FR2602023A1 - Vanne a passage direct a fermeture magnetique, utilisable notamment en combinaison avec un equipement sous vide - Google Patents

Abstract

UNE VANNE 11 A PASSAGE DIRECT DESTINEE A ETRE UTILISEE AVEC DES EQUIPEMENTS SOUS VIDE, COMPREND UN LOGEMENT 12 AYANT UNE PAIRE D'ORIFICES 13 ALIGNES MENAGES DANS LES PAROIS OPPOSEES. UN SIEGE 15 ENTOURE L'UN DES ORIFICES. UN OPERCULE 25 EFFECTUE UN MOUVEMENT ALTERNATIF SOUS L'ACTION D'UN ACTIONNEUR LINEAIRE 34 DANS UNE DIRECTION GENERALEMENT PERPENDICULAIRE A L'AXE CENTRAL DU SIEGE. DES STRUCTURES MAGNETIQUES 17, 27 SONT ASSOCIEES DE MANIERES ACTIVES A L'OPERCULE 25 ET AU SIEGE 15 POUR SERRER L'OPERCULE ET LE SIEGE DE MANIERE A ASSURER UN CONTACT ETANCHE AUX GAZ POUR LA FERMETURE DE LA VANNE EN EXERCANT UNE FORCE DE FERMETURE GENERALEMENT PARALLELE A L'AXE DU SIEGE. L'ACTIONNEUR LINEAIRE 34 COMPREND UN CYLINDRE CREUX 36 AYANT A L'INTERIEUR UN PISTON AXIALEMENT MOBILE QUI EST COUPLE MAGNETIQUEMENT A TRAVERS LES PAROIS DU CYLINDRE A UN ELEMENT DE L'ACTIONNEUR ACCOUPLE PAR DES MOYENS MECANIQUES A L'OPERCULE POUR EN ASSURER LE MOUVEMENT ALTERNATIF.

Description

L'invention concerne d'une manière générale

des robinets-vannes ou vannes à passage direct à utiliser avec des équipements sous-vide, et plus particulièrement, un robinet-vanne ou vanne à passage direct per5 fectionné ayant une durée de service largement accrue et fonctionnant avec moins de chocs et de vibrations de manière à réduire la contamination particulaire du système sous vide, ce qui constitue un résultat particulièrement souhaitable lorsqu'on traite des galettes de se10 mi-conducteurs.

Antérieurement, des robinets-vannes ou vannes à passage direct étaient destinés à être utilisés en combinaison avec des équipements sous vide tels que des machines de métallisation sous vide, dans lesquels un en15 semble à opercule est ouvert et fermé par un vérin pneumatique pouvant être actionné à la pression atmosphérique et raccordé de manière étanche aux gaz au système sous vide par un soufflet. L'ensemble à opercule est enfermé dans un logement de vanne, des orifices alignés étant ménagés dans les parois opposées du logement. L'ensemble à opercule est déplacé par le vérin pneumatique entre des positions ouverte et fermée par rapport aux orifices. Cet ensemble comprenait un opercule monté sur un chariot, le chariot étant déplacé par le vérin pneuma25 tique entre une première position dans laquelle l'opercule est ouvert et une deuxième position fermée de l'opercule. Le chariot comportait plusieurs galets roulant sur une rampe de telle sorte que l'opercule était poussé dans la position de fermeture lorsque le chariot était en30 traîné vers le haut de la rampe. Une vanne à passage direct de ce genre faisant partie de l'état de la technique,

est décrite dans le brevet US 4 238 111 délivré le 9 Décembre 1980.

Une application de la vanne à passage direct 35 selon l'état de la technique consiste à isoler sélecti-

vement un sas de chargement d'un compartiment principal à vide de traitement des galettes aménagé sur une machine de métallisation de galettes. Les galettes de semiconducteurs sont revêtues par métallisation après intro5 duction en série des galettes dans le sas de chargement relativement étroit rendu étanche par rapport au compartiment principal de traitement par la vanne à passage direct. Apres avoir fait le vide dans le sas de chargement, la vanne est ouverte et la galette à revêtir avan10 ce à travers l'étranglement de la vanne dans le compartiment principal de traitement à vide o elle est revêtue par métallisation. La galette métallisée repasse à travers l'étranglement de la vanne ouverte dans le sas de chargement. Puis, la vanne est fermée et le sas de char15 gement est ramené à la pression atmosphérique tandis que le compartiment principal demeure à la pression subatmosphérique et que la galette métallisée est déplacée jusqu'à sa cassette. Une machine de revêtement par métallisation de ce genre selon l'état de la technique est dé20 crite dans le brevet US 4 523 985 délivré le 19 3uin 1985,

cette.description étant incorporée ici à titre de référence dans son intégralité.

