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Die Erfindung betrifft Fluidventile,
die zur Flüssigkeitsabgabe
benutzt werden. Die Erfindung betrifft insbesondere Fluidventile,
die wiederholt exakte Mengen von chemisch aggressiven und/oder chemisch
reinen Flüssigkeiten
abgeben, ohne sie abzubauen oder in einer anderen schädlichen
Art und Weise auf die Flüssigkeiten
oder das hergestellte Produkt zu wirken.
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Fluidventile wie z.B. Fluidabgabeventile, werden
in Bereichen eingesetzt, in denen das Ventilinnere korrodierenden,
säurehaltigen
oder kaustischen Flüssigkeiten
ausgesetzt ist, oder wenn der Reinheitsgrad der durch das Ventil
fließenden
Flüssigkeit
erhalten werden soll. Ein Beispiel für eine solche Anwendung findet
sich in der Halbleiterindustrie, wo die im Verfahren eingesetzte
Chemikalie, die durch ein solches Ventil geführt wird, ein hohes Maß an chemischer
Reinheit beibehalten muss, um jegliche Verunreinigung zu verhindern,
die auf mikroskopischer Ebene erfolgen kann und die bekanntermaßen das
erzeugte Produkt, wie z.B. einen Halbleiterwafer, beschädigt.
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Es ist während bestimmter Verfahrensschritte
auch wünschenswert,
dass eine exakte Menge der im Verfahren eingesetzten Chemikalie
auf das Produkt abgeschieden wird. Daher ist es wichtig, dass das
für diese
Aufgabe eingesetzte Ventil wiederholt ein genaue Menge der im Verfahren
benutzten Flüssigkeit
abgeben kann, ohne dass nach Verschließen des Ventils überschüssige Flüssigkeit
auf das Produkt tröpfelt.
Es ist jedoch in der Industrie bekannt, dass die für diese
Aufgabe eingesetzten Ventile die Flüssigkeitsabgabe beim Verschließen nicht
immer beenden.
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Zum Beispiel enthalten gebräuchliche
Abgabeventile mit dem dort benötigten
Fassungsvermögen
bekanntermaßen
noch eine kleine Flüssigkeitsmenge
oder tropfen noch etwas, nachdem das Ventil verschlossen wurde.
Diese zusätzliche
Menge an Flüssigkeit
gelangt entweder vom Ventil auf das Produkt, womit es einen unerwünschten Überschuss
der abgegebenen Flüssigkeit
zur Verfügung
stellt, oder wird in der Auslassöffnung
bzw. der letzten Abgabeeinrichtung des Ventils wie z.B. einer Leitung
oder einer Düse
zurückbehalten.
Auch in dem Fall, dass die überschüssige Flüssigkeit
im Ventil behalten wird, stellt dies ein Problem dar, weil die Flüssigkeit
in der Nähe
der Öffnung
der letzten Abgabeeinrichtung trocknen kann. Die getrocknete Menge
der Flüssigkeit
kann dann auf ein Produkt abgegeben werden, wenn das nächste Mal
vom Ventil die im Verfahren eingesetzte Flüssigkeit gespendet wird. Die
Abgabe von solchen getrockneten Flüssigkeitsmengen auf das Produkt
beschädigt
bekanntermaßen
das Produkt und ist daher zu vermeiden.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Abgabeventil zur Verfügung zu stellen, das das Auftreten
der Beherbergung und/oder das überschüssige Tropfen
und/oder die überschüssige Abgabe
von Flüssigkeit
steuert und/oder beseitigt, nachdem das Ventil geschlossen wurde.
Es ist weiterhin Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Abgabeventil
zur Verfügung
zu stellen, dessen Betrieb mit chemisch aggressiven und/oder reinen
Flüssigkeiten möglich ist,
ohne dass sich dabei die Flüssigkeit
abbaut oder in einer anderen Form verunreinigtes Material in die
Flüssigkeit
gelangt. Es ist des Weiteren Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein Abgabeventil zur Verfügung
zu stellen, das eine reduzierte Anzahl an für die Flüssigkeit undichten Kanälen aufweist,
wodurch das Auftreten von in die äußere Umwelt auslaufenden Chemikalien
vermindert wird.
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Diese Aufgaben löst die Erfindung durch die Abgabeventile
gemäß der unabhängigen Ansprüche 1, 9
und 18 sowie des Verfahrens gemäß des unabhängigen Anspruchs
28. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Aspekte und Details der
Erfindung ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, der
Beschreibung und den Zeichnungen.
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Anti-Pumping-Abgabeventile, die nach
den erfindungsgemäßen Prinzipien
hergestellt sind, können
gemäß wenigstens
zwei verschiedenen Ausführungsformen
gebildet werden. Eine erste Ausführungsform
eines Abgabeventils umfasst das Fluiddurchflussgehäuse, das
einen Fluideinlasskanal, einen Fluidauslasskanal, und dazwischen
angeordnet eine Fluiddurchflusskammer aufweist. Die Fluiddurchflusskammer
umfasst einen Ventilsitz.
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An dem Fluiddurchflussgehäuse ist
ein Steuergehäuse
befestigt, das eine Steuerkammer umfasst, die mit der Fluiddurchflusskammer
in Kontakt steht. Eine Membran-/Tellereinrichtung
befindet sich innerhalb der Fluiddurchflusskammer und umfasst einen
dem Ventilsitz nachgelagerten Teller, der gegen den Sitz gelegt
wird, um den Fluidfluss durch das Ventil zu steuern. Erfindungsgemäß ist der
Teller dem Sitz nachgelagert angeordnet, so dass die steuernde Bewegung,
die notwendig ist, um den Teller gegen den Sitz zu legen, eine Volumenvergrößerung in
dem Teil des Fluiddurchflussgehäuses
verursacht, der dem Sitz nachgelagert ist. Diese Volumenvergrößerung beim
Schließen
des Ventiles bewirkt, dass innerhalb des dem Ventilsitz nachgelagerten
Ventilteils ein leichter Saugeffekt zur Verfügung gestellt wird, der dazu
dient, nicht abgegebene Flüssigkeit
im Ventil einzubehalten.
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Eine zweite Ausführungsform eines Abgabeventils
umfasst ein Fluiddurchflussgehäuse,
das einen Fluideinlasskanal, der sich in das Gehäuse hinein erstreckt, einen
Fluidauslasskanal, der aus dem Gehäuse herausführt, und innerhalb des Gehäuses eine
erste und zweite, in Reihe befindliche Fluiddurchflusskammer umfasst.
Die zweite Fluiddurchflusskammer ist der ersten Fluiddurchflusskammer nachgelagert,
und die erste Fluiddurchflusskammer umfasst einen Ventilsitz.
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An dem Fluiddurchflussgehäuse ist
ein Steuergehäuse
befestigt, das eine erste und eine zweite Steuerkammer umfasst,
die mit der jeweiligen ersten und zweiten Fluiddurchflusskammer
verbunden sind. Eine Membran-/Tellereinrichtung
befindet sich innerhalb der ersten Fluidtranportkammer und enthält einen
dem Ventilsitz nachgelagerten Teller, um ihn gegen den Sitz zu legen
und dadurch den Fluidfluss durch die erste Fluiddurchflusskammer
zu steuern.
