ES2574264T3 - Válvula de estrangulación de múltiples paletas - Google Patents

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Abstract

Una válvula de estrangulación (10) de múltiples paletas para una cámara de proceso de vacío, comprendiendo la válvula: un cuerpo de cámara de estrangulación (20) que tiene una parte interior expuesta a la cámara de proceso de vacío y una parte exterior expuesta a la presión atmosférica, definiendo el cuerpo de cámara (20) una abertura de paso (23) para el control del vacío en el interior de la cámara de proceso de vacío; una pluralidad de paletas (40) giratorias montadas en el interior de la abertura de paso (23) para el control de un flujo de gases que pasan a través de la abertura de paso (23), en la que cada paleta (40) giratoria incluye un conducto de refrigeración (44) que está en comunicación de fluido con cada paleta (40) giratoria y que está dispuesto longitudinalmente a lo largo de cada una de ellas; y un mecanismo de accionamiento (80) dispuesto y conectado con una parte exterior del cuerpo de cámara de estrangulación (20) para hacer girar la pluralidad de paletas (40) giratorias al objeto de modificar el flujo de gases de proceso, caracterizado por que cada una de las paletas de la pluralidad de paletas (40) giratorias incluye un conducto de refrigeración (44) dispuesto longitudinalmente a lo largo de la paleta (40) giratoria e interconectado en serie conformando una única trayectoria de flujo continua.

Description

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DESCRIPCION
Valvula de estrangulacion de multiples paletas Antecedentes de la invencion
1. Campo de la invencion
La presente invencion se refiere en general a valvulas para sistemas de procesamiento. En particular, la presente invencion se refiere a valvulas de estrangulacion para sistemas de vado.
2. Descripcion de la tecnica anterior
Se han concebido diferentes tipos de valvulas para su utilizacion en sistemas de procesamiento de vado. Los tipos de valvulas incluyen valvulas de compuerta, valvulas de mariposa, valvulas de multiples paletas, y similares. Algunas valvulas de compuerta estan disenadas para disponerse en posiciones abierta y cerrada para hacer posible un flujo total de fluidos gaseosos a traves de la valvula o para no permitir ningun flujo. Las valvulas de mariposa son de diseno relativamente sencillo pero tienen una capacidad limitada para lograr una respuesta lineal en relacion a la conductancia. Las valvulas de multiples paletas proporcionan un control mas preciso que las valvulas de mariposa.
En la patente de EE.UU. n° 6.293.306 (Brenes, 2001) se describe un ejemplo de una valvula de multiples paletas. Brenes describe una valvula de compuerta de estrangulacion que incluye un alojamiento de valvula vertical, de forma rectangular en general. En el interior del alojamiento de la valvula esta dispuesta una valvula de compuerta que se puede desplazar de forma lineal para cerrar una abertura de paso conformada en la parte inferior del alojamiento de la valvula. Un conjunto de actuador neumatico hace posible el desplazamiento de la valvula de compuerta entre una posicion abierta y una posicion cerrada. Un compartimento del conjunto de valvula de estrangulacion conforma el lado inferior del alojamiento de la valvula y define la abertura de paso, e incluye un conjunto de paletas de estrangulacion giratorias dispuestas en el interior de la abertura de paso. Se proporciona un actuador de accionamiento para hacer girar las paletas y se incluye un compartimento del actuador de accionamiento y un motor para el control de la posicion de las paletas de estrangulacion. El actuador de accionamiento se sella por medio de una cubierta protectora de fuelle en la posicion en la que el actuador de accionamiento se extiende hasta el interior del alojamiento.
Otro tipo de valvula de multiples paletas es una valvula de estrangulacion comercializada bajo la marca “Vari-Q” de MeiVac, Inc. La valvula de estrangulacion de MeiVac incluye una camara de valvula circular que contiene una pluralidad de paletas contrarrotativas triangulares (es decir, con forma de trozo de tarta) que estan interconectadas por medio de un sistema de accionamiento por cable de baja friccion.
Otro tipo mas de valvula de multiples paletas es una valvula de paletas de posicion fija comercializada bajo la marca “Temescal” de Ferrotec (USA) Corporation con el numero de pieza 0627-0624-0. Esta valvula de multiples paletas no es realmente una valvula, ya que todas las paletas estan en una posicion fija en el intervalo de 30 - 45 grados, las cuales estan en comunicacion de fluido con unas bombas criogenicas. Cada una de paletas esta soldada a un tubo de acero inoxidable que esta dispuesto en direccion transversal con respecto a todas las paletas. Las paletas se comportan como un escudo termico y sirven tambien para transferir calor al tubo de acero inoxidable que contiene el agua de refrigeracion que fluye a traves del tubo. Las figuras 1A y 1B ilustran un ejemplo de tal valvula de multiples paletas fijas, mostrando una vista frontal y una vista lateral en seccion transversal de la relacion estructural entre el tubo de refrigeracion y la pluralidad de paletas fijas.
En el documento de patente de Japon n° S56132440 U se da a conocer un aparato y un metodo segun el preambulo respectivo de las reivindicaciones independientes.
