JP2013224737A

JP2013224737A - バルブ

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Publication number: JP2013224737A
Application number: JP2013085299A
Authority: JP
Inventors: Friedrich Geiser; ガイサーフリードリッヒ; Thomas Blecha; ブレッハトーマス
Original assignee: VAT Holding AG
Current assignee: VAT Holding AG
Priority date: 2012-04-19
Filing date: 2013-04-15
Publication date: 2013-10-31
Anticipated expiration: 2033-04-15
Also published as: US20130277590A1; US8950729B2; CN103375600B; JP6154178B2; DE102013006123A1; CN103375600A; KR20130118261A

Abstract

【課題】これまでとは異なる形態の汎用性がある同種のバルブを提供する。
【解決手段】バルブ駆動装置により、閉塞体３が開位置から閉位置に向かう方向または反対方向に変位可能である。閉塞体３が、閉位置において、閉塞体３の第１閉塞体要素８が第１バルブシートに当接し、かつ、閉塞体３の第２閉塞体要素９が第２バルブシート７に当接するように構成されている。第１閉塞体要素８および第２閉塞体要素９が閉方向５について相対的に可動に配置されている。
【選択図】図９

Description

本発明は、バルブ、特に真空バルブに関する。

先行技術としてのバルブが提案されている（特許文献１参照）。閉位置においてバルブシートに当接する２つの閉塞体要素は、横断面において相互にＶ字形状に配置され、バルブ駆動装置の拡げ楔によって離間することによりシール部材を介してそれぞれのバルブシートに対して押し付けられる。

国際公開公報ＷＯ２０１１／０８８４８２号

本発明は、これまでとは異なる形態の汎用性がある同種のバルブを提供することを目的とする。

本発明は、貫通開口部および閉塞体を有するバルブまたは真空バルブであって、前記バルブを構成するバルブ駆動装置により、前記閉塞体が前記貫通開口部を開放する開位置から、前記閉塞体が前記貫通開口部を閉塞する閉位置に前記閉塞体が変位可能、かつ、反対方向に運動可能であり、前記閉塞体が、前記閉位置において、前記貫通開口部を取り囲むとともに相互に対向している第１バルブシートおよび第２バルブシートの間に位置し、前記閉塞体の第１閉塞体要素が前記第１バルブシートに当接し、かつ、前記閉塞体の第２閉塞体要素が前記第２バルブシートに当接するように構成されているバルブに関する。

本発明のバルブは、前記第１閉塞体要素および前記第２閉塞体要素が閉方向に相対的に可動に配置されていることを特徴とする。

先行技術と同様に２つの閉塞体要素が楔状によって相互に揺動されうる場合、当該２つの閉塞体要素を相互に閉方向に相対運動させることができる。２つの閉塞体要素は、直線的に、好ましくは直線的にのみ相対的に変位可能である。また、２つの閉塞体要素が閉方向について相対的に変位可能であることが好ましい。

一方の閉塞体要素または第２閉塞体要素が、少なくとも閉方向に変位不可能に、閉塞体を支持しているバルブ駆動装置のバルブ駆動要素に設けられることが好ましい。他方の閉塞要素または第１閉塞要素は、閉塞体を支持しているバルブ駆動装置のバルブ駆動要素に対して変位可能に設けられていてもよい。バルブ閉塞要素は、バルブ駆動装置のスラストピンであってもよい。

本発明のコスト的に好ましい実施形態において、単一の閉塞体要素または第１閉塞体要素が、閉位置においてシール部材を介してバルブシートまたは第１バルブシートに対して密接する。当該実施形態によれば、他の閉塞体要素または第２閉塞体要素は、密接機能はなく支持機能のみを有する。シール部材を有する閉塞体が、当該閉塞体に対して配置されているバルブシートに押し付けられてもよい。補足説明すると、シール部材は閉塞体要素またはバルブシートに設けられていてもよい。少なくとも１つのシール部材が閉塞体要素に設けられ、かつ、少なくとも１つの閉塞体要素がバルブシートに設けられてもよい。一方の閉塞体要素が、閉位置において少なくとも１つのすべり面によってバルブシートまたは第２バルブシートに当接してもよい。