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Innerhalb der zweiten Fluiddurchflusskammer
befinden sich Mittel zum Verändern
des Volumens der zweiten Fluiddurchflusskammer, z.B. zum Vergrößern des
Volumens der zweiten Fluiddurchflusskammer. Innerhalb der ersten
und zweiten Steuerkammer befinden sich Steuermittel, um die Bewegung
der jeweiligen Teller-/Membraneinrichtung zu steuern sowie Mittel
zum Verändern
des Volumens.
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Abgabeventile dieser Erfindung werden
als „Anti-Pumping-Ventile" bezeichnet, weil
nach Schließen
des Ventils die verschließende
Bewegung des Tellers (in der ersten Ausführungsform des Abgabeventils)
und die kombinierte Bewegung des Tellers und der Mittel zum Steuern
des Volumens (in der zweiten Ausführungsform des Abgabeventils)
nicht bewirkt, dass überflüssige und
unerwünschte
Flüssigkeitsmengen
aus dem Ventil gedrückt
oder gepumpt werden. Statt dessen bewirken der Teller und/oder die
Mittel zur Steuerung des Volumens, dass ein leichtes Vakuums innerhalb
der Fluidkanäle der
jeweiligen Ventile zur Verfügung
gestellt wird, um nicht abgegebene Flüssigkeit zu halten oder sie
in das Ventil zurück
zu saugen. Diese Arbeitsweise ist wünschenswert, weil sie das Auftreten
von Produktverunreinigungen, die durch unerwünschte, überschüssige Abgabe von Flüssigkeit
oder getrocknete Flüssigkeitsrückstände entstehen,
verhindert und/oder wesentlich reduziert.
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Diese und andere Merkmale, Aspekte
und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Zusammenhang mit
der folgenden, detaillierten Beschreibung, den angefügten Ansprüchen und
zugehörigen
Zeichnungen noch deutlicher. Darin zeigen:
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1 perspektivisch
eine erste Ausführungsform
eines Abgabeventils, das gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung erstellt wurde;
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2 den
seitlichen Querschnitt des Abgabeventils gemäß 1 in geschlossenem Zustand zur Steuerung
des Fluidflusses durch dieses;
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3 einen
Ausschnitt aus den 1 und 2, der den seitlichen Querschnitt
der Membran-/Tellereinrichtung des Ventils zeigt;
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4 perspektivisch
eine zweite Ausführungsform
eines Abgabeventils, das gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung erstellt wurde; und
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5 den
seitlichen Querschnitt des Abgabeventils gemäß 4 in geschlossenem Zustand zur Steuerung
des Fluiddurchflusses durch dieses.
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Die gemäß der vorliegenden Erfindung
hergestellten Abgabeventile umfassen eine einteilige Membran-/Tellereinrichtung,
die sich innerhalb eines Ventilgehäuses befindet. Die Membran-/Tellereinrichtung
ist derart ausgestaltet, dass sie einen Teller umfasst, der sich
in einer abdichtenden Position einem Ventilsitzes, der innerhalb
einer Fluiddurchflusskammer durch das Gehäuse angeordnet ist, nachgelagert
befindet. So ausgestaltet dient die Membran/Tellereinrichtung dazu,
die unerwünschte
Rückhaltung von
Flüssigkeit
im Ventil und/oder das unerwünschte Tropfen
aus dem Ventil nach dem Verschließen des Ventils zu steuern
und/oder zu verhindern.
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Abgabeventile nach dieser Erfindung
können zusätzlich zu
der oben beschriebenen Membran-/Tellereinrichtung eine zweite Membran
aufweisen, die innerhalb einer zweiten Kammer zum Fluiddurchfluss durch
das Gehäuse
und der Membran/Tellereinrichtung nachgelagert ist. Die zweite Membran
wird in Verbindung mit der Membran-/Tellereinrichtung gesteuert,
um das Volumen der zweiten Fluiddurchflusskammer zu vergrößern und
dadurch alle der Membran-/Tellereinrichtung nachgelagerte Flüssigkeit
im Ventil zurückzuhalten,
wenn das Ventil in eine geschlossene Position gebracht wurde. Erfindungsgemäße Abgabeventile
enthalten mit Flüssigkeiten
in Kontakt kommende Teile, die aus fluorpolymeren Materialien gebildet
werden, um einem unerwünschten Abbau
durch den Kontakt zu den im Verfahren eingesetzten chemisch aggressiven
Flüssigkeiten
zu widerstehen.
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1 zeigt
ein erstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel
eines Abgabeventils 10, das einen Ventilkörper 12 aus – von unten
nach oben – der Basis 14,
ein über
der Basis 14 angeordnetes Fluiddurchflussgehäuse (FDG) 16 und
ein über
dem FDG 16 angeordnetes Steuergehäuse 18 umfasst. Schrauben 20,
oder andere für
die Befestigung geeignete Mittel, erstrecken sich durch das Steuergehäuse 18 und
das FDG 16, und werden in der Basis 14 gefasst,
um das Steuergehäuse
und das FDG 16 daran zu befestigen.
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Das FDG 16 umfasst eine
Fluideinlassöffnung 22 durch
eine der Seitenwände
und durch die gegenüberliegende
Seitenwand eine Fluidauslassöffnung 24.
In einer durch Luft bzw. Luftdruck gesteuerten Ausführungsform
des Abgabeventils 10 umfasst das Steuergehäuse 18 eine
Lufteinlassöffnung 26 und
durch die Seitenwand eine Luftauslassöffnung oder Entlüftung 28.
Das FDG kann auch derart ausgestaltet sein, dass es eine Leckerkennungsöffnung (nicht
gezeigt) aufweist, die durch eine der Seitenwände führt und das Auftreten von Fluidverlusten innerhalb
des Abgabeventils überwacht.
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Wie in den 2 und 3 dargestellt
und weiter unten noch genauer besprochen, befindet sich die Membran-/Tellereinrichtung
30 innerhalb des FDG 16 und umfasst an einem Ende eine
bewegliche Membran 32 sowie am anderen Ende den unperforierten Teller 34.
Die Membran-/Tellereinrichtung ist an einer Steuerkolbeneinrichtung 36 befestigt,
die die Bewegung der Membran-/Tellereinrichtung in axialer Richtung
innerhalb der Fluiddurchflusskammer (FDK) 38 des FDG 16 bewirkt.
Der Teller 34 befindet sich dem Ventilsitz 40,
der innerhalb der FDK 38 angeordnet ist, nachgelagert und
ist so ausgestaltet, dass er im Zusammenwirken mit dem Ventilsitz 40 den
Fluiddurchfluss durch das Ventil steuert.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
ist das Abgabeventil so ausgestaltet, dass es eine pneumatisch gesteuerte
Membran-/Tellereinrichtung
aufweist. Hier wie im Folgenden werden das Wort „gesteuert" und andere, den gleichen Wortstamm
enthaltende Formen synonym zum Begriff „betätigt" bzw. den entsprechenden anderen, den
gleichen Wortstamm enthaltenden Formen verwendet. Es ist für den Fachmann
offensichtlich, dass die Gestaltung des Abgabeventils im Rahmen
der Erfindung verändert
werden kann, und andere Mittel zur Steuerung der Membran-/Tellereinrichtung
wie z.B. mechanische, magnetische, hydraulische und ähnliche
Steuermittel eingesetzt werden können.
