-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Die Erfindung betrifft ein stoßfrei wirkendes Entlüftungsventil, das ein Inertgas in eine Vakuumkammer eines Halbleiterfertigungssystems oder dergleichen zuführt, um den Druck in der Vakuumkammer von einem Vakuum auf den atmosphärischen Druck in einer solchen Weise zurückzuführen, dass Staub, der am Boden und den Wandoberflächen der Vakuumkammer und im Leitungssystem anhaftet, durch das Inertgas nicht aufgewirbelt wird.
-
Vakuumkammern von Halbleiterfertigungssystemen oder dergleichen weisen eine Vakuumbehandlungskammer und eine Schleusenkammer (d. h. eine Kammer, die zwischen einer Vakuumbehandlungskammer und einer Atmosphärenkammer angeordnet ist) auf. Um Wafer z. B. aus der Schleusenkammer in die atmosphärische Luft zu entnehmen, wird ein Inertgas, z. B. Stickstoffgas, in die Vakuumkammer (Schleusenkammer), welche unter Vakuum ist, zugeführt, um das Vakuum aufzuheben. Zu diesem Zeitpunkt kann Staub (Staubteilchen), welcher am Boden und an den Wandoberflächen der Vakuumkammer und dem Leitungssystem anhaftet, durch das einströmende Gas aufgewirbelt werden und in der Kammer schweben. Die schwebenden Staubteilchen oder dergleichen, die an Wofern anhaften, haben eine ungünstige Wirkung auf das Leistungsvermögen der Halbleiter. Der Staub ist nicht besonders schädlich, wenn er am Boden oder an der Wandoberfläche haften bleibt. Demgemäß ist es allgemein üblich, eine Vorrichtung zu verwenden, welche die Durchflussmenge des eingelassenen Gases allmählich erhöht, um die Schwebeverteilung der Staubteilchen zu vermeiden, wenn das Vakuum aufgehoben wird.
-
6 zeigt eine herkömmliche Vorrichtung [siehe z. B. Offenlegung der japanischen Patentanmeldung
JP 02-229983 A ]. Ein Gasbehälter
1 und eine Vakuumkammer
10 sind durch eine Hauptleitung
2 und eine Nebenleitung
3 miteinander verbunden. Die Hauptleitung
2 ist mit einem Hauptventil
5 ausgestattet. Die Nebenleitung
3 ist mit einem Unterventil
6 und einem Durchflusssteuerventil
7 ausgestattet, welche in Reihe angeordnet sind. In einer Anfangsstufe der Gaszuführung wird das Gas langsam zugeführt, um beim Öffnen des Unterventils
6 und der Verminderung der Durchflussmenge durch das Durchflusssteuerventil
7 keinen Staub aufzuwirbeln. Die Gashauptzuführung wird durch Öffnen des Hauptventils
5 ausgeführt, wenn sich der Druck in der Vakuumkammer
10 in einem gewissen Maß dem atmosphärischen Druck angenähert hat. Daher wird kein Staub aufgewirbelt, selbst wenn das Gas bei einer hohen Durchflussmenge zugeführt wird. Demgemäß kann der Druck in der Vakuumkammer
10 innerhalb einer kurzen Zeitdauer auf den atmosphärischen Druck erhöht werden. Die herkömmliche Vorrichtung weist jedoch Nachteile dahingehend auf, dass das Leitungssystem kompliziert ist sowie einen erhöhten Raumbedarf hat und dass die Anzahl der Teile zunimmt, was zu einem Kostenanstieg führt, und ferner eine Undichtheitsprüfung für jede Verbindungsstelle auszuführen ist.
-
Ein L-förmiges Ventil für Vakuumvorrichtungen, in welchem ein Hauptventil, ein Unterventil und ein Durchflusssteuerventil in einer Einheit integriert sind, ist als eine Einrichtung bekannt, welche in einem Fortluftströmungspfad für eine Vakuumkammer [siehe z. B. japanische Gebrauchsmusterschrift
JP 3-006175 U ] angeordnet wird. In dem herkömmlichen L-förmigen Ventil für Vakuumvorrichtungen ist ein ringförmiger Hauptventilsitz in einem Fließpfad zwischen einer Einlass- und einer Auslassöffnung eines Ventilkörpers angeordnet, und ein scheibenförmiges Hauptventilelement ist in einer Position in Gegenüberlage zum Hauptventilsitz angeordnet. Das Hauptventilelement weist eine sich dadurch erstreckende Öffnung auf. Ein annähernd scheibenförmiges Hilfsventilelement ist an dem oberen Ende des Hauptventilelements in Gegenüberlage der Öffnung angeordnet. Das Hauptventil (Schaltventil), welches im wesentlichen das Hauptventilelement und den Hauptventilsitz aufweist, wird durch Abtrennen des Hauptventilelements vom Hauptventilsitz geöffnet. Das Hauptventil wird geschlossen, indem das Hauptventilelement mit dem Hauptventilsitz in Kontakt versetzt wird. Wenn das Hauptventil geschlossen ist und das Hilfsventilelement vom Hauptventilelement getrennt ist, strömt das Fluid durch die Öffnung in dem Hauptventilelement. Wenn das Hauptventil geschlossen ist und das Hilfsventilelement ist mit dem Hauptventilelement in Kontakt versetzt, ist die Öffnung ebenfalls verschlossen. Das herkömmliche L-förmige Ventil für Vakuumvorrichtungen wird durch Betätigen eines Handgriffs bedient. Daher ist das L-förmige Ventil nicht leicht zu bedienen und nicht in der Lage, die Durchflussmenge des durch die Öffnung strömenden Fluids zu steuern.
-
Die
CH 691 877 A5 bezieht sich auf ein Vakuum-Kontrollventil für verlangsamte Absaugung. Das Ventil umfasst ein erstes Ventilelement und ein zweites Ventilelement, die konzentrisch, also parallel zueinander, angeordnet sind. Um einen geringen Durchflussstrom zu erreichen, wird lediglich das zweite Ventilelement geöffnet, während bei einem großen Durchflussstrom das erste Ventilelement geöffnet wird. Nachteilig daran ist, dass beim Übergang zwischen der Offenlage des zweiten Ventilelements und der Offenlage des ersten Ventilelements eine abrupte und stoßartige Volumenstromzunahme stattfindet.
-
Die
EP 0 757 196 A1 bezieht sich auf ein Ventil mit einem zur Abdichtung der Durchflussöffnung vorgesehenen Abdichtelement.
-
Die
JP 09-042518 A bezieht sich auf ein Ventil mit einem Ventilkörper, welcher eine V-förmige Ausnehmung an seiner Spitze umfasst.
-
Die
DE 42 43 111 A1 beschreibt ein Doppelsitzventil mit einem ersten Ventilkörper und mit einem zweiten Ventilkörper, die übereinander angeordnet sind. Dabei ist vorgesehen, dass der erste Ventilkörper geschlossen bleibt, wenn der zweite Ventilkörper in eine Offenlage versetzt wird, und dass der zweite Ventilkörper geschlossen bleibt, wenn der erste Ventilkörper in eine Offenlage versetzt wird. Außerdem umfasst das Doppelsitzventil eine pneumatische Einheit, die sicherstellt, dass der erste Ventilkörper geschlossen bleibt, wenn der zweite Ventilkörper geöffnet wird, und dass der zweite Ventilköper geschlossen bleibt, wenn der erste Ventilkörper geöffnet wird. Dadurch, dass lediglich einer der beiden Ventilkörper geöffnet werden kann, während der andere geschlossen bleibt, ist das Doppelsitzventil nicht dazu geeignet, als Drosselventil verwendet zu werden.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Ventil anhand einfacher konstruktiver technischer Mittel dahingehend zu verbessern, dass es stoßfrei funktioniert, um eine Vakuumkammer mit Gas zu befüllen. Außerdem soll es für das Ventil möglich sein, einen kontinuierlichen und präzisen Durchflußstrom zu regeln sowie soll es verhindern können, dass das durchströmende Gas verunreinigt.
-
Gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein stoßfrei wirkendes Entlüftungsventil ein Schaltventil und ein Durchflußsteuerventil auf, welche zwischen einer Einlaßöffnung und einer Auslaßöffnung eines Ventilkörpers koaxial angeordnet sind. Das Schaltventil und das Durchflußsteuerventil sind in Reihe angeordnet. Ein Stellmechanismus für das Schaltventil und ein Stellmechanismus für das Durchflußsteuerventil sind getrennt voneinander ausgebildet. Wenn das Schaltventil in einer Offenlage ist, kann das Durchflußsteuerventil zwischen einer Drossellage und einer Offenlage geschaltet werden, während die Durchflußmenge kontinuierlich geändert wird.
-
Gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Schaltventil in der ersten Ausführungsform einen ringförmigen Hauptventilsitz und ein ringförmiges Hauptventilelement auf, und das Durchflußsteuerventil weist einen Unterventilsitz und ein Unterventilelement auf. Der Hauptventilsitz und der Unterventilsitz sind mit dem Ventilkörper einstückig erzeugt oder als vom Hauptkörper getrennte Elemente angeordnet. Das Hauptventilelement ist mit einem ringförmigen Hauptkolben verbunden. Eine Welle des Unterventilelements erstreckt sich durch den Hauptventilsitz, das Hauptventilelement und den Hauptkolben des Schaltventils und ist mit einem Unterkolben verbunden.
-
Gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das stoßfrei wirkende Entlüftungsventil gemäß der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform einen Hauptwellenbalg auf, welcher um das Hauptventilelement und die Hauptwelle angeordnet ist. Ein Ende des Hauptwellenbalgs ist mit dem Inneren des Ventilkörpers verbunden, und das andere Ende des Hauptwellenbalgs ist mit dem Hauptventilelement verbunden. Ein Unterwellenbalg ist um die Welle des Unterventilelements angeordnet. Ein Ende des Unterwellenbalgs ist mit dem unteren Ende des Hauptventilelements verbunden, und das andere Ende des Unterwellenbalgs ist entweder mit dem Unterventilelement oder der Außenumfangsoberfläche der Welle des Unterventilelements verbunden.
