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Verwandte Anmeldungen
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Diese Anmeldung basiert auf der und beansprucht Priorität für die US-Anmeldung mit der Seriennummer Nr. 12/611 760, eingereicht am 3. November 2009, deren gesamter Inhalt hier per Referenz eingebunden ist.
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Die Offenbarung betrifft Schmetterlings- oder Klappenventile und Verfahren und Systeme, welche diese verwenden, und insbesondere ein verbessertes Schmetterlingsventil, das derart aufgebaut ist, dass seine Klappe um wenigstens 180° um die Drehachse drehbar ist, so dass die Klappe in wenigstens eine vollständig geöffnete Position und wenigstens eine vollständig geschlossene Position 90° beabstandet von der vollständig geöffneten Position und eine dritte Position, die entweder vollständig geöffnet oder vollständig geschlossen ist, 180° von der anderen ähnlichen Position beweglich ist.
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Hintergrund
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Klappen- oder Schmetterlingsventile sind wohlbekannt für die Steuerung bzw. Regelung der Strömung eines Fluids durch das Ventil. Diejenigen, die in Abscheidungssystemen und anderen Werkzeugen (wie etwa Vakuumabscheidungskammern) verwendet werden, sind nützlich für die Steuerung der Strömung eines Dampfes oder Gases von dem Werkzeug, um den Druck in und/oder die Strömung von Dampf und Gas von dem Werkzeug zu steuern bzw. zu regeln. Die Klappe hat normalerweise die Form einer Scheibe, die über 90° zwischen einer vollständig geöffneten Position, in der die Ebene der Scheibe relativ zu der Ebene des Ventilsitzes, der die Ventilöffnung definiert, in 90° ausgerichtet ist, und einer vollständig geschlossenen Position, in der die Ebene der Scheibe und der Ventilsitz koplanar sind, so dass die Klappe einen Verschluss mit dem Ventilsitz der Ventilöffnung bildet, drehbar ist. In einigen Ventilen bildet die Klappe einen abgedichteten Verschluss mit dem Ventilsitz der Ventilöffnung, während in anderen ein nicht abgedichteter Verschluss für die Anwendungen, in denen die Ventile verwendet werden, ausreichend ist. Eine gemeinsame Anwendung für das Klappenventil ist, das Ventil zu verwenden, um den Druck in einer Vakuumkammer aufrecht zu erhalten, indem die Menge Abgasen und Dämpfen aus der Kammer gesteuert bzw. geregelt wird.
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Während des Betriebs, wie etwa dem, in dem das Ventil verwendet wird, um den Druck in oder die Menge an Abgas und Dampf aus der Vakuumkammer zu steuern bzw. zu regeln, sind das Innere des Ventils und die Klappe normalerweise verschiedenen Dämpfen und Gasen ausgesetzt, die durch es strömen. Zwangsläufig können diese Dämpfe und Gase kondensieren und Ablagerungen im Inneren des Ventils, insbesondere an den Rändern und der Seite der Klappe, die dem strömungsaufwärtigen Strom des gesteuerten bzw. geregelten Dampfs oder Gases zugewandt ist, übriglassen. Diese Ablagerungen können sich bis zu dem Punkt aufbauen, an dem sie verhindern, dass die Klappe vollständig schließt. Dies wiederum beeinträchtigt die Fähigkeit des Ventils, die Durchflussmenge von Gas und Dampf durch das Ventil zu steuern bzw. zu regeln, wenn das Ventil an oder nahe der vollständig geschlossenen Position positioniert werden muss. Die Ventilentfernung ist aufgrund der damit verbundenen Werkzeugausfallzeit und Arbeit kostspielig.
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Um die nutzbare Betriebsdauer des Ventils, bevor die Reinigung erforderlich ist, zu verlängern, enthalten viele dieser Art von Ventilen in die Klappe eingebettete Heizungen, um das Gas und die Dämpfe über der festen und flüssigen Phase zu halten, um zu verhindern, dass die Gase und Dämpfe sich im Inneren des Ventils abscheiden. Allerdings trägt die Ventilheizung zusätzliche Kosten und Komplexität bei und kann in Bezug auf die räumlichen Beschränkungen und den Leistungsverbrauch in dem Raum und die Anwendung, in der das Ventil verwendet wird, nicht wünschenswert sein.
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Ein anderer Ansatz für die Reinigung des Inneren des Klappenventils ist, die Klappe des Ventils zu verwenden, um die Ablagerungen während eines Spülverfahrens aufzulösen, indem ein relativ hohes Drehmoment auf die Klappe gegen die Ablagerungen angewendet wird, so dass die Klappe die Ablagerungen entfernen oder auflösen kann. Jedoch erfordert die hohe Drehmomentlösung einen teureren Motor und/oder Schaltkasten mit Antriebselektronik mit hoher Leistung/hohen Kosten für den Motor.
