DE3724465A1

DE3724465A1 - Absperrschieber mit magnetverschluss zur verwendung bei vakuumgeraet

Info

Publication number: DE3724465A1
Application number: DE19873724465
Authority: DE
Inventors: Jack A Dimock
Original assignee: BOC Group Inc
Current assignee: Linde LLC
Priority date: 1986-07-23
Filing date: 1987-07-23
Publication date: 1988-01-28
Also published as: FR2602023A1; FR2602023B1; GB2192974B; JPS6383468A; GB2192974A; GB8717370D0; US4747577A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen Absperr schieber für Vakuumgerät und insbesondere einen verbesserten Absperrschieber mit weitgehend erhöhter Lebensdauer, der mit weniger Stoß- und Vibrationserzeugung arbeitet, um so das Einschleppen von Teilchen in das Vakuumsystem zu reduzieren, ein bei der Bearbeitung von Halbleiterwafern besonders wün schenswertes Ergebnis.

Bisher sind Absperrschieber zur Verwendung bei Vakuumgerät, z.B. Sprühbeschichtungsgeräten, vorgesehen worden, wobei die Schieberanordnung durch einen pneumatischen Betätigungszylin der geöffnet und geschlossen wird, der bei Umgebungsdruck be tätigbar ist und mit einem Balg gasdicht gegenüber dem eva kuierten System abgedichtet ist. Die Absperrschieberanord nung ist in einem Schiebergehäuse eingeschlossen und mitein ander ausgerichtete Öffnungen sind in einander gegenüberlie genden Wänden des Gehäuses vorgesehen. Die Schieberanordnung wird durch einen pneumatische Betätigungszylinder zwischen der offenen und geschlossenen Stellung bezüglich der Anschlu ßöffnungen bewegt. Die Schieberanordnung enthält einen an einem Schlitten angebrachten Schieber, und der Schlitten wird durch einen pneumatischen Betätigungszylinder zwischen einer ersten Stellung betätigt, in der der Schieber offen ist, und einer zweiten Stellung, in der der Schieber ge schlossen ist. Der Schlitten enthält eine Vielzahl von an einer Schrägfläche laufenden Rädern oder Rollen, so daß beim Aufwärtstreiben des Schlittens auf der Schrägfläche der Schieber in die geschlossene Stellung gedrückt wird. Eine de rartige Verschlußschieberanordnung ist in US-PS 42 38 111 beschrieben.

Eine Anwendung für den bekannten Verschlußschieber besteht darin, selektiv eine Schleusenkammer von einer evakuierten Waferbearbeitungs-Hauptkammer bei einer Waferbeschichtungsan lage (mit Kathodenzerstäubung) zu trennen. Die Halbleiterwa fer werden dadurch mit Hilfe von Kathodenzerstäubung be schichtet, daß die Wafer nacheinander in die relativ kleine Schleusenkammer eingeführt werden, die durch den Absperr schieber gegen die Hauptbearbeitungskammer abgedichtet ist. Nachdem die Schleusenkammer evakuiert wurde, wird der Ab sperrschieber geöffnet und der zu beschichtende Wafer durch die Engstelle des Absperrschiebers in die evakuierte Haupt bearbeitungskammer vorgeschoben, in der er zerstäubungsbe schichtet wird. Der beschichtete Wafer wird durch die Öff nung des offenen Schiebers zurück in die Schleuse überführt. Dann wird der Absperrschieber geschlossen und die Schleuse auf Umgebungsdruck gebracht, während die Hauptkammer bei Un terdruck verbleibt, und der beschichtete Wafer wird in sein Behältnis zurückgeführt. Derartige Kathodenzerstäubungs-Be schichtungseinrichtungen sind in US-PS 45 23 985 beschrie ben, und die in dieser Schrift gegebene Offenbarung wird zu Referenzzwecken zum Teil dieser Beschreibung erklärt.

Ein bei dem bekannten Absperrschieber entstehendes Problem besteht bei dieser Anwendung darin, daß der Absperrschieber bei der Bearbeitung jedes Wafers zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Stellung hin- und herbewegt werden muß. Damit erfährt bei einer Produktions-Bearbeitungsmaschi ne der Verschlußschieber viele tausend Verschließzyklen. Der Balg, der den pneumatischen Betätigungszylinder des Absperr schiebers von der Vakuumkammer trennt, neigt dann dazu, zu ermüden und rissig zu werden, so daß die Verschlußschiebera nordnung nicht mehr betriebsfähig ist. Ein weiteres Problem besteht darin, daß die Schieberschlittenanordnung mit den an den Schrägflächenaufbauten aufsitzenden Rädern oder Rollen einen beträchtlichen Stoß- und Vibrationsanfall erzeugt, wo durch in außerordentlichen Ausmaß Teilchen in der evakuier ten Zerstäubungseinrichtung losgerissen werden.

Es ist wünschenswert, einen verbesserten Verschlußschieber mit einer besseren Gasabdichtungsanordnung für den pneumati schen Betätiger zu schaffen, um den Balg zu beseitigen, der zum Ermüden neigt, so daß die Betriebslebensdauer des Schie bers verlängert werden kann. Es ist gleichfalls erwünscht, einen Absperrschieber zu schaffen mit reduzierter Stoß- und Vibrationbelastung beim Öffnen und Schließen, um so das Los schlagen von verunreinigenden Teilchen in der Vakuumausrü stung zu reduzieren.

