CN107407427B - 阀、特别是真空阀 - Google Patents

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Abstract

一种阀(1)、特别是真空阀，带有至少一个阀壳体(2)和至少一个关闭机构(3)和至少一个阀座(4)，其中，所述阀座(4)包围该阀(1)的至少一个阀开口(5)，由至少一个关闭机构传动件(6、7)可使得所述关闭机构(3)在至少一个打开位置与关闭位置之间来回移动，在所述打开位置，所述关闭机构(3)至少部分地打开所述阀开口(5)，在所述关闭位置，所述关闭机构(3)利用所述关闭机构(3)的密封面(8)为了关闭所述阀开口(5)而顶压到所述阀座(4)上，其中，所述阀(1)的至少一个表面(9)具有小于或等于0.4μm、优选小于或等于0.25μm的平均的粗糙度RZ。

Description

阀、特别是真空阀
本发明涉及一种阀、特别是真空阀，其带有至少一个阀壳体和至少一个关闭机构和至少一个阀座，其中，阀座包围该阀的至少一个阀开口，由至少一个关闭机构传动件可使得关闭机构在至少一个打开位置与关闭位置之间来回移动，在所述打开位置，关闭机构至少部分地释放阀开口，在所述关闭位置，关闭机构利用关闭机构的密封面为了关闭阀开口而顶压到阀座上。
此外，当制造或处理过程必须在规定的气氛中、在规定的压力状况下特别是在所谓的真空中即在负压中进行时，这种阀特别是作为真空阀被予以采用。这些阀可以用于使得各腔比如过程腔或转移腔可关闭地且耐压地相互连接。在这种应用中，阀的阀壳体经常安置在相应腔的腔壁上。集成式的设计也是可行的。阀的阀开口于是大多与相应的腔开口对齐。如果关闭机构位于打开位置，则阀开口至少部分地释放，要处理的工件可以装入到相应的腔中，或者从所述腔中取出。如果阀处于关闭位置，则腔被密封，且可以产生对于相应的过程所需要的状况特别是压力状况。但上述类型的阀也可以是所谓的配给阀，其中，阀用于将流体特别是气体配给到腔等中。
为了能够进行相应的过程，大多非常重要的是，尽可能地减少并非所愿的颗粒的侵入、产生和输送，或者最好彻底予以禁止。
本发明的目的是，在这方面改善上述类型的阀。
对此根据本发明提出，阀的至少一个表面具有小于或等于0.4μm(微米)、优选小于或等于0.25μm的平均的粗糙度RZ。
换句话说，根据本发明规定，阀的至少一定的表面很光滑，即设有很小的粗糙性。无论是干扰性颗粒的附着还是其产生都由此可以明显得到减少，如下面还要予以详述。表示粗糙性的平均的粗糙度RZ根据DIN EN ISO 4287来确定。这因而不必继续介绍。RZ-值的测量可优选借助无接触式的干涉式显微术来进行。适合于此的、在市场上提供的测量仪例如是Mahr公司的白光干涉仪WLI MarSurf CW100、Veeco公司的Wyko NT1100和Alicona公司的InfiniteFocus G5。
具有根据本发明的粗糙性或光滑度的阀表面优选是磨光铣削的和/或磨光车削的表面。在这种意义下，用来制造本发明的阀的方法规定，对表面铣光和/或车光。通过铣光以及车光(Glanzdrehen)，可以避免在表面上在型材尖端形成细微毛刺。
所述表面例如可以由铝或铝合金构成，或者至少具有这种材料。这里特别优选的是根据EN 573-3:2007(D)的5000系列或6000系列的铝合金。在该标准中提到的5083、6061和/或6082类型可视为特别优选的铝合金。替代于铝，例如有特种钢。因而也可以规定，阀的所述表面由特种钢构成，或者具有这种材料。