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Das in 2 gezeigte
FDG 16 umfasst einen Fluideinlasskanal 42, der
sich von der Fluideinlassöffnung 22 durch
einen FDG-Seitenwandabschnitt in die FDK 38 erstreckt.
Die FDK 38 erstreckt sich durch das FDG, senkrecht zur
Fluideinlassöffnung
vom offenen Ende 44 des FDG bis zur gegenüberliegenden Basis
bzw. zum geschlossenen Ende 46 des FDG. Die FDK 38 ist
im Allgemeinen kegelförmig
mit einem vom offenen Ende 44 zur Basis 46 hin
abnehmenden Durchmesser. Diese Form kann jedoch je nach der entsprechenden
Anwendung für
das Ventil verändert werden.
Das FDG 16 umfasst einen Fluidauslasskanal 48,
der sich von der Fluidaunlassöffnung 24 durch einen
zur Fluideinlassöffnung 22 gegenüberliegenden
FDG-Seitenwandabschnitt
in die FDK 38 erstreckt. Der Ventilsitz 40 ist
innerhalb der FDK zwischen dem Fluideinlass- und -auslasskanal 42 und 48 positioniert.
Der Ventilsitz 40 wird im Umfang durch einen FDK-Bereich
mit vermindertem Durchmesser begrenzt.
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Das offene Ende 44 des FDG 16 umfasst eine
Vertiefung 50, die rings um die Außenkante einer im Wesentlichen
flachen und sich in radialer Richtung von der Vertiefung bis zur
FDK 38 hinein erstreckenden FDG-Oberfläche 52 herumläuft. Die Vertiefung 50 ist
derart ausgestaltet, dass sie – wie
es weiter unten noch genauer beschrieben wird – eine ergänzende Zunge der Membran-/Tellereinrichtung umfasst,
um eine leckfreie Dichtung dazwischen zu gewährleisten.
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Das FDG 16 kann aus jedem
struktursteifen Material gebildet werden. In einer beispielhaften
Ausführungsform,
in der das Abgabeventil in einer Anwendung der Halbleiterindustrie
zur Abgabe von der im Verfahren eingesetzten Chemikalien benutzt
wird, sollte das FDG aus einem nicht-metallischen Material gebildet
sein, um die Verunreinigung der im Verfahren eingesetzten Flüssigkeit
zu vermeiden. In einer solchen Anwendung kann das FDG aus konventionellen
Kunststoff- oder polymeren Materialien bestehen wie Polypropylen
u.ä. Wenn
gewünscht,
kann das FDG aus fluorpolymerem Material ausgewählt aus der Gruppe umfassend
Polytetrafluorethylen (PTFE), fluoriertes Ethylen-Propylen (FEP),
Perfluoralkoxy-Fluorcarbonharz
(PFA), Polychlortrifluorethylen (PCTFE), Ethylenchlortrifluorethylen-Copolymer (ECTFE),
Ethylen-Tetrafluorethylen-Copolymer
(ETFE), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polyvinylfluorid (PVF) u.ä. gebildet
werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das FDG aus
Polypropylen geformt. Da die Basis 14 nicht mit der im
Verfahren eingesetzten Flüssigkeit
in Kontakt kommt, kann sie aus einem metallischen Material sein;
in einer bevorzugten Ausführungsform
zur Anwendung in der Halbleiterindustrie ist sie aus Edelstahl gebildet.
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Das Steuergehäuse 18 ist am offenen
Ende 44 des FDG 16 , angebracht. Das Steuergehäuse umfasst
eine Kolbenkammer 54, die sich dadurch axial (im Folgenden
auch „in
axialer Richtung")
von einem offenen Ende 56, das an das offene Ende 44 des
FDG anschließt,
bis zum gegenüberliegenden teilweise
geschlossenen Ende 58 des Steuergehäuses erstreckt. Wenn das Steuergehäuse eine
druckluftbetätigte
Bewegung der Tellereinrichtung zur Verfügung stellen soll, umfasst
es, wie bereits oben erwähnt,
eine Lufteinlassöffnung 26 (vgl. 1) und eine Luftauslassöffnung 28 (vgl. 1), die jeweils durch eine
Steuergehäuseseitenwand
führen.
Zusätzlich
kann das Steuergehäuse
derart ausgestaltet sein, dass es eine Leckerkennung über eine
sich durch die Seitenwand erstreckende Leckerkennungsöffnung (nicht
gezeigt) zur Verfügung
stellt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
weist die Kolbenkammer 54 einen in radialer Richtung kreisförmigen Querschnitt
auf und umfasst sowohl einen Bereich 60 eines ersten Durchmessers – im Folgenden „erster
Bereich" genannt –, der sich
von dem offenen Ende 56 des Steuergehäuses in axialer Richtung über eine
gewisse Distanz erstreckt, und einen Bereich 62 eines zweiten,
kleineren Durchmessers – im
Folgenden „zweiter
Bereich genannt" –, der sich von
dem ersten Bereich 60 in axialer Richtung bis zum teilweise
geschlossenen Ende 58 des Steuergehäuses erstreckt. Die Kolbenkammer 54 ist
so konstruiert, dass sie die nicht- bzw. unbewegliche Kolbenstopfbüchse 64 aufnimmt
bzw. Raum für
sie bereitstellt. Das Steuergehäuse
kann aus den selben Materialien gebildet werden wie sie oben für das FDG aufgelistet
wurden. Da das Steuergehäuse
jedoch nicht mit dem durch das Ventil geleiteten Verfahrensflüssigkeiten
in Kontakt gerät,
kann es aus metallischem Material gebildet werden. In einer beispielhaften
Ausführungsform
ist das Steuergehäuse
aus Edelstahl gebildet.
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Die Kolbenstopfbüchse 64 wird in den
Anwendungen benutzt, wo eine durch Luft betätigte Tellereinrichtung eine
luftdichte Druckkammer innerhalb der Kolbenkammer erzeugen soll.
Die Kolbenstopfbüchse 64 ist
kranzförmig
geformt mit einer mittigen, sich dadurch axial erstreckenden Öffnung 66,
die Raum für
die Steuerkolbeneinrichtung 36 bereitstellt. Die Stopfbüchse 64 umfasst
eine Außenwandoberfläche mit
einem solchen Durchmesser, dass sie innerhalb des ersten Bereiches 60 der
Kolbenkammer angeordnet werden kann. Eine axial gerichtete Bewegung
der Kolbenstopfbüchse 64 in
der Kolbenkammer in Richtung des teilweise verschlossenen Endes 58 ist
durch das Zusammenwirken der Stopfbüchse und dem Bereich 62 des
zweiten Durchmessers begrenzt. Die Stopfbüchse 64 ist in axialer
Richtung so dimensioniert, dass sie, wenn sie in die Kolbenkammer
eingebracht wird, in Kontakt mit der angrenzenden Oberfläche der
Membran-/Tellereinrichtung kommt, um diese gegen das FDG 16 zu
drücken.
