CN105370905B - 真空阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种真空阀，其密封体的密封性及动作良好。真空阀包括：框体，形成着相向的一对开口部；阀体，在一对开口部之间拔插；以及环状密封体，利用压缩空气、弹簧或磁力的压力而在框体内沿一对开口部的相向方向滑动移动，且抵接于插入到一对开口部之间的阀体而成为阀关闭状态。框体上形成着环状收容部，所述环状收容部具备内周侧壁面及外周侧壁面并且收容滑动移动的密封体。在密封体的内周面及外周面分别设置着将密封体与内周侧壁面的间隙加以密封的密封材，及将密封体与外周侧壁面的间隙加以密封的密封材。

Description

真空阀

技术领域

本发明涉及一种真空阀。

背景技术

当在真空处理装置的真空腔室中安装着涡轮分子泵等真空泵时，一般会插入真空阀。

专利文献1记载的真空阀使滑动板滑动而相对于流路拔插，由此来进行流量调整。在使阀为完全关闭的状态的情况下，通过使设置着密封环的环状密封体抵接于插入到流路中的滑动板的缘部，来阻断流路。

专利文献1记载的密封体包含将所述密封环与环状的活塞加以连接且在周向上设置着多个的螺栓。使用弹簧及压缩空气来驱动该活塞，由此进行密封体对滑动板的抵接及背离。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]美国专利第5577707号说明书

发明内容

[发明所要解决的问题]

伴随阀的动作，可能引起密封环的固定部与活塞的固定部的周向上的位置关系的偏离等。专利文献1记载的发明中，因上述原因，存在螺栓的密封环侧的固定位置与活塞侧的固定位置所连结的线不与密封体的移动方向平行的可能性。该情况下，当然螺栓也不会与密封体的移动方向平行。

虽然在螺栓的周面与收纳螺栓的空间的壁面之间设置着O形环，但如上所述，在螺栓不与密封体的移动方向平行的情况下，O形环局部接触，从而使O形环的密封性劣化。结果，压缩空气或大气会向真空系统侧泄漏，或发生因螺栓与螺栓周围的壁面的接触而引起的动作不良，从而无法确保作为真空阀的性能。

[解决问题的技术手段]

本发明的优选的形态的真空阀包括：框体，形成着相向的一对开口部；阀体，在一对开口部之间拔插；以及环状密封体，在框体内沿一对开口部的相向方向滑动移动，抵接于插入到一对开口部之间的阀体而成为阀关闭状态。框体上形成着环状收容部，所述环状收容部具备内周侧壁面及外周侧壁面并且收容滑动移动的密封体。在环状密封体的内周面及外周面分别设置着：将密封体与内周侧壁面的间隙加以密封的第一密封材，及将密封体与外周侧壁面的间隙加以密封的第二密封材。

[发明的效果]

根据本发明，可提高真空阀的密封体的密封性。

综上所述，本发明提供一种真空阀，其密封体的密封性及动作良好。真空阀包括：框体，形成着相向的一对开口部；阀体，在一对开口部之间拔插；以及环状密封体，利用压缩空气、弹簧或磁力的压力而在框体内沿一对开口部的相向方向滑动移动，且抵接于插入到一对开口部之间的阀体而成为阀关闭状态。框体上形成着环状收容部，所述环状收容部具备内周侧壁面及外周侧壁面并且收容滑动移动的密封体。在密封体的内周面及外周面分别设置着将密封体与内周侧壁面的间隙加以密封的密封材，及将密封体与外周侧壁面的间隙加以密封的密封材。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的真空阀的立体图。

图2是本发明的一实施方式的真空阀的局部剖面图。

图3(a)～图3(c)是表示本发明的一实施方式的真空阀的凸缘、活塞部及密封环的剖面图。

图4(a)～图4(c)是表示本发明的一实施方式的真空阀的活塞部的图。

图5(a)～图5(c)是表示本发明的一实施方式的真空阀的密封环的图。

图6(a)～图6(d)是用以说明本发明的一实施方式的真空阀的活塞部与密封环的卡合的图。

图7(a)～图7(c)是本发明的一实施方式的变形例的真空阀的局部剖面图。

图8是比较例的真空阀的局部剖面图。

图9是比较例的真空阀的密封体的螺栓周边的放大图。

[符号的说明]

