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Technisches Gebiet:
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Die
vorliegende Erfindung betrifft hochreine Hochtemperaturventile,
welche das Durchflussvolumen eines Fluides steuern oder hemmen,
für den Einsatz in Herstellungsmaschinen für Halbleiter,
mittels welchen Erzeugnisse einschließlich Halbleiterspeicher-Vorrichtungen
gefertigt werden, oder in verschiedenartigen Herstellungsmaschinen
einschließlich Herstellungsmaschinen für Flachbildschirme (FPDs,
Flat Panel Displays), für Licht emittierende Dioden (LEDs),
Elektrolumineszenzvorrichtungen (EL), Vakuumfluoreszenzanzeigen
(VFDs, Vacuum Fluorescence Displays), Plasmabildschirme (PDPs, Plasma,
Display Panels) oder dergleichen.
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Hintergrund der Erfindung:
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- Quellennachweis 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnr. H06-074363 ;
- Quellennachweis 2: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnr. H11-153235 .
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Es
ist bekannt, dass hochreine Hochtemperaturventile in Herstellungsmaschinen
für Halbleiter zum Einsatz gelangen, mittels welchen Erzeugnisse einschließlich
Halbleiterspeicher-Vorrichtungen gefertigt werden, oder in verschiedenartigen
Herstellungsmaschinen einschließlich Herstellungsmaschinen
für Flachbildschirme FPDs, Flat Panel Displays), für
Licht emittierende Dioden (LEDs), Elektrolumineszenzvorrichtungen
(EL), Vakuumfluoreszenzanzeigen (VFDs, Vacuum Fluorescence Displays), Plasmabildschirme
(PDPs, Plasma, Display Panels) oder dergleichen, um das Durchflussvolumen
eines für die Herstellung verwendeten Fluides zu steuern.
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Ein
solches hochreines Hochtemperaturventil verwendet üblicherweise
nach Art eines Akkordeons ausgebildete Balge als Dichtungsmaterialien,
um externe Leckagen zu vermindern (vgl. z. B. die vorgenannten Quellennachweise
1 und 2).
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In 11 ist
eine beispielhafte Querschnittsansicht eines hochreinen Hochtemperaturventils
wiedergegeben, welches Balge als Dichtungsmaterialien verwendet,
um externe Leckagen zu verringen.
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Wie
aus 11 ersichtlich, umfasst das hochreine Hochtemperaturventil 1 einen
Ventilschaft 2, einen den Ventilschaft 2 verschiebbar
abstützenden Aufsatz 3, eine Ventil-Antriebseinheit 4,
welche den Ventilschaft 2 antreibt, wobei der Aufsatz 3 derart befestigt
ist, dass ein Ende des Ventilschaftes 2 abgestützt
ist, ein Ventilgehäuse 5, welches derart mit dem
Aufsatz 3 verbunden ist, dass das Ge häuse 5 an der
entgegengesetzten Seite des Ventilschaftes 2 angeordnet
ist, einen an der entgegengesetzten Seite des Ventilschaftes 2 festgelegten
Ventilteller 6 sowie Balge 7 als Dichtungsmaterialien
des Ventilschaftes 2, welche zwischen dem Aufsatz 3 und
dem Ventilteller 6 angeordnet sind, so dass der Aufsatz und
der Ventilteller die Umgebung des anderen Endes des Ventilschaftes
umranden.
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Der
Ventilschaft 2 umfasst einen Schaftabschnitt 2a,
welcher an der Seite der Ventil-Antriebseinheit 4 festgelegt
ist, und eine Hauptabschnitt 2b der Ventilachse, welcher
mit der Spitze des Schaftabschnittes 2a im Innern des Aufsatzes 3 verbunden
ist.
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Der
Aufsatz 3 ist mit der Ventil-Antriebseinheit 4 mittels
einer Halterung (in 11 nicht gezeigt), welche eine
Schraube umfasst, verbunden und an dem Ventilgehäuse 5 mittels
Schweißen befestigt, um externe Leckagen zu vermindern.
Um darüber hinaus externe Leckagen im Kontaktbereich zwischen
dem Aufsatz 3 und dem Ventilgehäuse 5 zu verringern,
erstreckt sich der Ventilschaft 2 durch ein Dichtungsmaterial 8.
Ein Ende des Balges 7 ist mit dem Dichtungsmaterial 8 verbunden,
während das andere Ende des Balges 7 mit dem Ventilteller 6 verbunden
ist.
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Die
Ventil-Antriebseinheit 4 ist in Form einer Zylinderstruktur
ausgebildet, deren Inneres mit einer Feder 9 ausgestattet
ist, welche den Ventilteller 6 in die Richtung vorbelastet,
in welcher sich das Ventil über seinen Ventilschaft 2 sowie über
eine Basis 10, welche das eine Ende des Ventilschaftes 2 (das
eine Ende des Schaftabschnittes 2a) trägt und
mit einem Ende der Feder 9 unter Vorbelastung desselben
in Kontakt steht, in der Schließstellung befindet.
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Beschreibung der Erfindung:
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Durch die Erfindung zu lösende
Probleme
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Das
wie oben ausgestaltete, hochreine Hochtemperaturventil 1 weist
den Nachteil einer geringen Einsatzflexibilität als Ventilvorrichtung
in verschiedenen Benutzerumgebungen auf.
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Das
Problem besteht darin, dass z. B. die höchste Temperatur,
bei welcher die Ventilvorrichtung betrieben werden kann, durch die
erlaubte Temperaturgrenze des Harzmaterials festgelegt ist, welches
für das an der Basis 10 angeordneten Dichtungsmaterial 10a verwendet
wird.
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Darüber
hinaus ergeben sich weitere Probleme. Obgleich der Ventilschaft 2,
das Ventilgehäuse 5 und der Balg 7 miteinander
verbunden und festgelegt sind, um äußere Leckagen
zu vermindern, ist es schwierig, die Ventilvorrichtung in einem
Vakuum zu betreiben, weil hinsichtlich des Aufsatzes 3 und
der Ventil-Antriebseinheit 4 äußere Leckagen
nicht in Betracht gezogen wurden.
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Überdies
besteht ein weiteres Problem darin, dass die verschiebbaren Segmente
(die das Durchgangsloch durchsetzenden Segmente) des Ventilschaftes 2 jeweils
dem Aufsatz 3 bzw. der Ventil-Antriebseinheit 4 zugeordnet
sind. Diese Struktur beeinträchtigt die Dichtungsfunktion
(Schließfunktion des Ventils) des Ventilkörpers 6 aufgrund
Fluchtungsfehlern der Längsmittelachse, wenn der Aufsatz 3 und die
Ventil-Antriebseinheit 4 miteinander verbunden werden (Verbindung zwischen
dem axialen Segment des Schaftabschnittes 2a und dem Hauptkörper 2b der
Ventilachse).
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Darüber
hinaus ergeben sich weitere Probleme. Auf die Gleitflächen
des Aufsatzes 3 und der Ventil-Antriebseinheit 4 müssen
Schmiermittel oder dergleichen aufgebracht werden, um den axialen Verschiebewiderstand
während der Betätigung des Ventilschaftes 2 zu
vermindern. Die erlaubte Betriebstemperatur als Ventilvorrichtung
ist wiederum durch die Art des Schmiermittels begrenzt.