-
Gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das stoßfrei wirkende Entlüftungsventil gemäß der ersten Ausführungsform eine Membrandichtung auf. Die Innenumfangskante der Membrandichtung ist an dem Hauptventilelement des Schaltventils fest angeordnet. Die Außenumfangskante der Membrandichtung ist an dem Ventilkörper fest angeordnet. Ein ringförmiger Hauptventilsitz des Schaltventils ist in einer Position in Gegenüberlage des Hauptventilelements angeordnet. Ein Kanal ist außerhalb des Hauptventilsitzes erzeugt, und ein anderer Kanal ist innerhalb des Hauptventilelements ausgebildet. Wenn das Hauptventilelement mit dem Hauptventilsitz direkt oder durch die Membrandichtung in Kontakt gelangt, wird die Verbindung zwischen den zwei Kanälen unterbrochen. Ist das Hauptventilelement oder die Membrandichtung von dem Hauptventilsitz getrennt, sind die zwei Kanäle miteinander verbunden.
-
Gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Schaltventil in der vierten Ausführungsform ein ringförmiges Hauptventilelement auf. Das Durchflußsteuerventil weist ein Unterventilelement und einen ringförmigen Unterventilsitz auf. Eine V-förmige Nut ist in einer Endoberfläche des Unterventilelements ausgebildet. Das Hauptventilelement ist durch eine zylinderförmige Hauptwelle mit einem ringförmigen Hauptkolben verbunden. Das Unterventilelement weist eine Unterwelle auf, die sich durch den Hauptventilsitz, das Hauptventilelement, die Hauptwelle und den Hauptkolben des Schaltventils erstreckt und mit einem Unterkolben verbunden ist.
-
Gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das stoßfrei wirkende Entlüftungsventil gemäß der fünften Ausführungsform eine hohle Justierschraube auf, die drehbar und axial unbeweglich mit einer Abdeckung verbunden ist, die an einem Ende des Ventilkörpers angeordnet ist. Ein Außengewindeabschnitt eines Justierelements ist mit einem Innengewindeabschnitt der hohlen Justierschraube in Wirkbeziehung. Das Justierelement ist mit dem Unterkolben in einer solchen Weise verbunden, daß es nicht in der Lage ist, sich in bezug auf den Unterkolben zu drehen und nicht in der Lage ist, sich von diesem zu lösen. Eine Unterfeder ist zwischen dem Unterkolben und der Abdeckung angeordnet. Wenn sich das Durchflußsteuerventil in einer Drossellage befindet, ist die Axialposition des Unterventilelements mit dem Justierelement, das mit dem Unterkolben verbunden ist, justierbar.
-
Gemäß einer siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Ventilkörper in der vierten bis sechsten Ausführungsform einen Körper und eine Haube auf. Eine O-Ringdichtung und die Außenumfangskante der Membrandichtung sind zwischen einer O-Ringnut in der Außenumfangsoberfläche an einem Ende des Körpers und einer geneigten Anlagefläche an einem Ende der Haube geklemmt, d. h. in Gegenüberlage zu dem einen Ende des Körpers. Ein Unterwellenbalg ist um die Welle des Unterventilelements angeordnet. Ein Ende des Unterwellenbalgs ist mit dem anderen Ende des Hauptventilelements verbunden, und das andere Ende des Unterwellenbalgs ist mit dem Unterventilelement oder der Außenumfangsoberfläche der Welle des Unterventilelements verbunden. Das Schaltventil wird durch Justieren des auf den Hauptkolben wirkenden Drucks gesteuert. Das Durchflußsteuerventil wird durch Justieren des auf den Unterkolben wirkenden Drucks gesteuert.
-
In den stoßfrei wirkenden Entlüftungsventilen gemäß der ersten und der zweiten Ausführungsform sind ein Schaltventil und ein Durchflußsteuerventil in Reihe angeordnet, und das Schaltventil und das Durchflußsteuerventil können durch die jeweiligen Betätigungsmechanismen betrieben werden. Demgemäß sind die EIN/AUS-Operation des Schaltventils und die Durchflußsteuerung des Durchflußsteuerventils genau ausführbar. Wird das Durchflußsteuerventil mit einer gewünschten Geschwindigkeit aus einer Drossellage in eine Offenlage umgeschaltet, wenn der Druck auf einer vorbestimmten Höhe ist, verschiebt sich die Anfangszuführung des zugeführten Gases zu der Hauptzuführung, während die Durchflußmenge kontinuierlich ansteigt. Daher ändert sich die Durchflußmenge gleichmäßig. Somit kann das Aufwirbeln von Staub zufriedenstellend verhindert werden, selbst wenn die Hauptzuführung eingeleitet wird. Weil ferner nur eine Position vorliegt, die eine Ventildichtung erfordert, d. h. das Schaltventil, wird das Freisetzen von Staub im Vergleich zu einer Anordnung, die eine Vielzahl von Ventildichtungen erfordert, minimiert.
-
In dem stoßfrei wirkenden Entlüftungsventil gemäß der dritten Ausführungsform sind ein Hauptwellenbalg und ein Unterwellenbalg vorgesehen, um jeweils die Hauptwelle und die Unterwelle zu bedecken und die Kontaktfläche mit den zugeführten Gas zu verkleinern. Demgemäß wird die Verunreinigung des Inertgases verhindert, und die Reinheit des Inertgases kann erhalten werden.
-
In den stoßfrei wirkenden Entlüftungsventilen gemäß der vierten bis siebenten Ausführungsform sind eine Membrandichtung und ein Unterwellenbalg angeordnet, um jeweils die Hauptwelle und die Unterwelle abzudecken, um die Kontaktfläche mit dem zugeführten Gas zu verringern. Demgemäß wird die Verunreinigung des Inertgases verhindert, und die Reinheit des Inertgases kann erhalten werden. Die Verwendung einer Membrandichtung, welche einen einfachen Aufbau aufweist und in einem kleinen Raum eingesetzt werden kann, trägt dazu bei, die Verringerung der Größe und der Kosten der stoßfrei wirkenden Entlüftungsventile zu erreichen.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 zeigt eine Senkrechtschnittansicht einer ersten Ausführungsform des stoßfrei wirkenden Entlüftungsventils gemäß der vorliegenden Erfindung,
-
2 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines wesentlichen Teils der in 1 gezeigten Ausführungsform,
-
3 zeigt eine Senkrechtschnittansicht einer zweiten Ausführungsform des stoßfrei wirkenden Entlüftungsventils gemäß der vorliegenden Erfindung,
-
4 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines wesentlichen Teils der in 3 gezeigten Ausführungsform,
-
5a zeigt eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Unterventilelements, und 5b zeigt eine vergrößerte Schnittansicht des Unterventilelements, und
-
6 zeigt ein Schaltdiagramm einer herkömmlichen Vorrichtung.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsform des stoßfrei wirkenden Entlüftungsventils gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein stoßfrei wirkendes Entlüftungsventil 11 weist ein Schaltventil 8 und ein Durchflußsteuerventil 9 auf, welche in Reihe angeordnet sind. Ein Schaltventil 8 weist ein Hauptventilelement 41, einen Hauptventilsitz 27 usw. auf. Das Durchflußsteuerventil 9 weist ein Unterventilelement 29, einen Drosselsitz (Unterventilsitz) 23 usw. auf. Das Schaltventil 8 wird durch einen Stellmechanismus (mit einem Hauptkolben 69, einem Hauptzylinderabschnitt 36 usw.) in eine Offenlage oder in eine Schließlage geschaltet. Das Durchflußsteuerventil 9 wird durch einen Stellmechanismus (mit einem Unterkolben 78, einem Unterzylinderabschnitt 74 usw.) zwischen einer Drossellage und einer Offenlage geschaltet, während die Durchflußmenge kontinuierlich verändert wird. Obgleich in dieser Ausführungsform eine Nadel als das Unterventilelement 29 gezeigt ist, kann das Unterventilelement 29 auch eine andere Type des Ventilelements sein. Das stoßfrei wirkende Entlüftungsventil 11 weist einen Ventilkörper auf, der in der Reihenfolge von der Unterseite, wie in 1 betrachtet, einen ersten Körper 13, einen Zwischenkörper 14 und einen zweiten Körper (Haube) 15 aufweist. Eine Abdeckung 16 ist mit dem Oberende des zweiten Körpers 15 verbunden. Das Unterende des ersten Körpers 13 ist mit einer zylinderförmigen Einlaßöffnung 18 ausgestattet, die nach rechts vorsteht, und einer zylinderförmigen Auslaßöffnung 19, die nach links vorsteht. Die Einlaßöffnung 18 und die Auslaßöffnung 19 sind mit dem ersten Körper 13 einstückig ausgebildet. Die Einlaßöffnung 18 ist mit einem Gasbehälter verbunden. Die Auslaßöffnung 19 ist mit einer Vakuumkammer verbunden.
-
Das Oberende des ersten Körpers 13 ist mit einem ringförmigen Horizontalabschnitt 21 ausgestattet. Ein Stufenabschnitt ist um die Außenumfangsoberfläche des ringförmigen Horizontalabschnitts 21 erzeugt. Ein Kragenabschnitt 30 ist unter dem Stufenabschnitt ausgebildet. Ein ringförmiger Vorstehabschnitt 22 ist an der Innenumfangsoberfläche des ringförmigen Horizontalabschnitts 21 erzeugt. Das Oberende des ringförmigen Vorstehabschnitts 22 bildet einen ringförmigen Hauptventilsitz 27 aus. Eine annähernd zylinderförmige Innenwand 26 erstreckt sich innerhalb des ringförmigen Vorstehabschnitts 22 nach unten gerichtet. Ein zylinderförmiger Drosselsitz 23 ist an dem Unterende der Innenwand 26 ausgebildet. Das Innere des Drosselsitzes 23 und die Auslaßöffnung 19 sind durch einen zweiten Auslaßkanal 25 verbunden. Eine Nadelwelle (Welle des Unterventilelements) 28 ist in den ringförmigen Vorstehabschnitt 22 eingefügt. Ein Unterventilelement (Nadel) 29, das am Unterende der Nadelwelle 28 erzeugt ist, ist in den Drosselsitz 23 eingefügt. Die zueinander entgegengesetzten Abschnitte der Nadel 29 und der Drosselsitz 32 sind jeweils ein Teil eines Kegels. Demgemäß ist die Durchflußmenge mit hoher Genauigkeit steuerbar. Ein erster Einlaßkanal 31 ist in der rechten Seite der Innenwand 26 des ersten Körpers 13 erzeugt. Das Unterende des ersten Einlaßkanals 31 ist mit der Einlaßöffnung 18 verbunden. Das Oberende des ersten Einlaßkanals 31 öffnet sich auf dem ringförmigen Horizontalabschnitt 21.