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Zusammenfassung
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst ein Schmetterlingsventil: einen Körper, der eine Ventilöffnung umfasst; und eine Klappe, die drehbar um eine Drehachse montiert ist, um relativ zu der Ventilöffnung beweglich zu sein, wobei die Klappe wenigstens 180° um die Drehachse drehbar ist, so dass die Klappe wenigstens in eine vollständig geöffnete Position und wenigstens eine vollständig geschlossene Position 90° von der vollständig geöffneten Position beabstandet und eine dritte Position, die entweder vollständig geöffnet oder vollständig geschlossen ist, 180° von der anderen ähnlichen Position beweglich ist.
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Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst ein Abscheidungssystem: ein Werkzeug zum Abscheiden von Material während eines Verfahrens; ein Ventil zum Steuern bzw. Regeln der Materialströmung von dem Werkzeug; wobei das Ventil umfasst: einen Körper, der eine Ventilöffnung umfasst; und eine Klappe, die um eine Drehachse drehbar montiert ist, um relativ zu der Ventilöffnung drehbar zu sein; wobei die Klappe um wenigstens 180° um die Drehachse drehbar ist, so dass die Klappe in wenigstens eine vollständig geöffnete Position, wenigstens eine vollständig geschlossene Position 90° beabstandet von der vollständig geöffneten Position und eine dritte Position, die entweder vollständig geöffnet oder vollständig geschlossen ist, die 180° von der anderen ähnlichen Position ist, beweglich ist.
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Gemäß noch einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren, um ein Klappenventil auf beiden Seiten und allen Rändern der Klappe und in einer Ventilöffnung während der Verwendung frei von abgelagertem Material zu halten: Aussetzen der Klappe einem Reinigungsmaterial, das durch das Ventil strömt, während die Klappe betätigt wird, um (a) jede Seite der Klappe und die verschiedenen Ränder der Klappe dem Reinigungsmaterial auszusetzen, das durch das Ventil strömt, so dass das durch das Ventil strömende Fluid das abgelagerte Material, das dem strömenden Fluid ausgesetzt ist, entfernen kann, und (b) die Klappe in, durch und aus eine/r oder beide/n geschlossene/n Position/en in eine oder beide Drehrichtungen zu bewegen, so dass der Rand der Klappe helfen kann, abgelagertes Material auf inneren Abschnitten der. Ventilöffnung zu entfernen.
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Allgemeine Beschreibung der Zeichnungen
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In den Zeichnungen:
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1 ist eine Perspektivansicht einer Ausführungsform eines Klappenventils einschließlich einer Klappe, die um wenigstens 180° zwischen zwei vollständig geöffneten Positionen gedreht werden kann, und zeigt die Klappe in einer geschlossenen Position;
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2 ist eine Vorderansicht der Ausführungsform des in 1 gezeigten Klappenventils, die das Klappenventil in einer geschlossenen Position zeigt;
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3 ist eine Seitenansicht, teilweise im Querschnitt, des in 1 gezeigten Klappenventils, welches das Klappenventil in einer geöffneten Position zeigt;
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4 ist ein durch die Klappe, die über eine Drehung von wenigstens 360° drehbar ist, genommener vereinfachter Querschnitt;
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5 ist ein durch die Klappe genommener vereinfachter Querschnitt, der einen typischen Ablagerungsaufbau während der Verwendung darstellt;
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6 ist ein durch die Klappe genommener vereinfachter Querschnitt, der zwei alternative Winkelpositionen der Klappe in zwei verschiedenen Quadranten, welche die gleiche Strömungsmenge durch das Ventil bereitstellen, darstellt;
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7 ist eine Vorderansicht einer anderen Ausführungsform des Klappenventils, in dem die Ventilöffnung und die Klappe beide angeschrägt sind;
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8 ist eine Querschnittansicht des Klappenventils entlang der Schnittlinie 8-8 von 7 genommen;
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9 ist eine Vorderansicht einer anderen Ausführungsform des Klappenventils, in dem die Ventilöffnung gerade ist und die Klappe angeschrägt ist;
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10 ist eine entlang der Schnittlinie 10-10 von 9 genommene Querschnittansicht des Klappenventils;
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11 ist eine Vorderansicht einer anderen Ausführungsform des Klappenventils, in dem die Ventilöffnung und die Klappe beide gerade sind;
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12 ist eine entlang der Schnittlinie 12-12 von 11 genommene Querschnittansicht des Klappenventils;
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13 ist eine Vorderansicht einer anderen Ausführungsform des Klappenventils, in dem die Ventilöffnung angeschrägt ist und die Klappe gerade ist;