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Wird
eine solche Ventilvorrichtung unter Verwendung eines Heizelementes,
wie eines Heizers, beheizt, so ergeben sich entsprechend den Kontaktbedingungen
zwischen dem Aufsatz 3 und der Ventil-Antriebseinheit 4 sowie
zwischen dem Aufsatz 3 und dem Ventilgehäuse 5 Schwankungen
des Heizwirkungsgrades.
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Das
Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein hochreines Hochtemperaturventil
vorzuschlagen, welches unter Vermeidung der vorgenannten Probleme
die allgemeine Einsatzflexibilität als Ventilvorrichtung
in verschiedenen Benutzerumgebungen erhöht.
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Um
dieses Ziel zu erreichen, ist das hochreine Hochtemperaturventil
gemäß dem Anspruch 1 gekennzeichnet durch eine
Struktur, welche einen Ventilschaft, einen den Ventilschaft verschiebbar
abstützenden Aufsatz, eine mit dem Aufsatz verbundene, den
Ventilschaft antreibende Ventil-Antriebseinheit, welche ein Ende
des Ventilschaftes abstützt bzw. trägt, sowie
ein derart mit dem Aufsatz verbundenes Ventilgehäuse umfasst,
dass das Ventilgehäuse an dem anderen Ende des Ventilschaftes
angeordnet ist, wobei das hochreine Hochtemperaturventil umfasst:
- – eine in einer Umfangswand angeordnete
Ventil-Antriebseinheit, welche an ihren beiden Enden durch eine
obere Abdeckung und durch eine untere Abdeckung verschlossen ist;
- – einen Schaftabschnitt, dessen eines Ende im Innern
der Umfangswand angeordnet ist und welcher das eine Ende des Ventilschaftes
mit seinem anderen, sich durch die untere Abdeckung hindurch erstreckenden
Ende abstützt bzw. trägt;
- – einen derart mit dem einen Ende des Schaftabschnittes
verbundenen ersten Balg, dass das Innere der Umfangswand durch die
Seite der oberen Abdeckung und durch die Seite der unteren Abdeckung
isoliert ist;
- – einen zweiten Balg, welcher ein axiales Durchgangsloch
der unteren Abdeckung verschließt und zwischen der unteren
Abdeckung und dem anderen Ende des Schaftabschnittes angeordnet ist;
- – ein erstes Rohr, welches mit einem durch den ersten
Balg isolierten ersten Raum kommuniziert;
- – ein zweites Rohr, welches mit einem durch den ersten
Balg isolierten sowie durch den zweiten Balg von dem Außenraum
isolierten zweiten Raum kommuniziert, welcher zwischen der unteren
Abdeckung und dem einen Ende des Schaftabschnittes gebildet ist;
wobei
die Fluidmengen in dem ersten Raum bzw. in dem zweiten Raum relativ
zueinander durch das erste Rohr bzw. durch das zweite Rohr vergrößerbar bzw.
verringerbar sind, um den Schaftabschnitt hierbei mit dem ersten
Balg bzw. mit dem zweiten Balg anzutreiben.
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Eine
solche Ausgestaltung ermöglicht eine Verbindung mittels
Schweißen, indem ein Metallwerkstoff auf die Materialstruktur
der Ventil-Antriebseinheit aufgebracht wird. Darüber hinaus
ist es möglich, eine Luftdichtigkeit der Ventil-Antriebseinheit
sicherzustellen und aufgrund der verbesserten Temperaturfestigkeitseigenschaften
die allgemeine Einsatzflexibilität als Ventilvorrichtung
zu erhöhen.
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Darüber
hinaus ist der Schaftabschnitt durch den ersten Balg und den zweiten
Balg in einem schwimmenden Zustand im Innern der Umfangswand abgestützt
bzw. getragen. Überdies macht das Einschieben des Schaftabschnittes
in das axiale Durchgangsloch in einem kontaktfreien Zustand den Bedarf
an einem Lager an den in der Ventil-Antriebseinheit befindlichen
Schaftbereichen entbehrlich. Ferner ergibt sich eine präzise
mechanische Ausfluchtung der Zentralachse des Schaftabschnittes, welcher
den Ventilschaft abstützt bzw. trägt, mit der Zentralachse
des Stützabschnittes des Aufsatzes, wodurch der Arbeitsgang
zum Verbinden des Aufsatzes mit der Ventil-Antriebseinheit vereinfacht
und die Öffnungs- und Schließfunktion des Ventils
verbessert werden.
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Der
Aufsatz stützt ferner den Ventilschaft verschiebbar ab
und ist mit einem Lagerelement ausgestattet, dessen Material an
der Gleitfläche an seinem Innenumfang sich in den mechanischen
Eigenschaften von dem der Gleitfläche an dem Außenumfang
des Ventilschaftes unterscheidet. Diese Ausgestaltung macht es möglich,
die allgemeine Einsatzflexibilität als Ventilvorrichtung
zu erhöhen, weil ein Einsatz von Schmiermitteln oder dergleichen
auf den Gleitabschnitt des Ventilschaftes nicht erforderlich ist und
auf diese Weise die erlaubte Temperaturobergrenze erhöht
wird.
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In
diesem Fall ist es möglich, die allgemeine Einsatzflexibilität
als Ventilvorrichtung weiter zu erhöhen, indem die erlaubte
Temperaturgrenze dadurch erhöht wird, dass als Lagermaterial
ein Metallwerkstoff verwendet wird, dessen Härte sich von
der der außenumfänglichen Gleitfläche
des Ventilschaftes unterscheidet, um somit den Reibungswiderstand
auf einfache Weise zu vermindern.
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Der
Aufsatz und die Ventil-Antriebseinheit sind dicht miteinander verbunden,
wobei der Aufsatz mit einem Belüftungsanschluss ausgestattet
ist, welcher die Belüftung eines dicht verschlossenen Zwischenraumes
zwischen dem Aufsatz und der Ventil-Antriebseinheit steuert. Diese
Ausgestaltung macht die Ventilvorrichtung geeignet für
einen Einsatz im Vakuum.
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In
diesem Fall ist es zur einfachen Aufrechterhaltung der Luftdichtigkeit
möglich, in dem Kontaktbereich zwischen dem Aufsatz und
der Ventil-Antriebseinheit und an dem Kontaktbereich zwischen dem
Aufsatz und dem Ventilgehäuse einen Metalldichtring anzuordnen.
Diese Ausgestaltung macht die Ventilvorrichtung zusätzlich
geeignet für einen Einsatz im Vakuum.
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Darüber
hinaus lassen sich Schwankungen des Heizwirkungsgrades in dem Ventilgehäuse
dadurch reduzieren, indem ein Heizelement im Innern des Ventilgehäuses
vorgesehen ist.
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Ist
in diesem Fall zusätzlich zu dem Heizelement im Innern
des Ventilgehäuses ein weiteres Heizelement im Innern des
Ventilschaftes vorgesehen, so können Temperaturschwankungen
im Innern des Ventilgehäuses auf einfache Weise abgeglichen
werden. Sind sowohl im Innern des Ventilschaftes als auch im Innern
des Ventilgehäuses Heizelemente in Kombination vorgesehen,
so kann der Heizwirkungsgrad erhöht und können
Temperaturschwankungen infolge des Heizwirkungsgrades verringert
werden.