-
Ein Dichtring 60 ist auf einem Horizontalabschnitt des Stufenabschnitts des ersten Körpers 13 angeordnet. Eine ringförmige Unterendoberfläche des Zwischenkörpers 14 liegt an dem ringförmigen Horizontalabschnitt 21 des ersten Körpers 13 und an dem Dichtring 60 an. Der erste Körper 13 und der Zwischenkörper 14 sind durch ein zylinderförmiges Verbindungselement 62 miteinander verbunden. Ein Flanschabschnitt des Verbindungselements 62 ist mit der unteren Oberfläche des Kragenabschnitts 30 des ersten Körpers 13 in Kontakt. Ein Innengewindeabschnitt des Verbindungselements 62 ist mit einem Außengewindeabschnitt des Zwischenkörpers 14 in Wirkverbindung. Im praktischen Einsatz ist der Kragenabschnitt 30 durch zwei Elemente ausgebildet, die durch Aufteilen eines Rings in zwei Teile erhalten werden. Die zwei Elemente sind in einer Ringnut des ersten Körpers 13 angeordnet. Das Verbindungselement 62 wird mit dem ersten Körper 13 in Wirkbeziehung versetzt, bevor die zwei Elemente angeordnet werden. Der Zwischenkörper 14 ist annähernd zylinderförmig. Der Zwischenkörper 14 weist einen Abschnitt mit großem Durchmesser an dessen Oberende auf, welches einem Stufenabschnitt benachbart ist. Ein Dichtring 61 ist auf einem waagerechten Abschnitt des Stufenabschnitts angeordnet. Eine ringförmige Metallplatte 34 liegt an der Oberseite des Dichtrings 61 an. Ein ringförmiges Verbindungselement 63 ist locker an der Außenseite des Zwischenkörpers 14 von der Unterseite angeordnet. Ein Flanschabschnitt des Verbindungselements 63 liegt an der unteren Oberfläche des Stufenabschnitts des Zwischenkörpers 14 an. Die Außenumfangsoberfläche des Unterendes des zweiten Körpers 15 liegt an der Oberendoberfläche des Zwischenkörpers 14 und der oberen Oberfläche der ringförmigen Metallplatte 34 an. Ein Innengewindeabschnitt des Verbindungselements 63 ist mit einem Außengewindeabschnitt des Unterendes des zweiten Körpers 15 in Wirkverbindung. Daher sind der Zwischenkörper 14 und der zweite Körper 15 durch das Verbindungselement 63 miteinander verbunden.
-
Der Oberendabschnitt des zweiten Körpers 15 ist ein zylinderförmiger Abschnitt 37 mit großem Durchmesser. Ein Hauptzylinderabschnitt 36 ist in dem zylinderförmigen Abschnitt 37 erzeugt. Der Unterendabschnitt des zweiten Körpers 15 ist ein zylinderförmiger Vorstehabschnitt 39 mit kleinem Durchmesser. Eine Unterteilung 38 ist zwischen dem zylinderförmigen Abschnitt 37 und dem zylinderförmigen Vorstehabschnitt 39 erzeugt. Der zylinderförmige Vorstehabschnitt 39 und der ringförmige Vorstehabschnitt 22 stehen in den Zwischenkörper 14 vor. Ein ringförmiges Hauptventilelement 41 ist zwischen dem Unterende des zylinderförmigen Vorstehabschnitts 39 und dem Hauptventilsitz 27 am Oberende des ringförmigen Vorstehabschnitts 22 in senkrechter Richtung bewegbar vorgesehen. Eine zylinderförmige Hauptwelle 42 ist mit dem Oberende des Hauptventilelements 41 einstückig verbunden. Die Hauptwelle 42 erstreckt sich durch eine Mittenbohrung 44 mit großem Durchmesser in dem zylinderförmigen Vorstehabschnitt 39 und durch eine Mittenbohrung 43 mit kleinem Durchmesser in der Unterteilung 38. Eine Ringnut ist in einer ringförmigen Horizontaloberfläche 45 am Unterende des Hauptventilelements 41 ausgebildet. Ein Dichtring 46 ist in der Ringnut angeordnet. Wenn der Dichtring 46 mit dem Hauptventilsitz 27 in Kontakt gelangt, wird das Schaltventil 8 geschlossen. Wenn sich der Dichtring 46 von dem Hauptventilsitz 27 trennt, öffnet das Schaltventil 8.
-
Das Hauptventilelement 41 weist einen ringförmigen Vorsprung 47 auf, der von der Innenumfangskante dessen Unterendes vorragt. Ein Nadelbalg aus Metall (Unterwellenbalg) 48 ist um die Nadelwelle 28 angeordnet. Das Oberende (ein Ende) des Nadelbalgs 48 ist mit der Unterendoberfläche des ringförmigen Vorsprungs 47 verschweißt (verbunden). Das Unterende (anderes Ende) des Nadelbalgs 48 ist mit dem Oberende eines Kragenabschnitts 30 an dem Unterende der Nadelwelle 28 verschweißt. Es ist darauf hinzuweisen, daß das Unterende des Nadelbalgs 48 mit der Außenumfangsoberfläche entweder der Nadelwelle 28 oder dem Unterventilelement 29 verschweißt werden kann. Der Nadelbalg 48 verschließt den Raum zwischen dem Unterende des Hauptventilelements 41 und dem Unterende der Nadelwelle 28, während dem Hauptventilelement 41 und der Nadelwelle 28 gestattet wird, sich in bezug zueinander zu bewegen. Ein erster Auslaßkanal 24 ist zwischen dem Nadelbalg 48 und der zylinderförmigen Innenwand 26 des ersten Körpers 13 erzeugt.
-
Ein Hauptwellenbalg 51 aus Metall ist in dem Zwischenkörper 14 vorgesehen, um den zylinderförmigen Vorstehabschnitt 39, das Hauptventilelement 41 und die Hauptwelle 42 zu umgeben. Das Oberende (ein Ende) des Hauptwellenbalgs 51 ist mit der Unterendoberfläche der ringförmigen Metallplatte 34 verschweißt und daher mit dem Inneren des Zwischenkörpers 14 verbunden. Das Unterende (anderes Ende) des Hauptwellenbalgs 51 ist mit der Außenumfangsoberfläche des Hauptventilelements 41 verschweißt. Der Hauptwellenbalg 51, die ringförmige Metallplatte 34 und der Dichtring 61 verschließen den Raum zwischen der Außenumfangsoberfläche des Hauptventilelements 41 und dem inneren Oberendabschnitt des Zwischenkörpers 14, während zugelassen wird, daß sich das Hauptventilelement 41 und der Zwischenkörper 14 relativ zueinander bewegen. Der Raum, welcher zwischen der Innenoberfläche des Zwischenkörpers 14, der Außenumfangsoberfläche des Hauptwellenbalgs 51 usw. ausgebildet wird, ist als ein zweiter Einlaßkanal 32 definiert. Der zweite Einlaßkanal 32 ist mit dem ersten Einlaßkanal 31 verbunden. Die Verbindung zwischen dem zweiten Einlaßkanal 32 und dem ersten Auslaßkanal 24 wird durch das Schaltventil 8 gesteuert.
-
Das Hauptventilelement 41 weist eine ringförmige, waagerechte Oberendanschlagoberfläche 52 an dessen Oberteil auf. Eine ringförmige, waagerechte Unterendanschlagoberfläche 53 ist an dem Unterende des zylinderförmigen Vorstehabschnitts 39 angeordnet, welcher über der Oberendanschlagoberfläche 52 ist. Die Oberendanschlagoberfläche 52 und die Unterendanschlagoberfläche 53 bilden einen Anschlag aus. Die Nadelwelle 28 erstreckt sich durch eine Paßbohrung 54 im Inneren der hohlen Hauptwelle 42 und durch eine Ventilmittenbohrung 56 in dem Hauptventilelement 41. Eine Ringnut ist in dem Unterendabschnitt der Paßbohrung 54 erzeugt. Ein O-Ring 90 ist in der Ringnut angeordnet, um den Raum zwischen der Außenumfangsoberfläche der Nadelwelle 28 und der Innenumfangsoberfläche der Paßbohrung 54 der Hauptwelle 42 hermetisch abzudichten. Eine Entlastungsbohrung 55 ist in der Mitte der Nadelwelle 28 erzeugt. Das Oberende der Entlastungsbohrung 55 öffnet sich an der Oberendoberfläche der Nadelwelle 28. Das Unterende der Entlastungsbohrung 55 öffnet sich an der Seitenoberfläche eines Unterendabschnitts der Nadelwelle 28 innerhalb des Nadelbalgs 48. Der Raum, welcher von der Außenumfangsoberfläche der Nadelwelle 28, dem O-Ring 90, der Paßbohrung 54, der Ventilmittenbohrung 56 und dem Nadelbalg 48 umgeben ist, steht mit der Außenseite durch die Entlastungsbohrung 55 und durch den Spalt zwischen dem Unterkolben 78 und einem Justierelement 83 und ferner durch den Hauptzylinderabschnitt 36 und ein Entlastungsloch 96 in Verbindung.
-
Der zylinderförmige Vorstehabschnitt 39 weist eine Ringnut auf, die im Unterendabschnitt der Mittenbohrung 44 mit großem Durchmesser ausgebildet ist. Ein O-Ring 91 ist in der Ringnut angeordnet, um den Raum zwischen der Innenumfangsoberfläche des Unterendabschnitts der Mittenbohrung 44 mit großem Durchmesser und der Außenumfangsoberfläche der Hauptwelle 42 hermetisch abzudichten. Eine Ringnut ist im Oberendabschnitt der Mittenbohrung 43 mit kleinem Durchmesser der Unterteilung 38 erzeugt. Ein O-Ring 92 ist in der Ringnut angeordnet, um den Raum zwischen der Innenumfangsoberfläche des Oberendabschnitts der Mittenbohrung 43 mit kleinem Durchmesser und der Außenumfangsoberfläche der Hauptwelle 42 hermetisch abzudichten. Eine ringförmige Verbindungskammer 65 ist durch die Außenumfangsoberfläche der Hauptwelle 42, die Innenumfangsoberflächen der Mittenbohrung 43 mit kleinem Durchmesser und der Mittenbohrung 44 mit großem Durchmesser und die O-Ringe 91 und 92 ausgebildet. Eine Unteröffnung 57 ist linksseitig des Unterendabschnitts des zylinderförmigen Abschnitts 37 des zweiten Körpers 15 erzeugt. Ein Ende eines Verbindungskanals 59, der in der Unterteilung 38 ausgebildet ist, steht mit der Unteröffnung 57 in Verbindung. Das andere Ende des Verbindungskanals 59 öffnet in dem Unterende der Mittenbohrung 43 mit kleinem Durchmesser. Somit ist der Verbindungskanal 59 mit der ringförmigen Verbindungskammer 65 verbunden.
