CN1328221A - 启闭阀 - Google Patents

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Abstract

一种启闭阀,其包括阀体(12)、阀盘(46)、第一至第三加热器(54a－54c)和热敏电阻(56a－56c),所述阀体具有可使压力流体流过的第一孔口(20)和第二孔口(22),所述阀盘可在活塞杆(32)的移动作用下开启/关闭位于第一孔口(20)和第二孔口(22)之间的连通通道,所述加热器设置在阀体(12)的外壁面上,用于加热阀体(12),所述热敏电阻用于控制第一至第三加热器的加热温度。

Description

启闭阀
本发明涉及一种启闭阀，该启闭阀可打开/关闭压力流体或气体的流体通道或排泄通道。
通常，生产半导体例如半导体晶片和液晶基片的设备装有真空泵，该真空泵通过由管子和阀构成的通道与多个处理腔相通并相互连接。并通过阀的接通/切断作用来控制通道的接通/关闭。
通常，上述半导体生产设备由成膜装置和蚀刻装置构成，每个装置都设有包括未示出的护套加热器的加热装置，以避免通道闭塞或产生障碍物从而使形成于真空腔中的任何物品在温度低于真空腔温度的情况下粘结到管子和阀上。
使用恒温器或热电偶来控制构成加热装置的加热元件的温度。通过控制流经加热元件的电流来控制温度。
在这种结构中，在使用恒温器时，其寿命不能令人满意。另外，在使用热电偶时，控制装置较昂贵，并需要很大的设备投资。而且，所需的安装空间也较大。
本发明的总的目的是提供一种启闭阀，该启闭阀通过利用简单的结构来控制温度，从而降低其成本，并有效地利用安装空间。
本发明的上述的和其它的目的、特征和优点可通过结合附图对本发明所进行的描述中清楚地看出，在附图中，通过示例性的实例示出了本发明优选实施例。
图1是沿本发明实施例的启闭阀轴向的竖直剖视图，其示出了示意结构；
图2所示是启闭阀的阀盘与阀座分离从而使第一孔口和第二孔口连通时的工作状态；
图3是图1所示的启闭阀的平面图；
图4是安装在启闭阀阀体侧表面的热敏电阻的电路布置图；
图5是设有用于保护热敏电阻的保护机构的电路布置图；
图6是热敏电阻与保护机构相互靠近布置的电路布置图；
图7是温度与热敏电阻的电阻之间的关系特性曲线图。
如图1所示，标号10表示本发明实施例的启闭阀。
启闭阀10包括阀体12、阀盖14和加热机构16，阀体12大致呈有角度的桶形形状，阀盖14设置在阀体12的上部，而加热机构16位于阀体12的外表面上。阀体12中形成腔体18。第一孔口20和第二孔口22相互垂直设置，并分别在腔体18中相连通。
阀体12最好由内阀体12a和外阀体12b构成，内阀体12a由不锈钢制成，外阀体12b由具有良好导热系数的铝合金制成，并通过模铸或铸造成形的方式整体形成在内阀体12a的外表面上。另外，外阀体12b可通过用螺钉固定被分成两个部件并由铝合金组成的热导体(未示出)来形成。
在此结构下，通过加热由铝合金制成的外阀体12b，就可使整个阀体12的加热温度均匀。
作为驱动机构的动力缸机构24设置在阀盖14内。动力缸机构24包括活塞30、与活塞30相连的活塞杆(阀杆)32和用于封闭缸腔28的盖件33，活塞30可在从压力流体入口26进入的压力流体作用下沿缸腔28滑动。活塞密封件34安装在活塞30外圆周面的环形槽中。环形磁铁36安装在靠近活塞密封件34的部分处的环形槽中。
可转动地支承活塞杆32的支承部件38设置在阀盖14的下侧。支承部件38设有轴孔40和杆密封件42，活塞杆32插入到轴孔40中，杆密封件42安装在轴孔40的内圆周面上，并包围活塞杆32的外圆周面。
阀盘46连接在活塞杆32面向阀体12的腔体18内部的一端，阀盘46通过贴靠在阀体12内部的环形座44上，从而切断第一孔口20和第二孔口22之间的联通。密封环48设置在阀盘46的环形槽中，并与座44接触，从而起到密封作用。
弹簧50设置在阀体12的腔体18中，其第一端部固定在支承部件38的台阶部分上，其第二端部固定在阀盘46上。阀盘46在弹簧50的弹性力作用下被推向座44。
金属波纹管52设置在阀体12的腔体18中，其第一端部固定在支承部分38上，其第二端部固定在阀盘46上。波纹管52将活塞杆32和弹簧50罩住，从而实现密封。
如图3所示，加热机构16最好包括第一至第三加热器(加热机构)54a-54c、第一至第三热敏电阻56a-56c和薄板形的热传递元件58a-58c，第一至第三加热器分别设置在沿阀体12圆周方向除了第二孔口22以外的三个侧表面上，第一至第三热敏电阻可分别控制第一至第三加热器54a-54c的加热温度，热传递元件58a-58c分别设置在呈平板形结构的第一至第三热敏电阻56a-56c与阀体12的平的侧表面之间。热传递元件58a-58c最好由具有良好导热系数的材料制成，例如由铝合金制成。