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14 ist eine entlang der Schnittlinie 14-14 von 13 genommene Querschnittansicht des Klappenventils;
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15 ist eine Vorderansicht der in 13 und 14 gezeigten Ausführungsform, wobei die Klappe in einer vollständig geöffneten Position ist;
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16 ist eine entlang der Schnittlinie 16-16 von 15 genommene Querschnittansicht des Klappenventils;
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17 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm, welches das Steuer- bzw. Regelungssystem zum Eichen und Steuern bzw. Regeln der Position der Klappe darstellt;
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18 ist ein Flussdiagramm des Eichverfahrens zum Eichen der Position der Klappe des Klappenventils relativ zu den offenen und geschlossenen Positionen;
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19 ist ein Flussdiagramm des zyklischen Betriebs des Steuer- bzw. Regelungssystems, der einem Auswahlverfahren für die Position der Klappe des Klappenventils folgt;
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20 ist ein Flussdiagramm des Betriebs des Steuer- bzw. Regelungssystems in Bezug auf einen Schlupfschwellwert, um einen maximalen Betrag des Ventilschupfs festzulegen; und
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21 ist ein Flussdiagramm des Betriebs des Steuer- bzw. Regelungssystems, der eine Autokorrektur der abgetasteten Position der Ventilklappe bereitstellt.
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Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
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In den Zeichnungen beziehen sich gleiche Zahlen auf gleiche Teile. In 1–6 umfasst das Klappenventil 10 ein Gehäuse 12 mit einer Öffnung 14, welche die Ventilöffnung definiert. Eine Ventilklappe 16 ist drehbar auf eine Welle 18 montiert (in 3 gezeigt) in der Ventilöffnung positioniert. Die Ventilklappe ist in der Form einer Scheibe gezeigt, die, wie in 7–16 gezeigt, eine gleichmäßige Dicke haben oder angeschrägt sein kann und die in einer gerade gebohrten oder angeschrägten Öffnung 14 drehbar ist. Die Scheibe und die Ventilöffnung definieren jeweils eine Ebene, die ihrerseits die Winkelposition der Scheibe relativ zu der Ventilöffnung 14 definiert. Die Klappe ist an einer Welle 18 befestigt, die ihrerseits mit einem Motor 20 gekoppelt ist, so dass der Motor fähig ist, die Welle und die Klappe 16 um die Achse 22 der Welle herum zu drehen. In einer Ausführungsform ist der Motor ein umkehrbarer Schrittmotor, der fähig ist, die Welle und die Klappe um wenigstens 180° um die Drehachse 22 durch eine Vielzahl diskreter Winkelpositionen, die jedem inkrementellen Schritt des Motors entsprechen, zu bewegen, und in einer zweiten Ausführungsform ist der Motor ein umkehrbarer Schrittmotor, der fähig ist, die Welle und die Klappe um wenigstens 360° zu bewegen. Der Motor 20 umfasst eine (in 1–16 nicht gezeigte) Steuer- bzw. Regelungseinheit, die aufgebaut ist, um den Betrieb des Klappenventils, wie nachstehend beispielhaft und detaillierter beschrieben und in den 17–21 dargestellt, zu steuern bzw. zu regeln.
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Das Klappenventil 10 ist, wie am besten in 3 zu sehen, typischerweise zwischen einem Werkzeug 30 und einem Abgaskanal 32 (der normalerweise mit einer Pumpe, wie etwa einer (nicht gezeigten) Vakuumpumpe verbunden ist, die eingerichtet ist, um Gas und Dampf von dem Werkzeug zu pumpen, um den Druck in der Kammer in einem gewünschten Bereich zu halten) montiert. Konstruktionsgemäß kann der Druck des Gases oder Dampfes in dem Werkzeug gesteuert bzw. geregelt werden, indem der Druck in dem Werkzeug oder die Strömungsmenge des Gases oder des Dampfes, das/der abgesaugt wird, gesteuert bzw. geregelt wird, indem die Winkelposition der Klappe 16 gesteuert bzw. geregelt wird. In derartigen Anwendungen kann ein (nicht gezeigter) Drucksensor verwendet werden, um ein Signal bereitzustellen, das den gesteuerten bzw. geregelten Druck darstellt, um die Einstellung des Ventils zu steuern bzw. zu regeln.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, wie etwa in 7–16 gezeigt, ist die Klappe 16 drehbar auf der Welle 18 montiert, so dass sie sich wenigstens 180° um die Drehachse 22 drehen kann, so dass die Klappe 16 wenigstens 180° um die Drehachse drehbar ist, so dass die Klappe in wenigstens eine vollständig geöffnete Position, wenigstens eine vollständig geschlossene Position 90° beabstandet von der vollständig geöffneten Position und eine dritte Position, die entweder vollständig geöffnet oder vollständig geschlossen ist, 180° von der anderen ähnlichen Position bewegt werden kann. In einer Ausführungsform kann die Klappe sich wenigstens 360° um die Drehachse 22 drehen, so dass die Klappe 16 in jede von zwei vollständig geschlossenen Positionen, die um 180° beabstandet sind, und zwei vollständig geöffneten Positionen, die um 180° voneinander beabstandet und 90° und 270° von den vollständig geschlossenen Positionen beabstandet sind, beweglich ist.