-
Eine Hauptöffnung 58 ist rechtsseitig des Unterendabschnitts des zylinderförmigen Abschnitts 37 erzeugt. Die Hauptöffnung 58 ist mit einer Hauptzylinderkammer 97 (umgeben von der unteren Oberfläche des Hauptkolbens 69 und dem Hauptzylinderabschnitt 36) in dem Hauptzylinderabschnitt 36 durch einen Verbindungskanal 68 mit kleinem Durchmesser verbunden. Der Hauptkolben 69 ist in dem Hauptzylinderabschnitt 36 gleitfähig angeordnet. Ein Dichtelement 93 ist in einer Ringnut angeordnet, die in der Außenumfangsoberfläche des Hauptkolbens 69 erzeugt ist. Das Dichtelement 93 dichtet den Raum zwischen der Außenumfangsoberfläche des Hauptkolbens 69 und dem Hauptzylinderabschnitt 36 hermetisch ab. Die Hauptwelle 42 weist einen Abschnitt 71 mit kleinem Durchmesser an deren Oberende auf, der einer Stufe benachbart ist. Der Hauptkolben 69 weist eine Mittenunterteilung 70 an dessen Unterteil auf. Die Mittenunterteilung 70 weist eine Mittenbohrung auf. Der Abschnitt 71 mit kleinem Durchmesser der Hauptwelle 42 erstreckt sich durch die Mittenbohrung der Mittenunterteilung 70. Ein Außengewindeabschnitt an dem Oberende des Abschnitts 71 mit kleinem Durchmesser steht von der Mittenunterteilung 70 nach oben gerichtet vor. Eine Mutter 72 ist mit dem Außengewindeabschnitt des Abschnitts 71 mit kleinem Durchmesser in Wirkverbindung. Somit sind die Hauptwelle 42 und der Hauptkolben 69 miteinander verbunden.
-
Der Hauptkolben 69 weist einen Zylinderabschnitt 73 an dessen Oberende auf. Ein Unterzylinderabschnitt 74 ist in dem Zylinderabschnitt 73 ausgebildet. Der Unterzylinderabschnitt 74 erstreckt sich über die obere Oberfläche der Mittenunterteilung 70. Ein ringförmiger Halteabschnitt 75 ist auf der Außenumfangsoberfläche des Zylinderabschnitts 73 am Oberende des Hauptkolbens 69 erzeugt. Eine Dichtungsfeder 76 ist zwischen dem ringförmigen Halteabschnitt 75 und der unteren Oberfläche der Abdeckung 16 angeordnet. Die Rückstellkraft der Dichtungsfeder 76 drängt den Hauptkolben 69, die Hauptwelle 42, das Hauptventilelement 41 und den Dichtring 46 nach unten, um den Dichtring 46 auf den Hauptventilsitz 27 zu drücken. Ein hohler Unterkolben 78 ist in dem Unterzylinderabschnitt 74 gleitfähig angeordnet. Ein Dichtelement 94 ist in einer Ringnut angeordnet, welche in der Außenumfangsoberfläche des Unterkolbens 78 angeordnet ist. Das Dichtelement 94 dichtet den Raum zwischen der Außenumfangsoberfläche des Unterkolbens 78 und des Unterzylinderabschnitts 74 hermetisch ab. Der Raum, der durch den Unterzylinderabschnitt 74 und den Unterkolben 78 umgeben ist, wird als eine Unterzylinderkammer 79 definiert. Die Unterzylinderkammer 79 ist mit der ringförmigen Verbindungskammer 65 durch den ringförmigen Verbindungskanal verbunden, welcher in der Paßbohrung 54 zwischen der Hauptwelle 42 und der Nadelwelle 28 ausgebildet ist, und durch eine Verbindungsbohrung 66, die in der Hauptwelle 42 erzeugt ist. Die Unterzylinderkammer 79 ist ferner durch den Verbindungskanal 59 mit der Unteröffnung 57 verbunden.
-
Die Nadelwelle 28 weist einen Abschnitt 28A mit kleinem Durchmesser an deren Oberende auf, welchem eine Stufe benachbart ist. Der Unterkolben 78 weist eine untere Unterteilung 78A an dessen Unterteil auf. Die untere Unterteilung 78A weist eine Mittenbohrung auf. Der Abschnitt 28A mit kleinem Durchmesser der Nadelwelle 28 erstreckt sich durch die Mittenbohrung der unteren Unterteilung 78A. Ein Außengewindeabschnitt am Oberende des Abschnitts 28A mit kleinem Durchmesser steht von der unteren Unterteilung 78A nach oben gerichtet vor. Eine Mutter 80 ist mit dem Außengewindeabschnitt des Abschnitts 28A mit kleinem Durchmesser in Wirkverbindung. Dadurch sind die Nadelwelle 28 und der Unterkolben 78 miteinander verbunden. Eine Ringnut ist in der Wand der Mittenbohrung in der unteren Unterteilung 78A erzeugt. Ein O-Ring 95 ist in der Ringnut angeordnet, um den Raum zwischen der Wand der Mittenbohrung in der unteren Unterteilung 78A und der Nadelwelle 28 hermetisch abzudichten. Der Unterkolben 78 weist einen Kragenabschnitt 78C in einer Position etwas näher an dessen Oberende auf. Eine Unterfeder 81 ist zwischen dem Kragenabschnitt 78C und der unteren Oberfläche der Abdeckung 16 angeordnet. Die Unterfeder 81 drängt den Unterkolben 78 abwärts.
-
Der Unterkolben 78 weist eine obere Unterteilung 78B an dessen Oberteil auf. Die obere Unterteilung 78B weist einen Innengewindeabschnitt auf. Ein Ringelement 78D ist an dem Innengewindeabschnitt der oberen Unterteilung 78B angeordnet. Das Ringelement 78D weist ein Mittelloch auf. Ein Unterendwellenabschnitt eines Justierelements 83 mit einem Flansch 83A ist in dem Mittelloch des Ringelements 78D angeordnet. Somit sind der Unterkolben 78 und das Justierelement 83 in einer solchen Weise miteinander verbunden, daß sie nicht in der Lage sind, sich relativ zueinander zu drehen und der Unterkolben 78 nicht in der Lage ist, sich von dem Justierelement 83 zu lösen. Es ist darauf hinzuweisen, daß nach dem Einfügen der Mutter 80 und des Flanschs 83A das Ringelement 78D mit der oberen Unterteilung 78B in Wirkverbindung tritt, und ein Element (nicht gezeigt) angeordnet ist, um die Drehung des Ringelements 78D zu verhindern. Eine hohle Justierschraube 84 mit einem Flansch 84A ist in eine Mittenbohrung der Abdeckung 16 von der Unterseite drehbar eingefügt. Ein Halteelement 85 ist in einer Ringnut in der Außenumfangsoberfläche der hohlen Justierschraube 84 angeordnet. Somit ist die hohle Justierschraube 84 in einer solchen Weise verbunden, daß sie axial unbewegbar ist. Die hohle Justierschraube 84 weist eine Mittenbohrung auf. Ein Innengewindeabschnitt 84B ist in der Wand des Unterendabschnitts der Mittenbohrung erzeugt. Ein Paßloch 84C für ein Drehwerkzeug ist in dem Oberendabschnitt der Mittenbohrung ausgebildet. Ein Außengewindeabschnitt 83B am Oberende des Justierelements 83 ist mit dem Innengewindeabschnitt 84B in Wirkverbindung.
-
Die Abdeckung 16 ist mit einer abgesetzten Horizontalbohrung 86 versehen, die sich von einer Seite der Abdeckung 16 durch die Mittenbohrung erstreckt. Die Horizontalbohrung 86 weist einen Abschnitt 86A mit großem Durchmesser auf, der sich von der Seite der Abdeckung 16 in einem vorbestimmten Abstand erstreckt. Der Abschnitt 86A mit großem Durchmesser weist ein Innengewinde auf. Der Rest der Horizontalbohrung 86 ist ein Abschnitt 86B mit kleinem Durchmesser. Ein abgesetzter Anschlag 87 ist in der Horizontalbohrung 86 angeordnet. Ein Abschnitt 87B mit kleinem Durchmesser des Anschlags 87 ist in dem Abschnitt 86B mit kleinem Durchmesser der Horizontalbohrung 86 angeordnet. Ein Abschnitt 87A mit großem Durchmesser des Anschlags 87 weist ein Außengewinde auf. Das Außengewinde ist mit dem Innengewinde des Abschnitts 86A mit großem Durchmesser der Horizontalbohrung 86 in Wirkverbindung. Ein Paßloch 87C ist in der nahe der Mitte gelegenen Endoberfläche des Anschlags 87 erzeugt. Mit einem in dem Paßloch 87C angeordneten Drehwerkzeug wird der Anschlag 87 gedreht, um das distale Ende des Abschnitts 87B mit kleinem Durchmesser gegen die Außenumfangsoberfläche der hohlen Justierschraube 84 zu drücken, um dadurch die Drehung der hohlen Justierschraube 84 zu verhindern.
-
Anschließend wird die Operation der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es wird angenommen, daß in dem Fall, wenn das stoßfrei wirkende Entlüftungsventil in der gezeigten Position ist, das Schaltventil 8 in der Schließlage ist und das Durchflußsteuerventil 9 in einer Drossellage ist. Außerdem ist ein Gasbehälter (nicht gezeigt) mit der Einlaßöffnung 18 verbunden, und die Auslaßöffnung 19 ist mit einer Vakuumkammer (nicht gezeigt) verbunden. Ein Inertgas vom Gasbehälter tritt durch die Einlaßöffnung 18 und den ersten Einlaßkanal 31 und strömt in den zweiten Einlaßkanal 32. Das Inertgas kann nicht weiterströmen, weil das Schaltventil 8 in der Schließlage ist. Es ist darauf hinzuweisen, daß auf Grund der Anordnung des Hauptwellenbalgs 51 und des Nadelbalgs (Unterwellenbalg) 48 das Inertgas nur mit den Innenoberflächen des ersten Körpers 13 und des Zwischenkörpers 14 und den Metalloberflächen des Hauptventilelements 41, des Dichtrings 46, des Unterventilelements 29 usw. oder den Oberflächen in bezug auf die Dichtringe zum festen Anordnen in Kontakt gelangt, aber nicht mit anderen Abschnitten in Kontakt gelangt, die ein Schmiermittel erfordern, z. B. Schmierfett, wie z. B. O-Ringe zum Gleiten. Daher liegt eine Verminderung der Kontaktfläche mit O-Ringen vor, welche eine Quelle der Verunreinigung bilden können. Demgemäß wird die Verunreinigung des Inertgases verhindert, und die Reinheit des Inertgases kann erhalten werden.