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Darüber
hinaus kann eine zweite Ventil-Antriebseinheit an dem oberen Abschnitt
der Ventil-Antriebseinheit angeordnet sein, wobei die zweite Ventil-Antriebseinheit
umfasst:
- – eine zweite Umfangswand;
- – eine zweite obere Abdeckung und eine zweite untere
Abdeckung, welche die beiden Enden der Umfangswand verschließen;
- – einen zweiten Schaftabschnitt, dessen eines Ende
im Innern der Umfangswand angeordnet ist und welcher sich koaxial
durch die untere Abdeckung und den Schaftabschnitt sowie den Ventilschaft
erstreckt;
- – einen derart mit dem einen Ende des zweiten Schaftabschnittes
verbundenen zweiten ersten Balg, dass das Innere der zweiten Umfangswand durch
die Seite der zweiten oberen Abdeckung und die Seite der zweiten
unteren Abdeckung isoliert ist;
- – einen zweiten zweiten Balg, welcher zwischen der
zweiten untere Abdeckung und dem anderen Ende des Schaftabschnittes
angeordnet ist;
- – ein zweites erstes Rohr, welches mit einem durch
den zweiten ersten Balg isolierten zweiten ersten Raum kommuniziert,
welcher zwischen der zweiten oberen Abdeckung und dem einen Ende des
zweiten Schaftabschnittes angeordnet ist;
- – ein zweites zweites Rohr, welches mit einem durch
den zweiten ersten Balg isolierten und durch den zweiten zweiten
Balg von der Außenumgebung isolierten zweiten zweiten Raum
kommuniziert, welcher zwischen der zweiten unteren Abdeckung und
dem einen Ende des zweiten Schaftabschnittes angeordnet ist;
wobei
der zweite Schaftabschnitt unter Gewährleistung einer erhöhten
Luftdichtigkeit gegen den Außenraum durch Vergrößern
bzw. Verringern der Fluidmengen in dem zweiten ersten Raum bzw.
in dem zweiten zweiten Raum relativ zueinander durch das zweite
erste Rohr bzw. durch das zweite zweite Rohr angetrieben ist.
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In
diesem Fall kann die Anzahl an Komponenten dadurch verringert werden,
indem die eine obere Abdeckung sowohl als zweite untere Abdeckung
als auch als erste obere Abdeckung verwendet wird.
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Durch
die Anordnung eines aus einer Metallschicht gefertigten Diaphragmas,
welches den in dem Ventilgehäuse ausgebildeten Durchflusskanal infolge
Betätigung des Ventilschaftes öffnet oder verschließt,
für das Ventilgehäuse ist das vorliegende Ventil
ferner in idealer Weise als hochreines Ventil verwendbar, wodurch
seine allgemeine Einsatzflexibilität als Ventilvorrichtung
weiter erhöht wird.
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Durch
die Anordnung eines aus einer Metallschicht gefertigten Diaphragmas,
welches den in dem Ventilgehäuse ausgebildeten Durchflusskanal infolge
Betätigung des zweiten Ventilschaftes öffnet oder
verschließt, für den zweiten Ventilschaft ist
das vorliegende Ventil entsprechend in idealer Weise als hochreines
Ventil verwendbar, wodurch seine allgemeine Einsatzflexibilität
als Ventilvorrichtung weiter erhöht wird.
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In
diesem Fall vermag eine Oberflächenrauhigkeit des Diaphragmas
von Rma × 0,1 μm oder weniger für eine
höhere Dichtigkeit des Durchflusskanals zu sorgen.
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Wirkung der Erfindung
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Mittels
des hochreinen Hochtemperaturventils gemäß der
vorliegenden Erfindung ist es möglich, die allgemeine Einsatzflexibilität
als Ventilvorrichtung in einer Benutzerumgebung zu verbessern. Hierbei kann
das hochreine Hochtemperaturventil insbesondere in einer Umgebung
betrieben werden, in welcher hohe Temperaturen von 300°C
oder mehr herrschen, oder in einer Vakuumumgebung, wobei das hochreine
Hochtemperaturventil als Ventilvorrichtung mit höchster
Reinheit betrieben werden kann.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
vertikale Querschnittsansicht eines hochreinen Hochtemperaturventils
gemäß einem Ausführungsbeispiel (Ausführungsform
1) der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
Querschnittsansicht des Ausführungsbeispiels des hochreinen
Hochtemperaturventils gemäß 1 (Ausführungsform
1) aus einer anderen Richtung;
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3 ein
Schaubild von Temperaturprofilen im Vergleich eines Falles, in welchem
das Ventilgehäuse eines erfindungsgemäßen
hochreinen Hochtemperaturventils mittels eines internen Heizers
(Heizelemen tes) beheizt ist, mit einem Fall, in welchem das Ventilgehäuse
mittels eines externen Heizers beheizt ist;
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4 eine
vertikale Querschnittsansicht eines hochreinen Hochtemperaturventils
gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel
(Ausführungsform 2) der vorliegenden Erfindung;
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5 eine
vertikale Querschnittsansicht eines hochreinen Hochtemperaturventils
gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel
(Ausführungsform 3) der vorliegenden Erfindung;
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6 eine
vertikale Querschnittsansicht eines hochreinen Hochtemperaturventils
gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel
(Ausführungsform 4) der vorliegenden Erfindung;
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7 eine
vertikale Querschnittsansicht des Ausführungsbeispiels
des hochreinen Hochtemperaturventils gemäß 6 (Ausführungsform
4) aus einer anderen Richtung;
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8 eine
vertikale Querschnittsansicht eines hochreinen Hochtemperaturventils
gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel
(Ausführungsform 5) der vorliegenden Erfindung;
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9 eine
vertikale Querschnittsansicht des Ausführungsbeispiels
des hochreinen Hochtemperaturventils gemäß 8 (Ausführungsform
5) aus einer anderen Richtung;
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10 eine
vertikale Querschnittsansicht eines hochreinen Hochtemperaturventils
gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel
(Ausführungsform 6) der vorliegenden Erfindung; und
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11 eine
Querschnittsansicht eines herkömmlichen hochreinen Hochtemperaturventils.