２つの閉塞体要素が閉位置から中間位置に到達するまで閉方向に動かされる。中間位置において閉塞体がバルブシートの中間に配置されていることが好ましい。中間位置においていずれの閉塞体要素も各バルブシートに対して押し付けられていない。バルブ駆動装置またはバルブ駆動要素の閉方向へのさらなる動作により、少なくとも一方の閉塞体要素がバルブシートに対して密接するように押し付けられる閉位置に到達するまで、当該一方の閉塞体要素がそれ以上動けなくなっている他方の閉塞体要素に対して相対的に動かされる。

一方の閉塞体要素を中間位置において固定保持するため、当該一方の閉塞体要素の閉方向への動きを停止させる少なくとも１つのストッパが、当該一方の閉塞体要素または第１閉塞体要素のみに設けられることが好ましい。ストッパによる一方の閉塞体要素の停止に続いて、他方の閉塞体要素または第２閉塞体要素が閉方向にさらに移動可能であることが好ましい。

一方の閉塞体要素の閉方向の動きを停止させる少なくとも１つのストッパが、当該一方の閉塞体要素または第１閉塞体要素のみに設けられていることが好ましい。閉位置において閉塞体要素が当接するところのバルブシートにおいて、少なくとも閉位置において閉塞体要素の反対側となる箇所にストッパが設けられることが好ましい。少なくとも閉位置において、第１バルブシートが存在する一方の閉平面と第２バルブシートが存在する他方の閉平面との間の中間領域の外側にストッパが設けられることが好ましい。少なくとも閉位置において、ストッパが設けられている一方の閉塞体要素において他方の閉塞体要素の反対側となる箇所にストッパが設けられることが好ましい。

簡素かつコンパクトな実施形態の観点から、ストッパが閉塞体要素に対して固定されていることが好ましい。ストッパが閉塞体要素から部分的に突出していることが好ましい。貫通開口部の周囲壁部にストッパが係止してもよい。

閉方向とは反対方向に対する開動作に際して元の状態に戻すため、閉塞体が閉方向とは反対方向に開位置まで動く際に、一方の閉塞体要素または第１閉塞体要素を、他方の閉塞体要素または第２閉塞体要素に対して相対的に元の位置に戻すように、当該２つの閉塞体要素の間に少なくとも１つの戻しばねが作用していることが好ましい。

閉塞体要素の間の摩擦損失の低下を図るため、当該閉塞体要素がすべり面によって相互に当接していることが好ましい。

本発明のバルブが楔状バルブであってもよい。第１バルブシートの閉平面が、第２バルブシートの閉平面に対して鋭角をなすように配置されている。各バルブシートの閉平面は、各閉塞体要素が各バルブシートに対して当接する平面である。シール部材を介してバルブシートに対して当接する閉塞体要素は、平板上に形成されていてもよい。閉塞体要素が丸みのある形状、角張った形状または円弧形状を有していてもよい。

閉塞行程の正確を期す観点から、閉位置において一方の閉塞体要素がシール部材を介して当接するところのバルブシートの閉平面が、閉方向に対して鋭角をなすように配置されていることが好ましい。閉位置において閉塞体がシール部材を介して当接するところのバルブシートの閉平面が、開位置における貫通開口部を通じて流通可能な流通方向に対して傾斜していることが好ましい。

本発明のバルブは真空技術に用いられる。真空技術において、負圧チャンバまたは真空チャンバでワークピースが処理される、または、環境条件の影響が排除された形で他のプロセスが実行される。真空技術は、通常、０．００１［ｍｂａｒ］または０．１［Ｐａ］以下の圧力での運転状態を意味する。負圧運転状態において採用される、真空バルブとして実現される当該バルブは、真空技術において適用かつ設計される。真空バルブは、適当な真空チャンバの開放および閉塞に用いられる。真空バルブを通じて処理対象であるワークピースが真空チャンバに搬入され、かつ、真空チャンバから搬出される。真空バルブは気体流量計または流体流量計を備えていてもよい。