1、60：真空阀

2：框体

3：凸缘

3A、6：紧固面

4：框体基部

5：收容部

7、61：密封体

8：阀体(滑动板)

8a：阀体

9：连接器

10：驱动部

11：盖

12：取出口

31：开口部

33、64a、713、715A、716A、726A、727A、728A：凹部

34、71b：筒部

34A：筒部的外周面(收容部的内周侧壁面)

34B：下端

41：开口部

42：通气口

43：内周面

44：框体基部的内周面(收容部的外周侧壁面)

50：压缩弹簧

52：它磁铁

62：活塞

63：螺栓

63a、71c：凸部

64、720：密封环

65、66：壁面

71、72：基部

71a：受压部

71d、72b：卡合部

72a：槽

72c：圆环部

630：虚线

631、641、642、711、712、714、721、722、723：密封材

710：活塞部

715：大径部

716：小径部

717：上表面(端面)

718、729：连接面

726：外周面

727：内周面

728：端面

G：气体

θ：开度

具体实施方式

-实施方式-

图1、图2是表示本发明的一实施方式的真空阀1的图。图1是表示真空阀1的外观的立体图，图2是图1的A-A剖面图。

真空阀1包括框体2及驱动部10。框体2包括凸缘3、由紧固面6(参照图2)及连接器(coupler)9形成的框体基部4、以及在框体基部4内滑动驱动的阀体8(滑动板8)。在真空处理装置的真空腔室中固定着凸缘3的紧固面3A，紧固面6上固定着真空泵。虽省略图示，但在驱动部10上设置着对阀体8进行摆动驱动的电动机、及对电动机进行驱动控制的控制部。

图1所示的θ表示阀体8的θ开度。图中所示的“θ＝0”表示使凸缘3的开口部31完全关闭的θ开度，“θ＝θmax”表示使凸缘3的开口部31完全打开的θ开度。虚线所示的阀体8a表示完全打开(θ＝θmax)时的阀体8。阀体8利用驱动部10的电动机摆动驱动且对θ开度进行调节，由此对从真空处理装置向真空泵流动的气体的流量进行调节。

框体2具有设置着能够开闭的盖11的取出口12。设置取出口12是为了无须将真空阀1从真空处理装置或真空泵卸下，便可更换设置于框体2内的零件。

图2是图1的A-A剖面图。然而，与图1不同的是，仅表示阀体8完全关闭(θ＝0)时的情况。

凸缘3具有紧固面3A、开口部31、凹部33、及筒部34。框体基部4具有连接器9、通气口42、开口部41、及紧固面6。另外，虽未图示，但凸缘3与框体基部4被螺固。

开口部31与开口部41彼此相向。阀体8在开口部31与开口部41之间拔插。另外，以下，将开口部31与开口部41的相向方向(图2的图示上下方向)的紧固面3A侧(图2的图示上侧)简称为“紧固面3A侧”，将开口部31与开口部41的相向方向的紧固面6侧(图2的图示下侧)简称为“紧固面6侧”。

框体2在凸缘3与框体基部4之间具有筒状的收容部5。收容部5包括具有后述筒部34的外周面34A的筒状的内周侧壁面、及具有后述内周面43的筒状的外周侧壁面。收容部5中收容密封体7。

密封体7包含活塞部710及密封环720。此处，使用图3(a)～图3(c)对活塞部710与密封环720的构造进行进一步说明。图3(a)是凸缘3的轴方向剖面图。图3(b)是活塞部710的轴方向剖面图。图3(c)是密封环720的轴方向剖面图。如图3(a)～图3(c)所示，凸缘3、活塞部710、密封环720分开制作。

如图3(b)所示，活塞部710具有基部71、密封材711、及密封材712。基部71具有受压部71a、筒部71b、凸部71c、及凹部713。如图3(c)所示，密封环720具有基部72、密封材721、密封材722、及密封材723。基部72具有槽72a、卡合部72b、及圆环部72c。

