CN102900861B - 用于基本上气密截断流动路径的阀门 - Google Patents

Abstract

本发明涉及气密截断流动路径的阀门。阀体(1)设有具有几何开口轴线(4)的第一开口(3)和阀座(5)。阀盘(8)具有外盘部(9)和可相对于外盘部(9)直线运动的内盘部(11)，从而在关闭位置(C)，阀盘(8)上的压差作用于活动的内盘部(11)并且内盘部(11)支承到阀体(1)上。根据本发明，阀座(5)具有径向朝内的第一内表面(14)，外盘部(9)具有径向朝外的第一外表面(15)，它们如此构成和设置，在关闭位置(C)存在与第一内表面(14)的径向密封接触。外盘部具有径向朝内的第二内表面(16)，内盘部具有径向朝外的第二外表面(17)，它们如此设置和构成，存在与第二内表面的径向密封接触。

Description

用于基本上气密截断流动路径的阀门

技术领域

本发明涉及用于基本上气密截断流动路径的阀门。这种尤其呈摆阀或滑阀形式的阀门尤其被用在真空技术领域。

背景技术

所述阀门由US2007/0138424(盖斯纳)所公开，它被视为最接近现有技术。

从现有技术中知道了上述类型阀门的不同实施方式并且所述阀门尤其应用在IC加工、半导体加工或者基片加工领域的真空系统中，这样的加工必然发生在保护性气氛中且尽量不含污染性颗粒。这样的真空系统尤其包括至少一个设置用来容纳待加工的或待制造的半导体元件或基片的、可被抽真空的真空室，该真空室有至少一个真空室开口，半导体元件或其它基片可以通过该真空室开口进出真空室，该真空系统还包括用于抽空真空室的至少一个真空泵。例如在用于半导体晶片或液晶基片的加工设备中，非常敏感的半导体元件或液晶元件先后经过多个处理真空室，在这些处理真空室内，位于处理真空室内的元件分别借助一个处理装置被加工处理。不仅在处理真空室内的加工处理过程中，而且在室与室之间的输送过程中，非常敏感的半导体元件或基片必须始终处于保护性气氛中，尤其是排空空气的环境中。

对此，一方面采用了外围阀门用于启闭气体送入或排出，另一方面采用了传送阀门用于启闭真空室的传送开口以便送入和送出元件。

半导体元件所穿过的真空阀门因为所述的应用领域和与之相关的尺寸设定的缘故被称为真空传送阀门，因为其矩形的开口横截面缘故也被称为矩形阀门，并且因为其常见的工作方式也被称为滑阀、矩形滑阀或者传送滑阀。

外围阀门尤其被用于控制或调整在真空室和真空泵或其它真空室之间的气体流动。外围阀门例如位于处理真空室或传送室和真空泵、大气或其它处理真空室之间的管道系统内。这种也称为泵阀的阀门的开口横截面一般小于真空传送阀门的开口横截面。因为外围阀门取决于应用领域地不仅被用于完全开启和关闭开口，也被用于通过在全开位置和气密关闭位置之间连续调整开口横截面来控制或调整流经状况，所以它们也被称为控制阀。用于控制或调整气体流动的可能的外围阀门是摆阀。

在典型的、例如像由US6,089,537(奥姆斯特德)所述的摆阀中，在第一步骤中，一般为圆形的阀盘通过一般也为圆形的开口从一个露出该开口的位置回转进入一个覆盖该开口的中间位置。在例如像US6,416,037(盖斯纳)或US6,056,266(布莱察)所述的滑阀的情况下，阀盘以及该开口大多呈矩形并且在第一步骤中被从一个露出该开口的位置被直线推移到一个覆盖该开口的中间位置。在中间位置上，摆阀或滑阀的阀盘与围绕该开口的阀座间隔对置。在第二步骤中，阀盘和阀座之间的距离将被缩短，从而阀盘和阀座被均匀压合且该开口被基本上气密关闭。第二运动优选基本上在垂直于阀座的方向上进行。密封例如可以通过设于阀盘封闭侧的且被压到环绕该开口的阀座上的密封圈来完成，或是通过在阀座上的、阀盘封闭侧被压到其上的密封圈来完成。通过在第二步骤中完成的关闭过程，密封圈在阀盘和阀座之间几乎没有遇到会损毁密封圈的剪切力，这是因为在第二步骤中的阀盘运动基本上以直线形式垂直于阀座进行。

从现有技术中，例如从用于摆阀的US6,089,537(奥姆斯特德)和用于滑阀的US6,416,037(盖斯纳)中，知道了不同的驱动系统，用于实现在摆阀时的阀盘平行回转运动经过开口和在滑阀时的阀盘平行平移运动经过开口和垂直于开口的基本上平移运动的组合运动。

将阀盘压紧到阀座上须如此实现，不仅在整个压力范围内确保所要求的气密性，而且要避免密封机构且尤其呈O型圈形式的密封圈因承受过高压力载荷而受损。为保证做到这一点，已知的阀门规定了根据在两个阀盘侧之间存在的压差来调整的阀盘压紧力控制。不过，特别是在压力波动大或者从负压变为正压或从正压变为负压时，无法总是保证沿密封圈的整个周边有均匀的力分布。一般力求使密封圈与因施加于阀门上的压力而产生的支承力无关联。在US6,629,682(杜尔立)中，为此提出一种包括密封机构的真空阀门，该密封机构由密封圈和与之并列的支承圈组成，从而密封圈基本上不受支承力。

为了或许不仅针对正压也针对负压获得所需要的气密性，作为第二运动步骤的补充或者替代，许多已知的摆阀或滑阀规定了可垂直于阀盘运动的且围绕该开口的阀门圈，该阀门圈被压到阀盘上以便气密关闭阀门。这样的具有可相对于阀盘主动移动的阀门圈的阀门例如由DE1264191B1、DE3447008C2、US3,145,969(冯.茨维克)和DE7731993U公开。在US5,577,707(布里达)中描述了一种摆阀，它具有带有开口的阀体和可平行转动经过该开口的且用于控制经该开口的流动的阀盘。围绕该开口的阀门圈可垂直于垂直指向阀盘地借助多个弹簧和压缩空气缸被主动移动。在US2005/0067603A1(卢卡斯等人)中提出了该摆阀的一个可行的改进方案。