第一至第三热敏电阻56a-56c中的每一个都由具有图7所示的电阻-温度特性的PTC(正温度系数)型热敏电阻构成。第一至第三热敏电阻56a-56c分别通过导线与电源60相连(见图4)。
第一至第三热敏电阻56a-56c以相同的方式构成。因此，这里仅对第一热敏电阻56a进行详细描述，而第二和第三热敏电阻56b、56c就不再详细描述了。
设置第一热敏电阻56a使温度与电阻值根据图7所示的电阻-温度特性曲线变化。对于电阻-温度特性曲线，在电阻值突然增大时的温度表示居里(Curie)点(H点)温度。居里点范围内的温度可由第一热敏电阻56a控制。也就是，当电阻值较低时，流过较大的电流来加热阀体12。另外，当电阻值较高时，就减小电流，从而使阀体12的加热能量成功地得到抑制。
本发明实施例的启闭阀10基本上就由上述结构构成。下面将对其工作过程、功能和效果进行描述。
如图1所示，在此假定初始位置是活塞30位于下限位置的状态，且阀盘46贴靠在座44上切断了第一孔口20与第二孔口22之间的联通。
通过启动未示出的压力流体供应源使压力流体(例如压缩空气)从压力流体入口26进入缸腔28。在压力流体作用下，活塞30被向上压。在此情况下，活塞30和活塞杆32一起向上运动。与活塞杆32的第一端部相连的阀盘46抵抗弹簧50的弹性力作用而与座44分离。因此，如图2所示，在阀盘46与座44之间形成间隙，从而处于第一孔口20和第二孔口22通过间隙相互连通的状态。
当压力流体入口26在一个未示出的方向控制阀的切换作用下处于与大气连通的开启状态时，活塞30、活塞杆32和阀盘46在弹簧50的弹性力作用下一起向下运动。阀盘46贴靠在座44上，从而回到初始状态。
在本发明的实施例中，第一至第三加热器54a-54c分别沿圆周方向设置在阀体12的三个侧表面上。第一至第三热敏电阻56a-56c控制第一至第三加热器54a-54c的加热温度。当作为加热目标的阀体12的温度达到居里点范围内温度时，第一至第三热敏电阻56a-56c中的每一个的电阻值就增大，而电流减小。
因此，通过减小流经第一至第三加热器54a-54c的电流来降低加热能量，就可使阀体12的温度停止增加。当阀体12的温度进一步降低时，减小第一至第三热敏电阻56a-56c的电阻，流经第一至第三热敏电阻56a-56c的电流就增大，从而使第一至第三加热器54a-54c的加热能量增大。
当用于加热阀体12的第一至第三加热器54a-54c的加热能量由第一至第三热敏电阻56a-56c进行如上控制时，就可以用简单的结构较为便宜地进行烘干处理来排出气体并避免高真空装置产物的粘结作用。另外，第一至第三热敏电阻56a-56c中的每一个都呈较小尺寸的薄板形结构。因此，不需要大的安装空间。从而可有效地利用安装空间。
另外，在本发明的实施例中，在设有第一至第三热敏电阻56a-56c的情况下，简化了配线结构，并且不必对无线电干扰采取防范措施。因此，该启闭阀的制造成本较低。当阀体12处于低温条件下时，由于第一至第三热敏电阻56a-56c的电阻较小，因此可允许通过较大的电流。阀体12的加热温度迅速增大，这样就可实现设备的快速启动。
另外，由于开关以类似的方式工作，因此加热温度不会发生波动。降低了产品的粘结作用，并可延长设备维护的周期间隔。
如图5所示，为了保护第一至第三热敏电阻56a-56c，最好设置保护机构62a-62c，该保护机构包括分别作用在居里点附近的温度保险丝和双金属。在此情况下，如图6所示，最好采用下述的结构。也就是，保护机构62a-62c设置在第一至第三热敏电阻56a-56c附近，而热敏电阻设置在壳体64中。因此，这样设置保护机构62a-62c就可使第一至第三热敏电阻56a-56c的温度基本上与保护机构62a-62c的温度相同。并将保护机构62a-62c设置成与阀体12电绝缘。
在本发明的实施例中，外阀体12b包括具有高导热系数的材料，例如在熔融状态以接触方式形成的铝合金，外阀体整体地形成于内阀体12a的外圆周面，内阀体由具有低导热系数的材料制成，例如由不锈钢制成。但并不局限于此。外阀体12b可由分成两个或多个部件的铝合金组成。
因此，第一至第三加热器54a-54c加热由高导热性材料制成的外阀体12b的外表面部分。由低导热性材料制成的内阀体12a的温度就可均匀升高，从而可使整个阀体12的温度均匀，原因如下。
如果整个阀体12仅由不锈钢材料制成，由于导热系数较低，因此就会由于加热而出现较大的温度分布梯度。从而使产品局部粘结，或者烘干处理温度不均匀。
根据本发明，整个装置的温度分布基本上与由铝合金制成的本体相同。因此，减小了产品的粘结作用。由于烘干处理温度均匀，因此缩短了烘干处理的时间，并相对降低了烘干处理温度。