回到图2的说明。在活塞部710的外周面，如图2所示具有大径部715(受压部71a的外周面)与小径部716(筒部71b的外周面)。活塞部710在设置于大径部715的凹部715A具有密封材711，在设置于小径部716的凹部716A具有密封材712。此外，活塞部710在与凸缘3的凹部33相向的端面717具有凹部713，在与密封环720的连接面718具有凸部71c。

密封环720在设置于外周面726的凹部726A具有密封材721，在设置于内周面727的凹部727A具有密封材722，在设置于紧固面6侧的端面728的凹部728A具有密封材723，在作为紧固面3A侧的端面的连接面729具有槽72a。

凹部33与凹部713之间设置着压缩弹簧50。

活塞部710及密封环720通过将凸部71c与槽72a卡合而相互连接。因此，活塞部710及密封环720可作为密封体7一体地移动。另外，以后对凸部71c与槽72a的卡合的详情进行叙述。

从连接器9导入的压缩空气通过通气口42而作用于活塞部710的受压部71a。密封材711将活塞部710与框体基部4的内周面43的间隙加以密封。密封材712将活塞部710与框体基部4的内周面44的间隙加以密封。利用密封材711、密封材712的密封来防止压缩空气浅漏。活塞部710经由受压部71a而从压缩空气受到紧固面3A侧的力。而且，活塞部710经由凹部713而从压缩弹簧50受到紧固面6侧的力。在从压缩空气受到的力比从压缩弹簧50受到的力大的情况下，密封体7向紧固面3A侧滑动移动。相反，在从压缩弹簧50受到的力比从压缩空气受到的力大的情况下，密封体7向紧固面6侧滑动移动。即，密封体7利用压缩弹簧50及压缩空气，沿开口部31与开口部41的相向方向而滑动移动。

在阀体8完全关闭(θ＝0)时，密封体7受到所述压缩弹簧50的力而向紧固面6侧滑动移动，且可经由密封环720的密封材723而抵接于阀体8。由此，可遮断从真空处理装置流出且沿开口部31及开口部41的内周侧流动并向真空泵流出的气体(图2所示的气体G)，即，可使真空阀1为关闭状态。

密封材721将密封环720与外壳的内周面44，即，与收容部5的外周侧壁面的间隙加以密封。密封材722将密封环720与筒部34的外周面34A，即，与收容部5的内周侧壁面的间隙加以密封。

这样，真空阀1包括环状收容部5、及收容于收容部5的环状的密封体7，在收容部5与密封体7之间设置着密封材721、密封材722，因此能够确保密封材721、密封材722的密封性，且可防止气体G向活塞部710侧浅漏。结果，真空阀1的可靠性提高。

而且，密封环720上设置着密封材721、密封材722，因而可使密封环720与活塞部710的连接区域不会与气体G接触。密封环720与活塞部710的连接区域为磨损部位，因而即便假如产生磨损屑等，也可防止该磨损屑等向气体G中流出。

另外，设置于密封体7的上表面717与凸缘3抵接，由此密封体7向紧固面3A侧的移动停止。

图4(a)～图4(c)至图6(a)～图6(d)是说明活塞部710的基部71与密封环720的基部72的连接构造的图。图4(a)～图4(c)是说明基部71的构造的图，图4(a)是基部71的A箭号视图(参照图3(a)～图3(c))，图4(b)是X1-X1剖面图，图4(c)是X2-X2剖面图。在基部71的与密封环720的连接面718，即，筒部71b的端面718上，形成着环状的凸部71c。在凸部71c上沿着周向在多处形成着卡合部71d。图4(a)～图4(c)所示的例中，以90度间距形成4处。卡合部71d的剖面形状为三角形，且以向凸部71c的内周侧突出的方式形成。

图5(a)～图5(c)是说明密封环720的基部72的构造的图，图5(a)是基部72的B箭号视图(参照图3(a)～图3(c))，图5(b)是X3-X3剖面图，图5(c)是X4-X4剖面图。在基部72的与活塞部710的连接面729上形成着环状的槽72a。在槽72a上沿周向在多处形成着卡合部72b。图5(a)～图5(c)所示的例中，以90度间距形成4处。未形成卡合部72b的区域的槽72a的剖面形状如图5(b)所示，内侧侧面为垂直的面。另一方面，槽72a的外侧侧面成为以槽宽朝向底面变窄的方式倾斜的斜面。