Compendio de la invencion
Los sistemas de procesamiento de vado tienen, por lo general, una camara de procesamiento del tipo que se utiliza normalmente para la fabricacion de chips de ordenador y una bomba de vado, la cual se utiliza para hacer el vado en la camara de procesamiento. Las bombas de vado elevado operan tfpicamente a presiones por debajo de las del procesamiento de plasma. Todas las valvulas de multiples paletas intentan proporcionar un mayor control del entorno de procesamiento y proteger las bombas de vado elevado del calor y de los residuos procedentes de la camara de procesamiento. Las valvulas de multiples paletas funcionan por medio de la estrangulacion del gas de la camara de proceso al objeto de crear una presion diferencial a traves de la valvula, haciendo posible que la bomba de vado opere a niveles elevados de vado a la vez que se mantienen unas presiones de proceso adecuadas en la camara. Las valvulas de estrangulacion de multiples paletas que tienen paletas giratorias proporcionan un mayor control de las presiones de proceso adecuadas en la camara por medio de la provision de un control lineal para todo el rango de operacion de la valvula de multiples paletas. La desventaja de las valvulas de estrangulacion de multiples paletas de la tecnica anterior es su limitada capacidad para proteger la bomba de vado elevado del calor y/o los residuos.
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El objeto de la presente invencion es la provision de una valvula de estrangulacion de multiples paletas de reducido espacio que sea un escudo termico con capacidad de refrigeracion de las paletas.
La presente invencion consigue este objetivo por medio de la provision de un aparato y un metodo segun las reivindicaciones independientes. En las reivindicaciones dependientes se describen realizaciones preferidas.
En una realizacion, una valvula de estrangulacion de multiples paletas para una camara de proceso de vado incluye un cuerpo de camara de estrangulacion que tiene una parte interior expuesta a la camara de proceso de vado y una parte exterior expuesta a la presion atmosferica, definiendo el cuerpo de camara una abertura de paso para el control del vado en el interior de la camara de proceso de vado, una pluralidad de paletas giratorias montadas en el interior de la abertura de paso para el control de un flujo de gases que pasan a traves de la abertura de paso, en la que cada paleta giratoria incluye una trayectoria de fluido de refrigeracion que esta en comunicacion de fluido con cada paleta giratoria y que esta dispuesta longitudinalmente a lo largo de cada una de ellas, y un mecanismo de accionamiento dispuesto y conectado con una parte exterior del cuerpo de camara de estrangulacion para hacer girar la pluralidad de paletas giratorias al objeto de modificar el flujo de gases de proceso.
En la presente invencion, la trayectoria de fluido de refrigeracion es un conducto de refrigeracion dispuesto longitudinalmente a lo largo de la paleta giratoria.
En una realizacion adicional de la presente invencion, el conducto de refrigeracion se elige de entre el grupo que comprende un conducto recto, un conducto sinusoidal, un conducto con forma de onda cuadrada, un par de conductos longitudinales con un conducto transversal que conecta el par de conductos longitudinales en un extremo, un par de conductos concentricos que definen una trayectoria de flujo entre un conducto interior y un conducto exterior, y un intercambiador de tubo de calor longitudinal.
En la presente invencion, todas y cada una de las paletas de la pluralidad de paletas giratorias estan interconectadas en serie conformando una unica trayectoria de flujo continua.
En otra realizacion mas de la presente invencion, el mecanismo de accionamiento incluye un brazo actuador, un brazo giratorio conectado de forma fija a cada paleta giratoria, y un brazo de union que conecta de forma pivotante en serie un brazo giratorio de una paleta giratoria con un brazo giratorio de una paleta giratoria adyacente, en la que un brazo de union esta conectado al brazo actuador.
En otra realizacion de la presente invencion, el brazo giratorio esta conectado por un extremo a la paleta giratoria y por el otro extremo al brazo de union.
En una realizacion adicional de la presente invencion, la valvula de estrangulacion incluye una placa de proteccion frente a residuos fijada a cada una de las paletas de la pluralidad de paletas giratorias.
En otra realizacion mas de la presente invencion, el cuerpo de camara de estrangulacion incluye una primera brida del cuerpo, una segunda brida del cuerpo y un alojamiento de la camara de paletas conectado entre la primera brida del cuerpo y la segunda brida del cuerpo, en la que el alojamiento de la camara de paletas contiene la pluralidad de paletas giratorias.
En una realizacion adicional de la presente invencion, el alojamiento de la camara de paletas incluye una placa superior, una placa inferior, una primera pared lateral de camara, una segunda pared lateral de camara y un elemento de paso de soporte de paleta fijado a la primera pared lateral de camara que soporta la trayectoria de fluido de refrigeracion de una paleta giratoria y mantiene la presion diferencial entre el proceso de camara de vado y la presion atmosferica.
En otra realizacion mas de la presente invencion, la valvula de estrangulacion incluye un elemento de paso de vado que soporta cada una de las paletas de la pluralidad de paletas giratorias entre el proceso de camara de vado del interior y la presion atmosferica del exterior de la valvula de estrangulacion.
En otra realizacion, la valvula de estrangulacion de multiples paletas incluye un elemento de paso de vado de fluido magnetico que soporta cada una de las paletas de la pluralidad de paletas giratorias en un extremo entre la parte interior y la parte exterior del cuerpo de camara de estrangulacion.
Ademas, la valvula de estrangulacion de multiples paletas incluye un adaptador giratorio conectado a un extremo de cada paleta giratoria para el transporte del fluido de refrigeracion entre cada paleta giratoria.
En otra realizacion mas de la valvula de estrangulacion de multiples paletas, cuando el conducto de refrigeracion es un tubo de calor, la valvula de estrangulacion incluye ademas un bloque de refrigeracion para la recepcion de forma giratoria de una parte extrema del tubo de calor que esta en el exterior del alojamiento de la camara de paletas. El bloque de refrigeracion puede ser, de manera opcional, un bloque de flujo de lfquido, un bloque modular termoelectrico o una combinacion de los mismos.
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En otra realizacion mas de la valvula de estrangulacion de multiples paletas, la paleta giratoria incluye un conducto de refrigeracion que se extiende lateralmente a lo largo de la lmea longitudinal central de la paleta giratoria y hasta el interior de una junta giratoria que transporta el fluido de refrigeracion entre cada paleta giratoria.
