DE102022120982A1 - Durchflussmengen-regelventil und herstellungsverfahren für ein durchflussmengern-regelventil - Google Patents

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Abstract

[Gegenstand] Die vorliegende Erfindung sieht ein Durchflussmengen-Regelventil vor sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Durchflussmengen-Regelventils, bei dem vernetztes PTFE mit hervorragender Abriebfestigkeit, nur an einem Kontaktabschnitt zwischen dem Ventilkörper und dem Ventilsitz verwendet wird, wodurch die Menge an Abrieb reduziert werden kann.[Ausführung] Gemäß einem erfindungsgemäßen Durchflussmengen-Regelventil 1 sind ein strömungspfadseitiger Körper 10 und ein Ventilkörper 40 aus einem fluorbasierten PFA- oder PTFE-Harz hergestellt, wobei ein ringförmiges oder kreisförmiges aus vernetztem PTFE hergestelltes Dichtungselement 81 mit einem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt 40a eines Ventilsitzes 13, an dem der Ventilkörper 40 anliegt, und mit einem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a des Ventilsitzes 13, an dem der Ventilkörper 40 anliegt, verbunden ist.

Description

  • [TECHNISCHES GEBIET]
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Durchflussmengen-Regelventil und ein Herstellungsverfahren dieses Durchflussmengen-Regelventils, welches in einem Spühlverfahren und einem Ablöseverfahren eines Silizium-Wafer-Prozesses verwendet wird, in dem oftmals eine medizinale Lösung mit stark korrosiven Eigenschaften verwendet wird, wie z.B. eine starke Säure und oder eine starke Lauge.
  • [HINTERGRUNDTECHNIK]
  • Als Werkstoff gibt es vernetztes PTFE, welches die gleiche Korrosionsbeständigkeit und Reinheit wie PTFE und PFA aufweist und dabei eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit besitzt.
  • Im vernetzten PTFE wird das Kohlenstoffatom der Kohlenstoff-C-Fluor-F-Kombination, welches durch Strahlungseinwirkung abgespalten wird, mit einem anderen, auf die gleiche Weise erzeugten Molekül kombiniert und eine Kohlenstoff-C-Kombination gebildet. Daher hat das vernetzte PTFE die Eigenschaft, dass die Abriebfestigkeit hervorragend, die Biegefestigkeit jedoch gering ist.
  • Die Abriebfestigkeit hat den Effekt, dass die Menge gebildeten Abriebs am Ventilsitz eines Ventils und an einem Dichtungsabschnitt eines Ventilkörpers reduziert wird. Bei geringer Biegefestigkeit wird von einer Membran eines Regelventils Abrieb erzeugt.
  • Im Allgemeinen ist es erforderlich, angesichts der Produktivität in der Halbleiterherstellung das Regelventil zu verkleinern und den Druckverlust zu minimieren.
  • Dies führt zu einer stärkeren Verformung der Membran des Regelventils, und wenn die Biegefestigkeit des Materials gering ist, entstehen bei der Betätigung des Ventils Risse durch die sich Abrieb bildet.
  • Wenn ein Riss entsteht, stellt dieser naturgemäß ein Kriterium für den Bruch der Membran dar. Da die Lebensdauer eines hergestellten Produkts ebenfalls verkürzt wird, wird das vernetzte PTFE nicht als Tellermembran des zu verkleinernden Regelventils verwendet, dessen Druckverlust ebenfalls reduziert werden soll.
  • Da die Plastizität durch die Vernetzung gesenkt wird, ist es, was den Ventilsitz und den Ventilkörper betrifft, nicht möglich ein Sitzmaterial von z.B. 300 mm2 herzustellen,
  • Obwohl durch Strangpressen ein Rundstab hergestellt werden kann, ist dessen Größe begrenzt, weshalb eine erforderliche Größe nicht erreicht werden und daher der Rundstab nicht verwendet werden kann.
  • Selbst wenn das vernetzte PTFE als Ventilkörper oder Ventilsitz verwendet werden würde, würde dies die Menge an Abrieb nicht verringern, da das vernetzte PTFE die Gegenstücke aus PTFE oder PFA beschädigen würde.
  • Patentschrift 1 offenbart eine Technik, die in der Lage ist, das vernetzte PTFE und PFA einstückig auszubilden.
  • In Patentschrift 2 wird beschrieben, dass es erforderlich ist, einen Spalt zwischen den Bauteilen zu beseitigen, um zu verhindern, dass Flüssigkeit zurückbleibt.
  • [DOKUMENTE ZUM STAND DER TECHNIK]
  • [PATENTDOKUMENTE]
    • [Patentdokument 1] PCT Internationale Veröffentlichung Nr.2017/221877
    • [Patentdokument 2] Japanische Patentanmeldung Offenlegungsschrift Nr. 2020-200840
  • [ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG]
  • [PROBLEM, DAS DURCH DIE ERFINDUNG GELÖST WERDEN SOLL]
  • Bei dem in der Patentschrift 1 beschriebenen Spritzguss-Verfahren wird jedoch ein Teil nicht vollständig aufgeschmolzen und zusammengefügt, so dass das bei der Herstellung eines Regelventils für Flüssigkeiten in der Teile-Reinigung verwendete oberflächenaktivierende Mittel in einen Spalt zwischen den Bauteilen eindringt und sich die im oberflächenaktivierenden Mittel enthaltene organische Substanz in einigen Fällen bei der Herstellung und Verwendung von Halbleitern herauslöst. In den letzten Jahren wird die durch die Miniaturisierung verursachte Verunreinigung durch organische Substanzen als problematisch angesehen.
  • Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Durchflussmengen-Regelventil und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen unter Verwendung von vernetztem PTFE vorzusehen, wodurch die Menge an Abrieb reduziert werden kann und eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit lediglich an einem Kontaktabschnitt zwischen dem Ventilkörper und dem Ventilsitz besteht.
  • [MITTEL ZUR LÖSUNG DES PROBLEMS]
  • Ein Durchflussmengen-Regelventil der vorliegenden Erfindung nach Anspruch 1 mit einem strömungspfadseitigen Körper 10 und einem antriebsseitigen Körper 20, in dem ein Einströmungspfad 11, in den das zu regelnde Fluid einströmt, ein Ausströmungspfad 12, aus dem das zu regelnde Fluid ausströmt, und ein zwischen dem Einströmungspfad 11 und dem Ausströmungspfad 12 angeordneter Ventilsitz 13 in dem strömungspfadseitigen Körper 10 ausgebildet sind, wobei ein zylindrischer Kolbenraum 21, in dem ein Kolben 30 angeordnet ist, in dem antriebsseitigen Körper 20 ausgebildet ist, ein Ventilkörper 40 an einem Ende des Kolbens 30 angeordnet ist, eine Öffnung 21x in einem Ende des zylindrischen Kolbenraums 21 an einer Position gegenüber dem Ventilsitz 13 ausgebildet ist, eine Membran 60 in der Öffnung 21x angeordnet ist, der zylindrische Kolbenraum 21 und der Ventilsitz 13 durch die Membran 60 voneinander getrennt sind, und der Ventilkörper 40 in der Membran 60 ventilsitzseitig angeordnet ist, wobei der strömungspfadseitige Körper 10 und der Ventilkörper 40 aus einem fluorbasierten PFA- oder PTFE-Harz gebildet sind, wobei ringförmige oder kreisförmige Dichtungselemente 81, 82, 83, 84, 85 aus vernetztem PTFE mit einem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt 40a, 40b, 40c, 40d mit dem Ventilsitz 13, an dem der Ventilkörper 40 anliegt, und mit einem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a des Ventilsitzes 13, an dem der Ventilkörper 40 anliegt, verbunden sind.
  • Gemäß der in Anspruch 2 beschriebenen Erfindung ist in dem Durchflussmengen-Regelventil nach Anspruch 1 das Dichtungselement 81, 82, 83, 84, 85 durch Laminieren einer Oberfläche eines PFA-Filmes 80x mit einer Folie aus vernetztem PTFE 80y ausgebildet, wobei der PFA-Film 80x mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt 40a, 40b, 40c, 40d oder dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a verbunden ist.
  • Gemäß der in Anspruch 3 beschriebenen Erfindung ist in dem Durchflussmengen-Regelventil nach Anspruch 2 auf dem mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt 40a, 40b oder dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a verbundenen Dichtungselement 81, 83 ein ringförmiger Vorsprung 83a ausgebildet, wobei der ringförmige Vorsprung 83a durch Ändern der Dicke des PFA-Filmes 80x ausgebildet wird und die Dicke der Folie aus vernetztem PTFE 80y gleichmäßig ausgebildet wird.
  • Gemäß der in Anspruch 4 beschriebenen Erfindung ist bei dem Durchflussmengen-Regelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3 der ventilkörperseitige Anlageabschnitt 40c in Form einer in radialer Richtung geneigten Ringfläche gebildet, wobei der Innenumfang der Ringfläche näher am Ventilsitz 13 angeordnet ist als der Außenumfang der Ringfläche.
  • Gemäß der in Anspruch 5 beschriebenen Erfindung ist bei dem Durchflussmengen-Regelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3 der ventilkörperseitige Anlageabschnitt 40d in Form einer konvex gekrümmten Fläche gebildet, wobei sich die Mitte der konvex gekrümmten Fläche näher am Ventilsitz 13 befindet als der Außenumfang der konvex gekrümmten Fläche.
  • Gemäß der Erfindung nach Anspruch 6 wird bei einem Herstellungsverfahren des Durchflussmengen-Regelventils nach einem der Ansprüche 1 bis 5 in einem Verbindungsprozess, bei dem das Dichtungselement 81, 82, 83, 84, 85 mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt 40a, 40b, 40c, 40d und dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a verbunden wird, das Dichtungselement 81, 82, 83, 84, 85 auf den ventilkörperseitigen Anlageabschnitt 40a, 40b, 40c, 40d oder den ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a aufgesetzt, wobei ein durch Widerstandsheizung direkt beheizter Heizblock 100 von dem Dichtungselement 81, 82, 83, 84, 85 gedrückt wird.
