JP2022544558A - 真空システムのための逆流防止用逆止弁 - Google Patents

Abstract

真空システムの逆流防止弁が開示されている。この弁は、真空システムの流路を横切って延びるバッフルを有し、バッフルは開口部を含み、開口部の周囲は弁座を含む。また、弁は、弁座と嵌合するように構成された表面から延びる突出部を含む弁部材を備え、突出部は開口部を貫通して延び、突出部は、突出部から外向きに延びる保持部を含み、保持部は、開口部を通過できないように構成される。弁部材及び開口部は、閉位置において、弁部材が開口部を覆い隠して弁座をシールして出口端から入口端への流体の流れを妨げ、開位置において、弁座から離れて移動して入口端から出口端への流体の流れを許すように使用時に変位可能に構成されており、保持部は、弁が開位置にある場合に、出口端に向かう弁部材の移動を制限するように構成されている。【選択図】図２

Description

本発明の技術分野は、真空システムで使用するための逆流防止用逆止弁に関する。

逆流防止弁は、真空システムにおいて、流体を一方向に送給することを可能にし、高圧領域から真空領域への流体の戻りに抗するために使用される。逆流防止弁は、例えば、吹き出し弁などの内部圧力逃し弁、ドライポンプの排気逆止弁、又は除害装置の逆流防止弁として使用される。

真空システム内で見られる圧力差は大きい場合があり、効果的なシールが必要とされる。加えて、多くの真空システムで送給されるプロセスガスは、高温で腐食性のあるガスである。これらのガスは、このようなシステムのシールに適したシール材の数を制限し、また、これらのシールの寿命も制限する。

腐食性及び高温のプロセスガスに対する高い耐性を有する改良された逆流防止弁を提供することが望まれることになる。

第１の態様は、真空システムの逆流防止弁を提供し、逆流防止弁は、真空システムの流路を横切って延びるバッフルであって、バッフルが開口部を含み、開口部の周囲が弁座を含む、バッフルと；弁座と嵌合するように構成された表面から延びる突出部を含む弁部材であって、突出部が開口部を貫通して延びる、弁部材と；を備え、突出部は、突出部から外向きに延びる保持部を含み、保持部は、開口部を貫通できないように構成されており、弁部材及び開口部は、閉位置において、弁部材が開口部を覆い隠して弁座をシールして出口端から入口端への流体の流れを妨げ、開位置において、弁座から離れて移動して入口端から出口端への流体の流れを許すように使用時に変位可能に構成されており、保持部は、弁が開位置にある場合に、出口端に向かう弁部材の移動を制限するように構成されている。

本発明の発明者は、多くの真空システムの環境内でのシーリングは、困難で高価であることを認識した。特に、エラストマー材料などの多くの従来のシール材料は、高温及び腐食性ガスによって劣化する。このような高温腐食環境は、多くの場合、真空システムで見られる環境である。逆流防止弁は、従来、開位置と閉位置との間を自由に移動できる弁部材又は弁本体を有している。従来、このような弁は、弁本体を弁内に挿入して保持できるように、２部品で形成され、その間にシールが設けられている。

本発明の発明者は、弁と真空システムとの間にはシールが必要であるが、弁の外側エンベロープにシールを追加することは避ける必要があることを認識した。このことを念頭に置いて、発明者は、弁部材が開口部を貫通して延びる要素によって保持されるような単純な構成を有する弁を提供し、逆止弁をより少ない部品で形成し、それに対応してより少ないシール要件を有することを可能にした。

いくつかの実施形態では、外側エンベロープは、バッフルの外周で構成される。
弁の外側エンベロープが入口から出口まで環状部材として延在し、バッフル（開口を有する）及び可動弁部材を含む空間を提供する場合もあるが、場合によっては、外側エンベロープは、バッフルの外径のみであり、その場合、弁部材はバッフルが取り付けられている真空組立体内で移動することになる。このような配置は、弁を弁組立体に取り付けるために必要なシールの数を減らし、また非常にコンパクトな弁を生み出す。しかしながら、この場合、弁組立体は、バッフルが取り付けられている部分が、弁部材がその中を移動する空間を有するように設計する必要があり、弁部材は、バッフル及び開口部と接触していない開位置とバッフルをシールして開口部を閉鎖する閉位置との間を移動できるようになっている。

