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Die Erfindung betrifft ein Klappentransferventil mit einer Antriebsstange zum Ausführen einer Verstellbewegung nach Anspruch 1.
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Allgemein sind Ventile zur Regelung eines Volumen- oder Massenstroms und/oder zum im Wesentlichen gasdichten Schliessen eines Fliesswegs, der durch eine in einem Ventilgehäuse ausgeformte Öffnung führt, in unterschiedlichen Ausführungsformen aus dem Stand der Technik bekannt und kommen insbesondere bei Vakuumkammersystemen im Bereich der IC-, Halbleiter- oder Substratfertigung, die in einer geschützten Atmosphäre möglichst ohne das Vorhandensein verunreinigender Partikel stattfinden muss, zum Einsatz. Derartige Vakuumkammersysteme umfassen insbesondere mindestens eine zur Aufnahme von zu bearbeitenden oder herzustellenden Halbleiterelementen oder Substraten vorgesehene, evakuierbare Vakuumkammer, die mindestens eine Vakuumkammeröffnung besitzt, durch welche die Halbleiterelemente oder anderen Substrate in die und aus der Vakuumkammer führbar sind, sowie mindestens eine Vakuumpumpe zum Evakuieren der Vakuumkammer. Beispielsweise durchlaufen in einer Fertigungsanlage für Halbleiter-Wafer oder Flüssigkristall-Substrate die hochsensiblen Halbleiter- oder Flüssigkristall-Elemente sequentiell mehrere Prozessvakuumkammern, in denen die innerhalb der Prozessvakuumkammern befindlichen Teile mittels jeweils einer Bearbeitungsvorrichtung bearbeitet werden. Sowohl während des Bearbeitungsprozesses innerhalb der ProzessVakuumkammern, als auch während des Transports von Kammer zu Kammer müssen sich die hochsensiblen Halbleiterelemente oder Substrate stets in geschützter Atmosphäre - insbesondere in luftleerer Umgebung - befinden.
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Hierfür kommen zum einen Peripherieventile zum Öffnen und Schliessen einer Gaszu- oder -abfuhr und zum anderen Transferventile zum Öffnen und Schliessen der Transferöffnungen der Vakuum- oder Prozesskammern für das Ein- und Ausführen der Teile zum Einsatz.
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Peripherieventile werden insbesondere zur Steuerung oder Regelung des Gasflusses zwischen einer Vakuumkammer und einer Vakuumpumpe oder einer weiteren Vakuumkammer eingesetzt. Peripherieventile befinden sich beispielsweise innerhalb eines Rohrsystems zwischen einer Prozess-Vakuumkammer oder einer Transferkammer und einer Vakuumpumpe, der Atmosphäre oder einer weiteren Prozess-Vakuumkammer. Der Öffnungsquerschnitt derartiger Ventile, auch Pumpenventile genannt, ist in der Regel kleiner als bei einem Vakuumtransferventil. Da Peripherieventile abhängig vom Einsatzgebiet nicht nur zum vollständigen Öffnen und Schliessen einer Öffnung, sondern auch zum Steuern oder Regeln eines Durchflusses durch kontinuierliches Verstellen des Öffnungsquerschnitts zwischen eine vollständigen Offenstellung und einer gasdichten Geschlossenstellung eingesetzt werden, werden sie auch als Regelventile bezeichnet.
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Mittels Vakuumtransferventilen können Vakuum- oder Prozesskammern, welche beispielsweise über Transferkanäle miteinander verbunden sind, zum Transfer der Teile von der einen zur nächsten Prozesskammer geöffnet und im Anschluss zur Durchführung des jeweiligen Fertigungsschritts gasdicht verschlossen werden. Ausserdem werden bewegliche Transferkammern verwendet, die an den Prozesskammern andocken und die Halbleiterelemente in Schutzatmosphäre zwischen den Prozesskammern transportieren können.