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Folglich kann die Klappe sich in einer Ausführungsform um wenigstens 180° innerhalb von zwei Quadranten drehen, so dass für jede Position der Klappe in einem Quadranten eine komplementäre Position der Klappe in dem anderen Quadranten vorhanden ist, wobei die zwei komplementären Positionen eine identische Strömungssteuerung bzw. Regelung bereitstellen. Wenn die Klappe in beide von zwei Richtungen wenigstens 360° um ihre Achse 22 drehbar ist, gibt es für jede Position der Klappe in einem Quadranten vier komplementäre Positionen der Klappe.
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7 und 8 zeigen eine Ausführungsform, in der die Bohrung, welche die Ventilöffnung bildet, und die Ventilklappe beide angeschrägt sind, wobei das Ventil (z. B. haben sie beide eine Kegelstumpfform) in der geschlossenen Position gezeigt ist. 9 und 10 zeigen eine Ausführungsform, in der die Bohrung, welche die Ventilöffnung bildet, gerade (d. h. zylindrisch) ist, und die Klappe, die angeschrägt (z. B. kegelstumpfförmig) ist, in der geschlossenen Position gezeigt ist. 11 und 12 zeigen eine Ausführungsform, in der die Bohrung, welche die Ventilöffnung bildet, und die Klappe beide gerade (d. h. zylindrisch) sind und in der geschlossenen Position gezeigt sind. 13 und 14 zeigen eine andere Ausführungsform, in der die Bohrung, welche die Ventilöffnung bildet, angeschrägt (z. B. kegelstumpfförmig) ist, wobei die Klappe, die gerade (d. h. zylindrisch) ist, in einer vollständig geschlossenen Position gezeigt ist. 15 und 16 zeigen die in 13 und 14 gezeigte Ausführungsform in einer vollständig geöffneten Position.
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Wenn die Klappe 16, wie in 12, 14 und 16 gezeigt, nicht angeschrägt ist, ist die Klappe vorzugsweise mit der Welle 18 zentriert und kann in wenigstens zwei Quadranten eine komplementäre Steuerung bzw. Regelung bereitstellen und fähig sein, eine komplementäre Steuerung bzw. Regelung in allen vier Quadraten bereitzustellen. Diese Ventile können daher aufgebaut sein, so dass sie sich um wenigstens 360° drehen. Wenn die Klappe 16, wie in 8 und 10 gezeigt, angeschrägt ist, ist die Welle typischerweise gegen die Klappe versetzt. In diesem Fall kann die Klappe die komplementäre Steuerung bzw. Regelung in zwei Quadranten bereitstellen, wobei die Klappe zwischen einer ersten vollständig geöffneten Position, einer vollständig geschlossenen Position 90° von der ersten vollständig geöffneten Position und einer zweiten vollständig geöffneten Position 180° von der ersten vollständig geöffneten Position und 90° von der vollständig geschlossenen Position drehbar ist. Es sollte zu schätzen gewusst werden, dass die angeschrägte Klappe 16 in 8 und 10 immer noch um wenigstens 360° gedreht werden kann, um die Reinigung zu erleichtern.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann die Klappe 16 selektiv um wenigstens 360° gedreht werden, so dass sie in beide der zwei geöffneten Positionen und in beide der zwei geschlossenen Positionen bewegt werden kann, so das jegliches Material, das während der Verwendung auf der Klappe abgelagert wurde, auf beide Seiten und auf alle der Ränder der Klappe verteilt wird. Abwechselndes Exponieren jeder Seite der Klappe und ihrer entgegengesetzten Ränder, indem die Klappe während der Verwendung in komplementäre Positionen bewegt wird, verringert die Beeinträchtigung der Ventilableitung und der Klappenbewegung durch derartige abgelagerte Materialien, um die Betriebsdauer des Ventils zu verlängern. Die Klappe 16 kann als eine Scheibe geformt sein und ist um die Drehachse 22 in beide Richtungen drehbar montiert zwischen einer vollständig geöffneten Position, in der die Scheibe der Klappe im Wesentlichen 90° oder 270° relativ zu der Öffnung 14 ausgerichtet ist, um die Ventilöffnung zu schließen, um eine maximale Strömung durch die Ventilöffnung zuzulassen, und einer vollständig geschlossenen Position, in der die Scheibe der Klappe in 0° oder 180° ausgerichtet ist, um die minimale Strömung durch die Ventilöffnung bereitzustellen. Die Welle 18 ist relativ zu der Ventilöffnung drehbar montiert, wobei die Klappe relativ zu der Welle fest befestigt ist, um sich relativ zu der Ventilöffnung mit der Welle zu drehen. Wie beschrieben, wird die Welle 18 durch einen umkehrbaren Schrittmotor drehbar angetrieben, so dass die Klappe in jede von zwei Richtungen gedreht werden kann.