  • Gemäß der Erfindung nach Anspruch 7 umfasst das Herstellungsverfahren des Durchflussmengen-Regelventils nach Anspruch 2 oder 3 zur Bildung des Dichtungselements 81, 82, 83, 84, 85 einen Diffusions- und Verbindungsprozess, bei dem der PFA-Film 80x und die Folie aus vernetztem PTFE 80y aufeinander laminiert, diffundiert und miteinander verbunden werden, sowie einen Stanzprozess, bei dem eine laminierte Folie, die aus dem PFA-Film 80x und der Folie aus vernetztem PTFE 80y besteht, welche in dem Diffusions- und Verbindungsprozess diffundiert und verbunden werden, in eine ringförmige oder kreisförmige Form gestanzt wird.
  • Gemäß der Erfindung nach Anspruch 8 umfasst bei dem in Anspruch 3 beschriebenen Herstellungsverfahren des Durchflussmengen-Regelventils zur Bildung des Dichtungselements 83 einen Diffusions- und Verbindungsprozess, bei dem der PFA-Film 80x und die Folie aus vernetztem PTFE 80y aufeinander laminiert, miteinander diffundiert und verbunden werden, ein Formgebungsverfahren zum Erhitzen und Formen einer laminierten Folie, die aus dem PFA-Film 80x und der Folie aus vernetztem PTFE 80y besteht, welche in dem Diffusions- und Verbindungsprozess diffundiert und verbunden werden, und den ringförmigen Vorsprung 83a bilden, sowie einen Stanzprozess, in dem die in dem Formgebungsverfahren gebildete laminierte Folie in eine ringförmige oder kreisförmige Form gestanzt wird.
  • Gemäß der Erfindung nach Anspruch 9 wird bei dem in Anspruch 7 oder 8 beschriebenen Verfahren zur Herstellung des Durchflussmengen-Regelventils die Folie aus vernetztem PTFE 80y durch zweidimensionales Schneiden einer äußeren Umfangsfläche eines kreisförmigen säulenförmigen oder kreiszylindrischen Stabmaterials 90 gebildet.
  • Gemäß der Erfindung nach Anspruch 10 wird bei dem in Anspruch 7 oder 8 beschriebenen Verfahren zur Herstellung des Durchflussmengen-Regelventils die Folie aus vernetztem PTFE 80y durch zweidimensionales Schneiden einer Stirnfläche eines Stabmaterials 90 gebildet.
  • Gemäß der Erfindung nach Anspruch 11 wird bei dem in Anspruch 1 beschriebenen Durchflussmengen-Regelventil das mit einem der ventilkörperseitigen Anlageabschnitte 40a, 40b, 40c, 40d und dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a verbundene Dichtungselement 81, 82, 83, 84, 85 anstelle des vernetzten PTFE aus vernetztem PFA hergestellt.
  • Gemäß der Erfindung nach Anspruch 12 wird bei dem in Anspruch 6 beschriebenen Herstellungsverfahren des Durchflussmengen-Regelventils bei dem Verbindungsprozess die Oberfläche des Dichtungselements 81, 82, 83, 84, 85 durch den Heizblock 100 abgeflacht.
  • Gemäß der Erfindung nach Anspruch 13 wird bei dem in Anspruch 6 beschriebenen Herstellungsverfahren des Durchflussmengen-Regelventils bei dem Verbindungsprozess der Heizbetrieb gestoppt, wenn ein Maß an Verschiebung des Heizblocks 100 pro Zeiteinheit geringer wird.
  • Gemäß der Erfindung nach Anspruch 14 wird bei dem in Anspruch 6 beschriebenen Herstellungsverfahren des Durchflussmengen-Regelventils in dem Verbindungsprozess der Heizbetrieb gestoppt, wenn ein Maß an Verschiebung des Heizblocks 100 pro Zeiteinheit negativ wird.
  • [WIRKUNGSWEISE DER ERFINDUNG]
  • Gemäß einem Durchflussmengen-Regelventil der vorliegenden Erfindung ist ein ringförmiges oder kreisförmiges Dichtungselement aus vernetztem PTFE mit einem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt mit einem Ventilsitz, an dem ein Ventilkörper anliegt, und mit einem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt des Ventilsitzes, an dem der Ventilkörper anliegt, verbunden. Damit braucht das vernetzte PTFE, welches eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit aufweist, wodurch die Menge an Abrieb reduziert werden kann, nur an einem Kontaktabschnitt zwischen dem Ventilkörper und dem Ventilsitz verwendet werden. Für den Ventilkörper und den Ventilsitz wird ein fluorbasiertes PFA- oder PTFE-Harz verwendet, wodurch es möglich ist, eine Verbindungsfestigkeit zu erreichen, welche die Festigkeit einer durch starke molekulare Verschränkung verursachte Reibungsverbindung übersteigt.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Schnittdarstellung eines Durchflussmengen-Regelventils gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 2 ist eine Schnittdarstellung eines Durchflussmengen-Regelventils gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
    • 3 sind Endansichten, die eine Konfiguration eines kreisförmigen Dichtungselements zeigen, welches für das Durchflussmengen-Regelventil der ersten Ausführungsform der Erfindung geeignet ist, und die ein Herstellungsverfahren für das Dichtungselement zeigen;
    • 4 ist eine Schnittdarstellung eines Durchflussmengen-Regelventils gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
    • 5 ist eine Schnittdarstellung eines Durchflussmengen-Regelventils gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;
    • 6 sind Endansichten, die eine Konfiguration eines ringförmigen Dichtungselements zeigen, welches für die Durchflussmengen-Regelventile der dritten und vierten Ausführungsform der Erfindung geeignet ist, und die ein Herstellungsverfahren für das Dichtungselement zeigen;
    • 7 ist eine Schnittdarstellung eines Durchflussmengen-Regelventils gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung;
    • 8 ist eine Schnittdarstellung eines Durchflussmengen-Regelventils gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung;
    • 9 sind Bilddiagramme, die ein Formgebungsverfahren für eine vernetzte PTFE-Folie gemäß 2 und 6 zeigen;
    • 10 sind Konfigurationsdiagramme, die eine Vorrichtung zeigen, welche in einem Verbindungsprozess zum Verbinden eines Dichtungselements mit einem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt und einem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt in dem Herstellungsverfahren des erfindungsgemäßen Durchflussmengen-Regelventils verwendet wird;
    • 11 sind Bilddiagramme der Oberflächenrauhigkeit des Dichtungselements vor und nach dem in den 10 dargestellten Verbindungsprozess;
    • 12 ist ein Konfigurationsdiagramm, das einen in 6(b) gezeigten Umformprozess durch Schmelzen zeigt;
    • 13 ist ein Diagramm, das den Zeitplan für die Beendigung der Erwärmung bei dem in 10(a) dargestellten Verbindungsprozess zeigt; und
    • 14 ist ein Diagramm, das den Zeitplan für die Beendigung der Erwärmung in dem in 10(b) gezeigten Verbindungsprozess zeigt.
  • [AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG]
  • Gemäß der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Durchflussmengen-Regelventils sind der strömungspfadseitige Körper und der Ventilkörper aus fluorbasiertem PFA- oder PTFE-Harz gebildet, wobei ringförmige oder kreisförmige Dichtungselemente aus vernetztem PTFE über einen ventilkörperseitigen Anlageabschnitt mit dem Ventilsitz, an dem der Ventilkörper anliegt, und über einen ventilsitzseitigen Anlageabschnitt mit dem Ventilsitz, an dem der Ventilkörper anliegt, verbunden sind.
  • Gemäß dieser Ausführungsform ist das ringförmige oder kreisförmige Dichtungselement mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt mit dem Ventilsitz, an dem der Ventilkörper anliegt, und mit dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt des Ventilsitzes, an dem der Ventilkörper anliegt, verbunden. Demnach braucht das vernetzte PTFE, das eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit aufweist, wodurch die Menge an Abrieb reduziert werden kann, nur an dem Kontaktabschnitt zwischen dem Ventilkörper und dem Ventilsitz verwendet werden. Für den Ventilkörper und den Ventilsitz wird ein fluorbasiertes PFA- oder PTFE-Harz verwendet, wodurch es möglich ist, eine Verbindungsfestigkeit zu erreichen, welche die Festigkeit einer durch starke molekulare Verschränkung verursachte Reibungsverbindung übersteigt.
  • Gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung wird in dem Durchflussmengen-Regelventil der ersten Ausführungsform das Dichtungselement durch Laminieren einer Oberfläche eines PFA-Filmes mit einer vernetzten PTFE-Folie ausgebildet, wobei der PFA-Film mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt oder dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt verbunden wird.
  • Bei dieser Ausführungsform wird das Dichtungselement durch den PFA-Film und die Folie aus vernetztem PTFE in die Form eines dünnen Blechs gebracht. Dadurch ist die Fließrate der Schmelze weniger anfällig für Schwankungen, weshalb sie geschweißt und miteinander verbunden werden können, wobei ihre Form beibehalten und eine gleichmäßige Verbindungsfestigkeit erreicht werden kann.
  • Gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung ist in dem Durchflussmengen-Regelventil der zweiten Ausführungsform an dem mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt oder dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt verbundenen Dichtungselement ein ringförmiger Vorsprung ausgebildet, wobei der ringförmige Vorsprung durch Ändern der Dicke des PFA-Filmes gebildet wird und die Dicke der Folie aus vernetztem PTFE gleichmäßig ausgebildet wird.
  • Bei dieser Ausführungsform kann durch die Bildung des ringförmigen Vorsprungs auf dem Dichtungselement die Kontaktfläche zwischen dem Ventilkörper und dem Ventilsitz klein ausgeführt werden. Dadurch kann die Menge des Abriebs reduziert werden. Das schwer zu formende vernetzte PTFE kann als Folie gleichmäßiger Dicke geformt werden, wobei der ringförmige Vorsprung durch Änderung der Dicke des PFA-Filmes gebildet wird. So kann der ringförmige Vorsprung auf leichte Weise geformt werden.
  • Gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung ist in dem Durchflussmengen-Regelventil einer der ersten bis dritten Ausführungsformen der ventilkörperseitige Anlageabschnitt aus einer Ringfläche gebildet, die in radialer Richtung geneigt ist, wobei sich der Innenumfang der Ringfläche näher am Ventilsitz befindet als der Außenumfang der Ringfläche.
  • Bei dieser Ausführungsform kann durch die Bildung des ventilkörperseitigen Anlageabschnitts in Form einer ringförmigen Oberfläche die Kontaktfläche zwischen dem Ventilkörper und dem Ventilsitz klein ausgeführt werden, wodurch die Menge an Abrieb reduziert werden kann.
  • Gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung ist in dem Durchflussmengen-Regelventil nach einer der ersten bis dritten Ausführungsformen der ventilkörperseitige Anlageabschnitt in Form einer konvex gekrümmten Fläche gebildet, wobei die Mitte der konvex gekrümmten Fläche sich näher an dem Ventilsitz befindet als der Außenumfang der konvex gekrümmten Fläche.
  • Bei dieser Ausführungsform kann durch Ausbilden des ventilkörperseitigen Anlageabschnitts als konvex gekrümmte Oberfläche die Kontaktfläche zwischen dem Ventilkörper und dem Ventilsitz klein ausgeführt und somit die Menge an Abrieb reduziert werden.
  • Gemäß der sechsten Ausführungsform der Erfindung wird bei dem Herstellungsverfahren des Durchflussmengen-Regelventils nach einer der ersten bis fünften Ausführungsformen in einem Verbindungsprozess, bei dem das Dichtungselement mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt und dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt verbunden wird, das Dichtungselement auf den ventilkörperseitigen Anlageabschnitt oder den ventilsitzseitigen Anlageabschnitt aufgesetzt und ein durch Widerstandsheizung direkt beheizter Heizblock von dem Dichtungselement gedrückt.
  • Bei dieser Ausführungsform erfolgt der mittels Heizblock durchgeführte Heizbetrieb von der Seite des aus vernetztem PTFE bestehende Dichtungselements. Demnach wird das vernetzte PTFE erweicht oder halb geschmolzen, wobei die aus PFA oder PTFE bestehende Kontaktfläche des ventilkörperseitigen Anlageabschnitts oder des ventilsitzseitigen Anlageabschnitts in Bezug auf das Dichtungselement durch Erwärmung vom Dichtungselement aus erwärmt und geschmolzen wird. Auf diese Weise kann eine feste Verbindung hergestellt werden. Außerdem wird das aus vernetztem PTFE bestehende Dichtungselement hergestellt, während der Heizblock direkt durch Widerstandsheizung erwärmt wird. Dementsprechend kann die Temperatur an der Kontaktfläche sehr einfach gesteuert werden, wobei eine Temperatursteuerung bei hoher Schmelzoberflächentemperatur realisiert werden kann.
  • Gemäß der siebten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren zur Herstellung des der zweiten oder dritten Ausführungsform entsprechenden Durchflussmengen-Regelventils ein Verfahren zur Bildung des Dichtungselements in einem Diffusions- und Verbindungsprozess, bei dem der PFA-Film und die Folie aus vernetztem PTFE aufeinander laminiert, diffundiert und miteinander verbunden werden, sowie einen Stanzprozess, bei dem eine laminierte Folie, die aus dem PFA-Film und der Folie aus vernetztem PTFE besteht, welche in dem Diffusions- und Verbindungsprozess diffundiert und verbunden worden sind, in eine ringförmige oder kreisförmige Form gestanzt wird.
  • Gemäß dieser Ausführungsform kann das Dichtungselement unter Verwendung von nur schwer zu formenden vernetztem PTFE geformt werden.
  • Gemäß der achten Ausführungsform der Erfindung umfasst bei dem Verfahren zur Herstellung des Durchflussmengen-Regelventils der dritten Ausführungsform ein Verfahren zur Bildung des Dichtungselements einen Diffusions- und Verbindungsprozess, bei dem der PFA-Film und die Folie aus vernetztem PTFE aufeinander laminiert, diffundiert und verbunden werden, ein Formgebungsverfahren zum Erhitzen und Formen einer laminierten Folie, bestehend aus dem PFA-Film und der Folie aus vernetztem PTFE, welche in dem Diffusions- und Verbindungsprozess diffundiert und verbunden worden sind, sowie zum Formen des ringförmigen Vorsprungs, und ein Stanzverfahren, in dem die in dem Formgebungsverfahren geformte laminierte Folie in eine ringförmige oder kreisförmige Form gestanzt wird.
  • Gemäß dieser Ausführungsform kann der ringförmige Vorsprung auf dem Dichtungselement unter Verwendung von nur schwer zu formenden vernetztem PTFE geformt werden.
  • Gemäß der neunten Ausführungsform der Erfindung wird bei dem Verfahren zur Herstellung des Durchflussmengen-Regelventils der siebten oder achten Ausführungsform die Folie aus vernetztem PTFE durch zweidimensionales Schneiden einer äußeren Umfangsfläche eines kreisförmigen säulenförmigen oder kreiszylindrischen Stabmaterials gebildet.
  • Bei dieser Ausführungsform kann durch zweidimensionales Schneiden der äußeren Umfangsfläche des säulenförmigen oder zylindrischen Stabmaterials eine lange Folie vorgegebener Breite aus vernetztem PTFE gebildet werden.
  • Gemäß der zehnten Ausführungsform der Erfindung wird bei dem Verfahren zur Herstellung des Durchflussmengen-Regelventils der siebten oder achten Ausführungsform die Folie aus vernetztem PTFE durch zweidimensionales Schneiden einer Endfläche eines Stabmaterials gebildet.
  • Bei dieser Ausführungsform kann durch zweidimensionales Schneiden der Endfläche des Stabmaterials eine Folie aus vernetztem PTFE in der Größe der Endfläche gebildet werden.
  • Gemäß der elften Ausführungsform der Erfindung ist bei dem Durchflussmengen-Regelventil der ersten Ausführungsform das mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt oder dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt verbundene Dichtungselement anstelle von vernetztem PTFE aus vernetztem PFA hergestellt.
  • Bei dieser Ausführungsform ist ein ringförmiges oder kreisförmiges Dichtungselement mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt des Ventilsitzes, an dem der Ventilkörper anliegt, und mit dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt des Ventilsitzes, an dem der Ventilkörper anliegt, verbunden. Demnach braucht das vernetzte PFA, das eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit aufweist, wodurch die Menge an Abrieb reduziert werden kann, nur an dem Kontaktabschnitt zwischen dem Ventilkörper und dem Ventilsitz verwendet werden. Für den Ventilkörper und den Ventilsitz wird ein fluorbasiertes PFA- oder PTFE-Harz verwendet, wodurch es möglich ist, eine Verbindungsfestigkeit zu erreichen, welche die Festigkeit einer durch starke molekulare Verschränkung verursachte Reibungsverbindung übersteigt.
  • Gemäß der zwölften Ausführungsform der Erfindung wird bei dem Verfahren zur Herstellung des Durchflussmengen-Regelventils der sechsten Ausführungsform bei dem Verbindungsprozess eine Oberfläche des Dichtungselements durch den Heizblock abgeflacht.
  • Bei dieser Ausführungsform wird der durch Widerstandsheizung direkt beheizte Heizblock von dem Dichtungselement gedrückt. Auf diese Weise kann die Oberfläche des Dichtungselements abgeflacht werden.
  • Gemäß der dreizehnten Ausführungsform der Erfindung wird bei dem Verfahren zur Herstellung des Durchflussmengen-Regelventils der sechsten Ausführungsform in dem Verbindungsprozess der Heizbetrieb gestoppt, wenn ein Maß an Verschiebung des Heizblocks pro Zeiteinheit geringer wird.
  • Bei dieser Ausführungsform wird der Ventilkörper oder der Ventilsitz thermisch ausgedehnt und das Dichtungselement geschmolzen, wodurch die Höhe des Dichtungselements verändert wird. Daher kann der Zeitpunkt der Beendigung der Erwärmung des Heizblocks anhand eines Maßes an Verschiebung pro Zeiteinheit des Heizblocks bestimmt werden. Bei großem Volumen des Ventilkörpers oder des Ventilsitzes erfolgt eine thermische Ausdehnung auch nachdem das Schweißen des Dichtungselements abgeschlossen ist. Indem der Heizbetrieb gestoppt wird, wenn das Maß an Verschiebung pro Zeiteinheit des Heizblocks geringer wird, kann der Verbindungszustand zwischen dem Dichtungselement, dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt oder dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt kontinuierlich gesteuert werden.
  • Gemäß der vierzehnten Ausführungsform der Erfindung wird bei dem Verfahren zur Herstellung des Durchflussmengen-Regelventils der sechsten Ausführungsform in dem Verbindungsprozess der Heizbetrieb gestoppt, wenn das Maß an Verschiebung des Heizblocks pro Zeiteinheit negativ wird.
  • Bei dieser Ausführungsform wird der Ventilkörper oder der Ventilsitz thermisch ausgedehnt während das Dichtungselement geschmolzen wird, weshalb die Höhe des Dichtungselements variiert. Daher kann der Zeitpunkt der Beendigung der Erwärmung des Heizblocks anhand eines Maßes an Verschiebung des Heizblocks pro Zeiteinheit bestimmt werden. Bei geringem Volumen des Ventilkörpers oder des Ventilsitzes wird der ventilkörperseitige Anlageabschnitt oder der ventilsitzseitige Anlageabschnitt thermisch ausgedehnt, wodurch sich der Heizblock nach oben bewegt. Wenn die thermische Ausdehnung gesättigt ist, sinkt der Heizblock durch das Schmelzen des Dichtungselements nach unten ab. Daher kann, durch Stoppen des Heizbetriebes, wenn das Maß an Verschiebung des Heizblocks pro Zeiteinheit negativ wird, der Verbindungszustand zwischen dem Dichtungselement, dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt oder dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt kontinuierlich gesteuert werden.