本発明のバルブの様々な特徴および詳細は、次の図面に基づいて説明される。

本発明の第１実施例としてのバルブの第１方向の側面図。本発明の第１実施例としてのバルブの第２方向の側面図。本発明の第１実施例としてのバルブの第３方向の側面図。閉塞体が開位置にある状態における図３のＡ−Ａ線に沿った断面図。閉塞体が中間位置にある状態における図３のＡ−Ａ線に沿った断面図。閉塞体が閉位置にある状態における図３のＡ−Ａ線に沿った断面図。バルブを構成する閉塞体の側面図。第２の閉塞体要素の側面図。図８のＢ−Ｂ線に沿った断面図。閉塞体の様々な構成部品の分解図。本発明の第２実施例としてのバルブに関する説明図。本発明の第２実施例としてのバルブに関する説明図。本発明の第２実施例としてのバルブに関する説明図。本発明の第２実施例としてのバルブに関する説明図。本発明の第２実施例としてのバルブに関する説明図。本発明の第２実施例としてのバルブに関する説明図。

図１〜図３に示されている本発明の一実施形態としての真空バルブ１は、ハウジング２０を備えている。ハウジング２０には、閉位置において閉塞体３により閉塞される貫通開口部２が設けられている。バルブ駆動装置４が、閉塞体３を開位置および閉位置の間で変位させるように構成されている。バルブ駆動装置４は、電動式、油圧式、気圧式、またはその他の公知の方式にしたがって構成されている。本実施形態では、前記変形態様と同様に、バルブ駆動装置４は直線的にのみ動作する。閉塞体３は全体的に閉位置に向かってまたは閉位置と反対方向に変位する。

連結フランジ２１および２２を用いて、真空バルブ１はそのハウジング２０を通じて真空チャンバに対して、あるいは、２つの真空チャンバの間に固定される。本発明のバルブまたは真空バルブ１は、これ以外にも様々な形態で適用可能である。符号５は、バルブ駆動装置４により閉塞体３が開位置から閉位置に動かされる方向である閉方向を示している。図示されていないが開方向は閉方向５の反対方向である。図１において、ハウジング２０の壁部１４に係止しているストッパ１３を有する第１閉塞体要素８が示されている。壁部１４は貫通開口部２の周囲に設けられている。

図３は、反対側から見た図を示している。閉塞体３の第２閉塞体要素９、戻しばね１８および支持プレート２７が存在する。これらの機能については後でより正確に説明される。

図４〜図６には、図３の断面線Ａ−Ａに沿った断面が示されている。図４には、閉塞体３が、貫通開口部２が完全に開放されている開位置にある状態が示されている。図５には、ストッパ１３により第１閉塞体要素８が停止し、これにより第２閉塞体要素９のそれ以上の動きが停止されている中間位置における状態が示されている。図６は、第１閉塞体要素８がシール部材１１を介して第１バルブシート６に密着して押し付けられ、第２閉塞体要素９が第２バルブシート７に当接している閉位置を示している。本実施形態では、バルブ駆動装置はピストンシリンダユニットにより構成されている。ピストンシリンダユニットは気圧駆動式であってもよいし、油圧駆動式であってもよい。ピストンには、ここではバルブロッドにより構成されているバルブ駆動要素１０が設けられ、バルブ駆動要素１０には第２閉塞体要素９が少なくとも閉方向５に不可動に配置されている。図４〜図６から、本実施形態としてのバルブが楔状バルブとして構成されていることがわかる。バルブシート６および７またはその閉平面１５および１７が鋭角１６をなして配置されている。

図４から、閉位置において閉塞体要素８がシール部材１１を介して当接するところのバルブシートの閉平面１５が、閉塞方向５に対して鋭角３２をなして配置されていることもわかる。閉平面１５またはバルブシート６は、流通方向３３に対して傾斜して配置されている。