Claims (8)

1.一种启闭阀，其包括：
驱动机构(24)；
阀体(12)，该阀体具有可使压力流体流过的第一孔口(20)和第二孔口(22)；
阀杆(32)，该阀杆可在所述驱动机构(24)的驱动作用下移动；
阀盘(46)，该阀盘可在所述阀杆(32)的移动作用下开启/关闭位于所述第一孔口(20)和所述第二孔口(22)之间且形成于所述阀体(12)内的连通通道；
加热机构(16)，该加热机构设置在所述阀体(12)的外壁面上，用于加热所述阀体(12)；
热敏电阻(56a-56c)，其用于控制用于所述加热机构(16)的加热器(54a-54c)的加热温度。
2.根据权利要求1所述的启闭阀，其中，所述热敏电阻(56a-56c)分别沿圆周方向设置在所述阀体(12)的三个平的侧表面上，所述阀体(12)为有角度的桶形形状。
3.根据权利要求1所述的启闭阀，其中，所述阀体(12)包括内阀体(12a)和外阀体(12b)，所述内阀体由包含不锈钢在内的低导热性材料制成，所述外阀体由包含铝合金在内的高导热性材料制成，所述内阀体(12a)和外阀体(12b)装配而形成一个整体。
4.根据权利要求1所述的启闭阀，其中，由铝合金制成的热传递元件(58a-58c)设置在所述热敏电阻(56a-56c)和所述阀体(12)的所述外壁面之间。
5.根据权利要求1所述的启闭阀，其还包括用于保护所述热敏电阻(56a-56c)的保护机构(62a-62c)，所述保护机构(62a-62c)紧密地布置。
6.根据权利要求1所述的启闭阀，其中，所述驱动机构包括一个动力缸机构(24)，所述动力缸机构包括一个可沿缸腔(28)滑动的活塞(30)和一个活塞杆(32)，活塞杆的第一端部与所述活塞(30)相连，其第二端部与所述阀盘(46)相连。
7.根据权利要求6所述的启闭阀，其中，用于将所述阀盘(46)推向座(44)的弹簧件(50)固定在所述活塞杆(32)上，所述弹簧件(50)和所述活塞杆(32)用波纹管(52)罩住，波纹管的第一端部固定在支承部件(38)上，其第二端部固定在所述阀盘(46)上。
8.根据权利要求1所述的启闭阀，其中，所述热敏电阻(56a-56c)包括正温度系数型的热敏电阻。
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