Un problème associé dans cette utilisation à la vanne à passage direct selon l'art antérieur, réside dans le fait que la vanne doit fonctionner de manière cyclique entre la position d'ouverture et de fermeture pour le traitement de chaque galette. Ainsi, la vanne effectue plusieurs milliers de cycles sur une machine de traitement dans une fabrication. Le soufflet qui sépare de

manière étanche le vérin pneumatique de la vanne du compartiment à vide, a tendance à se fatiguer et à se fissurer, rendant ainsi la vanne à passage directe inopérante.

Un autre inconvénient réside dans le fait que le chariot de la vanne avec ses galets associés se déplaçant sur

les structures de la rampe produit des chocs et des vi-

brations considérables déclenchant une contamination particulaire excessive au sein de l'équipement de métallisation sous vide.

Il serait souhaitable de fournir une vanne à passage direct perfectionnée ayant un système étanche aux gaz perfectionné pour le vérin pneumatique en vue de supprimer le soufflet qui tend à se fatiguer, de manière à

augmenter la durée de service de la vanne. Il serait également souhaitable de fournir une vanne à passage direct 10 réduisant les chocs et les vibrations associés à son ouverture et à sa fermeture de manière à diminuer la contamination particulaire dans l'équipement sous vide.

L'invention a essentiellement pour objet de fournir une vanne à passage direct perfectionnée destinée 15 à être utilisée avec un équipement sous vide, une vanne perfectionnée de ce genre ayant une durée de vie accrue et subissant moins de chocs et de vibrations, d'o une réduction de la contamination particulaire dans l'équipement

sous vide.

Selon une caractéristique de l'invention une structure magnétique est associée de manière active à la vanne à passage direct pour pousser la vanne de manière à assurer un contact étanche aux gaz contre le siège de la vanne en exerçant une force magnétique entre le siège et 25 la structure de l'opercule, ce qui a pour effet de fermer la vanne de manière étanche aux gaz tout en réduisant les chocs et les vibrations et la contamination particulaire

correspondante de l'équipement sous vide.

Selon une autre caractéristique de l'invention 30 la structure magnétique pour la fermeture de la vanne comprend un aimant permanent accouplé de manière active à l'opercule et mobile avec ce dernier pour agir de manière interactive avec une structure ferromagnétique accouplée mécaniquement au siège de la vanne pour créer la force

d'attraction entre le siège et l'opercule pour la fermetu-

re de la vanne à passage direct.

Selon une autre caractéristique de l'invention une commande est prévue pour commander sélectivement la

force de fermeture créée par la structure magnétique, de 5 sorte que la fermeture de la vanne est réglée pendant le service.

Selon une autre caractéristique de l'invention la structure magnétique pour la fermeture de la vanne comprend plusieurs aimants permanents allongés montés rota10 tifs autour d'un axe de révolution généralement parallèle à leurs axes longitudinaux pour commander sélectivement la force de fermeture créer par les aimants entre l'opercule et le siège de la vanne, de sorte que la fermeture de

la vanne est réglée pendant le service.

Selon une autre caractéristique de l'invention

un actionneur pneumatique destiné à déplacer alternativement l'opercule entre ses positions d'ouverture et de fermeture comprend un doigt ou un cylindre creux allongé disposé dans le logement avec un piston ferromagnétique mobi20 le à l'intérieur du doigt et séparé de l'intérieur du logement de la vanne par les parois du doigt. Une pièce coulissante est mobile axialement sur le doigt à l'extérieur de ce dernier et elle est accouplée magnétiquement au piston ferromagnétique à l'intérieur du doigt, de sorte que 25 la durée de vie active de l'actionneur est prolongée pendant l'usage.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux à-la lecture de la description qui va suivre en relation avec les dessins anne30 xés sur lesquels:

la figure 1 est une vue longitudinale en coupe, partiellement schématique représentant une vanne à passage direct incorporant les caractéristiques de la présente invention, la figure 2 est une vue en plan de la structure représentée sur la figure i selon la ligne 2-2 dans le sens des flèches, la figure 3 est une vue analogue à celle de la figure 2 représentant un mode de réalisation en variante de la présente invention, la figure 4 est une vue en coupe de la structure représentée sur la figure 3 selon la ligne 4-4 dans le sens des flèches, la figure 5 est une vue transversale en coupe 10 d'une partie de la structure représentée sur la figure 3 selon la ligne 5-5 dans le sens des flèches, la figure 6 est une vue en plan d'une partie de la structure de la figure 5 entourée par la ligne 6- 6, la figure 7 est une vue latérale en élévation de la struc15 ture représentée sur la figure 6 selon la ligne 7-7 dans le sens des flèches, la figure 8 est une vue transversale en coupe d'une partie de la structure représentée sur la figure 3 selon la ligne 8-8 dans le sens des flèches, la figure 9 est une vue agrandie en coupe d'une partie de la structure de la figure 3 selon la ligne 9-9 dans le sens des flèches, et la figure 10 est une vue agrandie en coupe

d'une partie de la structure de la figure 2 selon la li25 gne 10-10 dans le sens des flèches.