Die Kolbenstopfbüchse 64 kann
aus den gleichen Materialien gebildet werden wie sie oben für die Herstellung
des FDG aufgelistet wurden. In einer bevorzugten Ausführungsform
wird sie aus Polypropylen geformt.
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Die Kolbenstopfbüchse 64 beinhaltet
eine oder mehr Ringdichtungen um die Außendurchmesseroberfläche, um
eine leckfreie Abdichtung zur angrenzenden Wandoberfläche der
Kolbenkammer zu bilden. In einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst die Stopfbüchse
eine einzige Ringdichtung 68, die sich ringförmig um
den Außendurchmesser
erstreckt und in einer Vertiefung angeordnet ist. Die Kolbenstopfbüchse umfasst
auch einen Dichtring 70, der sich rings um die Oberfläche der
mittigen Öffnung 66 in
einer Vertiefung erstreckt. Die Ringdichtung 70 bildet
eine luftdichte Abdichtung zur Steuerkolbeneinrichtung 36,
um eine durch Luft betriebene Bewegung des Kolbens zu ermöglichen.
Die mit der Kolbenstopfbüchse
eingesetzten Ringdichtungen sind bevorzugt O-Ring artige Dichtungen,
die aus einem Material gebildet sind, das die gewünschten
Elastizitätseigenschaften
aufweist. Wo auch eine chemische Resistenz gewünscht wird, können die
O-Ringe aus Viton® oder
anderen käuflich
erwerbbaren fluorpolymeren Materialen gebildet sein.
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Wie oben bereits knapp erwähnt, befindet sich
die Steuerkolbeneinrichtung 36 in axialer Richtung innerhalb
der Kolbenkammer 54. Die Steuerkolbeneinrichtung 36 umfasst
an einem der axialen Enden eine Noppe 72, die sich der
Länge nach
durch die Öffnung 74 in
das teilweise verschlossene Ende 58 erstreckt. Die Noppe
umfasst einen Kopf 76, der aus der oberen Oberfläche des
Steuergehäuses 18 herausragt,
und der einen Durchmesser aufweist, der größer als die Öffnung 74 ist.
Die Noppe 72 umfasst auch einen Stift 78, der
sich vom Kopf in axialer Richtung einwärts in das Steuergehäuse erstreckt.
Der Stift 78 ist derart ausgestaltet, dass er eine Anzahl von
der axialen Position abhängigen
Vertiefungen 80 aufweist, die dort entlang jeweils gegenüber der Öffnung 74 angebracht
sind. Eine radial verlaufende Vertiefung befindet sich um den Stift
herum, in axialer Richtung benachbart zu den Vertiefungen 80,
und ist so ausgestaltet, dass sie darin eine O-Ring-Dichtung 82 aufnimmt,
um eine leckfreie Abdichtung zwischen der Noppe und dem Steuergehäuse zu gewährleisten.
Die Steuerkolbeneinrichtung kann aus den selben Materialarten gebildet
werden wie sie oben für das
FDG aufgelistet wurden. Da die Steuerkolbeneinrichtung jedoch nicht
mit dem durch das Ventil geleiteten Verfahrensflüssigkeiten in Kontakt kommt, kann
es aus metallischem Material geformt werden. In einer beispielhaften
Ausführungsform
wird das Steuergehäuse
aus Edelstahl gebildet.
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Die von der axialen Position abhängigen Vertiefungen 80 befinden
sich entlang des Stiftes, um mit der Begrenzungsbzw. Arretiereinrichtung 84,
die sich zwischen einer zur Öffnung 74 senkrecht
angeordneten Öffnung
in einem Seitenwandabschnitt des Steuergehäuses 18 befindet,
zusammenzuwirken. Die Arretiereinrichtung umfasst eine Kugel 86,
die so positioniert ist, dass sie sich innerhalb einer der von der axialen
Position abhängigen
Vertiefungen 80 bewegen soll, und wird durch die Schraube 88 und
die Feder 90 zu dieser Zusammenarbeit gezwungen. Die von
der axialen Position abhängigen
Vertiefungen 80 können
derart ausgestaltet sein, dass sie jeweils unterschiedliche Vertiefungsbreiten
aufweisen, um verschiedene Stifthublängen innerhalb des Steuergehäuses zur
Verfügung
zu stellen.
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So ausgestaltet wird die Arretiereinrichtung 84 zur
Führung
und Begrenzung der Bewegung der Stift- und Steuerkolbeneinrichtung
innerhalb des Steuergehäuses
benutzt. Die Hublänge
des Stiftes und des Steuerkolbens wird durch die Fassung der Begrenzungs-
bzw. Arretierkugel 86 zwischen den beiden, in axialer Richtung
gegenüberliegenden
Vertiefungsenden begrenzt. Im Fall, dass eine andere Hublänge, z.B.
kürzer
oder länger,
gewünscht
wird, kann der Benutzer den Stift derart drehen, dass die Arretiereinrichtung
mit einer anderen von der axialen Position abhängigen Stiftvertiefung zusammenwirkt, die
eine in axiale Richtung größere oder
kleinere Ausdehnung aufweist.
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An einem Abschnitt des Steuerkolbenstiftes 78 ist
ein Kolben 91 befestigt, der sich in die Kolbenkammer 54 erstreckt.
Der Kolben 91 erfüllt
im Allgemeinen zwei Funktionen: Eine erste Funktion des Kolbens
besteht darin, eine leckfreie Abdichtung zur Kolbenkammer zur Verfügung zu
stellen, um eine druckluftbetätigte
Bewegung zu ermöglichen.
Eine zweite Funktion des Kolbens besteht darin, die Membran-/Tellereinrichtung 30 zu
kontaktieren und zu verursachen, dass der Teller mit dem Ventilsitz 40 zusammenwirkt.
Der Kolben 91 umfasst eine axial durch den Kolben angeordnete Öffnung 92,
die Raum für
den Stift 78 der Steuerkolbeneinrichtung bereitstellt.
Der Kolben 91 umfasst einen Bereich 94 eines ersten
Durchmessers – im
Folgenden „erster Bereich" genannt -, wobei
der Außendurchmesser
etwas kleiner ist als der zweite Durchmesser des zweiten Bereiches 62 der
Kolbenkammer. Der erste Bereich des Kolbens umfasst eine O-Ring-Dichtung,
die innerhalb einer Vertiefung ringförmig angeordnet ist und eine
leckfreie Dichtung zwischen Kolbenkammer und Kolben zur Verfügung stellt.
Der Kolben kann aus den selben Materialarien gebildet werden wie
sie oben für
die Herstellung des FDG aufgelistet wurden. In einer beispielhaften
Ausführungsform
wird der Kolben aus Polyvinyldifluorid (PVDF) geformt.
