Reibungsverbindung übersteigt. Ferner kann bei dieser Ausführungsform durch Ausbilden des ringförmigen Vorsprungs 83a auf dem ringförmigen Dichtungselement 83 die Kontaktfläche zwischen Ventilkörper 40 und Ventilsitz 13 klein ausgeführt werden, wodurch die Menge des Abriebs weiter reduziert werden kann.
Figuren 6 sind Endansichten, die eine Konfiguration eines für die Durchflussmengen-Regelventile der dritten und vierten Ausführungsform der Erfindung geeigneten ringförmigen Dichtungselements zeigen, sowie einen Herstellungsprozess des Dichtungselements, wobei Figur 6(a) einen Diffusions- und Verbindungsprozess, Figur 6(b) einen durch Schweißen ausgeführten Formungsprozess und Figur 6(c) einen Stanzprozess darstellt.
Ein ringförmiges, kreisförmiges Dichtungselement 83 wird durch Laminieren einer Folie aus vernetztem PTFE 80y auf eine Oberfläche eines PFA-Filmes 80x hergestellt. Die Dicke des PFA-Filmes 80x beträgt vorzugsweise 0,3 mm bis 0,6 mm, wobei die Dicke der vernetzten PTFE-Folie 80y 0,05 mm bis 0,6 mm beträgt.
Wie in Figur 6(a) gezeigt, werden der PFA-Film 80x und die
vernetzte PTFE-Folie 80y aufeinander laminiert, diffundiert
und miteinander verbunden. Wie in Figur 6(b) gezeigt, wird der PFA-Film 80x durch Widerstandsheizung geschmolzen und durch einen Heizblock geformt. Durch diesen Formungsvorgang wird der ringförmige Vorsprung 83a gebildet, während sich die Dicke des PFA-Filmes 80x ändert. Wenn die Heiztemperatur der Schmelztemperatur des vernetzten PTFE entspricht oder niedriger ist, wird die Folie aus vernetztem PTFE 80y entlang der Oberfläche des PFA-Filmes 80x so verformt, dass die Dicke der Folie aus vernetztem PTFE 80y gleichmäßig ist.
Danach wird ein ringförmiges Dichtungselement 83 durch Stanzen geformt, wie in Figur 6(c) gezeigt.
Im Falle des kreisförmigen Dichtungselements 81 der ersten Ausführungsform wird das Dichtungselement durch das in Figur 3(b) gezeigte Stanzverfahren in eine Kreisform gestanzt.
Durch Verschweißen des PFA-Filmes 80x mit den ventilkörperseitigen Anlageabschnitten 40a und 40b oder einem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a werden die kreisförmigen oder ringförmigen Dichtungselemente 81 und 82 mit dem Ventilkörper 40 oder dem Ventilsitz 13 verbunden.
Wie oben beschrieben, umfasst das Verfahren zur Bildung des Dichtungselements 83 einen Diffusions- und Verbindungsprozess, um den PFA-Film 80x und die Folie aus vernetztem PTFE 80y zu laminieren, zu diffundieren und miteinander zu verbinden, den Formungsprozess, um den ringförmigen Vorsprung 83a durch Erhitzen und Formen der laminierten Folie, die in dem Diffusions- und Verbindungsprozess aus dem PFA-Film 80x und der Folie aus vernetztem PTFE 80y gebildet wird, auszubilden, sowie den Stanzprozess, um die durch den Formungsprozess geformte laminierte Folie in eine ringförmige oder kreisförmige Form zu stanzen. Auf diese Weise ist es möglich, den ringförmigen Vorsprung 83a auf dem Dichtungselement 83 aus nur schwer formbarem vernetztem PTFE auszubilden.
Das Dichtungselement 83 wird durch den PFA-Film 80x und die Folie aus vernetztem PTFE 80y in eine Dünnblechform ge-
bracht. Dadurch ist die Fließrate der Schmelze weniger anfäl-
lig für Schwankungen, sie können geschweißt und miteinander verbunden werden, wobei ihre Form beibehalten und eine gleichmäßige Verbindungsfestigkeit erreicht werden kann.