En otra realizacion de la valvula de estrangulacion de multiples paletas, la paleta giratoria tiene un conducto de refrigeracion que tiene un par de tubos concentricos que se extienden lateralmente a lo largo de la lmea longitudinal central de la paleta giratoria y hasta el interior de una junta giratoria que transporta el fluido de refrigeracion entre cada paleta giratoria.
En una realizacion adicional de la valvula de estrangulacion de multiples paletas, la paleta giratoria incluye un primer conducto de refrigeracion dispuesto en la paleta a un lado de la lmea longitudinal central de la paleta giratoria y un
segundo conducto de refrigeracion dispuesto en la paleta en el lado opuesto de la lmea longitudinal central de la
paleta giratoria. El primer conducto de refrigeracion esta en comunicacion de fluido con el segundo conducto de refrigeracion y ambos conductos de refrigeracion estan en comunicacion de fluido con una junta giratoria que transporta el fluido de refrigeracion entre cada paleta giratoria.
En otra realizacion de la valvula de estrangulacion de multiples paletas, la paleta giratoria incluye una placa de proteccion frente a residuos dispuesta sobre un lado de la paleta giratoria.
En otra realizacion mas de la valvula de estrangulacion de multiples paletas, la valvula incluye un refrigerante elegido de entre agua, material criogenico y similares.
Breve descripcion de los dibujos
La figura 1A es una vista frontal de un dispositivo de valvula de multiples paletas de la tecnica anterior.
La figura 1B es una vista lateral del dispositivo de la tecnica anterior mostrado en la figura 1A.
La figura 2 es una perspectiva de una realizacion de la presente invencion que muestra una valvula de estrangulacion de multiples paletas.
La figura 3 es una vista inferior de la realizacion mostrada en la figura 2.
La figura 4 es una vista en despiece de la realizacion de la figura 2 que muestra la placa de proteccion frente a residuos y el elemento de paso de fluido magnetico.
La figura 5 es una vista en perspectiva de una realizacion de una paleta giratoria de la presente invencion que muestra un par de conductos de refrigeracion paralelos y rectos.
La figura 5A es una vista en perspectiva de otra realizacion de una paleta giratoria que muestra un par de conductos de refrigeracion que son imagen especular uno de otro, con forma de onda cuadrada.
La figura 6 es una vista en perspectiva de una realizacion de una placa de proteccion frente a residuos de la presente invencion.
La figura 7 es una vista lateral de una realizacion de una paleta giratoria que muestra una vista en seccion transversal de un soporte de fluido magnetico y de una junta giratoria.
La figura 8 es una vista en perspectiva en despiece de una junta giratoria de la presente invencion.
La figura 9 es una vista en perspectiva de otra realizacion de una junta giratoria de la presente invencion.
La figura 10 una vista ampliada en seccion transversal parcial del conducto de fluido que muestra las conexiones entre al menos dos paletas giratorias y las direcciones del flujo de fluido a traves del conducto de fluido.
La figura 11 una vista lateral de una realizacion de una paleta de la presente invencion que muestra una valvula giratoria con un unico alojamiento de valvula giratoria.
La figura 12 es una vista lateral de otra realizacion de una paleta de la presente invencion que muestra un conducto de refrigeracion que es un unico tubo situado a lo largo del eje longitudinal central de la paleta.
La figura 13 es una vista en seccion transversal de otra realizacion de una paleta de la presente invencion que muestra un par de tubos concentricos situados a lo largo del eje longitudinal central de la paleta.
La figura 13A es una vista ampliada en seccion transversal del extremo sellado del par de tubos concentricos que muestra una de las dos posibles trayectorias de flujo del fluido de refrigeracion.
La figura 14 es una vista ampliada en seccion transversal de otra realizacion de una paleta de la presente invencion que muestra un tubo de calor situado a lo largo del eje longitudinal central de la paleta.
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La figura 15 es una vista en perspectiva de una realizacion de un elemento de paso de la presente invencion.
La figura 16A es una vista en perspectiva de una junta anular cuadruple incorporada en una realizacion de un elemento de paso de la presente invencion.
La figura 16B es una vista en seccion transversal de la junta anular cuadruple mostrada en la figura 16A.
La figura 17 es una vista lateral de un elemento de paso de la presente invencion que es un elemento de paso de fluido magnetico.
Descripcion detallada de la realizacion preferida
La realizacion preferida de la presente invencion se ilustra en las figuras 2 - 17. La figura 2 ilustra una realizacion de una valvula de estrangulacion 10 de multiples paletas de la presente invencion. La valvula de estrangulacion 10 incluye un cuerpo de camara de estrangulacion 20, una pluralidad de paletas 40 giratorias y un mecanismo de accionamiento 80. El cuerpo de camara de estrangulacion 20 tiene un alojamiento 20a de la camara de paletas, una superficie interior 21 y una superficie exterior 22 que define una abertura de paso 23 en la que se dispone la pluralidad de paletas 40 giratorias. El mecanismo de accionamiento 80 esta situado y conectado a una parte exterior 22 del cuerpo de camara de estrangulacion 20 para mover la pluralidad de paletas 40 giratorias al objeto de modificar el flujo de gases de proceso. El mecanismo de accionamiento 80 tiene un motor de accionamiento 81 con un brazo actuador 82 conectado a un brazo de union 83 liberable que, a su vez, esta conectado de forma giratoria y liberable a un brazo giratorio 84. Un conducto de fluido 85 esta interconectado con cada una de las paletas de la pluralidad de paletas 40 giratorias.
