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Gebiet der Erfindung:
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Diese Erfindung bezieht sich auf
Ventile, die bei ätzenden
Flüssigkeiten
ohne Erosion der Ventilkomponente und mit chemisch reinen Flüssigkeiten ohne
diese schädlich
zu beeinflussen benutzt werden können;
und präziser
auf Ventile, die den Gebrauch eines Tellerventils zur Steuerung
der Flüssigkeitsverteilung
durch das Ventil einbezieht.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Flüssigkeitsflusssteuerungsventile
verschiedenster Art kommen in Anwendungsgebieten zum Einsatz, in
denen die Innenseiten des Ventils ätzenden Säuren oder kaustischen Flüssigkeiten
ausgesetzt sind, oder in denen die Reinheit der das Ventil durchfließenden Flüssigkeiten
gewahrt werden muss. Ein Beispiel für ein solches Anwendungsgebiet
ist die Halbleiterherstellende Industrie, in der durch ein Steuerventil
verteilte Prozesschemikalien einen hohen Grad chemischer Reinheit
wahren müssen,
um Verunreinigung auf der mikroskopischen Ebene zu vermeiden. Solche
Ventile sind entweder aus relativ inertem Material gebaut, wie zum
Beispiel Fluorpolymer oder andere polymer Materialien, oder die
Ventiloberflächen,
die mit den fließenden
Flüssigkeiten
in Berührung
kommen, oder die möglicherweise
in Be rührung
mit den Flüssigkeiten
kommen könnten,
sind mit solchen inerten Materialien beschichtet.
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Flüssigkeitsflusssteuerungsventile
auf dem Stand der Technik werden normalerweise anhand von Federkraft
in die geschlossene Stellung gebracht und mittels eines elektromagnetischen
Schalters oder über
pneumatischen oder hydraulischen Druck und derart gesteuerte Schaltermittel
geöffnet.
Ventilverschlussfedern, wie sie herkömmlicherweise in solchen Ventilen
eingesetzt werden bestehen aus einem metallischen Material und sind
so konfiguriert, dass sie eine elastische Aktion ausführen. Solche Flüssigkeitsflusssteuerungsventile
beinhalten des weiteren zumindest ein, und gewöhnlicher zwei Federplatten,
die in der Ventilkammer des Ventils angeordnet sind. Jede Federplatte
befindet sich in Kontakt mit der Flüssigkeit und dient zur Prävention
vor dem Austreten der Flüssigkeit
in den Ventilsteuerungsmechanismus und in die Umwelt.
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Ein Ventilstab ist axial in der Kammer
angeordnet und jede Federplatte ist an einem gegenüberliegenden
Ende des Ventilstabs angebracht. Jede Federplatte umfasst einen
peripheren Kantenabschnitt, der in einen angrenzenden Wandabschnitt des
Ventilkörpers
an jeder gegenüberliegenden
Seite des Ventilkörpers
greift.
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Die Ventilverschlussfedern werden
herrkömmlicherweise
angrenzend an eine Oberfläche der
Ventilfederplatte angebracht, die der durch das Ventil gelieferten
Prozessflüssigkeit
nicht ausgesetzt ist. Die Verteilung der Prozessflüssigkeit
durch das Ventil wird über
die Betätigung
der Ventilstäbe
in der Kammer gegen die Ventilsitze gesteuert. Die Bewegung der
Ventilstäbe
wird zum Teil durch die gesteuerte Verformung der Federplatten angepasst.
Steuerventile, die in diesem Zusammenhang gebaut werden sind anfällig für Versagen
durch sowohl die Möglichkeit
eines eventuellen Federplattenbruchs als auch die große Anzahl
an Leckwegen, die in solchen Konstruktionen stecken. Ein Ventil,
das in diesem Zusammenhang gebaut wird hat vier Leckwege oder potentielle
Stellen, durch die Flüssigkeit
aus der Ventilkammer in den Ventilsteuerungsmechanismus oder in
die Umwelt entweichen kann. Zwei Leckwege beinhalten die Befestigungspunkte
zwischen den Federplatten und jedem gegenüberliegenden Ende des Ventilstabes
und die anderen beiden Leckwege umfassen die Schweißnaht zwischen
der peripheren Kante einer jeden Federplatte und der Ventilkörperwände.
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Bruch der Federplatten oder Auslaufen durch
irgendeinen der Leckwege ist nicht wünschenswert, da die durch die
Ventilkammer fließende Prozesschemikalie
in den Ventilkörper
gelangen könnte,
wo die ätzende
oder kaustische Chemikalie in Kontakt mit den Ventilfedern kommen
kann, und dadurch eine Quelle ionaler Verunreinigung der Prozesschemikalie
geschaffen wird, die an andere flussabwärts gelegene Chemikalienprozesseinheiten
weiter gegeben wird. Alternativ könnte Federplattenbruch oder
Auslaufens zu Austreten der Prozesschemikalie aus der Ventilkammer
durch den Ventilkörper auf
den Erdboden oder in die Atmosphäre
führen,
wo die spezielle Prozesschemikalie eine Gefahr für die Umwelt oder ein Gesundheitsrisiko
für nahes
Bedienungspersonal darstellen könnte.
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U.S. Patent Nr. 3,329,165 beschreibt
ein magnetisch betriebenes Mehrwegeventil, das eine, sich durch
ein Tellerventilelemtent erstreckende Schaltstange umfasst. Das
Tellerventilelemtent liegt axial in einer zentralen Ventilkammer
in Verbindung mit drei Flüssigkeitsanschlüssen. Die
zentrale Ventilkammer wird aus einem Ventilkörper geformt, der aus vier durch
eine schraubenartige Befestigung fixierten, gestapelten Ventilkörpergliedern
besteht. Das Tellerventilelemtent umfasst zwei koaxiale konische
Flächen,
die zwischen gegenüberliegenden
Ventilsitzen in der Ventilkammer angeordnet sind. Die axiale Bewegung
der Tellerventilkomponente in der Ventilkammer steuert den Flüssigkeitsfluss
durch das Ventil zu zwei der drei Ventilanschlüssen, in Abhängigkeit
davon, ob das Tellerventil in Verbindung mit einem oder den anderen
Ventilsitzen steht. Das Ventil umfasst metallische Versiegelungsringe
an verformbaren, federplattenähnlichen
Teilen des Tellerventils an gegenüberliegenden Enden, um jedes
Tellerventilende an angrenzende Teile des Ventilkörpers zu
sichern.
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Das Ventildesign des oben genannten
Patentes reduziert die Anzahl der Leckwege zwischen dem Tellerventilkomponente
und der Ventilkammer auf zwei, eine an der Schnittstelle zwischen
jedem verformbaren Endstücks
des Tellerventils und dem angrenzenden Ventilkörper. Wie auch immer offenbart
das Design mit vielen Ventilkörpergliedern
zur Bildung des Ventilkörpers
und der Ventilkammer zusätzliche
Leckwege zwischen aneinander grenzenden Ventilkörpergliedern, welches die Möglichkeit von
chemischen Auslaufen aus der Ventilkammer in die Umwelt nicht verringert.