Das schwer zu formende vernetzte PTFE wird als Folie gleichmäßiger Dicke geformt, wobei der ringförmige Vorsprung 83a durch Änderung der Dicke des PFA-Filmes 80x gebildet wird. So kann der ringförmige Vorsprung 83a auf leichte Weise gebildet werden.
Figur 7 ist eine Schnittdarstellung eines Durchflussmengen-Regelventils gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung. Gleiche Bauteile wie die des DurchflussmengenRegelventils der vierten Ausführungsform sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, so dass auf deren Beschreibung verzichtet wird.
In dem Durch£flussmengen-Regelventil 5 dieser Ausführungsform ist ventilsitzseitig ein an einem zentralen Abschnitt eines Endes des Ventilkörpers 40 ein in Richtung des Ventilsitzes 13 vorstehender Vorsprung 41 ausgebildet, wobei ein an dem Ventilsitz 13 anliegender ventilkörperseitiger Anlageabschnitt 40c an einem Außenumfang des Vorsprungs 41 ausgebildet ist. Der ventilkörperseitige Anlageabschnitt 40c wird durch eine in radialer Richtung geneigte ringförmige Fläche gebildet, wobei sich der Innenumfang der ringförmigen Fläche näher am Ventilsitz 13 als der Außenumfang der ringförmigen Fläche befindet.
Ein ringförmiges Dichtungselement 84 ist mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt 40c verbunden. Vorzugsweise ist das ringförmige Dichtungselement 84 so zusammengesetzt, dass eine Folie aus vernetztem PTFE 80y auf eine Oberfläche eines PFA-Filmes 80x laminiert ist, wie in Figur 3 gezeigt, wobei das Dichtungselement 84 durch das in den Figuren 3 gezeigte Herstellungsverfahren hergestellt werden kann. Das ringförmige Dichtungselement 84 ist zu einer ringförmigen Fläche geformt, die sich entlang eines ventilkörperseitigen Anlageabschnitts 40d erstreckt. Daher kann das Dichtungselement 84 durch
Schmelzen des PFA-Filmes 80x unter Verwendung einer Wider-
standsheizung und einer Form gebildet werden, wie in Figur 6(b) gezeigt. Gemäß dem ringförmigen Dichtungselement 84 weist der PFA-Film 80x eine gleichmäßige Dicke auf und wird zu einer geneigten ringförmigen Fläche geformt.
Gemäß dieser Ausführungsform ist das aus vernetztem PTFE bestehende ringförmige Dichtungselement 84 mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt 40c des Ventilsitzes 13, an dem der Ventilkörper 40 anliegt, verbunden, wobei das aus vernetztem PTFE bestehende ringförmige Dichtungselement 82 mit dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a des Ventilsitzes 13, an dem der Ventilkörper 40 anliegt, verbunden ist. Dementsprechend braucht das eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit aufweisende und die Menge an Abrieb reduzierende vernetzte PTFE nur an einem Kontaktabschnitt zwischen dem Ventilkörper 40 und dem Ventilsitz 13 verwendet werden. Für den Ventilkörper 40 und den Ventilsitz 13 wird ein fluorbasiertes PFA- oder PTFE-Harz verwendet, wodurch es möglich ist, eine Verbindungsfestigkeit zu erreichen, welche die Festigkeit einer durch starke molekulare Verschränkung verursachte Reibungsverbindung übersteigt. Ferner kann bei dieser Ausführungsform durch Ausbilden des ventilkörperseitigen Anlageabschnittes A40c, in Form einer ringförmigen Fläche, die Kontaktfläche zwischen Ventilkörper 40 und Ventilsitz 13 klein ausgeführt werden, wodurch die Menge des Abriebs weiter reduziert werden kann.
Figur 8 ist eine Schnittdarstellung eines Durchflussmengen-Regelventils gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung. Gleiche Bauteile wie die des DurchflussmengenRegelventils der ersten bis fünften Ausführungsform sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, so dass auf deren Beschreibung verzichtet wird.