図４には、前記のように貫通開口部２が開放されており、ワークピースまたは気体もしくは流体等の媒体が当該貫通開口部２を通じて通過可能な閉位置にある状態の閉塞体３が示されている。バルブ１の閉塞のため、バルブ駆動装置４はピストンロッド１０によって閉塞体３を閉方向５に動かす。閉塞体３の当該変位に際して、第１閉塞体要素８および第２閉塞体要素９は、相互に局所的に固定された関係のままである。変位行程の第１段階は、図５に示されている中間位置において終了する。中間位置において、ここではバルブプレートとして構成されている第１閉塞体要素８に設けられているストッパ１３が、貫通開口部２の周囲の壁部１４に対して係止している。これにより、第１閉塞体要素８の動きが止められている。閉位置において、第１閉塞体要素８はこれ以上動かされない。バルブ駆動装置４の閉方向５へのさらなる動作により、スラストロッドの形態で構成されているバルブ駆動要素１０が、その閉方向の側において固定されている第２閉塞体要素９とともに閉方向５にさらに動かされる。これにより、閉塞体要素８および９を閉方向５に相対的に動かすことができる。当該動作により、第２閉塞体要素９のみがすべり面１２により第２バルブシート７に沿って摺動する。

閉平面１５および１７の鋭角をなす配置によって、第１閉塞体要素８がシール部材１１とともに第１バルブシート６に対して押し付けられるような楔作用を奏する。本発明の実施形態では、第２バルブシート７および第２閉塞体要素９の間に密着作用は実現されていない。最終的に、図６に示されている閉位置に到達する。閉位置において、楔作用により、第１閉塞体要素８がそれに対向して配置されている第１バルブシート６に対して押し付けられる。

開放のため、すなわち、閉方向５の反対方向に図４に示されている開位置まで閉塞体３を動かすため、バルブ駆動装置４がバルブ駆動要素１０および第２閉塞体要素９を上方に引き戻す。これにより、図５に示されている中間位置に到達するまで、再び第１閉塞体要素８および第２閉塞体要素９が相対的に運動する。中間位置から第１閉塞体要素８が持ち上げられ、かつ、閉塞体３が図４に示されている開位置まで上方に移動する。戻しばね１８が、第１閉塞体要素８および第２閉塞体要素９の戻り動作を補助する。

第１閉塞体要素８に設けられ、中間位置において当該第１閉塞体要素８の閉方向５への移動を停止させる本実施形態のストッパ１３は、前記他の実施態様のように閉平面１５および１７の間の中間領域３１の外側に配置されている。ストッパ１３は、閉位置において第１閉塞体要素８が当接するところのバルブシート６のうち当該第１閉塞体要素８の反対側に設けられている。閉位置においてストッパ１３は、閉平面１５および１７の間の中間領域３１の外側にあるハウジング２０の壁部１４に係止する。

本実施形態の閉塞体３の正確な構成を詳細に説明するため、図７〜図１０には、バルブ１の他の部分が省略されて閉塞体３が示されている。図７は閉塞体３の幅狭の側面図を示している。図８は第２閉塞体要素９および断面線Ｂ−Ｂを示している。図９には当該断面線Ｂ−Ｂに沿った断面図が示されている。図１０は分解図を示している。

特に図９および図１０からわかるように、本実施形態においてバルブプレートとして構成されている第１閉塞体要素８はシール部材１１を支持している。当該構成は必須ではない。シール部材はバルブシートの周囲に配置されていてもよい。閉塞体要素８に対する固定のため、一方側にストッパ１３が設けられ、他方側にガイドピン２３が設けられている。ガイドピン２３は、第２閉塞体要素９の縦長部３０に貫通している。さらに、ガイドピン２３は、支持プレート２７の受け入れナット２８に対してガイドピン２３を配置するためのナット２４を備えている。支持プレート２７は、固定ピン２５によって他方側が第２閉塞体要素９に対して固定されている戻しばね１８を固定する役割を担う。受け入れナット２８の拡張部２９は、取り付けに際して、当該受け入れナット２８によりガイドピン２３を差し込む役割を担う。ガイドピン２３がボルト締結等により２つの部材からなっている場合、拡張部２９は省略されてもよい。