Das prinzipielle Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen verbesserten Absperrschieber zur Verwendung in einer Vakuumausrüstung zu schaffen, der eine erhöhte Betriebs lebensdauer und eine geringere Stoß- und Vibrationsbela stung aufweist, um dadurch auch die Verunreinigung durch los geschlagene oder losgerissene Teilchen innerhalb des Vakuum gerätes herabzusetzen.

Dazu wird erfindungsgemäß ein Magnetaufbau wirksam mit dem Absperrschieber verbunden, um den Schieber in gasdichte Anlage an dem Schiebersitz dadurch zu bringen, daß eine ma gnetisch erzeugte Kraft zwischen dem Schiebersitz und dem Schieber erzeugt wird, wodurch der Absperrschieber gasdicht geschlossen wird unter reduzierter Stoß- und Vibrationsbela stung, womit auch die Teilchen-Verunreinigung der Vakuumaus rüstung reduziert wird.

Dazu enthält erfindungsgemäß der Magnetaufbau zum Schließen des Absperrschiebers einen Permanentmagneten, der wirksam mit den Schieber verbunden ist und mit diesem zum Eingriff mit einem ferromagnetischen Aufbau bewegbar ist, der mecha nisch mit dem Schiebersitz gekoppelt ist, um die Zugkraft zwischen Schiebersitz und Schieber zum Schließen des Absperr schiebers zu erzeugen.

Weiter ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, um wahlweise die durch den Magnetaufbau erzeugte Schließkraft zu steuern, so daß beim Gebrauch der Schließvorgang des Absperrschiebers kontrollierbar ist.

Weiter wird erfindungsgemäß der Magnetaufbau zum Schließen des Absperrschiebers mit einer Vielzahl von länglichen Per manentmagneten versehen, die um eine allgemein zu ihren Längsachsen parallele Drehachse drehbar sind, um wahlweise die durch die Magneten zwischen dem Schieber und dem Schie bersitz erzeugte Schließkraft zu steuern, um so im Betrieb den Schließvorgang des Absperrschiebers zu kontrollieren.

Weiter enthält erfindungsgemäß ein zur Hin- und Herbewegung des Schiebers zwischen seiner offenen und geschlossenen Stel lung vorgesehener pneumatischer Betätiger einen länglichen hohlen Zylinder, der innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, wobei ein ferromagnetischer Kolben innnerhalb des Zylinders bewegbar angebracht ist und durch die Zylinderwände von dem Inneren des Schiebergehäuses abgetrennt ist. Ein Gleiter ist an der Außenseite des Zylinders in Axialrichtung bewegbar angebracht und magnetisch mit dem ferromagnetischen Kolben in dem Zylinder gekoppelt, so daß die Betriebslebenszeit der Betätigung im Gebrauch verlängert ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung bei spielsweise näher erläutert; in dieser zeigt:

Fig. 1 einen teilweise schematischen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Absperrschiebers,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Schieber nach Fig. 1, gemäß Linie 2-2 in Pfeilrichtung gesehen,

Fig. 3 eine Darstellung ähnlich Fig. 2 einer anderen Ausführung der vorliegenden Erfindung,

Fig. 4 eine Schnittdarstellung des Absperrschiebers aus Fig. 3 nach Linie 4-4 in Pfeilrichtung ge sehen,

Fig. 5 eine Querschnittansicht eines Teils des Auf baus nach Fig. 3, nach Linie 5-5 in Pfeilrich tung gesehen,

Fig. 6 eine Seitenansicht des Aufbaus nach Fig. 5, wie durch die Kurve 6-6 angezeigt,

Fig. 7 eine Seitenansicht des Aufbaus aus Fig. 6, längs Linie 7-7 in Pfeilrichtung gesehen,

Fig. 8 ein Querschnitt durch einen Teil des Aufbaus nach Fig. 3 nach Linie 8-8, in Pfeilrichtung gesehen,

Fig. 9 eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils des Aufbaus nach Fig. 3 längs Linie 9-9, in Pfeilrichtung gesehen, und

Fig. 10 eine vergrößerte Schnittansicht eines Abschnit tes des Aufbaus nach Fig. 2, längs Linie 10-10 in Pfeilrichtung gesehen.

In Fig. 1 und 2 ist ein Absperrschieber 11 erfindungsgemä ßer Art gezeigt. Der Absperrschieber besitzt ein evakuierba res rechtwinkliges Hohlgehäuse 12, beispielsweise aus Edel stahl, mit zwei miteinander ausgerichteten Anschlußöffnungen 13 in einander gegenüberliegenden breiten Seitenwänden des Gehäuses 12. Die Anschlußöffnungen 13 werden durch die Innen seiten von hohlen rechtwinklingen Flanschteilen 14 aus nicht magnetisierbarem Edelstahl bestimmt. Die Innenfläche 15 eines der Flanschteile 14 dient als die Öffnung 13 umgehen der Schiebersitz. Der Schiebersitz 15 besitzt eine Zentral achse 16, die senkrecht auf der Ebene des Schiebersitzes 15 steht und mitten durch die Öffnung 13 des Schiebergehäuses hindurchgeht. Eine Vielzahl von länglichen Elektromagneten 17 sind in dem Flanschteil 14 eingebettet.

Elektromagneten 17 besitzen jeweils ein längliches magne tisch permeables Kernteil 18 aus Weicheisen, auf das eine Er regungsspule 19 aufgewickelt ist. Das innere Ende des Elek tromagneten 17 wird durch ein längliches Polelement 21 abge schlossen, das aus ferromagnetischem Edelstahl besteht. Die verschiedenen Elektromagneten 17 sind in Reihe an einer Stromversorgung 22 angeschlossen. Der Strom dieser Stromver sorgung 22 wird über einen Schalter 23 und einen Einstellwi derstand 24 gesteuert. Die Elektromagneten 17 erzeugen, wenn sie mit elektrischem Strom beaufschlagt sind, eine Magneti sierung quer zu ihren Längsachsen , wobei die Polarisations richtung allgemein parallel zur Achse 16 des Schiebersitzes 15 verläuft.