Es existiert also immer noch die Möglichkeit des Auftretens ionaler
Verunreinigung in den chemischen Prozess durch Versagen des Tellerventilkomponentees
nach Aussetzen der austretenden Prozesschemikalie mit den Metalringkomponenteen.
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Zusätzlicherweise benötigt der
Bau eines solchen Ventils einen großen Betrag an Maschinenarbeit
um die Ventilkammer, Ventilsitze und Ventilanschlüsse zu konfigurieren,
wodurch der benötigte
Betrag an Zeit und Arbeit zur Herstellung des Ventils zunimmt und
somit auch die Kosten des Ventils steigen.
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US
4 108 205 beschreibt eine Ventilanordnung zur Verstärkung des
Effekts der Anmeldung oder Entfernen des atmosphärischen Drucks auf ein Flüssigkeitsdruckentsprechenden
Schalterkomponente, wie etwa einen pneumatischen Zylinder oder Blasebalg,
der überlagerte
Kammern beinhaltet, wovon eine mit der Atmosphäre, und der andere mit einer
Vakuumquelle verbunden ist und zwischen liegend eine Kammer, die
mit dem flüssigkeitsdruckentsprechenden
Schalterkomponente verbunden ist und eigentlich den Anfang einer
zum Schalterkomponente führenden
Rinne bildet. Die mittlere Kammer könnte wahlweise so eingestellt
sein, dass sie mit der einen oder der anderen der beiden äußeren Kammern durch
ausgerichtete Öffnungen
in den, diese Kammern von der mittleren Kammer trennenden, Wänden in
Verbindung steht und könnte
abwechselnd durch eine gewöhnlichen
Stopper geschlossen werden, der bewegt wird, um die eine oder die
andere der Öffnungen
verschließt,
so dass entweder atmosphärische
Luft oder ein Vakuum durch diese mittlere Kammer auf das Schalterkomponente
wirkt. Aus diesem Zweck ist der Stopper auf einem Stab befestigt, der
mit einer Federplatte verbunden ist, die die Decke der Luftzufuhrkammer
bildet und zur gleichen Zeit den Boden einer vierten Kammer formt,
die durch ein zur äußeren Atmosphäre führendes
Rohr unter atmosphärischem
Druck steht, aber durch einen dünnen,
von der Vakuumquelle durch den Stab des Stoppers dieser vierten
Kammer führenden,
Kanal evakuiert wird, wenn das Rohr verschlossen wird.
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In der Behandlung von Flüssigkeiten
deren chemische Reinheit gewahrt werden muss, um den gewünschten
Grad an Qualität
zur Produktherstellung unter Nutzung solcher Prozessflüssigkeiten
zu gewährleisten,
ist es wünschenswert,
dass das Flüssigkeitssteuerventil
in so einer Weise gebaut ist, dass die Möglichkeit, dass Verunreinigungen
durch Kontakt der Prozessflüssigkeit
mit Komponenten des Ventils während
der Verteilung dadurch in den Prozess gelangen könnten, ausgeschaltet wird.
Es ist daher erstrebenswert ein Flusssteuerungsventil in der Verteilung
der Prozessflüssigkeiten
oder Gasen zu gebrauchen, bei denen ein hoher Grad an chemischer
Reinheit gewünscht
wird, so dass keine Verunreinigung in den Prozess gelangt. Es ist
wünschenswert,
dass aus einem Material besteht, dass einen hohen Grad an chemischer
Beständigkeit
und thermischer Widerstandsfähigkeit
besitzt, um Verminderung durch Kontakt mit ätzenden oder kaustischen Chemikalien
und derart zu widerstehen. Es ist erstrebenswert, dass das Ventil
auf eine Weise gebaut ist, die die innewohnende Anzahl an Leckwegen
reduziert, wodurch das Potential für chemisches Auslaufen in die
Umwelt minimiert wird. Es ist wünschenswert,
dass es dem Ventil möglich
ist bei hohen Temperaturen und unter hohem Druck arbeiten zu können, ohne
dass Gefahr eines Ventilversagens oder chemischen Auslaufens besteht.
Es ist des weiteren erstrebenswert, dass das Ventil unter Gebrauch
konventioneller Herstellungspraktiken aus vorhandenen Materialien
gebaut wird, um die Herstellungskosten solcher Ventile zu reduzieren.
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Übersicht über die Erfindung
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Die vorliegende Erfindung ist wie
beansprucht in den angefügten
Ansprüchen.
Ein Dreiwegeventil zur Leitung des Flusses von Luft oder Flüssigkeit
durch das Ventil zu einer oder anderen Abflüssen, im wesentlichen bestehend
aus vier Komponenten, einem Ventilkörper, einem zweiten Ventilsitz,
einer Tellerventilanordnung und einem Schalter. Die Ventilvorrichtung
beinhaltet einen einteiligen Ventilkörper mit einem oberen Ende
und einem untern Ende. Eine Einlassöffnung und eine erste und zweite Auslassöffnung,
die zwischen dem oberen und unteren Ende angeordnet sind. Eine Ventilkammer
ist zentral in einer axialen Stellung im Ventilkörper angeordnet. Ein erster
Ventilsitz wird integral in Richtung des oberen Endes des Ventilkörpers mit
der Ventilkammer gebildet und ist zwischen der Einlassöffnung und
zweiten Auslassöffnung
angeordnet.
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Eine Tellerventilanordnung wird separat
vom Ventilkörper
geformt und ist zur axialen Bewegung in der Ventilkammer angebracht.
Die Tellerventilanordnung beinhaltet einen Ventilschaft mit einem
zwischen dessen oberen und unteren Enden gelegenen vergrößertem Durchmesser.
Eine Membran wird integral mit dem oberen Ende des Ventilschaftes
geformt und erstreckt sich radial daher. Der vergrößerte Durchmesser
des Ventilschaftes liegt zwischen dem ersten und zweitem Ventilsitz
und beinhaltet eine untere Schulter zum Anlegen des ersten Ventilsitzes
in einer ersten axialen Stellung in der Ventilkammer. Der vergrößerte Durchmesser
umfasst des weiteren eine obere Schulter zum Anlegen des zweiten
Ventilsitzes in einer zweiten axialen Stellung in der Ventilkammer.
Die Ventilvorrichtung umfasst ebenfalls Mittel um die auf- und abgehende
Ventilanordnung zwischen den ersten und zweiten Stellungen zu bewegen.