  • [Ausführungsformen]
  • Im Folgenden werden Durchflussmengen-Regelventile gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • 1 ist eine Schnittdarstellung, die das Durchflussmengen-Regelventil gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
  • Ein Durchflussmengen-Regelventil 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen strömungspfadseitigen Körper 10 sowie einen antriebsseitigen Körper 20.
  • In einem strömungspfadseitigen Körper 10 sind ein Einströmungspfad 11, in den das zu regelnde Fluid (im Folgenden „zu regelndes Fluid“) einströmt, ein Ausströmungspfad 12, aus dem das zu regelnde Fluid abfließt, und ein sich zwischen Einströmungspfad 11 und Ausströmungspfad 12 befindlicher Ventilsitz 13 ausgebildet.
  • In dem antriebsseitigen Körper 20 ist ein zylindrischer Kolbenraum 21 ausgebildet, in dem ein Kolben 30 angeordnet ist.
  • An einem Ende des Kolbens 30 ist ein Ventilkörper 40 angeordnet.
  • Das eine Ende des Ventilkörpers 40, das näher am Ventilsitz 13 liegt, stellt einen ventilkörperseitigen Anlageabschnitt 40a dar, der am Ventilsitz 13 anliegt.
  • Das Ende des Ventilsitzes 13, das näher am Ventilkörper 40 liegt, stellt einen ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a dar, an dem der Ventilkörper 40 anliegt.
  • In dieser Ausführungsform ist der ventilkörperseitige Anlageabschnitt 40a in Form einer kreisförmigen ebenen Fläche und der ventilsitzseitige Anlageabschnitt 13a in Form einer ringförmigen ebenen Fläche gebildet.
  • Der zylindrische Kolbenraum 21 enthält eine Kolbenvorspanneinrichtung 50, die den Kolben 30 vorspannt. Die Kolbenvorspanneinrichtung 50 drückt den Kolben 30 in eine Richtung, in der der Ventilkörper 40 am Ventilsitz 13 anliegt.
  • Der vergrößerte Kolbenabschnitt 31 ist im Kolben 30 ausgebildet. Die Kolbenvorspanneinrichtung 50 drückt auf den vergrößerten Kolbenabschnitt 31, wodurch der Kolben 30 vorgespannt wird. Als Kolbenvorspanneinrichtung 50 kann zum Beispiel eine Schraubenfeder verwendet werden.
  • An einem Ende des zylindrischen Kolbenraums 21, an einer dem Ventilsitz 13 gegenüberliegenden Stelle, ist eine Öffnung 21x ausgebildet.
  • In der Öffnung 21x ist eine Membran 60 angeordnet, wobei der zylindrische Kolbenraum 21 und der Ventilsitz 13 durch die Membran 60 voneinander getrennt sind. Die Membran 60 wird von dem strömungspfadseitigen Körper 10 und einem Membran-Halter 70 gehalten. Die Membran 60 kann auch ohne den Membran-Halter 70 auskommen und nur von dem strömungspfadseitigen Körper 10 und dem antriebsseitigen Körper 20 gehalten werden. Gemäß dieser Ausführungsform stützt der Membran-Halter 70 den Kolben 30, muss es aber nicht.
  • Die Membran 60 ist an der Seite des einen Endes des Kolbens 30 angeordnet. Das eine Ende des Kolbens 30 befindet sich in der Mitte der Membran 60, wobei der Ventilkörper 40 in der Membran 60 zur Seite des Ventilsitzes 13 hin angeordnet ist.
  • Wenn sich der Kolben 30 bewegt, wird die Membran 60 verformt.
  • Die Membran 60 umfasst einen mit dem Kolben 30 verbundenen dicken Abschnitt 61, einen an einem Außenumfang des dicken Abschnitts 61 ausgebildeten Membranabschnitt 62 und einen an einem Außenumfang des Membranabschnitts 62 ausgebildeten feststehenden Abschnitt 63. Die Membran 60 ist an einem zentralen Abschnitt des dicken Abschnitts 61 mit dem Kolben 30 verbunden, wobei der Membranabschnitt 62 im Wesentlichen verformt ist.
  • Obwohl der Ventilkörper 40 und die Membran 60 gemäß dieser Ausführungsform aus demselben Material einstückig geformt sind, können Ventilkörper 40 und Membran 60 auch aus unterschiedlichen Komponenten geformt sein.
  • Bei dem Durchflussmengen-Regelventil 1 der vorliegenden Ausführungsform bestehen strömungspfadseitiger Körper 10 und Ventilkörper 40 aus einem Harz auf Fluorbasis, das aus PFA (Ethylentetrafluorid-Perfluoralkoxyethylen-Copolymerharz) oder PTFE (Polytetrafluorethylenharz) besteht.
  • Ringförmige oder kreisförmige Dichtungselemente 81 und 82 aus vernetztem PTFE sind mit dem ventilkörperseitigen Anschlagteil 40a und dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a verbunden.
  • In dieser Ausführungsform ist das kreisförmige Dichtungselement 81 mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt 40a und das ringförmige Dichtungselement 82 mit dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a verbunden, wobei das mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt 40a verbundene Dichtungselement 81 auch ein ringförmiges Dichtungselement 82 sein kann.
  • In dem antriebsseitigen Körper 20 sind luftführende Strömungskanäle 22 und 23 ausgebildet. Der luftführende Strömungskanal 22 steht in Verbindung mit einem zylindrischen Kolbenraum 21a, der sich zwischen der Membran 60 und dem vergrößerten Kolbenabschnitt 31 befindet, während der luftführende Strömungskanal 23 in Verbindung mit dem zylindrischen Kolbenraum 21b steht, in dem die Kolbenvorspanneinrichtung 50 angeordnet ist.
  • 1 zeigt den Zustand eines vollständig geöffneten Ventilkörpers 40.
  • Dem zylindrischen Kolbenraum 21a wird Gas aus dem luftführenden Strömungskanal 22 zugeführt, wodurch in einer Richtung Druck auf den Kolben 30 ausgeübt wird, die der Vorspannbewegung der Kolbenvorspanneinrichtung 50 entgegengesetzt ist. Daher bewegt sich der Kolben 30 in eine Richtung, in der sich der Ventilkörper 40 vom Ventilsitz 13 löst.
  • Der Ventilkörper 40 löst sich von dem Ventilsitz 13. Dementsprechend strömt das zu regelnde Fluid über den Einströmungspfad 11 ein, wobei Druck des zu regelnden Fluids auf die Membran 60 ausgeübt wird. Das im zylindrischen Kolbenraum 21b befindliche Gas wird über den luftführenden Strömungskanal 23 abgeleitet.
  • Um den Ventilkörper 40 aus dem vollständig geöffneten Zustand in einen geschlossenen Zustand zu bringen, wird das im zylindrischen Kolbenraum 21a befindliche Gas aus dem luftführenden Strömungskanal 22 abgelassen. Durch das Ablassen von Gas aus dem zylindrischen Kolbenraum 21a wird der Druck im zylindrischen Kolbenraum 21a gesenkt, und der Kolben 30 bewegt sich durch die Vorspannbewegung der Kolbenvorspanneinrichtung 50 in Richtung des Ventilsitzes 13. Gas wird über den luftführenden Strömungskanal 23 dem zylindrischen Kolbenraum 21b zugeführt.
  • Wenn sich der Ventilkörper 40 im geschlossenen Zustand befindet, stößt der Ventilkörper 40 durch die Vorspannbewegung der Kolbenvorspanneinrichtung 50 an den Ventilsitz 13, wobei das Dichtungselement 81 des ventilkörperseitigen Anlageabschnitts 40a und das Dichtungselement 82 des ventilsitzseitigen Anlageabschnitts 13a aneinanderstoßen.
  • Gemäß dieser Ausführungsform sind die ringförmigen oder kreisförmigen Dichtungselemente 81 und 82 aus vernetztem PTFE mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt 40a des Ventilsitzes 13, an dem der Ventilkörper 40 anliegt, und mit dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a des Ventilsitzes 13, an dem der Ventilkörper 40 anliegt, verbunden. Damit braucht das vernetzte PTFE, welches eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit aufweist, wodurch die Menge des Abriebs reduziert werden kann, nur an dem Kontaktabschnitt zwischen dem Ventilkörper 40 und dem Ventilsitz 13 verwendet werden. Für den Ventilkörper 40 und den Ventilsitz 13 wird ein fluorbasiertes PFA- oder PTFE-Harz verwendet, wodurch es möglich ist, eine Verbindungsfestigkeit zu erreichen, welche die Festigkeit einer durch starke molekulare Verschränkung verursachte Reibungsverbindung übersteigt.
  • 2 ist eine Schnittdarstellung eines Durchflussmengen-Regelventils gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Gleiche Bauteile wie die des Durchflussmengen-Regelventils der ersten Ausführungsform sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, so dass auf deren Beschreibung verzichtet werden kann.
  • In dem Durchflussmengen-Regelventil 2 der Ausführungsform ist ventilsitzseitig an einem zentralen Abschnitt eines Endes des Ventilkörpers 40 ein in Richtung des Ventilsitzes 13 vorstehender Vorsprung 41 ausgebildet, wobei ein an dem Ventilsitz 13 anliegender ventilkörperseitiger Anlageabschnitt 40b an einem Außenumfang des Vorsprungs 41 ausgebildet ist. Daher ist der ventilkörperseitige Anlageabschnitt 40b in Form einer ringförmigen ebenen Fläche gebildet.
  • In dieser Ausführungsform ist ein ringförmiges Dichtungselement 82 mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt 40b verbunden.