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Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung kann sich abgelagertes Material 40 und 42, wie am besten in 5 zu sehen, auf beiden Seiten und um die Ränder der Klappe 16 und entlang des inneren Abschnitts der Öffnung 14 benachbart zu den Rändern der Klappe 16 ansammeln, während die Klappe sich in die und aus beiden geschlossenen Positionen bewegt. Die Ablagerungen können abgebaut oder entfernt werden, indem (a) die Klappe 16 gedreht wird, um jede Seite der Klappe und die verschiedenen Ränder der Klappe einem Reinigungsfluid auszusetzen, das durch das Ventil strömt, so dass das durch das Ventil strömende Fluid das abgelagerte Material, das dem strömenden Fluid ausgesetzt ist, entfernen kann, und/oder (b) die Klappe in einer oder beiden Drehrichtungen in, durch und aus eine/r oder beide/n der geschlossenen Positionen bewegt wird, so dass der Rand der Klappe helfen kann, das abgelagerte Material auf inneren Abschnitten der Ventilöffnung zu entfernen.
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Nun wird auf 17–21 Bezeug genommen, um mittels Beispielen ein Verständnis verschiedener Aspekte des Betriebs des Klappenventils 10 zu erleichtern. In 17 wird eine Steuerung bzw. Regelung 70 verwendet, um den Motor 20 zu steuern bzw. zu regeln. Ein Messgeber 72 wird verwendet, um die Position der Klappe (die an der Welle 18 befestigt ist) abzutasten. Ein optischer Schalter 74 ist ebenfalls bereitgestellt, um die Position der Markierung 76 abzutasten, die erscheint, wenn die Klappe in einer beliebig gewählten Referenzposition ist, auf die hier als die „Grundposition” Bezug genommen wird. Durch Wählen einer beliebigen Grundposition wird die Vorrichtung die Grundposition abtasten und jede vollständig geöffnete und vollständig geschlossene Position gemäß einem Eichverfahren, wie etwa dem, das nachstehend in Verbindung mit 18 beschrieben wird, bestimmen. Es sollte zu schätzen gewusst werden, dass die Funktionen, die beim Betrieb des Ventils verwendet werden, in Software, Firmware oder Hardware oder jeder Kombination daraus oder einer anderen passenden Form implementiert werden können.
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18 zeigt ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Eichen der Vorrichtung. Wenn die Eichung einmal erledigt ist, wird, wie in 19–21 beispielhaft gezeigt, eine Steuer- bzw. Regelungsoption ausgewählt und dann durchgeführt. Das geeichte Ventil ist dann bereit für seinen normalen Betrieb.
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In 18 ist es die Funktion des Eichverfahrens, die Markierung 76 in Bezug auf eine der vollständig geschlossenen Positionen des Ventils zu lokalisieren. Dies kann in der Fabrik erledigt werden, in der das Ventil hergestellt wird. Der erste Schritt bei 80 ist, die Klappe basierend auf der Ablesung des Messgebers 72 durch die Steuerung bzw. Regelung in einer der vollständig geschlossenen Positionen anzuordnen. Die Messgeberablesung wird dann bei Schritt 82 im Speicher (der in der Steuerung bzw. Regelung 70 bereitgestellt ist) gespeichert, um diese Ablesung als eine vollständig geschlossene Position zu kennzeichnen. Die zwei geöffneten Positionen, und in der Ausführungsform, in der die Klappe über wenigstens 360° drehbar ist, die andere geschlossene Position werden dann leicht aus diesem Sollwert bestimmt. Die Position der Markierung 76 wird dann bei Schritt 84 mit dem optischen Schalter 78 bestimmt und mit der Messgeberablesung der vollständig geschlossenen Position, die in Schritt 82 bestimmt wurde, kreuzkorreliert, und bei Schritt 86 entsprechend in den Speicher der Steuerung bzw. Regelung 70 gespeichert. Wenn die Information einmal gespeichert ist, ist das Eichverfahren, wie bei Schritt 88 angegeben, abgeschlossen.
