AT525412A1 - Membranventil - Google Patents
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Abstract
Ein Membranventil (1) weist auf: einen strömungspfadseitigen Körper (10), der einen Einströmungspfad (11), einen Ausströmungspfad (12) und einen Ventilsitz (13) bildet, einen antriebsseitigen Körper (20), in dem zur Bewegung eines Ventilkörpers (40) relativ zum Ventilsitz (13) ein Kolben (30) angeordnet ist, und eine Membran (60), die an einem Ende des Kolbens (30) angeordnet ist. Die Membran (60) ist mittels eines Membran-Halters (70) an dem strömungspfadseitigen Körper (10) befestigt. Eine Membran-Halter-Anstoßfläche (75) ist zwischen einem inneren (73) und einem äußeren (74) ringförmigen Vorsprung des Membran-Halters (70) ausgebildet. Eine Membran-Halter-Endfläche (73s) des inneren ringförmigen Vorsprungs (73) stößt an eine kolbenseitige Endfläche (63Ap) des ersten feststehenden Abschnitts (63A) der Membran (60) an. Eine Außenumfangsfläche (73o) des inneren ringförmigen Vorsprungs (73) liegt an einer Innenumfangsfläche (63Bi) des zweiten feststehenden Abschnitts (63B) der Membran (60) an. Eine Innenumfangsfläche (74i) des äußeren ringförmigen Vorsprungs (74) des Membran-Halters (70) liegt an einer Außenumfangsfläche (16o) eines ringförmigen Vorsprungs (16) des strömungspfadseitigen Körpers (10) an, wobei die Membran-Halter-Anstoßfläche (75) an der kolbenseitigen Endfläche (63Bp) des zweiten feststehenden Abschnitts (63B) und an einer Endfläche (16s) des ringförmigen Vorsprungs (16) des strömungspfadseitigen Körpers (10) anstößt.
Description
09177 ADVANCE DENKI KOGYO KABUSHIKI KAISHA Kasugai-shi, Aichi 4870031 JAPAN (JP)
Membranventil
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Membranventil, das in einem Spühlverfahren 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 oder eine starke Lauge.
HINTERGRUNDTECHNIK
Wie beispielsweise in der Patentschrift 1 offenbart, ist in einem Membranventil an einem Ende eines Kolbens eine Membran angeordnet, wobei die Membran einen Membranabschnitt aufweist sowie einen feststehenden Abschnitt, welcher an einem Außenumfang des Membranabschnitts ausgebildet ist.
Gemäß dem Membranventil der Patentschrift 1 sind ein vorstehender Abschnitt eines Körpers und der feststehende Abschnitt der Membran miteinander verschweißt, wobei der feststehende Abschnitt durch einen Membran-Halter am Körper gehal-
ten wird.
DOKUMENT ZUM STAND DER TECHNIK
Patentschrift 1:
Offengelegte japanische Patentanmeldung No.2005-163877
Erfindungsgemäß zu 1l6ösendes Problem
Nach dem in der Patentschrift 1 beschriebenen Verfahren besteht jedoch das Problem, dass durch das Anbringen eines Schweißstücks und die Durchführung des Schweißvorgangs mit diesem Schweißstück die Anzahl der Fertigungsschritte erhöht wird.
Daher ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Membranventil bereitzustellen, bei dem die Membran durch den Membran-Halter an einem strömungspfadseitigen Körper stabil befestigt werden kann, wobei der strömungspfadseitige Körper verkleinert werden kann, indem eine Dicke des strömungspfadseitigen Körpers am Außenumfang der Membran verjüngt wird, Oder indem die Notwendigkeit eines dicken Abschnitts überhaupt
beseitigt wird.
Mittel zur Lösung des Problems
Ein Membranventil 1 gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: einen strömungspfadseitigen Körper 10, der einen Einströmungspfad 11, einen Ausströmungspfad 12 und einen Ventilsitz 13 bildet; einen antriebsseitigen Körper 20, in dem zum Bewegen eines Ventilkörpers 40 relativ zum Ventilsitz 13 ein Kolben 30 angeordnet ist; und eine Membran 60, die an einer Endseite des Kolbens 30 angeordnet ist, wobei die Membran 60 einen mit dem Kolben 30 verbundenen dicken Abschnitt 61, einen an einem Außenumfang des dicken Abschnitts 61 ausgebildeten Membranabschnitt 62 sowie einen an einem Außenumfang des Membranabschnitts 62 ausgebildeten feststehenden Abschnitt 63 aufweist, wobei der feststehende Abschnitt 63 einen auf einer Seite des Membranabschnitts 62 befindlichen ersten feststehenden Abschnitt 63A und einen sich an einem äußeren Umfang des
ersten feststehenden Abschnitts 63A befindlichen zweiten fest-
ran-Halter-Anstoßfläche 75 ausgebildet ist, eine innenumfangs-
tigen ringförmigen Vorsprungs 16 stößt.