La figura 3 es una vista inferior de una valvula de estrangulacion 10 de multiples paletas. En esta vista, se puede observar que esta realizacion del cuerpo de camara de estrangulacion 20 incluye una primera brida 24 del cuerpo, que se situa en el lado de la bomba de vado, y una segunda brida 26 del cuerpo que se situa en el lado de la camara de proceso. Entre la primera brida 24 del cuerpo y la segunda brida 26 del cuerpo esta la abertura de paso 23, la cual incluye una camara 28 de paletas en la que esta montada la pluralidad de paletas 40 giratorias. La camara 28 de paletas tiene una placa inferior 30 sobre la cual se monta un puerto de entrada 32 de fluido de refrigeracion y un puerto de salida 33 de fluido de refrigeracion, acoplados a un colector 34 de fluido de refrigeracion.
Pasando ahora a la figura 4, en ella se muestra una vista en despiece de la realizacion de la valvula de estrangulacion 10 de multiples paletas ilustrada en la figura 1. Como se puede ver mas claramente, el cuerpo de camara de estrangulacion 20 tiene una abertura de paso 23 que muestra una camara 28 de paletas situada en posicion adyacente a la segunda brida 26 del cuerpo. La camara 28 de paletas tiene una primera pared lateral 28a de camara con una pluralidad de aberturas 29 equidistantes, estando montado un elemento de paso de junta de vado 70 en cada una de las aberturas 29. Cada elemento de paso de junta de vado 70 recibe un extremo 41 de cada una de las paletas de la pluralidad de paletas 40 giratorias. Los elementos de paso de junta de vado 70 soportan de forma giratoria las paletas 40.
Cada una de las paletas de la pluralidad de paletas 40 giratorias esta soportada de forma giratoria en un extremo opuesto 42 por medio de un cojinete 35 montado en una placa de la segunda pared lateral 36. La placa de la segunda pared lateral 36 esta fijada de forma estanca pero liberable a la segunda pared lateral 28b por medio de una pluralidad de tornillos 36a al objeto de facilitar el acceso a la camara 28 de paletas para tareas de mantenimiento y reparacion cuando se requiera. En esta realizacion, cada paleta 40 tiene una placa de proteccion 43 frente a residuos fijada en el lado de la paleta 40 que queda enfrentado a la camara de proceso. Las placas de proteccion 43 frente a residuos se utilizan preferiblemente cuando la paleta 40 esta fabricada en cobre. Cuando la paleta 40 se fabrica en acero inoxidable, no es necesaria ninguna placa de proteccion frente a residuos.
Cuando la camara de proceso se utiliza normalmente para la deposicion qmmica en fase vapor, los residuos que incluyen los diferentes productos qmmicos que se utilizan para el recubrimiento de los objetivos en el interior de la camara de proceso se eliminan mas facilmente del acero inoxidable que del cobre. Ademas, las paletas 40 giratorias evitan tambien que los residuos lleguen a la bomba de vado, cuya reparacion es mas costosa economicamente, de manera que evitar que los residuos entren en la bomba de vado es un aspecto importante de la presente invencion.
Otro aspecto importante es el calor que participa en el proceso que se lleva a cabo en la camara de proceso. Debido a que la bomba de vado funciona normalmente de forma continua durante un proceso, los gases calientes que participan en el proceso en el interior de la camara de proceso se evacuan a traves de la bomba de vado. A pesar de que la pluralidad de paletas 40, cuando se encuentran en una posicion completamente cerrada, ayuda a reducir este efecto, esta no es una solucion practica ya que el proposito de las paletas 40 de estrangulacion es la obtencion de un control mejor del proceso de vado, cerrarlas por completo es contraproducente.
Otro aspecto importante de la presente invencion es la incorporacion de un sistema de refrigeracion para la refrigeracion de cada una de las paletas 40 giratorias. La pluralidad de paletas 40 en la presente invencion incluye un conducto de refrigeracion 44 que esta dispuesto en el interior de cada una de las paletas de la pluralidad de paletas 40 que se extiende longitudinalmente a lo largo de la longitud de cada una de ellas. Un lfquido de
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refrigeracion externo fluye a traves del conducto de refrigeracion 44 al objeto de extraer el calor absorbido del gas que se evacua por medio de la bomba de vado a traves de la abertura de paso 23 de la valvula de estrangulacion 10 de multiples paletas. El conducto de refrigeracion 44 esta en comunicacion de fluido con un conducto de fluido 85 que incluye una pluralidad de juntas 87 giratorias. Se puede montar una cubierta 110 opcional del mecanismo de accionamiento sobre el mecanismo de accionamiento 80 y las juntas 87 giratorias al objeto de cubrir y proteger el brazo actuador 82, los brazos de union 83 y los brazos giratorios 84.