  • Gemäß dieser Ausführungsform ist das aus vernetztem PTFE bestehende ringförmige Dichtungselement 82 mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt 40b mit einem Ventilsitz 13, an dem der Ventilkörper 40 anliegt, und mit einem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a des Ventilsitzes 13, an dem der Ventilkörper 40 anliegt, verbunden. Damit braucht das vernetzte PTFE, das eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit aufweist, wodurch die Menge an Abrieb reduziert werden kann, nur an einem Kontaktabschnitt zwischen dem Ventilkörper 40 und dem Ventilsitz 13 verwendet werden. Für den Ventilkörper 40 und den Ventilsitz 13 wird ein fluorbasiertes PFA- oder PTFE-Harz verwendet, wodurch es möglich ist, eine Verbindungsfestigkeit zu erreichen, welche die Festigkeit einer durch starke molekulare Verschränkung verursachte Reibungsverbindung übersteigt.
  • 3 sind Endansichten, die eine Konfiguration eines für das Durchflussmengen-Regelventil der ersten Ausführungsform der Erfindung geeigneten kreisförmigen Dichtungselements zeigen, sowie einen Herstellungsprozess des Dichtungselements, wobei 3(a) einen Diffusions- und Verbindungsprozess und 3(b) einen Stanzprozess darstellt.
  • Ein kreisförmiges Dichtungselement 81 wird durch Laminieren einer Folie aus vernetztem PTFE 80y auf eine Oberfläche eines PFA-Filmes 80x hergestellt. Die Dicke des PFA-Filmes 80x beträgt vorzugsweise 0,3 mm bis 0,6 mm, wobei die Dicke der vernetzten PTFE-Folie 80y 0,05 mm bis 0,6 mm beträgt.
  • Wie in 3(a) gezeigt, werden der PFA-Film 80x und die vernetzte PTFE-Folie 80y aufeinander laminiert, diffundiert und miteinander verbunden.
  • Wie in 3(b) gezeigt, wird das kreisförmige Dichtungselement 81 durch Stanzen gebildet.
  • Bei dem ringförmigen Dichtungselement 82 der ersten und zweiten Ausführungsform werden der Film und die Folie durch das in 3(b) gezeigte Stanzverfahren in eine ringförmige Form gestanzt.
  • Der PFA-Film 80x wird mit den ventilkörperseitigen Anlageabschnitten 40a und 40b oder mit dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a verschweißt. Demnach sind die kreis- oder ringförmigen Dichtungselemente 81 und 82 mit dem Ventilkörper 40 oder dem Ventilsitz 13 verbunden.
  • Ein Verfahren zur Herstellung der Dichtungselemente 81 und 82 umfasst den Diffusions- und Verbindungsprozess, um den PFA-Film 80x und die Folie aus vernetztem PTFE 80y zu laminieren, zu diffundieren und miteinander zu verbinden, sowie den Stanzprozess, um die laminierte Folie aus dem PFA-Film 80x und der Folie aus vernetztem PTFE 80y in eine ringförmige oder kreisförmige Form zu stanzen. Auf diese Weise ist es möglich, die Dichtungselemente 81 und 82 aus nur schwer formbarem vernetztem PTFE auszubilden.
  • Die kreisförmigen oder ringförmigen Dichtungselemente 81 und 82 aus PFA-Film 80x und Folie aus vernetztem PTFE 80y weisen somit eine Dünnblechform auf. Dadurch ist die Fließrate der Schmelze weniger anfällig für Schwankungen, sie können geschweißt und miteinander verbunden werden, wobei ihre Form beibehalten und eine gleichmäßige Verbindungsfestigkeit erreicht werden kann.
  • 4 ist eine Schnittdarstellung eines Durchflussmengen-Regelventils gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Gleiche Bauteile wie die des Durchflussmengen-Regelventils der ersten Ausführungsform sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, so dass auf deren Beschreibung verzichtet wird.
  • Bei dem Durchflussmengen-Regelventil 3 dieser Ausführungsform ist an einem Dichtungselement 83 ein ringförmiger Vorsprung 83a ausgebildet, der mit einem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt 40b verbunden ist. Der ventilkörperseitige Anlageabschnitt 40b ist an einem Außenumfang eines Vorsprungs 41 in Form einer ringförmigen ebenen Fläche gebildet. Das ringförmige Dichtungselement 83 ist mit dem in Form einer ringförmigen ebenen Fläche gebildeten ventilkörperseitigen Anlageabschnitt 40b verbunden.
  • Gemäß dieser Ausführungsform ist das aus vernetztem PTFE bestehende ringförmige Dichtungselement 83 mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt 40b des Ventilsitzes 13, an dem der Ventilkörper 40 anliegt, verbunden, während das aus vernetztem PTFE bestehende ringförmige Dichtungselement 82 mit dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a des Ventilsitzes 13, an dem der Ventilkörper 40 anliegt, verbunden ist. Dementsprechend braucht das eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit aufweisende und die Menge an Abrieb reduzierende vernetzte PTFE nur an einem Kontaktabschnitt zwischen dem Ventilkörper und dem Ventilsitz eingesetzt werden. Auf dem Ventilkörper 40 und dem Ventilsitz 13 wird ein fluorbasiertes PFA- oder PTFE-Harz verwendet, wodurch es möglich ist, eine Verbindungsfestigkeit zu erreichen, welche die Festigkeit einer durch starke molekulare Verschränkung verursachte Reibungsverbindung übersteigt. Ferner kann bei dieser Ausführungsform durch Ausbilden des ringförmigen Vorsprungs 83a auf dem ringförmigen Dichtungselement 83 die Kontaktfläche zwischen Ventilkörper 40 und Ventilsitz 13 klein ausgeführt werden, wodurch die Menge des Abriebs weiter reduziert werden kann.
  • Der ringförmige Vorsprung 83a kann an einem kreisförmigen Dichtungselement 81 ausgebildet werden.
  • 5 ist eine Schnittdarstellung eines Durchflussmengen-Regelventils gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Gleiche Bauteile wie die des Durchflussmengen-Regelventils der ersten bis dritten Ausführungsform sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, so dass auf deren Beschreibung verzichtet wird.
  • Gemäß dem Durchflussmengen-Regelventil 4 dieser Ausführungsform ist der ringförmige Vorsprung 83a an einem mit dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a verbundenen Dichtungselement 83 ausgebildet.
  • Gemäß dieser Ausführungsform ist das aus vernetztem PTFE bestehende ringförmige Dichtungselement 82 mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt 40b des Ventilsitzes 13, an dem der Ventilkörper 40 anliegt, verbunden, während das aus vernetztem PTFE bestehende ringförmige Dichtungselement 83 mit dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a des Ventilsitzes 13, an dem der Ventilkörper 40 anliegt, verbunden ist. Dementsprechend braucht das eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit aufweisende und die Menge an Abrieb reduzierende vernetzte PTFE nur an einem Kontaktabschnitt zwischen dem Ventilkörper 40 und dem Ventilsitz 13 eingesetzt werden. Auf dem Ventilkörper 40 und dem Ventilsitz 13 wird ein fluorbasiertes PFA- oder PTFE-Harz verwendet, wodurch es möglich ist, eine Verbindungsfestigkeit zu erreichen, welche die Festigkeit einer durch starke molekulare Verschränkung verursachte Reibungsverbindung übersteigt. Ferner kann bei dieser Ausführungsform durch Ausbilden des ringförmigen Vorsprungs 83a auf dem ringförmigen Dichtungselement 83 die Kontaktfläche zwischen Ventilkörper 40 und Ventilsitz 13 klein ausgeführt werden, wodurch die Menge des Abriebs weiter reduziert werden kann.
  • 6 sind Endansichten, die eine Konfiguration eines für die Durchflussmengen-Regelventile der dritten und vierten Ausführungsform der Erfindung geeigneten ringförmigen Dichtungselements zeigen, sowie einen Herstellungsprozess des Dichtungselements, wobei 6(a) einen Diffusions- und Verbindungsprozess, 6(b) einen durch Schweißen ausgeführten Formungsprozess und 6(c) einen Stanzprozess darstellt.
  • Ein ringförmiges, kreisförmiges Dichtungselement 83 wird durch Laminieren einer Folie aus vernetztem PTFE 80y auf eine Oberfläche eines PFA-Filmes 80x hergestellt. Die Dicke des PFA-Filmes 80x beträgt vorzugsweise 0,3 mm bis 0,6 mm, wobei die Dicke der vernetzten PTFE-Folie 80y 0,05 mm bis 0,6 mm beträgt.
  • Wie in 6(a) gezeigt, werden der PFA-Film 80x und die vernetzte PTFE-Folie 80y aufeinander laminiert, diffundiert und miteinander verbunden. Wie in 6(b) gezeigt, wird der PFA-Film 80x durch Widerstandsheizung geschmolzen und durch einen Heizblock geformt. Durch diesen Formungsvorgang wird der ringförmige Vorsprung 83a gebildet, während sich die Dicke des PFA-Filmes 80x ändert. Wenn die Heiztemperatur der Schmelztemperatur des vernetzten PTFE entspricht oder niedriger ist, wird die Folie aus vernetztem PTFE 80y entlang der Oberfläche des PFA-Filmes 80x so verformt, dass die Dicke der Folie aus vernetztem PTFE 80y gleichmäßig ist.
  • Danach wird ein ringförmiges Dichtungselement 83 durch Stanzen geformt, wie in 6(c) gezeigt.
  • Im Falle des kreisförmigen Dichtungselements 81 der ersten Ausführungsform wird das Dichtungselement durch das in 3(b) gezeigte Stanzverfahren in eine Kreisform gestanzt.
  • Durch Verschweißen des PFA-Filmes 80x mit den ventilkörperseitigen Anlageabschnitten 40a und 40b oder einem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a werden die kreisförmigen oder ringförmigen Dichtungselemente 81 und 82 mit dem Ventilkörper 40 oder dem Ventilsitz 13 verbunden.