Wirkungsweise der Erfindung
Gemäß dem Membranventil der vorliegenden Erfindung liegt die innenumfangsseitige Membran-Halter-Endfläche des innenumfangsseitigen ringförmigen Membran-Halter-Vorsprungs an der kolbenseitigen Endfläche des ersten feststehenden Abschnittes an, die innenumfangsseitige Membran-Halter-Außenumfangsfläche des innenumfangsseitigen ringförmigen Membran-HalterVorsprungs liegt an der Innenumfangsfläche des zweiten feststehenden Abschnittes an, die außenumfangsseitige MembranHalter-Innenumfangs£fläche des außenumfangsseitigen ringförmigen Vorsprungs des Membran-Halters liegt an der körperseitigen Vorsprungs-Außenumfangsfläche des körperseitigen ringförmigen Vorsprungs an, und die Membran-Halter-Anstoßfläche stößt an der kolbenseitigen Endfläche des zweiten feststehenden Abschnitts und der körperseitigen Vorsprungs-Endfläche des körperseitigen ringförmigen Vorsprungs an. Dementsprechend stabil kann die Membran durch den Membran-Halter an dem strömungs-
pfadseitigen Körper befestigt werden.
werden kann.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Figur 1 ist eine Schnittdarstellung, die einen geschlossenen Zustand eines Membranventils gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Figur 2 ist eine Explosionsschnittdarstellung der wesentlichen Teile von Figur 1;
Figur 3 ist eine detaillierte Schnittdarstellung der wesentlichen Teile von Figur 1; und
Figur 4 ist eine Schnittdarstellung wesentlicher Teile eines Membranventils gemäß einer weiteren Ausführungsform der
Erfindung.
AUSFÜHRUNGSWEISE DER ERFINDUNG
Gemäß einem Membranventil einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein strömungspfadseitiger Körper eine körperseitige erste Endfläche, die eine ventilkörperseitige Endfläche eines ersten feststehenden Abschnitts und eine ventilkörperseitige Endfläche eines zweiten feststehenden Abschnitts in Anlage aneinander bringt, wobei ein körperseitiger ringförmiger Vorsprung eine Innenumfangs£läche des körperseitigen Vorsprungs bildet, an der eine Außenumfangsf£fläche des
zweiten feststehenden Abschnitts anliegt. Ein Membran-Halter
Gemäß dieser Ausführungsform liegt die innenumfangsseitige Membran-Halter-Endfläche des ringförmigen Membran-HalterVorsprungs an der kolbenseitigen Endfläche des ersten feststehenden Abschnitts an, die innenumfangsseitige Membran-HalterAußenumfangsfläche des ringförmigen Membran-Halter-Vorsprungs liegt an der Innenumfangsfläche des zweiten feststehenden Abschnitts an, die außenumfangsseitige Membran-HalterInnenumfangsfläche des außenumfangsseitigen ringförmigen Membran-Halter-Vorsprungs liegt an der körperseitigen VorsprungsAußenumfangsfläche des körperseitigen ringförmigen Vorsprungs an und die Membran-Halter-Anstoßfläche stößt an die kolbenseitige Endfläche des zweiten feststehenden Abschnitts und an die körperseitige Endfläche des körperseitigen ringförmigen Vor-
sprungs an. Dementsprechend stabil kann die Membran durch den
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Ferner kann die Membran gemäß dieser Ausführungsform auch dadurch fest an den strömungspfadseitigen Körper montiert werden, indem der Membran-Halter den feststehenden Abschnitt und den körperseitigen ringförmigen Vorsprung sandwichartig £ixiert. Da die äußere Dicke des körperseitigen ringförmigen Vorsprungs keinen Einfluss auf den Montagevorgang der Membran hat, ist es nicht notwendig, eine Verringerung der Dicke des strömungspfadseitigen Körpers am Außenumfang der Membran oder des dicken Abschnitts vorzunehmen, weshalb der strömungspfadseitige Körper verkleinert werden kann.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung sind bei dem Membranventil der ersten Ausführungsform der innenumfangsseitige ringförmige Vorsprung des Membran-Halters und der auBßenumfangsseitige ringförmige Vorsprung des Membran-Halters auf den körperseitigen ringförmigen Vorsprung und den zweiten feststehenden Abschnitt aufgepresst.
In der zweiten Ausführungsform kann die Membran, durch Aufpressen des innenumfangsseitigen ringförmigen Vorsprungs des Membran-Halters und des außenumfangsseitigen ringförmigen Vorsprungs des Membran-Halters auf den körperseitigen ringförmigen Vorsprung und den zweiten feststehenden Abschnitt weiterhin stabil an den strömungspfadseitigen Körper montiert werden.
Gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung ist in dem Membranventil der zweiten Ausführungsform an einer Grenze zwischen der Innenumfangsfläche des zweiten feststehenden Abschnitts und der kolbenseitigen Endfläche des zweiten feststehenden Abschnitts ein abgeschrägter Teil des zweiten feststehenden Abschnitts ausgebildet, wobei an einer Grenze zwischen der außenumfangsseitigen Innenumfangsf£fläche des MembranHalters und der innenumfangsseitigen Endfläche des MembranHalters ein innenumfangsseitiger abgeschrägter Teil des Memb-
ran-Halters ausgebildet ist.
Eine vierte Ausführungsform der Erfindung besteht in einem Membranventil der ersten Ausführungsform, bei dem der MembranHalter aus einem Material höherer mechanischer Festigkeit als Membran und strömungspfadseitiger Körper gefertigt ist.
In dieser vierten Ausführungsform kann die Presspassung ebenfalls leicht hergestellt werden, wobei die Festigkeit nach der Presspassung weiterhin hoch ist.
Gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung sind in dem Membranventil der ersten Ausführungsform die Membran und der Ventilkörper aus PTFE oder PFA hergestellt, wobei der Membran-Halter aus Fluorkohlenstoffharz wie PVdF, thermoplastischem Harz wie PPS und PP oder Verbundmaterial, in dem Glas oder Kohlenstoff dem thermoplastischen Harz beigemischt ist, gefertigt ist.
In der fünften Ausführungsform führt die Fertigung der Membran sowie des Ventilkörpers aus PTFE oder PFA zu hervorragenden Korrosionseigenschaften, wobei auch die Biegeeigenschaften der Membran hervorragend sind.
Gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung ist in dem Membranventil der ersten bis fünften Ausführungsform der Membran-Halter zwischen dem strömungspfadseitigen Körper und dem antriebsseitigen Körper sandwichartig angeordnet, wobei eine Gleitfläche, entlang der der Kolben gleitet, an einem zentralen Abschnitt des Membran-Halters ausgebildet ist.
In der sechsten Ausführungsform, führt die Positionierung der Membran und des Kolbens durch den Membran-Halter zu einer geringeren Fehleranfälligkeit in dem Sinn, als dass die Membran und der Kolben weniger anfällig sind für gegenseitige Abweichungen, wodurch ein stabiler Betrieb der Membran sicherge-
stellt werden kann.
Im Folgenden wird ein Membranventil gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Figur 1 ist eine Schnittdarstellung, die gemäß der Ausführungsform ein Membranventil im geschlossenen Zustand zeigt.
Ein Membranventil 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist einen strömungspfadseitigen Körper 10 sowie einen antriebsseitigen Körper 20 auf.
In dem strömungspfadseitigen Körper 10 sind ein Einströmungspfad 11, in den Fluid, welches reguliert werden soll (im Folgenden „zu regelndes Fluid“), einströmt, ein Ausströmungspfad 12, aus dem zu regelndes Fluid ausströmt, und ein sich zwischen dem Einströmungspfad 11 und dem Ausströmungspfad 12 befindlichen Ventilsitz 13, ausgebildet.
In dem antriebsseitigen Körper 20 ist ein zylindrischer Kolbenraum 21 ausgebildet, in dem ein Kolben 30 angeordnet ist.
In dem antriebsseitigen Körper 20 sind luftführende Strömungskanäle 22 und 23 ausgebildet. Der luftführende Strömungskanal 22 steht in Verbindung mit einem zylindrischen Kolbenraum 21a, der sich zwischen einer Membran 60 und einem vergröBßerten Kolbenabschnitt 31 befindet. Der 1uftführende Strömungskanal 23 steht in Verbindung mit einem zylindrischen Kolbenraum 21b, in dem die Kolbenvorspanneinrichtung 50 angeordnet ist.
An einem Ende des Kolbens 30 befindet sich ein Ventilkörper 40.
In dem zylindrischen Kolbenraum 21 befindet sich die Kolbenvorspanneinrichtung 50, welche den Kolben 30 vorspannt. Die Kolbenvorspanneinrichtung 50 spannt den Kolben 30 in eine Richtung vor, in der der Ventilkörper 40 an den Ventilsitz 13 stößt.
Der Kolben 30 weist den vergrößerten Kolbenabschnitt 31
auf. Die Kolbenvorspanneinrichtung 50 drückt auf den vergrö-
Bßerten Kolbenabschnitt 31, wodurch der Kolben 30 vorgespannt wird. Als Kolbenvorspanneinrichtung 50 kann zum Beispiel eine Schraubenfeder verwendet werden.
Ein Ende des zylindrischen Kolbenraums 21 Öffnet sich an einer dem Ventilsitz 13 gegenüberliegenden Stelle.
In dieser Öffnung ist die Membran 60 angeordnet, wobei der zylindrische Kolbenraum 21 und der Ventilsitz 13 durch die Membran 60 voneinander getrennt sind.
Die Membran 60 ist auf 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 auf der Seite des Ventilsitzes 13 angeordnet ist.
Die Membran 60 wird verformt, wenn sich der Kolben 30 bewegt.