Pasando ahora a la figura 5, en ella se muestra una vista en perspectiva de una realizacion de una paleta 40 de la presente invencion. En esta realizacion, la paleta 40 tiene un extremo proximal 45 de paleta y un extremo distal 46 de paleta. El extremo distal 46 de paleta tiene un soporte distal 47 configurado para unir el extremo distal 46 de paleta a un componente de soporte correspondiente de la placa de la segunda pared lateral 36 del cuerpo de camara de estrangulacion 20 segun una relacion giratoria. El extremo proximal 45 de paleta tiene un soporte proximal 48 configurado para unir el extremo proximal 45 de paleta a un componente de soporte correspondiente de la primera pared lateral 28a de camara del cuerpo de camara de estrangulacion 20 segun una relacion giratoria. La paleta 40 tiene un primer conducto de refrigeracion 44a que se extiende longitudinalmente a traves de una mitad de la paleta 40 y un segundo conducto de refrigeracion 44b que se extiende longitudinalmente a traves de la otra mitad de la paleta 40. Un conducto de refrigeracion de conexion 44c (mostrado en la figura 7) comunica en direccion transversal con el primer conducto de refrigeracion 44a y con el segundo conducto de refrigeracion 44b, estando situado en posicion adyacente al extremo distal 46 de paleta al objeto de crear un conducto de refrigeracion 44 continuo. Aunque se ilustra un conducto lineal, o una trayectoria del fluido de refrigeracion lineal, se debe observar que el conducto de refrigeracion puede tener otras configuraciones tales como un conducto recto, un conducto sinusoidal, un conducto con forma de onda cuadrada, un par de conductos longitudinales con un conducto transversal que conecte el par de conductos longitudinales en un extremo, un par de conductos concentricos que definan una trayectoria de flujo entre un conducto interior y un conducto exterior, y un intercambiador de tubo de calor longitudinal. La figura 5a ilustra una paleta con un par de conductos de refrigeracion con forma de onda cuadrada.
La figura 6 ilustra una vista en perspectiva de una placa de proteccion 43 frente a residuos opcional. La placa de proteccion 43 frente a residuos se fija en un lado de la paleta 40, preferiblemente en el lado que esta expuesto a la camara de proceso al objeto de evitar que el material que puede causar dano procedente de la camara de proceso entre en el interior de la bomba de vacfo. La placa de proteccion 43 frente a residuos se puede fijar a la paleta 40 por medio de la utilizacion de cualquier metodo conocido, incluyendo, aunque sin limitarse a ella, la soldadura, la utilizacion de sujeciones mecanicas, la fijacion de componentes que permiten que la placa de proteccion se ajuste por salto elastico sobre la paleta 40, y similares. La placa de proteccion 43 frente a residuos esta hecha preferiblemente de acero inoxidable, pero se puede hacer de cualquier metal y/o material no metalico que sea capaz de proteger las paletas 40 y de mantener la integridad de las placas de proteccion durante uno o mas procesos de camara de vacfo.
La figura 7 es una vista lateral, en seccion transversal parcial, de la realizacion de la paleta 40 mostrada en la figura 5 con un miembro de suministro de refrigerante y un miembro de retorno de refrigerante. Como se ha analizado previamente, esta realizacion de la paleta 40 incluye un extremo proximal 45 de paleta y un extremo distal 46 de paleta. El extremo distal 46 de paleta tiene un soporte distal 47 mientras que el extremo proximal 45 de paleta tiene un soporte proximal 48. La paleta 40 tiene un primer conducto de refrigeracion 44a que se extiende longitudinalmente a traves, o a lo largo, de una mitad de la paleta 40 y un segundo conducto de refrigeracion 44b que se extiende longitudinalmente a traves, o a lo largo, de la otra mitad de la paleta 40. Un conducto de refrigeracion de conexion 44c comunica en direccion transversal con el primer conducto de refrigeracion 44a y con el segundo conducto de refrigeracion 44b, estando situado en posicion adyacente al extremo distal 46 de paleta al objeto de crear un conducto de refrigeracion 44 continuo. En el extremo proximal 45 de paleta, el soporte proximal 48 se configura como un par de tubos concentricos 49a (tubo exterior), 49b (tubo interior) que conforman una camara de conducto exterior 48a y una camara de conducto interior 48b, en el que la camara de conducto exterior 48a esta en comunicacion de fluido con el primer conducto de refrigeracion 44a y la camara de conducto interior 48b esta en comunicacion de fluido con el segundo conducto de refrigeracion 44b. Las camaras de conducto interior y exterior 48a, 48b se extienden hasta el interior de un adaptador 50 giratorio en el que cada una de las camaras de conducto interior y exterior 48a, 48b comunica con un puerto de suministro 60a de refrigerante y un puerto de retorno 60b de refrigerante, respectivamente.
La figura 8 muestra una vista en perspectiva en despiece del adaptador 50 giratorio ilustrado en la figura 7. En esta realizacion del adaptador 50 giratorio, el adaptador 50 incluye un primer alojamiento 52 giratorio y un segundo alojamiento 54 giratorio, alineado en direccion axial y fijado al primer alojamiento 52 giratorio. El adaptador 50 incluye ademas un eje 53 hueco que esta dispuesto axialmente en el interior del primer alojamiento 52 giratorio, y esta configurado para alojar el tubo interior 49b a traves del eje 53 hueco y en el interior del segundo alojamiento 54 giratorio. Se forma un espacio 52a entre una parte de la superficie exterior del eje 53 hueco giratorio y la pared interior del primer alojamiento 52 giratorio, estando dicho espacio 52a en comunicacion de fluido con la camara de conducto exterior 48a del soporte proximal 48. Como se muestra en la figura 7, el puerto de suministro 60a de refrigerante esta conectado ffsicamente con el primer alojamiento 52 giratorio y el puerto de suministro de retorno
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60b de refrigerante esta conectado ffsicamente con el segundo alojamiento 54 giratorio. Esta realizacion proporciona refrigerante hacia el interior y hacia el exterior de la paleta 40 a traves del extremo proximal 45 de paleta.
La figura 9 es una vista en perspectiva, en seccion transversal parcial, de otra realizacion del adaptador 50 giratorio. En la realizacion, el adaptador 50 giratorio incluye unicamente un solo alojamiento 56 giratorio y un eje 57 giratorio modificado. El alojamiento 56 giratorio realiza la misma funcion que el primer alojamiento 52 giratorio con el puerto de suministro 60a de refrigerante. El eje 57 giratorio se extiende a traves del alojamiento 56 giratorio y conecta con el puerto de retorno 60b de refrigerante. Esta realizacion reduce el numero de piezas requeridas en el adaptador 50 giratorio, haciendo mas facil el montaje y el mantenimiento y reduciendo el coste del adaptador 50 giratorio, a la vez que se proporciona la misma funcion.