特别优选地，针对提到的动态的密封件采用根据本发明的表面，即，所述密封件在阀的工作期间打开和关闭。因而本发明的特别优选的设计方式规定，在阀壳体的阀座上和/或在关闭机构的密封面上构造了具有根据本发明微小的粗糙性或高的平滑度的表面。由此相比于现有技术明显减少了在关闭机构打开和关闭时在摩擦面上的颗粒形成，尤其是在如下应用中就是这样：阀的密封件比如橡胶密封件或其它弹性体密封件在关闭位置中被顶压到表面上，所述密封件在打开位置又提升离开所述表面。通过根据本发明的平滑的表面，在很大程度上减小了在关闭机构打开和关闭时在密封件上的磨损，从而相比于现有技术导致颗粒形成减少很多，或者根本就不再有颗粒形成。弹性体密封件可以在无需附加处理的情况下予以采用。
但是，根据本发明平滑的表面不仅可以应用于动态的密封件，而且可以应用于静态的密封件，以便减少颗粒产生。因而在这种意义下也可以规定，表面构造在阀的密封座上，密封件在阀的工作期间持久地顶压到所述密封座上。这里要考虑到，通过压力建立和压力卸载，即使在这种静态密封件的区域中，相互接触的构件也会出现一定的运动，从而这里也有意义的是，通过相应平滑的表面，尽最大程度地减少或者彻底避免颗粒产生。
但除了所提到的密封面、阀座和密封座外，也可以在阀的其它部分区域上采用根据本发明的表面。作为其特别优选的例子要提到的是，所述表面至少构造在阀壳体的和/或关闭机构的部分区域上，该部分区域在阀的工作期间与过程流体、特别是与过程气体接触。由此特别是防止：颗粒会沉积在阀壳体的或关闭机构的所述部分区域的根据本发明非常平滑地构造的表面上。由此也可非常简单且有效地清洁这些表面。这种情况下的另一种效果是，由于在这些表面上的低程度的颗粒附着，可以实现把过程流体或气体从装备有本发明的阀的过程腔中更快速地泵出。
特别优选地，阀的具有所提到的根据本发明微小的粗糙性的表面构造成在光学上镜反射的表面。由此也防止这些表面、进而还有阀壳体和/或关闭机构因过程腔中的热辐射而不必要地变热。热辐射在本发明的表面上至少在很大程度上被反射，进而通过反向辐射节省能量地保留在过程中。阀的构件因而出现较小的变热。由此也可以采用成本低廉的材料，比如在较热的过程中采用弹性体密封件，或者采用铝或铝合金，以代替奥氏体钢或特种钢。此外，由此可考虑在阀传动件中的较低的温度，且可考虑通常较小的构件热负荷。在这种意义下，本发明的优选的设计方式规定，对于电磁辐射来说，所述表面具有至少0.8、优选至少0.9的反射率。该反射率应优选达到0.01μm(微米)和1000μm之间的波长范围内，特别是在热辐射、即红外辐射和可见光的范围内。所述反射率既包括入射的电磁辐射的定向地反射的部分，也包括其散射地反射的部分，且例如可以用乌布利希球予以测量。
根据本发明的阀可以被构造为，使得阀开口用来能使得要处理的工件穿过阀开口被输送。阀开口的大小于是可以适配于要被输送穿过的工件的大小。在这些设计方式中，一个或多个关闭机构可以板状地或盘状地构造。这种阀也可以称为转移阀。但本发明的阀完全也可以是所谓的气体配给阀。就所述气体配给阀而言，关闭机构可以例如以尖端的形式设计、锥式地成型等等。在动态密封面的情况下，既可以在阀壳体的阀座上又可以在关闭机构的密封面上设置本已公知的密封件。分别与其对应的或者在关闭机构的关闭位置与密封件配合作用的另一面于是有益地具有根据本发明的光滑度或微小的粗糙性。
如已述，根据本发明的阀优选应用在所谓的真空技术中。如果达到了具有小于或等于0.001mbar(毫巴)或0.1帕斯卡的压力的工作状态，则通常就可以说是真空技术。真空阀是被设计用于这些压力范围和/或相对于外界的相应压差的阀。但是，当真空阀被设计用于低于标准压力即低于1bar的压力时，通常也可以说是真空阀。
本发明的其它优点和细节将在下面示范性地借助实施例予以介绍。其中：
图1至5为阀的根据本发明的第一实施例的视图；