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Aus dem Stand der Technik, beispielsweise der
US 5,076,205 oder der
US 5,292,393 , sind Mehrkammersysteme zur Herstellung von Halbleiterelementen - insbesondere Halbleiter-Wafern - bekannt, bei welchen mehrere Prozesskammern sternförmig um eine mittige Transferkammer angeordnet sind. Die mittige Transferkammer ist über einen Tunnel mit einer zweiten Transferkammer, um welche weitere Prozesskammern sternförmig angeordnet sind, verbunden, so dass mittels einer Vielzahl derartiger Bearbeitungsinseln ein grosses zusammenhängendes Halbleiterfertigungssystem herstellbar ist. Die Halbleiterelemente werden mittels eines in der Transferkammer angeordneten Handhabungssystems von einer Prozesskammer über die Transferkammer in die nächste Prozesskammer transportiert.
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Aus dem Stand der Technik sind ausserdem Vakuumkammersysteme bekannt, deren Prozesskammern entlang einer Linie angeordnet sind und vakuumdicht verschliessbare Öffnungen, die in eine gemeinsame Richtung weisen, besitzen. Eine parallel zu der Prozesskammerlinie linear verfahrbare Transferkammer ist an den einzelnen Prozesskammern andockbar und dient zum Transport der Bauteile von einer Prozesskammer zur nächsten Prozesskammer. Die evakuierte Transferkammer wird hierzu mit ihrer Transferkammeröffnung an eine Prozesskammeröffnung vakuumdicht angedockt. Ein derartiges System wird beispielsweise allgemein in der
US-2007-0186851-A1 beschrieben.
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Ausserdem ist es möglich, die Prozesskammern sequentiell in einer Aneinanderkettung von Prozesskammern anzuordnen, wobei zwischen den benachbarten Prozesskammern eine Verbindungsöffnung vorgesehen ist, welche mittels eines Transferventils gasdicht verschliessbar ist. Jede Prozesskammer weist in diesem Fall mindestens zwei Öffnungen auf, wobei die Ausgangsöffnung einer Prozesskammer jeweils die Eingangsöffnung einer in der Prozesskammerkette folgenden Prozesskammer ist. Zwischen jeweils zwei Prozesskammern und am Anfang und Ende der Prozesskammerkette befindet sich jeweils ein Transferventil, das jeweils zwei gasdicht voneinander trennbare Ventilöffnungen in seinem Ventilgehäuse aufweist.
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Derartige Transferventile zum Öffnen und Schliessen von Prozesskammern zeichnen sich abhängig vom jeweiligen Prozess somit durch eine ausserordentlich grosse Dimensionierung, eine grosse Dichtungslänge und einen sehr grossen Öffnungsquerschnitt, zum Teil mit einer Breite von über 1000 Millimeter, aus. Die Öffnungsquerschnitte sind insbesondere langgestreckt und schlitzartig, wobei die Breite wesentlich grösser ist als die Höhe der Öffnung. Diese Ventile werden aufgrund des beschriebenen Anwendungsgebiets und der damit verbundenen Dimensionierung als Transferventile, aufgrund ihres rechteckigen Öffnungsquerschnitts auch als Rechteckventil und abhängig von ihrer Funktionsweise auch als Schieberventil, Rechteckschieber, Transferschieberventil, Klappenventil, Klappen-Transferventil oder Drehschleuse bezeichnet.
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Beispielsweise in der
US 6,416,037 oder der
US 6,056,266 werden klein dimensionierte Transferventile in Form von Vakuumschieberventilen oder Schieberventilen, auch Ventilschieber oder Rechteckschieber genannt, beschreiben. Verschiedene Antriebstechniken zum Schliessen und Öffnen sind dabei im Stand der Technik bekannt.
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Die jeweilige Endlage einer Verstellbewegung, also die Offenposition und die Schliessposition (und bei Vorliegen einer Verstellbewegung aus zwei zusammengesetzten Teilbewegungen in wenigstens zwei verschiedene Verstellrichtung auch die Zwischenstellung), wird dabei z.B. mit mechanischen Endlageschaltern erkannt bzw. eingehalten. Für einen exakten Verschluss sind hierbei nachteilig enge Toleranzgrenzen einzuhalten.