-
Wird der Hauptöffnung 58 Druckluft zugeführt, tritt sie durch den Verbindungskanal 68 mit kleinem Durchmesser und strömt in die Hauptzylinderkammer 97, veranlaßt den Hauptkolben 69 und die Hauptwelle 42, sich zusammen mit dem Hauptventilelement 41 nach oben gerichtet zu bewegen. Wenn die Oberendanschlagoberfläche 52 des Hauptventilelements 41 mit der Unterendanschlagoberfläche 53 des zylinderförmigen Vorstehabschnitts 39 in Kontakt gelangt, kommt die Bewegung des Hauptkolbens 69 usw. zum Stillstand. Zu diesem Zeitpunkt ist der Dichtring 46 des Hauptventilelements 41 vom Hauptventilsitz 27 in einem vorbestimmten Abstand angeordnet. Somit ist das Schaltventil 8 in eine Offenlage versetzt.
-
Das Inertgas, das in den zweiten Einlaßkanal 32 strömt, tritt zwischen den Hauptventilsitz 27 und den Dichtring 46 des Schaltventils 8 und durch den ersten Auslaßkanal 24. Nachdem die Durchflußmenge durch das Unterventilelement 29 und den Drosselsitz 23 des Durchflußsteuerventils 9 gesteuert worden ist, tritt das Inertgas durch den zweiten Auslaßkanal 25 und die Auslaßöffnung 19 und wird in die Vakuumkammer gesaugt. Um die Durchflußmenge durch das Durchflußsteuerventil 9 zu steuern, wird der Anschlag 87 mit einem Werkzeug gelöst, das in dem Paßloch 87C des Anschlags 87 angeordnet wird. Dann wird die hohle Justierschraube 84 gedreht. Die Drehung der hohlen Justierschraube 84 veranlaßt das Justierelement 83, den Unterkolben 78, die Nadelwelle 28 und das Unterventilelement (Nadel) 29 zur geringfügigen Bewegung in der senkrechten Richtung. Somit wird der Spalt zwischen dem Unterventilelement 29 und dem Drosselsitz 23 justiert. Die Anfangsgaszuführung wird mit dem Durchflußsteuerventil 9 bewirkt, das in die Drossellage eingestellt ist. Das Inertgas wird bei einer geringeren Durchflußmenge durch das Durchflußsteuerventil 9 zugeführt, um keinen Staub aufzuwirbeln.
-
Wenn der Druck in der Vakuumkammer einen vorbestimmten Druck erreicht hat (d. h. einen Druck, bei welchem keine Wahrscheinlichkeit des Aufwirbelns von Staub vorliegt, selbst wenn das Inertgas bei einer hohen Durchflußmenge zugeführt wird), der dem atmosphärischen Druck etwas näher ist, wird der Unteröffnung 57 Druckluft zugeführt. Folglich tritt die Druckluft durch den Verbindungskanal 59, die ringförmige Verbindungskammer 65, die Verbindungsbohrung 66 und den ringförmigen Verbindungskanal und strömt in die Unterzylinderkammer 79, veranlaßt den Unterkolben 78, die Nadelwelle 28 und das Unterventilelement 29, sich aufwärts gerichtet zu bewegen. Wenn die obere Oberfläche der oberen Unterteilung 78B des Unterkolbens 78 mit der unteren Endoberfläche des Flanschs 84A der hohlen Justierschraube 84 in Kontakt gelangt, wird die Bewegung des Unterkolbens 78 usw. unterbrochen. Zu diesem Zeitpunkt ist das Unterventilelement 29 von dem Drosselsitz 23 in einem vorbestimmten Abstand angeordnet. Das Durchflußsteuerventil 9 wird eine gewünschte Zeitdauer aus der Drossellage in die Offenlage versetzt. Daher kann das Durchflußsteuerventil 9 aus der Drossellage in die Offenlage versetzt werden, während die Durchflußmenge kontinuierlich erhöht wird. Die Durchflußmenge ist von der Anfangszufuhr bis zur Hauptzufuhr gleichmäßig änderbar. Da der Druck in der Vakuumkammer bereits den vorbestimmten Druck erreicht hat, kann das Aufwirbeln von Staub zufriedenstellend unterdrückt werden, selbst wenn das Inertgas bei einer hohen Durchflußmenge zur Vakuumkammer strömt. Demgemäß kann der Druck in der Vakuumkammer innerhalb einer kurzen Zeitdauer auf den atmosphärischen Druck erhöht werden, ohne daß Staub aufgewirbelt wird.
-
3 bis 5b zeigen eine zweite Ausführungsform des stoßfrei wirkenden Entlüftungsventils gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein stoßfrei wirkendes Entlüftungsventil 111 weist ein Schaltventil 108 und ein Durchflußsteuerventil (Tellerventil) 109 auf, welche in Reihe angeordnet sind. Das Schaltventil 108 weist im wesentlichen ein Hauptventilelement 141 und einen Hauptventilsitz 127 auf, der in einer Position in Gegenüberlage des Hauptventilelements 141 angeordnet ist. Das Durchflußsteuerventil 109 weist im wesentlichen ein Unterventilelement 129 und einen Unterventilsitz 123 auf. Das Schaltventil 108 wird durch einen Stellmechanismus (mit einem Hauptkolben 169, einem Hauptzylinderabschnitt 136 usw.) in eine Offenlage oder in eine Schließlage geschaltet. Das Durchflußsteuerventil 109 wird durch einen Stellmechanismus (mit einem Unterkolben 178, einem Unterzylinderabschnitt 174 usw.) zwischen einer Drossellage (d. h. einer Stellung mit niedrigster Durchflußmenge) und einer Offenlage geschaltet, während die Durchflußmenge kontinuierlich geändert wird. Obgleich in dieser Ausführungsform ein Tellerdurchflußsteuerventil als das Unterventilelement 129 gezeigt ist, kann das Unterventilelement 129 auch eine andere Type des Ventilelements sein. Das stoßfrei wirkende Entlüftungsventil 111 weist einen Ventilkörper mit einer in einer Draufsicht annähernd quadratischen Außenform auf. Das stoßfrei wirkende Entlüftungsventil 111 weist einen Körper 113, eine Haube 115 und eine Abdeckung 116 auf, welche in der Reihenfolge von der Unterseite angeordnet sind, wie in 3 gezeigt ist. Das Unterende des Körpers 113 ist mit einer zylinderförmigen Einlaßöffnung 118 versehen, die nach rechts gerichtet vorsteht, und einer zylinderförmigen Auslaßöffnung 119, die nach links gerichtet vorsteht. Die Einlaßöffnung 118 und die Auslaßöffnung 119 sind mit dem Körper 113 einstückig ausgebildet. Die Einlaßöffnung 118 ist mit einem Gasbehälter verbunden. Die Auslaßöffnung 119 ist mit einer Vakuumkammer in Verbindung.
-
Der Körper 113 weist in einer Draufsicht eine annähernd quadratische Außenform auf. Der Körper 113 weist einen Horizontalabschnitt 121 an dessen Oberende auf. Eine Ringnut ist nahe der Innenumfangskante des Horizontalabschnitts 121 erzeugt. Ein ringförmiger Hauptventilsitz 127 ist in der Ringnut angeordnet. Eine annähernd zylinderförmige Innenwand 126 (erster Auslaßkanal 124) erstreckt sich innerhalb des Hauptventilsitzes 127 nach unten gerichtet. Eine Ringnut ist in der Bodenwand am Unterende der Innenwand 126 ausgebildet. Ein Unterventilsitz 123 ist in der Ringnut angeordnet. Der Raum innerhalb des Unterventilsitzes 123 und die Auslaßöffnung 119 sind durch einen zweiten Auslaßkanal 125 verbunden. Eine Unterwelle 128, welche mit einem Unterventilelement 129 einstückig ausgebildet ist, ist in den Raum innerhalb der Innenwand 126 eingefügt. Das Unterventilelement 129 am Unterende der Unterwelle 128 bewegt sich in bezug auf den Unterventilsitz 123 senkrecht und justiert dadurch den Spalt zwischen dem Unterende des Unterventilelements 129 und dem Unterventilsitz 123. Wie in 3, 5a und 5b gezeigt, weist das Unterventilelement 129 ein scheibenförmiges Unterende auf, das eine V-förmige Nut 130 auf einer Durchmesserlinie aufweist, die durch die Mitte der unteren Oberfläche (Endoberfläche) des Unterventilelements 129 verläuft.
-
Wenn das Unterende des Unterventilelements 129 an dem Unterventilsitz 123 zur Anlage gelangt, wird ein Spalt zwischen dem Unterventilsitz 123 und jedem Ende der V-förmigen Nut 130 des Unterventilelements 129 erzeugt. Ein Fluid strömt bei der niedrigsten Durchflußmenge durch den Spalt. Der Durchmesser des Unterendes des Unterventilelements 129 wird etwas größer als der Durchmesser des Unterventilsitzes 123 eingestellt. Selbst wenn das Unterventilelement 129 und der Unterventilsitz 123 in bezug zueinander außermittig sind, kann das Durchflußsteuerventil 109 demgemäß seine Funktion normal ausführen. Ein erster Einlaßkanal 131 ist rechtsseitig der Innenwand 126 des Körpers 113 in einer Position außerhalb des Hauptventilsitzes 127 erzeugt. Das Unterende des ersten Einlaßkanals 131 ist mit der Einlaßöffnung 118 verbunden. Das Oberende des ersten Einlaßkanals 131 öffnet sich auf dem Horizontalabschnitt 121 und ist mit einem zweiten Einlaßkanal 132 verbunden.