La figura 10 es una vista ampliada en seccion transversal de la valvula 50 giratoria y del soporte proximal 48, que muestra el flujo de fluido para la refrigeracion de las paletas 40. En esta realizacion, se ilustra que el tubo exterior 49a del soporte proximal 48 esta soportado de forma giratoria por medio de un soporte de elemento de paso 70, el cual esta fijado a una primera pared lateral 28a de camara, y que el tubo interior 49b se extiende mas alla del soporte de elemento de paso 70 hasta el interior de la valvula 50 giratoria. Las flechas 150 indican el flujo del refrigerante hacia el interior de la paleta 40 y las flechas 160 indican el flujo del refrigerante hacia el exterior de la paleta 40. A pesar de la descripcion proporcionada con anterioridad acerca de la valvula 50 giratoria ilustrada en la figura 8, se entiende que cuando se acoplan dos o mas paletas 40 al suministro de refrigerante, una valvula 50 giratoria tendra el alojamiento 56 giratorio conectado al puerto de suministro 60a de refrigerante en direccion axial en un extremo y al puerto de retorno 60b de refrigerante en direccion transversal, pero que en la paleta 40 siguiente adyacente que esta en conexion de fluido en serie con la paleta 40 anterior, la valvula 50 giratoria tendra el alojamiento 56 giratorio conectado al puerto de retorno 60b de refrigerante en direccion axial en el extremo y al puerto de suministro 60a de refrigerante en direccion transversal. Para cada paleta 40 adicional, la asignacion del puerto de suministro 60a de refrigerante y del puerto de retorno 60b de refrigerante a la conexion axial o transversal con el alojamiento 56 giratorio sera alternante de forma correspondiente, al objeto de conformar un circuito de refrigerante continuo a traves de las paletas 40.
Pasando ahora a la figura 11, en ella se ilustra una vista lateral de una paleta 40 con la valvula 50 giratoria ilustrada y descrita en la figura 9. Al igual que en la realizacion de la paleta 40 ilustrada en la figura 5, esta realizacion de la paleta 40 incluye un extremo proximal 45 de paleta con un soporte proximal 48 y un extremo distal 46 de paleta con un soporte distal 47. La paleta 40 tiene un primer conducto de refrigeracion 44a que se extiende longitudinalmente a traves de una mitad de la paleta 40 y un segundo conducto de refrigeracion 44b que se extiende longitudinalmente a traves de la otra mitad de la paleta 40. Un conducto de refrigeracion de conexion 44c comunica en direccion transversal con el primer conducto de refrigeracion 44a y con el segundo conducto de refrigeracion 44b, estando situado en posicion adyacente al extremo distal 46 de paleta al objeto de crear un conducto de refrigeracion 44 continuo. En el soporte proximal 48 del extremo proximal 45 de paleta, el adaptador 50 giratorio incluye unicamente un solo alojamiento 56 giratorio y un eje 57 giratorio modificado. El alojamiento 56 giratorio realiza la misma funcion que el primer alojamiento 52 giratorio con el puerto de suministro 60a de refrigerante. El eje 57 giratorio esta en comunicacion de fluido a traves del alojamiento 56 giratorio con el puerto de retorno 60b de refrigerante.
La figura 12 ilustra otra realizacion de la paleta 40. En esta realizacion, la paleta 40 tiene un unico conducto de refrigeracion 44 que se extiende longitudinalmente a lo largo del eje longitudinal central de la paleta 40, desde el soporte proximal 48 al soporte distal 47. El soporte proximal 48 esta soportado de forma giratoria por medio del elemento de paso 70 e incluye un unico collar 72 de elemento de paso. Debido a que el elemento de paso 70 soporta de forma giratoria el soporte proximal 48 de la paleta, el puerto de suministro 60a de refrigerante se puede acoplar de forma fija al collar 72 de elemento de paso en el caso de que el soporte proximal 48 sea un unico tubo y no un par de tubos concentricos. Ademas, se debe observar que, puesto que el conducto de refrigeracion 44 es un unico tubo que se extiende a lo largo del eje longitudinal central de la paleta 40, entonces el refrigerante fluido debe entrar por un extremo de la paleta 40 (es decir, el extremo proximal 45 de paleta o el extremo distal 46 de paleta) y salir por el otro extremo. Por tanto, el soporte distal 47 debe incluir ademas un elemento de paso 70 similar y un collar 72 de elemento de paso al cual se fije el puerto de retorno 60b de refrigerante. Como se ha explicado con anterioridad, en el caso de que se incluyan dos o mas paletas 40 en el interior de la valvula de estrangulacion 10, la asignacion del puerto de suministro 60a de refrigerante y del puerto de retorno 60b de refrigerante a los collares 72 de elemento de paso del extremo proximal 45 de paleta y del extremo distal 46 de paleta sera alternante de forma correspondiente, al objeto de conformar un circuito de refrigerante continuo a traves de las paletas 40.