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Der Ventilkörper kann unter Nutzung konventioneller
Gussform- oder Maschinenarbeit hergestellt werden und ist darauf
ausgelegt, die Anzahl der Ventilkomponenten, ausgenommen der Mittel
zum Schalten, auf drei zu reduzieren. Zusätzlich wird die Reduzierung
der Ventilkomponenten dadurch erreicht, dass die auf- und abgehende
Ventilanordnung eine Membran und einen vergrößerten Durchmesser integral
mit dem Ventilschaft aufweist. Die Ventilvorrichtung, die nach den
Prinzipien dieser Erfindung gebaut wird umfasst nur einen Leckweg,
was die Möglichkeit
eines Ventilversagens und die Möglichkeit
eines Austretens ätzender
oder kaustischer Chemikalien, was gefährlich für die Umwelt sein kann und/oder
ein Gesundheitsrisiko für
nahes Bedienungspersonal darstellen kann, minimiert. Die Ventilvorrichtung,
die nach den Prinzipien dieser Erfindung gebaut wird benötigt auch
keine Ventilfedern, wodurch eine Quelle ionaler Verunreinigung der
Prozesschemikalie beseitigt wird.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Diese und andere Merkmale, Aspekte
und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher zu verstehen
sein, wenn die folgende detaillierte Beschreibung, beigefügten Ansprüche und
begleitenden Zeichnungen in betracht gezogen werden, wobei:
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1 ist
ein halb schematischer Querschnitt einer bevorzugten Gestaltung
eines Dreiwegeventils, das sich in Anlehnung an die Praxis der vorliegenden Erfindung
in einer ersten Arbeitsstellung befindet, indem der Fluss von ätzenden
oder chemisch reinen Flüssigkeiten
gesteuert wird;
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2 ist
eine halb schematische, querschnittartige, bruchstückhafte
Seitenansicht des Dreiwegeventils gemäß 1, und zeigt einen Ventilkörper;
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3 ist
eine halb schematische, querschnittartige, bruchstückhafte
Seitenansicht des Ventilkörpers
entlang Linie 3-3 aus 2;
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4 ist
Plandraufsicht auf den Ventilkörper gemäß 1 bis 3;
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5 ist
eine perspektivische Draufsicht auf einen zweiten Ventilsitz, wie
er in dem Dreiwegeventil gemäß 1 bis 4 zur Verwendung kommt;
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6 ist
eine perspektivische Sicht von unten auf den zweiten Ventilsitz
gemäß 5;
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7 ist
eine halb schematische, querschnittartige, bruchstückhafte
Seitenansicht des Ventilkörpers
gemäß 1 bis 4 in einer zweiten Arbeitsstellung;
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8 ist
eine halb schematische, querschnittartige, bruchstückhafte
Seitenansicht des Dreiwegeventils, das den Ventilkörper aus 7 beinhaltet; und
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9 ist
eine halb schematische, querschnittartige, bruchstückhafte
Seitenansicht einer Ventilkörpergestaltung,
die einen integralen zweiten Ventilsitz umfasst.
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Detaillierte Beschreibung
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In Bezug auf 1 und 2,
werden halb schematische, querschnittartige, Seitenansichten einer bevorzugten
Gestaltung eines Dreiwegeventils (10) in Übereinstimmung
mit der Praxis der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Stellung
und Orientierung der Komponenten des Dreiwegeventils (10)
relativ zu einander, wie sie in der Zeichnung zu sehen sind, wird
folgend erklärt.
Generellerweise umfasst eine Ventilvorrichtung einen Ventilkörper (12),
der ein offenes oberes Ende (14) nahe der Krone des Körpers und
ein geschlossenes unteres Ende (16) nahe dem Fuß des Körpers aufweist.
Eine Einlassöffnung
(18) liegt durch die Seite des Ventilkörpers (12) in einer ersten
Lage. Eine erste Auslassöffnung
(20) liegt durch die Seite des Ventilkörpers (12) in einer
zweiten Lage. Eine zweite Auslassöffnung (22) liegt
durch die Seite des Ventilkörpers
(12) in einer dritten Lage (auch dargestellt in 3).
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Eine zylindrische Ventilkammer (24)
liegt in einer zentralen Stelle des Ventilkörpers (12) und steht
in Verbindung mit der Einlassöffnung
(18), der ersten Auslassöffnung (20), und der
zweiten Auslassöffnung
(22). Eine auf- und abgehende Ventilanordnung (26)
ist axial in der Ventilkammer angeordnet. Die auf- und abgehende
Ventilanordnung (26) wird axial in der Kammer durch eine
Schalteranordnung (28) (in 1 dargestellt),
die auf dem oberen Ende (14) des Ventilkörpers (12)
angebracht ist, verschoben. Die Schalteranordnung, dessen Verbindung zum
Ventilkörper,
und dessen Bedienung zur Bewirkung des axialen Verschiebens der
auf- und abgehenden Ventilanordnung wird nachfolgend in größerem Detail
erläutert.
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In Bezug auf 2 könnte
der Ventilkörper (12)
einen Außenwandbelag
der verschiedensten unterschiedlichen Formen besitzen, wie etwa
zylindrisch, quadratisch, hexagonal, oktogonal oder derart, wenn
er im horizontalen Querschnitt gezeigt wird. In einer bevorzugten
Gestaltung hat der Ventilkörper eine
oktogonale Konfiguration mit einem äußeren Durchmesser von ungefähr 38 Millimetern
(1½ Zoll).
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Der Einlass (18) und erste
und zweite Auslass (20) und (22) sind jeweilig radial voneinander
in Abständen
entlang der Peripherie des Ventilkörpers angeordnet und liegen
nahe dem Zentrum ihrer Höhe.
In der dargestellten Gestaltung liegen die Einlassöffnung (18)
und erste Auslassöffnung
(20) in diametrisch gegenüberliegenden Seiten des Ventilkörpers, zum
Beispiel 180 Grad voneinander entfernt, und die zweite Auslassöffnung (22)