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19 zeigt eine Ausführungsform eines Auswahlverfahrens zum Auswählen einer der Betriebsoptionen. Dieses Auswahlverfahren wird von dem Endanwender durchgeführt. Das Auswahlverfahren kann die folgenden Optionen umfassen:
- 1. Ändern des Quadranten in jedem Zyklus.
- 2. Ändern des Quadranten, wenn der Ventilschlupf einmal einen ausgewählten Schwellwert erreicht hat. Der Ventilschlupf ist der Betrag der Verschiebung zwischen der angegebenen Klappenposition, wie von dem Messgeber 72 gemessen, und der befohlenen Klappenposition. Der Schlupf wird als ein Prozentsatz des Schlupfs basierend auf einer 90°-Gesamtbewegung durch den Quadranten gemessen.
- 3. Bereitstellen der automatischen Schlupfkorrektur.
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Diese drei Optionen detaillierter beschreibend beschreibt 19 die Option des Änderns des Quadranten mit jedem Zyklus. Dies hilft, sicherzustellen, dass beide Seiten der Klappe abwechselnd dem Strömungsfluss des Gases oder Dampfes, der durch das Ventil strömt, zugewandt sind, um die Verwendung des Ventils zwischen Reinigungen zu verlängern.
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Bezug nehmend auf 19 beschreibt das Verfahren ein Beispiel dafür, wie das Ventil in einen neuen Steuer- bzw. Regelungsquadranten wechseln kann, wenn es einmal entweder eine vollständig geöffnete oder vollständig geschlossene Position erreicht hat. Anfänglich wird ein Befehl ausgegeben, um die Klappe in eine neue Position zu bewegen. Bei Schritt 90 wird eine Entscheidung getroffen, ob der Quadrant gewechselt hat (wie durch den Messgeber 72 bestimmt). Wenn es keinen Quadrantenwechsel gibt, wird das Ventil bei Schritt 92 in die neue Position bewegt und die tatsächliche Position der Klappe wird bei Schritt 94 mit dem Messgeber 72 gemessen. Wenn das Ventil eine seiner vollständig geöffneten oder geschlossenen Positionen erreicht hat, erfasst die Steuerung bzw. Regelung 70 bei Schritt 96, dass die Quadrantengrenze erreicht wurde und im Begriff ist zu wechseln. Eine Änderung im Quadranten wird bei Schritt 98 bestimmt, und eine passende Nachricht wird an die Steuerung bzw. Regelung 70 bereitgestellt.
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Es sollte zu schätzen gewusst werden, dass ein Quadrant auf der Position der Klappe von 0°–90° (dem ersten Quadranten), 90°–180° (dem zweiten Quadranten), 180°–270° (dem dritten Quadranten) und 270°–360° (dem vierten Quadranten) basiert. Die Quadranten werden wiederholt, wenn die Klappe sich über 360° hinaus dreht. Die Quadrantengrenze ist durch jede der vollständig geöffneten oder vollständig geschlossenen Positionen definiert. Wenn das Ventil bei Schritt 96 keine vollständig geöffnete oder geschlossene Position erreicht hat, wartet die Vorrichtung auf den nächsten Befehl, um die Klappe in eine neue Position zu bewegen.
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Es sollte auch zu schätzen gewusst werden, dass eine Klappenposition in einem Quadranten die gleiche Strömungssteuerung bzw. Regelung bereitstellt wie wenn die Klappe in komplementären Positionen in den anderen drei Quadranten positioniert ist. Wenn die Klappe zum Beispiel, wie in 6 dargestellt ist, in dem ersten Quadranten in einem 30°-Winkel zu der Ventilöffnung positioniert ist, wird die gleiche Steuer- bzw. Regelungsströmung erreicht, wenn die Klappe in dem zweiten Quadranten in einem 150°-Winkel zu der Ventilöffnung positioniert ist, wenn die Klappe in dem dritten Quadranten in dem 210°-Winkel zu der Ventilöffnung (die 180° von der Position der Klappe in dem ersten Quadranten ist). positioniert ist, und wenn die Klappe in dem vierten Quadranten in dem 330°-Winkel zu der Ventilöffnung (die 180° von der Position der Klappe in dem dritten Quadranten ist) positioniert ist: Somit sind, wie allgemeiner in 6 gezeigt, für jede Position der Klappe in dem ersten Quadranten, in welcher der Winkel als Θ definiert ist, dann die entsprechenden äquivalenten Klappenpositionen, welche die gleiche Steuerung bzw. Regelung bereitstellen, 180° – Θ (für den zweiten Quadranten), 180° + Θ (für den dritten Quadranten) und 360° – Θ (für den vierten Quadranten).