-
Eine O-Ringnut 122 mit einem bogenförmigen Querschnitt ist entlang der Außenumfangskante des Horizontalabschnitts 121 am Oberende des Körpers 113 erzeugt. Eine O-Ringdichtung 160 ist in der O-Ringnut 122 angeordnet. Die Haube 115 weist in der Draufsicht eine annähernd quadratische Form auf. Die Haube 115 weist an deren Oberende einen zylinderförmigen Abschnitt 137 auf. Ein Hauptzylinderabschnitt 136 ist in dem zylinderförmigen Abschnitt 137 ausgebildet. Die Haube 115 weist eine Mittenbohrung 144 auf, die sich durch deren Unterendabschnitt erstreckt. Der Unterendabschnitt der Haube 115 ist mit einem Loch 161 mit großem Durchmesser, einer geneigten Anlageoberfläche 162 und einem Loch 163 mit mittlerem Durchmesser versehen. Das Loch 161 mit großem Durchmesser ist so erzeugt, daß es zur Außenumfangsoberfläche des Oberendabschnitts des Körpers 113 passend ist. Die Haube 115 weist an der Innenumfangsoberfläche des Oberendes des zylinderförmigen Abschnitts 137 einen Vorsprung auf. Der Vorsprung gestattet, das Oberende der Haube 115 und das Unterende des Außenumfangsabschnitts der Abdeckung 116 einander anzupassen. Die Außenform der Abdeckung 116 ist in der Draufsicht ebenfalls annähernd quadratisch. Die Abdeckung 116 und die Haube 115 weisen jeweils Einfügebohrungen (nicht gezeigt) auf, die sich durch deren vier Ecken senkrecht erstrecken. Bolzenbohrungen sind in den jeweiligen Positionen in Gegenüberlage zu den entsprechenden Einfügebohrungen in dem Oberendabschnitt des Körpers 113 ausgebildet.
-
Das Unterende der Haube 115 weist zwischen dem Loch 163 mit mittlerem Durchmesser und der Mittenbohrung 144 eine ringförmige, waagerechte Anschlagoberfläche 153 auf. Ein ringförmiges Hauptventilelement 141 ist senkrecht bewegbar zwischen der Anschlagoberfläche 153 und dem Hauptventilsitz 127 am Oberende des Körpers 113 angeordnet. Eine zylinderförmige Hauptwelle 142 ist mit dem Oberende des Hauptventilelements 141 einstückig verbunden. Die Hauptwelle 142 erstreckt sich durch die Mittenbohrung 144. Das Hauptventilelement 141 weist eine ringförmige Horizontaloberfläche 145 an dessen Unterende auf. Die Innenumfangskante einer Membrandichtung 151 aus Metall ist mit der ringförmigen Horizontaloberfläche 145 durch Elektronenstrahlschweißen verschweißt. Wenn die Innenumfangskante der Membrandichtung 151 mit dem Hauptventilsitz 127 in Kontakt gelangt, wird das Schaltventil 108 geschlossen. Wenn sich die Membrandichtung 151 vom Hauptventilsitz 127 trennt, öffnet das Schaltventil 108. Der Aufbau kann so ausgeführt sein, daß die Innenumfangskante der Membrandichtung 151 mit der Außenumfangsoberfläche des Hauptventilelements 141 verschweißt ist, und das Hauptventilelement 141 und der Hauptventilsitz 127 miteinander in direkten Kontakt versetzt werden, wodurch das Öffnen und Schließen des Schaltventils 108 erfolgt.
-
Der Außenumfangsabschnitt der Membrandichtung 151 ist über der oberen und der äußeren Umfangsoberfläche der O-Ringdichtung 160 angeordnet, und die geneigte Anlageoberfläche 162 der Haube 115 ist angeordnet, um von der Oberseite an der Membrandichtung 151 anzuliegen. Dann werden Zylinderkopfbolzen mit Innensechskant (nicht gezeigt) in die Einfügebohrungen in dem Ecken der Abdeckung 116 und der Haube 115 eingefügt und mit den Bolzenbohrungen des Körpers 113 in Wirkverbindung versetzt, wodurch der Körper 113, die Haube 115 und die Abdeckung 116 gemeinsam verbunden werden. Folglich wird der Außenumfangsabschnitt der Membrandichtung 151 zusammen mit der O-Ringdichtung 160 geklemmt und durch die O-Ringdichtung 122 des Körpers 113 und die geneigte Anlageoberfläche 162 der Haube 115 abgedichtet. Die Membrandichtung 151 verschließt den Raum zwischen der Außenumfangsoberfläche und der unteren Oberfläche des Hauptventilelements 141 einerseits und dem Körper 113 und der O-Ringdichtung 160 andererseits, während zugelassen wird, daß sich das Hauptventilelement 141 relativ zu dem Körper 113 und der O-Ringdichtung 160 bewegt.
-
Das Hauptventilelement 141 weist einen ringförmigen Vorsprung 147 auf, der von der Innenumfangsoberfläche dessen unteren Endes nach unten vorsteht. Ein Unterwellenbalg 148 aus Metall ist um den unteren Endabschnitt der Unterwelle 128 angeordnet. Das Oberende (ein Ende) des Unterwellenbalgs 148 ist mit der Unterendoberfläche des ringförmigen Vorsprungs 147 verschweißt (verbunden). Das Unterende (anderes Ende) des Unterwellenbalgs 148 ist mit der oberen Oberfläche eines Kragenabschnitts 133 verschweißt, der an dem Unterende der Unterwelle 128 angeordnet ist. Es ist darauf hinzuweisen, daß das Unterende des Unterwellenbalgs 148 mit der Außenumfangsoberfläche der Unterwelle 128 oder mit dem Unterventilelement 129 verschweißt werden kann. Der Unterwellenbalg 148 verschließt den Raum zwischen dem Unterende des Hauptventilelements 141 und dem Unterende der Unterwelle 128, während zugelassen wird, daß sich das Hauptventilelement 141 und die Unterwelle 128 relativ zueinander bewegen. Der Raum zwischen dem Unterwellenbalg 148 und der Innenwand 126 des Körpers 113 ist als ein erster Auslaßkanal 124 definiert. Der Raum zwischen der unteren Oberfläche der Membrandichtung 151, dem Horizontalabschnitt 121 und dem Hauptventilelement 141 ist als ein zweiter Einlaßkanal 132 definiert. Der zweite Einlaßkanal 132 ist mit dem ersten Einlaßkanal 131 in Verbindung. Die Verbindung zwischen dem zweiten Einlaßkanal 132 und dem ersten Auslaßkanal 124 wird durch das Schaltventil 108 gesteuert.
-
Das Hauptventilelement 141 weist eine ringförmige Horizontalanschlagoberfläche 152 an dessen Oberende auf. Die Horizontalanschlagoberfläche 152 befindet sich in Gegenüberlage zur Anschlagoberfläche 153. Die Anschlagoberflächen 152 und 153 bilden einen Anschlag für die obere Position des Hauptventilelements 141 aus. Eine drehbare Tragbuchse 150 ist in einer Ventilmittenbohrung 156 des Hauptventilelements 141 angeordnet. Die Unterwelle 128 erstreckt sich durch eine Paßbohrung 154 in der Hauptwelle 142 und durch die Tragbuchse 150. Eine Ringnut ist in dem Unterendabschnitt der Paßbohrung 154 erzeugt. Ein O-Ring 190 ist in der Ringnut angeordnet, um den Raum zwischen der Außenumfangsoberfläche der Unterwelle 128 und der Innenumfangsoberfläche der Paßbohrung 154 der Hauptwelle 142 hermetisch abzudichten. Eine Entlastungsbohrung 155 ist in der Mitte der Unterwelle 128 ausgebildet. Das Oberende der Entlastungsbohrung 155 öffnet sich in der Oberendoberfläche der Unterwelle 128. Das Unterende der Entlastungsbohrung 155 öffnet sich in der Seitenoberfläche des Unterendabschnitts der Unterwelle 128 innerhalb des Unterwellenbalgs 148. Der Raum, der durch die Außenumfangsoberfläche der Unterwelle 128, den O-Ring 190, die Ventilmittenbohrung 156 und den Unterwellenbalg 148 umgeben ist, steht mit außerhalb durch die Entlastungsbohrung 155, den Spalt zwischen einem Unterkolben 178 und einem Justierelement 183, den Hauptzylinderabschnitt 136 und den Spalt zwischen einer hohlen Justierschraube 184 einerseits und dem Justierelement 183, einem Endanschlag 188 und einer Einstellschraube 189 andererseits in Verbindung.
-
Die Mittenbohrung 144 weist einen Abschnitt mit großem Durchmesser an deren Unterende auf. Eine drehbare Tragbuchse 149 ist in dem Abschnitt mit großem Durchmesser angeordnet. Die Mittenbohrung 144 weist Ringnuten jeweils in deren Oberendabschnitt und Zwischenabschnitt auf. O-Ringe 192 und 191 sind jeweils in diesen Ringnuten angeordnet. Der Raum zwischen den Innenumfangsoberflächen des Oberendabschnitts und des Zwischenabschnitts der Mittenbohrung 144 und der Außenumfangsoberfläche der Hauptwelle 142 ist hermetisch abgedichtet. Eine ringförmige Verbindungskammer 165 wird durch die Außenumfangsoberfläche der Hauptwelle 142 und die Innenumfangsoberfläche der Mittenbohrung 144 ausgebildet, zusammen mit den O-Ringen 191 und 192. Eine Unteröffnung 157 ist rechtsseitig des Unterendabschnitts der Haube 115 erzeugt. Die Unteröffnung 157 ist mit der ringförmigen Verbindungskammer 165 durch einen Verbindungskanal 159 in Verbindung. Die Hauptöffnung 158 ist linksseitig des Unterendabschnitts der Haube 115 erzeugt. Die Hauptöffnung 158 ist mit einer Hauptzylinderkammer 197 in dem Hauptzylinderabschnitt 136 (welcher von dem Hauptkolben 169 und dem Hauptzylinderabschnitt 136 umgeben ist) durch einen Verbindungskanal 168 verbunden.
-
Ein Hauptkolben 169 ist in dem Hauptzylinderabschnitt 136 gleitfähig angeordnet. Ein Dichtelement 193 ist in einer Ringnut angeordnet, die in der Außenumfangsoberfläche des Hauptkolbens 169 erzeugt ist. Das Dichtelement 193 dichtet den Raum zwischen der Außenumfangsoberfläche des Hauptkolbens 169 und dem Hauptzylinderabschnitt 136 hermetisch ab. Die Hauptwelle 142 weist einen Abschnitt 171 mit kleinem Durchmesser an deren Oberende auf, welcher einer Stufe benachbart ist. Der Hauptkolben 169 weist eine Mittenunterteilung 170 an dessen Unterteil auf. Die Mittenunterteilung 170 weist eine Mittenbohrung auf. Der Abschnitt 171 mit kleinem Durchmesser der Hauptwelle 142 erstreckt sich durch die Mittenbohrung der Mittenunterteilung 170. Ein Außengewindeabschnitt am Oberende des Abschnitts 171 mit kleinem Durchmesser steht von der Mittenunterteilung 170 nach oben gerichtet vor. Eine Mutter 172 ist mit dem Außengewindeabschnitt des Abschnitts 171 mit kleinem Durchmesser in Wirkverbindung. Somit sind die Hauptwelle 142 und der Hauptkolben 169 miteinander verbunden.