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Der Kolben 91 umfasst einen
Bereich 96 eines zweiten Durchmessers – im Folgenden „zweiter Bereich" genannt –, der sich
vom ersten Bereich 94 in axialer Richtung über eine gewisse
Entfernung erstreckt, und dessen Durchmesser kleiner ist als der des
ersten Bereiches. Der Kolben 91 umfasst des Weiteren einen
Bereich 98 eines dritten Durchmessers – im Folgenden „dritter
Bereich" genannt
-, der sich vom zweiten Bereich 96 in axialer Richtung über eine
gewisse Entfernung erstreckt, und dessen Durchmesser kleiner ist
als der des zweiten Bereiches. Der dritte Bereich 98 ist
innerhalb der Kolbenstopfbüchsenöffnung 66 angeordnet.
Eine Feder 100 befindet sich innerhalb der Kolbenkammer 54 und
ist um den zweiten Bereich 96 des Kolbens herum angeordnet.
Die Feder ist axial zwischen dem ersten Kolbenbereich 94 bei
einem Federende und der Kolbenstopfbüchse 64 bei dem anderen
Federende angeordnet. So ausgestaltet drückt die Feder den Kolben 91 weg
von der Kolbenstopfbüchse.
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Die Steuerkolbeneinrichtung 36 ist
zur Membran-/Tellereinrichtung 30 über den
Kolben 91 verknüpft.
In einer bevorzugten Ausführungsform
ist der Kolben 91 an der Membran-/Tellereinrichtung 30 über einen
Gewindebolzen 102 befestigt, der innerhalb der durch den
Kolben 91 verlaufende Öffnung 92 und
der in Verbindung stehenden Öffnung 104 innerhalb
der Membran-/Tellereinrichtung 30 angeordnet ist. In dieser
Ausgestaltung bleibt die Membran-/Tellereinrichtung an der Steuerkolbeneinrichtung
während
jeder Hin- und Herbewegung des Kolbens in der Kolbenkammer befestigt.
Auch wenn hier die Verbindung zwischen Membran-/Tellereinrichtung und
Steuerkolbeneinrichtung über
einen Gewindebolzen beschrieben und dargestellt wurde, können im
Rahmen der Erfindung ebenso alternative Methoden zur Befestigung
der beiden Einrichtungen angewandt werden.
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Wie an den 2 und 3 zu
erkennen ist, ist die Teller-/Membraneinrichtung 30 in
axialer Richtung innerhalb der FDK 38 angeordnet. Die Teller-/Membraneinrichtung 30 ist
eine einteilige Einrichtung, die eine bewegliche Membran 32 umfasst,
die zwischen einem integrierten, scheibenförmigen Befestigungsglied 108 angeordnet
ist, das sich von der Membran in radialer Richtung (radial) nach
außen
erstreckt, und einem integrierten Stift 110, der in radialer
Richtung innerhalb der Membran angeordnet ist, und der in axialer
Richtung eine gewisse Entfernung über die Membran herausragt.
Das scheibenförmige Befestigungsglied 108 umfasst
eine Zunge 112, die entlang der Außenkante angeordnet ist und
in axialer Richtung darüber
herausragt. Die Zunge 112 weist eine Dicke auf, die etwas
größer als
die Breite der Vertiefung 50 entlang des offenen Endes 44 des
FDG 16 ist, um eine leckfrei passende Abdichtung zur Verfügung zu
stellen.
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Die Membran-/Tellereinrichtung beinhaltet einen
Teller 34, der an einem abschließenden Ende des Stiftes 110 und
innerhalb der FDK dem Ventilsitz 40 nachgelagert angeordnet
ist. Der Teller ist derart ausgestaltet, dass er ein Kopfteil umfasst,
der einen im Vergleich zum Stift vergrößerten Durchmesser aufweist
und der eine winklige oder konische Außenfläche hat, die so ausgestaltet
ist, um mit dem Ventilsitz 40 zusammenzuwirken. In einer
beispielhaften Ausführungsform,
weist der Tellerkopf eine Berührungsfläche 111 mit
dem Ventilsitz auf, die vom Stift aus Richtung Tellerkopfteil mit
einem Winkel von 45° kegelförmig nach
außen
gerichtet ist.
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Der Stift 110 umfasst einen
inneren Hohlraum 114, der sich von einer Öffnung durch
das Membranende der Einrichtung zu einem geschlossenen, noch vor
dem Teller 34 liegenden Ende erstreckt. Der Hohlraum 114 ist
so dimensioniert und ausgestaltet, dass er darin den Bolzen 102 zur
Befestigung der Membran-/Tellereinrichtung an die Steuerkolbeneinrichtung
aufnimmt. Der Hohlraum 114 erstreckt sich nicht vollständig durch
den Stift und somit wird ein Teller zur Verfügung gestellt, der zur Reduzierung
der Anzahl undichter Stellen im Ventil unperforiert ist.
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Die Membran-/Tellereinrichtung kann
aus den gleichen Materialien gebildet sein wie oben für das FDG
besprochen. In einer beispielhaften Ausführungsform, bei der das Ventil
in einem Halbleiterherstellungsprozess mit aggressiven und sehr
reinen Chemikalien eingesetzt wird, ist es bevorzugt, dass die Membran-/Tellereinrichtung
aus fluorpolymerem Material wie z.B. Teflon® PTFE
geformt ist, das z.B. von DuPont Company of Wilmington, Del. erhältlich ist.
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Die Funktionsweise der ersten Ausführungsform
des Abgabeventils gemäß 2 ist folgendermaßen: Das
Abgabeventil 10 kann zusammen mit einem Fluiddurchflusssystem
benutzt werden, indem die Fluideinlass- und -auslassöffnungen
22 und 24 an die jeweiligen Fluiddurchlasssystemankoppelteile 118 und 120 angeschlossen
werden. Die Anschlussteile können
zum Verbinden des Ventils an konventionelle, fluidleitende Rohr-
oder Schlauchleitungen und Ähnlichem
benutzt werden. Die die im Verfahren benutzte Flüssigkeit mit einem gewünschten
Druck bereitstellende Quelle wird zum Ventil und über die Fluideinlassöffnung 22 und
den Fluideinlasskanal 42 in die FDK 38 geleitet.
Das in 2 dargestellte
Abgabeventil befindet sich in geschlossenem Zustand (dieser Zustand
wird im Folgenden auch „nicht-betätigter Zustand" genannt), so dass,
sofern nicht ein ausreichender pneumatischer Steuerdruck in die
Kolbenkammer 54 zwischen den Kolben 94 und das
teilweise verschlossene Ende 58 des Steuergehäuses 18 geführt wird,
die Feder 100 den Teller 34 gegen den Ventilsitz 40 drückt, um
zu verhindern, dass Verfahrensflüssigkeit
in den Fluidauslasskanal 48 gelangt.