En se référant aux figures 1 et 2, on voit une vanne à passage direct 11 comportant les caractéristiques de la présente invention. La vanne comprend un logement rectangulaire creux 12 par exemple en acier inoxydable, 30 dans lequel il est possible de faire le vide et qui comporte une paire d'orifices alignés 13 ménagés dans les larges parois latérales du logement 12. Les orifices 13 sont définis par l'intérieur des éléments rectangulaires creux formant bride 14 en acier inoxydable non-magnétique 35 par exemple. La surface intérieure 15 de l'un des éléments

formant bride 14 sert de siège de vanne entourant l'orifice 13. Le siège de vanne 15 a un axe central 16 perpendiculaire au plan du siège 15 et qui est central à la gorge ou à l'orifice 13 du logement de la vanne. Plusieurs élec5 tro-aimants allongés 17 sont noyés dans la bride 14.

Chaque électro-aimants 17 comprend un noyau magnétique perméable 18 de forme allongée par exemple en acier doux sur lequel est enroulée une bobine d'excitation 19. L'extrémité intérieure de l'électro-aimant 17 est fer10 mée par un élément polaire 21 de forme allongée par exemple en acier inoxydable ferromagnétique. Les différents électro-aimants 17 sont branches en série au courant électrique dérivé d'une source d'alimentation 22. Le courant de la source d'alimentation 22 est commandé par un inter15 rupteur 23 et un rhéostat 24. Lorsqu'ils sont excités par le courant électrique, les électro-aimants 17 produisent une magnétisation transversale aux axes longitudinaux des électro-aimants 17, la direction de la polarisation étant

généralement parallèle à l'axe 16 du siège.

Un opercule rectangulaire 25 en forme de plaque est disposé dans la position fermée en recouvrant le siège et il est rigidement fixé sur une plaque support 26 pour se déplacer avec cette dernière. L'opercule 25 est en acier inoxydable ferromagnétique et comprend plusieurs 25 aimants permanents 27 de forme allongée disposés sur le pourtour de l'opercule 25 et qui sont alignés avec les électro-aimants 17. Les aimants permanents 27 sont polarisés magnétiquement dans le sens transversal à leurs axes longitudinaux dans une direction généralement paral30 lèle à l'axe 16 du siège 15. Selon un exemple typique, les aimants permanents 27 sont en un matériau de cobalt de terres rares. La plaque d'opercule 25 est portée de manière coulissante sur la plaque support 26 par l'intermédiaire de plusieurs axes 28 traversant des trous alignés ménagés 35 dans les aimants 27, ces axes 28 s'étendant d'une manière générale parallèlement à l'axe 16 du siège 15. Un ressort

derappel 29 disposé au centre pousse élastiquement l'opercule 25 sur le support 26.

La surface de l'opercule 25 en face du siège 15 5 comporte une gorge 31 entourant l'orifice 13 et contenant un joint torique élastique 32. Le joint torique 32 assure l'étanchéité aux gaz entre l'opercule 25 et le siège 15 lorsque le joint torique 15 assure un contact étanche par

compression au moyen des électro-aimants 17 agissant ma10 gnétiquement de manière interactive avec les aiments permanents 27 portés par l'opercule 25.

La plaque support 26 est rigidement fixée à un actionneur pneumatique 34 comprenant un coulisseau 35 coulissant à l'extérieur d'un vérin pneumatique ou d'un 15 doigt 36 et d'une paire de tiges de guidage parallèles 37 et 38 espacées latéralement. Le vérin 36 et les tiges de guidage 37 et 38 sont fixés à leurs extrémités dans des consoles 39 et 41 fixées sur la paroi intérieure du logement 12 par des boulons non représentés. Le vérin 36 et 20 le coulisseau 35 qui forment l'actionneur, sont fournis dans le commerce par la Société Festo Pneumatic Co., de Hauppauge, New-York, sous forme d'un vérin de commande

linéaire sans tige, le modèle DGO 16 ayant une course de 7" (178 mm). Ce type de vérin pneumatique est décrit plus 25 en détail ci-dessous en relation avec la figure 10.

En résumé, le cylindre creux 36 comprend un piston magnétique mû par des moyens pneumatiques dans le sens axial du cylindre 36 et accouplé magnétiquement à travers la paroi du cylindre à des aimants permanents por30 tés par le coulisseau 35, de sorte que le déplacement du piston dans le cylindre 36 réalisé pneumatiquement crée un mouvement correspondant du coulisseau 35 à l'extérieur du doigt 36. La pression pneumatique est amenée à l'intérieur du cylindre creux 36 aux extrémités opposées de ce35 lui-ci à travers des orifices ménagés dans les consoles

respectives 39 et 41. Les orifices sont reliés à une source d'alimentation de gaz sous pression par un conduit non représenté disposé à l'intérieur du logement 12 et accouplé à travers des orifices non représentés dans le loge5 ment par des ensembles de traversée classiques étanches aux gaz.

