CN117570214A - 一种楔形真空阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种楔形真空阀，包括阀芯、耐磨垫块、密封法兰组件、波纹管组件、支撑壳体和气缸组件，所述阀芯的顶部通过与气缸组件进行连接，气缸组件通过底座安装在支撑壳体上方，密封法兰组件安装在支撑壳体下方，波纹管组件套设在气缸组件输出端拉杆的外壁，波纹管组件的上端与底座连接，波纹管组件的下端与阀芯的顶部连接；阀芯的两侧都设置有耐磨垫块，耐磨垫块在受到气缸组件向下驱动与密封法兰组件内侧的密封面进行抵接。本发明通过楔形真空阀解决了现有技术中的可靠性差、难以在高压差下开阀和气体沉积物容易导致密封失效和运动卡顿的技术问题。

Description

一种楔形真空阀

技术领域

本发明涉及真空阀门技术领域，具体涉及一种楔形真空阀。

背景技术

真空阀门是指在真空系统中，用来改变气流方向，调节气流量大小，切断或接通管路的真空系统元件，是半导体设备制造过程中不可或缺的真空设备。半导体设备的制程有运输废气的需求，这种工况要求真空插板阀具有高可靠性和易于开启的两种特征：

（1）高可靠性：气流中包含大量颗粒污染物、阀门里有大量沉积物的恶劣工况下，阀门关阀能保持密封性，并能顺利开、关阀门；

（2）易于开启：当阀门两侧压差较高（如0.1MPa）时，能够顺利开阀。

传统插板阀结构的阀芯、阀体之间采用橡胶圈密封，密封时，阀芯、阀体的金属面直接接触，以阀芯密封槽深度控制橡胶圈密封量；阀芯有钢球窝，钢球窝里面装有滚珠，以及弹簧或弹簧片结构用于辅助开关阀门；执行机构由气缸、波纹管和铰链机构组成，带动阀芯直线运动，完成开阀和关阀。

但是传统插板阀的结构特点导致它无法满足高可靠性和易于开启工况的要求：

①气体沉积物的堆积污染橡胶圈和密封面，导致阀芯密封失效；

②气体沉积物的堆积污染钢球窝、滚珠、铰链连接，导致机构运动卡顿；

③阀门无法在高压差下（如0.1MPa）开阀。

发明内容

本发明的目的在于提供一种楔形真空阀，以解决现有技术中的可靠性差、难以在高压差下开阀和气体沉积物容易导致密封失效和运动卡顿的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种楔形真空阀，包括阀芯、耐磨垫块、密封法兰组件、波纹管组件、支撑壳体和气缸组件，所述阀芯的顶部通过与气缸组件进行连接，气缸组件通过底座安装在支撑壳体上方，密封法兰组件安装在支撑壳体下方，波纹管组件套设在气缸组件输出端拉杆的外壁，波纹管组件的上端与底座连接，波纹管组件的下端与阀芯的顶部连接；阀芯的两侧都设置有耐磨垫块，耐磨垫块在受到气缸组件向下驱动与密封法兰组件内侧的密封面进行抵接。

进一步的，阀芯为半开式楔形结构，阀芯的两面分别为第一楔形面和第二楔形面，阀芯的顶部开设安装孔，第一楔形面和第二楔形面之间形成θ夹角，第一楔形面和第二楔形面关于安装孔的轴线对称，第二楔形面向第一楔形面方向进行开槽形成半开空腔。

进一步的，阀芯的第一楔形面和第二楔形面上都开设有对称的两个安装槽，第一楔形面上的两个安装槽与第二楔形面上开设的两个安装槽呈“十”字交叉布置；安装槽内设置耐磨垫块；第一楔形面的外边缘部位开设有环形的燕尾槽，燕尾槽内安装有橡胶圈。

进一步的，密封法兰组件通过焊接的连接方式固定在支撑壳体的下端，密封法兰组件由第一楔形法兰和第二楔形法兰组成，第一楔形法兰和第二楔形法兰相对的一面都为楔形面结构，第一楔形法兰上开设有楔形密封面，第二楔形法兰上开设有楔形支撑面一和楔形支撑面二，第一楔形法兰和第二楔形法兰的两个楔形面关于支撑壳体的中轴线对称，第一楔形法兰和第二楔形法兰的两个楔形面之间构成楔形角θ。

进一步的，耐磨垫块的表面设置有圆弧面，耐磨垫块分别安装在第一楔形面和第二楔形面的安装槽内，耐磨垫块的圆弧面与密封法兰组件的楔形密封面、楔形支撑面一和楔形支撑面二进行抵接。

进一步的，气缸组件的拉杆通过螺钉与阀芯的安装孔进行连接，气缸组件的拉杆外侧套设有波纹管组件。

进一步的，阀芯和气缸组件连杆的轴线与支撑壳体的中轴线重合。

基于上述技术方案，本发明可以产生如下有益效果：

（1）密封可靠性：阀芯、密封面采用楔形结构，阀芯关阀运动有两个阶段，其中第二阶段具有一定自清洁功能，提高了楔形真空阀的可靠性，令楔形真空阀能适应气体中有大量颗粒物污染物的工况。

