CN104265960A - 一种用于mocvd设备真空系统的单向泄压阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种泄压阀，具体为一种用于MOCVD设备真空系统的单向泄压阀，包括上下对应连接的上阀体和下阀体，并在上阀体和下阀体内安装阀座，阀座内设有阀芯组件，所述上阀体内设有上阀体主通孔和上阀体主通孔下端的上阀体圆槽，所述上阀体主通孔与上阀体圆槽的中心轴线在一条直线且上阀体圆槽的直径大于上阀体主通孔的直径。本发明为一种用于MOCVD设备真空系统的单向泄压阀，适用于安装在真空系统的旁路上，密封性好，在真空腔室出现异常时，该泄压阀可自动完成泄压动作，保证系统的安全、稳定运行。

Description

一种用于MOCVD设备真空系统的单向泄压阀

技术领域

本发明涉及一种泄压阀，具体为一种用于MOCVD设备真空系统的单向泄压阀。 

背景技术

MOCVD设备是生长各种Ⅲ-V族化合物半导体以及它们的多元固溶体的薄层单晶材料的设备。其薄膜工艺生长通常在高温、低压、密封的环境下进行，工艺温度通常在800℃-1200℃，真空腔室密封性要求极高，并且为了耐受高温，腔室室壁都设计为夹层水冷结构。夹层焊缝长期经受着高温的考验，一旦在加热过程中焊缝破裂出现漏水，就有可能导致水蒸汽突然汽化产生爆炸，因此在真空系统设计时要单独设计一个旁路，旁路上安装一个单向的泄压阀,也称安全阀。其作用就在于在反应室压力突然升高并大于外部大气压时，阀芯会自动被顶开泄压。正常工艺时反应室为负压，阀芯则会被反向压紧，维持反应室内的真空度。另外由于MOCVD工艺尾气气体中含有较多腐蚀性的气体和介质，因此单向泄压阀必须要具有良好的耐腐蚀性。

目前，气体真空单向阀大多只带有单向导通功能，满足一定压力下开启泄压的真空单向阀少之又少，无法满足复杂、危险工况下真空系统安全泄压的需要。 

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种用于MOCVD设备真空系统的单向泄压阀，密封性好，可实现在危险工况下安全泄压。

本发明的技术方案为，一种用于MOCVD设备真空系统的单向泄压阀，包括上下对应连接的上阀体和下阀体，并在上阀体和下阀体内安装阀座，阀座内设有阀芯组件，所述上阀体内设有上阀体主通孔和上阀体主通孔下端的上阀体圆槽，所述上阀体主通孔与上阀体圆槽的中心轴线在一条直线且上阀体圆槽的直径大于上阀体主通孔的直径；

所述下阀体内设有下阀体主通孔和下阀体主通孔上端的下阀体圆槽，所述下阀体主通孔与下阀体圆槽的中心轴线在一条直线且下阀体圆槽的直径大于下阀体主通孔的直径；所述上阀体圆槽与下阀体圆槽的直径相同且上阀体圆槽的底端与下阀体圆槽的顶端对接；

所述阀座包括阀座体、阀座体内部的阀座主通孔、阀座主通孔顶端的与阀座主通孔连通的阀座上圆槽、阀座主通孔底端的与阀座主通孔连通的阀座下圆槽，所述阀座上圆槽、阀座主通孔、阀座下圆槽的中心轴线在一条直线，且阀座上圆槽的直径大于阀座主通孔的直径，阀座主通孔的直径大于阀座下圆槽的直径；阀座体包括上阀座体和下阀座体，上阀座体的外径大于下阀座体的外径，上阀座体的外径与下阀体圆槽的直径一致，下阀座体的外径与下阀体主通孔直径一致； 

所述下阀座体装入下阀体主通孔上部，而上阀座体置于下阀体圆槽与上阀体圆槽内；

所述阀芯组件从上至下依次包括阀芯顶板、阀芯密封垫、垫片，并设有锁紧螺钉将阀芯顶板、阀芯密封垫和垫片紧固；所述阀芯顶板和阀芯密封垫的直径均大于垫片的直径，所述垫片的直径与阀座下圆槽直径一致，而阀芯顶板与阀芯密封垫的直径均小于阀座主通孔的直径；所述阀芯顶板的顶面设有阀芯顶板环形槽；