  • Wie oben beschrieben, umfasst das Verfahren zur Bildung des Dichtungselements 83 einen Diffusions- und Verbindungsprozess, um den PFA-Film 80x und die Folie aus vernetztem PTFE 80y zu laminieren, zu diffundieren und miteinander zu verbinden, den Formungsprozess, um den ringförmigen Vorsprung 83a durch Erhitzen und Formen der laminierten Folie, die in dem Diffusions- und Verbindungsprozess aus dem PFA-Film 80x und der Folie aus vernetztem PTFE 80y gebildet wird, auszubilden, sowie den Stanzprozess, um die durch den Formungsprozess geformte laminierte Folie in eine ringförmige oder kreisförmige Form zu stanzen. Auf diese Weise ist es möglich, den ringförmigen Vorsprung 83a auf dem Dichtungselement 83 aus nur schwer formbarem vernetztem PTFE auszubilden.
  • Das Dichtungselement 83 wird durch den PFA-Film 80x und die Folie aus vernetztem PTFE 80y in eine Dünnblechform gebracht. Dadurch ist die Fließrate der Schmelze weniger anfällig für Schwankungen, sie können geschweißt und miteinander verbunden werden, wobei ihre Form beibehalten und eine gleichmäßige Verbindungsfestigkeit erreicht werden kann.
  • Das schwer zu formende vernetzte PTFE wird als Folie gleichmäßiger Dicke geformt, wobei der ringförmige Vorsprung 83a durch Änderung der Dicke des PFA-Filmes 80x gebildet wird. So kann der ringförmige Vorsprung 83a auf leichte Weise gebildet werden.
  • 7 ist eine Schnittdarstellung eines Durchflussmengen-Regelventils gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung. Gleiche Bauteile wie die des Durchflussmengen-Regelventils der vierten Ausführungsform sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, so dass auf deren Beschreibung verzichtet wird.
  • In dem Durchflussmengen-Regelventil 5 dieser Ausführungsform ist ventilsitzseitig ein an einem zentralen Abschnitt eines Endes des Ventilkörpers 40 ein in Richtung des Ventilsitzes 13 vorstehender Vorsprung 41 ausgebildet, wobei ein an dem Ventilsitz 13 anliegender ventilkörperseitiger Anlageabschnitt 40c an einem Außenumfang des Vorsprungs 41 ausgebildet ist. Der ventilkörperseitige Anlageabschnitt 40c wird durch eine in radialer Richtung geneigte ringförmige Fläche gebildet, wobei sich der Innenumfang der ringförmigen Fläche näher am Ventilsitz 13 als der Außenumfang der ringförmigen Fläche befindet.
  • Ein ringförmiges Dichtungselement 84 ist mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt 40c verbunden. Vorzugsweise ist das ringförmige Dichtungselement 84 so zusammengesetzt, dass eine Folie aus vernetztem PTFE 80y auf eine Oberfläche eines PFA-Filmes 80x laminiert ist, wie in 3 gezeigt, wobei das Dichtungselement 84 durch das in den 3 gezeigte Herstellungsverfahren hergestellt werden kann. Das ringförmige Dichtungselement 84 ist zu einer ringförmigen Fläche geformt, die sich entlang eines ventilkörperseitigen Anlageabschnitts 40d erstreckt. Daher kann das Dichtungselement 84 durch Schmelzen des PFA-Filmes 80x unter Verwendung einer Widerstandsheizung und einer Form gebildet werden, wie in 6(b) gezeigt. Gemäß dem ringförmigen Dichtungselement 84 weist der PFA-Film 80x eine gleichmäßige Dicke auf und wird zu einer geneigten ringförmigen Fläche geformt.
  • Gemäß dieser Ausführungsform ist das aus vernetztem PTFE bestehende ringförmige Dichtungselement 84 mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt 40c des Ventilsitzes 13, an dem der Ventilkörper 40 anliegt, verbunden, wobei das aus vernetztem PTFE bestehende ringförmige Dichtungselement 82 mit dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a des Ventilsitzes 13, an dem der Ventilkörper 40 anliegt, verbunden ist. Dementsprechend braucht das eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit aufweisende und die Menge an Abrieb reduzierende vernetzte PTFE nur an einem Kontaktabschnitt zwischen dem Ventilkörper 40 und dem Ventilsitz 13 verwendet werden. Für den Ventilkörper 40 und den Ventilsitz 13 wird ein fluorbasiertes PFA- oder PTFE-Harz verwendet, wodurch es möglich ist, eine Verbindungsfestigkeit zu erreichen, welche die Festigkeit einer durch starke molekulare Verschränkung verursachte Reibungsverbindung übersteigt. Ferner kann bei dieser Ausführungsform durch Ausbilden des ventilkörperseitigen Anlageabschnittes 40c, in Form einer ringförmigen Fläche, die Kontaktfläche zwischen Ventilkörper 40 und Ventilsitz 13 klein ausgeführt werden, wodurch die Menge des Abriebs weiter reduziert werden kann.
  • 8 ist eine Schnittdarstellung eines Durchflussmengen-Regelventils gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung. Gleiche Bauteile wie die des Durchflussmengen-Regelventils der ersten bis fünften Ausführungsform sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, so dass auf deren Beschreibung verzichtet wird.
  • Gemäß dem Durchflussmengen-Regelventil 6 dieser Ausführungsform ist das ventilsitzseitige Ende des Ventilkörpers 40 in Form einer konvex gekrümmten Fläche gebildet, wobei ein ventilkörperseitiger Anlageabschnitt 40d so ausgebildet ist, dass sich die Mitte der konvex gekrümmten Fläche näher an dem Ventilsitz 13 befindet als der Außenumfang der konvex gekrümmten Fläche.
  • Ein kreisförmiges Dichtungselement 85 ist mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt 40d verbunden. Vorzugsweise ist das kreisförmige Dichtungselement 85 so zusammengesetzt, dass, wie in den 3 gezeigt, eine Folie aus vernetztem PTFE 80y auf eine Oberfläche eines PFA-Filmes 80x laminiert ist, wobei das Dichtungselement 85 durch das in 3 gezeigte Herstellungsverfahren hergestellt werden kann. Das kreisförmige Dichtungselement 85 wird zu einer konvex gekrümmten Oberfläche geformt, die sich entlang des ventilkörperseitigen Anlageabschnitts 40d erstreckt. Daher kann der PFA-Film 80x durch Widerstandsheizung geschmolzen und durch eine Form, wie in 6(b) gezeigt, geformt werden. Gemäß dem kreisförmigen Dichtungselement 85 weist der PFA-Film 80x eine gleichmäßige Dicke auf und wird zu einer konvex gekrümmten Oberfläche geformt.
  • Gemäß dieser Ausführungsform ist das kreisförmige Dichtungselement 85 aus vernetztem PTFE mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt 40d des Ventilsitzes 13, an dem der Ventilkörper 40 anliegt, verbunden, wobei das aus vernetztem PTFE bestehende ringförmige Dichtungselement 82 mit dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a des Ventilsitzes 13, an dem der Ventilkörper 40 anliegt, verbunden ist. Das vernetzte PTFE, welches eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit aufweist, wodurch die Menge an Abrieb reduziert werden kann, braucht nur an einem Kontaktabschnitt zwischen dem Ventilkörper 40 und dem Ventilsitz 13 verwendet werden. Für den Ventilkörper 40 und den Ventilsitz 13 wird ein fluorbasiertes PFA- oder PTFE-Harz verwendet, wodurch es möglich ist, eine Verbindungsfestigkeit zu erreichen, welche die Festigkeit einer durch starke molekulare Verschränkung verursachte Reibungsverbindung übersteigt. Ferner kann gemäß dieser Ausführungsform, indem der ventilkörperseitige Anlageabschnitt 40d in Form einer konvex gekrümmten Oberfläche gebildet wird, die Kontaktfläche zwischen dem Ventilkörper 40 und dem Ventilsitz 13 klein ausgebildet werden, wodurch die Menge an Abrieb reduziert werden kann.
  • 9 sind Bilddiagramme, die ein Formgebungsverfahren für die in den 3 und 6 dargestellte Folie aus vernetztem PTFE zeigen. Die Pfeile in den Figuren weisen die Schnittrichtung.
  • Wie in 9(a) gezeigt, wird die Folie aus vernetztem PTFE 80y durch zweidimensionales Schneiden einer äußeren Umfangsfläche eines kreisförmigen säulenförmigen oder kreiszylindrischen Stabmaterials 90 gebildet.
  • Die längliche Folie aus vernetztem PTFE 80y mit einer vorgegebenen Breite kann durch zweidimensionales Schneiden der äußeren Umfangsfläche des kreisförmigen säulenförmigen oder kreisförmigen zylindrischen Stabmaterials 90, wie oben beschrieben, gebildet werden.
  • Die Folie aus vernetztem PTFE 80y wird, wie in 9(b) gezeigt, durch zweidimensionales Schneiden der Stirnseite des Stabmaterials 90 gebildet.
  • Auf diese Weise, durch zweidimensionales Schneiden der Stirnfläche des Stabmaterials 90, kann die Folie aus vernetztem PTFE 80y mit der Größe der Stirnfläche gebildet werden. Wenn die Stirnfläche zweidimensional geschnitten wird, ist das Stabmaterial 90 nicht auf die kreisförmige säulenartige oder kreisförmige zylindrische Form beschränkt, sondern kann in eine säulenartige oder zylindrische Form gebracht werden.
  • Die 10 sind Konfigurationsdiagramme und zeigen eine Vorrichtung, welche bei dem Herstellungsverfahren des erfindungsgemäßen Durchflussmengen-Regelventils in dem Verbindungsprozess zum Verbinden des Dichtungselements mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt und dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt verwendet wird.
  • 10(a) zeigt den Verbindungsprozess zum Verbinden des Dichtungselements 82 mit dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a.
  • Ein Heizkabel 101 ist mit einem Heizblock 100 verbunden, wobei über das Heizkabel 101 elektrische Energie zugeführt und ein Ende 100a des Heizblocks 100 direkt mittels Widerstandsheizung beheizt wird.