Ein rechtwinkliges plattenförmiges Schieberteil 25 ist in seiner geschlossenen Stellung so angeordnet, daß es den Ven tilsitz 15 überdeckt; es ist starr mit einer Trägerplatte 26 verbunden. Die Schieberplatte besteht aus einem ferromagneti schen Edelstahl und enthält eine Vielzahl von länglichen Per manentmagneten 27, die am Umfang der Schieberplatte 25 an geordnet sind, und zwar so, daß sie im geschlossenen Zustand mit den Elektromagneten 17 ausgerichtet sind. Die Permanent magneten 27 sind quer zu ihrer Längsachse in einer Richtung allgemein parallel zur Achse 16 des Schiebersitzes 15 polari siert. Bei einem typischen Ausführungsbeispiel sind die Per manentmagneten 17 aus einem Magnetmaterial gefertigt, das Kobalt und seltene Erdmetalle enthält. Die Schieberplatte 25 wird durch die Trägerplatte 26 mit Hilfe einer Vielzahl von Stiften 28 getragen, die durch miteinander ausgerichtete Bohrungen in dem Magneten 27 hindurchgehen, und die Stifte 28 verlaufen allgemein parallel zur Achse 16 des Schiebersit zes 15. Eine zentral angeordnete Zugfeder 29 spannt die Schieberplatte 25 zum Träger 26 hin vor.

Die dem Schiebersitz 15 zugewendete Oberfläche der Schieber platte 25 enthält eine die Öffnung 13 umgebende Nut 31, in die ein elastischer O-Ring 32 eingesetzt ist. Der O-Ring 32 bewirkt eine Gasabdichtung zwischen der Schieberplatte 25 und den Schiebersitz 15, wenn dieser O-Ring 32 in dichte Druckanlage geführt wird durch die Elektromagneten 17, die mit den Permanentmagneten 27 an Schieberplatte 25 zusammen wirken.

Die Trägerplatte 26 ist an einem pneumatischen Betätiger 34 befestigt, zu dem ein Gleiter 35 gehört, der an der Außensei te eines pneumatischen Betätigungszylinders 36 und einem Paar paralleler in Seitenrichtung mit Abstand voneinander versehener Führungssstäbe 37 und 38 gleitet. Der Betätigungs zylinder 36 und die Führungsstäbe 37 und 38 sind an ihren Enden in Laschen 39 und 41 festgelegt, die an der Innenseite der Wand des Gehäuses 12, z.B. durch nicht gezeigte Schrau ben, befestigt sind. Der Pneumatikzylinder 36 und die Gleite ranordnung 35, die das Betätigunsglied bilden, sind von der Firma Festo Pneumatic Co., Hauppauge, N.Y., als stangenloser Linearantriebszylinder DGO 16 mit einem Hub von 17,8 cm (7′′) erhältlich. Diese Art Pneumatikzylinder wird später mit Bezug auf Fig. 10 näher erläutert.

Der hohle Zylinder 36 enthält einen magnetischen Kolben, der pneumatisch in Axialrichtung des Zylinders 36 bewegt wird und magnetisch durch die Wand des Zylinders mit Permanentmag neten im Gleiter 35 gekoppelt ist, so daß die pneumatische erzeugte Bewegung des Kolbens im Zylinder 36 eine entspre chende Bewegung des Gleiters 35 an der Außenseite des Zylin ders 36 erzeugt. Die Druckluftanschlüsse für das Innere des Hohlzylinders 36 sind an den jeweiligen Enden durch Anschlüs se in den jeweiligen Laschen 39 und 41 hergestellt. Die An schlüsse sind mit einer Druckgasversorgung über eine Verroh rung im Gehäuse 12 verbunden, die dann aus dem Gehäuse her ausgeführt ist, und zwar durch übliche, nicht dargestellte gasdichte Durchführungen.

Im Betrieb wird der pneumatische Betätiger 34 durch Zufüh rung von Druckgas zu dem Zylinder 36 beaufschlagt, so daß der im Zylinder 36 enthaltene Kolben sich zu der Achse 16 des Schiebersitzes 15 bewegt. Dadurch wird der Gleiter 35 und die daran befestigte Trägerplatte 26 senkrecht zur Rich tung der Achse 16 zum Schiebersitz 15 hin vorgeschoben, wie es der in Fig. 1 und 2 dargestellten Schließstellung ent spricht. Wenn die Schieberplatte 25 die Öffnung 13 und damit den Schiebersitz 15 überdeckt, werden die Elektromagneten 17 über den Schalter 23 und den Einstellwiderstand 24 von der Stromversorgung 22 beaufschlagt, so daß ein Magnetfeld mit zur Polarität der Permanentmagneten 27 entgegengesetzter Po larität entsteht und der Schieber 25 parallel zur Achse 16 des Schiebersitzes in gasdichte Anlage an den Schiebersitz 15 angezogen wird. Insbesondere wird die Schieberplatte 25 zu den Elektromagneten 17 hingezogen, so daß der O-Ring 32 zwischen dem Schiebersitz 15 und der Schieberplatte 25 unter Druck gerät und so die Gasabdichtung ergibt.