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Die Abdichtung kann z.B. entweder über einen auf der Verschlussseite des Ventiltellers angeordneten Dichtungsring, der auf den die Öffnung umlaufenden Ventilsitz gepresst wird, erfolgen, oder über einen Dichtungsring auf dem Ventilsitz, gegen den die Verschlussseite des Ventiltellers gedrückt wird. Durch den in zwei Schritten erfolgenden Schliessvorgang wird der Abdichtring zwischen dem Ventilteller und dem Ventilsitz kaum Scherkräften, die den Abdichtring zerstören würden, unterworfen, da die Bewegung des Ventiltellers im zweiten Schritt im Wesentlichen geradlinig senkrecht auf den Ventilsitz stattfindet, jedoch ist der bauliche Aufwand für ein solch zweischrittigen Vorgang vergleichsweise aufwändig.
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Unterschiedliche Dichtvorrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus der
US 6,629,682 B2 . Ein geeignetes Material für Dichtungsringe und Dichtungen bei Vakuumventilen ist beispielsweise Fluorkautschuk, auch FKM genannt, insbesondere das unter dem Handelsnamen „Viton“ bekannte Fluorelastomer, sowie Perfluorkautschuk, kurz FFKM.
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Das Anpressen des Ventilverschlusses auf den Ventilsitz muss derart erfolgen, dass sowohl die geforderte Gasdichtigkeit innerhalb des gesamten Druckbereichs sichergestellt ist, als auch eine Beschädigung des Abdichtmediums, insbesondere des Abdichtrings in Form eines O-Rings, durch zu grosse Druckbeanspruchung vermieden wird. Um dies zu gewährleisten, sehen bekannte Ventile eine in Abhängigkeit von der zwischen den beiden Ventiltellerseiten herrschenden Druckdifferenz geregelte Anpressdruckregelung des Ventiltellers vor. Besonders bei grossen Druckschwankungen oder dem Wechsel von Unterdruck auf Überdruck, oder umgekehrt, ist eine gleichmässige Kraftverteilung entlang des gesamten Umfangs des Abdichtrings jedoch nicht immer gewährleistbar.
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Da oben genannte Ventile unter anderem bei der Herstellung hochsensibler Halbleiterelemente in einer Vakuumkammer zum Einsatz kommen, muss eine entsprechende Abdichtwirkung auch für solche Prozesskammern verlässlich gewährleistet sein. Hierfür ist insbesondere der Zustand eines Dichtmaterials oder einer bei Verpressung mit dem Dichtmaterial in Kontakt stehenden Dichtfläche von Bedeutung.
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Bei derart grossen Dichtungslängen und Öffnungsquerschnitten wie sie in der Regel bei Klappventilen erforderlich sind, besteht eine besondere Herausforderung darin, über die gesamte Dichtungslänge selbst bei sehr grossen Druckdifferenzen die Dichtigkeit zu gewährleisten. Das Dichtungsverhalten der zum Einsatz kommenden Dichtungen ist meist auf einen sehr geringen Bereich begrenzt. Überschreitet der Abstand zwischen dem Ventilverschluss und dem Ventilsitz einen bestimmten Grenzwert, ist die Anpresskraft der Dichtung auf den Ventilsitz zu gering und die Dichtigkeit ist nicht mehr gewährleistet. Ist hingegen der Abstand zwischen dem Ventilverschluss und dem Ventilsitz zu gering und somit die Anpresskraft der Dichtung auf den Ventilsitz zu gross, unterliegt die Dichtung einem erheblichen Verschleiss und wird unter Umständen zerstört. Aus diesem Grunde ist im geschlossenen Zustand des Ventils selbst bei grossen Druckdifferenzen stets ein gewisser Anpressdruck der Dichtung auf den Ventilsitz über die gesamte Länge der Dichtung einzuhalten. Dieser gewisse Anpressdruck ist auf einen relativ kleinen Bereich begrenzt.