（2）运动可靠性：简洁的运动机构替代了铰链、钢球窝等结构，杜绝了在气体颗粒较多的工况下机构运动卡顿的可能性。

（3）关阀自锁：阀芯具有凹槽结构，凹槽内安装耐磨垫块，在关到位时，耐磨垫块与密封面挤压，由于自锁角大于楔形角，挤压产生的摩擦力可令阀门自锁。

（4）高压差开阀：阀芯具有凹槽结构，凹槽内安装耐磨垫块，在关到位时，耐磨垫块与密封面挤压。在关到位时，耐磨垫块将与支撑面发生挤压，产生静摩擦力，当阀门两侧存在高压差，最大静摩擦力会进一步增大。但气缸的推力可以轻松克服摩擦力，推动阀门开启。

（5）减少粒子生成：密封部分，耐磨垫块的存在避免了阀芯与密封面的金属-金属接触，减少了开关阀门时，密封面、支撑面被摩擦过程中金属粒子的生成。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图一；

图2是本发明实施例的结构示意图二；

图3是本发明实施例的结构示意图三；

图4是本发明实施例阀芯的结构示意图；

图5是本发明实施例第一楔形面的结构示意图；

图6是本发明实施例第二楔形面的结构示意图；

图7是本发明实施例耐磨垫块的结构示意图；

图8是本发明实施例第一楔形法兰的结构示意图；

图9是本发明实施例第二楔形法兰的结构示意图；

图10是本发明实施例阀芯自适应对位时的局部放大图；

图11是本发明实施例的结构爆炸图；

图中：1、阀芯；1-1、第一楔形面；1-2、第二楔形面；1-3安装孔；1-4、燕尾槽；1-5、安装槽；2、耐磨垫块；2-1、圆弧面；3、第一楔形法兰；3-1、楔形密封面；4、第二楔形法兰；4-1、楔形支撑面一；4-2、楔形密封面二；5、波纹管组件；6、支撑壳体；7、底座；8、气缸组件；9、橡胶圈。

实施方式

为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的一种楔形真空阀做进一步详细的描述。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1-图11可知，本申请提供的一种楔形真空阀，其特征在于，包括阀芯1、耐磨垫块2、密封法兰组件、波纹管组件5、支撑壳体6和气缸组件8，所述阀芯1的顶部通过与气缸组件8进行连接，气缸组件8通过底座7安装在支撑壳体6上方，密封法兰组件安装在支撑壳体6下方，波纹管组件5套设在气缸组件8输出端拉杆的外壁，波纹管组件5的上端与底座7连接，波纹管组件5的下端与阀芯1的顶部连接；阀芯1的两侧都设置有耐磨垫块2，耐磨垫块2在受到气缸组件8向下驱动与密封法兰组件内侧的密封面进行抵接。

阀芯1为半开式楔形结构，阀芯1的两面分别为第一楔形面1-1和第二楔形面1-2，阀芯1的顶部开设安装孔1-3，第一楔形面1-1和第二楔形面1-2之间形成θ夹角，第一楔形面1-1和第二楔形面1-2关于安装孔1-3的轴线对称，第二楔形面1-2向第一楔形面1-1方向进行开槽形成半开空腔。

阀芯1的第一楔形面1-1和第二楔形面1-2上都开设有对称的两个安装槽1-5，第一楔形面1-1上的两个安装槽1-5与第二楔形面1-2上开设的两个安装槽1-5呈“十”字交叉布置；安装槽1-5内设置耐磨垫块2；第一楔形面1-1的外边缘部位开设有环形的燕尾槽1-4，燕尾槽1-4内安装有橡胶圈9。

密封法兰组件通过焊接的连接方式固定在支撑壳体6的下端，密封法兰组件由第一楔形法兰3和第二楔形法兰4组成，第一楔形法兰3和第二楔形法兰4相对的一面都为楔形面结构，第一楔形法兰3上开设有楔形密封面3-1，第二楔形法兰4上开设有楔形支撑面一4-1和楔形支撑面二4-2，第一楔形法兰3和第二楔形法兰4的两个楔形面关于支撑壳体6的中轴线对称，第一楔形法兰3和第二楔形法兰4的两个楔形面之间构成楔形角θ。

耐磨垫块2的表面设置有圆弧面2-1，耐磨垫块2分别安装在第一楔形面1-1和第二楔形面1-2的安装槽1-5内，耐磨垫块2的圆弧面2-1与密封法兰组件的楔形密封面3-1、楔形支撑面一4-1和楔形支撑面二4-2进行抵接。

其中，在开、关阀门的过程中，耐磨垫块2的存在避免了阀芯1与楔形密封面3-1之间的金属-金属接触，减少了开关阀门过程中，楔形密封面3-1，楔形支撑面一4-1、楔形支撑面二4-2受到摩擦导致的金属粒子生成，降低了金属污染。

气缸组件8的拉杆通过螺钉与阀芯1的安装孔1-3进行连接，气缸组件8的拉杆外侧套设有波纹管组件5。安装孔1-3与气缸组件8的连杆连接的轴孔间隙较大，阀芯1可上下小幅移动，从而保证阀门关闭时，阀芯1与楔形法兰组件的楔形面自适应对位。