US6,561,483(中川)和US6,561,484(中川等人)公开了真空阀门的不同实施方式，其包括分为两个部分的阀盘。装有轴向密封的第一盘部具有一个开口。第二盘部利用可伸展体与第一盘部连接。在第一和第二盘部之间设有操作机构，从而可以使这两个盘部主动靠拢和相互分开地移动。可伸展体呈褶囊形式。第一盘部可借助操作机构被紧压到阀座上，从而出现轴向密封接触，在这里，第二盘部尤其在存在阀座侧正压时有可能支承在对置的阀体侧上。所述真空阀门的结构尤其因为构件众多和需要使用褶囊来相对第二盘部密封第一盘部以及在褶囊内需要独立的驱动机构而比较复杂。此外，所述的阀门不利于维修且容易受到脏东西影响。此外，轴向密封无法完全摆脱位于阀门上的压差力，因此轴向压紧力遇到一定波动变化，结果，轴向密封的磨损加剧，或者说尤其可能在轴向密封的压紧力太小时出现失密性。

这种具有可主动调节的阀门圈的阀门的其它缺点是阀门结构相对复杂且构造空间大，需要压紧力的复杂控制并且在流动通道中有许多活动零件，这些活动零件使阀门的维护清理变得困难。

尤其是因为摆阀和滑阀应用在长型加工设备的处理室和真空泵之间，所以就开口与开口之间的间距而言要求尽量扁平的阀门结构，例如用于保持小的零件或者气体的输送路径和内部的气体总体积并且尽量紧密排布加工设备的这些独立组成部分，因而允许得到紧凑的加工设备结构。特别是，具有可主动调节的阀门圈或阀盘部的阀门不足以满足针对许多应用的要求。

从US2007/0138424(盖斯纳)和US2007/0138425(盖斯纳)中公开一种阀门，尤其是摆阀或滑阀，用于基本上气密截断流动路径。该阀门包括具有第一壁的阀体，第一壁具有第一开口和第一阀座，阀门还包括具有带密封圈的封闭侧的阀盘和至少一个驱动机构。借助驱动机构，阀盘可从打开位置基本上平行于第一阀座地转动或者移动，在阀盘和第一阀座之间的垂直距离可如此缩短，即，通过密封圈和第一阀座之间的轴向密封接触，流动路径在关闭位置上被基本上气密地截断。阀盘包括外盘部，在其背面设有一个星形斜撑，其使该外盘部在中心的、靠近第一开口的中心轴线的区域内与一臂相连，该臂与驱动机构连接。阀盘在垂直于第一阀座的方向上固定该密封圈。而且，阀盘具有带有外周面的内盘部。内盘部可相对于外盘部在基本上垂直于第一阀座的方向上运动地支承。外周面被密封圈基本气密地内密封围绕。因而，密封圈满足双重密封功能。一方面，它沿径向密封内盘部和外盘部之间的接合处，另一方面，它在阀门关闭位置上沿轴向相对于阀座密封盖外盘部。这样一来，在关闭位置上，阀盘上的压差基本上作用于内盘部上，结果，内盘部在竖直方向上与外盘部分离开地支承在阀体部分上，尤其是第一阀座或侧槽上。该阀门的一个优点在于只使用唯一的密封部，该密封部具有轴向密封和径向密封的双重功能。一个缺点在于阀门结构比较复杂并且需要一定的轴向压紧力将密封部压在阀座上以保证轴向密封，因而外盘部必须借助为避免倾斜而与臂居中连接的背面斜撑来比较坚固地构成。

发明内容

因而，本发明的任务是解决上述的问题并提供尽量简单且结构紧凑的上述类型的阀门，该阀门也能忍受双向作用的高压力载荷并且优点在于，即便在高压差和压力波动时密封的磨损也小。

本发明基于以下措施，设置至少由两个部分构成的包括外盘部和内盘部的阀盘，这两个盘部径向密封地构成。外盘部可通过径向作用的主密封与该阀体的阀座气密接触。这样的径向密封虽然在轴向上基本上没有支承作用并因此必须由另一个构件担负起轴向支承作用，但是轴向力因此没有作用于该密封，结果，该密封将得到保护。设置在外盘部内的内盘部能够以密封且尤其气密方式相对于外盘部轴向移动地支承，在这里，在盘部之间设有径向作用的附加密封。在阀门的关闭位置上，在阀盘上的压差阀盘基本上作用于活动的内盘部并且内盘部基本上与外盘部无关联地直接或间接支承于阀体上。通过使用两个径向密封(这两个径向密封按照垂直于作用的压差力的方式起到径向密封作用)，使两个径向密封不受所存在的压差作用，结果延长了密封的使用寿命。另外，既没有所存在的压差作用于阀盘驱动机构，也没有压紧压力作用于阀盘驱动机构，因而驱动机构和在驱动机构和外盘部之间的连接都没有不会承受大的力。这实现了结构紧凑、简单且构件较少的阀门结构。

本发明的用于基本上气密截断流动路径的阀门包括具有第一壁的阀体，第一壁具有用于流动路径的第一开口。第一开口具有几何形状的开口轴线和围绕第一开口的阀座。换句话说，阀座包围第一开口。第一开口和阀座位于阀体的第一侧。例如第一侧是这样的一侧，用于抽空真空室的真空泵连接于该侧；而阀体的第二侧通向真空室。当然，其它的应用或布置也是可行的。第一开口例如具有圆形或椭圆形的横截面或角部倒圆的矩形横截面。几何形状的开口轴线尤其是第一开口的中心轴线，并且例如是通过开口的纵向走向、通过设于开口处的接头的走向、通过与可能有的阀体第二开口的连线或通过阀座表面来限定。阀座一般在功能上是指第一壁中的作为密封面的部分，另一个作为密封面的表面可靠置于其上。阀体也可以单独由壁形成。该流动路径是气态或液态物质流过第一开口、或许有的第二开口和阀门的常规的可闭锁的流动路径。

另外，该阀门包括阀盘，借助该阀盘能关闭和再打开第一开口。阀盘例如具有圆形、椭圆形或矩形的横截面。阀盘尺寸允许通过叠置到第一开口及其阀座上而关闭第一开口。阀盘由至少两个部分组成并分为两个可在运动区域内沿轴向彼此相对移动的部分，即外盘部和内盘部。