图6(a)～图6(d)是密封环720的基部72对活塞部710的基部71的连接的说明图。图6(a)、图6(b)所示的工序中，利用图4(a)～图4(c)及图5(a)～图5(c)所示的配置，使活塞部710的基部71及密封环720的基部72的连接面相向。此时，凸部71c的形成着卡合部71d的部分如图6(a)(X1-X1剖面部分)般，插入到密封环720的基部72的槽72a的未形成着卡合部72b的部分。另一方面，凸部71c的未形成卡合部71d的部分如图6(b)(X2-X2剖面部分)般，插入到基部72的槽72a的形成着卡合部72b的部分。

然后，如果从图6(a)、图6(b)所示的状态开始，使密封环720的基部72相对于活塞部710的基部71旋转45度，则成为图6(c)、图6(d)所示的状态。凸部71c的形成着卡合部71d的部分如图6(c)(X1-X1剖面部分)般，向槽72a的未形成着卡合部72b的部分移动。结果，活塞部710的基部71侧的凸部71c的卡合部71d与密封环720的基部72侧的槽72a的卡合部72b卡合，而在活塞部710的基部71固定着密封环720的基部72。另一方面，如果使密封环720的基部72旋转45度，则凸部71c的未形成卡合部71d的部分如图6(d)(X2-X2剖面部分)般，向槽72a的未形成卡合部72b的部分移动。

以上，如使用图4(a)～图4(c)至图6(a)～图6(d)进行说明般，密封环720可装卸地卡合于活塞部710。因此，无须将真空阀1从真空处理装置或真空泵卸下，使用设置着能够开闭的盖11的取出口12(参照图1)便可简便地更换密封环720。

气体G一般来说为腐蚀性的工艺气体(process gas)，因而密封材721、密封材722、密封材723容易被气体G侵蚀。因此，密封材721、密封材722、密封材723的更换频率高。本实施方式中，在可简便卸下的密封环720上，不仅设置密封材723，也如上所述设置着密封材721、密封材722，因而可简便地进行密封材721、密封材722、密封材723的更换。

本实施方式的真空阀包括以下的构成，其结果是，实现以下的作用效果。

(1)真空阀1包括：框体2，形成着相向的一对开口部31、41：阀体8，在一对开口部31、41之间拔插：以及环状的密封体7，利用压缩空气的压力在框体2内向开口部31、开口部41的相向方向(图2的上下方向)滑动移动，且抵接于插入到开口部31、开口部41间的阀体8而成为阀关闭状态。

在框体2上形成着环状的收容部5，所述环状的收容部5具备内周侧壁面34A及外周侧壁面44，且收容部5收容滑动移动的密封体7。

在密封体7的内周面727及外周面726分别设置着将密封体7与内周侧壁面34A的间隙加以密封的密封材722，及将密封体7与外周侧壁面44的间隙加以密封的密封材721。

如上所述，包括环状的收容部5、及收容于收容部5的环状密封体7，且在收容部5与密封体7之间设置密封材721、密封材722，因此确保密封材721、密封材722的密封性，而真空阀1的可靠性提高。

(2)密封体7包括：设置着密封材721、密封材722的密封环720，以及在滑动方向(图2的上下方向)上连接密封环720而利用压缩空气的压力滑动驱动的活塞部710。

如此，即便利用活塞部710与密封环720连接，因在密封环720上设置着密封材721、密封材722，所以能够使得从真空处理装置流出且沿开口部31及开口部41的内周侧流动并向真空泵流出的气体(图2所示的气体G)，与密封环720和活塞部710的连接区域不发生接触。

结果，可防止可能从密封环720与活塞部710的连接区域产生的磨损屑向气体G中流出。

(3)框体2在活塞部710的连接面718形成着具有卡合部71d的凸部71c，在密封环720的连接面729形成着具有卡合部72b的槽72a，该具有卡合部72b的槽72a可装卸地卡合于具有卡合部71d的凸部71c。