Der Absperrschieber 11 ist so geschlossen und seine Schließ geschwindigkeit kann gesteuert werden durch den Einstell widerstand 24, um so die erforderliche Verschlußrate des Schieberteiles 11 zu erzeugen. Bei einem typischen Ausfüh rungsbeispiel hat die Schieberöffnung 13 einen Durchmesser von 7,62 bis 25,40 cm (3′′ bis 10′′) und hält im geschlossenen Zustand einem Druckunterschied von einer Atmosphäre ohne Leckverluste aus, so daß eine Schleuse oder eine andere Vor richtung an einer Seite des Absperrschiebers 11 mit Atmosphä rendruck beaufschlagt werden kann, während die andere Seite des Schiebers sich bei einem relativ niedrigem Druck zwi schen 0,133 und 1,333×10^-6 Pa (= 10^-3 und 10^-8 Torr) befindet.

Um den Absperrschieber 11 zu öffnen, werden die Elektromagne ten 17 entregt oder mit Strom in entgegengesetzter Richtung beaufschlagt, um so die magnetische Zugkraft zwischen der Schieberplatte 25 und dem Schiebersitz 15 zu reduzieren bzw. eine Abstoßungskraft zu erzeugen, die zusamnen mit der Zugfe der 29 die Schieberplatte 25 vom Ventilsitz 15 wegzieht und den Absperrschieber 11 öffnet. Nachdem der Absperrschieber 11 geöffnet wurde, wird der Betätiger 34 mit Gasdruck beauf schlagt, der dem Zylinder 36 so zugeführt wird, daß der Kolben und damit der Gleiter sich in Richtung senkrecht zur Achse 16 des Schiebersitzes 15 und davon weg in eine Lage be wegen, die im wesentlichen am entgegengesetzt liegeneden Ende des Betätigungszylinders 36, d.h. der unteren Lasche 41 benachbart ist. Dadurch wird der Schieber 25 im wesentlichen so weit entfernt, daß ungehinderter Durchgang durch die Öff nungen 13 vorhanden ist.

In den Fig. 3, 4 und 5 ist eine alternative Ausführung des Sperrschiebers 11 erfindungsgemäßer Art dargestellt. Für gleiche oder gleichartige Elemente sind in diesen Figuren die gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 1 und 2 verwen det. Der Absperrschieber 11 nach Fig. 3 bis 5 ist im wesent lichen gleichartig wie der nach Fig. 1 und 2 aufgebaut, jedoch sind die Elektromagneten 17 hier durch Permanentmag net-Anordnungen 45 und 46 (Fig. 6) ersetzt, die an der Schie berplatte 25 befestigt und mit ihr bewegbar sind, um die Mag netkraft zum Schließen des Absperrschiebers 11 zu erzeugen. Insbesondere sind die beiden länglichen Permanentmagnetanord nungen 45 und 46 einander gegenüberliegend zu beiden Seiten der Achse 16 des Schiebersitzes 15 angeordnet, wobei die Mag neten 45 und 46 über nicht dargestellte Schrauben an der Schieberplatte 25 befestigt sind.

Die Permanetmagnetanordnungen 45 und 46 sind mit mehr Einzel heiten in Fig. 8 dargestellt, und enthalten jeweils zwei längliche Polelemente 47 und 48 aus einem entsprechenden fer romagnetischem Material, z.B. kaltgewalztem Stahl. Die Pole lemente 47 und 48 sind voneinander durch eine längliche rechtwinklige Abstandsscheibe 49, z.B. aus Aluminium, ge trennt und sind mittels einer Vielzahl von Schrauben mitein ander zusammengeklemmt, die durch Bohrungen 51 durch ein längliches Deckelteil 52 von J-förmigen Querschnitt, die je weiligen Polteile 47 und 48 und das Abstandsteil 49 hindurch treten.

Eine in Längsrichtung verlaufende Bohrung 53 geht axial durch die Anordnung hindurch, und eine Permanentmagnetanord nung 54 ist koaxial zur Bohrung 53 so eingesetzt, daß sie darin drehbar ist. Die Permanentmagnetanordnung 54 enthält ein länglich-rechtwinkliges, relativ dünnes Permanetmagnet glied 55 aus Neodym-Eisen-Bor, im Handel erhältlich von der Firma Magnet Sales, Culver City, Californien, das in einer Richtung quer zu den Hauptflächen des rechtwinkligen Perma nentmagnetelementes 55 permanent magnetisiert ist. Der Perma nentmagnet 55 ist zwischen zwei im wesentlichen halbzylindri sche Polstücke 56 und 57 aus kaltgewalztem Stahl mittels eines entsprechenden Epoxidklebers eingeklebt. Wenn die Per manetmagnetanordnung 54 so gedreht wird, daß die Magnetisie rungsrichtung mit einer Radiallinie durch die Zentralachse des Magneten 55 und die nichtmagnetischen Teile 49 und 52 verläuft, dann ist die magnetomotorische Kraft des Permanent magneten 55 im wesentlichen durch die jeweiligen Polstücke 47 und 48 kurzgeschlossen, so daß keine magnetische Zugkraft zwischen den Polstücken 47 und 48 und dem aus ferromagneti schen Material, z.B. magnetisierbarem Edelstahl 410, gefer tigten Flansch 14 erzielt wird. Wenn jedoch die Permanentmag netanordnung 54 so gedreht wird, daß die Polarisierung des Permanetmagneten senkrecht auf der die beiden nicht magneti sierbaren Teile 49 und 52 verbindenden Radiallinie steht, be sitzen die Polstücke 47 und 48 einander entgegengesetzte Po larität und erzeugen ein merkliches Magnetfeld über dem Ab standsstück 49, wodurch eine wesentliche magnetische Polari sation in dem ferromagnetischen Flansch 14 induziert wird. Diese induzierte Polarisation des Flansches 14 erzeugt eine merkliche Zugkraft von beispielsweise 2 669 kN (= 600 pd) zwischen den Permanentmagneten 45 und 46 und dem Flansch 14, um die Permanetmagnete und die damit verbundene Schieberplat te 25 in dichtende Anlage gegen den Ventilsitz 15 zu ziehen und dabei den O-Ring 32 zusammenzupressen.