如果在本发明范围内提到径向和轴向以及密封作用，它一般涉及基本上垂直于或者横向于几何形状的开口轴线或者基本上平行于开口轴线的方向。因此，基本上位于由开口轴线构成其几何法线的平面内的所有方向或者说直线可以被理解为径向或者说直线，即使它们没有直接指向开口轴线或从开口轴线离开或者说没有与开口轴线相交而是例如相对开口轴线倾斜延伸时。而基本上平行于开口轴线延伸的所有方向或者说直线是指轴向或者说直线。因此，术语“径向”不仅涉及包括各部分的开口或圆盘的圆形横截面，也涉及其它的例如矩形的横截面。在后者情况下，径向例如可以理解为垂直于或者横向于开口轴线的从内向外或反之的方向，而轴向可以理解为基本上平行于开口轴线的每个方向。对于活动的零部件、尤其是阀盘，轴向和径向涉及阀门关闭状态。

外盘部尤其呈环形或框形并且包围或围绕封闭构成的内盘部。“封闭的盘部”是指，内盘部(也可能连同其它零部件一起)构成一个封闭的面，从而内盘部与包围它的外盘部一起构成封闭面，第一开口可借助该封闭面被完全遮盖和关闭。

内盘部可平行于该开口轴线相对于外盘部在移入位置和移出位置之间直线运动，以密封方式尤其是气密方式支承在外盘部内。换句话说，内盘部可相对于外盘部在移入位置和移出位置之间自由移动，其中在移入位置和移出位置处以及在两者之间的位置处，在内盘部和外盘部之间存在气密连接。又换句话说，内盘部在某个运动区域内在开口轴线方上与外盘部无关联。移入位置一般可以理解为内盘部的相对于外盘部的第一位置，而移出位置可以理解为这样的第二相对位置。优选该移入位置是这样的位置，在该位置上，内盘部就其轴向延伸尺寸而言基本上被外盘部环绕包围，而内盘部在移出位置上就其轴向延伸尺寸而言只部分被外盘部包围。

外盘部具有径向朝内的且平行于开口轴线延伸的第二内表面。内盘部具有对应于外盘部的第二内表面的、径向朝外的且平行于开口轴线延伸的第二外表面。第二外表面和第二内表面如此设置和构成，通过位于其间的第二密封，在外盘部的第二内表面和内盘部的第二外表面之间存在径向密封接触。在移入位置和移出位置之间的区域内保证了该径向密封接触。如果一般提到两个位置之间的区域，则一般也包含这两个位置。

在盘部之间用于径向密封的第二密封尤其构成为O形圈或者硫化密封。第二密封或是可以安置在外盘部的第二内表面上以便产生与内盘部的第二外表面的径向外密封接触，或是位于内盘部的第二外表面上以产生与外盘部的第二内表面的径向内密封接触。不过也可能的是，该密封单纯从功能上讲是存在的并且由在第二内表面上的第二外表面密封引导机构形成。

第二密封如此构成和布置，即，在无外力作用且尤其是无压差作用于阀门时，根据阀门的安装位置抛开重力不谈，内盘部被保持在外盘部内，在其在移入位置和移出位置之间的当前轴向位置上。换句话说，第二密封是这样的，即，内盘部在没有受到来自外界机械作用或压力作用的情况下不移动。

另外，该阀门包括至少一个驱动机构，该驱动机构与外盘部连接，借助该驱动机构不仅可以通过横向运动，也可以通过纵向运动调整外盘部，进而也间接调整内盘部。横向运动一般是指基本上垂直于或者说横向于开口轴线的运动，即基本上在开口轴线构成其几何法线的平面内的运动；而纵向运动是基本上平行于开口轴线的运动。

一方面，如此构成该驱动机构，即，阀盘在打开位置和中间位置之间可借助基本上沿开口轴线的横向完成的横向运动来转动或移动。就是说，该运动可以是尤其沿圆形轨迹的转动，可以是直线运动或者基本上沿开口轴线横向的其它运动。在打开位置，阀盘被定位在位于第一开口侧旁的停留部中，并且放开第一开口和流动路径。该停留部可以是阀体内的相应部分，尤其是用于阀盘的停留部或者其它的抽象部分。在中间位置，阀盘被定位在第一开口上方并遮盖第一开口的开口横截面，在这里，阀盘处于相对于阀座的间隔对置位置。换句话说，在中间位置，在开口轴线的方向上在阀盘和阀座之间留有距离。因此，第一开口虽然在中间位置上被阀盘遮挡，但未气密关闭。

另一方面，如此构成该驱动机构，即，阀盘可借助平行于开口轴线进行的纵向运动而在中间位置和关闭位置之间移动。在关闭位置，在外盘部和阀座之间存在密封关闭且尤其气密关闭第一开口且截断流动路径的密封接触。换句话说，在关闭位置，阀盘和阀座之间的垂直距离被如此缩短，即，在外盘部和阀座之间存在密封接触并且第一开口因为在外盘部和平面封闭的内盘部之间的密封接合被完全密封关闭。因此，在关闭位置，阀盘上的压差基本上作用于活动的内盘部。因为内盘部可自由运动，所以内盘部在存在压差时被移动。阀门和阀盘如此构成，即，内盘部在平行于开口轴线的方向上基本上脱离外盘部地直接或间接支承在阀体上。因此，该压差力通过内盘部基本上作用于阀体和外盘部，而驱动机构基本上保持不受压差力作用。

本发明还规定，阀座具有径向朝内且平行于开口轴线延伸的第一内表面。外盘部具有径向朝外且平行于开口轴线延伸的第一外表面。如此设置和构成第一外表面和第一内表面，即，在关闭位置，通过位于其间的第一密封，在第一内表面和第一外表面之间存在径向密封接触。通过外盘部和阀座之间的径向密封接触，仅通过使外盘部以其第一外表面移入阀座的第一内表面内的区域中来实现气密关闭，从而阀座的第一内表面包围外盘部的第一外表面并且位于其间的第一密封造成气密连接。该气密接触因此得到保证，只要外盘部的第一外表面位于阀座的第一内表面内，此时第一密封位于两者之间，在这里，轻微的相对轴向移动不会影响外盘部和阀座之间的气密接合。第一密封在功能上也由第一外表面在第一内表面内的相应密封导向来形成。