所述垫片安装在阀座下圆槽内，而阀芯密封垫和阀芯顶板均置于阀座主通孔内；

所述阀芯组件顶端安装压盖，压盖包括压盖圆盘及压盖圆盘顶端中心的压盖凸台，所述压盖圆盘的直径与阀座主通孔的直径一致；所述压盖圆盘中均匀设有多个与压盖圆盘上下两端导通的压盖通孔，而压盖圆盘的底面设有压盖环形凹槽；所述压盖圆盘与阀芯密封垫之间安装弹簧，弹簧的顶端装在压盖环形凹槽内，而弹簧的底端装在阀芯顶板环形槽；

所述压盖圆盘安装在阀座主通孔上部，压盖凸台伸入上阀体主通孔内；阀座上圆槽内卡装钢丝挡圈，钢丝挡圈置于压盖圆盘顶端。

所述的上阀体与下阀体为上下对接，并且密封，由螺杆固定联接；所述阀座的内空圆形区域成为整个单向阀的阀室，所述阀芯组件、弹簧以及压盖都位于所述阀室内。所述阀芯密封垫通过锁紧螺钉和垫片固定在所述阀芯顶板上，形成阀芯组件。所述弹簧的一端嵌在阀芯顶板环形槽内，另一端嵌在所述压盖环形凹槽内，所述钢丝挡圈经过压缩后卡在所述阀座上圆槽内，往下挤压压盖使得所述弹簧处于压缩状态，进而压紧阀芯组件，起到密封作用。本发明独特的钢丝挡圈设计，利用挡圈的微小弹力使弹簧产生微小的压缩形变，从而产生对阀芯的微小压力。这样当单向泄压阀两侧出现较小的压力差时，气流也可以顶开阀芯完成泄压功能。本发明单向泄压阀的开启压力可在25Torr-200Torr之间可调。

本发明两侧采用KF40法兰设计，口径大、密封性好、拆卸方便，几乎适用于所有真空系统。

所述上阀体、下阀体、阀座、阀芯组件、压盖、钢丝挡圈、弹簧、阀芯底板、垫片以及锁紧螺钉的材料都为不锈钢，具有良好的耐腐蚀性能。本发明中所有零件除密封件其它都采用不锈钢材质，具有良好的耐腐蚀性，可应用于含有腐蚀性气体和介质的真空系统中。

该单向泄压阀还包括压盖运动导向机构，所述压盖运动导向机构包括安装在阀座主通孔内的导向柱，并在压盖圆盘的底面设有与导向柱尺寸及位置一致的导向盲孔。导向盲孔正好与阀座内的导向柱相配合，此设置能保证压盖能够沿着阀体的中心线呈直线运动，进而保证弹簧施加给阀芯组件的力始终保持垂直向下。

所述下阀体圆槽顶端设有下阀体顶部凹槽。

所述上阀座外壁安装O型密封圈，且该O型密封圈置于下阀体顶部凹槽内。设置O型密封圈可保证阀座与上阀体、下阀体的密封性。所述O型密封圈和阀芯密封垫的材料为氟硅橡胶，氟硅橡胶的邵氏硬度为50~60度，可在-55℃—200℃下长期工作，并具有一定的耐腐蚀性。

所述上阀体上部安装上阀体上部法兰，而上阀体下部安装上阀体下部法兰，所述上阀体下部法兰均匀设有多个上阀体下部法兰安装孔。

所述下阀体下部安装下阀体下部法兰，而下阀体上部安装下阀体上部法兰，所述下阀体上部法兰均匀设有多个与上阀体下部法兰安装孔对应的下阀体上部法兰安装孔。

上阀体上部法兰与下阀体下部法兰采用KF40法兰设计，口径大、密封性好、拆卸方便，几乎适用于所有真空系统。

所述阀芯顶板的下端面中心设有螺纹盲孔，便于安装紧固螺钉。

压盖环形凹槽的内径小于弹簧内径，而压盖环形凹槽的宽度大于弹簧丝的直径；阀芯顶板环形槽的内径小于弹簧内径，而阀芯顶板环形槽的宽度大于弹簧丝的直径。保证弹簧的稳定安装。