いくつかの実施形態において、弁の外側エンベロープは、真空システムをシールするためのシールを支持するように構成される。
バッフル部材の外周が弁の外側エンベロープを形成する場合、この外周は、真空組立体にシールされ、好都合な方法でしっかり保持できるように、おそらくＯリングのシールを保持するように構成することができる。

いくつかの実施形態において、逆流防止弁は、真空システムと密封嵌合するように構成された外側エンベロープをさらに備え、外側エンベロープは、単一部品として形成され、入口端及び出口端を備え、入口端及び出口端は開口部を介して流体連通し、開口部は弁を通る貫通路を画定する。
単一の外側エンベロープを有することで、逆止弁を真空システムに取り付けるために必要なシールの数を減らすことができる。

いくつかの実施形態では、外側エンベロープは、入口端と出口端とを接続する環状壁で構成される。
弁は、弁部材によって開放される又は覆い隠すことができる入口と出口との間の流路を提供する。この流路は、いくつかの実施形態では、外側エンベロープが環状壁で構成され、流体が壁によって囲まれた内部空間を流れることによって提供される。

いくつかの実施形態では、外側エンベロープは、実質的に円筒形の形状を有する。
他の実施形態では、外側エンベロープは、中央部分に向かって増大する断面を有する。

実際的な形状は、製造が容易で堅牢であり、弁部材を収容し、流体流路を提供することができる円柱とすることができる。弁部材が流体流路を塞ぐように構成され、流体コンダクタンスを向上させるために大きな開口部が使用される場合、同じ大きさの弁部材が必要とされる。このような場合、開口部と弁部材が配置される中央部に向かって弁の直径を大きくすることが好都合な場合がある。これにより、開位置にある場合に流体が弁部材の周囲を流れるための追加の空間が提供され、コンダクタンスが改善される。

いくつかの実施形態において、入口端及び出口端は、真空システムの導管と嵌合するために、環状壁から外向きに延びるフランジを備える。
外側エンベロープは、両端にクランプ手段によって真空システムに取り付けるためのフランジを備えることができる。

いくつかの実施形態において、外側エンベロープは、フランジの外径まで延びる中央部分を備える。
上述のように、外側エンベロープの直径を中央部分に向かって大きくすることが好都合な場合がある。また、弁を真空システムに取り付けるために、両端にフランジを有することも好都合であろう。中央部の直径をフランジの直径と同じ寸法にする量だけ、中央部の直径を増大させることにより、弁は、大きなコンダクタンスを備えるが、フランジの寸法によって支配される最大直径を超えない直径を備えることができる。

いくつかの実施形態では、弁座は、エラストマー材料からなる。
本発明者は、エラストマー材料が効果的なシール材となるが、高温及び一部の腐食性環境に対して脆弱であることを認識した。本発明者は、そのような材料を弁部材ではなく弁座に提供することによって、材料が常にハウジングと接触しているため、材料をより制御された温度に保つことができることを認識した。

弁本体はガス流の中にあり、その作動の大半でハウジングから離れた場所にあるため、ガス流が高温の場合、弁部材は加熱され、特に耐熱性の材料で作られていない場合は破損する可能性がある。
さらに、多くの弁部材では、弁部材と弁座との接触面は、外面全体であればどこでもよいので、弁座にシール材を設けることで、シール材の使用量を削減することができる。

いくつかの実施形態では、エラストマー材料は、出口端の開口部の周縁のコーティングをなす。
エラストマー材料は、弁部材と弁座との間に効果的なシールを提供するために使用することができる。エラストマー材料が弁座に取り付けられる場合、これは、弁部材が接触することになる領域を被覆する必要がある。場合によっては、これは、開口部の出口端の開口部周縁の周りである。あるいは、エラストマー材料は、開口部に取り付けられた環状の挿入体とすることもでき、この場合も、出口端の開口部の周りの被覆をもたらす。この場合、開口部に取り付けられることができる別個のエラストマー挿入体が使用される。