Die Schieberplatte 25 ist an einer darunterliegenden Träger platte 61 mittels einer Vielzahl von nach außen vorstehenden Fahnen oder Zungen 62 eingefangen, die über Zugfedern 64 mit Stiften 63 in der Trägerplatte 61 verbunden sind. Die Zugfe dern 64 sitzen innerhalb von Schlitzen 65 und Bohrungen 65 A, die durch die Trägerplatte 61 hindurchgehen. Die Trägerplat te 61 enthält nach Fig. 6 und 7 eine Quervertiefung 66, in der die Schieberplatte 25 gleitend aufgenommen ist. Schul tern 67 und 68 an den einander gegenüberliegenden Ufern der Vertiefung 66 dienen dazu, die Schieberplatte 25 gegen eine Längsbewegung darin zurückzuhalten, während die Fahnen oder Zungen 62 innerhalb der Schlitze 65 und Bohrungen 65 A beweg bar sind und dazu dienen, die Bewegung der Schieberplatte 25 relativ zur Trägerplatte 61 in Seitenrichtung zu begrenzen.

Zwei längsgerichtete Führungsstäbe 69 und 71 sind innerhalb von Längsbohrungen 72 und 73 in der Trägerplatte 61 aufgenom men. Die Stäbe 69 und 71 sind in den Bohrungen 72 und 73 mit tels Stellschrauben gehalten, die durch Quer-Gewindebohrun gen 74 in der Trägerplatte 61 eingreifen, welche die Längs bohrungen 72 und 73 überschneiden.

Die Stäbe 79 und 71 gehen durch Längsbohrungen in einem Gleitklotz 75 des pneumatischen Betätigers 34. Die Enden der Stäbe 69 und 71 sind mit Flanschen 76 versehen, die als An schläge dienen. Druckfedern 77 sind koaxial um die Stäbe 69 und 71 zwischen der Trägerplatte 61 und dem Gleitklotz 75 eingesetzt.

Jochglieder 78 und 79 sind an dem Gleitklotz 75 starr befe stigt und stehen in Seitenrichtung davon ab. Kugellager-An ordnungen 80 (Fig. 9) sitzen an den Enden der Jochteile 78 und 79 zum Eingriff in längliche Öffnungen 81 in dem Ende von längsgerichteten Betätigungsschäften 82, die fest an Hülsen 83 von Dreh/Längs-Bewegungswandlern 84 üblicher Art angebracht sind. Derartige Wandler sind als Rollnut R Os zillatoren, Modell 25B10-4 von der Firma Flennor Inc., Geor getown, Connecticut erhältlich. Die Hülse 83, die fest an dem Betätigerschaft 82 angebracht ist, enthält eine Vielzahl von Längsbohrungen wie 85 zur Gleitaufnahme von längsgerich teten Stiften 86, welche in Längsbohrungen 87 in Laschen 88 verankert sind, welche wiederum fest an den Enden der Perma nentmagnetanordnungen 45 und 46 angebracht sind.

Der längsgerichtete Permanentmagnet 54 der Permanentmagneta nordnung 46 ist mit einer drehbaren Antriebswelle 89 des Rollnut-Oszillators 84 über einen Kragen 91 gekoppelt, der auf die jeweiligen Wellen 89 und 54 über Klemmen 93 bzw. 94 geklemmt ist. Ein wendelförmiger Schlitz 95 ist in der zen tralen Antriebswelle 89 des Rollnut-Oszillators 84 vorgese hen und ein radialgerichteter, an der Hülse 83 befestigter Stift 96 läuft in dem Wendelschlitz 95. Während die Hülse 83 sich an den Stiften 86 in Axialrichtung bewegt, erteilt der radialgerichtete Stift 96 in dem Wendelschlitz 95 der Zen tralwelle 89 des Rollnut-Oszillators 84 eine Drehung, die auf die Zentralwelle 54 der Permanentmagnetanordnungen 45 und 46 übertragen wird. Jeder Rollnutoszillator 84 ist so an geordnet, daß der Permanentwelle 54 eine Drehung um 90° Grad erteilt wird, wenn das Joch 78 einen linearen Weg von 25,4 mm (1′′) zurücklegt, so daß bei diesem Weg die Permanentmagne tanordnungen 45 und 46 aus einem Zustand ohne magnetische An ziehung für den Sitzflansch 14 in einen Zustand maximaler An ziehung für diesen Sitzflansch 14 gelangen. Die Verlängerung der Öffnung 81 in der Antriebswelle 82 nimmt die Seitenbewe gung der Schieberplatte 25 und der Permanentmagnetanordnun gen 45 und 46 beim Schließen des Absperrschiebers 11 auf.