图6和7示出本发明的阀的第二实施例；和
图8示出本发明的阀的第三实施例。
图1至5中示意性地示出的第一实施例是一种存在两个关闭机构3的真空阀，这些关闭机构分别在其根据图5的打开位置及其根据图3的关闭位置之间进行L形的移动。这种阀1在现有技术中基本上也称为L阀。
图1为阀1的阀壳体2的外部视图。在图1中，关闭机构3位于其打开位置，在该实施例中，这些关闭机构在所述打开位置完全释放阀开口5。图2至5中所示分别为阀1的纵剖视图。在图2中示出，阀1是如何设置在两个仅局部地示出的腔12之间的，以便借助阀开口5可关闭地连通它们的腔开口13。如在现有技术中本已公知的那样，腔12可以是过程腔，在这些过程腔中，在规定的气氛和规定的压力状况下进行处理和/或制造过程。但其完全也可以是所谓的转移腔，这些转移腔用于使得要处理的工件从一个过程腔转运到另一过程腔中。这些腔12在图3至5中并未示出。
为了能够使得该实施例的关闭机构3在根据图5的打开位置、在图2与4中所示的中间位置和在图3中示出的关闭位置之间来回运动，在该实施例中给这些关闭机构设置了两个关闭机构传动件6和7。借助于关闭机构传动件6，这些关闭机构3沿着运动方向16在根据图5的打开位置和根据图2与4的中间位置之间来回直线运动。在所示实施例中，关闭机构传动件6是活塞-汽缸-设备，其带有汽缸14和可在该汽缸中采用公知的方式移动的活塞15。该活塞15与阀杆19固定地连接。关闭机构传动件7和关闭机构3位于阀杆19的背离活塞15的一侧。在该实施例中，关闭机构传动件7也被构造成活塞-汽缸-设备，其分别构造有汽缸14和活塞15。在每个关闭机构传动件7的每个活塞15上都固定着关闭机构3。借助关闭机构传动件7，可以使得关闭机构3在根据图2与4的中间位置和根据图3的关闭位置之间沿着这里同样直线的第二运动方向17来回运动。这种关闭机构传动件6和7的构造在现有技术中本已公知，且在此仅示意性地和示范性地示出。原则上，本发明可以采用各种不同的本已公知的关闭机构传动件6和/或7来实现。可以给本发明的阀仅设置一个关闭机构传动件，但可以设置多个关闭机构传动件。
在此板状地或盘状地构造的关闭机构3在其全部的工作位置中都位于阀壳体2的内腔室21中。关闭机构3在其关闭位置顶压到阀座4上，这些阀座在所示实施例中位于阀壳体2的相应的内侧面上。在关闭机构3上分别构造了密封面8，这些密封面在该实施例中分别带有密封件10，所述密封件在关闭机构3的关闭位置顶压到阀座4上，且在中间位置以及在打开位置提升离开阀座4。当然也可以把密封件10构造在阀座4上，且仅在关闭位置顶压到关闭机构3的密封面8上。密封件10也可以一体地集成到阀座4或密封面8中。在相应地设计阀座4和密封面8的情况下，也可以完全省去单独的密封件10。
为了能够对关闭机构3、关闭机构传动件7或者通常在阀壳体2的内腔室21中进行维护工作，阀壳体2的一部分可从余下的阀壳体2取下地以顶盖18形式被构造。为了密封顶盖，也存在密封件10，这些密封件分别顶压到顶盖18的相应的密封座11上。
阀1的或真空阀的这些特征在现有技术中本已公知，在这里仅仅示范性地介绍。
按照本发明，在该实施例中现在规定，在减少颗粒形成和颗粒附着的意义下，阀壳体2上的和关闭机构3上的不同的表面9具有小于或等于0.4μm、优选小于或等于0.25μm的平均的粗糙度(Rautiefe)RZ。在所示实施例中，这首先就涉及到阀座4，这些阀座设有相应地根据本发明光滑的表面9。关闭机构3上的密封件10和阀座4共同地分别形成了动态的密封件，在现有技术中，在关闭机构3打开和关闭时通过摩擦而在所述动态的密封件上出现颗粒形成。通过按照本发明将阀座4构造成相应地光滑的表面9的形式，在这些摩擦面上的颗粒形成相比于现有技术明显减少或者优选完全得到避免。