所述钢丝挡圈呈等边三角形，且钢丝挡圈所呈三角形的外接圆直径要大于所述阀座上圆槽的直径。

本发明的工作原理是：一种单向泄压阀，安装在真空系统的旁路上，阀门一端下阀体的真空法兰与真空腔室联接，另一端上阀体的真空法兰与尾气排空管相连。正常工艺时，真空腔室内为负压，大约100Pa,而尾气排空管的压力大约为常压（1个大气压）。这样在单向泄压阀的两端就形成一个压力差，气流穿过上阀体主通孔和压盖通孔，直接将力作用在阀芯顶板上，使得阀芯密封垫压紧，保证真空腔室的密封性。而一旦真空腔室出现异常或者有气体充入使得腔室压力升高，甚至超过1个大气压，则单向泄压阀两端的压力反向，直至克服了弹簧的弹力，缓慢顶开阀芯，气流通过直至两边压力平衡，完成泄压的动作。

本发明为一种用于MOCVD设备真空系统的单向泄压阀，适用于安装在真空系统的旁路上，密封性好，在真空腔室出现异常时，该泄压 阀可自动完成泄压动作，保证系统的安全、稳定运行。

附图说明

图1为本发明所述单向泄压阀的主视剖视图；

图2为本发明所述单向泄压阀的俯视图；

图3为图1的爆炸视图；

图4为本发明所述压盖的结构示意图。

具体实施方式

如图1、图2、图3所示，一种用于MOCVD设备真空系统的单向泄压阀，包括上下对应连接的上阀体8和下阀体1，并在上阀体8和下阀体1内安装阀座2，阀座2内设有阀芯组件4，上阀体8内设有上阀体主通孔81和上阀体主通孔81下端的上阀体圆槽83，所述上阀体主通孔81与上阀体圆槽83的中心轴线在一条直线且上阀体圆槽83的直径大于上阀体主通孔81的直径；下阀体1内设有下阀体主通孔11和下阀体主通孔11上端的下阀体圆槽13，所述下阀体主通孔11与下阀体圆槽13的中心轴线在一条直线且下阀体圆槽13的直径大于下阀体主通孔11的直径；所述上阀体圆槽83与下阀体圆槽13的直径相同且上阀体圆槽83的底端与下阀体圆槽13的顶端对接；阀座包括阀座体、阀座体内部的阀座主通孔22、阀座主通孔22顶端的与阀座主通孔22连通的阀座上圆槽23、阀座主通孔22底端的与阀座主通孔22连通的阀座下圆槽24，所述阀座上圆槽23、阀座主通孔22、阀座下圆槽24的中心轴线在一条直线，且阀座上圆槽23的直径大于阀座主通孔22的直径，阀座主通孔22的直径大于阀座下圆槽24的直径；阀座体包括上阀座体25和下阀座体26，上阀座体25的外径大于下阀座体26的外径，上阀座体25的外径与下阀体圆槽13的直径一致，下阀座体26的外径与下阀体主通孔11直径一致；下阀座体26装入下阀体主通孔11上部，而上阀座体25置于下阀体圆槽13与上阀体圆槽83内；阀芯组件从上至下依次包括阀芯顶板41、阀芯密封垫42、垫片43，阀芯顶板41的下端面中心设有螺纹盲孔46，并设有锁紧螺钉44将阀芯顶板41、阀芯密封垫42和垫片43紧固；所述阀芯顶板41和阀芯密封垫42的直径均大于垫片43的直径，所述垫片43的直径与阀座下圆槽24直径一致，而阀芯顶板41与阀芯密封垫42的直径均小于阀座主通孔22的直径；所述阀芯顶板41的顶面设有阀芯顶板环形槽45；垫片43安装在阀座下圆槽24内，而阀芯密封垫42和阀芯顶板41均置于阀座主通孔22内；