因为既没有显著的压差力作用于外盘部，也不必保持有高的压紧压力作用于阀座，所以驱动机构和阀盘的固定机构不必承受大的力，并且可以相应设定尺寸。尤其是，外盘部与该至少一个驱动机构通过如此设于外盘部侧旁且垂直于开口轴线延伸的臂相连，即，该臂在关闭位置位于第一开口的沿该开口轴线几何投影的开口横截面之外。换句话说，可以省掉像在现有技术中所要求的那样设于阀盘背面的、尤其为星形的、用于使外盘部与驱动机构在靠近第一开口的中心轴线的中央区域内连接起来的斜撑，这是因为不必由驱动臂承受大的力。本发明规定，驱动臂只侧向设置在外盘部上。

优选地，该第一密封被固定在外盘部的第一外表面上用于产生与阀座的第一内表面的径向密封接触。这有以下优点，第一密封在阀门全开时位于流动区域外，因而受到保护而尽量免受污染，所述污染是因流过阀门的介质而出现的。或者，也存在以下的可能性，即，第一密封被固定在阀座的第一内表面上以产生与外盘部的第一外表面的径向密封接触。另外可能的是，第一密封设于两个部分上。第一密封尤其由例如被保持在槽中的O形圈或者硫化密封形成。

在本发明的一个改进方案中，外盘部呈环形构成，在这里，内盘部呈封闭圆盘的形状，尤其具有呈圆柱体周面形式的侧凸缘，第二外表面设置在其上。优选在整个实施方式或普通的实施方式中，第一内表面和第一外表面和/或第二内表面和第二外表面是几何形状的圆柱体周面。或者有以下的可能性，它是一般的平行于该开口轴线延伸的圆柱体周面，在这里，代替圆形，轮廓线可以呈椭圆形、多边形或其它形状。尤其该阀门是摆阀，在这里，该驱动机构优选如此构成，即，阀盘可借助横向运动基本上平行经过第一开口横截面且垂直于开口轴线地转动。但也可行的是，阀门是滑阀或者例如L型的传送阀门。

如上所述，在关闭位置，阀盘上的压差基本上作用于活动的内盘部上，在这里，内盘部在平行于该开口轴线的方向上基本上与外盘部无关联地直接或间接支承到阀体上。在本发明的改进方案中，内盘部通过外盘部间接朝向该阀体支承。为此，优选在第一壁上形成一个尤其围绕第一开口的第一抵接面。第一抵接面和外盘部如此设置和构成，即，在阀盘的关闭位置上，外盘部抵靠于第一抵接面。为此，在外盘部上设有第一表面，第一表面在中间位置上与第一抵接面间隔对置并在关闭位置上朝向第一侧抵靠在第一抵接面上。第一壁的第一抵接面和外盘部的第一表面具有相互对应的形状，尤其是它们分别呈环形。在一个改进方案中，第一抵接面形成为在第一开口内的凸肩，所述凸肩与阀座的第一内表面相邻且基本上垂直于开口轴线延伸。第一抵接面一方面用作驱动机构的行程止挡，以使外盘部进入规定的关闭位置，另一方面，它可以附加地用作用于该内盘部的间接支承面。

本发明的一个改进方案规定，在外盘部和内盘部之间设有止挡，用于限制该内盘部朝向第一侧和第一开口的相对直线运动。该止挡如此布置，即，在关闭位置，内盘部在相对负压存在于第一开口的第一侧上时，在移入位置上靠置在外盘部上。例如该止挡构成为内盘部的沿径向从第二外表面朝外延伸的凸肩。因此，可以在第一开口侧存在相对负压时，该内盘部通过止挡支承在外盘部上并且外盘部又通过其第一表面支承在第一抵接面上。驱动机构、驱动臂和两个密封此时保持基本上不承受载荷。

根据本发明的一个改进方案，阀体在与第一侧间隔对置的第二侧具有第二壁。在第二壁上，基本上与第一壁和第一开口间隔平行对置地形成有用于流动路径的第二开口。第二开口具有第二开口轴线，其优选对应于第一开口的开口轴线。第二抵接面位于第二壁上，第二抵接面尤其围绕第二开口并且尤其与第一抵接面平行间隔对置。第二抵接面和内盘部为限制该内盘部朝向第二侧和第二开口的相对直线运动而如此设置和构成，即，在关闭位置上，内盘部在第二开口的第二侧上存在相对负压时，在移出位置上以第二表面指向第二侧地抵靠第二抵接面。换句话说，第二壁上的第二抵接面和内盘部上的第二表面的距离和方位是这样的，即，一旦在阀盘关闭位置上在第二开口的第二侧上有相对负压时，则内盘部以其第二表面指向第二侧地支承在第二抵接面上。内盘部在抵靠于第二抵接面时所处的位置是内盘部的移出位置。在本发明的一个可能的实施方式中，内盘部的第二表面设置在沿径向从第二外表面朝外延伸的凸肩上。尤其此时涉及也作为内盘部的上述止挡的凸肩。

半导体生产工艺的真空阀门的一个主要要求是避免摩擦颗粒。根据阀门的应用领域，可能重要的是在阀门打开和关闭时不出现硬碰硬接触。因此，在移出位置上抵靠第二抵接面的内盘部应该在沿横向使阀盘从中间位置进入打开位置前又被置入移入位置，以避免当在中间位置和打开位置之间横向移动阀盘时内盘部在第二壁的第二抵接面上的摩擦接触。这例如可以通过使用弹簧来实现，该弹簧在内盘部和外盘部之间作用并且在卸载状态中将内盘部保持到移入位置中。这样的弹簧机构由最接近的现有技术所公开。这样的弹簧机构的缺点在于，阀盘结构的复杂性进一步提高并且弹簧使得阀门清理变得困难。此外，弹簧的使用增加了颗粒产生的风险。因而，代替弹簧，根据本发明，也可以使用其它的弹性作用元件，其在内盘部和外盘部之间作用并施加朝向移入位置的力。