Gemäß dem Durchflussmengen-Regelventil 6 dieser Ausführungsform ist das ventilsitzseitige Ende des Ventilkörpers 40 in Form einer konvex gekrümmten Fläche gebildet, wobei ein ventilkörperseitiger Anlageabschnitt 40d so ausgebildet ist,
dass sich die Mitte der konvex gekrümmten Fläche näher an dem
27755
Ein kreisförmiges Dichtungselement 85 ist mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt 40d verbunden. Vorzugsweise ist das kreisförmige Dichtungselement 85 so zusammengesetzt, dass, wie in den Figuren 3 gezeigt, eine Folie aus vernetztem PTFE 80y auf eine Oberfläche eines PFA-Filmes 80x laminiert ist, wobei das Dichtungselement 85 durch das in Figur 3 gezeigte Herstellungsverfahren hergestellt werden kann. Das kreisförmige Dichtungselement 85 wird zu einer konvex gekrümmten Ober£Eläche geformt, die sich entlang des ventilkörperseitigen Anlageabschnitts 40d erstreckt. Daher kann der PFA-Film 80x durch Widerstandsheizung geschmolzen und durch eine Form, wie in Figur 6(b) gezeigt, geformt werden. Gemäß dem kreisförmigen Dichtungselement 85 weist der PFA-Film 80x eine gleichmäBßige Dicke auf und wird zu einer konvex gekrümmten Oberfläche geformt.
Gemäß dieser Ausführungsform ist das kreisförmige Dichtungselement 85 aus vernetztem PTFE mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt 40d des Ventilsitzes 13, an dem der Ventilkörper 40 anliegt, verbunden, wobei das aus vernetztem PTFE bestehende ringförmige Dichtungselement 82 mit dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a des Ventilsitzes 13, an dem der Ventilkörper 40 anliegt, verbunden ist. Das vernetzte PTFE, welches eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit aufweist, wodurch die Menge an Abrieb reduziert werden kann, braucht nur an einem Kontaktabschnitt zwischen dem Ventilkörper 40 und dem Ventilsitz 13 verwendet werden. Für den Ventilkörper 40 und den Ventilsitz 13 wird ein fluorbasiertes PFA- oder PTFE-Harz verwendet, wodurch es möglich ist, eine Verbindungsfestigkeit zu erreichen, welche die Festigkeit einer durch starke molekulare Verschränkung verursachte Reibungsverbindung übersteigt. Ferner kann gemäß dieser Ausführungsform, indem der ventilkörperseitige Anlageabschnitt 40d in Form einer konvex gekrümmten
Oberfläche gebildet wird, die Kontakt£fläche zwischen dem Ven-
tilkörper 40 und dem Ventilsitz 13 klein ausgebildet werden, wodurch die Menge an Abrieb reduziert werden kann.
Figuren 9 sind Bilddiagramme, die ein Formgebungsverfahren für die in den Figuren 3 und 6 dargestellte Folie aus vernetztem PTFE zeigen. Die Pfeile in den Figuren weisen die Schnittrichtung.
Wie in Figur 9(a) gezeigt, wird die Folie aus vernetztem PIFE 80y durch zweidimensionales Schneiden einer äußeren Umfangs£fläche eines kreisförmigen säulenförmigen oder kreiszylindrischen Stabmaterials 90 gebildet.
Die längliche Folie aus vernetztem PTFE 80y mit einer vorgegebenen Breite kann durch zweidimensionales Schneiden der äußeren Umfangs£fläche des kreisförmigen säulenförmigen oder kreisförmigen zylindrischen Stabmaterials 90, wie oben beschrieben, gebildet werden.
Die Folie aus vernetztem PTFE 80y wird, wie in Figur 9(b) gezeigt, durch zweidimensionales Schneiden der Stirnseite des Stabmaterials 90 gebildet.
Auf diese Weise, durch zweidimensionales Schneiden der Stirnfläche des Stabmaterials 90, kann die Folie aus vernetztem PTFE 80y mit der Größe der Stirnfläche gebildet werden. Wenn die Stirnfläche zweidimensional geschnitten wird, ist das Stabmaterial 90 nicht auf die kreisförmige säulenartige oder kreisförmige zylindrische Form beschränkt, sondern kann in eine säulenartige oder zylindrische Form gebracht werden.