在该实施例中，顶盖18上的密封座11和指配于这些密封座的密封件10形成了所谓的静态的密封件，其在阀1的正常工作期间不打开或者彼此分开。尽管如此，在压力建立和压力卸载时，在这些密封面上也出现一定程度的运动，因而在现有技术中也在一定的范围内出现并非所愿的颗粒形成。为了避免此点，在这里所示的实施例中，顶盖18上的密封座11同样被实施成表面9，这些表面具有小于或等于0.4μm、优选小于或等于0.25μm的平均的粗糙度RZ。由此也在这些所谓的静态的密封面上至少减少、优选完全避免了颗粒形成。
此外在该实施例中，在阀壳体2的和关闭机构3的在阀1工作期间与过程流体或气体处于接触中的全部的部分区域上，根据本发明构造了光滑的表面9。由此一方面使得在阀壳体2的和关闭机构3的这些表面上的颗粒附着出现明显减少，由此也可以明显更好地清洁这些表面。另外，在这些表面上的减少的颗粒附着实现了在阀1和腔12中的更快速的压力卸载和建立。
这些表面9优选被实施成在光学上镜反射的表面，其对于电磁辐射优选具有至少0.8、优选至少0.9的反射率。由此使得在腔12中产生的过程热量出现强烈的反射。相应表面或壁的并非所愿的变热通过热辐射的这种强烈的反射得到明显减小或避免，这在整体上导致更小的能量损耗，进而也导致在这些腔12中执行过程时更小的能量消耗。此外再次参见这种强烈地反射热量的表面9的开篇已提到的其它优点。
因而在该第一实施例中，全部关键的表面都设计成根据本发明的表面9，这些表面带有根据本发明的小的粗糙性。当然并非必须如此，也可以给在这种阀或其它阀1上的少许表面和/或其它表面配备相应地根据本发明光滑的表面9。
最后要借助图6至8中的实施例示范性地说明，根据本发明光滑的表面9当然也可以应用在完全不同类型的本已公知的阀中。作为其例子，图6和7中的实施例是所谓的摇摆阀，就所述摇摆阀而言，关闭机构3连同阀杆19并不像第一实施例中那样直线地在打开位置与中间位置之间来回移动，而是在这些位置之间沿图7中所示的运动方向16围绕轴线20摆动。关闭机构3的在根据图6的中间位置与关闭位置之间的运动如同第一实施例中那样借助关闭机构传动件7沿第二运动方向17进行。
在图7中从封闭腔12之一的方向以侧视图再一次示出根据图6的在此被设计成摇摆真空阀的阀1，其带有透明地示出的阀壳体2。图7也是非常简化的示意图。关闭机构3和阀杆19在图7中在实线视图内处于根据图6的中间位置，在该中间位置，关闭机构3已经遮盖阀开口5，但尚未顶压到阀座4上。附加地在图7中还用虚线示出了关闭机构3和阀杆19的打开位置。由图7可简单地看出如何由关闭机构传动件6使得关闭机构3连同阀杆19在中间位置和打开位置之间沿第一移动方向16围绕摆动轴线20来回摆动。这本已公知，不必进一步介绍，如同这里未详细示出的阀杆19相对于阀壳体2的密封一样，这种密封例如可以通过相应的波纹管密封件等予以实现。
撇开当关闭机构3在打开位置与中间位置之间运动时的所述区别不看，根据图6和7的该第二实施例在其它之处的设计与第一实施例完全相同，从而可以相应地参见上述说明。此点尤其也适用于不同的表面9的根据本发明的设计及由此实现的优点。
图8示范性地且示意性地示出第三种阀1或真空阀，在其中可以采用根据本发明的光滑的表面9。这是一种所谓的楔阀，在其中关闭机构3楔形地构造。该阀1只需要一个唯一的关闭机构传动件6，其使得关闭机构3在图8中所示的关闭位置与在此未示出的打开位置之间移调，在所述打开位置，关闭机构3释放阀开口5。在该实施例中，关闭机构3的运动仅仅沿着第一运动方向16进行，即仅仅直线地沿着一个方向和相反的方向进行。这种楔阀本已公知，不必予以详述。但根据本发明，在该实施例中现在也规定，阀座4、密封座11以及阀壳体2的和关闭机构3的在阀1工作期间与过程流体或气体接触的全部的部分区域都配备了本发明的表面9，这些表面具有小于或等于0.4μm、优选小于或等于0.25μm的平均的粗糙度RZ。