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Vor allem bei gross dimensionierten Ventilen, insbesondere mit einem ausgeprägten asymmetrischen Querschnitt, beispielsweise einer langgestreckten, schlitzartigen Öffnung, ist die Einhaltung eines konstanten Anpressdrucks bei grösseren Druckdifferenzen problematisch. Zur Einhaltung eines konstanten Anpressdrucks sehen bestimmte Transferventile eine besonders robuste Dimensionierung des Ventilverschlusses und dessen Antriebs sowie dessen Lagerung vor, so dass der Ventilverschluss selbst bei hohen Kräften, die aufgrund der Druckdifferenz auf den Ventilverschluss wirken, seine Sollstellung behält und nicht ungewollt seine Position verändert. Eine möglichst stabile und unelastische Ausbildung des Ventilverschlusses und dessen Antriebs- und Lagerungskomponenten erscheint zunächst naheliegend zu sein. Ein weiteres Problem besteht jedoch nicht nur im allfällig elastischen Verhalten des Ventilverschlusses und dessen Peripherie. Im Falle gross dimensionierter Prozesskammern führen die Druckdifferenzen zwischen dem Kammerinneren und der Umgehung oder zwischen zwei Kammern zu einer Verformung der gesamten Kammerwand. Das an der Kammerwand angeordnete und mit dieser gekoppelte Transferventil unterliegt ebenfalls dieser Verformung der Kammerwand. Da sich der mit der Kammerwand gekoppelte Ventilsitz entsprechend der Wölbung der Kammerwand verformt, ist bei einem unverformten Ventilverschluss kein konstanter Anpressdruck der Dichtung entlang der Dichtungslänge gewährleistet.
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Die bekannten Antriebstechniken eignen sich nur bedingt für sehr grosse Öffnungsquerschnitte, insbesondere langgestreckte, schlitzartige Öffnungsquerschnitte. Aufgrund der sich durch den grossen Öffnungsquerschnitt ergebenden grossen Dichtungslängen sind die Anforderungen an die Dichtungen, die Führung des Ventilverschlusses sowie den Antrieb sehr hoch.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Klappentransferventil bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch die Verwirklichung der unabhängigen Ansprüche gelöst. Merkmale, die die Erfindung in alternativer oder vorteilhafter Weise weiterbilden, sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
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Die Erfindung betrifft ein Klappentransferventil für eine gasdicht isolierbare Halbleiter- oder Substratbearbeitungs-prozesskammer, vorzugsweise zum Transfer von Halbleiterelementen oder Substraten in bzw. aus der Prozesskammer. Das Klappentransferventil weist eine Öffnung auf, die sich entlang einer ersten Längsachse (2) erstreckt und beispielsweise als langgestreckter Schlitz ausgebildet ist und die von einer ersten Dichtfläche rahmenförmig umschlossen ist. Weiter weist das Ventil einen insbesondere langgestreckten, Ventilverschluss oder Ventilklappe auf zum Verschliessen der Öffnung. Der Ventilverschluss erstreckt sich entlang einer zur ersten Längsachse parallelen zweiten Längsachse und weist auf einer Vorderseite eine mit der ersten Dichtfläche korrespondierende und mit ihr in gasdichten Kontakt bringbare zweite Dichtfläche auf.
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Weiter weist das Ventil eine Schwenklagerung auf, mittels welcher der Ventilverschluss um eine zur zweiten Längsachse im Wesentlichen parallele Schwenkachse zwischen einer Geschlossenstellung, in welcher der Ventilverschluss bzw. eine von ihm gebildete Verschlussfläche die Öffnung überdeckt und verschliesst, und in welcher die erste Dichtfläche und die zweite Dichtfläche in gasdichtem Kontakt stehen, und einer Offenstellung, in welcher der Ventilverschluss von der Öffnung weggeschwenkt ist und die Öffnung freigibt, schwenkbar ist, z.B. mit einem Schwenkwinkel zwischen 60° und 105°.
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Schliesslich weist das Ventil eine Antriebsstange auf, die in einer zur Schwenkachse im Wesentlichen parallelen Richtung linear verschiebbar ist und die in derartiger Wirkverbindung zu dem Ventilverschluss steht, dass ein lineares Verschieben der Antriebsstange parallel zur Schwenkachse ein Schwenken des Ventilverschlusses um die Schwenkachse bewirkt. Zum linearen Verschieben der Antriebsstange damit Verstellen des Ventilverschlusses zwischen der Offenstellung und der Geschlossenstellung ist sie an einen Antrieb gekoppelt.