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- 11
- Hochreines
Hochtemperaturventil
- 12
- Ventilschaft
- 12a
- Ventilkörper
- 13
- Metalldichtring
- 14
- Metalldichtring
- 15
- Hochreines
Hochtemperaturventil
- 16
- Hochreines
Hochtemperaturventil
- 17
- Hochreines
Hochtemperaturventil
- 18
- Hochreines
Hochtemperaturventil
- 20
- Aufsatz
- 21
- Belüftungsanschluss
- 22
- Lagerelement
- 23
- Flanschabschnitt
- 24
- Flanschabschnitt
- 25
- Dritter
Balg
- 26
- Diaphragma
- 27
- Zylindrischer
Abschnitt
- 30
- Ventil-Antriebseinheit
- 31
- Umfangswand
- 31a
- Zweites
Rohr
- 31b
- Flanschabschnitt
- 32
- Obere
Abdeckung
- 32a
- Erstes
Rohr
- 33
- Untere
Abdeckung
- 33a
- Axiales
Durchgangsloch
- 34
- Schaftabschnitt
- 34a
- Trennwand
- 34b
- Heizer-Einführöffnung
- 35
- Erster
Balg
- 36
- Zweiter
Balg
- 37
- Erster
Raum
- 38
- Zweiter
Raum
- 39
- Heizelement
- 40
- Ventilgehäuse
- 41
- Heizelement
- 42
- Lufteinlassseitiges
Rohr
- 43
- Lufteinlasskanal
- 44
- Luftauslassseitiges
Rohr
- 45
- Luftauslasskanal
- 46
- Steuerraum
- 50
- Ventilgehäuse
- 52
- Lufteinlassseitiges
Rohr
- 53
- Lufteinlasskanal
- 54
- Lufteinlassseitiges
Rohr
- 55
- Lufteinlasskanal
- 56
- Luftauslassseitiges
Rohr
- 57
- Luftauslasskanal
- 60
- Ventilgehäuse
- 61
- Vorrichtung
zum Verdampfen von ferroelektrischen Schichtmaterialien (Verdampfer)
- 62
- Lufteinlassseitiges
Rohr
- 63
- Lufteinlasskanal
- 64
- Luftauslassseitiges
Rohr
- 65
- Luftauslasskanal
(Verdampfungsmaterial-Einlassleitung)
- 66
- Luftauslassseitiges
Rohr
- 67
- Luftauslasskanal
(Material-Belüftungsleitung)
- 68
- Externes
Heizelement
- 69
- Verdampfungsmaterial-Verarbeitungsvorrichtung
(Kammer)
- 70
- Ventil-Antriebseinheit
- 71
- Umfangswand
- 71a
- Zweites
Rohr
- 72
- Obere
Abdeckung
- 72a
- Erstes
Rohr
- 74
- Schaftabschnitt
- 75
- Erster
Balg
- 76
- Zweiter
Balg
- 77
- Erster
Raum
- 78
- Zweiter
Raum
- 79
- Diaphragma
-
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung:
-
Nachstehend
ist die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
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Ausführungsformen
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In 1 und 2 ist
ein hochreines Hochtemperaturventil gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wiedergegeben. 1 zeigt
eine vertikale Querschnittsansicht des hochreinen Hochtemperaturventils
gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung, während 1 eine vertikale
Querschnittsansicht des hochreinen Hochtemperaturventils gemäß diesem
Ausführungsbeispiel aus einer anderen Richtung zeigt.
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Wie
aus den Zeichnungen ersichtlich, umfasst das hochreine Hochtemperaturventil 11 einen Ventilschaft 12,
einen den Ventilschaft 12 verschiebbar abstützenden
Aufsatz 20, eine derart mit dem Aufsatz 20 verbundene
Ventil-Antriebseinheit 30, dass die Ventil-Antriebseinheit 30 ein
Ende des Ventilschaftes 12 abstützt bzw. trägt,
um den Ventilschaft 12 anzutreiben, sowie ein mit dem Aufsatz 20 verbundenes
Ventilgehäuse 40, wobei das Ventilgehäuse 40 an
der anderen Seite des Ventilschaftes 12 angeordnet ist.
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Die
Ventil-Antriebseinheit 30 weist eine Umfangswand 31,
eine obere Abdeckung 32 und eine untere Abdeckung 33 auf,
welche beide Enden der Umfangswand 31 verschließen,
sowie einen Schaftabschnitt 34, dessen eines Ende im Innern
der Umfangswand 31 angeordnet ist und welcher das eine Ende
des Ventilschaftes 12 mit seinem anderen, sich durch die
untere Abdeckung 33 hindurch erstreckenden Ende abstützt
bzw. trägt. Ein erster Balg 35 ist mit einem Ende
des Schaftabschnittes 34 verbunden, so dass das Innere
der Umfangswand 31 durch die obere Abdeckung 32 und
die untere Abdeckung 33 isoliert ist. Ein zweiter Balg 36 ist
zwischen der unteren Abdeckung 33 und dem anderen Ende
des Schaftabschnittes 34 positioniert und verschließt dicht
ein axiales Durchgangsloch 33a in der unteren Abdeckung 33.
Ein erstes Rohr 32a kommuniziert mit einem durch den ersten
Balg 35 isolierten ersten Raum 37, welcher zwischen
der oberen Abdeckung 32 und dem einen Ende des Schaftabschnittes 34 gebildet
ist, während ein zweites Rohr 31a mit einem durch
den ersten Balg 35 isolierten sowie durch den zweiten Balg 36 von
der äußeren Umgebung isolierten zweiten Raum 38 kommuniziert,
welcher zwischen der unteren Abdeckung 33 und dem einen Ende
des Schaftabschnittes 34 gebildet ist. Der Schaftabschnitt 34 ist
hierbei angetrieben, indem die Fluidmengen in dem ersten Raum 37 bzw.
in dem zweiten Raum 38 relativ zueinander durch das erste Rohr 32a bzw.
durch das zweite Rohr 31a vergrößert bzw.
vermindert werden.
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Diese
Ausgestaltung macht es möglich, einerseits die Umfangswand 31 mit
der oberen Abdeckung 32, andererseits die Umfangswand 31 mit
der unteren Abdeckung 33, welche Komponenten der Ventil-Antriebseinheit 30 bilden,
unter Verwendung des Metallwerkstoffes der jeweiligen Komponenten mittels
Schweißen miteinander zu verbinden, wodurch der Ventil-Antriebseinheit 30 auf
einfache Weise sowohl Luftdichtigkeit als auch eine erhöhte
Temperaturfestigkeit sowie eine allgemeine Einsatzflexibilität
als Ventilvorrichtung verliehen wird. Für den Schaftabschnitt 34,
den ersten Balg 35 und den zweiten Balg 36, welche
gleichfalls Komponenten der Ventil-Antriebseinheit 30 darstellen,
können ebenfalls Metallwerkstoffe verwendet werden. So
können beispielsweise einerseits der erste Balg 35 mit
der Umfangswand 31 sowie mit dem Schaftabschnitt 34,
andererseits der zweite Balg 36 mit der unteren Abdeckung 33 sowie
mit dem Schaftabschnitt 34 mittels Schweißen verbunden
sein, wodurch der Ventil-Antriebseinheit 30 auf einfache
Weise sowohl Luftdichtigkeit als auch eine erhöhte Temperaturfestigkeit
sowie eine allgemeine Einsatzflexibilität als Ventilvorrichtung
verliehen wird. Darüber hinaus ist es möglich,
die Ventilvorrichtung in einem Vakuum einzusetzen, indem ihre Luftdichtigkeit
auf ein größtmögliches Maß erhöht
worden ist.
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Der
Schaftabschnitt 34 ist mittels des ersten Balges 35 und
des zweiten Balges 36 in einem schwimmenden Zustand in
der Umfangswand 31 abgestützt bzw. getragen, wobei
der Schaftabschnitt 34 das axiale Durchgangsloch 33a kontaktfrei
durchsetzt.
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Diese
Ausgestaltung macht aufgrund der nachgiebigen Eigenschaften der
Balge 35, 36 eine flexible Zentrierung des Schaftabschnittes 34 möglich.
Da der Schaftabschnitt 34 das axiale Durchgangsloch 33a durchsetzt,
welches ein flexibles Loch darstellt, ist eine Zentrierung der Längsmittelachse des
Schaftabschnittes 34 über einen breiten Bereich möglich.