La figura 13 ilustra otra realizacion del conducto de refrigeracion 44 de la paleta 40 (no mostrada) en la que el fluido de refrigeracion, es decir, el refrigerante, entra y sale por el mismo extremo (es decir, el extremo proximal 45 de paleta) de la paleta 40. En esta realizacion, el conducto de refrigeracion 44 es un par de tubos concentricos 44d (tubo exterior) y 44e (tubo interior) que se extienden a lo largo del eje longitudinal central de la paleta 40, creando una camara de conducto exterior 44f y una camara de conducto interior 44g. El fluido de refrigeracion entra por una de las camaras de conducto y sale a traves de la otra camara de conducto. La figura 13A ilustra una vista ampliada del conducto de refrigeracion 44 en el extremo distal 46 de paleta. Las flechas 200 indican el flujo de refrigerante por el interior del conducto de refrigeracion 44. En esta configuracion, una valvula 50 giratoria junto con un elemento de paso 70 soporta el soporte proximal 48 formado por el conducto de refrigeracion 40 en el extremo proximal 45 de
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paleta. Como se ha descrito con anterioridad, la direccion del flujo del fluido de refrigeracion con respecto a las camaras de conducto exterior e interior 44f, 44g sera alternante para los montajes que tengan dos o mas paletas 40.
La figura 14 ilustra otra realizacion de la paleta 40 con un conducto de refrigeracion. En esta realizacion, el sistema de refrigeracion de la paleta 40 incluye un tubo de calor 130 dispuesto a lo largo del eje longitudinal central de la paleta 40, que tiene un extremo proximal 132 de tubo de calor y un extremo distal 150 de tubo de calor. El extremo distal 150 de tubo de calor esta soportado de forma giratoria por medio de un cojinete 152 dispuesto en un alojamiento de cojinete 154 fijado a la segunda pared lateral 36 del cuerpo 22 de alojamiento de estrangulacion. El extremo proximal 132 de tubo de calor esta soportado de forma giratoria por medio del elemento de paso 70 y se extiende hacia el exterior del cuerpo 22 de alojamiento de estrangulacion y hasta el interior del adaptador 50 giratorio. Una parte extrema 132a del extremo proximal 132 de tubo de calor esta soportada de forma giratoria en el interior del adaptador 50 giratorio. El adaptador 50 giratorio puede ser un bloque de refrigeracion que tiene un alojamiento 56 giratorio que conforma una camara 56a de adaptador, estando en comunicacion de fluido el puerto de suministro 60a de refrigerante y el puerto de retorno 60b de refrigerante con la camara 56a de adaptador. Alrededor del extremo proximal 132 de tubo de calor que esta dispuesto en el interior de la camara 56a de adaptador esta conectada una pluralidad de aletas 131 de refrigeracion del tubo de calor que estan termicamente conectadas al tubo de calor 130. En lugar de un bloque de refrigeracion, se puede incorporar uno o mas modulos termoelectricos como parte del adaptador 50 giratorio, los cuales proporcionanan el mecanismo de refrigeracion para la refrigeracion del extremo proximal 132 de tubo de calor. El tubo de calor 130 y el modulo termoelectrico tienen las caractensticas estructurales y operativas tfpicas de estos componentes y son bien conocidos por parte de los expertos corrientes en la tecnica respectiva, de manera que no se requiere ninguna explicacion o analisis de sus funcionamientos.
La figura 15 ilustra una vista en perspectiva de una realizacion del elemento de paso 70. El elemento de paso 70 tiene una pestana 74 de elemento de paso y una tuerca 75 de fijacion para fijar el elemento de paso 70 a una pared lateral de la camara 28 de paletas. El elemento de paso 70 incluye tambien un eje 76 hueco para la recepcion y soporte del extremo de la paleta 40. El eje 76 hueco gira en el interior del elemento de paso 70 y mantiene un sellado entre el interior de la valvula de estrangulacion de paletas, que esta a presion reducida, y el exterior de la valvula de estrangulacion de paletas, que esta a presion atmosferica.
Las figuras 16A y 16B ilustran una realizacion de una estructura de sellado del elemento de paso 70 utilizado para soportar de forma giratoria el soporte proximal 48 y, en el caso en el que se dispone un unico conducto de refrigeracion a lo largo del eje longitudinal central de la paleta 40, tambien el soporte distal 47. En una realizacion mostrada en las figuras 16A y 16B, el elemento de paso 70 incorpora una junta de sellado anular 77 cuadruple para separar el vacfo del interior del cuerpo 22 de valvula de estrangulacion y la atmosfera del exterior del cuerpo 22 de valvula de estrangulacion. La junta anular 77 cuadruple incorpora dos superficies de sellado 77a, 77b en la periferia exterior de la junta anular y dos superficies de sellado 77c, 77d en la periferia interior de la junta de sellado. La junta anular 77 cuadruple proporciona una mayor fiabilidad que las juntas anulares estandar.
La figura 17 ilustra una vista lateral de una realizacion preferida del elemento de paso 70. En esta realizacion, el elemento de paso 70 incorpora una junta de sellado de fluido magnetico y los componentes asociados para la formacion de dicha junta de sellado. El elemento de paso 70 de fluido magnetico preferido lo comercializa Ferrotec (USA) Corporation, Bedford, NH por medio del producto fabricado a medida no. HS-500-SFBSC.