liegt zwischen den Einlass- und Auslassöffnungen, zum Beispiel 90 Grad
mit Bezug auf sowohl die Einlass- wie auch Auslassöffnungen
(am besten dargestellt in 4). Es
muss verstanden sein, dass andere Abstände und Stellungen der Einlass-
und ersten und zweiten Auslassteilen genutzt werden können, wenn
gewünscht. Zum
Beispiel kann der Ventilkörper
so konfiguriert werden, dass die erste und zweite Auslassöffnungen an
diametrisch gegenüberliegenden
Stellen, zum Beispiel 180 Grad von einader entfernt liegen, mit
der Einlassöffnung
zwischen den beiden Auslassöffnungen
liegend, zum Beispiel 90 Grad von beiden Auslassöffnungen. Die Einlass- und
Auslassöffnungen sind
so konfiguriert, dass sie Gewindewandteile besitzen, so dass Gewindeverbindungen
mit Rohren oder Schläuchen
hergestellt werden können,
um Flüssigkeiten
und Gase aus dem Ventil heraus und in das Ventil hinein zu führen. In
einer bevorzugten Gestaltung haben die Einlass und Auslassöftnungen
einen Durchmesser von ungefähr
13 Millimetern (1½ Zoll).
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Die Einlassöffnung (18) mündet in
die sich vertikal erstreckende generell zylindrische Ventilkammer
(24). Die Kammer hat eine Achse senkrecht zu der Einlassöffnung und
verläuft
vom oberen Ende (14) bis hin zu einer Stellung nahe dem
unteren Ende (16) des Ventilkörpers. In einer bevorzugten
Gestaltung, besitzt die Ventilkammer eine ungefähre Länge von 23 Millimetern (7/8
Zoll). Ein Einlasstransportgang (30) verläuft durch
den Ventilkörper
und verbindet die Einlassöffnung
(18) mit der Ventilkammer (24). Der Einlasstransportgang
besitzt einen kleineren Um fang als den der Einlassöffnung und
verläuft durch
den Ventilkörper
mit einem geringfügig
nach oben ausgerichteten Abweichungswinkel, wie von der Achse entlang
der Einlassöffnung
bestimmt wird. Folglich tritt der Einlasstransportgang an einer
Stelle über
der Achse der Einlassöffnung
in die Ventilkammer (24) ein. Der Einlasstransportgang
tritt durch eine Seitenwand (32) eines zentralen Teils
(34) der Ventilkammer (24) ein.
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Das zentrale Teil der Ventilkammer
besitzt eine zylindrische Konfiguration und umfasst ein offenes
Ende (36) an dessen Krone und ein teilweise geschlossenes
Ende (38) an seinem Fuß,
wobei das obere und untere Ende durch eine zylindrische Seitenwand
(32) getrennt werden. In einer bevorzugten Gestaltung beträgt die Entfernung
zwischen dem offenen Ende (36) und dem teilweise geschlossenen Ende
(38) ungefähr
8 Millimeter (5/16 Zoll). Der Einlasstransportgang (30)
tritt in die Seitenwand (32) jeweilig an einer Stelle ein,
die etwa mittig zwischen den offenen und teilweise geschlossenen
Enden (36) und (38) ein. Ein erster Ventilsitz
(40 verläuft
entlang des Umfangs um das teilweise geschlossene Ende (38)
des zentralen Teils (34) und ist auf das obere Ende (14)
des Ventilkörpers
(12) ausgerichtet.
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Die zweite Auslassöffnung (22)
ist mit einem unteren Teil (42) der zylindrischen Ventilkammer 24 verbunden,
die sich vom teilweise geschlossenen Ende (38 des zentralen
Teils (34) zu einer an das untere Ende (16) des
Ventilkörpers
(12) angrenzende Stelle erstreckt. Das untere Teil (42)
hat generell eine zylindrische Konfiguration, und erstreckt sich
in einer bevorzugten Gestaltung vertikal in der Ventilkammer (24) über eine
Entfernung von ungefähr
10 Millimetern (3/8 Zoll). Wie am besten in 3 und 4 dargestellt
ist, verläuft
ein zweiter Auslasstransportgang (44) durch den Ventilkörper und
verbindet die zweite Auslassöffnung
(22) mit dem unteren Teil (42) der Ventilkammer
(24). Mit besonderem Bezug auf 3 besitzt der zweite Auslasstransportgang
(44) einen kleineren Umfang als die zweite Auslassöffnung und
verläuft
durch den Ventilkörper
unter einem leicht nach unten gerichtetem Abweichungswinkel, wie
von einer Achse entlang der zweiten Auslassöffnung (22) bestimmt
wird. Folglich tritt der zweite Auslasstransportweg unter der Achse
der zweiten Auslassöffnung
in das untere Teil (42) der Ventilkammer ein. Der zweite
Auslasstransportweg tritt durch eine Seitenwand (46) in
die Ventilkammer ein und definiert das unter Teil (42)
in der Mitte des unteren Teils zwischen dem teilweise geschlossenen
Ende (38) des zentralen Teils (34) und dem unteren
Ende (16) des Ventilkörpers.
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Im Bezug auf 2 und 3 umfasst
das untere Teil (42) der Ventilkammer eine Schaftöffnung (48)
mit einer generell zylindrischen Konfiguration, die sich vertikal
im an das untere Ende (16) des Ventilkörper angrenzende unteren Teil
erstreckt. Die Schaftöffnung
hat einen Umfang, der dem des in der Ventilkammer sitzenden Ventilschaftes ähnelt, wie
in größerem Detail
nachfolgend erklärt
wird. Die Schaftöffnung
dient zur Ausrichtung des Ventilschaftes in der Kammer und um verschiebbares
axiales Verschieben dessen darin zu ermöglichen.
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In Bezug auf 2 ist die erste Auslassöffnung (20)
mit einem oberen Teil (50) der Ventilkammer (24)
verbunden. Das obere Teil (50) besitzt eine generell zylindrische
Konfiguration und verläuft
vertikal aus dem offenen Ende (36) des zentralen Teils (34)
zum oberen Ende (14) des Ventilkörpers hin. In einer bevorzugten
Gestaltung erstreckt sich das obere Teil (50) über eine
Länge von
5 Millimetern (3/16 Zoll). Ein erster Auslasstransportgang (52)
verläuft durch
eine Seitenwand (54), die das obere Teil (50) der
Ventilkammer definiert, und gewährleistet
Flüssigkeitsflusskommunikation
zwischen der ersten Auslassöffnung
(20) und dem oberen Teil (50) der Ventilkammer.
Wie am besten in 1 und 2 dargestellt ist, besitzt
der erste Auslasstransportgang (52) einen kleineren Durchmesser
als die erste Aus lassöffnung
(20) und verläuft
durch den Ventilkörper (12)
unter einem leicht nach oben gerichteten Abweichungswinkel, wie
er von der Achse der ersten Auslassöffnung bestimmt wird. Folglich
tritt der erste Auslasstransportgang (52) über dem
oberen Teil (50) der Ventilkammer an einer Stelle über der
Achse der ersten Auslassöffnung
ein.
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Am besten in 2 zu sehen ist, dass das obere Teil (50)
einen Kanal (56) umfasst, der entlang einer äußeren Oberfläche durch
die Seitenwand (54) und entlang einer inneren Oberfläche durch
eine Kammerwand (58) definiert wird. Die Kammerwand (58)
ist axial in der Ventilkammer angeordnet und verläuft vertikal
zwischen den zentralen und oberen Kammerteilen. In einer bevorzugten
Gestaltung erstreckt sich der Kanal vertikal über ungefähr 13 Millimeter (½ Zoll).
Wie am besten in 4 zu
sehen ist, erstreckt sich der Kanal 56 konzentrisch um
die Ventilkammer aus einer Stellung die den ersten Auslasstransportgang
(52) und eine vorherbestimmte Entfernung in Richtung, zu
beinhaltet, aber den Einlasstransportgang (30) nicht umfasst.
In einer bevorzugten Gestaltung erstreckt sich der Kanal konzentrisch in
einer halbkreisartigen Form von ungefähr 180 Grad in der Ventilkammer.