-
Der Hauptkolben 169 weist einen Zylinderabschnitt 173 an dessen Oberende auf. Ein Unterzylinderabschnitt 174 ist in dem Zylinderabschnitt 173 erzeugt. Der Unterzylinderabschnitt 174 erstreckt sich über die obere Oberfläche der Mittenunterteilung 170. Ein ringförmiger Halteabschnitt 175 ist auf der Außenumfangsoberfläche des Zylinderabschnitts 173 am Oberende des Hauptkolbens 169 ausgebildet. Eine Dichtungsfeder 176 ist zwischen dem ringförmigen Halteabschnitt 175 und der unteren Oberfläche der Abdeckung 116 angeordnet. Die Rückstellkraft der Dichtungsfeder 176 drängt den Hauptkolben 169, die Hauptwelle 142, das Hauptventilelement 141 und die Membrandichtung 151 nach unten gerichtet, um die Innenumfangskante der Membrandichtung 151 auf den Hauptventilsitz 127 zu drücken. Ein hohler Unterkolben 178 ist in dem Unterzylinderabschnitt 174 gleitfähig angeordnet. Ein Dichtelement 194 ist in einer Ringnut angeordnet, die in der Außenumfangsoberfläche des Unterkolbens 178 erzeugt ist. Das Dichtelement 194 dichtet den Raum zwischen der Außenumfangsoberfläche des Unterkolbens 178 und dem Unterzylinderabschnitt 174 hermetisch ab. Der Raum, der von dem Unterzylinderabschnitt 174 und dem Unterkolben 178 umgeben ist, wird als eine Unterzylinderkammer 179 definiert. Die Unterzylinderkammer 179 ist mit der ringförmigen Verbindungskammer 165 durch den ringförmigen Verbindungskanal verbunden, der in der Paßbohrung 154 zwischen der Hauptwelle 142 und der Unterwelle 128 und durch eine Verbindungsbohrung 166 erzeugt ist, die in der Hauptwelle 142 ausgebildet ist. Die Unterzylinderkammer 179 ist ferner durch den Verbindungskanal 159 mit der Unteröffnung 157 verbunden.
-
Die Unterwelle 128 weist einen Abschnitt 128A mit kleinem Durchmesser an deren Oberende auf, welcher einer Stufe benachbart ist. Der Unterkolben 178 weist eine Unterteilung 178A an dessen Unterteil auf. Die Unterteilung 178A weist eine Mittenbohrung auf. Der Abschnitt 128A mit kleinem Durchmesser der Unterwelle 128 erstreckt sich durch die Mittenbohrung der Unterteilung 178A. Ein Außengewindeabschnitt am Oberende des Abschnitts 128A mit kleinem Durchmesser steht von der Unterteilung 178A nach oben gerichtet vor. Eine Mutter 180 ist mit dem Außengewindeabschnitt des Abschnitts 128A mit kleinem Durchmesser in Wirkverbindung. Auf diese Weise sind die Unterwelle 128 und der Unterkolben 178 miteinander verbunden. Der Unterkolben 178 weist einen Kragenabschnitt 178C in einer Position etwas näher an dessen Oberende auf. Eine Unterfeder 181 ist zwischen der oberen Oberfläche des Kragenabschnitts 178C und der unteren Oberfläche der Abdeckung 116 angeordnet. Die Unterfeder 181 drängt den Unterkolben 178, die Unterwelle 128 usw. nach unten gerichtet.
-
Der Unterkolben 178 weist einen Zylinderabschnitt 178D an dessen Oberende auf. Der Zylinderabschnitt 178D weist ein Innengewinde auf dessen Innenoberfläche auf. Ein Außengewinde auf der Außenumfangsoberfläche eines Ringelements 177 ist mit dem Innengewinde des Zylinderabschnitts 178D in Wirkverbindung. Das Ringelement 177 weist eine Vielzahl von Verbindungsbohrungen 177A auf. Das Ringelement 177 weist ferner Keile auf, die auf dessen Innenumfangsoberfläche erzeugt sind. Ein Justierelement 183 mit einem Flansch 183A weist einen Keilabschnitt an dessen Unterende auf. Der Keilabschnitt ist mit der Innenumfangsoberfläche des Ringelements 177 in Wirkverbindung. Der Unterkolben 178 und das Justierelement 183 sind in einer solchen Weise miteinander in Verbindung, daß sie nicht in der Lage sind, sich relativ zueinander zu drehen und nicht in der Lage sind, sich zu lösen. Es ist darauf hinzuweisen, daß nachdem die Mutter 180 und der Flansch 183A angeordnet worden sind, das Ringelement 177 in Wirkverbindung ist, und ein Element (nicht gezeigt) angeordnet wird, um die Drehung des Zylinderabschnitts 178D zu verhindern. Eine hohle Justierschraube 184 mit einem Flansch 184A ist in einer Mittenbohrung der Abdeckung 116 von der Unterseite drehbar angeordnet. Ein Halteelement 185 ist in einer Ringnut in der Außenumfangsoberfläche der hohlen Justierschraube 184 angeordnet. Die untere Oberfläche des Außenumfangsabschnitts des Halteelements 185 liegt an der oberen Oberfläche der Abdeckung 116 an. Somit ist die hohle Justierschraube 184 mit dem Halteelement 185 und dem Flansch 184A in einer solchen Weise verbunden, daß sie axial unbewegbar ist.
-
Die hohle Justierschraube 184 weist einen oberen Innengewindeabschnitt 184B, eine Paßbohrung 184C und einen unteren Innengewindeabschnitt 184D auf, welche auf deren Innenoberfläche in der Reihenfolge von der Oberseite erzeugt sind. Ein Außengewindeabschnitt 183B am Oberende des Justierelements 183 ist mit dem unteren Innengewindeabschnitt 184D in Wirkverbindung. Das Justierelement 183 weist einen Innengewindeabschnitt 183C am Oberende dessen Innenoberfläche auf. Das Justierelement 183 weist eine Einfügebohrung 183D an dessen Unterende auf. Ein Außengewindeabschnitt 188A des Endanschlags 188 ist in Wirkverbindung mit dem Innengewindeabschnitt 183C. Ein Flanschabschnitt 188B des Endanschlags 188 ist in der Paßbohrung 184C angeordnet, um an der oberen Endoberfläche des Justierelements 183 anzuliegen. Der Flanschabschnitt 188B ist mit einem Stufenabschnitt zwischen der Paßbohrung 184C und dem unteren Innengewindeabschnitt 184D in Wirkbeziehung.
-
Die Abdeckung 116 ist mit einer abgesetzten Horizontalbohrung 186 versehen, die sich von einer Seite der Abdeckung 116 zu der Mittenbohrung erstreckt. Die Horizontalbohrung 186 weist einen Abschnitt 186A mit großem Durchmesser auf, der sich von der Seite der Abdeckung 116 über eine vorbestimmte Distanz erstreckt. Der Abschnitt 186A mit großem Durchmesser weist ein Innengewinde auf. Der Rest der Horizontalbohrung 186 ist ein Abschnitt 186B mit kleinem Durchmesser. Ein abgesetzter Anschlag 187 ist in der Horizontalbohrung 186 angeordnet. Ein Abschnitt 187B mit kleinem Durchmesser des Anschlags 187 ist in den Abschnitt 186B mit kleinem Durchmesser der Horizontalbohrung 186 eingefügt. Ein Abschnitt 187A mit großem Durchmesser des Anschlags 187 weist ein Außengewinde auf. Das Außengewinde ist mit dem Innengewinde des Abschnitts 186A mit großem Durchmesser der Horizontalbohrung 186 in Wirkverbindung. Eine Paßbohrung 187C ist in der nächstgelegenen Endoberfläche des Anschlags 187 erzeugt. Mit einem Drehwerkzeug, das in der Paßbohrung 187C angeordnet wird, erfolgt das Drehen des Anschlags 187, um das distale Ende des Abschnitts 187B mit kleinem Durchmesser gegen die Außenumfangsoberfläche der hohlen Justierschraube 184 zu drücken und dadurch die Drehung der hohlen Justierschraube 184 zu verhindern. Ein Außengewindeabschnitt eines kleinen Anschlags 198 ist mit einer waagerechten Gewindebohrung 184E der hohlen Justierschraube 184 in Wirkverbindung. Die Drehung des kleinen Anschlags 198 veranlaßt dessen distales Ende, mit einem Wellenabschnitt 189A der Einstellschraube 189 in Kontakt zu gelangen, um die Drehung der Einstellschraube 189 zu verhindern. Die obere Endposition des Unterkolbens 178 wird durch das distale Ende des Wellenabschnitts 189A der Einstellschraube 189 reguliert. Die untere Endposition des Unterkolbens 178 wird durch den Flansch 183A des Justierelements 183 reguliert.
-
Nachstehend wird die Operation dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. In 3 und 4 ist die linksseitige Hälfte des Schaltventils 108 in der Schließlage, und die rechtsseitige Hälfte des Schaltventils 108 ist in der Offenlage. Es wird angenommen, daß das Durchflußsteuerventil 109 in der Position mit niedrigster Durchflußmenge ist (Drosselposition), in welcher die Unterendoberfläche des Unterventilelements 129 an dem Unterventilsitz 123 anliegt, und daß ein Gasbehälter (nicht gezeigt) mit der Einlaßöffnung 118 in Verbindung ist, und eine Vakuumkammer (nicht gezeigt) mit der Auslaßöffnung 119 verbunden ist. Ein Inertgas vom Gasbehälter tritt durch die Einlaßöffnung 118 und den ersten Einlaßkanal 131 und strömt in den zweiten Einlaßkanal 132. Wenn das Schaltventil 108 jedoch in der Schließlage ist, kann das Inertgas nicht weiterströmen. Es ist darauf hinzuweisen, daß aufgrund des Vorliegens der Membrandichtung 151 und des Unterwellenbalgs 148 das Inertgas nur mit der Innenoberfläche des Körpers 13 und den Metalloberflächen des Hauptventilelements 141, des Unterventilelements 129, der Membrandichtung 151, des Unterwellenbalgs 148 usw. in Kontakt gelangt oder mit Oberflächen in bezug auf die O-Ringdichtung 160 zum festen Anordnen, des Hauptventilsitzes 127 und des Unterventilsitzes 123, aber nicht mit anderen Abschnitten in Kontakt gelangt, die ein Schmiermittel erfordern, z. B. Schmierfett, wie z. B. O-Ringe zum Gleiten. Daher liegt keine Kontaktfläche mit O-Ringen vor, welche eine Quelle der Verunreinigung darstellen können. Demgemäß wird die Verunreinigung des Inertgases verhindert, und die Reinheit des Inertgases kann erhalten werden.