不过，最好完全放弃在内盘部和外盘部之间使用这样的弹性元件。为此，本发明尤其规定，在调节阀盘从关闭位置进入打开位置前，相对负压在第一开口的第一侧作用于阀门，从而使内盘部从或许所占据的移出位置或者位于其间的位置进入移入位置。或者，在第二侧上加有相对正压。但如果无法在阀门打开前产生这样的压力状况，则本发明或者规定，在阀体内设有导向机构，其如此设于阀体中，即在使阀盘沿横向从中间位置转动到打开位置时，内盘部被引导进入移入位置。

在本发明的一个优选的有利改进方案中，该驱动机构被用于使内盘部返回移入位置。为此，如此构成该至少一个驱动机构，阀盘不仅在打开位置和中间位置之间可借助该横向运动转动或移动，而且在中间位置、关闭位置和初始化位置之间可借助该纵向运动来移动。在初始化位置，外盘部至第二壁的距离被如此缩短，即，内盘部以其第二表面抵靠第二抵接面，尤其是被完全推入移入位置。中间位置位于关闭位置合初始化位置之间，其中该初始化位置位于第二侧(即第二开口侧)，而关闭位置位于第一侧(即第一开口侧)。

为了实现无碰撞的开启关闭过程的自动化，本发明规定，阀门具有如此构成并与驱动机构如此连接且尤其控制连接的控制装置，即，阀盘为了气密截断该流动路径借助驱动机构的横向运动可从打开位置进入中间位置，并借助驱动机构的纵向运动从中间位置进入关闭位置。此外，该控制装置如此构成并与驱动机构如此连接、尤其控制连接，即，阀盘为了完全开放该流动路径可借助驱动机构的纵向运动可从关闭位置移入初始化位置，并接着在中间位置上并借助驱动机构的横向运动从中间位置移入打开位置。因而在阀门打开之前，内盘部可以位于移入位置和移出位置之间的任何位置上，这是因为通过阀盘从关闭位置移入初始化位置，内盘部尤其完全地被推入该移入位置。因而，避免在内盘部和阀体且尤其是第二抵接面之间的摩擦接触或碰撞和由此造成的颗粒形成。根据所采用的驱动机构，控制装置可以是电子控制装置、电气控制装置、机械控制装置、气动控制装置、液压控制装置或其它形式的控制装置，在这里，也可以将适当的传动机构理解为控制装置。尤其是，控制装置是通过相应的电信号连接与电动驱动机构相连的电子控制装置。

附图说明

以下，将结合附图示意所示的具体实施例来单纯举例详细描述本发明的阀门，其中：

图1是处于中间位置的本发明阀门的斜视图；

图2是图1的处于中间位置的阀门的斜截面图；

图3A是图1的处于中间位置的阀门的侧横截面图，此时内盘部处于移入位置；

图3B是处于关闭位置的阀门的侧横截面图，此时内盘部处于移入位置；

图3C是处于关闭位置的阀门的侧横截面图，此时内盘部处于移出位置；

图3D是处于初始化位置的阀门的侧横截面图，此时内盘部处于移入位置；

图4A是图3A的细节图；

图4B是图3B的细节图；

图4C是图3C的细节图；

图4D是图3D的细节图；

图5是阀门的一个替代实施方式的处于中间位置的侧视横截面细节图，此时内盘部处于移入位置。

具体实施方式

图1-4D从不同视角且以不同细节程度示出本发明阀门的同一个实施例处于不同状态的情况。因此，一起说明这些图，在这里，有时没有重新介绍已经在之前附图中说明的附图标记和特征。

在图1-4D中示出呈摆阀形式的本发明阀门的可能实施方式摆阀。用于基本上气密截断如在图2中用箭头代表的流动路径F的阀门具有阀体1，该阀体具有第一开口3和对置的第二开口7。两个开口3和7具有圆形的横截面。在如图3B、3C、4B和4C所示的阀盘8的关闭位置C上，两个开口3和7借助阀盘8被相互气密隔开，而这两个开口3和7在阀盘8的打开位置O上是相互连接的。阀盘8的打开位置O在图1中依据弧形箭头来表示。

阀体1尤其由形成有第一开口3的第一壁2和与第一壁2平行的且形成有第二开口7的第二壁6组成。第一壁2位于阀体1的第一侧20，第二壁6位于阀体1的第二侧21。第二壁6相对于第一壁2和第一开口3基本上平行间隔对置地具有用于流动路径的第二开口7，如图2-4D所示。

两个开口3和7具有同一个几何形状的直线开口轴线4，其经过圆形开口3和7的几何形状中心点，如图1-3D所示。

第一开口3被阀座5围绕。阀座5由第一内表面14构成，该第一内表面14径向朝内、平行于该开口轴线4延伸且具有几何形状的圆柱体周面形状，该第一内表面形成在阀体1内，如图2所示。

另外，该阀门具有阀盘8，该阀盘具有环形的外盘部9和封闭的圆盘形内盘部11，如图2-4D所示。

外盘部9具有径向朝外且平行于开口轴线4延伸的第一外表面15，该第一外表面具有几何形状的圆柱形周面的形状。第一外表面15具有与阀座5第一内表面14对应的形状，并因此如此构成和布置，即，在阀盘8的外盘部9的关闭位置C上，借助第一密封10存在与第一内表面14的径向密封接触。第一密封10呈圆形横截面的O形环状，并且被固定在外盘部9的第一外表面15上，在围绕外盘部9的槽内，用于产生与阀座5的第一内表面14的径向密封接触，如图2-4D所示。

内盘部11按照能够在平行于该开口轴线4的方向上相对于外盘部9在移入位置A和移出位置B之间直线移动的方式，密封支承在外盘部9内。为此，环形的外盘部9具有径向朝内且平行于该开口轴线4延伸的第二内表面16，第二内表面呈几何形状的圆柱体周面形状。外盘部9的第二内表面16和第一外表面15彼此同心延伸。圆盘形的内盘部11具有第二外表面17，该第二外表面17径向朝外、平行于开口轴线4延伸且与第二内表面16配合，该第二外表面也呈几何形状的圆柱体周面形状。在第二外表面17和第二内表面16之间，通过位于其间的第二密封18，在移入位置A和移出位置B之间的区域内存在径向密封接触。第二密封18构成为横截面为圆形的O形环。在图1-4D所示的实施例中，第二密封18被固定在外盘部9的第二内表面16上的内侧槽中，用于产生与内盘部11的第二外表面17的径向密封接触。