In Bezug auf 2 liegt der
Teil des Ventilkörpers
auf der Peripherie gegenüberliegend
zum Kanal (56), zum Beispiel umfassen die verbleibenden
180 Grad, die sich konzentrisch von der Einlassöffnung (18) zu der
zweiten Auslassöffnung
(20) erstrecken, ein festes Teil des Ventilkörpers (12),
das sich vertikal von dem zentralen Teil (34) der Ventilkammer
zu seinem oberen Teil (50) erstreckt, und besitzt eine
flache, angrenzend an das offene Ende (36) des zentralen
Teil (34) gelegene, Oberfläche 60).
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In Bezug auf 2, 3 und 7 ist ein zweiter Ventilsitz
(62) um das offene Ende (36) des zentralen Teils
(34) gelegen und in Richtung des unteren Endes (16)
des Ventilkörpers
ausgerichtet. Der zweite Ventilsitz liegt separat und nicht integral
mit dem Ventilkörper.
Wie am besten in 5 und 6 dargestellt ist, besitzt
der zweite Ventilsitz (62) eine generell zylindrische Konfiguration
mit einem offenen Ende (64) am einen Ende des Sitzes und
ein teilweise geschlossenes Ende (66) an einem gegenüberliegenden
Ende des Sitzes, worin die offenen und teilweise geschlossenen Enden
(64) und (66) jeweilig von einer zylindrischen
Wand (68) voneinander getrennt werden. In einer bevorzugten
Gestaltung hat die zylindrischen Wand (68) einen äußeren Durchmesser
von ungefähr
16 Millimetern (5/8 Zoll) und erstreckt sich zwischen dem offenen
und teilweise geschlossenen Ende über einen Länge von ungefähr 5 Millimetern
(3/16 Zoll). Wie am besten in 6 zu
sehen ist, umfasst das teilweise geschlossene Ende (66)
eine Rinne (70), die am Umfang angeordnet ist und eine
vorbestimmte Tiefe in dem, an eine periphere Kante der Wand (68)
angrenzende, teilweise geschlossenen Ende besitzt. Die Rinne 70 ist
so konfiguriert, dass das Plazieren einer im Ventilkörper geformten
Rippe (72) ergänzt
und ermöglicht,
wodurch eine Zunge und rinnenartiges Installationsanordnung geformt
wird. Die Rippe (72) sitzt am offenen Ende (36)
des zentralen Teils (34) der Ventilkammer und erstreckt
sich um dessen Umfang. Das Platzieren des teilweise geschlossenen
Ende (66) des zweiten Ventilsitzes (62) auf dem
offenen Ende (36) des zentralen Teils (34) der
Ventilkammer bildet ein Luft- und Flüssigkeitsdichtes Siegel zwischen
der Wand (32) des zentralen Teils (34) der Ventilkammer
und dem teilweise geschlossenen Ende (66) des zweiten Ventilsitzes
(60).
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Wie in 5 am
besten zu sehen ist, umfasst das offene Ende (64) des zweiten
Ventilsitzes eine Vielzahl an Öffnungen
(65) in der zylindrischen Wand (68). Die Öffnungen
(65) dienen dazu Luft- oder Flüssigkeitstransfer aus der Einlassöffnung (18) zu
der ersten Auslassöffnung
(20) zu ermöglichen, wie
nachfolgend noch detaillierter erklärt wird.
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In Bezug auf 2 und 3 liegt
die auf- und abgehende Ventilanordnung 26) im Ventilkörper (12)
und umfasst einen Ventilschaft (76), der vertikal in der
Ventilkammer (24) angeordnet ist, zum Beispiel liegt die
Achse des Ventilschaftes parallel zu der Achse der Ventilkammer.
Der Ventilschaft umfasst ein erstes Ende 78) am Boden der auf- und
abgehenden Ventilanordnung angrenzend an das untere Ende (16)
des Ventilkörpers
und ein zweites Ende (80) an der Krone der auf- und abgehenden
Ventilanordnung angrenzend an das obere Ende (14) des Ventilkörpers liegend.
In einer bevorzugten Gestaltung besitzt der Ventilschaft eine Länge von
ungefähr
19 Millimetern (¾ Zoll).
Das erste Ende (78) liegt in der Schaftöffnung (48) des unteren
Teils (42) der Ventilkammer und ist so abgeschätzt, dass
axiales Verschieben nach oben oder unten in der Schaftöffnung zu
erleichtern. Das zweite Ende (80) umfasst eine Membran
(82), die integral mit dem Ventilschaft liegt. Die Membran 82 umfasst
eine runde plattenartige Oberseitenoberfläche (84), die ein
zentral liegendes verformbares Teil (86) integral mit dem
Ventilschaft hat. In einer bevorzugten Gestaltung besitzt die Membran einen
Durchmesser von ungefähr
25 Millimetern (1 Zoll).
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Die Membran (82) liegt über dem
oberen Ende (14) des Ventilkörpers mit einer Bodenoberfläche (88)
ausgerichtet in Richtung des unteren Ende (16). Die Membran
(82) umfasst eine Lippe (90), die sich von der
Bodenoberfläche
umfänglich
nach unten um eine periphere, den äußeren Durchmesser der Membran
bestimmenden, Kante erstreckt. Die Lippe (90) ist so konfiguriert,
dass sie in der Rinne (92) platziert werden kann, die sich
umfänglich
um das obere Ende (14) des Ventilkörpers erstreckt. Die Membranlippe
(90) passt in die Rinne (92) um ein luft- und
flüssigkeitsdichtes
Siegel zwischen dem oberen Teil (50) der Ventilkammer und
dem oberen Ende (14) des Ventilkörpers zu bilden.
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Der Ventilschaft (76) umfasst
einen vergrößerten Durchmesserbreich
(94) integral mit dem Ventilschaft, der sich radial über eine
vorbestimmte Entfernung vom Schaft entfernt und zwischen dem ersten
oder unteren Ende (78) und dem zweiten oder oberen Ende
(80) liegt. In einer bevorzugten Gestaltung besitzt der
vergrößerte Durchmesserbereich (94)
einen Durchmesser von ungefähr
8 Millimetern (5/16 Zoll) und eine Achsenlänge von ungefähr 6 Millimetern
(¼ Zoll).
Der vergrößerte Durchmesserbereich
liegt im zentralen Teil (34) der Ventilkammer (24)
zwischen dem ersten Ventilsitz (40) und dem zweiten Ventilsitz
(62). Der vergrößerte Durchmesserbereich
(94) umfasst eine obere Schulter (96), die angrenzend
zum zweiten Ende (80) liegt, und eine, angrenzend an das
erste Ende (78) liegende, untere Schulter (98),
um ein Einrasten der Siegel jeweilig mit dem angrenzenden zweiten
und ersten ventilsitz (62) und (40) zu ermöglichen.