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Vorzugsweise ist die Wirkverbindung mittels mindestens einer Gelenkverbindung zwischen Antriebsstange und Ventilverschluss bereitgestellt, welche ausgebildet ist, eine Kraftwirkung vom Antrieb auf die Antriebsstange in im Wesentlichen paralleler Richtung zur Schwenkachse in eine Kraftwirkung auf den Ventilverschluss in im Wesentlichen senkrechter Richtung zur Schwenkachse zu wandeln.
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Als Option stellt die Gelenkverbindung insgesamt sechs Bewegungsfreiheitsgrade auf und/oder ventilverschlussseitig ein Kardangelenk und/oder antriebsstangenseitig ein Gabelgelenk.
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Als weitere Option erstreckt sich die Antriebsstange parallel zum Ventilverschluss mindestens über dessen gesamte Länge.
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Alternativ oder zusätzlich weist die Antriebsstange ein Gewinde auf, so dass die lineare Verschiebung mittels einer Rotationsbewegung von der Antriebseinheit erzeugbar ist und/oder die Antriebseinheit ist als eine pneumatische oder elektrische, insbesondere elektromagnetische, Antriebseinheit ausgebildet.
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Als weitere Option ist die Antriebseinheit ausserhalb eines durch das Klappentransferventil definierten von einer äusseren Umgebung abgetrennten Vakuumbereichs angeordnet und die Antriebsstange ist gasdicht aus dem Vakuumbereich herausgeführt.
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Option weist das Ventil ein Schloss zur Verriegelung der Antriebsstange und darüber des Ventilverschlusses auf.
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Das erfindungsgemässe rein lineare Antriebskonzept benötigt vorteilhaft keine zusätzliche Übersetzung der linearen Antriebsbewegung in eine Drehbewegung, wobei nur zwei Drehpunkte vorliegen und die Verwendung einer Schiebedurchführung oder eines Balgs sowie von Servoantrieben möglich ist. Weiter werden Torsion und ungleichmäßige Kraftübertragung bei mehr als einer Schließmechanik vermieden. Die Druck-Weg-Funktion ist passend zur Klappenbewegung (Druckerhöhung beim Verriegeln bei konstanter Antriebskraft). Die Vorrichtung ist einfach in benötigter Schlitzbreite skalierbar und eine mechanische Verriegelung ist einfach implementierbar.
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Das erfindungsgemässe Vakuumventil wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen rein beispielhaft näher beschrieben. Gleiche Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Die beschriebenen Ausführungsformen sind in der Regel nicht massstabsgetreu dargestellt und sie sind auch nicht als Einschränkung zu verstehen.
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Im Einzelnen zeigen
- 1a,b, 2a,b schematisch eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemässen Klappentransferventils in unterschiedlichen Verschlusspositionen;
- 3a,b schematisch einen Kraftfluss mittels Gelenkverbindungen eines erfindungsgemässen Ventils;
- 4a-c schematisch eine Ausführungsform einer Gelenkverbindung; und
- 5a-c schematisch eine 3D-Seitenansicht den Vorgang des Öffnens des Klappentransferventils.
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Die 1a,1b und 2a,b zeigen schematisch in 3D-Ansichten (1a,b) und im Querschnitt (2a,b) eine Ausführungsform eines erfindungsgemässen Klappentransferventils 1, dargestellt in unterschiedlichen Verschlusspositionen, nämlich einer Offenstellung O (1a und 2a) und Geschlossenstellung G (1b und 2b).
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Das Klappentransferventil 1 ist beispielsweise für den Transfer von Halbleiterelementen oder Substraten in eine gasdicht isolierbare Halbleiter- oder Substratbearbeitungs-prozesskammer vorgesehen. Insbesondere im Bereich der IC- und Halbleiterfertigung, die in einer geschützten Atmosphäre möglichst ohne das Vorhandensein verunreinigender Partikel stattfinden muss, kommen solche Vakuumventile zum Einsatz. Unter einem Substrat ist allgemein im Sinne der Materialwissenschaft ein zu behandelndes Material zu verstehen, wobei insbesondere die Oberfläche des Substrats veredelt oder beschichtet wird. Es kann sich hierbei um einen Wafer aus dem Bereich der Halbleitertechnik, ein Basismaterial einer Leiterplatte oder ein sonstiges insbesondere plattenartiges oder bandartiges Material handeln, das mittels eines Beschichtungs-, Veredelungs- oder Behandlungsverfahren, das im Vakuum oder in Prozessgasumgebung stattfinden muss, entsprechend bearbeitet wird. Ein Substrat ist z.B. auch eine zu beschichtende Glasplatte, beispielsweise für einen Flachbildschirm oder ein Solarpaneel mit einer Dicke von unter 0,5 bis über 5 Millimeter, oder eine Edelstahlfolie oder ein Edelstahlband mit einer Dicke von unter 0,05 bis über 0,2 Millimeter.