由此，可将密封环720从活塞部710装卸。

此外，因具有可开闭的取出口12，无须从真空处理装置或真空泵卸下真空阀便可简便地进行密封环720的更换。在密封环720上如上所述设置着密封材721、密封材722，因而也可简便地进行密封材721、密封材722的更换。

此处，作为比较例，列举专利文献1记载的具有使用螺栓的密封体的真空阀(以下称作真空阀60)，并与图2所示的本实施方式的真空阀1进行对比。图8表示比较例的真空阀60。比较例的真空阀60与本实施方式的真空阀1的主要不同点在于密封体的构成。真空阀60的密封体61包括环状的活塞62、环状的密封环64、及将活塞62与密封环64加以连接且在周向上配置着多个的螺栓63。

(对比1)

关于密封材的密封性的对比。

如上所述，在将环状的活塞62与环状的密封环64利用多个螺栓63加以连接的情况下，需要精度优良地使活塞62中的各螺栓的安装位置与密封环64中的相对应的螺栓安装位置相向。在相对应的一对螺栓安装位置发生位置偏移的情况下，螺栓63的轴相对于滑动方向倾斜。该情况下，伴随螺栓63的上下移动而密封材631的密封性劣化(参照图9)。使用图9进行具体说明。图9是比较例的真空阀的密封体的螺栓周边的放大图。图9中，如果倾斜的螺栓63如虚线630般向下方移动，则在图示左侧密封性劣化。结果，会产生从连接器9导入的压缩空气向真空系统流入的问题。而且，螺栓63与壁面65、壁面66接触，而产生划痕或动作不良的问题。

另一方面，本实施方式的真空阀1的密封体7上，环状的活塞部710与环状的密封环720以在滑动方向上叠层的方式连接，因而不会产生所述问题。因此，可保持密封材721、密封材722等的密封性为良好。

(对比2)

关于密封体的强度的对比。

在比较例的真空阀60的密封体61中，环状的活塞62与环状的密封环64利用在周向上配置着多个的螺栓63加以连接。由此，密封体61中，螺栓63与螺栓63之间未设置将环状的活塞62与环状的密封环64加以连接的构件，而是隔开间隙。结果，强度不足，密封体61变形，螺栓63倾斜，而存在导致如图9所示的密封体61的螺栓63上设置的密封材631的密封性劣化的可能性。

另一方面，本实施方式的真空阀1的密封体7中，环状的活塞部710与环状的密封环720以在滑动方向上叠层的方式加以连接，因而密封体7的周向上并未隔开所述间隙。结果，可提高密封体7的强度，可防止密封体7的变形。此外，密封体7不易变形，因此可将密封体7的密封材721、密封材722等的密封性保持为良好。

(对比3)

关于密封材的所需数量的对比。

比较例的真空阀60的密封体61是为了使压缩空气不会向真空系统侧浅漏而在各螺栓63上设置密封材631。

另一方面，本实施方式的真空阀1的密封体7仅在内周侧具有密封材722，在外周侧具有密封材721(或密封材712)，因而所需密封材为两个。由此，相比于比较例能够减少所需密封材的数量。结果，可减轻更换作业的负担。

(对比4)

关于连接区域所放置的环境的对比。

比较例的真空阀60中，密封环64与螺栓63是通过将凸部63a与凹部64a卡合而加以连接。该卡合部中有时产生磨损屑。比较例的真空阀60中，该连接区域与气体G接触。因此，有所述磨损屑向真空系统侧流出的担心。

另一方面，本实施方式的真空阀1的密封体7中，密封环720与活塞部710的连接区域并不与气体G接触，因而即便假如产生磨损屑也不会向气体G流出。

(对比5)

关于密封材的更换的简便性的对比。

在气体G具有腐蚀性的情况下，与气体G接触的密封材容易被侵蚀，因而更换频率增高。

比较例的真空阀60中，与气体G接触的密封材为密封材631、密封材641、密封材642。关于密封材641、密封材642，因设置在可装卸的密封环64上，所以更换简便。然而，对于设置在螺栓63的周面的密封材631而言，如果不从真空处理装置或真空泵卸下真空阀60，进而不卸下凸缘3，则无法更换。