En fonctionnement l'actionneur pneumatique 34 est actionné en appliquant du gaz sous pression au cylindre 36 renfermant le piston, ce qui a pour effet de dépla10 cer le piston en direction de l'axe 16 du siège 15. Le coulisseau 35 avec sa plaque support 26 dont il est solidaire, est alors avancé dans une direction perpendiculaire à l'axe 16 vers le siège 15 et amené dans la position fermée qui est représentée sur les figures 1 et 2. Lors15 que la plaqued'opercule 25 se trouve dans une position de recouvrement de l'orifice 13 et du siège 15, les électroaimants 17 sont excités par le courant fourni par la somme d'alimentation 22 par 1'intermédiaire de l'interrupteur 23 et du rhéostat 24 pour créer un champ magnétique de po20 larité opposée à la polarité des aimants permanents 27, pour que l'opercule 25 soit déplacé dans une direction parallèle à l'axe 16 du siège et rende le siège 15 étanche aux gaz. Plus particulièrement, l'opercule 25 est déplacé en direction des électro-aimants 17 de manière à compri25 mer le joint torique 32 entre le siège 15 et l'opercule

en créant ainsi un joint étanche aux gaz entre ces derniers.

La vanne à passage direct 11 est ainsi fermée et son degré de fermeture peut être réglé en faisant va30 rier le rhéostat 24 de manière à obtenir le degré de fermeture voulu de la vanne 11. Selon un exemple typique, la vanne 11 a un diamètre de passage de 3" à 10" (76 mm à. 284 mm) et lorsqu'elle est fermée, elle peut supporter une différence de pression atmosphérique sans fuites à l'inté35 rieur, de sorte qu'on peut faire fonctionner un sas de chargement ou un autre appareil d'un côté de la vanne 11 à la pression atmosphérique, alors que l'autre côté de

la vanne peut fonctionner à une pression relativement faible entre 10-3 et 10-3 torr..

Pour ouvrir la vanne à passage direct 11, les électro-aimants 17 sont désexcités ou excités par le courant dans le sens opposé de manière à supprimer la force d'attraction magnétique entre l'opercule 25 et le siège ou à créer.effectivement une force de répulsion agis10 sant de manière concommittante avec la tension du ressort 29 pour éloigner l'opercule 25 du siège 15 en vue d'ouvrir la vanne 11. Apres l'ouverture de la vanne 11, l'actionneur 34 est alimenté par la pression pneumatique délivrée au cylindre 36 pour que le piston et le coulisseau soient 15 déplacés dans une direction les écartant de et qui est perpendiculaire à l'axe 16 du siège 15 jusqu'à une position située sensiblement à l'extrémité opposée du cylindre de manoeuvre 36, c'est-à-dire adjacente à la console inférieure 41. Cela a pour effet de ramener l'opercule 25 20 dans une position à peu près libre par rapport au passage

du courant de gaz entre les orifices 13 de la vanne à passage direct 11.

En se référant maintenant aux figures 3, 4 et 5, celles-ci montrent un mode de réalisation en variante de la 25 vanne à passage direct 11 incorporant les caractéristiques de la présente invention. Les mêmes numéros de référence ont été utilisés dans ces figures pour décrire des éléments identiques décrits antérieurement en relation avec les figures 1 et 2. La vanne à passage direct 11 représen30 tée sur les figures 3 à 5 est pour l'essentiel identique à celle des figures 1 et 2 sauf que les électro-aimants 17 ont été remplacés par des aimants permanents 45 et 46 rigidement fixés et déplaçables avec l'opercule 25 pour créer la force magnétique pour la fermeture de la vanne 11. Plus 35 particulièrement, les deux aimants permanents 45 et 46 de forme allongée sont disposés sur des côtés opposés de

l'axe 16 du siège 15, les aiments 45 et 46 étant rigidement fixés sur l'opercule 25 par des vis non représentées.

Les ensembles à aimant permanent 45 et 46 sont représentés en détail sur la figure 8, chacun comprenant une paire de pièces polaires allongées 47 et 48 réalisées en un métal ferromagnétique approprié tel que de l'acier laminé à froid. Les pièces polaires 48 et 47 sont séparées l'une de l'autre par une pièce d'écartement rectangulaire 10 49 de forme allongée en aluminium et sont serrées ensemble par plusieurs boulons passant à travers des alésages 51 traversant une pièce de recouvrement allongée 52 ayant une section en J, les pièces polaires respectives 47 et 48

et la pièce d'écartement 49.