Die Figuren 10 sind Konfigurationsdiagramme und zeigen eine Vorrichtung, welche bei dem Herstellungsverfahren des erfindungsgemäßen Durchflussmengen-Regelventils in dem Verbindungsprozess zum Verbinden des Dichtungselements mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt und dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt verwendet wird.
Figur 10(a) zeigt den Verbindungsprozess zum Verbinden des Dichtungselements 82 mit dem ventilsitzseitigen Anlageab-
schnitt 13a.
Ein Heizkabel 101 ist mit einem Heizblock 100 verbunden, wobei über das Heizkabel 101 elektrische Energie zugeführt und ein Ende 100a des Heizblocks 100 direkt mittels Widerstandsheizung beheizt wird.
Der Heizblock 100 ist auf einen beweglichen Block 102 montiert. An dem beweglichen Block 102 sind ein SchweißdruckEinstellgewicht 103 und ein Zylinder 104 zum Anheben des beweglichen Blocks angebracht. Der Zylinder 104 zum Anheben des beweglichen Blocks ist an der Befestigungsplatte 105 befestigt, wobei die Befestigungsplatte 105 von einer Stützstange 106 getragen wird.
Der bewegliche Block 102 wird durch das SchweißdruckEinstellgewicht 103 nach unten gedrückt und kann durch den Zylinder 104 angehoben werden.
Das Ende 100a des Heizblocks 100 ist mit einem Temperatursensor 107 zur Erfassung der Temperatur des Endes 100a versehen. Die Befestigungsplatte 105 ist mit einem Verschiebungssensor 108 versehen, zur Erfassung einer Verschiebung des beweglichen Blocks 102.
Bei dem Verbindungsprozess, zum Verbinden des Dichtungselements 82 mit dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a, wird das Dichtungselement 82 auf dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a platziert, wobei der durch die Widerstandsheizung direkt erwärmte Heizblock 100 von dem Dichtungselement 82 gedrückt wird.
Das vernetzte PTFE wird über den Heizblock 100 direkt von dem aus vernetztem PTFE bestehenden Dichtungselement 82 aus erwärmt. Auf diese Weise wird das vernetzte PTFE aufgeweicht und halb geschmolzen, wobei eine Kontaktf£fläche des ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a aus PFA oder PTFE in Bezug auf das Dichtungselement 82 durch Erwärmung seitens des Dichtungselements 82 erwärmt und geschmolzen wird. Auf diese Weise wird eine stabile Verbindung hergestellt. Außerdem wird das vernetzte PTFE hergestellt, indem das Dichtungselement 82 und der
Heizblock 100 durch Widerstandsheizung direkt erwärmt werden.
Dementsprechend kann die Temperatur an der Kontaktfläche sehr einfach gesteuert werden, wobei eine Temperatursteuerung bei hoher Schmelzoberflächentemperatur realisiert werden kann.
Figur 10(b) zeigt den Verbindungsprozess zum Verbinden des Dichtungselements 81 mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt 40a.
In dem Verbindungsprozess zum Verbinden des Dichtungselements 81 mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt 40a wird das Dichtungselement 81 auf den ventilkörperseitigen Anlageabschnitt 40a aufgesetzt, wobei der durch die Widerstandsheizung direkt beheizte Heizblock 100 von dem Dichtungselement 81 gedrückt wird.
Das vernetzte PTFE wird über den Heizblock 100 direkt durch das aus vernetztem PTFE bestehende Dichtungselement 81 erwärmt. Auf diese Weise wird das vernetzte PTFE aufgeweicht und halb geschmolzen, wobei eine Kontaktfläche des ventilkörperseitigen Anlageabschnitts 40a aus PFA oder PTFE in Bezug auf das Dichtungselement 81 durch Erwärmung vom Dichtungselement 81 aus erwärmt und geschmolzen wird. Auf diese Weise wird eine stabile Verbindung hergestellt. Außerdem wird das aus vernetztem PTFE bestehende Dichtungselement 81 hergestellt und der Heizblock 100 direkt durch Widerstandsheizung erwärmt. Dementsprechend kann die Temperatur an der Kontaktfläche sehr einfach gesteuert werden, wobei eine Temperatursteuerung bei hoher Schmelzoberflächentemperatur realisiert werden kann.