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Das Ventil 1 hat ein gasdichtes Ventilgehäuse 10, das die Grundform eines Quaders aufweist, wie in der Figur erkennbar. Zwei gegenüberliegende, in ihrer Projektion fluchtende, langgestreckte Seiten bilden eine Öffnung 11 des Ventilgehäuses 10, welche einen rechteckigen Querschnitt aufweist. Die Öffnung 11 erstreckt sich entlang einer ersten Längsachse 2 und ist von einer ersten Dichtfläche 3 rahmenförmig umschlossen. Die erste Dichtfläche 3 bildet einen ebenen, in das Ventilinnere weisenden Ventilsitz.
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Im Ventilgehäuse 10 ist ein langgestreckter Ventilverschluss 4 angeordnet, der sich entlang einer zur ersten Längsachse 2 im Wesentlichen parallelen zweiten Längsachse 5 erstreckt. Der Ventilverschluss 4 weist eine Verschlussfläche auf, die im Wesentlichen der Fläche der Öffnung 11 entspricht, jedoch etwas grösser ist, so dass er die erste Öffnung 1 überdecken kann. Auf einer Vorderseite des Ventilverschlussbalkens 4 befindet sich also eine Verschlussfläche zum Verschliessen der Öffnung 11.
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Ausserdem ist im Randbereich der Verschlussfläche eine zweite Dichtfläche 6 z.B. in Form eines O-Rings angeordnet. Der O-Ring 6 korrespondiert mit der ersten Dichtfläche 3, er ist also mit der ersten Dichtfläche 3 in gasdichten Kontakt bringbar, also in der Geschlossenstellung G wie in 2b gezeigt. In dieser Geschlossenstellung G stehen die erste Dichtfläche 3 und die zweite Dichtfläche 9 in gasdichtem Kontakt miteinander, in der Offenstellung O ist der Ventilverschlussbalken 4 von der Öffnung 11 weggeschwenkt und gibt die Öffnung 11 frei. Zum Wechsel zwischen Offenstellung O und Geschlossenstellung G weist das Ventil 1 eine Schwenklagerung bzw. eine Schwenkachse 8 zum Verschwenken des Ventilverschlusses 4 um beispielsweise 90° auf. Die Schwenkachse 8 ist dabei parallel zur ersten und zweiten Längsachse 2, 5.
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Zum Öffnen und Schliessen sind auf der Rückseite des Ventilverschlusstellers 4 ein oder mehrere -Beispiel fünf gleich zueinander beabstandete- gleichartige Gelenkverbindungen 7 entlang der zweiten Längsachse 5 angeordnet. Die Gelenkverbindungen 7 bilden eine Wirkverbindung zwischen dem Ventilverschlussbalken 4 und einer Antriebsstange 9.
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Mittels eines (nicht dargestellten) Antriebs, z.B. Linearmotors ist die Antriebsstange 9 parallel zu den Längsachsen 2, 5 bzw. Schwenkachse 8 verschiebbar. Diese Verschiebebewegung wird mittels der Gelenkverbindungen 7 in eine Schwenkbewegung des Ventilverschlusses 4 um die Schwenkachse 8 gewandelt. Hierzu weisen die Gelenkverbindungen beispielsweise Kugelgelenke 12a und 12b an den Kraftübertragungspunkten auf, also an der Antriebsstange 9 und an der Rückseite des Verschlusses 4.