Wenn im Betrieb der Absperrschieber 11 geschlossen werden soll, wird der pneumatische Betätiger 34 in der mit Bezug auf die Ausführung nach Fig. 1 und 2 beschriebenen Weise be tätigt, so daß der Gleitklotz 75 in Längsrichtung des Zen tralzylinders 36 und der Führungsstäbe 37 und 38 zu der ge schlossenen Stellung nach Fig. 3 und 4 hin gleitet. Wenn die Trägerplatte 61 an einem Anschlag 98 anlegt, der am Ende des Gehäuses 12 nach innen vorsteht, sind die Druckfedern 77 zu sammengedrückt und die Joche 78 und 79 schieben sich weiter vor unter Betätigung der Rollnut-Oszillatoren 84, so daß die Permanentmagneten 54 innerhalb der Permanentmagnetanordnun gen 45 und 46 gedreht werden, wodurch eine zunehmende magne tische Schließkraft zwischen der Schieberplatte 25 und dem Schiebersitz 15 erzeugt wird. Durch diese Magnetkraft wird schließlich der Druck-Dichtring 32 gegen den Schiebersitz 15 angepreßt und dadurch gasdicht abgedichtet.

Wenn der Absperrschieber 11 geöffnet werden soll, wird der pneumatische Betätiger 34 in umgekehrter Richtung beauf schlagt, so daß der Gleitklotz 75 an den Führungsstangen 37, 38 und dem Zentralzylinder 36 zurückgezogen wird. Wenn der Gleitklotz genügend weit zurückgezogen wurde, daß er an die Anschläge 76 an den Stäben 69 und 71 anlegt, wird eine weite re Rückholbewegung des Gleitklotzes 75 auf die Trägerplatte 61 übertragen, um diese mit der daran befestigten Schieber platte 25 zurückzuholen. Wenn der Gleitklotz 75 an dem Pneu matikzylinder 36 und den Führungsstäben 37 und 38 vollstän dig zurückgezogen wurde, wird die Schieberplatte 25 in die vollständig zurückgezogene oder geöffnete Stellung bewegt, wie vorher in bezug auf Fig. 1 und 2 beschrieben.

Wenn der Gleitklotz 75 des pneumatischen Betätigers 34 aus der vollständig geschlossenen Stellung zurückgezogen wird, während die Federn 77 noch gedrückt sind, ziehen die Joche 78 und 79 die Betätigerschäfte 82 der Rollnut-Oszillatoren 84 von den Laschenteilen 88 weg und lassen dadurch die Perma nentmagneten 54 der Permanentmagnetanordnungen 45 und 46 eine Drehung durchführen, um die Magnetkraft der Permanent magnetanordnungen 45 und 46 zunehmend kurzuschließen. Wenn die magnetmotorischen Kräfte der Magnetanordnungen 45 und 46 kurzgeschlossen sind, ziehen die Zugfedern 64, die die Schie berplatte 25 an der Trägerplatte 61 halten, die Schieberplat te 25 aus der dichtenden Anlage an dem Schiebersitz 15 ab. Wenn der Gleitklotz 75 an den Anschlägen 76 anliegt, läßt er die Trägerplatte an dem Hauptzylinder 36 und den Führungsstä ben 37 und 38 in die vollstänig zurückgezogene Stellung aus fahren.

In Fig. 10 ist der pneumatische Betätiger 34 im einzelnen dargestellt. Das hohlzylindrische Rohr oder der "Finger" 36 bildet einen Teil der Wand des Gehäuses 12 und enthält einen Kolben 111, der sich in Axialrichtung des Zylinders 36 gerad linig gleitend bewegen kann in Abhängigkeit von Druckgas, das über die Gasanschlüsse 112 oder 113 in den Endverschluß teilen 114 bzw. 115 eintritt, die die Enden des Zylinders 36 abschließen. Nicht dargestellte Rohre sind mit einer Gas druckquelle verbunden und schließen sich an die Einlässe 112 und 113 an. Der Gasdruck kann jeweils an einen der Gasan schlüsse 112 oder 113 angelegt werden, um den Kolben 111 in die jeweilige Richtung innerhalb des Zylinders 36 zu drän gen.

Der Kolben 111 enhält eine axiale Anordnung aus ringförmigen Permanentmagnetteilen 116 zur Erzeugung intensiver Magnetfel der, die durch die dünne Wand des Zylinders 36 hindurchtre ten und eine Anziehwirkung auf eine gleichartige Anordnung von Ringmagneten 117 auszuüben, die am Innenumfang des Glei ters 35 sitzen. Damit dient die auf den Kolben durch den Gas druck über die Gasanschlüsse 112 und 113 ausgeübte Kraft dazu, den Kolben 111 innerhalb des Zylinders 36 hin und her zu bewegen, und gleichzeitig muß der Gleiter 35 durch seine magnetische Kopplung über die zusammenwirkenden Magnetanord nungen 116 und 117 der Bewegung des Kolbens 111 folgen. Diese Art von Betätiger wird ein kolbenstangenloser Linearan triebszylinder genannt und ist über die Firma Festo Pneuma tics im Handel erhältlich.

Bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführung des Absperr schiebers wurden die Elektromagneten 17 so dargestellt, daß sie im Flansch 14 des Schiebersitzes 15 angeordnet sind, wäh rend die Permanentmagneten 27 am Schieber 25 angebracht sind. Das ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, die An bringungsstellen der Elektromagnete 17 und Permanentmagnete 27 können auch ausgetauscht werden, so daß die Elektromagne ten am Schieber 25 und die Permanentmagneten 27 oder entspre chendes ferromagnetisches Material in Flansch 14 des Schie bersitzes 15 eingebettet ist. Bei der Absperrschieberausfüh rung nach Fig. 3 bis 5 können die Permanentmagnetanordnungen 45 und 46 in dem Flansch 14 aufgenommen sein und die damit zusammenwirkenden ferromagnetischen Teile können an der Schieberplatte 25 sitzen.