-
Wird der Hauptöffnung 158 Druckluft zugeführt, tritt sie durch den Verbindungskanal 168 und strömt in die Hauptzylinderkammer 197, veranlaßt den Hauptkolben 169, die Hauptwelle 142, das Hauptventilelement 141 und den größeren Teil der Membrandichtung 151, sich gegen die Drängkraft der Dichtungsfeder 176 aufwärts gerichtet zu bewegen. Wenn die Horizontalanschlagoberfläche 152 des Hauptventilelements 141 mit der Anschlagoberfläche 153 der Haube 115 in Kontakt gelangt, wird die Bewegung des Hauptkolbens 169 usw. unterbrochen. Zu diesem Zeitpunkt sind das Hauptventilelement 141 und die Membrandichtung 151 vom Hauptventilsitz 127 in einem vorbestimmten Abstand voneinander getrennt. Daher ist das Schaltventil 108 in eine Offenlage versetzt.
-
Das Inertgas, das in den zweiten Einlaßkanal 132 einströmt, tritt zwischen den Hauptventilsitz 127 und die Membrandichtung 151 des Schaltventils 108 und durch den ersten Auslaßkanal 124. Nachdem die Durchflußmenge durch das Unterventilelement 129 und den Unterventilsitz 123 des Durchflußsteuerventils 109 gesteuert ist, tritt das Inertgas durch den zweiten Auslaßkanal 125 und die Auslaßöffnung 119 und wird der Vakuumkammer zugeführt. Um die Durchflußmenge durch das Durchflußsteuerventil 109 zu steuern, wird der Anschlag 187 mit einem Werkzeug gelöst, das in der Paßbohrung 187C des Anschlags 187 angeordnet ist. Dann wird die hohle Justierschraube 184 gedreht. Da der Unterkolben 178 durch die Unterfeder 181 abwärts gedrängt wird und der Flansch 183A des Justierelements 183 und das Ringelement 177 miteinander in Wirkbeziehung sind, veranlaßt die Drehung der hohlen Justierschraube 184 das Justierelement 183, den Unterkolben 178, die Unterwelle 128 und das Unterventilelement 129, sich geringfügig in der senkrechten Richtung zu bewegen. Somit wird der Spalt zwischen dem Unterventilelement 129 und dem Unterventilsitz 123 justiert. Die Anfangsgaszuführung wird mit dem Durchflußsteuerventil 109 ausgeführt, das in die Drossellage (Position bei niedrigster Durchflußmenge) eingestellt ist. Das Inertgas wird durch das Durchflußsteuerventil 109 in einer verminderten Durchflußmenge zugeführt, so daß kein Staub aufgewirbelt wird.
-
Wenn der Druck in der Vakuumkammer einen vorbestimmten Druck erreicht hat (d. h. einen Druck, bei welchem keine Wahrscheinlichkeit besteht, daß Staub aufgewirbelt wird, selbst wenn das Inertgas mit einer hohen Durchflußmenge zugeführt wird), d. h. etwas näher am atmosphärischen Druck, wird der Unteröffnung 157 Druckluft zugeführt. Folglich tritt die Druckluft durch den Verbindungskanal 159, die ringförmige Verbindungskammer 165, die Verbindungsbohrung 166 und den ringförmigen Verbindungskanal und strömt in die Unterzylinderkammer 179, veranlaßt den Unterkolben 178, die Unterwelle 128 und das Unterventilelement 129, sich aufwärts zu bewegen. Wenn die obere Oberfläche der Unterwelle 128 mit der Unterendoberfläche des Wellenabschnitts 189A der Einstellschraube 189 in Kontakt gelangt, wird die Bewegung des Unterkolbens 178 usw. unterbrochen. Zu diesem Zeitpunkt ist das Unterventilelement 129 vom Unterventilsitz 123 in einem vorbestimmten Abstand angeordnet. Das Durchflußsteuerventil 109 wird in einer gewünschten Zeitdauer aus der Lage mit der niedrigsten Durchflußmenge in die Offenlage geschaltet. Somit kann das Durchflußsteuerventil 109 aus der Position mit der niedrigsten Durchflußmenge in die Offenlage geschaltet werden, während die Durchflußmenge kontinuierlich ansteigt. Die Durchflußmenge ist von der Anfangszuführmenge zur Hauptzuführmenge gleichmäßig änderbar. Weil der Druck in der Vakuumkammer bereits den vorbestimmten Druck erreicht hat, kann das Aufwirbeln von Staub zufriedenstellend unterdrückt werden, selbst wenn das Inertgas in einer hohen Durchflußmenge zur Vakuumkammer strömt. Demgemäß kann der Druck in der Vakuumkammer innerhalb einer kurzen Zeitdauer auf den atmosphärischen Druck erhöht werden, ohne Staub aufzuwirbeln.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Gasbehälter
- 2
- Hauptleitung
- 3
- Nebenleitung
- 5
- Hauptventil
- 6
- Unterventil
- 7
- Durchflußsteuerventil
- 8; 108
- Schaltventil
- 9; 109
- Durchflußsteuerventil
- 10
- Vakuumkammer
- 11; 111
- Entlüftungsventil
- 13; 113
- Körper (erster)
- 14
- Zwischenkörper
- 15; 115
- Körper (zweiter), Haube
- 16; 116
- Abdeckung
- 18; 118
- Einlaßöffnung
- 19; 119
- Auslaßöffnung
- 21; 121
- Horizontalabschnitt
- 22
- Vorstehabschnitt
- 23; 123
- Drosselsitz, Unterventilsitz
- 24; 124
- Auslaßkanal (erster)
- 25; 125
- Auslaßkanal (zweiter)
- 26; 126
- Innenwand
- 27; 127
- Hauptventilsitz
- 28
- Nadelwelle
- 28A; 128A
- Abschnitt (mit kleinem Durchmesser)
- 29; 129
- Unterventilelement
- 30
- Kragenabschnitt
- 31; 131
- Einlaßkanal (erster)
- 32; 132
- Einlaßkanal (zweiter)
- 34
- Metallplatte
- 36; 136
- Hauptzylinderabschnitt
- 37; 137
- Abschnitt (zylinderförmig)
- 38
- Unterteilung
- 39
- Vorstehabschnitt
- 41; 141
- Hauptventilelement
- 42; 142
- Hauptwelle
- 43
- Mittenbohrung
- 44; 144
- Mittenbohrung
- 45; 145
- Horizontaloberfläche
- 46
- Dichtring
- 47; 147
- Vorsprung
- 48
- Nadelbalg (Unterwellenbalg)
- 51
- Hauptwellenbalg
- 52
- Oberendanschlagoberfläche
- 53
- Unterendanschlagoberfläche
- 54; 154
- Paßbohrung
- 55; 155
- Entlastungsbohrung
- 56; 156
- Ventilmittenbohrung
- 57; 157
- Unteröffnung
- 58; 158
- Hauptöffnung
- 59; 159
- Verbindungskanal
- 60
- Dichtring
- 61
- Dichtring
- 62
- Verbindungselement
- 63
- Verbindungselement
- 65; 165
- Verbindungskammer
- 66; 166
- Verbindungsbohrung
- 68; 168
- Verbindungskanal
- 69; 169
- Hauptkolben
- 70; 170
- Mittenunterteilung
- 71; 171
- Abschnitt (mit kleinem Durchmesser)
- 72; 172
- Mutter
- 73; 173
- Zylinderabschnitt
- 74; 174
- Unterzylinderabschnitt
- 75; 175
- Halteabschnitt
- 76; 176
- Dichtungsfeder
- 78; 178
- Unterkolben
- 78A; 178A
- Unterteilung
- 78B
- Unterteilung (obere)
- 78C; 178C
- Kragenabschnitt
- 78D
- Ringelement
- 79; 179
- Unterzylinderkammer
- 80; 180
- Mutter
- 81; 181
- Unterfeder
- 83; 183
- Justierelement
- 83A; 183A
- Flansch
- 83B; 183B
- Außengewindeabschnitt
- 84; 184
- Justierschraube (hohl)
- 84A; 184A
- Flansch
- 84B; 184B
- Innengewindeabschnitt (oberer)
- 84C; 184C
- Paßloch
- 85; 185
- Halteelement
- 86; 186
- Horizontalbohrung
- 86A; 186A
- Abschnitt (mit großem Durchmesser)
- 86B; 186B
- Abschnitt (mit kleinem Durchmesser)
- 87; 187
- Anschlag (abgesetzt)
- 87A; 187A
- Abschnitt (mit großem Durchmesser)
- 87B; 187B
- Abschnitt (mit kleinem Durchmesser)
- 87C; 187C
- Paßloch
- 90; 190
- O-Ring
- 91; 191
- O-Ring
- 92; 192
- O-Ring
- 93; 193
- Dichtelement
- 94; 194
- O-Ring
- 96
- Entlastungsloch
- 97; 197
- Hauptzylinderkammer
- 122
- O-Ringnut
- 123
- Tinterventilsitz
- 130
- Nut
- 133
- Kragenabschnitt
- 148
- Unterwellenbalg
- 149
- Tragbuchse
- 150
- Tragbuchse
- 151
- Membrandichtung
- 152
- Horizontalanschlagoberfläche
- 153
- Anschlagoberfläche
- 160
- O-Ringdichtung
- 161
- Loch
- 162
- Anlageoberfläche
- 163
- Loch
- 177
- Ringelement
- 177A
- Verbindungsbohrung
- 178D
- Zylinderabschnitt
- 183C
- Innengewindeabschnitt
- 183D
- Einfügebohrung
- 184D
- Innengewindeabschnitt (unterer)
- 184E
- Gewindebohrung (waagerecht)
- 188
- Endanschlag
- 188A
- Außengewindeabschnitt
- 188B
- Flanschabschnitt
- 189
- Einstellschraube
- 189A
- Wellenabschnitt
- 198
- Anschlag (klein)