Die Figuren 11 sind Bilddiagramme welche die Oberflächenrauhigkeit des Dichtungselements vor und nach den in den Figuren 10 gezeigten Verbindungsprozessen darstellen, wobei Figur 11(a) das Dichtungselement vor dem Verbindungsprozess und Figur 11(b) das Dichtungselement nach dem Verbindungsprozess zeigt.
Wie in den Figuren 11 gezeigt, können die Oberflächen der Dichtungselemente 81 und 82 durch Drücken der Dichtungselemente 81 und 82 gegen den durch die Widerstandsheizung direkt er-
wärmten Heizblocks 100 abgeflacht werden. Die Oberflächen der
Dichtungselemente 81 und 82 werden hauptsächlich durch den PFA-Film 80x abgeflacht.
Figur 12 ist ein Konfigurationsdiagramm, das einen Formungsprozess zeigt, der durch das in Figur 6(b) gezeigte Schmelzen durchgeführt wird. Die Konfiguration einer in dem in Figur 12 gezeigten Formungsprozess verwendeten Vorrichtung ist die gleiche wie die in Figur 6(b) gezeigte, wobei dieselben Bezugszeichen verwendet werden, weshalb auf eine Beschreibung verzichtet wird.
In der in Figur 12 gezeigten Vorrichtung weist, zur Bildung des ringförmigen Vorsprungs 83a, ein Ende 100b des Heizblocks 100 eine ringförmige Ausnehmung auf.
Eine laminierte Folie, die aus dem PFA-Film 80x und der Folie aus vernetztem PTFE 80y besteht, wird auf eine Schablone gelegt, wobei der durch die Widerstandsheizung direkt erwärmte Heizblock 100 von der Folie aus vernetztem PTFE 80y gedrückt wird.
Auf diese Weise kann der in Figur 6(b) gezeigte ringförmige Vorsprung 83a gebildet werden.
Figur 13 ist ein Diagramm, das den zeitlichen Ablauf der Erwärmung in dem in Figur 10(a) gezeigten Verbindungsprozess zeigt.
In Figur 13 zeigt die vertikale Achse die durch den Temperatursensor 107 erfasste Temperatur des Heizblocks 100 sowie ein Maß an durch den Verschiebungssensor 108 erfassten Verschiebung des Heizblocks 100. Die Zeit ist entlang der horizontalen Achse aufgetragen.
Bei dem in Figur 10(a) gezeigten Verbindungsprozess wird das Dichtungselement 82 mit dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a verbunden. Da der ventilsitzseitige Anlageabschnitt 13a auf dem strömungspfadseitigen Körper 10 ausgebildet ist, besitzt dieser ein großes Volumen, in dem sich die thermische Ausdehnung fortsetzen kann. Wenn der ventilsitzseitige Anlageabschnitt 13a erwärmt wird, wird der strömungspfad-
seitige Körper 10 thermisch ausgedehnt wobei die Position des
Dichtungselements 82 an Höhe gewinnt, während, wenn das Dichtungselement 82 geschmolzen wird, die Oberfläche des Dichtungselements 82 absinkt.
Das heißt, wenn das Volumen groß ist, wie der strömungspfadseitige Körper 10, erfolgt eine thermische Ausdehnung auch nachdem das Schweißen des Dichtungselements 82 abgeschlossen ist, weshalb die von dem Verschiebungssensor 108 erfasste Verschiebung weiter zunimmt, aber das von dem Verschiebungssensor 108 erfasste Maß an Verschiebung pro Zeiteinheit durch das Schmelzen des Dichtungselements 82 geringer wird.
Daher wird der Heizbetrieb gestoppt, wenn das Maß an Verschiebung des Heizblocks 100 pro Zeiteinheit geringer wird. Auf diese Weise kann der Verbindungszustand zwischen dem Dichtungselement 82 und dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a gleichmäßig gesteuert werden.
Auf diese Weise, durch thermische Ausdehnung des Ventilsitzes 13 und Schmelzen des Dichtungselements 82, kann die H6öhe des Dichtungselements 82 verändert werden. Daher kann anhand des Maßes an Verschiebung des Heizblocks 100 pro Zeiteinheit der Zeitpunkt des Stoppens des Heizbetriebs des Heizblocks 100 bestimmt werden.