Un alésage 53 orienté longitudinalement traverse l'ensemble dans le sens axial et un ensemble à aimant permanent 54 est monté coaxialement dans l'alésage 53 pour y tourner. L'ensemble à aimant permanent 54 comprend un aimant permanent rectangulaire allongé relativement mince 55 20 en bore fer -néodyme, commercialisé par la société Magnet Sales of Cuiver City, Californie, et qui est aimanté en permanence dans une direction transversale aux deux faces principales de l'aimant permanent rectangulaire 55. L'aimant permanent 55 est maintenu entre une paire de pièces 25 polaires pratiquement semi-cylindriques 56 et 57 en acier laminé à froid par un adhésif époxy approprié. Lorsque l'aimant permanent 54 est mis en rotation de manière que

la direction de magnétisation se trouve dans l'alignement d'une ligne radiale passant par l'axe central de l'aimant 30 55 et les éléments nonmagnétiques 49 et 52, alors la force magnétomotrice de l'aimant permanent 55 est essentiellement shuntée par les pièces polaires respectives 47 et 48, de sorte qu'il n'y a aucune force d'attraction magnétique entre les pièces polaires 47 et 48 et la bride 14 qui est 35 en métal ferromagnétique tel que de l'acier inoxydable ma-

gnétique 410. Cependant, lorsque l'aimant permanent 54 est mis en rotation de manière que la polarisation de l'aimant permanent 55 est perpendiculaire à la ligneradiale reliant deux éléments non-magnétiques 49 et 52, les pièces polai5 res 47 et 48 ont des polarités opposées créant un champ magnétique important à travers la pièce d'écartement 49 induisant ainsi une polarisation magnétique importante de la bride ferromagnétique 14. Cette polarisation induite de la bride 14 crée une force de traction importante de 10 272 kg entre les aimants permanents 45 et 46 et la bride 14 pour amener les aimants permanents et la plaque d'opercule solidaire 25 dans une position étanche en comprimant

le joint torique 32 contre le siège 15.

L'opercule 25 est ancré sur une plaque support 15 de base 61 par plusieurs languettes 62 s'étendant vers l'extérieur, qui sont accouplées aux axes 63 dans la plaque support 61 par des ressorts de rappel 64. Les ressorts de rappel 64 sont supportés dans des fentes 65 et des alésages 65A traversant la plaque support 61. La plaque sup20 port 61 (voir les figures 6 et 7) comporte un évidement latéral au point 66 destiné à recevoir de manière coulissante l'opercule 25. Des épaulements 67 et 68 situés aux extrémités opposées de l'évidement 66 servent à-retenir l'opercule 25 contre son déplacement longitudinal, tandis 25 que les languettes 62 sont mobiles dans les fentes 65 et les alésages 65A et servent à limiter latéralement le déplacement relatif de l'opercule 25 par rapport à la plaque

support 61.

Une paire de tiges de guidage 69 et 71 orientées 30 dans le sens longitudinal sont ancrées dans des alésages

longitudinaux 72 et 73 ménagés dans la plaque support 61.

Les tiges 69 et 71 sont ancrées dans les alésages 72 et 73 par des vis d'arrêt passant à travers des alésages filetés

latéraux 74 dans la plaque support 61, qui coupent avec 35 les alésages longitudinaux 72 et 73.

Les tiges 69 et 71 passent à travers des alésages longitudinaux dans un bloc coulisseau 75 du vérin pneumatique 34. Les extrémités des tiges 69 et 71 sont bridées en 76 pour fournir des arrêts. Des ressorts de compression 77 sont montés coaxialement autour des tiges 69 et 71 entre la plaque support 61 et le bloc coulisseau 75. Des fourchettes 78 et 79 sont rigidement fixées au bloc coulisseau 75 et s'étendent latéralement à partir de ce dernier. Des roulements à billes 80 (voir la figure 10 9) sont portés à l'extrémité des fourchettes 78 et 79 pour s'engager avec des ouvertures allongées 81 à l'extrémité des arbres d'actionnement 82 orientés dans le sens longitudinal, qui sont rigidement fixés aux manchons 83 de convertisseurs 84 du mouvement linéaire en mouvement de rota15 tion de conception classique. Des convertisseurs de ce genre sont disponibles dans le commerce sous forme d'oscillateurs Rollnut (marque déposée), modèle 25B10-4, fournis

par la société Flennor Inc., de Georgetown, Connecticut.

Le manchon 83 qui est rigidement fixé sur l'arbre de com20 mande 82, comprend plusieurs alésages longitudinaux en 85 pour recevoir de manière coulissante des axes 86 orientés

dans le sens longitudinal, qui sont ancrés dans des alésages longitudinaux 87 ménagés dans des consoles 88 attachées aux extrémités des ensembles à aimants permanent 25 45 et 46.

L'aimant permanent 54 orienté dans le sens longitudinal de l'ensemble à aimant permanent 46 est accouplé à un arbre de commande rotatif 89 de l'oscillateur

Rollnut 84 par une douille 91 serrée sur les arbres res30 pectifs 89 et 54 par des colliers de serrage 93 et 94.