阀芯组件顶端安装压盖6，如图4所示，压盖包括压盖圆盘62及压盖圆盘62顶端中心的压盖凸台61，所述压盖圆盘62的直径与阀座主通孔22的直径一致；所述压盖圆盘62中均匀设有多个与压盖圆盘62上下两端导通的压盖通孔63，而压盖圆盘62的底面设有压盖环形凹槽65；所述压盖圆盘62与阀芯密封垫42之间安装弹簧5，弹簧5的顶端装在压盖环形凹槽65内，而弹簧5的底端装在阀芯顶板环形槽45；压盖圆盘62安装在阀座主通孔22上部，压盖凸台61伸入上阀体主通孔81内；阀座上圆槽23内卡装钢丝挡圈7，钢丝挡圈7置于压盖圆盘62顶端。钢丝挡圈7呈等边三角形，且钢丝挡圈7所呈三角形的外接圆直径大于所述阀座上圆槽23的直径。

该单向泄压阀还包括压盖运动导向机构，所述压盖运动导向机构包括均匀安装在阀座主通孔22内的3个导向柱21，并在压盖圆盘62的底面设有与导向柱21尺寸及位置一致的3个导向盲孔64。

下阀体圆槽13顶端设有下阀体顶部凹槽12，上阀座25外壁安装O型密封圈3，且该O型密封圈3置于下阀体顶部凹槽12内。

上阀体8上部安装上阀体上部法兰82，而上阀体8下部安装上阀体下部法兰84，阀体下部法兰84均匀设有多个上阀体下部法兰安装孔85。下阀体1下部安装下阀体下部法兰16，而下阀体1上部安装下阀体上部法兰14，所述下阀体上部法兰14均匀设有多个与上阀体下部法兰安装孔85对应的下阀体上部法兰安装孔15。

压盖环形凹槽65的内径小于弹簧5内径，而压盖环形凹槽65的宽度大于弹簧丝的直径；阀芯顶板环形槽45的内径小于弹簧5内径，而阀芯顶板环形槽45的宽度大于弹簧丝的直径。 

Claims (9)

1.一种用于MOCVD设备真空系统的单向泄压阀，包括上下对应连接的上阀体（8）和下阀体（1），并在上阀体（8）和下阀体（1）内安装阀座（2），阀座（2）内设有阀芯组件（4），其特征是，所述上阀体（8）内设有上阀体主通孔（81）和上阀体主通孔（81）下端的上阀体圆槽（83），所述上阀体主通孔（81）与上阀体圆槽（83）的中心轴线在一条直线且上阀体圆槽（83）的直径大于上阀体主通孔（81）的直径；

所述下阀体（1）内设有下阀体主通孔（11）和下阀体主通孔（11）上端的下阀体圆槽（13），所述下阀体主通孔（11）与下阀体圆槽（13）的中心轴线在一条直线且下阀体圆槽（13）的直径大于下阀体主通孔（11）的直径；所述上阀体圆槽（83）与下阀体圆槽（13）的直径相同且上阀体圆槽（83）的底端与下阀体圆槽（13）的顶端对接；

所述阀座包括阀座体、阀座体内部的阀座主通孔（22）、阀座主通孔（22）顶端的与阀座主通孔（22）连通的阀座上圆槽（23）、阀座主通孔（22）底端的与阀座主通孔（22）连通的阀座下圆槽（24），所述阀座上圆槽（23）、阀座主通孔（22）、阀座下圆槽（24）的中心轴线在一条直线，且阀座上圆槽（23）的直径大于阀座主通孔（22）的直径，阀座主通孔（22）的直径大于阀座下圆槽（24）的直径；阀座体包括上阀座体（25）和下阀座体（26），上阀座体（25）的外径大于下阀座体（26）的外径，上阀座体（25）的外径与下阀体圆槽（13）的直径一致，下阀座体（26）的外径与下阀体主通孔（11）直径一致； 