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In manchen Fällen kann ein Ventilschlupf toleriert werden. In diesem Fall akkumuliert das Ventil den Schlupffehler, bis er einen vorgegebenen Schwellwert erreicht. An diesem Punkt wird der Betriebsquadrant gewechselt und eine Ventilposition zurückgesetzt. 20 beschreibt die Schritte, wenn es notwendig ist, den Quadranten zu wechseln, wenn der Ventilschlupf einmal einen ausgewählten Schwellwert erreicht hat. Wenn die Ventilsteuerung bzw. Regelung 70 einen Befehl für eine neue Ventilposition empfängt, geht das Verfahren weiter zu Schritt 100. Wenn der Quadrant gewechselt hat, wird der Schlupf auf null festgelegt, ansonsten hat er jeden beliebigen akkumulierten Wert aus der vorhergehenden Einstellung. Das Ventil wird bei Schritt 102 in eine neue Position bewegt, und bei Schritt 104 wird die tatsächliche Position der Klappe mit dem Messgeber gemessen. Bei Schritt 106 wird eine Entscheidung getroffen, ob das Ventil einen weiteren Schlupf hat. Falls nein, kehrt das Verfahren zurück, um auf einen neuen Befehl zu warten, um das Ventil in eine neue Position zu bewegen. Wenn es bei Schritt 106 einen gemessenen Schlupf gab, wird der Wert von SCHLUPF bei Schritt 108 auf gleich dem akkumulierten Wert plus dem zusätzlichen gemessenen Schlupf gesetzt. Es wird dann bei Schritt 110 eine Entscheidung getroffen, ob der neue Schlupfwert den festgelegten Schwellwert überschritten hat. Falls nicht, kehrt das Verfahren zurück, um auf einen neuen Befehl zu warten, um das Ventil in eine neue Position zu bewegen. Falls ja, geht das Verfahren weiter zu Schritt 112, wobei der Quadrant gewechselt wird und der akkumulierte Schlupf auf null zurückgesetzt wird. Wenn er einmal zurückgesetzt ist, geht das Verfahren weiter zu Schritt 114, wobei das Ventil für die anschließende Steuerung bzw. Regelung auf den neuen Quadranten festgelegt wird. Das Verfahren kann dann zu Schritt 116 weiter gehen, wobei dem Ventil befohlen wird, sich in dem neuen Quadranten in die gleiche Position zu bewegen wie von dem Messgeber 70 angegeben.
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Eine Autokorrektur kann ebenfalls verwendet werden. Die Autokorrektur versucht, das Ventil mehrere Male in eine befohlene Position zu bewegen. Wenn weiterhin der Schlupf auftritt, wird der Steuer- bzw. Regelungsquadrant gewechselt, und das Ventil versucht, sich in einem anderen Quadranten zu der befohlenen Position zu bewegen. 21 stellt die Maßnahmen dar, die ergriffen werden, um die automatische Schlupfkorrektur bereitzustellen. Wenn die Steuerung bzw. Regelung, wie angegeben, einen Befehlswert empfängt, um das Ventil in eine neue Position zu bewegen, wird bei Schritt 120 der Quadrant gewechselt, und die Zählung hinsichtlich des Schlupfbetrags wird bei Schritt 122 als null betrachtet. Die Ventilklappe bewegt sich bei Schritt 124 zu der neuen Position. Wiederum wird die tatsächliche Position der Klappe bei Schritt 126 unter Verwendung des Messgebers 72 gemessen. Wenn es keinen Schlupf gab, kehrt das Verfahren zu der Startposition zurück und wartet auf den nächsten Befehl.