Die Membran 60 ist im strömungspfadseitigen Körper 10 mittels eines Membran-Halters 70 befestigt.
Der Membran-Halter 70 ist sandwichartig zwischen dem strömungspfadseitigen Körper 10 und dem antriebsseitigen Körper 20 angeordnet. In einem Mittelteil des Membran-Halters 70 ist eine Gleitfläche 71 ausgebildet, an der der Kolben 30 entlang gleitet.
Da die Membran 60 und der Kolben 30 durch den MembranHalter 70 positioniert werden, sind die Membran 60 und der Kolben 30 weniger anfällig für gegenseitige Abweichungen, wodurch ein stabiler Betrieb der Membran 60 gewährleistet ist.
In dem Membran-Halter 70 ist ein Verbindungsloch 72 ausgebildet. Das Verbindungsloch 72 steht in Verbindung mit einem Raum, der von der Membran 60, dem Membran-Halter 70 und dem Kolben 30 umgeben ist.
Figur 2 ist eine Explosionsschnittdarstellung der wesentlichen Teile von Figur 1.
Die Membran 60 weist einen mit dem Kolben 30 verbundenen dicken Abschnitt 61 auf, einen an einem Außenumfang des dicken Abschnitts 61 ausgebildeten Membranabschnitt 62, sowie einen
feststehenden Abschnitt 63, der an einem Außenumfang des Memb-
ranabschnitts 62 ausgebildet ist. 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.
Der feststehende Abschnitt 63 umfasst einen, auf der Seite des Membranabschnitts 62 befindlichen ersten feststehenden Abschnitt 63A sowie einen, an einem äußeren Umfang des ersten feststehenden Abschnitts 63A befindlichen zweiten feststehenden Abschnitt 63B.
Im ersten feststehenden Abschnitt 63A ist auf der Seite des Kolbens 30 eine kolbenseitige Endfläche 63Ap des ersten feststehenden Abschnitts und auf der Seite des Ventilkörpers 40 eine ventilkörperseitige Endfläche 63Ab des ersten feststehenden Abschnitts ausgebildet.
In dem zweiten feststehenden Abschnitt 63B ist auf der Seite des Kolbens 30 eine kolbenseitige Endfläche 63Bp des zweiten feststehenden Abschnitts ausgebildet, auf der Seite des Ventilkörpers 40 ist eine ventilkörperseitige Endfläche 63Bb des zweiten feststehenden Abschnitts ausgebildet, auf einer Innenumfangsseite des zweiten feststehenden Abschnitts 63B ist eine Innenumfangsfläche 63Bi des zweiten feststehenden Abschnitts ausgebildet, und auf einer Außenumfangsseite des zweiten feststehenden Abschnitts 63B ist eine Außenumfangsf£fläche 63Bo des zweiten feststehenden Abschnitts ausgebildet.
Der strömungspfadseitige Körper 10 umfasst eine körperseitige erste Endfläche 15 und einen körperseitigen ringförmigen Vorsprung 16.
Die ventilkörperseitige Endfläche 63Ab des ersten feststehenden Abschnitts und die ventilkörperseitige End£fläche 63Bb des zweiten feststehenden Abschnitts liegen an der körperseitigen ersten Endfläche 15 an.
Eine Innenumfangsfläche 161 des körperseitigen Vorsprungs wird durch den k6örperseitigen ringförmigen Vorsprung 16 an dessen Innenumfang gebildet, eine Außenumfangsfläche 160 des
körperseitigen Vorsprungs wird durch den körperseitigen ring-
förmigen Vorsprung 16 an dessen Außenumfang gebildet, und eine Endfläche 16s des körperseitigen Vorsprungs wird an einem Ende des körperseitigen ringförmigen Vorsprungs 16 gebildet.
In dem strömungspfadseitigen Körper 10 ist in einem Außenumfang des körperseitigen ringförmigen Vorsprungs 16 eine körperseitige ringförmige Nut 17 ausgebildet.
Die Außenumfangsfläche 63Bo des zweiten feststehenden Abschnitts stößt an die Innenumfangsfläche 16i des körperseitigen Vorsprungs.
Der Membran-Halter 70 weist einen innenumfangsseitigen ringförmigen Vorsprung 73 und einen an einem Außenumfang des innenumfangsseitigen ringförmigen Vorsprungs 73 angeordneten außenumfangsseitigen ringförmigen Vorsprung 74 auf.
Zwischen dem innenumfangsseitigen ringförmigen Vorsprung 73 und dem außenumfangsseitigen ringförmigen Vorsprung 74 des Membran-Halters ist eine Membran-Halter-Anstoßfläche 75 ausgebildet.
Eine innenumfangsseitige Außenumfangs£läche 730 des Membran-Halters ist an einem Außenumfang des innenumfangsseitigen ringförmigen Vorsprungs 73 des Membran-Halters ausgebildet, und eine innenumfangsseitige Endfläche 73s des Membran-Halters ist an einem Kopfende des innenumfangsseitigen ringförmigen Vorsprungs 73 des Membran-Halters ausgebildet.