Als Vorteil des erfindungsgemäßen Absperrschiebers kann auch noch seine Fähigkeit, viele Durchläufe ohne Versagen zurück zulegen, mehr als bei den bekannten Schiebern, erwähnt wer den, da ein zylinderstangenloser Linearantriebszylinder und pneumatischer Betätiger 34 verwendet wird. Die Verun reinigung durch losgeschlagene Teilchen wird deswegen sehr weitgehend reduziert, weil beim Schließen des Schiebers in folge der Verwendung des magnetischen Verschlußmechanismus Stöße und Vibrationen weitgehend herabgesetzt sind.

Claims

1. Absperrschiebervorrichtung, bei der ein Schiebersitzauf bau (15) eine Öffnung in einem Fluiddurchlaß (13) um gibt, und die Fluidströmung durch die Öffnung mittels eines Schieberaufbaus gesteuert wird, der allgemein in einer zur Achse (16) des Schiebersitzes senkrechten Richtung verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß Magnet-Verschlußmit tel (17; 45, 46) vorgesehen sind, die mechanisch wirk sam dem Schiebersitzaufbau (15) und dem Schieberaufbau (25, 26) zugeordnet sind, um den Schiebersitzaufbau und den Schieberaufbau in Gasabdichtungs-Anlage miteinander zu bringen durch Ausüben einer magnetisch erzeugten Kraft zwischen dem Schiebersitz (15) und dem Schieber aufbau (25, 26), wobei eine vorherrschende Komponente der Kraft in einer Richtung parallel zur Achse (16) des Schiebersitzes (15) erzeugt ist, wodurch der Absperr schieber gasdicht abgeschlossen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetmittel einen mechanisch mit dem Schieberaufbau (25) gekoppel ten und mit diesem bewegbaren Permanentmagneten (55) enthalten, sowie einen mechanisch mit dem Schiebersitz aufbau (15) gekoppelten ferromagnetischen Aufbau (14), und daß ein durch den Permanentmagneten (55) bei seiner Zu sammenwirkung mit dem ferromagnetischen Aufbau (14) er zeugtes Magnetfeld die Zugkraft zwischen dem Schieber sitzaufbau (15) und dem Schieberaufbau (25) zum Schlie ßen des Absperrschiebers erzeugt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Steuermittel (23, 24; 54) vorgesehen sind, die wahlweise die durch die Magnetmittel (14; 55) zwischen dem Schieberaufbau und dem Schiebersitzaufbau erzeugte Zugkraft zu steuern, um den Schließvorgang des Schieberventils im Gebrauch zu steuern.

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, da druch gekennzeichnet, daß die Magnetmit tel eine Vielzahl von länglichen Permanentmagneten (27; 55) enthalten, wobei die Magnetisierungsrichtung der Permanentmagnete quer zu deren Längsachse liegt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagne te (27; 55) in einer im wesentlichen senkrecht zur Achse (16) des Schiebersitzes (15) liegenden Ebene ange ordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Paar Permanentmagnete (27; 55) an entgegengesetzten Seiten der Achse (16) des Schiebersitzes (15) angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (79, 84) vor gesehen sind, zum Drehen der länglichen Permanentmagne te (55) um eine allgemein zu ihren Längsachsen paral lele Umdrehungsachse, um wahlweise die durch die Magne ten zwischen dem Schieberaufbau (25) und dem Schieber sitzaufbau (15) erzeugte Zugkraft zu steuern, wodurch der Schließvorgang des Absperrschiebers im Gebrauch ge steuert ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der ferromagnetische Aufbau einen Elektromagneten (18, 19) und Mittel (22, 23, 24) zum Beaufschlagen des Elektromagneten mit elek trischem Strom enthält zur Erzeugung der Zugkraft zwi schen dem Schiebersitzaufbau und dem Schieberaufbau zum Schließen des Absperrschiebers.

9. Absperrschiebervorrichtung zur Verwendung bei einer Va kuumausrüstung und dergleichen, mit:
einem Gehäuse (12) mit mindestens zwei einander gegen überliegenden Wänden, die Öffnungen (13) enthalten und dadurch einen Gasdurchlaß durch das Gehäuse bestimmen, und einem eine der Öffnungen (13) umgebenden Schieber sitz (15) mit einer Mittelachse (16), dadurch gekennzeichnet, daß eine Schieberanord nung (25, 26) in dem Gehäuse (12) angebracht ist zur wahlweisen Anlage an den Schiebersitz (15) in Gasabdich tungs-Eingriff zum wahlweisen Abdichten der Öffnung (13) in gasdichter Weise zum Schließen des Absperrschie bers (11),
daß die Schieberanordnung einen Träger (26) enthält, daß an dem Träger (26) eine Schieberplatte (25) ange bracht ist,
daß mit dem Träger (26) ein Betätiger (34) zur wieder holten Hin- und Herbewegung der Schieberplatte (25) in einer allgemein senkrecht zur Achse (16) des Schieber sitzes (15) stehenden Richtung zwischen einer ersten Stellung, in der die Schieberplatte (25) den Schieber sitz (15) überdeckt, und einer zweiten Stellung, in der die Schieberplatte (25) von Schiebersitz (15) abgesetzt ist, und
daß ein Magnetaufbau (17; 45, 46) vorgesehen ist, der wahlweise mechanisch wirksam dem Schiebersitz (15) und der Schieberplatte (25) zugeordnet ist, um den Schieber sitz und die Schieberplatte magnetisch in Gasabdich tungs-Anlage zu einander zu drängen, wodurch der Ab sperrschieber wahlweise gasdicht geschlossen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetaufbau eine Vielzahl von länglichen Permanentmagneten (27; 55) enthält, deren Magnetisierungsrichtung quer zu ihrer Längsachse liegt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Per manentmagneten (27) an gegenüberliegenden Seiten der Achse (16) des Schiebersitzes (15) angeordnet sind, wobei ihre Längsachsen in einer allgemein senkrecht zur Achse (16) des Schiebersitzes (15) liegenden Ebene ange ordnet sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Drehen der Permanentmagnete (27; 55) vorgesehen sind, um diese um ihre Längsachse zu drehen, um selektiv die Schieber schließkraft zwischen dem Schiebersitz und der Schieber platte zu steuern.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, da durch gekennzeichnet, daß die beiden Permanentmagneten (27; 55) mit der Trägerplatte (26) be wegbar und von ihr abgestützt sind.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Perma nentmagneten (27; 55) einen Teil der Schieberanordnung bilden und der Schiebersitz (15) einen aus ferromagneti schen Material bestehenden Abschnitt (14) enthält zur magnetischen Zusammenwirkung mit den Permanentmagneten zur Erzeugen der Schließkraft für den Absperrschieber.

15. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagne ten (27) einen Teil der Schieberanordnung bilden und daß ein starr an dem Schiebersitz (15) angebrachter Elektromagnet (18, 19) vorgesehen ist, der magnetisch mit den Permanentmagneten (27) zur Erzeugung der Schließkraft für den Absperrschieber zusammenwirkt.

16. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätiger einen hohlen länglichen Zylinder (36) in dem Gehäuse (12) enthält,
daß in dem Hohlzylinder (36) axial bewegbare ferromagne tische Einrichtungen (116) vorgesehen sind, die durch die Wände des Hohlzylinders (36) vom Inneren des Gehäu ses (12) abgetrennt sind,
daß ein axial an dem Hohlzylinder (36) bewegbares Glei termittel (75) außerhalb des Zylinders angebracht und magnetisch (117) mit den innerhalb des Zylinders befind lichen ferromagnetischen Einrichtungen (116) gekoppelt ist,
daß der Träger (26) mit dem Gleitermittel (75) gekop pelt und mit diesem bewegbar ist, um die Schieberplatte (25) in einer allgemein senkrecht auf der Achse (16) des Schiebersitzes (15) stehenden Richtung zwischen der ersten und der zweiten Stellung hin und her zu bewegen, und
daß innerhalb des Zylinders (36) Drängermittel (111, 112, 113) zur Bewegung der ferromagnetischen Einrichtung (116) des Zylinders vorgesehen sind, um eine entspre chende Axialbewegung des Gleitermittels (75) und der Schieberplatte (25) zu erzeugen, wodurch die Lebensdau er des Betätigers verlängert ist.

17. Absperrschiebervorrichtung zur Verwendung mit Vakuumaus rüstung und dergleichen, mit:
einem Gehäuse (12) mit einander gegenüberliegenden Wänden, die mit Öffnungen (13) versehen sind und einen Gasdurchlaß durch das Gehäuse (12) bestimmen,
einem Schiebersitz (15), der eine der Öffnungen (13) umgibt und eine Mittelachse (16) besitzt,
einer in dem Gehäuse angebrachten Schieberanordnung (25, 26) zum wahlweisen Bedecken des Schiebersitzes in gasdichter Anlage zum wahlweisen Abdichten in gasabdich tender Weise zum Schließen des Absperrschiebers, da durch gekennzeichnet, daß die Schiebera nordnung einen Träger (26) enthält,
daß an dem Träger (26) eine Schieberplatte (25) ange bracht ist,
daß mit dem Träger (26) ein Betätiger (34) gekoppelt ist zum Hin- und Herbewegen der Schieberplatte in einer allgemeinen senkrecht auf der Achse (16) des Schieber sitzes (15) bestehenden Richtung zwischen einer ersten, den Schiebersitz (15) überdeckenden Stellung und einer zweiten, von dem Schiebersitz abgesetzten Stellung, daß der Betätiger (34) einen in dem Gehäuse befindli chen Hohlzylinder (36) enthält,
daß in dem Hohlzylinder (36) axial bewegbare ferromagne tische Mittel (116) vorgesehen sind, die vom Inneren des Gehäuses (12) durch die Wand des Hohlzylinders (36) abgeteilt sind,
daß an dem länglichen Hohlzylinder (36) außerhalb des selben axial bewegbare Gleitermittel (75) vorgesehen sind, die magnetisch (117) mit dem innerhalb des Zylin ders befindlichen ferromagnetischen Mittel (116) zur Mitbewegung gekoppelt sind,
daß der Träger (26) mit dem Gleitermittel (75) gekop pelt und bewegbar ist zur wahlweisen Hin- und Herbewe gung der Schieberplatte (25) in einer Richtung allge mein senkrecht zur Achse (16) des Schiebersitzes (15) zwischen der ersten und der zweiten Stellung, und daß innerhalb des Zylinders (36) betätigbare Drängemit tel (111) vorgesehen sind zum Bewegen des ferromagneti schen Mittels (116) innerhalb des Zylinders (36) zur Er zeugung einer entsprechenden Axialbewegung des Gleiter mittels (75) und der Schieberplatte (25), um dadurch die Betriebslebensdauer des Betätigers (34) zu erhöhen.