Une fente hélicoidale 95 est prévue dans l'arbre de commande central 89 du Rollnut 84 et un axe 96 orienté dans le sens radial et fixé sur le manchon 83 pour leur entrainement mutuel, se déplace à l'intérieur de la fente héli35 coidale 95. Lorsque le manchon 83 se déplace axialement sur les axes 86, l'axe 96 orienté dans le sens radial, se déplaçant dans la fente hélicoidale 95, imprime un mouvement de rotation à l'arbre central 89 du Rollnut 84, ce mouvement de rotation étant couplé à l'arbre central 54 5 des ensembles à aimant permanent 45 et 46. Un ensemble spécifique Rollnut 84 est disposé de manière que le déplacement linéaire de la fourchette 78 d'un pouce (25,4 mm) imprime une rotation de 90 à l'arbre 54 de l'ensemble à aimant permanent 46, ce qui oblige les aimants per10 manents 45 et 46 de passer d'un état de non attraction magnétique vers le siège 14 à un état d'attraction maximum vers le siège 14. L'allongement du trou 81 dans l'arbre

d'entraînement 82 permet le mouvement latéral de l'opercule 25 et des aimants permanents 45 et 46 pour effectuer 15 la fermeture de la vanne à passage direct 11.

En service, pour fermer la vanne 11, l'actionneur pneumatique 34 est actionné selon une manière décrite précédemment en relation avec le mode de réalisation des figures 1 et 2, ce qui a pour effet de faire coulis20 ser le bloc 75 longitudinalement sur le cylindre central 36 et les tiges de guidage 37 et 38 vers une position fermée ainsi que cela est indiqué sur les figures 3 et 4. Un arrêt 98 est disposé à l'extrémité du logement 12 en faisant saillie vers l'intérieur de ce dernier. Lorsque la 25 plaque support 61 est en contact avec l'arrêt 98, les ressorts de compression 77 sont comprimés et les fourchettes 78 et 79 continuent à avancer tout en actionnant les ensembles Rollnut 84 pour entraîner en rotation les aimants permanents 54 dans les ensembles 45 et 46, ce qui 30 a pour effet de créer une force magnétique croissante de fermeture entre l'opercule 25 et le siège 14. Cette force magnétique produit finalement une compression et par consequent, l'étanchéité aux gaz du joint de compression 32

sur le siège 14.

Lorsqu'on veut ouvrir la vanne 11, la puissan-

ce pneumatique est inversée dans l'actionneur pneumatique 34, ce qui a pour effet de ramener en arrière le bloc coulissant 75 sur les tiges de guidage 37, 38 et le cylindre central 36. Lorsque le bloc coulissant 75 a été suffisamment rétracté pour venir en prise avec les arrêts 76 sur les tiges 69 et 71, tout autre mouvement de retrait du bloc coulissant 75 est associé à la plaque support 61 pour le retrait de la plaque support 61 et de l'opercule qui en est.solidaire. Lorsque le bloc coulissant 75 10 a été rétracté complètement sur le cylindre pneumatique 36 et les tiges de guidage 37 et 38, l'opercule 25 est déplacé dans sa position entièrement rétractée ou entièrement ouverte ainsi que cela a été décrit antérieurement

en relation avec les figures 1 et 2.

De même, tandis que le bloc coulissant 75 du vérin pneumatique 34 est rétracté de la position complètement fermée et que les ressorts 77 sont toujours comprimés, les fourchettes 78 et 79 éloignent les arbres 82 des ensembles Rollnut des consoles 88, ce qui a pour effet de 20 faire tourner les aimants permanents 54 des ensembles 45 et 46 pour shunter progressivement la force magnétique des ensembles 45 et 46. Lorsque les forces magnétomotrices des aimants 45 et 46 ont été shuntées, les ressorts de rappel 64 qui maintiennent l'opercule 25 contre la pla25 que support 61, retirent l'opercule 25 hors de son contact d'étanchéité avec le siège 15. Lorsque le bloc coulissant 75 saisit les arrêts 76, la plaque support 61 est rétractée sur le cylindre principal 36 et les tiges de guidage

37 et 38 jusqu'à la position de retrait complète...

En se référant maintenant à la figure 10 une partie de l'actionneur pneumatique 34 est représentée de manière plus détaillée. Le tube ou doigt cylindrique creux

36 forme une partie de la paroi du logement 12 et renferme un piston 111 effectuant une translation rectilinéaire 35 coulissante axialement sur le doigt cylindrique 36 lors-

qu'une pression de gaz est appliquée à l'intérieur du doigt 36 par les orifices 112 et 113 ménagés dans des éléments de fermeture d'extrémité 114 et 115 fermant les extrémités du doigt cylindrique creux 36. Des tubes non représentés fournissent la source de pression de gaz appliquée aux orifices 112 et 113. Il est possible d'appliquer la pression pneumatique à l'un ou à l'autre des

orifices 112 ou 113 pour pousser le piston 111 soit dans l'un ou l'autre sens à l'intérieur du doigt cylindrique 10 creux 36.