在其它之处，只要可应用，可参见第一实施例及其说明，从而无需补充地介绍该第三实施例。
最后再次指出，撇开明确地示出的阀类型外，当然也可以给多个其它阀和其它类型的阀配备根据本发明的表面9。作为其它范例，在不限制通用性的情况下，要提及角阀和所谓的Monovat阀，其只带有一个关闭机构或关闭盘，以及最后，只要可用，要提及全部其它的本已公知的阀类型。它们可以具有一个、两个阀传动机构，或者也可以具有多个阀传动机构。
附图标记列表
1 阀
2 阀壳体
3 关闭机构
4 阀座
5 阀开口
6 关闭机构传动件
7 关闭机构传动件
8 密封面
9 表面
10 密封件
11 密封座
12 腔
13 腔开口
14 汽缸
15 活塞
16 第一运动方向
17 第二运动方向
18 顶盖
19 阀杆
20 摆动轴线
21 内腔室

Claims (12)

1.一种阀(1)，带有至少一个阀壳体(2)和至少一个关闭机构(3)以及至少一个阀座(4)，其中，所述阀座(4)包围该阀(1)的至少一个阀开口(5)，由至少一个关闭机构传动件(6、7)能使得所述关闭机构(3)在至少一个打开位置与关闭位置之间来回运动，在所述至少一个打开位置，所述关闭机构(3)至少部分地释放所述阀开口(5)，在所述关闭位置，所述关闭机构(3)利用所述关闭机构(3)的密封面(8)顶压到所述阀座(4)上以便关闭所述阀开口(5)，其特征在于，所述阀(1)的至少一个表面(9)具有小于或等于0.4μm的平均的粗糙度RZ，以及对于电磁辐射来说，所述表面(9)具有至少0.8的反射率。
2.如权利要求1所述的阀(1)，其特征在于，所述表面(9)是铣光的和/或车光的表面，和/或是在光学上镜反射的表面。
3.如权利要求1或2所述的阀(1)，其特征在于，所述表面(9)由铝或铝合金或特种钢构成，或者具有铝或铝合金或特种钢。
4.如权利要求3所述的阀(1)，其特征在于，所述表面(9)由5000系列或6000系列的铝合金构成，或者具有5000系列或6000系列的铝合金。
5.如权利要求1所述的阀(1)，其特征在于，所述表面(9)构造在所述阀座(4)上和/或构造在所述关闭机构(3)的密封面(8)上。
6.如权利要求5所述的阀(1)，其特征在于，在所述关闭位置，所述阀(1)的密封件(10)顶压到所述表面(9)上，所述密封件(10)在所述打开位置提升离开所述表面(9)。
7.如权利要求1所述的阀(1)，其特征在于，所述表面(9)构造在所述阀(1)的密封座(11)上，密封件(10)在所述阀(1)的工作期间持久地顶压到所述密封座上。
8.如权利要求1所述的阀(1)，其特征在于，所述表面(9)至少构造在所述阀壳体(2)的和/或所述关闭机构(3)的部分区域上，所述部分区域在所述阀(1)的工作期间与过程流体接触。
9.如权利要求1所述的阀(1)，其特征在于，所述阀是真空阀。
10.如权利要求1所述的阀(1)，其特征在于，所述阀(1)的至少一个表面(9)具有小于或等于0.25μm的平均的粗糙度RZ。
11.如权利要求1或10所述的阀(1)，其特征在于，对于电磁辐射来说，所述表面(9)具有至少0.9的反射率。
12.一种用来制造根据权利要求1至11中任一项所述的阀(1)的方法，其特征在于，对表面(9)进行铣光和/或车光。
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