Aunque en la presente memoria se han descrito las realizaciones preferidas de la presente invencion, la descripcion anterior es meramente ilustrativa. A los expertos en las respectivas tecnicas se les ocurriran modificaciones adicionales de la invencion descrita en la presente memoria, y se considera que todas esas modificaciones estan dentro del alcance de la invencion, tal y como se define por medio de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (13)

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    REIVINDICACIONES
    1. Una valvula de estrangulacion (10) de multiples paletas para una camara de proceso de vado, comprendiendo la valvula:
    un cuerpo de camara de estrangulacion (20) que tiene una parte interior expuesta a la camara de proceso de vado y una parte exterior expuesta a la presion atmosferica, definiendo el cuerpo de camara (20) una abertura de paso (23) para el control del vado en el interior de la camara de proceso de vado;
    una pluralidad de paletas (40) giratorias montadas en el interior de la abertura de paso (23) para el control de un flujo de gases que pasan a traves de la abertura de paso (23), en la que cada paleta (40) giratoria incluye un conducto de refrigeracion (44) que esta en comunicacion de fluido con cada paleta (40) giratoria y que esta dispuesto longitudinalmente a lo largo de cada una de ellas; y
    un mecanismo de accionamiento (80) dispuesto y conectado con una parte exterior del cuerpo de camara de estrangulacion (20) para hacer girar la pluralidad de paletas (40) giratorias al objeto de modificar el flujo de gases de proceso, caracterizado por que cada una de las paletas de la pluralidad de paletas (40) giratorias incluye un conducto de refrigeracion (44) dispuesto longitudinalmente a lo largo de la paleta (40) giratoria e interconectado en serie conformando una unica trayectoria de flujo continua.
  2. 2. La valvula de estrangulacion (10) de multiples paletas de la reivindicacion 1, en la que el conducto de refrigeracion (44) se elige de entre el grupo que comprende un conducto recto, un conducto sinusoidal, un conducto con forma de onda cuadrada, un par de conductos longitudinales con un conducto transversal que conecta el par de conductos longitudinales en un extremo, un par de conductos concentricos que definen una trayectoria de flujo entre un conducto interior y un conducto exterior, y un intercambiador de tubo de calor longitudinal.
  3. 3. La valvula de estrangulacion (10) de multiples paletas de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en la que el mecanismo de accionamiento (80) incluye un brazo actuador (82), un brazo giratorio (84) conectado de forma fija a cada paleta (40) giratoria, y un brazo de union (83) que conecta de forma pivotante en serie un brazo giratorio (84) de una paleta (40) giratoria con un brazo giratorio (84) de una paleta (40) giratoria adyacente, en la que un brazo de union (83) esta conectado al brazo actuador (82).
  4. 4. La valvula de estrangulacion (10) de multiples paletas de la reivindicacion 3, en la que el brazo giratorio (84) esta conectado por un extremo a la paleta (40) giratoria y por el otro extremo al brazo de union (83).
  5. 5. La valvula de estrangulacion (10) de multiples paletas de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende ademas una placa de proteccion (43) frente a residuos fijada a cada una de las paletas de la pluralidad de paletas (40) giratorias.
  6. 6. La valvula de estrangulacion (10) de multiples paletas de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que el cuerpo de camara de estrangulacion (20) incluye una primera brida (24) del cuerpo, una segunda brida (26) del cuerpo y un alojamiento (20a) de la camara de paletas conectado entre la primera brida (24) del cuerpo y la segunda brida (26) del cuerpo, conteniendo el alojamiento (20a) de la camara de paletas la pluralidad de paletas (40) giratorias.
  7. 7. La valvula de estrangulacion (10) de multiples paletas de la reivindicacion 6, en la que el alojamiento (20a) de la camara de paletas incluye una placa superior, una placa inferior (30), una primera pared lateral (28a) de camara, una segunda pared lateral (36) de camara y un elemento de paso (70) de soporte de paleta fijado a la primera pared lateral (28a) de camara que soporta el conducto de refrigeracion (44) de una paleta (40) giratoria y mantiene la presion diferencial entre el proceso de camara de vado y la presion atmosferica.
  8. 8. La valvula de estrangulacion (10) de multiples paletas de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende ademas un elemento de paso (70) de vado que soporta cada una de las paletas de la pluralidad de paletas (40) giratorias entre el proceso de camara de vado del interior y la presion atmosferica del exterior de la valvula de estrangulacion (10).
  9. 9. La valvula de estrangulacion (10) de multiples paletas de la reivindicacion 8, en la que el elemento de paso (70) de vado es un elemento de paso de vado de fluido magnetico.
  10. 10. La valvula de estrangulacion (10) de multiples paletas de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que comprende ademas un adaptador (50) giratorio para el conducto de refrigeracion (44) de cada una de las paletas de la pluralidad de paletas (40) giratorias.
  11. 11. La valvula de estrangulacion (10) de multiples paletas de la reivindicacion 2, en la que, cuando el conducto de refrigeracion (44) es un tubo de calor (130), la valvula de estrangulacion (10) incluye ademas un bloque de refrigeracion (56) para la recepcion de forma giratoria de una parte extrema (132a) del tubo de calor (130) que esta en el exterior del alojamiento de la camara de paletas.
    10
    15
  12. 12. La valvula de estrangulacion (10) de multiples paletas de la reivindicacion 11, en la que el bloque de refrigeracion (56) se elige de entre el grupo que comprende un bloque de flujo de agua y un bloque modular termoelectrico.
  13. 13. Un metodo para la provision de un control lineal de la conductancia para todo el rango de operacion en una camara de proceso de vado durante un proceso de camara de vado por medio de la utilizacion de una valvula de estrangulacion, comprendiendo el metodo:
    disponer de una valvula de estrangulacion (10) de multiples paletas para su utilizacion en la camara de proceso de vado y que incorpora una pluralidad de paletas (40) giratorias dispuestas en un cuerpo de camara (20);
    configurar cada una de las paletas de la pluralidad de paletas (40) giratorias con un conducto de refrigeracion (44) dispuesto longitudinalmente a lo largo de cada paleta (40) giratoria e interconectado en serie conformando una unica trayectoria de flujo continua;
    hacer fluir lfquido de refrigeracion a traves del conducto de refrigeracion (44) de cada paleta (40) giratoria; y
    ajustar de forma giratoria la orientacion de cada paleta (40) giratoria para asf proporcionar un control lineal de la conductancia durante el procesamiento de vado en la camara de proceso de vado.
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