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Wird ein pneumatischer Steuerdruck
in die Kolbenkammer geleitet, der ausreicht, um die Federkraft zu überwinden,
bewegt sich die Steuerkolbeneinrichtung 36 in axialer Richtung
innerhalb der Kammer. Die Bewegungsstrecke, oder die Hublänge, wird zusammen
mit der einen der im Stift von der axialen Position abhängigen und
der Begrenzungseinrichtung 84 arretierten Vertiefung 80 bestimmt.
Die Membran-/Tellereinrichtung 30 wird
auch in axialer Richtung durch die Steuerkolbeneinrichtung 36 bewegt, wodurch
der Teller 34 vom Ventilsitz 40 abgehoben wird
und den Fluiddurchfluss von der FDK 38 in den Fluidauslasskanal 40 und
aus dem Ventil heraus auslöst.
Das abzugebende Flüssigkeitsvolumen
kann von der Steuerhublänge
und/oder der Dauer des zur Verfügung
gestellten Steuerdruckes gesteuert werden. Wurde das gewünschte Volumen
von dem Ventil abgegeben, wird der Steuerdruck reduziert, wodurch die
Federkraft den Teller gegen den Ventilsitz drückt und somit den Flüssigkeitsfluss
von der FDK unterbricht.
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So ausgestaltet, dient das Abgabeventil
des ersten Ausführungsbeispieles
dazu, unerwünschtes Tropfen
oder Lecken von Verfahrensflüssigkeit
nach Verschließen
des Ventils in der folgenden Art und Weise zu verhindern oder zu
reduzieren: Wenn sich das Ventil in geöffneter Position befindet,
lässt der nachgelagerte
Teller eine gewisse Menge in den Fluidauslasskanal fließen, wodurch
die äquivalente Menge
der Flüssigkeit
innerhalb des Kanals bewegt wird. Wenn der Teller in die geschlossene
Position gebracht wird, wird die vom Teller in den Fluidauslasskanal
gelassene Menge reduziert, wodurch das der Flüssigkeit zur Verfügung stehende
Volumen innerhalb des Kanals in äquivalenter
Weise zunimmt. Weil diese Zunahme an Flüssigkeitsvolumen im Flüssigkeitsausgangskanal
stattfindet, nachdem sich der Teller gegen die Dichtung angelegt
hat und das Ventil verschlossen ist, verursacht die Flüssigkeitsvolumenzunahme
einen Saugeffekt in dem Kanal, durch den alle nicht abgegebene Flüssigkeit
in dem Fluidauslasskanal und dem Ventil gehalten wird.
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Die 4 und 5 zeigen eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform
eines Abgabeventils 200, die im Wesentlichen einen Ventilkörper 202 umfasst,
der – von
unten nach oben – eine
Basis 204, ein Fluiddurchflussgehäuse (FDG) 206, angeordnet über der
Basis 204, und ein Steuergehäuse 208, angeordnet über dem
FDG 206, aufweist. Schrauben 210, oder andere
zur Befestigung geeignete Mittel, reichen durch das Steuergehäuse 208 und
das FDG 206, und sind in der Basis 204 gefasst,
um das Steuergehäuse 208 und
das FDG 206 daran zu befestigen.
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Das FDG 206 umfasst eine
Fluideinlassöffnung 212 durch
eine der Seitenwände,
und eine Fluidaunlassöffnung 214 durch
die gegenüberliegende Seitenwand.
In einer durch Luft bzw. Luftdruck gesteuerten Ausführungsform
des Abgabeventils 200 umfasst das Steuergehäuse 208 eine
Lufteinlassöffnung 216 und
eine Luftauslassöffnung
oder Entlüftung
(nicht gezeigt), die durch die Seitenwand führt. Das FDG kann auch derart
ausgestaltet sein, dass es eine Leckerkennungsöffnung (nicht gezeigt) aufweist,
die durch eine der Seitenwände
führt und
das Auftreten von Fluidverlusten innerhalb des Abgabeventils überwacht.
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Im Wesentlichen unterscheidet sich
das Abgabeventil 200 gemäß des zweiten Ausführungsbeispieles
von dem gemäß des ersten
Ausführungsbeispieles
darin, dass sowohl das FDG, als auch das Steuergehäuse derart
ausgestaltet sind, dass sie ein zweites Fluiddurchflusssystem 220 aufweisen,
das dem ersten Fluiddurchflusssystem 218 nachgelagert ist.
Das erste Fluiddurchflusssystem 218 ist identisch zu dem
des Abgabeventils gemäß des ersten
Ausführungsbeispieles,
das weiter oben beschrieben und in den 1, 2 und 3 dargestellt ist.
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In Richtung des Fluidflusses nach
der Fluideinlassöffnung 212 umfasst
das FDG 206 einen Fluideinlasskanal 222, der in
Fluidflussverbindung mit der Fluideinlassöffnung steht und der in eine
erste Fluiddurchflusskammer (FDK) 224 mündet. Die erste FDK ist in
gleicher weise ausgestaltet wie oben im ersten Ausführungsbeispiel
eines Abgabeventils beschrieben und umfasst darin eine Membran-/Tellereinrichtung 226,
die einen Teller 228 aufweist, der mit dem Ventilsitz 230 zusammenwirkt.
Der Ventilsitz 230 ist zwischen Fluideinlasskanal 222 und
dem Fluidzwischenkanal 232 angeordnet.
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Das FDG umfasst ein zweites Fluiddurchflusssystem 220,
das dem mittleren Fluidkanal 232 nachgelagert ist und eine
zweite FDK 234 umfasst, die in Fluidflussverbindung mit
dem Fluidzwischenkanal steht. Das FDG umfasst einen Fluidauslasskanal 236,
der der zweiten FDK 234 nachgelagert ist und der in Fluidflussverbindung
mit der Fluidauslassöffnung 214 steht.
Die zweite FDK 234 ist im Allgemeinen zylindrisch geformt
und erstreckt sich in axialer Richtung innerhalb des FDG von einer
geschlossenen Basis 238 zum gegenüberliegenden offenen Ende 240.
Im Gegensatz zum ersten Fluiddurchflusssystem 218, umfasst
das zweite Fluiddurchflusssystem kein Mittel zum Schließen bzw. Blockieren
des Flüssigkeitsflusses
durch das FDG. Das FDG kann aus den gleichen Materialien hergestellt
werden, wie oben im ersten Ausführungsbeispiel
des Abgabeventils beschrieben wurde.
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Das Steuergehäuse 208 ist in der
oben beschriebenen Art und Weise an dem FDG befestigt und ist so
ausgestaltet, um die Steuerelemente des ersten und zweiten Fluiddurchflusssystems
zu beinhalten. Das Steuergehäuse 208 umfasst
eine erste Steuer- oder Kolbenkammer 242, die die Kolbenstopfbüchse 244,
die Steuerkolbeneinrichtung 246, die Feder 248 und
die Begrenzungs- bzw. Arretiereinrichtung 250, jeweils
so wie es oben beschrieben und in 2 für die erste
Ausführungsform
eines Abgabeventils dargestellt wurde, enthält. Das Steuergehäuse 208 umfasst
des Weiteren eine zweite Steuerkammer 252, die getrennt
von der ersten Steuerkammer 242 angeordnet ist. Die zweite
Steuerkammer 252 umfasst ein offenes Ende 254,
das an das FDG angrenzt, und ein in axialer Richtung gegenüberliegendes,
teilweise geschlossenes Ende 256. Das Steuergehäuse 208 wird
von den gleichen Materialien gebildet wie sie oben für das Abgabeventil
des ersten Ausführungsbeispieles
besprochen wurden.