而在图5中示出一个替代实施方式，其与图1-4D所示的实施方式的区别在于，第二密封17被固定在内盘部11的第二外表面17上的外侧槽中，以产生与外盘部9的第二内表面16的径向密封接触。

外盘部9通过设于外盘部9侧旁且垂直于开口轴线4延伸的臂28与电动驱动机构12连接。臂28在阀盘8的关闭位置C上位于第一开口3的沿开口轴线4的几何投影的开口横截面之外，如图1、2、3B和3C所示。

电动驱动机构12通过使用相应的传动机构31来如此构成，即阀盘8像在摆阀中常见的那样，可以借助驱动机构12的横向运动x，以横向于该开口轴线4且基本上平行经过第一开口3的横截面且垂直于开口轴线4的方式、按照围绕转动轴线30转动的形式在打开位置O和如图1所示的中间位置I之间转动，并且可借助平行于该开口轴线4进行的驱动机构12纵向运动y来直线移动，如图3A-4D所示。在打开位置O，阀盘8定位在设于第一开口3侧旁的停留部13内，因而第一开口3和流动路径F是开放的(图1)。在中间位置I上(图1、2、3A和4A)，阀盘8定位在第一开口3上方并且遮盖第一开口3的开口横截面。在关闭位置C上(图3B、3C、4B和4C)，由于外盘部9的第一外表面15和阀座5的第一内表面14之间存在气密接触，第一开口3被气密关闭并且流动路径F被截断。

因为将阀盘8划分为外盘部9和内盘部11，其中，外盘部9与驱动机构12通过臂28相连且能与阀座5气密接触，并且内盘部11可相对于外盘部9在平行于该开口轴线4的方向上基本上自由活动，所以在关闭位置C上，阀盘8上的压差基本上作用于活动的内盘部11。内盘部11在平行于该开口轴线4的方向上基本上与外盘部9无关联，并且直接或间接支承到阀体1上，如下文所述。

在第一壁2上形成在阀体1内的围绕第一开口3的第一抵接面19。第一抵接面19形成为在第一开口3内的凸肩19，该凸肩19与第一内表面14相邻且基本上垂直于开口轴线4延伸，或者说沿开口轴线4的径向延伸，如图3A-4D所示。该凸肩19呈环形环绕第一开口3设置并且沿着一个几何形状平面延伸，开口轴线4构成该几何形状平面的法线。凸肩19因此表现为指向外盘部9的、用于外盘部9第一表面26的第一抵接面19。凸肩19和第一表面26具有相互对应的形状，因而第一表面26可以支承在第一抵接面19上。第一抵接面19和外盘部9因此如此设置和构成，即，在关闭位置C上，外盘部9以第一表面26指向第一侧20的方式抵靠在第一抵接面19上，如图3B、3C、4B和4C所示。第一壁2的第一抵接面19因此构成了：当沿着开口轴线4使外盘部9从图3A和4A的中间位置I直线移动到图3B和4B的关闭位置C时，用于外盘部9的行程止挡，并因此限定了外盘部9的关闭位置C。

在初始位置，内盘部11处于外盘部9内的移入位置A，如图3A、3B、4A和4B所示。为了限制内盘部11朝向第一侧20和第一开口3的相对直线运动，在外盘部9和内盘部11之间设有止挡22。该止挡由内盘部11的凸肩22构成，该凸肩从内盘部11的第二外表面17起沿径向朝外伸出。凸肩22造成内盘部11在外盘部9的关闭位置C上，在第一开口3的第一侧20上有相对负压23时，在移入位置A处抵靠在外盘部9上，如图3B和4B所示。因而，凸肩22通过其止挡在外盘部11上而限定出移入位置A，如图3B和4B所示。如果在关闭位置C处(在该位置处，外盘部9以其第一表面26抵靠第一抵接面19，如图3B和4B所示)在第一开口3的第一侧20上存在相对负压作用(这也可以理解为，在第二开口7的第二侧21上存在相对正压)，则内盘部11被压向第一侧20和第一开口3。通过使内盘部11的凸肩22支承在外盘部9上，内盘部11在移入位置A上抵靠于外盘部9。因而内盘部11间接地(即通过外盘部9)支承在阀体5的第一壁2的第一抵接面19上，如图3B和4B所示。由于整个阀盘8支承在阀体1上，所以驱动机构12的臂28和驱动机构12本身不受所存在的负压23的作用，因为整个压差基本上作用于阀体1。

如果在关闭位置C上出现压差颠倒，使得在第二开口7的第二侧21上存在相对负压25(这也可以理解为在第一开口3的第一侧20上有相对正压)，那么一个力指向第二开口7和第二侧21的方向作用在阀盘8上。因此，使活动的内盘部11从其移入位置A朝向第二侧21进入移出位置B。为了在此情况下造成内盘部11支承在阀体1上，在第二壁6上形成环形包围第二开口7的第二抵接面24，该第二抵接面作为用于内盘部11的抵接面。第二抵接面24垂直于开口轴线4或沿开口轴线4的径向延伸并且沿着一个几何形状平面延伸，该几何形状平面的法线是开口轴线4。在内盘部11上沿径向从第二外表面17朝外延伸的凸肩22和第二抵接面24具有如此对应的尺寸并如此构成和布置，即，朝向第二侧21的内盘部11凸肩22的第二表面27能支承在第二抵接面24上。包括其第二表面27的凸肩21以及第二壁6的第二表面24因此用于限制内盘部11朝向第二侧21和第二开口7的相对直线运动。如果外盘部9位于关闭位置C且在第二开口7的第二侧21上有相对负压25，如图3C和4C所示，则内盘部11进入移出位置B并且以第二表面27朝向第二侧21支承在第二抵接面24上。因此，内盘部11直接支承在阀体1第二壁7的第二抵接面24上，结果，在此压力状况下，驱动机构12和驱动机构的臂28也都基本上不受阀盘8上的力的作用，该力因为负压25缘故而存在于第二侧21上。