Eine außenumfangsseitige Innenumfangs£läche 74i des Membran-Halters ist an einem Innenumfang des außenumfangsseitigen ringförmigen Vorsprungs 74 des Membran-Halters ausgebildet, eine außenumfangsseitige Außenumfangsfläche 740 des MembranHalters ist an einem Außenumfang des außenumfangsseitigen ringförmigen Vorsprungs 74 des Membran-Halters ausgebildet, und eine außenumfangsseitige End£fläche 74s des Membran-Halters ist an einem Kopfende des außenumfangsseitigen ringförmigen Vorsprungs 74 des Membran-Halters ausgebildet.
Die innenumfangsseitige Außenumfangsfläche 730 des Memb-
ran-Halters und die außenumfangsseitige Innenumfangsfläche 74i
des Membran-Halters sind so ausgebildet, dass sie einander gegenüberliegen.
Die innenumfangsseitige End£fläche 73s des Membran-Halters liegt an der kolbenseitigen Endfläche 63Ap des ersten feststehenden Abschnitts an, die innenumfangsseitige Außenumfangsfläche 730 des Membran-Halters liegt an der Innenumfangsfläche 63Bi des zweiten feststehenden Abschnitts an, die außenumfangsseitige Innenumfangsfläche 741 des Membran-Halters liegt an der Außenumfangsfläche 160 des körperseitigen Vorsprungs an, und die Membran-Halter-Anstoßfläche 75 stößt an der kolbenseitigen Endfläche 63Bp des zweiten feststehenden Abschnitts und an der Endfläche 16s des körperseitigen Vorsprungs an.
Daher kann die Membran 60 durch den Membran-Halter 70 an dem strömungspfadseitigen Körper 10 stabil befestigt werden.
Ferner kann die Membran 60 gemäß dieser Ausführungsform an dem strömungspfadseitigen Körper 10 stabil befestigt werden, indem der außenumfangsseitige ringförmige Vorsprung 74 des Membran-Halters in die körperseitige ringförmige Nut 17 eingepresst wird, wobei eine Verdickung des Außenumfangs der körperseitigen ringförmigen Nut 17 nicht immer erforderlich ist.
Die Membran 60 kann an den strömungspfadseitigen Körper 10 dadurch fest montiert werden, dass der feststehende Abschnitt 63 und der körperseitige ringförmige Vorsprung 16 durch den Membran-Halter 70 eingeklemmt werden. Da die äußere Dicke des körperseitigen ringförmigen Vorsprungs 16 auf den Montagevorgang der Membran 60 keinen Einfluss hat, ist es nicht erforderlich, die Dicke des strömungspfadseitigen Körpers 10 am AuBenumfang der Membran 60 zu verringern, genauso ist es auch nicht erforderlich, einen dicken Abschnitt vorzusehen, weshalb der strömungspfadseitige Körper 10 verkleinert werden kann.
Figur 3 ist eine detaillierte Schnittdarstellung wesentlicher Teile von Figur 1.
Wie in Figur 3 gezeigt, ist an einer Grenze zwischen der
Innenumfangsfläche 63Bi des zweiten feststehenden Abschnitts
und der kolbenseitigen Endfläche 63Bp des zweiten feststehenden Abschnitts ein zweiter abgeschrägter Teil 63c des zweiten feststehenden Abschnitts ausgebildet, wobei an einer Grenze zwischen der innenumfangsseitigen Außenumfangsfläche 730 des Membran-Halters und der innenumfangsseitigen Endfläche 73s des Membran-Halters ebenfalls ein innenumfangsseitiger abgeschrägter Teil 73c des Membran-Halters ausgebildet ist.
Die gesamte Innenumfangsfläche 16i des körperseitigen Vorsprungs und die gesamte Außenumfangsfläche 63Bo des zweiten feststehenden Abschnitts liegen ohne Zwischenraum aneinander an. Die gesamte Außenumfangsfläche des körperseitigen Vorsprungs 160 und die gesamte außenumfangsseitige Innenumfangs£Eläche 741 des Membran-Halters liegen ohne Zwischenraum aneinander an. Die gesamte Innenumfangsfläche des zweiten feststehenden Abschnitts 63Bi und die gesamte innenumfangsseitige AuBenumfangsfläche 730 des Membran-Halters liegen ohne Zwischenraum aneinander an, mit Ausnahme des abgeschrägten Teils 63c des zweiten feststehenden Abschnitts und des innenumfangsseitigen abgeschrägten Teils 73c des Membran-Halters.
Dabei wird die Dicke des körperseitigen ringförmigen Vorsprungs 16 als 16L, die Dicke des zweiten feststehenden Abschnitts 63B als 63BL und die Spaltbreite zwischen der innenumfangsseitigen Außenumfangsfläche 730 des Membran-Halters und der außenumfangsseitigen Innenumfangsfläche 74i des MembranHalters als 75L definiert, wobei folgende Beziehung gilt:
16L + 63BL > 75L.