Auf diese Weise ist eine Ausfluchtung der Längsmittelachsen
des Ventilschaftes 12 und des Schaftabschnittes 34 gegeben,
wenn der Aufsatz 20 und die Ventil-Antriebseinheit 30 miteinander
und der Ventilschaft 12 lediglich mit dem Schaftabschnitt 34 verbunden
wird, wobei der Bedarf an einer Berücksichtigung von Kombinationsfehlern
zwischen dem Aufsatz 20 und der Ventil-Antriebseinheit 30 sowie von
Formgebungsfehlern praktisch vermieden wird.
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Der
Aufsatz 20 ist ferner mit einem Lagerelement 22 ausgestattet,
welches den Ventilschaft 12 verschiebbar abstützt,
wobei ein Material, dessen mechanische Eigenschaften sich von dem
für die äußere Gleitfläche des
Ventilschaftes 12 verwendeten Materials unterscheiden,
auf die innere Gleitfläche des Lagerelementes 22 aufgeschweißt
ist. Das Lagerelement 22 ist aus einem metallischen Werkstoff
gefertigt, dessen Härte sich von der Härte der äußeren Gleitfläche
des Ventilschaftes 12 unterscheidet.
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Diese
Ausgestaltung macht den Bedarf an der Anwendung eines Schmiermittels
entbehrlich, wobei der Ventilschaft 12 sanft zu gleiten
vermag. Da die Ventilvorrichtung durch die Temperaturfestigkeit etwaiger
Schmiermittel nicht beeinträchtigt wird, kann die Ventilvorrichtung
bei Temperaturen von 300°C oder mehr eingesetzt werden.
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Der
Aufsatz 20 und die Ventil-Antriebseinheit 30 sind
luftdicht miteinander verbunden, wobei ein Belüftungsanschluss 21 vorgesehen
ist, welcher die Belüftung eines luftdichten Zwischenraumes
zwischen dem Aufsatz 20 und der Ventil-Antriebseinheit 30 steuert.
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Aufgrund
einer solchen Ausgestaltung kann der Belüftungsanschluss 21,
welcher eine Kommunikation der Innenseite mit der Außenseite
gewährleistet, als einzelnes Rohr ausgebildet sein, wodurch
der Bedarf an einem Einsatz von komplizierten Strukturen vermieden
und eine Eignung für einen Einsatz in einer Vakuumumgebung
gegeben ist. In diesem Fall finden Metalldichtringe 13, 14 Verwendung
für die Verbindungsbereiche zwischen dem Aufsatz 20 und der
Ventil-Antriebseinheit 30 sowie zwischen dem Aufsatz 20 und
dem Ventilgehäuse 40, um die Dichtigkeit aufrechtzuerhalten,
wobei auch die allgemeine Einsatzflexibilität hinsichtlich
einer Verwendung im Vakuum erhöht wird. Darüber
hinaus vermag die Einfügung eines Heizelementes 41,
wie eines Heizers, im Innern des Ventilgehäuses 40 Schwankungen
des Heizwirkungsgrades des Ventilgehäuses 40 zu
verringern, wobei der Einsatz der Metalldichtungen 13, 14 die
Temperaturfestigkeit der Ventilvorrichtung erhöht und ihr
den Einsatz in einer Umgebung mit einer Temperatur von 300°C
oder mehr eröffnet.
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Ausführungsform 1
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Nachstehend
ist ein Ausführungsbeispiel eines hochreinen Hochtemperaturventils 11 gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme
auf 1, 2 und 3 näher erläutert.
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Spezielle Struktur des Aufsatzes 20
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Der
Aufsatz 20 ist als Gussteil aus metallischem Material ausgebildet
und weist eine im Wesentlichen zylindrische Gestalt auf, welche
an beiden ihrer offenen Bereiche angeordnete Flanschabschnitte 23, 24 zur
Verbindung umfasst. Der Ventilschaft 12 erstreckt sich
durch den Aufsatz 20 hindurch. Der Belüftungsanschluss 21,
welcher eine Kommunikation zwischen dem Innenraum und der Außenumgebung
gewährleistet, ist als Vorsprung von der Außenwand
ausgebildet. Ein Ende eines dritten, aus Metall gefertigten Balges 25 ist,
beispielsweise mittels Schweißen, mit der Innenseite der
Umfangswand in der Nähe der mittleren Höhe – entlang der
Längsachse des Aufsatzes 20 betrachtet – verbunden.
Das andere Ende des dritten Balges 25 ist, beispielsweise
mittels Schweißen, mit dem Bereich nahe der Spitze des
Ventilschaftes 12 verbunden.
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Das
Lagerelement 22 ist in die innere Wand des Aufsatzes 20 eingepresst
und stützt (gleitende) Verschiebungen des Ventilschaftes 12 in
Richtung der Schaftachse ab.
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Die
zur Verbindung dienenden Flanschabschnitte 23, 24 sind
mit der Ventil-Antriebseinheit 30 bzw. mit dem Ventilgehäuse
mittels eines Halteelementes (in den Zeichnungen nicht gezeigt),
wie eines Bolzens, verbunden, wobei die Metalldichtringe 13, 14 an
den Verbindungsstellen (zwischen den Kontaktflächen) eingeschoben
sind, um die Luftdichtigkeit zwischen den jeweils beiden Elementen
aufrechtzuerhalten.
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Spezielle Struktur der Ventil-Antriebseinheit 30
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Wie
bereits erwähnt, weist die Ventil-Antriebseinheit 30 eine
Umfangswand 31, eine obere Abdeckung 32, eine
untere Abdeckung 33, einen Schaftabschnitt 34,
einen ersten Balg 35 und einen zweiten Balg 36 auf.
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Die
Umfangswand 31 ist in einer im Wesentlichen zylindrischen
Gestalt ausgebildet, wobei ihr Flanschabschnitt 31b ein Übermaß in
Richtung der Innenseite an ihrem einen offenen Ende (an der Seite der
oberen Abdeckung 32) besitzt. Von einem Bereich des Flanschabschnittes 31b steht
das zweite Rohr 31a als ein Teil des Flanschabschnittes 31b nach
oben vor. Ferner ist das eine Ende der ersten Balges 35 mittels
Schweißen mit dem Flanschabschnitt 31 verbunden.
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Die
obere Abdeckung 32 ist an der inneren Umfangsfläche
des Flanschabschnittes 31b der Umfangswand 31 befestigt,
wobei in der Mitte der oberen Abdeckung 32 das erste Rohr 32a als
ein Teil der Abdeckung 32 nach oben vorsteht.
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Die
untere Abdeckung 33 besitzt die Form eines Rings mit relativ
großer Dicke und ist mittels Schweißen an der
Umfangswand 31 befestigt, wobei ein zylindrischer Abschnitt 33a als
ein Teil der Abdeckung 33 vorgesehen ist, durch welchen
sich der Schaftabschnitt 34 hindurch erstreckt.
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Das
eine Ende des Schaftabschnittes 34 ist mit dem Ventilschaft 12 verbunden.