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Von der zweiten FDK 234 aus,
in 4 nach oben, umfasst
das zweite Fluiddurchflusssystem 220 eine Membran 258,
die am offenen Ende der zweiten FDK angeordnet ist. Die Membran 258 ist
einteilig gebildet und umfasst einen mittig angeordneten unperforierten
Kopf, und einen beweglichen dünnwandigen Bereich 260,
der sich vom Kopf über
eine gewisse Entfernung radial nach außen erstreckt. Die Membran
wird entlang ihrer, in radialer Richtung äußersten Außenkante durch einen Flansch 262 begrenzt,
der eine axial auskragende Zunge 264 umfasst, die in einer
Vertiefung angeordnet ist, die um das offene Ende der zweiten FDK 234 läuft. Die
Größe der Zunge
ist derart ausgestaltet, dass sie etwas größer als die Breite der Vertiefung
ist, um eine leckfreie Abdichtung mit dem FDG zur Verfügung zu
stellen. Die Membran 258 ist aus dem gleichen Material
gebildet wie es oben für
die Membran/Tellereinrichtung der ersten Ausführungsform eines Abgabeventils
besprochen wurde.
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Eine Steuereinrichtung 266 ist
innerhalb des Steuergehäuses 208 angeordnet
und mit der Membran 258 kontaktiert. Von der Membran 258 aus
nach oben umfasst die Steuereinrichtung den Schaft 268, der
sich in axialer Richtung innerhalb der Steuerkammer 252 befindet,
und der an einem axialen Ende einen Kragen 270 umfasst,
der so ausgestaltet ist, um mit der Membran zusammenzuwirken. Insbesondere kann
der Kragen durch eine mittige Öffnung 272 begrenzt
werden, die so dimensioniert ist, dass sie den rückseitigen Überstand des Membrankopfes
in sich aufnimmt. Der Schaft 268 umfasst einen Bereich
mit einem ersten Durchmesser – im
Folgenden „erster Bereich" genannt -, der die
Außenfläche des
Kragens 270 begrenzt, und einen Bereich mit einem zweiten Durchmesser – im Folgenden „zweiter
Bereich genannt" -,
der sich in axialer Richtung weg vom Kragen in das entgegengesetzte
Ende des Schaftes erstreckt und dessen Durchmesser größer als
der erste Durchmesser ist. Der Schaft kann aus den gleichen Materialien
gebildet werden wie sie oben für
das FDG erwähnt
wurden, und in einer beispielhaften Ausführungsform wird er aus einem
metallischen Material, wie z.B. Aluminium, gebildet.
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Ein Träger in Form eines Tragrings 274 ist
innerhalb der Steuerkammer 252 angeordnet. Der Träger weist
eine mittige Öffnung
auf, die den Schaftkragen aufnimmt, und sich in radialer Richtung
zwischen dem Schaftkragen und einem an das offene Ende 240 angrenzenden
Rand des FDG erstreckt. Axial befindet sich der Träger 274 zwischen
dem Membranflansch 262 auf der einen Seite und einem Spacer (Abstandshalter) 276 auf
der anderen Seite. Der Träger
kann aus den gleichen Materialien gebildet werden wie sie oben für die Kolbenstopfbüchse 244 des Abgabeventils
gemäß des ersten
Ausführungsbeispieles
dargelegt wurden. Der Spacer 276 wird weiter unten noch
genauer beschrieben.
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Eine Feder 278 ist um den
zweiten Bereich des Schaftes 268 angeordnet, und ist in
axialer Richtung zwischen dem Träger 274 auf
der einen Seite und dem Ring 280 auf der anderen Seite
eingespannt. Der Ring 280 ist in einer Vertiefung innerhalb des
zweiten Schaftbereiches gefasst und ragt darüber in radialer Richtung über eine
ausreichende Strecke hinaus, um einen Federteller zur Verfügung zu stellen.
Die Feder ist so dimensioniert und ausgestaltet, dass sie eine gewünschte Federkraft
zwischen Ring und Halterung aufbringen kann. In der so beschriebenen
Ausgestaltung dient der Träger 274 als Führung des
Schaftkragens, als Befestigungsfläche für den Membranflansch und als
Trägerfläche für die Feder.
In einer beispielhaften Ausführungsform
sind sowohl die Feder, als auch der gehaltene Ring aus einem metallischen
Material, wie z.B. Edelstahl, gebildet. Die Position, in der sich
die Membran auf Grund der Federkraft und ohne ausreichenden pneumatischen
Steuerdruck befindet, wird als nicht-betätigter Zustand bezeichnet.
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Der Spacer 276 ist im Allgemeinen
kegelförmig,
konzentrisch innerhalb der Steuerkammer 252 und in axial
zwischen dem FDG und dem Steuergehäuse angeordnet. Der Spacer 276 umfasst
eine Schulter 282, die in radialer Richtung nach außen über ein
axiales Spacerende hinausraugt, und die zwischen den gegensätzlichen,
offenen Enden des Fluiddurchlass- und Steuergehäuses angeordnet ist. Der Spacer 276 umfasst
einen Hals, der sich in axialer Richtung weg von der Schulter 282 erstreckt,
einen kleineren Durchmesser als diese aufweist und konzentrisch
zur die Steuerkammer 252 begrenzenden Seitenwandfläche ist.
Der Hals umfasst ein axiales Ende, das an das teilweise verschlossene
Ende 256 des Steuergehäuses
angrenzt. So ausgestaltet dient der Spacer dazu, wenn er in die
Steuerkammer 252 eingebracht wird, eine gewünschte axialgerichtete
Kraft auf den Träger 274 an
einem axialen Ende, und auf das Trägerteil einer zweiten Membran
an dem gegenüberliegenden
axialen Ende, auszuüben, wie
es weiter unten noch genauer beschrieben wird. Der Spacer kann aus
den gleichen Materialien gebildet werden wie sie für das FDG
benutzt werden. Weder der Träger,
noch der Spacer sind als Teile der Steuereinrichtung 266 aufzufassen – auch wenn
sie innerhalb der Steuerkammer angeordnet sind –, weil sie innerhalb des Steuergehäuses jeweils
statische Elemente sind.
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Das Steuergehäuse 266 enthält des Weiteren
eine zweite Membran 284, die innerhalb der Steuerkammer 252 an
einem dem Kragen 270 in axialer Richtung gegenüberliegenden
Ende des Schaftes 268 angeordnet ist. Die zweite Membran 284 umfasst
einen mittig angeordneten Kopf 286, einen dünnwandigen
Bereich 288, der sich vom Kopf aus radial nach auflen erstreckt,
und einen Flansch 290, der den äußeren Rand des dünnwandigen
Bereiches begrenzt. Der Flansch umfasst eine davon in axialer Richtung
herausragende Zunge, die in einer Vertiefung um einen Durchmesser
des teilweise geschlossenen Endes 256 des Steuergehäuses herumlaufend
angeordnet ist. Die Zunge ist so dimensioniert, dass ihre Dicke
etwas größer als
die Breite der Vertiefung ist, um eine leckfrei passende Abdichtung
damit zu gewährleisten.