In ähnlicher Weise kann, bei großem Volumen des Ventilkörpers 40, der Verbindungszustand zwischen dem Dichtungselement 81 und dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt 40b gleichmäBig gesteuert werden, indem der Heizbetrieb gestoppt wird, wenn das Maß an Verschiebung des Heizblocks 100 pro Zeiteinheit geringer wird.
Nach Beendigung des Heizbetriebs wird der Heizblock 100 durch Anblasen mit Luft abgekühlt. Der Heizblock 100 kann auch auf natürliche Weise abgekühlt werden.
Figur 14 ist ein Diagramm, das den zeitlichen Ablauf der Erwärmung bei dem in Figur 10(b) gezeigten Verbindungsprozess zeigt.
In Figur 14 zeigt die vertikale Achse die durch den Tempe-
ratursensor 107 erfasste Temperatur des Heizblocks 100 sowie
ein Maß an durch den Verschiebungssensor 108 erfasste Verschiebung des Heizblocks 100. Die Zeit ist entlang der horizontalen Achse aufgetragen.
Bei dem in Figur 10(b) gezeigten Verbindungsprozess wird das Dichtungselement 81 mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt 40b verbunden. Da der ventilkörperseitige Anlageabschnitt 40b auf dem Ventilkörper 40 ausgebildet ist, ist das Volumen klein, weshalb die Wärmeausdehnung begrenzt ist.
Das heißt, wenn das Volumen so klein ist wie das des Ventilkörpers 40, wird der ventilkörperseitige Anlageabschnitt 40b erwärmt, wobei sich der Ventilkörper 40 thermisch ausdehnt. Dementsprechend ist, nachdem sich der Heizblock 100 nach oben bewegt hat, die thermische Ausdehnung gesättigt, weshalb durch Schmelzen des Dichtungselements 81 der Heizblock 100 nach unten absinkt.
Auf diese Weise kann der Verbindungszustand zwischen dem Dichtungselement 81 und dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt 40b gleichmäßig gesteuert werden, indem der Heizbetrieb gestoppt wird, wenn das Maß an Verschiebung des Heizblocks 100 pro Zeiteinheit negativ wird. Da auf diese Weise die Höhe des Dichtungselements 81 durch thermische Ausdehnung des ventilkörperseitigen Anlageabschnitts 40b und Schmelzen des Dichtungselements 81 variiert wird, kann der Zeitpunkt des Stoppens des Heizbetriebs des Heizblocks 100 anhand des Maßes an Verschiebung des Heizblocks 100 pro Zeiteinheit bestimmt werden.
In gleicher Weise kann, bei geringem Volumen des Ventilsitzes, der Verbindungszustand zwischen dem Dichtungselement 82 und dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a gleichmäßig gesteuert werden, indem der Heizbetrieb gestoppt wird, wenn das Maß an Verschiebung des Heizblocks 100 pro Zeiteinheit negativ wird.
Nach Beendigung des Heizbetriebs wird der Heizblock 100 durch Anblasen mit Luft abgekühlt. Der Heizblock 100 kann auch
auf natürliche Weise abgekühlt werden.
Das Dichtungselement 81, 82, 83, 84 oder 85, das mit einem der ventilkörperseitigen Anlageabschnitte 40a, 40b, 40c, 40d oder dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a verbunden ist, kann anstelle von vernetztem PTFE aus vernetztem PFA hergestellt sein.
Das ring- oder kreisförmige Dichtungselement 81, 82, 83, 84 oder 85 aus vernetztem PFA ist mit dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 40a, 40b, 40c, 40d des Ventilsitzes 13, an dem der Ventilkörper 40 anliegt, und mit dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a des Ventilsitzes 13, an dem der Ventilkörper 40 anliegt, verbunden. Demnach braucht das vernetzte PFA, das eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit aufweist, wodurch die Menge an Abrieb reduziert werden kann, nur an dem Kontaktabschnitt zwischen dem Ventilkörper 40 und dem Ventilsitz 13 verwendet werden. Für den Ventilkörper 40 und den Ventilsitz 13 wird ein fluorbasiertes PFA- oder PTFE-Harz verwendet, wodurch es möglich ist, eine Verbindungsfestigkeit zu erreichen, welche die Festigkeit einer durch starke molekulare Ver-
schränkung verursachte Reibungsverbindung übersteigt.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Die vorliegende Erfindung eignet sich für ein Durchf£flussmengen-Regelventil, das in einem Spülverfahren oder einem Ab1löseverfahren eines Silizium-Wafer-Prozesses, insbesondere im
Bereich der Halbleiterherstellung, verwendet wird.