Das andere Ende des Schaftabschnittes 34 weist eine einstückig
mit diesem ausgebildete Trennwand 34a auf, deren Querschnitt
eine zylindrische Form mit einer Basis besitzt und welche einen
Teil des Schaftabschnittes 34 umgibt, wobei das andere
Ende des ersten Balges 35 mittels Schweißen mit
deren unterem Ende verbunden ist. Aufgrund dieser Ausgestaltung
ergibt sich in der Ventil-Antriebseinheit 30 gewissermaßen der
erste Raum 37 zwischen der oberen Abdeckung 32 und
dem Schaftabschnitt 34 bedingt durch den ersten Balg 35 und
die Trennwand 34a, sowie der zweite Raum 38 zwischen
der unteren Abdeckung 33 und dem Schaftabschnitt 34 bedingt
durch den ersten Balg 35 und die Trennwand 34a.
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Das
erste Rohr 32a und das zweite Rohr 31a sind mit
dem ersten Raum 37 bzw. mit dem zweiten Raum 38 verbunden.
Wird beispielsweise durch das zweite Rohr 31a ein Druckfluid
(z. B. Gas oder Luft) bereitgestellt, so wird das Volumen im Innern
des ersten Raumes 37 vergrößert, wodurch
der Ventilschaft 12 über den Schaftabschnitt 34 nach
unten angetrieben wird. Wird ferner ein Druckfluid (z. B. Gas oder Luft)
durch das erste Rohr 32a bereitgestellt, so wird das Druckfluid
(z. B. Gas oder Luft) in dem zweiten Raum 38 von dem zweiten
Rohr 31a abgeführt, wodurch das Volumen im Innern
des zweiten Raumes 38 verkleinert wird. Wird in entsprechender
Weise durch das erste Rohr 32a ein Druckfluid (z. B. Gas oder
Luft) bereitgestellt, so wird das Volumen im Innern des zweiten
Raumes 38 vergrößert, wodurch der Ventilschaft 12 über
den Schaftabschnitt 34 nach oben angetrieben wird. Wird
ferner ein Druckfluid (z. B. Gas oder Luft) durch das zweite Rohr 31a bereitgestellt,
so wird das Druckfluid (z. B. Gas oder Luft) in dem ersten Raum 37 von
dem ersten Rohr 32a abgeführt, wodurch das Volumen
im Innern des ersten Raumes 37 verkleinert wird. Das Druckfluid
wird nur durch das erste Rohr 32a bereitgestellt bzw. eingebracht,
wobei das Druckfluid entsprechend den durch die Bereitstellung bzw.
das Einbringen bedingten Volumenänderungen in dem ersten
Raum 37 folglich durch das zweite Rohr 31a abgeführt
bzw. freigesetzt werden kann.
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Spezielle Struktur des Ventilgehäuses 40
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Das
Ventilgehäuse 40 umfasst einen Lufteinlasskanal 43,
welcher einstückig mit einem lufteinlassseitigen Rohr 42 versehen
ist, sowie einen Luftauslasskanal 45, welcher einstückig
mit einem luftauslassseitigen Rohr 44 versehen ist, wobei
das offene Ende des Lufteinlasskanals 43 mittels eines
Ventilkörpers 12a geöffnet und verschlossen
werden kann, welcher einstückig an der Spitze des Ventilschaftes 12 ausgebildet
ist, so dass das Fluid entsprechend dem Öffnungsgrad gesteuert
wird.
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Das
Ventilgehäuse 40 weist darüber hinaus einen
Steuerraum 46 auf, in welchem der Endabschnitt des Ventilschaftes 12 sowie
der dritte Balg 25 positioniert sind und welcher aufgrund
der Verbindung mit dem Aufsatz 20 dicht und von der äußeren Umgebung
getrennt ist.
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Das
Heizelement 41 ist von einem Körper gebildet,
welcher sich von dem lufteinlassseitigen Rohr 42 über
den Lufteinlasskanal 43 und den Steuerraum 46 bis
hin zu dem Luftauslasskanal 45 erstreckt und folglich das
aus dem luftauslassseitigen Rohr 44 austretende Fluid erhitzt,
während das Ventil geöffnet ist. Wie aus 3 ersichtlich,
kann ein höherer Heizwirkungsgrad sowie eine 5%-ige oder noch
höhere Genauigkeit in Bezug auf eine voreingestellte Temperatur
in einem Fall erhalten werden, in welchem das Heizelement 41 im
Innern des Ventilgehäuses 40 positioniert ist
(interne Heizer 1 und 2), im Vergleich mit einem Fall, in welchem
das Heizelement außenseitig des Ventilgehäuses 40 positioniert ist
(externe Heizer 1 und 2).
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Bei
den Diagrammen gemäß 3 sind die Messergebnisse
für den internen Heizer 1 und für den externen
Heizer 1 an einer Stelle nahe dem Außenumfang des Ventilgehäuses 40 gemäß 2 erhalten
worden, während die Messergebnisse für den internen
Heizer 2 und für den externen Heizer 2 an einer Stelle
nahe dem Zentrum des Ventilgehäuses 40 gemäß 2 erhalten
worden sind.
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Ausführungsform 2
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In 4 ist
ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
hochreinen Hochtemperaturventils gemäß einer zweiten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer vertikalen
Querschnittsansicht wiedergegeben. In 4 sind der 1 entsprechende
Komponenten mit denselben Bezugszeichen versehen und unter Bezugnahme
auf 4 nicht nochmals im einzelnen beschrieben.
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Bei
der zweiten Ausführungsform eines hochreinen Hochtemperaturventils 15 ist
das Ventilgehäuse 50 in Abweichung zu dem Ventilgehäuse 40 gemäß der
ersten Ausführungsform verändert ausgestaltet
und umfasst ein komplexeres Ventil (Mischventil) mit einer Mehrzahl
an (hier: zwei) Ventilen. Beide Ventile umfassen jeweils den Ventilschaft 12, den
Aufsatz 20, welcher den Ventilschaft 12 verschiebbar
abstützt, sowie die Ventil-Antriebseinheit 30,
welche den Ventilschaft 12 antreibt und derart mit dem
Aufsatz 20 verbunden ist, dass die Ventil-Antriebseinheit 30 das
eine Ende des Ventilschaftes 12 abstützt bzw.
trägt. Das Ventilgehäuse 50 ist derart mit
dem Aufsatz 20 verbunden, dass das Ventil an der Seite
des anderen Endes eines jeden Ventilschaftes 12 positioniert
ist.
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Das
Ventilgehäuse 50 umfasst einen Lufteinlasskanal 53 für
das eine Ventil, welcher einstückig mit einem lufteinlassseitigen
Rohr 52 versehen ist, sowie einen Lufteinlasskanal 55 für
das andere Ventil, welcher einstückig mit einem lufteinlassseitigen Rohr 54 verbunden
ist. Das Ventilgehäuse 50 umfasst ferner einen
Luftauslasskanal 57, welcher einstückig mit einem
luftauslassseitigen Rohr 56 versehen ist, wobei mittels
des einzelnen Luftauslasskanals 57 zwei verschiedene Fluidarten
(sowohl flüssig als auch gasförmig) gemischt werden
können.
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Ausführungsform 3
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In 5 ist
ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
hochreinen Hochtemperaturventils gemäß einer zweiten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer vertikalen
Querschnittsansicht wiedergegeben. In 5 sind der 1 entsprechende
Komponenten mit denselben Bezugszeichen versehen und unter Bezugnahme
auf 5 nicht nochmals im einzelnen beschrieben.