Der innenumfangsseitige ringförmige Vorsprung 73 des Membran-Halters und der außenumfangsseitige ringförmige Vorsprung 74 des Membran-Halters werden über den körperseitigen ringförmigen Vorsprung 16 und den zweiten feststehenden Abschnitt 63B aufgepresst.
Auf diese Weise, durch das Aufpressen des innenumfangsseitigen ringförmigen Vorsprungs 73 des Membran-Halters und des außenumfangsseitigen ringförmigen Vorsprungs 74 des Membran-
Halters über den körperseitigen ringförmigen Vorsprung 16 und
den zweiten feststehenden Abschnitt 63B, kann die Membran 60 an dem strömungspfadseitigen Körper 10 stabiler befestigt werden.
Aufgrund des abgeschrägten Teils 63c des zweiten feststehenden Abschnitts und dem innenumfangsseitigen abgeschrägten Teil 73c des Membran-Halters, kann die Presspassung leicht hergestellt werden.
Im Gegensatz zur Membran 60 und zum strömungspfadseitigen Körper 10 besteht der Membran-Halter 70 aus einem Material höherer mechanischer Festigkeit. Dementsprechend leicht kann der Aufpressvorgang durchgeführt werden, wobei die Festigkeit nach dem Aufpressvorgang nach wie vor hoch ist.
Vorzugsweise bestehen die Membran 60 und der Ventilkörper 40 aus PTFE (Polytetrafluorethylen) oder PFA (Ethylentetrafluorid-Perfluoralkoxyethylen-Copolymerharz) oder aus thermoplastischem Harz, dem PTFE oder PFA zugesetzt ist.
Die Fertigung der Membran 60 und des Ventilkörpers 40 aus PITFE oder PFA führt zu hervorragenden Korrosionseigenschaften, wobei ebenso die Biegeeigenschaften der Membran 60 hervorragend sind.
Vorzugsweise besteht der Membran-Halter 70 aus Fluorkohlenstoffharz wie PVdF (Polyvinylidenfluorid), Fluorkohlenstoffharz wie thermoplastischem Harz, thermoplastischem Harz wie PPS (Polyphenylensulfid) oder PP (Polypropylen) oder aus Verbundmaterial, in dem Glas oder Kohlenstoff dem thermoplastischen Harz beigemischt ist. Wenn der Membran-Halter 70 aus PTFE oder PFA gefertigt ist, kann die mechanische Festigkeit durch Beigabe einer Metallführung in den außenumfangsseitigen ringförmigen Vorsprung 74 des Membran-Halters verbessert werden.
Der antriebsseitige Körper 20 kann aus Fluorkohlenstoffharz wie PTFE, PFA und PVd£f oder aus thermoplastischem Harz
wie PVC, PPS oder PP hergestellt sein.
Der abgeschrägte Teil 63c des zweiten feststehenden Abschnitts und der innenumfangsseitige abgeschrägte Teil 73c des Membran-Halters sind dann nicht erforderlich.
Figur 4 ist eine Schnittdarstellung wesentlicher Teile eines Membranventils gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
Die Konfiguration dieser Ausführungsform ist die gleiche wie die in den Figuren 1 bis 3 gezeigte vorherige Ausführungsform, wobei als Membran 60 eine Doppelmembran verwendet wird und der Membran-Halter 70 und der antriebsseitige Körper 20 einstückig ausgebildet sind. Daher werden die gleichen Bezugszeichen verwendet und eine Beschreibung entfällt.
In dieser Ausführungsform besteht ein Membranabschnitt 62 einer Membran 60 aus einem kolbenseitigen Membranabschnitt 62p und einem ventilkörperseitigen Membranabschnitt 62b, wobei zwischen dem kolbenseitigen Membranabschnitt 62p und dem ventilkörperseitigen Membranabschnitt 62b ein ringförmiges Membran-Halteelement 64 angeordnet ist.
Wie oben beschrieben, kann der Membran-Halter 70 aus Kunstharz bestehen und mit dem antriebsseitigen Körper 20 einstückig ausgebildet sein, was auch bei der in den Figuren 1 bis 3 gezeigten vorstehenden Ausführungsform der Fall ist.
Wenn, wie in dieser Ausführungsform, der Membranabschnitt 62 aus dem kolbenseitigen Membranabschnitt 62p und dem ventilkörperseitigen Membranabschnitt 62b besteht, steht das Verbindungsloch 72 zwischen dem kolbenseitigen Membranabschnitt 62p und dem ventilkörperseitigen Membranabschnitt 62b in Verbindung mit einem Membranabschnittsraum.