如果在关闭位置C上有相对负压作用于第二开口7的第二侧21上且内盘部11位于移出位置B上，如图3C和4C所示，则内盘部11必须在阀盘8转动前从图3A的中间位置I进入打开位置O，再进入移入位置A，用于阻止在执行图1的横向运动x时在内盘部11和第二壁6之间的产生摩损颗粒的摩擦接触。为此，本发明在此实施例中规定，驱动机构12且尤其驱动机构12的传动机构31是如此构成的，阀盘8在图1的打开位置O和图3A和4A的中间位置I之间利用横向运动x绕转动轴线30转动，并且阀盘8可以在中间位置I(图3A和4A)、关闭位置C(图3B、3C、4B和4C)和初始化位置N(图3D和4D)之间借助沿开口轴线4的纵向运动y直线移动。中间位置I介于关闭位置C和初始化位置N之间。在图3D和4D的初始化位置N上，外盘部9至第二壁6的距离被如此缩短，即，内盘部11以其第二表面27抵靠第二抵接面24并被完全推入移入位置A，结果，在初始化位置N上，内盘部11的凸肩22抵靠在外盘部9上，如图3D和4D所示。从图3D和4D的初始化位置N起，阀盘8能在内盘部11处于移入位置A情况下借助驱动机构12移入图3A和4A的中间位置I，以便完全关闭该阀门，并且能够从那里借助转动横向运动x转动至打开位置O，而不会出现内盘部11与阀体1碰撞。

为了实现阀门的自动化启闭，该阀门规定了电子控制装置29，它如此构成并与驱动机构12和传动机构31如此连接，即阀盘8可以相应移位以便气密截断流动路径F和完全开启流动路径F。为了气密截断流动路径F，阀盘8可通过控制装置29借助驱动机构12的横向运动x从图1的打开位置O移动到图3A和4A的中间位置I，借助驱动机构12的纵向运动y从图3A和4A的中间位置I移入图3B和4B的关闭位置C。为了完全开启流动路径F，阀盘8可通过控制装置29借助驱动机构12的纵向运动y从关闭位置C(在该位置处，内盘部11位于图3B和4B的移入位置A和图3C和4C的移出位置B之间的任何位置上)，经过用于将内盘部11完全推进图3D和4D的移入位置B的初始化位置N，进入图3A和4A的中间位置I，并从那里开始借助驱动机构12的横向运动x从图3A和4A的中间位置I进入图1的打开位置O。

或者有以下可能性，在阀门关闭时进入初始化位置I。尤其在设有非电子控制装置的情况下，这对控制装置结构的简化可能有利。在此情况下，阀盘8在关闭时的一连串运动对应于在打开时的一连串运动。

在本实施例中，驱动机构12构成为电动机，其中传动机构31可被如此切换，即，驱动机构12的驱动或是引起横向运动x，或是引起纵向运动y。驱动机构12和传动机构31由控制装置29电子控制。因此可行的是，通过提供给控制装置的规定了调整方向即打开或关闭的输入信号，容许自动执行阀盘8的一连串运动。或者也有以下可能性，即，控制装置29由传动机构31形成，在这里，尤其依据驱动机构12的调整方向，移动到多个位置中。从现有技术中知道了这样的尤其具有滑杆滑槽转换机构(Kulissenschaltung)的传动机构。还可能的是，使用多个驱动机构来引起横向运动x和纵向运动y，在这里，控制装置29负责控制驱动机构。

所述的摆阀尤其适于充当调节阀，在这里，不仅可以通过阀盘8借助横向运动x在打开位置O和中间位置I之间的转动移位来实现流通的精确调节，而且尤其通过阀盘8借助纵向运动y沿开口轴线4在中间位置I、关闭位置C和初始化位置N之间的直线移位来实现流通的精确调节。因此，所述摆阀也可被用于精确调节任务。在是分子流而不是层流的情况下，在调节操作中作用于阀盘8上的力是如此小，即，内盘部11被第二密封18固定保持而不能移动。因为阀盘8的尤其利用弹性密封10和18的阻尼作用，可避免内盘部11的振动或颤动。

Claims (17)

1.一种用于基本上气密截断流动路径(F)的阀门，该阀门具有：

·阀体(1)，该阀体具有第一壁(2)，该第一壁在该阀体(1)的第一侧(20)具有用于流动路径(F)的第一开口(3)和围绕第一开口(3)的阀座(5)，所述第一开口具有几何开口轴线(4)；

·阀盘(8)，其具有：

-外盘部(9)，和

-封闭的内盘部(11)，该内盘部是按照在平行于该开口轴线(4)的方向上能够相对于该外盘部(9)在移入位置(A)和移出位置(B)之间直线运动的方式密封地支承在该外盘部(9)内的，

·至少一个驱动机构(12)，该驱动机构与该外盘部(9)连接并且如此构成：使得该阀盘(8)能够借助基本上横向于该开口轴线(4)进行的横向运动(x)在打开位置(O)和中间位置(I)之间转动或移动，其中，在所述打开位置，该阀盘(8)定位在设于第一开口(3)侧旁的停留部(13)中并且开放第一开口(3)和流动路径(F)，在所述中间位置，该阀盘(8)定位在第一开口(3)上方并且遮盖第一开口(3)的开口横截面；并且使得该阀盘(8)能够借助平行于该开口轴线(4)进行的纵向运动(y)在所述中间位置(I)和关闭位置(C)之间移动，其中，在所述关闭位置，在所述外盘部(9)和所述阀座(5)之间存在气密关闭所述第一开口(3)且截断该流动路径(F)的气密接触，其中在该关闭位置(C)，该阀盘(8)上的压差基本上作用于活动的内盘部(11)上，并且该内盘部(11)在平行于该开口轴线(4)的方向上基本上与该外盘部(9)无关联地直接或间接支承到该阀体(1)上，

其特征在于，

·该阀座(5)具有第一内表面(14)，所述第一内表面(14)径向朝内且平行于该开口轴线(4)延伸，

·该外盘部(9)具有第一外表面(15)，所述第一外表面(15)径向朝外且平行于该开口轴线(4)延伸，所述第一外表面如此设置和构成，即，在该关闭位置(C)，通过位于其间的第一密封件(10)存在与所述第一内表面(14)的径向密封接触，