阀芯1和气缸组件8连杆的轴线与支撑壳体6的中轴线重合。

本发明的操作原理为：

气缸组件8通过连杆驱动阀芯1在支撑壳体6内进行上下的移动实现开阀和关阀两个状态；

如图1所示，此时为阀芯1的“开到位”，阀芯1完全打开；

如图2所示，在气缸组件8的作用下阀芯1沿支撑壳体6的中轴线向下移动，阀芯1的第一楔形面1-1上设置的橡胶圈9与第一楔形法兰3的楔形密封面3-1发生接触；

如图3所示，此时为阀芯1的“关到位”，阀芯1持续下移，橡胶圈9与楔形密封面3-1持续紧密接触产生滑动摩擦，使得楔形密封面3-1与橡胶圈9表面的颗粒污染物被挤出，一定程度上实现密封面和密封材料的自清洁功能。

在“关到位”时，耐磨垫块2将与第二楔形法兰4的楔形支撑面一4-1和楔形支撑面二4-2发生挤压，产生静摩擦力令阀门自锁；当阀门两侧存在高压差，最大静摩擦力会进一步增大，但气缸的推力可以轻松克服摩擦力，推动阀门开启。

波纹管组件5包裹气缸组件8的连杆，防止连杆受到污染。阀芯1采用气缸组件8的连杆进行直线运动，杜绝了在气体颗粒较多的工况下机构运动卡顿的可能性。

可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。

Claims (7)

1.一种楔形真空阀，其特征在于，包括阀芯（1）、耐磨垫块（2）、密封法兰组件、波纹管组件（5）、支撑壳体（6）和气缸组件（8），所述阀芯（1）的顶部通过与气缸组件（8）进行连接，气缸组件（8）通过底座（7）安装在支撑壳体（6）上方，密封法兰组件安装在支撑壳体（6）下方，波纹管组件（5）套设在气缸组件（8）输出端拉杆的外壁，波纹管组件（5）的上端与底座（7）连接，波纹管组件（5）的下端与阀芯（1）的顶部连接；阀芯（1）的两侧都设置有耐磨垫块（2），耐磨垫块（2）在受到气缸组件（8）向下驱动与密封法兰组件内侧的密封面进行抵接。

2.根据权利要求1所述的一种楔形真空阀，其特征在于，所述阀芯（1）为半开式楔形结构，阀芯（1）的两面分别为第一楔形面（1-1）和第二楔形面（1-2），阀芯（1）的顶部开设安装孔（1-3），第一楔形面（1-1）和第二楔形面（1-2）之间形成θ夹角，第一楔形面（1-1）和第二楔形面（1-2）关于安装孔（1-3）的轴线对称，第二楔形面（1-2）向第一楔形面（1-1）方向进行开槽形成半开空腔。

3.根据权利要求2所述的一种楔形真空阀，其特征在于，所述阀芯（1）的第一楔形面（1-1）和第二楔形面（1-2）上都开设有对称的两个安装槽（1-5），第一楔形面（1-1）上的两个安装槽（1-5）与第二楔形面（1-2）上开设的两个安装槽（1-5）呈“十”字交叉布置；安装槽（1-5）内设置耐磨垫块（2）；第一楔形面（1-1）的外边缘部位开设有环形的燕尾槽（1-4），燕尾槽（1-4）内安装有橡胶圈（9）。

4.根据权利要求1所述的一种楔形真空阀，其特征在于，所述密封法兰组件通过焊接的连接方式固定在支撑壳体（6）的下端，密封法兰组件由第一楔形法兰（3）和第二楔形法兰（4）组成，第一楔形法兰（3）和第二楔形法兰（4）相对的一面都为楔形面结构，第一楔形法兰（3）上开设有楔形密封面（3-1），第二楔形法兰（4）上开设有楔形支撑面一（4-1）和楔形支撑面二（4-2），第一楔形法兰（3）和第二楔形法兰（4）的两个楔形面关于支撑壳体（6）的中轴线对称，第一楔形法兰（3）和第二楔形法兰（4）的两个楔形面之间构成楔形角θ。

5.根据权利要求1所述的一种楔形真空阀，其特征在于，所述耐磨垫块（2）的表面设置有圆弧面（2-1），耐磨垫块（2）分别安装在第一楔形面（1-1）和第二楔形面（1-2）的安装槽（1-5）内，耐磨垫块（2）的圆弧面（2-1）与密封法兰组件的楔形密封面（3-1）、楔形支撑面一（4-1）和楔形支撑面二（4-2）进行抵接。

6.根据权利要求1所述的一种楔形真空阀，其特征在于，所述气缸组件（8）的拉杆通过螺钉与阀芯（1）的安装孔（1-3）进行连接，气缸组件（8）的拉杆外侧套设有波纹管组件（5）。

7.根据权利要求1所述的一种楔形真空阀，其特征在于，所述阀芯（1）和气缸组件（8）连杆的轴线与支撑壳体（6）的中轴线重合。