所述下阀座体（26）装入下阀体主通孔（11）上部，而上阀座体（25）置于下阀体圆槽（13）与上阀体圆槽（83）内；

所述阀芯组件从上至下依次包括阀芯顶板（41）、阀芯密封垫（42）、垫片（43），并设有锁紧螺钉（44）将阀芯顶板（41）、阀芯密封垫（42）和垫片（43）紧固；所述阀芯顶板（41）和阀芯密封垫（42）的直径均大于垫片（43）的直径，所述垫片（43）的直径与阀座下圆槽（24）直径一致，而阀芯顶板（41）与阀芯密封垫（42）的直径均小于阀座主通孔（22）的直径；所述阀芯顶板（41）的顶面设有阀芯顶板环形槽（45）；

所述垫片（43）安装在阀座下圆槽（24）内，而阀芯密封垫（42）和阀芯顶板（41）均置于阀座主通孔（22）内；

所述阀芯组件顶端安装压盖（6），压盖包括压盖圆盘（62）及压盖圆盘（62）顶端中心的压盖凸台（61），所述压盖圆盘（62）的直径与阀座主通孔（22）的直径一致；所述压盖圆盘（62）中均匀设有多个与压盖圆盘（62）上下两端导通的压盖通孔（63），而压盖圆盘（62）的底面设有压盖环形凹槽（65）；所述压盖圆盘（62）与阀芯密封垫（42）之间安装弹簧（5），弹簧（5）的顶端装在压盖环形凹槽（65）内，而弹簧（5）的底端装在阀芯顶板环形槽（45）；

所述压盖圆盘（62）安装在阀座主通孔（22）上部，压盖凸台（61）伸入上阀体主通孔（81）内；阀座上圆槽（23）内卡装钢丝挡圈（7），钢丝挡圈（7）置于压盖圆盘（62）顶端。

2.根据权利要求1所述用于MOCVD设备真空系统的单向泄压阀，其特征是，该单向泄压阀还包括压盖运动导向机构，所述压盖运动导向机构包括安装在阀座主通孔（22）内的导向柱（21），并在压盖圆盘（62）的底面设有与导向柱（21）尺寸及位置一致的导向盲孔（64）。

3.根据权利要求1所述用于MOCVD设备真空系统的单向泄压阀，其特征是，所述下阀体圆槽（13）顶端设有下阀体顶部凹槽（12）。

4.根据权利要求3所述用于MOCVD设备真空系统的单向泄压阀，其特征是，所述上阀座（25）外壁安装O型密封圈（3），且该O型密封圈（3）置于下阀体顶部凹槽（12）内。

5.根据权利要求1-3之一所述用于MOCVD设备真空系统的单向泄压阀，其特征是，所述上阀体（8）上部安装上阀体上部法兰（82），而上阀体（8）下部安装上阀体下部法兰（84），所述上阀体下部法兰（84）均匀设有多个上阀体下部法兰安装孔（85）。

6.根据权利要求5所述用于MOCVD设备真空系统的单向泄压阀，其特征是，所述下阀体（1）下部安装下阀体下部法兰（16），而下阀体（1）上部安装下阀体上部法兰（14），所述下阀体上部法兰（14）均匀设有多个与上阀体下部法兰安装孔（85）对应的下阀体上部法兰安装孔（15）。

7.根据权利要求1-3之一所述用于MOCVD设备真空系统的单向泄压阀，其特征是，所述阀芯顶板（41）的下端面中心设有螺纹盲孔（46）。

8.根据权利要求1-3之一所述用于MOCVD设备真空系统的单向泄压阀，其特征是，压盖环形凹槽（65）的内径小于弹簧（5）内径，而压盖环形凹槽（65）的宽度大于弹簧丝的直径；阀芯顶板环形槽（45）的内径小于弹簧（5）内径，而阀芯顶板环形槽（45）的宽度大于弹簧丝的直径。

9.根据权利要求1-3之一所述用于MOCVD设备真空系统的单向泄压阀，其特征是，所述钢丝挡圈（7）呈等边三角形，且钢丝挡圈（7）所呈三角形的外接圆直径大于所述阀座上圆槽（23）的直径。