第１閉塞体要素８がシール部材１１を介して第１バルブシート６に対して当接可能であるにもかかわらず、第２閉塞体要素９および第２バルブシート７にはシール部材が設けられていない。本実施形態では、図５および図６の間の移動行程が実施される際、第２閉塞体要素９が第２バルブシート７の周辺のすべり面１２に多数回にわたり接触する。

閉塞体要素８および９の相対的なスライドを実現するため、当該２つの閉塞体要素の間にすべり面１９が形成されている。第１閉塞体要素８に設けられ、閉方向５に対して変位可能な支持プレート２７がスライダ２６によって第２閉塞体要素９に沿って摺動する。一般的に、すべり面１２および１９ならびに２６は、テフロン等からなるすべりプレート、摩擦低減のためのコーティングまたはその等価物によって構成されうる。適当な注油も可能である。

前記構成により、一方では閉塞体要素８および９の相対的な運動が実現される。本実施形態において、他方では閉塞体要素８および９が元の位置に戻れるように、閉方向５に対して反対の開方向について戻しばね１８により付勢されている。

図１１〜図１６において、本発明の第２実施形態としてのバルブ１が示されている。第１実施形態に対する２つの本質的な相違点のうち第１の相違点は、バルブ駆動装置４が手動式である点である。当該装置は、揺動軸３５回りの手による揺動操作により、閉塞体３を閉方向５に閉位置まで揺動させる一方、閉塞体３を閉方向５の反対方向に開位置まで揺動させるためのレバー３４を備えている。第１実施形態に対する第２の重要な相違点は、閉塞体３が開位置および閉位置の間の行程において、直線的に動作することなく、円弧軌道に沿って曲線的に動作する点である。

図１１は、閉塞体３が貫通開口部２を完全に開放している開位置における本発明の第２実施形態のバルブ１を示している。図１２は、図１１の断面線Ｃ−Ｃに沿った断面を示している。図１３および図１４は、ストッパ１３が壁部１４に係止している一方、両方の閉塞体要素８および９が閉方向５に対して相互に変位していない中間位置を示している。この位置において、第１閉塞体要素８は弛緩状態のシール部材１１を介して第１バルブシート６に対してのみ当接している。図１４は、図１３の断面線Ｄ−Ｄに沿った断面を示している。図１５、および図１５の断面線Ｅ−Ｅに沿った断面を示す図１６は、閉位置を示している。

ストッパ１３と、中間位置（図１３および図１４参照）と閉位置（図１５および図１６参照）との間で相互に変位可能な閉塞体要素８および９を有する閉塞体３の構成は、第１実施形態に対応しているので、詳細な説明は不要である。完全を期すため、本発明の第２実施形態に特有の事項についてのみ説明する。電動機式、油圧式、電動式またはその他の駆動方式のバルブ駆動装置によって揺動されうる閉塞体３が採用されてもよい。第１実施形態と同様に、直線駆動式のバルブ駆動装置が主導で動かされてもよい。

１‥バルブ、２‥貫通開口部、３‥閉塞体、４‥バルブ駆動装置、５‥閉方向、６‥第１バルブシート、７‥第２バルブシート、８‥第１閉塞体要素、９‥第２閉塞体要素、１０‥バルブ駆動要素、１１‥シール部材、１２‥すべり面、１３‥ストッパ、１４‥壁部、１５‥閉平面、１６‥角度、１７‥閉平面、１８‥戻しばね、１９‥すべり面、２０‥ハウジング、２１‥連結フランジ、２２‥連結フランジ、２３‥ガイドピン、２４‥ナット、２５‥固定ピン、２６‥スライダ、２７‥支持プレート、２８‥受け入れナット、２９‥拡張部、３０‥縦長部、３１‥中間領域、３２‥鋭角、３３‥流通方向、３４‥レバー、３５‥揺動軸。