Le piston 111 comprend un agencement axial d'aimants permanents circulaires 116 pour créer des champs magnétiques intenses en boucle à travers la paroi mince du doigt cylindrique 36 pour exercer une attraction magnéti15 que sur un agencement similaire d'aimants annulaires 117 portésà la périphérie intérieure du coulisseau 35. Ainsi, l'effort exercé sur le piston 111 par la pression pneumatique appliquée aux orifices de gaz 112 et 113 sert à déplacer le piston 111 en un mouvement de va-et-vient à l'in20 térieur du doigt cylindrique creux 36, tandis que le coulisseau 35 est asservi à ce mouvement et couplé magnétiquement au mouvement du piston 111 par les agencements d'aimants coopérants 116 et 117. Ce type de vérin est appelé

vérin de commande linéaire sans tige et il est commercia25 lisé par la société Festo Pneumatics Co..

Dans le mode de réalisation de la vanne à passage direct représenté sur les figures 1 et 2, les électroaimants 17 ont été décrits comme étant disposés dans la console 14 du siège 15, tandis que les aimants permanents 30 27 étaient portés par l'opercule 25.Ceci n'est pas une condition nécessaire, car il est possible d'inverser les positions relatives des électro-aimants 17 et des aimants permanents 27 de manière que les électro-aimants sont portés par l'opercule 25 et les aimants permanents ou le métal

ferromagnétique sont noyes dans la console 14 du siège 15.

De même, dans le mode de réalisation de la vanne à passage direct représenté sur les figures 3 à 5, les ensembles à aimant permanent 45 et 46 peuvent être incorporés dans la console 14 et l'élément ferromagnétique coopérant avec les aimants permanents 45 et 46 peut être porté par l'opercule 25. La vanne à passage direct selon l'invention offre l'avantage de pouvoir fonctionner pendant un plus grand

nombre de cycles sans défaillance par rapport aux vannes 10 antérieures en raison de l'utilisation de vérins de commande linéaire sans tige et d'actionneurs pneumatiques.

De même, la contamination particulaire est largement réduite en raison de la diminution des chocs et des vibrations provoqués par la fermeture de la vanne en raison de 15 l'utilisation du mécanisme de fermeture magnétique.

Claims (17)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de vanne à passage direct du type sur lequel une structure du siège entoure une ouverture pour le passage du fluide et le courant du fluide à travers 5 l'ouverture est commandé par une structure d'opercule mobile dans une direction généralement perpendiculaire à l'axe du siège, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens magnétiques associés mécaniquement de manière active à ladite structure de siège et ladite structure d'opercule pour ame10 ner en contact ladite structure de siège et ladite structure d'opercule de manière étanche aux gaz en exerçant une

force magnétique entre le siège et l'opercule, une composante prédominante de cette force étant créée dans une direction parallèle à l'axe du siège, de sorte que la vanne 15 est fermée de manière étanche aux gaz.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens magnétiques comprennent un aimant permanent couplé mécaniquement à l'opercule et mobile avec ce dernier, une structure ferromagnétique couplée mécaniquement à la structure du siège, et un champ magnétique créé par ledit aimant permanent agissant de manière interactive avec ladite structure ferromagnétique pour créer la force d'attraction entre la structure du siège 25 et la structure d'opercule pour fermer la vanne à passage direct.

3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de commande pour commander sélectivement la force d'attraction créée par les30 dits moyens magnétiques entre l'opercule et le siège, de sorte que la fermeture de la vanne est commandée pendant

le service.

4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens magnétiques comportent plu35 sieurs aimants permanents allongés, la direction de magné-

tisation desdits aimants permanents étant transversale à

leurs axes longitudinaux.

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits aimants permanents sont disposés dans un plan sensiblement perpendiculairement à l'axe du siège.

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'au moins une paire desdits aimants permanents

sont disposés sur les côtés opposés de l'axe du siège.

7. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour faire tourner lesdits aimants permanents allongés autour d'un axe de révolution généralement parallèle à leurs axes longitudinaux pour commander sélectivement la force d'attraction créée par les15 dits aimants entre l'opercule et le siège, de sorte que la

fermeture de la vanne est commandée pendant le service.

8. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite structure ferromagnétique comprend un électro-aimant, et des moyens pour exciter ledit électro-ai20 mant par le courant électrique en vue de créer la force d'attraction entre le siège et l'opercule pour la fermeture

de la vanne.