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In Bezug auf 2, 3 und 7 liegt der zweite Ventilsitz
(62) um den Ventilschaft (76) zwischen der oberen
Schulter (96) und der Membran (82). Die Membran
(82) umfasst eine kreisartige Rippe (100) auf
der Bodenoberfläche
(88) von geeigneter Größe, um ein
Platzieren des offenen Endes (64) des zweiten Ventilsitzes
darin zu ermöglichen.
Die Rippe dient dazu, ein Ausrichten des zweiten Ventilsitzes um
die Bodenoberfläche
(88) der Membran zu erleichtern.
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In Bezug auf 8 liegt die Schalteranordnung (28)
angrenzend an das obere Ende (14) des Ventilkörpers. Die
Schalteranordnung ist über
ein Gewinde mit einem gewindetem Teil einer, entlang dem oberen
Ende verlaufenden, Außenwand
(102) verbunden. Die Schalteranordnung umfasst einen Schalter
(104), der die auf- und
abgehende Ventilanordnung in der Ventilkammer (24) zwischen
einer Stellung, bei der die untere Schulter (98) komprimiert mit
dem ersten Ventilsitz (40) verbunden ist (wie auch in 7 dargestellt ist), und
einer zweiten Stellung, bei der die obere Schulter (96)
komprimiert mit dem zweiten Ventilsitz (62) verbunden ist
(wie in 1, 2 und 3 zu sehen ist), verschiebt. Die Art des
Schalters kann aus der Gruppe der herkömmlich verwendeten, betätigten Schaltern,
die elektronisch, pneumatisch oder manuell betätigte Schalter umfasst, ausgewählt werden.
In einer bevorzugten Gestaltung ist der Schalter (104)
ein standart elektronischer Solenoid.
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Der elektronische Solenoid (104)
umfasst einen zylindrischen Elektromagneten (106) und ein zentral
liegendes Loch (108), das sich entlang einer Achse des
Elektromagneten aus einem ersten oder oberen Ende (110),
an der Krone der Schalteranordnung (28), zu einem zweiten
oder unteren Ende (112), am Fuße der Schalteranordnung, angrenzend an
das obere Ende (14) des Ventilkörpers (12) erstreckt.
Das Loch (108) umfasst einen vergrößerten Durchmesserbereich (114)
nahe dem ersten Ende, der Platzieren eines Kolbens (116)
darin durch Verschieben ermöglicht.
Der Kolben ist axial in dem vergrößertem Durchmesserbereich (114)
als Reaktion auf das Anlegen eines Stroms an den Elektromagneten
(104) über
Kabel 118) verschiebbar. Ein Schutz (113) ist
am ersten Ende (110) der Schalteranordnung (28)
befestigt. Eine Schaltstange (120) ist über ein Gewinde an einem Ende 122)
des Kolbens (116) und an einem gegenüberliegenden Ende (124)
mit der auf- und abgehenden Ventilanordnung (26) verbunden.
In einer bevorzugten Gestaltung hat die Schaltstange eine Länge von
ungefähr
70 Millimetern (2¾ Zoll).
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Eine Feder (126) liegt in
einer Federhöhle (127)
des Kolbens (116) und zwischen den Kolben (116)
und ein Halsteil (128) des Lochs (108). Das Loch 108)
umfasst einen verkleinerten Durchmesserbereich (130), der
axial vom Halsteil zu einer, an das zweite oder untere Ende (112)
des Elektromagneten (106) angrenzenden, Stelle verläuft. Die
Feder (126) dient dazu, den Kolben (116) in einer
Stellung im vergrößertem Durchmesserbereich
(114) zu halten, so dass eine Hauptoberfläche (117)
des Kolbens von einem angrenzenden Teil (132) des Elektromagneten entfernt
liegt, wenn der Elektromagnet nicht aktiviert ist, wie in 1 dargestellt ist. In dieser
Stellung legt die Feder eine ausreichende, nach oben gerichtete Kraft
an die auf- und abgehende Ventilanordnung, damit die obere Schulter
(96 komprimiert in den zweiten Ventilsitz (62)
greift. Wie nachfolgend in noch größerem Detail erklärt wird,
entspricht die Stellung des Kolbens in 1 der zweiten Stellung der auf- und abgehenden
Ventilanordnung (26) vis-a-vis der Ventilkammer.
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In Bezug auf 7 und 8 umfasst
die auf- und abgehende Ventilanordnung eine zentrale Höhle (134),
die axial durch den Ventilschaft (76) eine vorbestimmte
Entfernung aus dem oberen Ende (80) zum unteren Ende (78)
verläuft.
Die zentrale Höhle (134)
ist gewindet um eine Gewindeverbindung mit dem unteren Ende (124)
der Schaltstange (120) darin eingehen zu können. Die
Membran (82) umfasst ein zentral liegendes, rundes, unterbrochenes
Teil (136) an der oberen Oberfläche (84) in axialer
Ausrichtung mit der zentralen Höhle
(134) des Ventilschaftes, um das Platzieren eines Schulterbereichs
(138) der Schaltstange darin zu ermöglichen.
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Ein ringröhrenartiger Abstandshalter
(140) liegt zwischen dem Schalter (104) und der
oberen Oberfläche
(84) der Membran (82). Der Abstandshalter (140)
dient dazu, eine komprimierte Kraft vom Schalter auf die plattenartigen
Oberfläche
(84) der Membran zu übertragen,
um sowohl ein Luft- und Flüssigkeitsdichtes
Siegel zwischen der Membran und dem oberen Teil (50) der
Ventilkammer (24) zu bilden, als auch dadurch axialer Bewegung
der Membran während
des nach oben oder nach unten gerichteten Betriebs der Schaltstange
(120) und axialer Verschiebung der auf- und abgehenden
Ventilanordnung (26) vorzubeugen. Folglich erstreckt sich
die Schaltstange (120) aus dem Kolben (116) durch
das Loch (108), durch den Abstandshalter (140),
durch das unterbrochene Teil (136) der Membran in die Höhle (134)
des Ventilschaftes (76) zur Gewindeverbindung ihres gewindeten,
unteren Endes (124) mit der Höhle (134).
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In Bezug auf 1 wird der Schalter (104) in seinem
deaktiviertem Zustand gezeigt, worin die Feder (126) eine
nach oben gerichtete komprimierte Kraft gegen den Kolben (116)
abgibt, die über
die Schaltstange (120) übermittelt
wird und die auf- und abgehende Ventilanordnung (126) in
ihre „zweite Stellung",
wobei die obere Schulter (96) komprimiert in den zweiten
Ventilsitz (62) eingerastet ist, gebracht wird. In dieser
zweiten Stellung (wie mit Bezug auf 2 und 3 als Zusatz zu 1 gesehen werden kann) fließt Luft
oder Flüssigkeit,
die in die Einlassöffnung
(18) eintreten, in das zentrale Teil (34) der
Ventilkammer und in Richtung der zweiten Auslassöffnung (22) zur Verteilung
an eine flüssigkeitsbehandelnde
Vorrichtung. Das Wirken der oberen Schulter (96) gegen
den zweiten Ventilsitz (62) verhindert den Fluss von Luft
oder Flüssigkeit
aus der Einlassöffnung
in das obere Teil (50) der Ventilkammer (24) und
beugt so einem Fluss zur ersten Auslassöffnung (20) vor.