  • Der Heizblock 100 ist auf einen beweglichen Block 102 montiert. An dem beweglichen Block 102 sind ein Schweißdruck-Einstellgewicht 103 und ein Zylinder 104 zum Anheben des beweglichen Blocks angebracht. Der Zylinder 104 zum Anheben des beweglichen Blocks ist an der Befestigungsplatte 105 befestigt, wobei die Befestigungsplatte 105 von einer Stützstange 106 getragen wird.
  • Der bewegliche Block 102 wird durch das Schweißdruck-Einstellgewicht 103 nach unten gedrückt und kann durch den Zylinder 104 angehoben werden.
  • Das Ende 100a des Heizblocks 100 ist mit einem Temperatursensor 107 zur Erfassung der Temperatur des Endes 100a versehen. Die Befestigungsplatte 105 ist mit einem Verschiebungssensor 108 versehen, zur Erfassung einer Verschiebung des beweglichen Blocks 102.
  • Bei dem Verbindungsprozess, zum Verbinden des Dichtungselements 82 mit dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a, wird das Dichtungselement 82 auf dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a platziert, wobei der durch die Widerstandsheizung direkt erwärmte Heizblock 100 von dem Dichtungselement 82 gedrückt wird.
  • Das vernetzte PTFE wird über den Heizblock 100 direkt von dem aus vernetztem PTFE bestehenden Dichtungselement 82 aus erwärmt. Auf diese Weise wird das vernetzte PTFE aufgeweicht und halb geschmolzen, wobei eine Kontaktfläche des ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a aus PFA oder PTFE in Bezug auf das Dichtungselement 82 durch Erwärmung seitens des Dichtungselements 82 erwärmt und geschmolzen wird. Auf diese Weise wird eine stabile Verbindung hergestellt. Außerdem wird das vernetzte PTFE hergestellt, indem das Dichtungselement 82 und der Heizblock 100 durch Widerstandsheizung direkt erwärmt werden. Dementsprechend kann die Temperatur an der Kontaktfläche sehr einfach gesteuert werden, wobei eine Temperatursteuerung bei hoher Schmelzoberflächentemperatur realisiert werden kann.
  • 10(b) zeigt den Verbindungsprozess zum Verbinden des Dichtungselements 81 mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt 40a.
  • In dem Verbindungsprozess zum Verbinden des Dichtungselements 81 mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt 40a wird das Dichtungselement 81 auf den ventilkörperseitigen Anlageabschnitt 40a aufgesetzt, wobei der durch die Widerstandsheizung direkt beheizte Heizblock 100 von dem Dichtungselement 81 gedrückt wird.
  • Das vernetzte PTFE wird über den Heizblock 100 direkt durch das aus vernetztem PTFE bestehende Dichtungselement 81 erwärmt. Auf diese Weise wird das vernetzte PTFE aufgeweicht und halb geschmolzen, wobei eine Kontaktfläche des ventilkörperseitigen Anlageabschnitts 40a aus PFA oder PTFE in Bezug auf das Dichtungselement 81 durch Erwärmung vom Dichtungselement 81 aus erwärmt und geschmolzen wird. Auf diese Weise wird eine stabile Verbindung hergestellt. Außerdem wird das aus vernetztem PTFE bestehende Dichtungselement 81 hergestellt und der Heizblock 100 direkt durch Widerstandsheizung erwärmt. Dementsprechend kann die Temperatur an der Kontaktfläche sehr einfach gesteuert werden, wobei eine Temperatursteuerung bei hoher Schmelzoberflächentemperatur realisiert werden kann.
  • Die 11 sind Bilddiagramme welche die Oberflächenrauhigkeit des Dichtungselements vor und nach den in den 10 gezeigten Verbindungsprozessen darstellen, wobei 11(a) das Dichtungselement vor dem Verbindungsprozess und 11(b) das Dichtungselement nach dem Verbindungsprozess zeigt.
  • Wie in den 11 gezeigt, können die Oberflächen der Dichtungselemente 81 und 82 durch Drücken der Dichtungselemente 81 und 82 gegen den durch die Widerstandsheizung direkt erwärmten Heizblocks 100 abgeflacht werden. Die Oberflächen der Dichtungselemente 81 und 82 werden hauptsächlich durch den PFA-Film 80x abgeflacht.
  • 12 ist ein Konfigurationsdiagramm, das einen Formungsprozess zeigt, der durch das in 6(b) gezeigte Schmelzen durchgeführt wird. Die Konfiguration einer in dem in 12 gezeigten Formungsprozess verwendeten Vorrichtung ist die gleiche wie die in 6(b) gezeigte, wobei dieselben Bezugszeichen verwendet werden, weshalb auf eine Beschreibung verzichtet wird.
  • In der in 12 gezeigten Vorrichtung weist, zur Bildung des ringförmigen Vorsprungs 83a, ein Ende 100b des Heizblocks 100 eine ringförmige Ausnehmung auf.
  • Eine laminierte Folie, die aus dem PFA-Film 80x und der Folie aus vernetztem PTFE 80y besteht, wird auf eine Schablone gelegt, wobei der durch die Widerstandsheizung direkt erwärmte Heizblock 100 von der Folie aus vernetztem PTFE 80y gedrückt wird.
  • Auf diese Weise kann der in 6(b) gezeigte ringförmige Vorsprung 83a gebildet werden.
  • 13 ist ein Diagramm, das den zeitlichen Ablauf der Erwärmung in dem in 10(a) gezeigten Verbindungsprozess zeigt.
  • In 13 zeigt die vertikale Achse die durch den Temperatursensor 107 erfasste Temperatur des Heizblocks 100 sowie ein Maß an durch den Verschiebungssensor 108 erfassten Verschiebung des Heizblocks 100. Die Zeit ist entlang der horizontalen Achse aufgetragen.
  • Bei dem in 10(a) gezeigten Verbindungsprozess wird das Dichtungselement 82 mit dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a verbunden. Da der ventilsitzseitige Anlageabschnitt 13a auf dem strömungspfadseitigen Körper 10 ausgebildet ist, besitzt dieser ein großes Volumen, in dem sich die thermische Ausdehnung fortsetzen kann. Wenn der ventilsitzseitige Anlageabschnitt 13a erwärmt wird, wird der strömungspfadseitige Körper 10 thermisch ausgedehnt wobei die Position des Dichtungselements 82 an Höhe gewinnt, während, wenn das Dichtungselement 82 geschmolzen wird, die Oberfläche des Dichtungselements 82 absinkt.
  • Das heißt, wenn das Volumen groß ist, wie der strömungspfadseitige Körper 10, erfolgt eine thermische Ausdehnung auch nachdem das Schweißen des Dichtungselements 82 abgeschlossen ist, weshalb die von dem Verschiebungssensor 108 erfasste Verschiebung weiter zunimmt, aber das von dem Verschiebungssensor 108 erfasste Maß an Verschiebung pro Zeiteinheit durch das Schmelzen des Dichtungselements 82 geringer wird.
  • Daher wird der Heizbetrieb gestoppt, wenn das Maß an Verschiebung des Heizblocks 100 pro Zeiteinheit geringer wird. Auf diese Weise kann der Verbindungszustand zwischen dem Dichtungselement 82 und dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a gleichmäßig gesteuert werden.
  • Auf diese Weise, durch thermische Ausdehnung des Ventilsitzes 13 und Schmelzen des Dichtungselements 82, kann die Höhe des Dichtungselements 82 verändert werden. Daher kann anhand des Maßes an Verschiebung des Heizblocks 100 pro Zeiteinheit der Zeitpunkt des Stoppens des Heizbetriebs des Heizblocks 100 bestimmt werden.
  • In ähnlicher Weise kann, bei großem Volumen des Ventilkörpers 40, der Verbindungszustand zwischen dem Dichtungselement 81 und dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt 40b gleichmäßig gesteuert werden, indem der Heizbetrieb gestoppt wird, wenn das Maß an Verschiebung des Heizblocks 100 pro Zeiteinheit geringer wird.
  • Nach Beendigung des Heizbetriebs wird der Heizblock 100 durch Anblasen mit Luft abgekühlt. Der Heizblock 100 kann auch auf natürliche Weise abgekühlt werden.
  • 14 ist ein Diagramm, das den zeitlichen Ablauf der Erwärmung bei dem in 10(b) gezeigten Verbindungsprozess zeigt.
  • In 14 zeigt die vertikale Achse die durch den Temperatursensor 107 erfasste Temperatur des Heizblocks 100 sowie ein Maß an durch den Verschiebungssensor 108 erfasste Verschiebung des Heizblocks 100. Die Zeit ist entlang der horizontalen Achse aufgetragen.
  • Bei dem in 10(b) gezeigten Verbindungsprozess wird das Dichtungselement 81 mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt 40b verbunden. Da der ventilkörperseitige Anlageabschnitt 40b auf dem Ventilkörper 40 ausgebildet ist, ist das Volumen klein, weshalb die Wärmeausdehnung begrenzt ist.
  • Das heißt, wenn das Volumen so klein ist wie das des Ventilkörpers 40, wird der ventilkörperseitige Anlageabschnitt 40b erwärmt, wobei sich der Ventilkörper 40 thermisch ausdehnt. Dementsprechend ist, nachdem sich der Heizblock 100 nach oben bewegt hat, die thermische Ausdehnung gesättigt, weshalb durch Schmelzen des Dichtungselements 81 der Heizblock 100 nach unten absinkt.
  • Auf diese Weise kann der Verbindungszustand zwischen dem Dichtungselement 81 und dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt 40b gleichmäßig gesteuert werden, indem der Heizbetrieb gestoppt wird, wenn das Maß an Verschiebung des Heizblocks 100 pro Zeiteinheit negativ wird.Da auf diese Weise die Höhe des Dichtungselements 81 durch thermische Ausdehnung des ventilkörperseitigen Anlageabschnitts 40b und Schmelzen des Dichtungselements 81 variiert wird, kann der Zeitpunkt des Stoppens des Heizbetriebs des Heizblocks 100 anhand des Maßes an Verschiebung des Heizblocks 100 pro Zeiteinheit bestimmt werden.