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Bei
der dritten Ausführungsform eines hochreinen Hochtemperaturventils 16 ist
das Ventilgehäuse 60 in Abweichung zu dem Ventilgehäuse 40 gemäß der
ersten Ausführungsform verändert ausgestaltet
und umfasst ein komplexeres Ventil (Mischventil) mit einer Mehrzahl
an (hier: zwei) Ventilen, welche für Vorrichtungen zum
Verdampfen von flüssigen Materialen verwendet werden können.
Beide Ventile umfassen jeweils den Ventilschaft 12, den Aufsatz 20,
welcher den Ventilschaft 12 verschiebbar abstützt,
sowie die Ventil-Antriebseinheit 30, welche den Ventilschaft 12 antreibt
und derart mit dem Aufsatz 20 verbunden ist, dass die Ventil-Antriebseinheit 30 das
eine Ende des Ventilschaftes 12 abstützt bzw. trägt.
Das Ventilgehäuse 60 ist derart mit dem Aufsatz 20 verbunden,
dass das Ventil an der Seite des anderen Endes eines jeden Ventilschaftes 12 positioniert
ist.
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Das
Ventilgehäuse 60 umfasst beispielsweise für
beide Ventile einen Lufteinlasskanal 63, welcher einstückig
mit einem lufteinlassseitigen Rohr 62 für ein
Material-Trägergas (Trägergas) von einer Vorrichtung 61 zum
Verdampfen (Verdampfer) von ferroelektrischen Schichtmaterialien
versehen ist. Das Ventilgehäuse 60 umfasst ferner
einen Luftauslasskanal 65 (z. B. eine Verdampfungsmaterial-Einlassleitung)
für das eine Ventil, welcher einstückig mit einem
luftauslassseitigen Rohr 67 verbunden ist, sowie einen
Luftauslasskanal 67 (z. B. eine Material-Belüftungsleitung)
für das andere Ventil, welcher einstückig mit
einem luftauslassseitigen Rohr 66 versehen ist. Das Ventilgehäuse 60 weist
darüber hinaus ein externes Heizelement 68 um
die Rohre herum auf, welches das Fluid zum Fördern der
Verdampfung beheizt und welches an dem luftauslassseitigen Rohr 62 sowie
an dem luftauslassseitigen Rohr 64 angeordnet ist. Das
luftauslassseitige Rohr 64 ist mit einer Verdampfungsmaterial-Verarbeitungsvorrichtung (Kammer) 69 verbunden.
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Ausführungsform 4
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In 6 und 7 ist
ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
hochreinen Hochtemperaturventils gemäß einer vierten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wiedergegeben. Während 6 eine
vertikale Querschnittsansicht des hochreinen Hochtemperaturventils
gemäß der vierten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt, zeigt 7 eine vertikale
Querschnittsansicht des hochreinen Hochtemperaturventils gemäß der vierten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aus einer anderen
Richtung betrachtet. In 6 und 7 sind der 1 entsprechende
Komponenten mit denselben Bezugszeichen versehen und unter Bezugnahme
auf 6 und 7 nicht nochmals im einzelnen
beschrieben.
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Bei
der vierten Ausführungsform eines hochreinen Hochtemperaturventils 17 ist
ein Verbindungsabschnitt zwischen dem Ventilschaft 12 und
dem Schaftabschnitt 34 vorgesehen, wie er der 1 zu entnehmen
ist, wobei dieser entlang der Schaftrichtung verlängert
ist und sich bis zur Spitze des Ventilschaftes 12 erstreckt.
In dem Schaftabschnitt 34 ist eine Heizer-Einführöffnung 34b ausgebildet,
wobei ein Heizelement 39 in die Heizer-Einführöffnung 34b eingeschoben
ist.
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Diese
Ausgestaltung macht es dem Ventilgehäuse 40 möglich,
bei einem erhöhten Heizwirkungsgrad eine gleichmäßige
innere Temperaturverteilung aufrechtzuerhalten, wobei Schwankungen
des Heizwirkungsgrades verhindert werden, indem sowohl der Schaftabschnitt 34 mit
dem Heizelement 39 als auch das Ventilgehäuse 40 mit
dem Heizelement 41 ausgestattet ist.
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Ausführungsform 5
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In 8 und 9 ist
ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
hochreinen Hochtemperaturventils gemäß einer fünften
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wiedergegeben. Während 8 eine
vertikale Querschnittsansicht des hochreinen Hochtemperaturventils
gemäß der vierten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt, zeigt 9 eine vertikale
Querschnittsansicht des hochreinen Hochtemperaturventils gemäß der vierten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aus einer anderen
Richtung betrachtet. In 8 und 9 sind der 1 entsprechende
Komponenten mit denselben Bezugszeichen versehen und unter Bezugnahme
auf 8 und 9 nicht nochmals im einzelnen
beschrieben.
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Das
hochreine Hochtemperaturventil 18 gemäß der
fünften Ausführungsform besitzt eine ähnliche
Ausgestaltung wie die erste Ausführungsform, wobei der
dritte Balg 25 durch ein Diaphragma 26 ersetzt
ist.
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Das
Diaphragma 26 ist derart positioniert, dass die Öffnung
des Auslasses auf der Seite des Steuerraums 46 des Lufteinlasskanals 43 durch
die Bewegungen des Ventilschaftes 12 geöffnet
oder geschlossen wird. Das Diaphragma 26 ist hierbei in
einer solchen Weise befestigt, dass die Öffnung an dem
Ende eines an den Aufsatz 20 angeformten, zylindrischen
Abschnittes 27 abgedichtet wird, so dass der Ventilkörper 12a gänzlich
umgeben ist. Das Diaphragma 26 ist aus Metall gefertigt
und mittels Schweißen hermetische befestigt, so dass der
zylindrische Abschnitt 27 von dem Steuerraum 46 getrennt
ist.
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Diese
Ausgestaltung macht es dem hochreinen Hochtemperaturventil 18 möglich,
als hochreines Hochtemperaturventil verwendet zu werden, wobei die
allgemeine Einsatzflexibilität als hochreines Hochtemperaturventil
verbessert wird.
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Ausführungsform 6
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In 10 ist
ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
hochreinen Hochtemperaturventils gemäß einer sechsten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer vertikalen
Querschnittsansicht wiedergegeben. In 10 sind
der 1 entsprechende Komponenten mit denselben Bezugs zeichen
versehen und unter Bezugnahme auf 10 nicht
nochmals im einzelnen beschrieben.
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Das
hochreine Hochtemperaturventil 19 gemäß der
sechsten Ausführungsform weist eine mehrstufige Struktur
auf, welche von der Ventil-Antriebseinheit 30 gemäß der
ersten Ausführungsform in Verbindung mit einer zweiten,
oberhalb derselben angeordneten Ventil-Antriebseinheit 70 gebildet
ist.