Der Flansch 290 ist zwischen einem axialen Ende des Spacers 276 und
dem teilweise geschlossenen Ende 256 angeordnet.
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Die zweite Membran ermöglicht eine
in axiale Richtung gerichtete Bewegung des Schaftes 268 innerhalb
der Steuerkammer, wobei dazu gleichzeitig das übrige Steuergehäuse von
allen möglichen
Fluidlecks innerhalb der Steuerkammer abgedichtet wird. Die zweite
Membran kann aus den gleichen Materialien gebildet werden wie sie
für die
Membran 258 benutzt werden.
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Die Steuereinrichtung 266 umfasst
des Weiteren einen Stift 292, der von der Oberfläche der zweiten
Membran 284 in axialer, dem Schaft 268 entgegengesetzter
Richtung durch eine Öffnung 294 durch
das Steuergehäuse 208 ragt.
Der Stift 292 umfasst ein erstes axiales Ende, das mit
der zweiten Membran in Kontakt steht, und ein zweites axiales Ende,
das aus dem Steuergehäuse
herausragt und eine daran befestigte Noppe 296 umfasst.
Der Stift 292 umfasst eine oder mehrere an ihm entlang
angebrachte von der axialen Position abhängigen Vertiefungen 298,
die benachbart zu einer Begrenzungs- bzw. Arretiereinrichtung 300 sind,
die sich innerhalb eines Seitenwandabschnittes des ringförmigen Gehäuses befindet.
Der Stift kann aus den gleichen Materialien gebildet werden wie
sie zur Bildung des FDG benutzt werden, und kann, wenn gewünscht, aus
metallischen Materialien gebildet werden.
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Die Arretiereinrichtung 300 ist
in der gleichen Art und Weise ausgestaltet wie sie oben für das erste Fluiddurchflusssystem
beschrieben wurde und dient dem Zweck, den Hub des Stiftes 292 zu
steuern und die Steuereinrichtung 266 innerhalb des zweiten
Fluiddurchflusssystems zu steuern. Der Stift umfasst auch eine O-Ring-Dichtung,
die rings um ihn herum zum Zweck einer leckfreien Abdichtung zwischen Stift
und dem ringförmigen
Gehäuse
angeordnet ist, wodurch der pneumatische Steuerdruck innerhalb des
Steuergehäuses
gehalten wird. Die O-Ring-Dichtung kann aus den gleichen Materialien
bestehen wie sie oben in der ersten Ausführungsform von Abgabeventilen
für O-Ringe
dargelegt wurden.
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Wie oben bereits erwähnt, umfasst
das ringförmige
Gehäuse 208 eine
Lufteinlassöffnung 216, über die
unter Druck gesetzte Luft zur Steuerung aufgenommen wird. Die erste
und zweite Luftöffnung 302 und 304 sind
innerhalb des ringförmigen
Gehäuses
angeordnet und mit der Lufteinlassöffnung 216 verbunden.
Die erste Luftöffnung 302 leitet
zur Steuerung der Steuerkolbeneinrichtung 246 unter Druck stehende
Luft in die Kolbenkammer 242, und die zweite Luftöffnung 304 leitet
unter Druck stehende Luft in die Öffnung 298 zur Steuerung
der Steuereinrichtung 266. So ausgestaltet, bewirkt die
durch die Lufteinlassöffnung
in das Steuergehäuse
zugeführte Luft
die Steuerung sowohl des ersten, als auch des zweiten Fluiddurchflusssystems.
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Das zweite Fluiddurchflusssystem 266 unterstützt das
erste Fluiddurchflusssystem in der Aufgabe, in dem FDG zurückbleibende
Flüssigkeitsmengen
zu halten und/oder zurückzusaugen,
nachdem das erste Fluiddurchflusssystem in die geschlossene Position
gebracht wurde. Im Wesentlichen wird dies von dem zweiten Fluiddurchflusssystem
dadurch erreicht, dass die Membran 258 innerhalb der zweiten Fluiddurchflusskammer 234 eingezogen
wird, kurz nachdem der Teller 228 in dem ersten Fluiddurchflusssystem
gegen den Ventilsitz 230 abgedichtet wird. Dieser zeitlich
abgepasste Rückzug
der Membran dient der Vergrößerung des
Volumens der zweiten FDK nach Verschließen des ersten Fluiddurchflusssystems,
wodurch ein leichter Unterdruck erzeugt wird, durch den in dem Fluidauslasskanal 236 und
der Fluidauslassöffnung 214 übriggebliebene Flüssigkeit
einbehalten oder zurück
in die zweite FDK 234 gezogen wird.
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Das bereitgestellte Einziehen der
Membran 258 nach Verschließen des ersten Fluiddurchflusssystems
kann durch eine Vielzahl von verschiedenen Methoden erreicht werden.
Eine Methode könnte sein,
der ersten und zweiten Steuerkammer zeitlich unterschiedlich abgepasste
Steuersignale, wie z.B. unterschiedliche Luftdrücke, zur Verfügung zu
stellen. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der ersten
und zweiten Steuerkammer über
eine gemeinsame Lufteinlassöffnung
Luftdruck bereitgestellt. Daher wird in einer solchen bevorzugten
Ausführungsform
das schrittweise Einziehen über
die Benützung von
verschiedenen Hublängen
für die
erste und zweite Steuereinrichtung zur Verfügung gestellt. In einer bevorzugten
Ausführungsform
weist die zweite Steuereinrichtung einen längeren Hub als die erste Steuereinrichtung
auf, so dass, nachdem die erste Steuereinrichtung den Teller in
eine gegen den Ventilsitz abgedichtete Position steuert, die zweite
Steuereinrichtung ihren Hub noch nicht vollständig zurückgelegt hat und sich immer
noch innerhalb der zweiten Fluiddurchflusskammer bewegt, um die
gewünschte Volumenvergrößerung zu
verursachen.
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Durch die Steuerung der vorhandenen,
dem Ventilsitz nachgelagerten Flüssigkeit
innerhalb des Ventils, wie es in der oben beschriebenen Erfindung dargestellt
wurde, wird das Auftreten der unerwünschten, überschüssigen Flüssigkeitsabgabe des Ventils
nach dem Verschlieflen wesentlich unterbunden und/oder vermindert.
Auf diese Weise wird das Auftreten von dadurch verursachten, unerwünschten Verunreinigungen
verhindert oder wesentlich vermindert.
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Die oben dargestellten, aus polymeren
Materialien gebildeten Teile der erfindungsgemäßen Abgabeventile der ersten
und zweiten Ausführungsform können je
nach dem gewählten
Material und dem Projektbudget entweder in einem Bearbeitungs- oder Formgebungsprozess
gebildet werden.