BEZUGSZEICHENLISTE 1, 2, 3, 4, 5 Durch£flussmengen-Regelventil 10 strömungspfadseitiger Körper 11 Einströmungspfad 12 Ausströmungspfad 13 Ventilsitz 13a ventilsitzseitiger Anlageabschnitt
20 antriebsseitiger Körper
21, 21a, 21b kolbenzylindrischer Raum 21x Öffnung
22, 23 luftführender Strömungskanal 30 Kolben
31 vergrößerter Kolbenabschnitt 40 Ventilkörper
40a, 40b, 40c, 40d ventilkörperseitiger Anlageabschnitt
41 Vorsprung
50 Kolbenvorspanneinrichtung 60 Membran
61 dicker Abschnitt
62 Membranabschnitt
63 feststehender Abschnitt 70 Membran-Halter
80x PFA-Film
80y Folie aus vernetztem PTFE
81, 82, 83, 84, 85 Dichtungselement
83a ringförmiger Vorsprung
90 Stabmaterial
100 Heizblock
101 Heizkabel
100a, 100b Ende des Heizblocks
102 beweglicher Block
103 Schweißdruck-Einstellgewicht
104 Zylinder zum Anheben des beweglichen Blocks
105 Befestigungsplatte
106 Stützstange
107 Temperatursensor
108 Verschiebungssensor
Claims (14)
1. Ein Durch£flussmengen-Regelventil, aufweisend einen strömungspfadseitigen Körper und einen antriebsseitigen Körper, wobei
in dem strömungspfadseitigen Körper ein Einströmungspfad, in den das zu regelnde Fluid einströmt, ein Ausströmungspfad, aus dem das zu regelnde Fluid ausströmt, sowie ein zwischen dem Einströmungspfad und dem Ausströmungspfad angeordneter Ventilsitz ausgebildet sind,
in dem antriebsseitigen Körper ein zylindrischer Kolbenraum ausgebildet ist, in dem ein Kolben angeordnet ist,
ein Ventilkörper an einem Ende des Kolbens angeordnet ist,
in einem dem Ventilsitz gegenüberliegenden Ende des zylindrischen Kolbenraums eine Öffnung ausgebildet ist,
in der Öffnung eine Membran angeordnet ist,
der zylindrische Kolbenraum und der Ventilsitz durch die Membran voneinander getrennt sind, und
der Ventilkörper in der Membran ventilsitzseitig angeordnet ist, wobei
der strömungspfadseitige Körper und der Ventilkörper aus einem auf Fluor basierenden Harz aus PFA oder PTFE gebildet sind, und
ringförmige oder kreisförmige Dichtungselemente aus vernetztem PTFE mit einem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt des Ventilsitzes, an dem der Ventilkörper anliegt, und mit einem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt des Ventilsitzes, an dem der Ventilkörper anliegt, verbunden sind.
2. Das Durchflussmengen-Regelventil nach Anspruch 1, wobei das Dichtungselement aus einer auf eine Oberfläche eines PFA-Filmes auflaminierten Folie aus vernetztem PTFE zusammengesetzt ist, und
der PFA-Film mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt
oder dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt verbunden ist.
3. Das Durchflussmengen-Regelventil nach Anspruch 2, wobei an dem Dichtungselement ein ringförmiger Vorsprung ausgebildet ist, der mit einem der beiden Teile, dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt oder dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt, verbunden ist,
der ringförmige Vorsprung durch Ändern der Dicke des PFAFilmes gebildet wird, und
die Dicke der Folie aus vernetztem PTFE gleichmäßig ausgebildet wird.