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In Bezug auf 8 wird das Dreiwegeventil mit dem Schalter
(104) in aktiviertem Zustand gezeigt, wobei ein Strom an
den Elektromagneten (106) angelegt wird, wodurch die Hauptoberfläche (117) des
Kolbens (116) in das angrenzende Teil (132) des Elektromagneten
einrastet und die Schalterstange (120) in einer nach unten
gerichteten Bewegung die auf- und abgehende Ventilanordnung (26)
in die so genannten „erste
Stellung" in der Ventilkammer (24) mit der unteren Schulter
(98), die komprimiert in den ersten Ventilsitz (40)
eingerastet ist, bringt. In dieser Stellung (wie am besten mit Bezug
auf 7 als Zusatz zu 8 gesehen werden kann) fließt Luft
oder Flüssigkeit,
die durch die Einlassöffnung
(18) tritt, in das zentrale Teil (34) der Ventilkammer
(24) hinter der oberen Schulter (96) und dem zweiten
Ventilsitz (62) durch die Öffnungen (65) in das
obere Teil (50) der Ventilkammer. Die Luft oder Flüssigkeit,
die in die obere Kammer tritt fließt durch den Ka nal (56),
ersten Auslasstransportgang (52) und erste Auslassöffnung (20)
und zu einer gewünschten
flüssigkeitsbehandelnden
Vorrichtung.
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Ein Schlüsselmerkmal dieser Erfindung
ist, dass das beschriebene und dargestellte Dreiwegeventil nur aus
vier wesentlichen Komponenten, dem Ventilkörper (12 ), dem zweiten
Ventilsitz (62), der auf- und abgehenden Ventilanordnung
(26) und der Schalteranordnung (28) besteht. Die
verbleibenden Elemente, die das Dreiwegeventil ausmachen sind entweder
integral mit oder eine Untergruppe einer der oben aufgeführten Komponenten.
Der Bau eines Dreiwegeventils, das eine minimale Anzahl an nichtintegralen
Komponenten besitzt ist wünschenswert, da
somit die Anzahl an Leckwegen, durch die Luft oder Flüssigkeit
vom Ventil in die Umwelt gelangen kann reduziert werden. Herkömmliche
Dreiwegeventile umfassen eine Dualmembrananordnung worin jede Membran
kein integrales Glied des Ventilschaftes ist. Solche Ventile umfassen
vier Leckwege, ein Leckweg zwischen jeder Membran und jedem gegenüberliegendem
Ende des Ventilschaftesund einen Leckweg jeder Membran und jeder
gegnüberliegenden
Ventilkörperwandoberfläche. Im
Gegensatz dazu umfasst ein nach den Prinzipien dieser Erfindung
gebautes Dreiwegeventil nur eine Membran integral mit dem Ventilschaft,
womit nur ein Leckweg zwischen der Membran und der Ventilkörperwandoberfläche bleibt.
Reduzierung der Anzahl der Leckwege vergrößert die Verlässlichkeit
des Ventils, womit das Potential für ein Versagen des Ventils
reduziert wird und somit das Potential für den Austritt einer potentiell
gefährlichen
Chemikalie in die Umwelt eingedämmt
wird.
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Der Ventilkörper (12), zweite
Ventilsitz (62) und auf- und abgehende Ventilanordnung
(26) werden bevorzugt aus einem Material hergestellt, das
Eigenschaften einer guten chemischen und thermalen Widerstandsfähigkeit
besitzt. Solche Eigenschaften sind wünschenswert, wenn das Ventil
in der Halbleiterherstellenden Industrie oder irgendeiner anderen Industrie,
in der ätzende
Chemikalien durch das Ventil zu Transportieren sind oder wo es wünschenswert ist
den hohen Grad an chemischer Reinheit der durch das Ventil zu fließenden Prozesschemikalie
zu wahren, zum Einsatz kommen soll. In der Halbleiterherstellenden
Industrie werden während
des Ätzvorgangs
höchst ätzende Prozesschemikalien
wie etwa stark anorganische Säuren,
stark anorganische Basen, starke Lösungsmittel und Peroxide genutzt
und werden oft erhitzt um die Ätzleistung
der Chemikalien zu erhöhen,
und dadurch die Effizienz des Ätzvorgangs
zu erhöhen.
Es ist daher wichtig, das ein zur Verteilung des Flusses solcher
Prozesschemikalien genutztes Ventil sowohl chemisch, als auch thermal widerstandsfähig ist,
um einen verlässlichen
Betrieb ohne potentielles Ventilversagen herzustellen, da es sonst
bei einem Austreten der ätzenden
Chemikalie oder damit verbundenen Dämpfen aus dem Ventil eine Gefahr
für die
Umwelt und/ oder ein Gesundheitsrisiko für nahes Bedienpersonal darstellen
könnte.
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Folglich ist es wichtig, dass das
Ventil chemisch widerstandsfähig
ist, um bei Kontakt mit den Prozesschemikalien nicht zu erodieren
und die chemisch reine Prozessflüssigkeit
nicht zu verunreinigen. Eine solche Verunreinigung könnte einem
Stapel Halbleiter, die so einer Behandlung mit Prozesschemikalien
unterzogen werden, den Schaden von hunderten von tausenden Dollar
zuführen.
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In einer bevorzugten Gestaltung bestehen der
Ventilkörper,
zweite Ventilsitz und auf- und abgehende Ventilanordnung aus einer
Fluorpolymerverbindung, die aus einer Gruppe Fluorpolymere ausgewählt wird,
die folgendes beinhaltet: Polytetrafluorethylen (PTFE), fluoriertes
Ethylen-Propylen (FEP), Perfluorolkoxy Fluorokarbon Harz (PFA),
Polychlorotrifluoroethylen (PCTFE), Ethylen-Chlorotrifluoroethylen
Copolymer (ECTFE), Ethylen-Tetrafluoroethylen Copolymer (ETFE),
Polyvinyliden Fluorid (PVDF), Polyvinyl Fluorid (PVF), und derart.
Ein speziell bevorzugtes Material ist Teflon (registrierte Handelsmarke)
PFA oder Teflon FEP, die von der Firma DuPont in Wilmington, Del.
gestellt werden. Solche Materialien werden von ätzenden, sauren oder kaustischen
Flüssigkeiten
nicht beschädigt
und verunreinigen die chemisch reinen Flüssigkeiten nicht.