Claims

貫通開口部（２）および閉塞体（３）を有するバルブ（１）または真空バルブであって、
前記バルブ（１）を構成するバルブ駆動装置（４）により、前記閉塞体（３）が前記貫通開口部（２）を開放する開位置から、前記閉塞体（３）が前記貫通開口部（２）を閉塞する閉位置に前記閉塞体（３）が変位可能、かつ、反対方向に運動可能であり、
前記閉塞体（３）が、前記閉位置において、前記貫通開口部（２）を取り囲むとともに相互に対向している第１バルブシート（６）および第２バルブシート（７）の間に位置し、前記閉塞体（３）の第１閉塞体要素（８）が前記第１バルブシート（６）に当接し、かつ、前記閉塞体（３）の第２閉塞体要素（９）が前記第２バルブシート（７）に当接するように構成され、
前記第１閉塞体要素（８）および前記第２閉塞体要素（９）が閉方向（５）に相対的に可動に配置されていることを特徴とするバルブ。
請求項１記載のバルブにおいて、
一方の閉塞体要素または前記第１閉塞体要素（８）の閉方向への運動を停止させるための少なくとも１つのストッパ（１３）が、前記一方の閉塞体要素（８）において、前記一方の閉塞体要素（８）が前記閉位置で当接するところの一方のバルブシート（６）の反対側に設けられていることを特徴とするバルブ。
請求項１または２記載のバルブにおいて、
一方の閉塞体要素または前記第１閉塞体要素（８）の閉方向への運動を停止させるための少なくとも１つのストッパ（１３）が少なくとも前記一方の閉塞体要素（８）に設けられ、
前記ストッパ（１３）が、前記第１バルブシート（６）が存在する一方の閉平面（１５）と、前記第２バルブシート（７）が存在する他方の閉平面（１７）との間に配置されている中間領域（３１）の外側に配置されていることを特徴とするバルブ。
請求項１〜３のうちいずれか１つに記載のバルブにおいて、
一方の閉塞体要素または前記第１閉塞体要素（８）の前記閉方向（５）への運動を停止させるための少なくとも１つのストッパ（１３）が、少なくとも前記一方の閉塞体要素（８）において、他方の閉塞体要素（９）の反対側に設けられていることを特徴とするバルブ。
請求項１〜４のうちいずれか１つに記載のバルブにおいて、
一方の閉塞体要素または前記第１閉塞体要素（８）の閉方向への運動を停止させるための少なくとも１つのストッパ（１３）が、前記一方の閉塞体要素（８）のみに設けられていることを特徴とするバルブ。
請求項５記載のバルブにおいて、
前記ストッパ（１３）による前記一方の閉塞体要素（８）の停止に続いて、他方の閉塞体要素または前記第２閉塞体要素（９）が前記閉方向（５）にさらに運動可能に構成されていることを特徴とするバルブ。
請求項２〜６のうちいずれか１つに記載のバルブにおいて、
前記ストッパ（１３）が一方の閉塞体要素（８）に固定して設けられ、前記貫通開口部（２）を取り囲む壁部（１４）に停止することを特徴とするバルブ。
請求項１〜７のうちいずれか１つに記載のバルブにおいて、
前記バルブシート（６）の閉平面（１５）が、前記閉位置においてシール部材（１１）を中間に介して一方の閉塞体要素（８）に当接し、かつ、前記閉方向（５）に対して鋭角（３２）をなして配置されていることを特徴とするバルブ。
請求項１〜８のうちいずれか１つに記載のバルブにおいて、
前記閉方向（５）とは反対方向への前記閉塞体（３）の運動に際して、一方の閉塞体要素または前記第１閉塞体要素（８）を、他方の閉塞体要素または前記第２閉塞体要素（９）に対して相対的に元の位置に戻すように、前記第１閉塞体要素（８）および前記第２閉塞体要素（９）の間に少なくとも１つの戻しばね（１８）が作用していることを特徴とするバルブ。
請求項１〜９のうちいずれか１つに記載のバルブにおいて、
前記第１閉塞体要素（８）および前記第２閉塞体要素（９）が、少なくともすべり面（１９）を介して相互に当接していることを特徴とするバルブ。