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Wenn bei Schritt 128 ein Schlupf gemessen wird, geht das Verfahren weiter zu Schritt 130. Bei Schritt 130 wird dem Ventil befohlen, sich weiterhin in Richtung der gewünschten Position zu bewegen, um den Schlupf auf null zu verringern. Wenn das Ventil bei dem nächsten Schritt 132 an der befohlenen Position ist, wird das Ventil zurückkehren und auf den nächsten Befehl für das Ventil, um sich in eine neue Position zu bewegen, warten. Wenn das Ventil bei Schritt 132 jedoch nicht in der gewünschten Position ist, wird die Zählung bei Schritt 134 inkrementiert. Der Schritt 134 stellt die Funktion des Zählens der Anzahl von Malen bereit, die die Schlupfkorrektur versucht wurde. Wenn die Verfahrensschritte 130 und 132 keine vorgegebene Anzahl von Malen (in dem gezeigten Beispiel dreimal) wiederholt wurden, wiederholt das Verfahren die Schritte 130, 132 und 134. Nach drei Malen bestimmt die Vorrichtung bei Schritt 138, ob die Bewegung in beiden Quadranten versucht wurde. Falls ja, meldet die Vorrichtung dem Benutzer bei 140 einen Fehler. Falls nein, geht das Verfahren weiter zu Schritt 142, bei dem das Ventil für die Steuerung bzw. Regelung für den neuen Quadranten festgelegt wird. In dem nächsten Schritt 144 wird dem Ventil befohlen, sich in die gleiche (komplementäre) Position in dem neuen Quadranten zu bewegen. Und bei Schritt 146 wird der Quadrantenwechsel auf den Wert wahr festgelegt. Die Vorrichtung versucht dann, das Ventil in die in Schritt 146 spezifizierte neue Position in dem anderen Quadranten zu bewegen.
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Die beschriebene Lösung kann die Betriebsdauer des Klappenventils ohne zusätzliche Kosten oder mechanische Komplexität verlängern. Die erforderlichen Bewegungsprofile können nur basierend auf Software modifiziert und aktualisiert werden, was eine höhere Flexibilität mit niedrigeren Nachbearbeitungskosten erlaubt. Die Betriebsdauer des Getriebezugs kann ebenfalls verlängert werden, weil der spezifische Betriebspunkt des Getriebes/Motors sich basierend auf der Klappenöffnungsrichtung verschieben würde. Die in Verbindung mit 17–21 beschriebenen Merkmale können auch abhängig von den Kundenprozessen und Bedürfnissen von dem Hersteller oder dem Endanwender als Verwendungsoptionen implementiert werden. Der Endanwender kann es wünschen, diese Merkmale auszuschalten, wenn bestimmt wird, dass der Betrieb von einem Quadranten zum nächsten die Gasdynamiken in dem Werkzeug negativ beeinflusst.
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Es sollte offensichtlich sein, dass, wenn die Klappe um wenigstens 360° drehbar ist, ein Verfahren verwendet werden kann, um das Klappenventil von Materialien, die auf beiden Seiten und allen Rändern der Klappe und in einer Ventilöffnung während der Verwendung abgelagert werden, sauber zu halten, indem die Klappe einem Reinigungsmaterial ausgesetzt wird, das durch das Ventil strömt, während die Klappe betätigt wird, um (a) jede Seite der Klappe und die verschiedenen Ränder der klappe dem Reinigungsmaterial auszusetzen, das durch das Ventil strömt, so dass das durch das Ventil strömende Fluid das dem strömenden Fluid ausgesetzte abgelagerte Material entfernen und/oder auflösen kann, und (b) die Klappe in, durch und aus eine/r oder beide/n geschlossene/n Position/en in eine oder beide Drehrichtungen zu bewegen, so dass der Rand der Klappe helfen kann, abgelagertes Material auf inneren Abschnitten der Ventilöffnung zu entfernen.
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Die vorangehende Beschreibung der offenbarten Ausführungsformen wird bereitgestellt, um jede Person mit Kenntnissen der Technik die vorliegende Erfindung herstellen oder verwenden zu lassen. Vielfältige Modifikationen an diesen Ausführungsformen werden Fachleuten der Technik ohne weiteres einfallen, und die hier definierten generischen Prinzipien können auf andere Ausführungsformen angewendet werden, ohne von dem Geist oder Bereich der Erfindung abzuweichen. Ferner wird das Ventil als nützlich mit Abscheidungssystemen beschrieben, in denen Gas und Dämpfe an eine Vakuumkammer geliefert werden. Das Ventil ist jedoch als ein Gas- und Dampfzuführungssystem mit jedem System nützlich, das Gas oder Dampf verwendet, wobei unerwünschte Ablagerungen in dem Ventil auftreten können. Zum Beispiel kann das Ventil mit einem Ätzwerkzeug verwendet werden. Folglich soll die vorliegende Erfindung nicht auf die hier gezeigten Ausführungsformen beschränkt werden, sondern es muss der komplette den Patentansprüchen entsprechende Bereich zugestanden werden.