  • In gleicher Weise kann, bei geringem Volumen des Ventilsitzes, der Verbindungszustand zwischen dem Dichtungselement 82 und dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a gleichmäßig gesteuert werden, indem der Heizbetrieb gestoppt wird, wenn das Maß an Verschiebung des Heizblocks 100 pro Zeiteinheit negativ wird.
  • Nach Beendigung des Heizbetriebs wird der Heizblock 100 durch Anblasen mit Luft abgekühlt. Der Heizblock 100 kann auch auf natürliche Weise abgekühlt werden.
  • Das Dichtungselement 81, 82, 83, 84 oder 85, das mit einem der ventilkörperseitigen Anlageabschnitte 40a, 40b, 40c, 40d oder dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a verbunden ist, kann anstelle von vernetztem PTFE aus vernetztem PFA hergestellt sein.
  • Das ring- oder kreisförmige Dichtungselement 81, 82, 83, 84 oder 85 aus vernetztem PFA ist mit dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 40a, 40b, 40c, 40d des Ventilsitzes 13, an dem der Ventilkörper 40 anliegt, und mit dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt 13a des Ventilsitzes 13, an dem der Ventilkörper 40 anliegt, verbunden. Demnach braucht das vernetzte PFA, das eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit aufweist, wodurch die Menge an Abrieb reduziert werden kann, nur an dem Kontaktabschnitt zwischen dem Ventilkörper 40 und dem Ventilsitz 13 verwendet werden. Für den Ventilkörper 40 und den Ventilsitz 13 wird ein fluorbasiertes PFA- oder PTFE-Harz verwendet, wodurch es möglich ist, eine Verbindungsfestigkeit zu erreichen, welche die Festigkeit einer durch starke molekulare Verschränkung verursachte Reibungsverbindung übersteigt.
  • [INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT]
  • Die vorliegende Erfindung eignet sich für ein Durchflussmengen-Regelventil, das in einem Spühlverfahren oder einem Ablöseverfahren eines Silizium-Wafer-Prozesses, insbesondere im Bereich der Halbleiterherstellung, verwendet wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 1, 2, 3, 4, 5
    Durchflussmengen-Regelventil
    10
    strömungspfadseitiger Körper
    11
    Einströmungspfad
    12
    Ausströmungspfad
    13
    Ventilsitz
    13a
    ventilsitzseitiger Anlageabschnitt
    20
    antriebsseitiger Körper
    21, 21a, 21b
    kolbenzylindrischer Raum
    21x
    Öffnung
    22, 23
    luftführender Strömungskanal
    30
    Kolben
    31
    vergrößerter Kolbenabschnitt
    40
    Ventilkörper
    40a, 40b, 40c, 40d
    ventilkörperseitiger Anlageabschnitt
    41
    Vorsprung
    50
    Kolbenvorspanneinrichtung
    60
    Membran
    61
    dicker Abschnitt
    62
    Membranabschnitt
    63
    feststehender Abschnitt
    70
    Membran-Halter
    80x
    PFA-Film
    80y
    Folie aus vernetztem PTFE
    81, 82, 83, 84, 85
    Dichtungselement
    83a
    ringförmiger Vorsprung
    90
    Stabmaterial
    100
    Heizblock
    101
    Heizkabel
    100a, 100b
    Ende des Heizblocks
    102
    beweglicher Block
    103
    Schweißdruck-Einstellgewicht
    104
    Zylinder zum Anheben des beweglichen Blocks
    105
    Befestigungsplatte
    106
    Stützstange
    107
    Temperatursensor
    108
    Verschiebungssensor
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2020200840 [0012]

Claims (14)

  1. Ein Durchflussmengen-Regelventil, aufweisend einen strömungspfadseitigen Körper und einen antriebsseitigen Körper, wobei in dem strömungspfadseitigen Körper ein Einströmungspfad, in den das zu regelnde Fluid einströmt, ein Ausströmungspfad, aus dem das zu regelnde Fluid ausströmt, sowie ein zwischen dem Einströmungspfad und dem Ausströmungspfad angeordneter Ventilsitz ausgebildet sind, in dem antriebsseitigen Körper ein zylindrischer Kolbenraum ausgebildet ist, in dem ein Kolben angeordnet ist, ein Ventilkörper an einem Ende des Kolbens angeordnet ist, in einem dem Ventilsitz gegenüberliegenden Ende des zylindrischen Kolbenraums eine Öffnung ausgebildet ist, in der Öffnung eine Membran angeordnet ist, der zylindrische Kolbenraum und der Ventilsitz durch die Membran voneinander getrennt sind, und der Ventilkörper in der Membran ventilsitzseitig angeordnet ist, wobei der strömungspfadseitige Körper und der Ventilkörper aus einem auf Fluor basierenden Harz aus PFA oder PTFE gebildet sind, und ringförmige oder kreisförmige Dichtungselemente aus vernetztem PTFE mit einem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt des Ventilsitzes, an dem der Ventilkörper anliegt, und mit einem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt des Ventilsitzes, an dem der Ventilkörper anliegt, verbunden sind.
  2. Das Durchflussmengen-Regelventil nach Anspruch 1, wobei das Dichtungselement aus einer auf eine Oberfläche eines PFA-Filmes auflaminierten Folie aus vernetztem PTFE zusammengesetzt ist, und der PFA-Film mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt oder dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt verbunden ist.
  3. Das Durchflussmengen-Regelventil nach Anspruch 2, wobei an dem Dichtungselement ein ringförmiger Vorsprung ausgebildet ist, der mit einem der beiden Teile, dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt oder dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt, verbunden ist, der ringförmige Vorsprung durch Ändern der Dicke des PFA-Filmes gebildet wird, und die Dicke der Folie aus vernetztem PTFE gleichmäßig ausgebildet wird.
  4. Das Durchflussmengen-Regelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der ventilkörperseitige Anlageabschnitt in Form einer in radialer Richtung geneigten Ringfläche gebildet ist, wobei der Innenumfang der Ringfläche sich näher an dem Ventilsitz befindet als der Außenumfang der Ringfläche.
  5. Das Durchflussmengen-Regelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der ventilkörperseitige Anlageabschnitt in Form einer konvex gekrümmten Fläche gebildet ist, wobei die Mitte der konvex gekrümmten Fläche sich näher an dem Ventilsitz befindet als der Außenumfang der konvex gekrümmten Fläche.
  6. Ein Verfahren zur Herstellung des Durchflussmengen-Regelventils nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei in einem Verbindungsprozess, bei dem das Dichtungselement mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt und mit dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt verbunden wird, das Dichtungselement auf den ventilkörperseitigen Anlageabschnitt oder den ventilsitzseitigen Anlageabschnitt aufgesetzt wird, und ein durch Widerstandsheizung direkt beheizter Heizblock von dem Dichtungselement gedrückt wird.
  7. Ein Verfahren zur Herstellung eines Durchflussmengen-Regelventils nach Anspruch 2 oder 3, wobei ein Verfahren zur Bildung des Dichtungselements folgende Schritte aufweist: einen Diffusions- und Verbindungsprozess, bei dem der PFA-Film und die Folie aus vernetztem PTFE aufeinander laminiert, diffundiert und miteinander verbunden werden, und einen Stanzprozess, bei dem eine laminierte Folie, die aus dem PFA-Film und der Folie aus vernetztem PTFE besteht, die in dem Diffusions- und Verbindungsprozess diffundiert und verbunden werden, in eine ringförmige oder kreisförmige Form gestanzt wird.
  8. Das Verfahren zur Herstellung des Durchflussmengen-Regelventils nach Anspruch 3, wobei ein Verfahren zur Herstellung des Dichtungselements folgende Schritte aufweist: einen Diffusions- und Verbindungsprozess, bei dem der PFA-Film und die Folie aus vernetztem PTFE aufeinander laminiert, miteinander diffundiert und verbunden werden, ein Formgebungsverfahren zum Erwärmen und Formen einer laminierten Folie, die aus dem PFA-Film und der Folie aus vernetztem PTFE besteht, die in dem Diffusions- und Verbindungsprozess diffundiert und verbunden werden und den ringförmigen Vorsprung bilden, und ein Stanzprozess, bei dem die in dem Formgebungsverfahren gebildete laminierte Folie in eine ringförmige oder kreisförmige Form gestanzt wird.
  9. Das Verfahren zur Herstellung eines Durchflussmengen-Regelventils nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Folie aus vernetztem PTFE durch zweidimensionales Schneiden einer äußeren Umfangsfläche eines kreisförmigen säulenförmigen oder kreiszylindrischen Stabmaterials gebildet wird.
  10. Das Verfahren zur Herstellung eines Durchflussmengen-Regelventils nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Folie aus vernetztem PTFE durch zweidimensionales Schneiden einer Stirnfläche eines Stabmaterials gebildet wird.
  11. Das Durchflussmengen-Regelventil nach Anspruch 1, wobei das mit dem ventilkörperseitigen Anlageabschnitt oder dem ventilsitzseitigen Anlageabschnitt verbundene Dichtungselement anstelle von vernetztem PTFE aus vernetztem PFA besteht.
  12. Das Verfahren zur Herstellung des Durchflussmengen-Regelventils nach Anspruch 6, wobei in dem Verbindungsprozess eine Oberfläche des Dichtungselements durch den Heizblock abgeflacht wird.
  13. Das Verfahren zur Herstellung des Durchflussmengen-Regelventils nach Anspruch 6, wobei in dem Verbindungsprozess der Heizbetrieb gestoppt wird, wenn ein Maß an Verschiebung des Heizblocks pro Zeiteinheit geringer wird.
  14. Das Verfahren zur Herstellung des Durchflussmengen-Regelventils nach Anspruch 6, wobei in dem Verbindungsprozess der Heizbetrieb gestoppt wird, wenn ein Maß an Verschiebung des Heizblocks pro Zeiteinheit negativ wird.
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