·该外盘部(9)具有第二内表面(16)，所述第二内表面(16)径向朝内且平行于该开口轴线(4)延伸，

·该内盘部(11)具有第二外表面(17)，所述第二外表面(17)径向朝外且平行于该开口轴线(4)延伸，所述第二外表面如此设置和构成，即，通过位于其间的第二密封件(18)，在移入位置(A)和移出位置(B)之间的区域内存在与该第二内表面(16)的径向密封接触。

2.根据权利要求1所述的阀门，其特征在于，

·第一壁(2)具有第一抵接面(19)，

·第一抵接面(19)和该外盘部(9)如此设置和构成，即，在该关闭位置(C)，该外盘部(9)利用第一表面(26)朝向所述第一侧(20)抵靠在所述第一抵接面(19)上。

3.根据权利要求2所述的阀门，其特征在于，所述第一抵接面形成为在所述第一开口(3)内的凸肩(19)，所述凸肩(19)与所述第一内表面(14)相邻且基本上垂直于该开口轴线延伸。

4.根据权利要求1至3之一所述的阀门，其特征在于，在该外盘部(9)和该内盘部(11)之间为了限制该内盘部(11)朝向该第一侧(20)和该第一开口(3)的相对直线运动而如此设有止挡(22)，即，在该关闭位置(C)，该内盘部(11)在所述移入位置(A)处在该第一开口(3)的第一侧(20)上存在相对负压(23)时抵靠在该外盘部(9)上。

5.根据权利要求4所述的阀门，其特征在于，该止挡构成为该内盘部(11)的从该第二外表面(17)起沿径向朝外延伸的凸肩(22)。

6.根据权利要求1所述的阀门，其特征在于，

·该阀体(1)在第二侧(21)具有第二壁(6)，所述第二壁相对于所述第一壁(2)和所述第一开口(3)基本上平行地间隔对置，并具有用于该流动路径(F)的第二开口(7)，

·所述第二壁(6)具有第二抵接面(24)，

·所述第二抵接面(24)和该内盘部(11)为了限制该内盘部(11)朝向第二侧(21)和第二开口(7)的相对直线运动而如此设置和构成，即，在该关闭位置(C)，该内盘部(11)在所述移出位置(B)处在所述第二开口(7)的第二侧(21)上存在相对负压(25)的情况下利用第二表面(27)朝向第二侧(21)抵靠在第二抵接面(24)上。

7.根据权利要求6所述的阀门，其特征在于，该内盘部(11)的第二表面(27)设置在从该第二外表面(17)起沿径向朝外延伸的凸肩(22)上。

8.根据权利要求6或7所述的阀门，其特征在于，如此构成该至少一个驱动机构(12)，即，该阀盘(8)能够借助横向运动(x)在该打开位置(O)和该中间位置(I)之间转动或移动，并且能够借助纵向运动(y)在该中间位置(I)、该关闭位置(C)和初始化位置(N)之间移动，其中，在该初始化位置，该外盘部(9)至该第二壁(6)的距离被如此缩短，即，该内盘部(11)以其第二表面(27)抵靠于该第二抵接面(24)并且被完全推入该移入位置(A)，其中该中间位置(I)介于该关闭位置(C)和该初始化位置(N)之间。

9.根据权利要求8所述的阀门，其特征在于，设有如此构成且如此与该驱动机构(12)相连的控制装置(29)：

为了气密截断该流动路径(F)，该阀盘(8)能够借助该驱动机构(12)的横向运动(x)从该打开位置(O)移入该中间位置(I)，并且能够借助该驱动机构(12)的纵向运动(y)从该中间位置(I)移入该关闭位置(C)；

为了完全开放该流动路径(F)，该阀盘(8)能够借助该驱动机构(12)的纵向运动(y)从该关闭位置(C)经由该初始化位置(N)移入该中间位置(I)，并且能够借助该驱动机构(12)的横向运动(x)从该中间位置(I)移入该打开位置(O)，其中，在该关闭位置，该内盘部(11)位于该移入位置(A)和该移出位置(B)之间的任何位置上，并且该初始化位置(N)用于将该内盘部(11)完全推入该移入位置(B)。

10.根据权利要求1，2，3，6或7之一所述的阀门，其特征在于，所述第一密封件(10)被固定在该外盘部(9)的第一外表面(15)上，用以产生与该阀座(5)的第一内表面(14)的径向密封接触。

11.根据权利要求1，2，3，6或7之一所述的阀门，其特征在于，第二密封件(18)

·被固定在该外盘部(9)的第二内表面(16)上，用以产生与该内盘部(11)的第二外表面(17)的径向密封接触，或者

·被固定在该内盘部(11)的第二外表面(17)上，用以产生与该外盘部(9)的第二内表面(16)的径向密封接触。

12.根据权利要求1，2，3，6或7之一所述的阀门，其特征在于，该外盘部(9)通过臂(28)与该至少一个驱动机构(12)相连接，所述臂(28)如此设于该外盘部(9)侧旁并垂直于该开口轴线(4)延伸，即，该臂(28)在该关闭位置(C)位于该第一开口(3)的沿该开口轴线(4)几何投影的开口横截面之外。

13.根据权利要求1，2，3，6或7之一所述的阀门，其特征在于，

·该外盘部(9)呈环形，

·该内盘部(11)呈封闭的圆盘形，并且

·该第一内表面(14)、该第一外表面(15)、该第二内表面(16)和该第二外表面(17)是几何形状的圆柱形周面。

14.根据权利要求1，2，3，6或7之一所述的阀门，其特征在于，

·该阀门构成为摆阀，

·该驱动机构(12)如此构成，即，该阀盘(8)能够借助该横向运动(x)以基本上平行地经过第一开口(3)的横截面且垂直于该开口轴线(4)的方式转动。

15.根据权利要求1，2，3，6或7之一所述的阀门，其特征在于，所述外盘部(9)呈环形或框形构成。

16.根据权利要求2或3所述的阀门，其特征在于，所述第一抵接面(19)围绕第一开口(3)。

17.根据权利要求6或7所述的阀门，其特征在于，所述第二抵接面(24)围绕所述第二开口(7)。