4. Das Durchflussmengen-Regelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der ventilkörperseitige Anlageabschnitt in Form einer in radialer Richtung geneigten Ringf£fläche gebildet ist, wobei der Innenumfang der Ringfläche sich näher an dem Ventilsitz befindet als der Außenumfang der Ring£fläche.
5. Das Durchflussmengen-Regelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der ventilkörperseitige Anlageabschnitt in Form einer konvex gekrümmten Fläche gebildet ist, wobei die Mitte der konvex gekrümmten Fläche sich näher an dem Ventilsitz befindet als der Außenumfang der konvex gekrümmten Fläche.
6. Ein Verfahren zur Herstellung des DurchflussmengenRegelventils nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei in einem Verbindungsprozess, bei dem das Dichtungselement mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt und mit dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt verbunden wird,
das Dichtungselement auf den ventilkörperseitigen Anlageabschnitt oder den ventilsitzseitigen Anlageabschnitt aufgesetzt wird, und
ein durch Widerstandsheizung direkt beheizter Heizblock von dem Dichtungselement gedrückt wird.
7. Ein Verfahren zur Herstellung eines DurchflussmengenRegelventils nach Anspruch 2 oder 3, wobei ein Verfahren zur
Bildung des Dichtungselements folgende Schritte aufweist:
einen Diffusions- und Verbindungsprozess, bei dem der PFAFilm und die Folie aus vernetztem PTFE aufeinander laminiert, diffundiert und miteinander verbunden werden, und
einen Stanzprozess, bei dem eine laminierte Folie, die aus dem PFA-Film und der Folie aus vernetztem PTFE besteht, die in dem Diffusions- und Verbindungsprozess diffundiert und verbunden werden, in eine ringförmige oder kreisförmige Form gestanzt wird.
8. Das Verfahren zur Herstellung des DurchflussmengenRegelventils nach Anspruch 3, wobei ein Verfahren zur Herstellung des Dichtungselements folgende Schritte aufweist:
einen Diffusions- und Verbindungsprozess, bei dem der PFAFilm und die Folie aus vernetztem PTFE aufeinander laminiert, miteinander diffundiert und verbunden werden,
ein Formgebungsverfahren zum Erwärmen und Formen einer laminierten Folie, die aus dem PFA-Film und der Folie aus vernetztem PTFE besteht, die in dem Diffusions- und Verbindungsprozess diffundiert und verbunden werden und den ringförmigen Vorsprung bilden, und
ein Stanzprozess, bei dem die in dem Formgebungsverfahren gebildete laminierte Folie in eine ringförmige oder kreisförmige Form gestanzt wird.
9. Das Verfahren zur Herstellung eines Durchf£flussmengenRegelventils nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Folie aus vernetztem PTFE durch zweidimensionales Schneiden einer äußeren Umfangsfläche eines kreisförmigen säulenförmigen oder kreiszylindrischen Stabmaterials gebildet wird.
10. Das Verfahren zur Herstellung eines DurchflussmengenRegelventils nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Folie aus vernetztem PTFE durch zweidimensionales Schneiden einer Stirnfläche eines Stabmaterials gebildet wird.
11. Das Durchflussmengen-Regelventil nach Anspruch 1, wobei das mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt oder dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt verbundene Dichtungselement
anstelle von vernetztem PTFE aus vernetztem PFA besteht.
12. Das Verfahren zur Herstellung des DurchflussmengenRegelventils nach Anspruch 6, wobei in dem Verbindungsprozess eine Oberfläche des Dichtungselements durch den Heizblock abgeflacht wird.
13. Das Verfahren zur Herstellung des DurchflussmengenRegelventils nach Anspruch 6, wobei in dem Verbindungsprozess der Heizbetrieb gestoppt wird, wenn ein Maß an Verschiebung des Heizblocks pro Zeiteinheit geringer wird.
14. Das Verfahren zur Herstellung des DurchflussmengenRegelventils nach Anspruch 6, wobei in dem Verbindungsprozess der Heizbetrieb gestoppt wird, wenn ein Maß an Verschiebung
des Heizblocks pro Zeiteinheit negativ wird.
40755
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