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Die
zweite Ventil-Antriebseinheit 70 weist eine zweite Umfangswand 71,
eine zweite obere Abdeckung 72 und eine zweite untere Abdeckung 32 (die
zweite untere Abdeckung ist von der oberen Abdeckung 32 gebildet)
auf, welche beide Enden der Umfangswand 71 verschließen,
sowie einen zweiten Schaftabschnitt 74, dessen eines Ende
im Innern der Umfangswand 71 angeordnet ist und welcher
die untere Abdeckung 32 und den Schaftabschnitt 34 sowie den
Ventilschaft 12 durchsetzt. Ein zweiter erster Balg 75 ist
mit einem Ende des zweiten Schaftabschnittes 74 verbunden,
so dass das Innere der Umfangswand 71 durch die Seite der
zweiten oberen Abdeckung 72 und der oberen Abdeckung 32 isoliert
ist. Ein zweiter zweiter Balg 76 ist zwischen der oberen Abdeckung 32 und
dem Schaftabschnitt 34 positioniert. Ein zweites erstes
Rohr 72a kommuniziert mit einem durch den zweiten ersten
Balg 75 isolierten zweiten ersten Raum 77, welcher
zwischen der zweiten oberen Abdeckung 72 und dem einen
Ende des zweiten Schaftabschnittes 74 gebildet ist, während ein
zweites zweites Rohr 71a mit einem durch den zweiten ersten
Balg 75 isolierten sowie durch den zweiten zweiten Balg 76 von
der äußeren Umgebung isolierten zweiten Raum 78 kommuniziert,
welcher zwischen der oberen Abdeckung 32 und dem einen Ende
des zweiten Schaftabschnittes 74 gebildet ist. Der zweite
Schaftabschnitt 74 ist hierbei angetrieben, indem die Fluidvolumina
in dem zweiten ersten Raum 77 bzw. in dem zweiten zweiten
Raum 78 relativ zueinander durch das zweite erste Rohr 72a bzw.
durch das zweite zweite Rohr 71a vergrößert
bzw. vermindert werden.
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Diese
Ausgestaltung macht es möglich, dem Ventil eine noch höhere äußere
Luftdichtigkeit zu verleihen und seine Zuverlässigkeit
auf diese Weise zu erhöhen.
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Wie
aus 10 ersichtlich, ist das erste Rohr 21a der
oberen Abdeckung 32 als der zweituntersten Abdeckung an
der Umfangswand 31 angeordnet, da bei dieser Ausführungsform
die mehrstufigen Ventil-Antriebseinheiten 30, 70 vorgesehen
sind.
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Der
zweite Schaftabschnitt 74 ist darüber hinaus mit
einem aus einer Metallschicht gefertigten Diaphragma 79 ausgestattet,
welches den in dem Ventilgehäuse 40 ausgebildeten
Durchflusskanal 43 mittels Antrieb des zweiten Schaftabschnittes 74 öffnet
oder verschließt.
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In
diesem Fall vermag eine Oberflächenrauhigkeit des Diaphragmas 79 von
Rma × 0,1 μm oder weniger für eine höhere
Dichtigkeit des Durchflusskanals 43 zu sorgen.
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Die
hochreinen Hochtemperaturventile 11, 15, 16, 17, 18, 19 gemäß der
vorliegenden Erfindung können grundsätzlich für
sämtliche industriellen Maschinen verwendet werden einschließlich
solcher Herstellungsmaschinen, welche eine maximale Verringerung
von Leckagen des Ventil gegenüber der Umgebung erfordern
sowie eine extrem hohe Reinheit des Ventils in einen Kontaktbereichen
mit Gasen oder Flüssigkeiten. Die Verwendungen der Ventile sind
dabei nicht be schränkt auf Herstellungsmaschinen für
Halbleiter, mittels welchen Erzeugnisse einschließlich
Halbleiterspeicher-Vorrichtungen gefertigt werden, oder auf verschiedenartige
Herstellungsmaschinen einschließlich Herstellungsmaschinen
für Flachbildschirme (FPDs, Flat Panel Displays), für Licht
emittierende Dioden (LEDs), Elektrolumineszenzvorrichtungen (EL),
Vakuumfluoreszenzanzeigen (VFDs, Vacuum Fluorescence Displays),
Plasmabildschirme (PDPs, Plasma, Display Panels) oder dergleichen,
wie sie eingangs erwähnt sind.
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Das
hochreine Hochtemperaturventil gemäß der vorliegenden
Erfindung kann überdies als ein hochreines Hochtemperaturventil
zur Steuerung (einschließlich des Absperrens) von Durchflussvolumina für
Maschinen zur Herstellung von Schichten aus schichtbildenden Materialien,
wie beispielsweise High-K-Schichten (aus Materialien mit hoher Dielektrizitätskonstanten
für Gate-Isolationsschichten) unter Verwendung von Seltenerdmetallen
oder Seltenerdverbindungen (leichten Seltenerdverbindungen), wie z.
B. Lanthan (La) oder Praseodym (Pr), oder ferroelektrische Schichten
unter Verwendung von Blei (Pb), bei welchen eine hohe Reaktions-
und Abscheidungstemperatur erforderlich und die Temperatursteuerung
problematisch ist.
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Das
hochreine Hochtemperaturventil gemäß der vorliegenden
Erfindung ist ferner zur Verwendung in Hochtemperaturumgebungen
mit einer Temperatur von 300°C oder mehr und/oder in einer
Vakuumumgebung ausgebildet und kann somit auch als verschiedenartig
ausgestaltetes hochreines Hochtemperaturventil in speziellen, von
den vorgenannten Umgebungen verschiedenen Umgebungen eingesetzt
werden.
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Industrielle Anwendbarkeit:
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Wie
vorstehend beschrieben, stellt die vorliegende Erfindung eine hochreine
Hochtemperaturventilvorrichtung bereit, welche eine erhöhte
allgemeine Einsatzflexibilität als Ventilvorrichtung in
verschiedenen Benutzerumgebungen aufweist.
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Zusammenfassung
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Es
wird eine hochreine Hochtemperaturventilvorrichtung vorgeschlagen,
welche die allgemeine Einsatzflexibilität als Ventilvorrichtung
in verschiedenen Benutzerumgebungen erhöht. Eine Ventil-Antriebseinheit
(30) und ein Ventilgehäuse (40) sind
mit einem Aufsatz (20) verbunden, welcher einen Ventilschaft
(12) verschiebbar abstützt. Ein Ende eines Schaftabschnittes
(34) ist in einer Umfangswand (31) angeordnet,
welche an ihren beiden Enden durch eine obere Abdeckung (32)
und eine untere Abdeckung (33) verschlossen ist. Mit seinem
anderen, sich durch die untere Abdeckung (33) hindurch
erstreckenden Ende trägt bzw. stützt der Schaftabschnitt
(34) das eine Ende des Ventilschaftes (12) ab. Während
das eine Ende des Schaftabschnittes (34) durch einen ersten
Balg (35) getragen ist, ist sein anderes Ende durch einen
zweiten Balg (36) getragen, um ein axiales Durchgangsloch
(33a) in der unteren Abdeckung (33) dicht zu verschließen.
Ein erstes Rohr (32a) kommuniziert mit einem durch den
ersten Balg (35) isolierten ersten Raum (37), während
ein zweites Rohr (31a) mit einem durch den ersten Bald (35)
isolierten zweiten Raum (38) kommuniziert. Die Fluidmengen
in dem ersten Raum (37) bzw. in dem zweiten Raum (38)
können relativ zueinander vergrößert
oder verringert werden, um hierdurch den Schaftabschnitt (34)
anzutreiben, welcher mittels des ersten Balges (35) und
des zweiten Balges (36) schwimmend gelagert ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 06-074363 [0001]
- - JP 11-153235 [0001]