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Das Dreiwegeventil kann genutzt werden, um
entweder Flüssigkeit
oder Gas durch die Ventilkammer durch eine der Auslassöffnungen
zu verteilen. Das Dreiwegeventil ist im Stande Betriebzuverlässigkeit
bei Temperaturbedingungen bis zu 100 °C und Drücken bis zu 8,2 × 105 Pa gauge (120 psig) aufrecht zu erhalten.
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Ein Merkmal, das es ermöglicht das
Dreiwegeventil mit nur vier Komponenten auszustatten, was nur die
Dreiwegeventilkomponenten per se beinhaltet, ist, dass die auf-
und abgehende Ventilanordnung und die Membran als integrale Glieder
gebaut werden. Folglich wird während
des Zusammenbaus des Dreiwegeventils der zweite Ventilsitz in der
Ventilkammer installiert und die auf- und abgehende Ventilanordnung
wird durch das teilweise geschlossene Ende (66) eingeführt, so
dass der zweite Ventilsitz zwischen der Membran und dem oberen Schulterteil (76)
der auf- und abgehenden Ventilanordnung angeordnet. Der Einbau der
auf- und abgehenden Ventilanordnung durch den zweiten Ventilsitz
ist deshalb möglich,
da der jeweilige Durchmesser einer Schaftöffnung (142) im zweiten
Ventilsitz (am besten zu sehen in 5 und 6) und der vergrößerte Durchmesserbereich
(94) des Ventilschaftes von ausreichenden Ausmaßen sind,
um das Platzieren des vergrößerten Teils
durch die Schaftöffnung
während
des Einbaus der auf- und abgehenden Ventilanordnung in die Ventilkammer
zu ermöglichen.
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In Bezug auf 2, 7 und 8 wird das Dreiwegeventil
zusammengesetzt, indem der vergrößerte Durchmesserbreich
(94) des Ventilschaftes (76) durch die Schaftöffnung (142)
in den zweiten Ventilsitz (62) eingeführt wird. Weil die Schaftöffnung notwendigerweise
von kleinerem Durchmesser ist, als der vergrößerte Durchmesserbereich, um
ein versiegelndes Einrasten mit der oberen Schulter (96)
zu ermöglichen,
ist es unumgänglich,
dass der vergrößerte Durchmesserbereich (94)
während
des Zusammenbaus gewaltsam durch die Schaftöffnung einzuführen. In
einer Gestaltung wird der zweite Ventilsitz erhitzt, wodurch die
Schaftöffnung
ausreichend vergrößert wird,
so dass der vergrößerte Durchmesserbereich
dadurch geführt
werden kann. In einer anderen Gestaltung werden die auf- und abgehende
Ventilanordnung und der vergrößerte Durchmesserbereich
gekühlt,
wodurch sie sich ausreichend zusammenziehen können, so dass der vergrößerte Durchmesserbereich
durch die Schaftöffnung
passt. In einer anderen Gestaltung wird der zweite Ventilsitz erhitzt
und die auf- und abgehende Ventilanordnung wird gekühlt, um
das Einführen
des vergrößerten Durchmesserbereichs
durch die Schaftöffnung
zu erleichtern.
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Der Einbau des vergrößerten Durchmesserbereichs
durch die Schaftöffnung
des zweiten Ventilsitzes nach einer der zuvor beschriebenen Gestaltungen
wird durch den Bau des zweiten Ventilsitzes und der auf- und abgehenden
Ventilanordnung aus einem Material mit hohem Wärme-Ausdehnungsquotienten und
bevorzugterweise aus einem, aus der zuvor beschriebenen Gruppe der
Fluorpolymermaterialien bestehenden Material, erleichtert. Der Gebrauch eines
Fluorpolymermaterials mit einem hohen Wärme-Ausdehnungsquotienten zum
Bau des zweiten Ventilsitzes und der auf- und abgehenden Ventilanordnung
erlaubt s der Schaftöffnung
sich zu einem hohen Grad auszudehnen, wenn es Heiztemperaturen ausgesetzt
ist, und erlaubt es dem vergrößerten Durchmesserbereich
sich zu einem hohen Grad zusammenzuziehen, wenn er Kühltemperaturen
ausgesetzt ist. Dieser hohe Grad an Ausdehnung des zweiten Ventilsitzes
und Zusammenziehen der auf- und abgehenden Ventilanordnung erleichtert
das Einführen
des vergrößerten Durchmesserbe-reichs durch die
Schaftöffnung.
Folglich erleichtert ein zweiter Ventilsitz und auf- und abgehende
Ventilanordnung aus einem Fluorpolymermaterial mit einem hohen Wärme-Ausdehnungsquotienten
ein effizientes Zusammenbauen des Dreiwegeventils, weil ein geringerer
Temperaturunterschied benötigt
wird, zum Beispiel Aufheizen des zweiten Ventilsitzes oder Abkühlen der
auf- und abgehenden Ventilanordnung, um den vergrößerten Durchmesserbereich
durch die Schaftöffnung
zu führen.
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In noch einer anderen Gestaltung
wird ein Schmiermittel wie etwa Isopropylalkohol und derart auf
der auf- und abgehenden Ventilvorrichtung und dem zweiten Ventilsitz
verwendet, um das Einführen des
vergrößerten Durchmesserbereichs
durch die Schaftöffnung
zu erleichtern.
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Unabhängig davon, welche der zuvor
beschriebenen Gestaltungen genutzt werden, um die auf- und abgehende
Ventilanordnung, die jeweiligen Durchmesser der Schaftöffnung (142)
und den vergrößerten Durchmesserbereich
(94) einzubauen, kann ein gewaltsamer Einbau vollzogen
werden, ohne die Fähigkeit
des zweiten Ventilsitzes, ein Luft- und Flüssigkeitsdichtes Siegel zwischen
der oberen Schulter (96) und dem zweiten Sitz (62)
zu bilden, einzubüßen, nachdem
die auf- und abgehende Ventilanordnung in der Ventilkammer eingebaut
wurde.
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Obwohl begrenzte Gestaltungen des
Dreiwegeventils hierin spezifisch beschrieben und dargestellt wurden,
werden dennoch denen auf dem Stand der Technik Veränderungen
und Variationen auffallen. Zum Beispiel kann ein Dreiwegeventil
gebaut werden, das zwei Einlassflüsse ermöglicht und das Austeilen der
Flüssigkeit
durch das Ventil aus einem oder dem anderen Einlass zu einem einzigen
Auslass steuert, ohne den Bereich dieser Erfindung zu verlassen.
In solch einer Gestaltung würde
der Fluss umgekehrt zu der Beschreibung in der bevorzugten Gestaltung
verlaufen und jeder Einlassfluss würde den Ventilkörper jeweilig über die
ersten und zweiten Auslassöffnungen
(20) und (22) betreten. Wenn die auf- und abgehende
Ventilanordnung axial in die „erste
Stellung" verschoben wird, würde
Flüssigkeit aus
der ersten Auslassöffnung
(20), durch die Ventilkammer (26) und zur Einlassöffnung (18)
fließen.