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Der „dreidimensionale“ Kraftfluss mittels der Gelenkverbindungen 9 oder „3D-Lever“ 9 wird in den 3a,b schematisch näher erläutert. Eine lineare Translation der Antriebsstange 8 (gerade weisse Pfeile) wird mittels der Verbindungen 7, welche Kugelgelenke 12a,12b aufweisen, in eine Drehbewegung (gekrümmte weisse Pfeile) um die Schwenkachse 8 transformiert. Anders formuliert, wird die durch die geraden Pfeile angedeuteten Kraftrichtungen mittels der „3D-Lever“ in die durch die runden Pfeile angedeuteten Kraftrichtungen umgewandelt, so dass sich der mittels den Verbindungen 7 an die Antriebsstange 9 gekoppelte Ventilverschluss 4 von einer Offenstellung O in eine Geschlossenstellung G schwenken lässt.
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Das Vakuumventil kann z.B. in oder an der Antriebseinheit einen Wegsensor oder Abstandssensor (nicht dargestellt zum Messen oder Überwachen der Linearbewegung umfassen), ausgebildet als (berührungsloser) induktiver Wegsensor wie z.B. Differenzialtransformator mit verschiebbarem Kern, gepulster induktiver Linear-Positionssensor, PLCD-Wegsensor (Permanent Linear Contactless Displacement Sensor), optoelektronischer Wegsensor, potenziometrischer Wegsensor, magnetostriktiver Wegsensor, kapazitiver Wegsensor oder magnetischer Wegsensor. Mittels eines solchen Weg- oder Positionssensors kann vorteilhaft eine Ist-Position der Antriebsschiene 9 bestimmt werden. Die Positionsmessung kann sich dabei auf die Bestimmung einer oder weniger Positionen beschränken, bevorzugt Offenposition O und/oder Schliessposition S, z.B. im Sinne einer Endlagendetektion oder eine fortlaufende oder kontinuierliche Positionsbestimmung sein, so dass die Position des Antriebsstange 9 fortwährend und insbesondere deren zeitlicher Verlauf bekannt ist.
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Als weitere Option kann das Ventil 1 ein Schloss oder eine Verriegelung aufweisen (nicht gezeigt), um die Antriebsstange 9 und damit den Ventilverschluss in der Offenposition O und/oder Geschlossenposition G zu verriegeln.
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Die 4a-c zeigen eine mögliche Ausführungsform einer Gelenkverbindung 7 im Detail als schematische 3D-Ansichten, wobei 4a die Verbindung 7 als Ganzes zeigt, die 4b deren „unteres“, zum Anschluss an den Ventildeckel vorgesehenes Ende und die 4c das „obere“, zur Verbindung mit der Antriebsstange 9 vorgesehene Ende.
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Im Beispiel ist die Verbindung 7 mittels eines Gabelgelenks 12a' an der Antriebsstange 9 beweglich montiert. Über ein Mittelstück 13 führt die Verbindung 7 zu einem Kardangelenk 12b', dessen freies Ende bzw. zweites Anschlussstück an den Ventilverschluss montiert werden kann. Mittels einer solchen Gelenkverbindung 7 kann der Verschluss durch einen Linearantrieb geöffnet werden, wie in den folgenden 5a-c schematisch dargestellt.
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Die 5a-c zeigen in einer 3D-Seitenansicht den Vorgang des Öffnens des Ventils. In der 5a sitzt der Ventildeckel 4 fest auf der Ventilöffnung, es liegt also die Geschlossenstellung G vor. Durch Verschieben der Antriebsschiene 9 (in die Zeichenebene hinein) wird durch Kraftübertragung und -richtungswandlung mittels der 3D-Gelenkverbindung 7 der Verschluss 4 um die (senkrecht zur Zeichenebene verlaufende) Schwenkachse 8 geschwenkt bzw. angehoben (5b). Durch weitere Translation der Antriebsstange 9 wird der Verschluss 4 weiter angehoben, bis er schliesslich nach einer Rotation um etwa 90° seine Offenposition O erreicht hat.
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Es versteht sich, dass diese dargestellten Figuren nur mögliche Ausführungsbeispiele schematisch darstellen. Die verschiedenen Ansätze können ebenso miteinander sowie mit Verfahren und Vorrichtungen des Stands der Technik kombiniert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5076205 [0006]
- US 5292393 [0006]
- US 20070186851 A1 [0007]
- US 6416037 [0010]
- US 6056266 [0010]
- US 6629682 B2 [0013]