Wie oben beschrieben, liegt in einem Membranventil 1 dieser Ausführungsform eine innenumfangsseitige Membran-HalterEndfläche 73s eines innenumfangsseitigen ringförmigen Vorsprungs 73 des Membran-Halters an einer kolbenseitigen Endf£fläche 63Ap des ersten feststehenden Abschnitts an, ein innenumfangsseitiger abgeschrägter Membran-Halter-Teil 730 des innen-
umfangsseitigen ringförmigen Vorsprungs 73 des Membran-Halters
liegt an einer Innenumfangsfläche 63Bi des zweiten feststehenden Abschnitts an, eine außenumfangsseitige Membran-HalterInnenumfangs£fläche 74i eines außenumfangsseitigen ringförmigen Vorsprungs 74 des Membran-Halters stößt an eine körperseitige Vorsprungs-Außenumfangsfläche 160 eines körperseitigen ringförmigen Vorsprungs 16, wobei eine Membran-Halter-Anstoßfläche 75 an eine kolbenseitige End£fläche 63Bp des zweiten feststehenden Abschnitts sowie an eine körperseitige VorsprungsEnd£fläche 16s eines körperseitigen ringförmigen Vorsprungs 16 stößt. Auf diese Weise kann die Membran 60 durch den MembranHalter 70 an dem strömungspfadseitigen Körper 10 stabil befes-
tigt werden.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Die vorliegende Erfindung eignet sich für ein Membranventil, das in einem Spühlverfahren oder einem Ablöseverfahren eines Silizium-Wafer-Prozesses, insbesondere im Bereich der
Halbleiterherstellung, verwendet wird.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Membranventil
10 strömungspfadseitiger Körper
11 Einströmungspfad
12 Ausströmungspfad
13 Ventilsitz
14 Verbindungsloch im Membranteil
15 körperseitige erste Endfläche
16 körperseitiger ringförmiger Vorsprung
16i Innenumfangsfläche des körperseitigen Vorsprungs
160 Außenumfangsfläche des körperseitigen Vorsprungs
16s Endfläche des körperseitigen Vorsprungs
17 körperseitige ringförmige Nut
20 antriebsseitiger Körper
21 zylindrischer Kolbenraum
21a zylindrischer Kolbenraum
21b zylindrischer Kolbenraum
22, 23 luftführender Strömungskanal
30 Kolben
31 vergrößerter Kolbenabschnitt
40 Ventilkörper
50 Kolbenvorspanneinrichtung
60 Membran
61 dicker Abschnitt
62 Membranabschnitt
62b ventilkörperseitiger Membranabschnitt 62p kolbenseitiger Membranabschnitt
628 Zwischenraum des Membranabschnitts
63 feststehender Abschnitt
63A erster feststehender Abschnitt
63Ab ventilkörperseitige Endfläche des ersten fest-
stehenden Abschnitts
63Ap kolbenseitige Endfläche des ersten feststehenden Abschnitts
63B zweiter feststehender Abschnitt
63Bb ventilkörperseitige Endfläche des zweiten feststehenden Abschnitts
63Bp kolbenseitige Endfläche des zweiten feststehenden Abschnitts
63Bi Innenumfangs£fläche des zweiten feststehenden Abschnitts
63B0 Außenumfangsfläche des zweiten feststehenden Abschnitts
63BL Dicke
63C abgeschrägter Teil des zweiten feststehenden Abschnitts
64 Membran-Halteelement
70 Membran-Halter
71 Gleitfläche
72 Verbindungsloch
73 innenumfangsseitiger ringförmiger Vorsprung des
Membran-Halters
738 innenumfangsseitige Endfläche des MembranHalters 730 innenumfangsseitige Außenumfangsfläche des
Membran-Halters
73C innenumfangsseitiger abgeschrägter Teil des Membran-Halters
74 außenumfangsseitiger ringförmiger Vorsprung des Membran-Halters
741 außenumfangsseitige Innenumfangsf£fläche des Membran-Halters
740 außenumfangsseitige Außenumfangsfläche des
Membran-Halters
748 außenumfangsseitige Endfläche des MembranHalters
75 Membran-Halter-Anstoßfläche
751 Spaltbreite
Claims (6)
1. Ein Membranventil, aufweisend:
einen strömungspfadseitigen Körper, der einen Einströmungspfad, einen Ausströmungspfad und einen Ventilsitz bildet;
einen antriebsseitigen Körper, in dem zur Bewegung eines Ventilkörpers relativ zu dem Ventilsitz ein Kolben angeordnet ist; und
eine Membran, die an einer Endseite des Kolbens angeordnet ist, wobei
die Membran einen dicken Abschnitt aufweist, der mit dem Kolben verbunden ist,
einen Membranabschnitt, der an einem Außenumfang des dicken Abschnitts ausgebildet ist, und
einen feststehenden Abschnitt, der an einem Außenumfang des Membranabschnitts ausgebildet ist, wobei
der feststehende Abschnitt einen auf der Seite des Membranabschnitts befindlichen ersten feststehenden Abschnitt und
einen an dem Außenumfang des ersten feststehenden Abschnitts befindlichen zweiten feststehenden Abschnitt aufweist,