9. Dispositif de vanne à passage direct destiné à être utilisé en combinaison avec un équipement sous vide 25 et analogue, caractérisé en ce qu'il comprend: un logement ayant une paire de parois opposées ayant des orifices définissant un passage de gaz à travers ledit logement, un siège disposé de manière à entourer l'un desdits orifices et ayant un axe central, un opercule monté dans ledit logement pour s'adapter sélectivement de manière étanche aux gaz avec ledit siège en vue de rendre sélectivement ledit orifice étanche aux gaz pour la fermeture de la vanne, ledit assemblage à opercule comprenant un support, 35 un opercule monté sur ledit support, un vérin accouplé audit support pour déplacer alternativement ledit opercule dans une direction généralement perpendiculaire à l'axe dudit siège entre une première position de recouvrement dudit siège et une seconde position dépla5 cée dudit siège, et une structure magnétique associée de manière sélective et

active par des moyens mécaniquesaudit siège et audit opercule en vue d'amener magnétiquement lesdits siège et opercule en contact étanche aux gaz, de sorte que la vanne est 10 fermée sélectivement de manière étanche aux gaz.

10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la structure magnétique comprend plusieurs aimants permanents allongés, la direction de magnétisation desdits aimants permanents étant transversale à leurs axes 15 longitudinaux.

11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'au moins une paire desdits aimants permanents est disposée sur le côté opposé de l'axe dudit siège, leurs axes longitudinaux se trouvant dans un plan géné20 ralement perpendiculaire à l'axe dudit siège.

12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour faire tourner

lesdits aimants permanents autour de leurs axes longitudinaux pour commander sélectivement la force de fermeture de 25 la vanne exercée entre ledit siège et ledit opercule.

13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que ladite paire d'aimants permanents est

portée par et mobile avec ledit porteur.

14. Dispositif selon la revendication 11, carac30 térisé en ce que lesdits aimants permanents forment une partie dudit ensemble à opercule et dans lequel ledit siège

comprend une partie en un matériau ferromagnétique pour assurer une interaction magnétique avec lesdits aimants permanents en vue de créer la force de fermeture de la vanne 35 à passage direct.

15. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que lesdits aimants permanents forment une partie de l'ensemble à opercule et comprennent un électro-aimant fixé rigidement audit siège pour assurer une interac5 tion magnétique avec lesdits aimants permanents en vue de

créer la force de fermeture de la vanne.

16. Dispositif de vanne à passage direct selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit vérin comprendun doigt creux de forme allongée, disposé à l'inté10 rieur dudit logement, des moyens ferromagnétiques mobiles axialement à l'intérieur dudit doigt creux et séparés de l'intérieur dudit logement par les parois dudit doigt creux, des moyens coulissants mobiles axialement sur ledit doigt 15 allongé à l'extérieur de ce dernier et couplés magnétiquement auxdits moyens ferromagnétiques à l'intérieur dudit doigt pour leur entraînement,ledit support étant accouplé aux et mobile avec lesdits moyens coulissants pour déplacer alternativement ledit opercule dans une direction gé20 néralement perpendiculaire à l'axe dudit siège entre ladite première position et ladite seconde position, et

des moyens de poussée susceptibles de fonctionner à l'intérieur dudit doigt pour imprimer un mouvement axial correspondant auxdits moyens coulissants et audit opercule, ce 25 qui accroît la durée de vie en service dudit vérin.

17. Dispositif de vanne à passage direct destiné à être utilisé en combinaison avec un équipement à vide et analogue, caractérisé en ce qu'il comprend: un logement muni d'une paire de parois opposées avec des orifices définissant un passage de gaz à travers ledit logement, un siège disposé de manière à entourer l'un desdits orifices et ayant un axe central, un ensemble à opercule monté dans ledit logement destiné à 35 s'adapter sélectivement audit siège de manière étanche aux gaz pour rendre ledit orifice sélectivement étanche aux gaz en vue de fermer la vanne à passage direct, ledit ensemble à opercule comprenant un support, un opercule monté sur ledit support, un vérin couplé audit support pour déplacer alternativement ledit opercule dans une direction généralement perpendiculaire à l'axe dudit siège entre une première position de recouvrement dudit siège et une second position déplacée dudit siège, ledit vérin comprenant un doigt creux allongé disposé à l'intérieur dudit logement, des moyens ferromagnétiques mobiles axialement à l'intérieur dudit doigt creux et séparés de l'intérieur dudit logement par les parois dudit doigt creux, des moyens coulissants mobiles axialement sur ledit doigt allongé à l'extérieur de ce dernieret couplés magnétiquement auxdits moyens ferromagnétiques à l'intérieur dudit doigt pour leur entraînement ledit support étant accouplé aux et mobiles avec lesdits moyens coulissants pour 20 déplacer alternativement ledit opercule dans une direction généralement perpendiculaire à l'axe dudit siège entre une première position et une seconde position, et des moyens de poussée fonctionnant à l'intérieur dudit doigt pour déplacer lesdits moyens ferromagnétiques à l'intérieur 25 dudit doigt en vue d'imprimer un mouvement axial correspondant auxdits moyens coulissants et audit opercule, ce qui

accroît la durée de vie en service dudit vérin.