另一方面，本实施方式的真空阀1的密封体7中，与气体G接触的密封材为密封材721、密封材722、密封材723。密封材721、密封材722、密封材723均设置在可装卸的密封环720上，因而密封材721、密封材722、密封材723中的任一者的更换均能够简便地进行。

本实施方式的真空阀1也可如以下般变形。

-关于密封体7的驱动的变形例1-

图7(a)是表示关于密封体7的驱动的变形例1的图。以上的实施方式所示的密封体7，如图2所示利用压缩空气与压缩弹簧50而驱动，但如图7(a)所示的本变形例般，也可代替压缩弹簧50而使用压缩空气。该情况下，关于密封材，除以上的实施方式中所使用的密封材之外，需要在活塞部710的内周侧追加密封材714。即便如此变形，也能够实现与以上的实施方式相同的作用效果。

-关于密封体7的驱动的变形例2-

图7(b)是表示关于密封体7的驱动的变形例2的图。以上的实施方式所示的密封体7如图2所示，利用压缩空气而向图2的图示上侧移动，且利用压缩弹簧50而向图2的图示下侧移动。如图7(b)所示，本变形例的密封体7利用压缩弹簧50而向图2的图示上侧移动，利用压缩空气而向图2的图示下侧移动。即便如此变形，也能够实现与以上的实施方式相同的作用效果。

-关于密封体7的驱动的变形例3-

图7(c)是表示关于密封体7的驱动的变形例3的图。以上的实施方式所示的密封体7如图2所示，利用压缩空气向图2的图示上侧移动，利用压缩弹簧50向图2的图示下侧移动。如图7(c)所示，本变形例的密封体7使用电磁铁52代替压缩空气，对活塞部710进行磁力吸引，由此向图2的图示上侧移动。因此，本变形例的活塞部710利用磁性材料而制作。而且，本变形例的密封体7与以上的实施方式同样地利用压缩弹簧50向图2的图示下侧移动。即便如此变形，也能够实现与以上的实施方式相同的作用效果。

-密封环与活塞部的卡合关系的变形-

以上，在密封环720的连接面729形成具有卡合部72b的槽72a，在活塞部710的连接面718形成具有卡合部71d的凸部71c，但不限定于此。也可在密封环720的连接面729形成具有卡合部的凸部(称作凸部A)，在活塞部710的连接面718形成具有与凸部A卡合的卡合部的槽。

以上，密封体7利用压缩空气的压力而驱动，但也可利用油压等其他流体压来进行驱动。而且，还可利用电磁铁来进行驱动。

本发明并不限定于以上所示的内容。在本发明的技术思想的范围内考虑的其他形态也包含于本发明的范围内。

Claims (2)

1.一种真空阀，其特征在于包括：

框体，形成着相向的一对开口部；

阀体，在所述一对开口部之间拔插；以及

环状密封体，在所述框体内沿所述一对开口部的相向方向滑动移动,抵接于插入到所述一对开口部之间的所述阀体而成为阀关闭状态，

所述框体上形成着环状收容部，所述环状收容部具备内周侧壁面及外周侧壁面并且收容滑动移动的所述密封体，

在所述环状密封体的内周面及外周面分别设置着：将所述密封体与所述内周侧壁面的间隙加以密封的第一密封材，及将所述密封体与所述外周侧壁面的间隙加以密封的第二密封材，

所述密封体包括密封环及活塞部，所述密封环设置着所述第一密封材及第二密封材，所述活塞部在滑动方向上连接所述密封环而被滑动驱动，所述活塞部具有受压部及筒部，所述活塞部的外周面具有大径部及小径部，所述大径部是所述受压部的外周面，所述小径部是所述筒部的外周面。

2.根据权利要求1所述的真空阀，其特征在于：

在所述密封环及所述活塞部其中一个的连接面形成着凸状卡合部，

在所述密封环及所述活塞部其中另一个的连接面形成着凹状卡合部,所述凹状卡合部能够装卸地卡合于所述凸状卡合部。