eine kolbenseitige Endfläche des ersten feststehenden Abschnitts in dem ersten feststehenden Abschnitt auf einer Seite des Kolbens ausgebildet ist, eine ventilkörperseitige Endfläche des ersten feststehenden Abschnitts in dem ersten feststehenden Abschnitt auf einer Seite des Ventilkörpers ausgebildet ist, eine kolbenseitige Endfläche des zweiten feststehenden Abschnitts in dem zweiten feststehenden Abschnitt auf einer Seite des Kolbens ausgebildet ist, eine zweite ventilkörperseitige Endfläche des feststehenden Abschnitts in dem zweiten feststehenden Abschnitt auf einer Seite des Ventilkörpers ausgebildet ist, eine Innenumfangsfläche des zweiten feststehenden Abschnitts auf einer Innenumfangsseite des zweiten feststehenden Abschnitts ausgebildet ist, und eine Außenumfangs-
fläche des zweiten feststehenden Abschnitts auf einer Außenum-
der feststehende Abschnitt mittels eines Membran-Halters an dem strömungspfadseitigen Körper befestigt ist, wobei
der strömungspfadseitige Körper eine körperseitige erste End£fläche aufweist, die die körperseitige Endfläche des ersten feststehenden Abschnitts und die körperseitige Endfläche des zweiten feststehenden Abschnitts in Anlage aneinander bringt, und
einen körperseitigen ringförmigen Vorsprung, der eine körperseitige Vorsprungs-Innenumfangsfläche bildet, an der die Außenumfangsfläche des zweiten feststehenden Abschnitts anliegt,
der Membran-Halter auf seiner Innenumfangsseite einen ringförmigen Vorsprung und auf der Außenumfangsseite einen ringförmigen Vorsprung aufweist, wobei letzterer an einem AuBßenumfang des innenumfangsseitigen ringförmigen Vorsprungs des Membran-Halters angeordnet ist,
eine Membran-Halter-Anstoßfläche zwischen dem innenumfangsseitigen ringförmigen Vorsprung des Membran-Halters und dem außenumfangsseitigen ringförmigen Vorsprung des MembranHalters ausgebildet ist,
eine innenumfangsseitige Membran-Halter-Endfläche des innenumfangsseitigen ringförmigen Vorsprungs des MembranHalters, die an der ersten kolbenseitigen Endfläche des feststehenden Abschnitts anliegt,
eine innenumfangsseitige Membran-Halter-Außenumfangsfläche des innenumfangsseitigen ringförmigen Vorsprungs des MembranHalters, die an die zweite Innenumfangsfläche des feststehenden Abschnitts anstößt,
eine außenumfangsseitige Membran-Halter-Innenumfangsfläche des außenumfangsseitigen ringförmigen Vorsprungs des MembranHalters, die an eine körperseitige VorsprungsAußenumfangsfläche des körperseitigen ringförmigen Vorsprungs
anstößt, wobei
die Membran-Halter-Anstoßfläche an der kolbenseitigen Endfläche des zweiten feststehenden Abschnitts und an einer körperseitigen Vorsprungs-Endfläche des körperseitigen ringförmigen Vorsprungs anstößt.
2. Das Membranventil nach Anspruch 1, wobei der innenumfangsseitige ringförmige Vorsprung des Membran-Halters und der außenumfangsseitige ringförmige Vorsprung des Membran-Halters über den körperseitigen ringförmigen Vorsprung und den zweiten feststehenden Abschnitt aufgepresst sind.
3. Das Membranventil nach Anspruch 2, wobei an einer Grenze zwischen der Innenumfangsfläche des zweiten feststehenden Abschnitts und der kolbenseitigen Endfläche des zweiten feststehenden Abschnitts ein abgeschrägter Teil des zweiten feststehenden Abschnitts ausgebildet ist, und
ein innenumfangsseitiger abgeschrägter Teil des MembranHalters an einer Grenze zwischen der innenumfangsseitigen AuBenumfangs£fläche des Membran-Halters und der innenumfangsseitigen End£läche des Membran-Halters ausgebildet ist.
4. Das Membranventil nach Anspruch 1, wobei der MembranHalter aus einem Material höherer mechanischer Festigkeit als das der Membran und des strömungspfadseitigen Körpers gefertigt ist.
5. Das Membranventil nach Anspruch 1, wobei die Membran und der Ventilkörper aus PTFE oder PFA und der Membran-Halter aus Fluorkohlenstoffharz wie PVdF, thermoplastischem Harz wie PPS und PP oder aus Verbundmaterial, in dem Glas oder Kohlenstoff dem thermoplastischen Harz beigemischt ist, gefertigt sind.
6. Das Membranventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Membran-Halter sandwichartig zwischen dem strömungspfadseitigen Körper und dem antriebsseitigen Körper angeordnet ist, und wobei
eine Gleitfläche, entlang der der Kolben gleitet, an einem
zentralen Abschnitt des Membran-Halters ausgebildet ist.
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