いくつかの実施形態では、突出部が延びる表面は、曲面で構成される。
弁座をシールする弁部材の下面は、多くの形態を有することができるが、このような形態は、開口部を良好にシールすることになり、また弁部材でわずかに異なる向きでシールすることになるので、おそらく半球状の曲面であることが好都合であろう。これは、弁部材上へのプロセスガスからの堆積物の堆積を妨げるのを助けることができる。

いくつかの実施形態では、保持部は、開口部の直径よりも大きい長さを有する。
保持部が開口部を貫通するのを防止するために、突出部に垂直な保持部の少なくとも１つの寸法は、開口部の直径よりも長くすることができる。

いくつかの実施形態では、弁部材はセラミック材料で形成され、他の実施形態では、弁部材はステンレス鋼などの金属で形成される。
セラミック材料及びステンレス鋼のような金属の両方は、高温に耐性があり、多くの腐食性物質に対して耐性がある。さらに、弁座がエラストマー材料を有する場合、そのような比較的硬い弁本体は、弁座上のエラストマー材料と有効なシールを形成する。
それ自体が有効なシールを形成する他の材料は、弁部材に使用することができ、特に弁が特に高温でない及び／又は腐食性ガスを送らない環境で使用される場合に、弁に使用することができる。

いくつかの実施形態では、弁部材は、弁座と嵌合するように構成された湾曲したシール面を含み、開口部を囲むバッフルの表面の少なくとも一部は、開口部が入口端に向かうよりも出口端に向かって大きくなるように、弁の入口端に向かって傾斜する。
本発明の発明者は、圧縮性エラストマータイプの材料がシールに利用できない場合、シールが効果的であるためには、シール面が良好な接触を有することが特に重要であることを認識した。さらに、弁が絶えず変位する場合、変位するたびにその向きがわずかに変化する可能性があるため、利用可能なシール面が特定の向きに限定されないことも好都合である。曲面を有する弁部材及び傾斜した弁座は、効果的なシール面を提供し、弁部材で様々な向きで効果的にシールすることを可能にする。

いくつかの実施形態では、開口部の傾斜面の直径方向に相対する部分は、４５度から１００度の間の角度を定め、好ましくは、開口部は、５５度から７０度の間の角度を定める。
弁の開口部の周りの傾斜面は、弁部材の曲面との効果的なシールを提供できることが分かっており、特に４５度から１００度の間の角度、より好ましくは５５度から７０度の角度は、弁部材をしっかりと、堅牢に受け、効果的なシールを提供することが分かっている。

いくつかの実施形態では、弁部材の直径は弁座の直径より５から１０％大きく、傾斜面で定められる角度は５５度から７０度の間である。
傾斜面の角度、開口部及び弁部材の相対的な寸法は、弁座における表面の傾斜が、所望の嵌合位置において弁部材の曲面に対して接線方向となるように選択される。この点で、これらの寸法が同じになるように選択される場合、弁部材は、弁部材表面の傾斜が急な場所である弁部材の最も幅広の部分に最も近い位置で弁座と嵌合し、その場合の適切な角度はより小さい角度となる。弁部材を弁座と同様であるがわずかに大きい直径とすることで、開位置にある場合に流路を過度に覆い隠すことなく効果的にシールすることができる。

他の実施形態では、弁部材の直径は弁座の直径より１５から３０％大きく、傾斜面が定める角度は７５度から９５度の間である。
場合によっては、弁部材は、曲面への接線があまり急でない、その最も幅広の点から離れた点で開口部に接触することが好都合である。これは、効果的なシール面を提供することができるが、開口部に対する弁部材の寸法が大きくなり、開位置での流体の流れの妨げにつながる場合がある。

いくつかの実施形態では、開口部を囲む表面の傾斜部は、弁の出口端に面する表面から入口端に面する表面に向かって延び、入口端に面する表面まで延びる部分に関してはより急になり、弁座は、傾斜角度の変化位置又はそれに近い場所に存在する。

いくつかの実施形態では、傾斜角は、入口端に向かって急になり、これにより、弁座の位置は、急になりかつ入口側の開口部の端部から離れた領域の近くにすることができる。これにより、弁部材を支持する弁座部分が開口部の縁部に近接しない、より堅牢な弁座とすることができる。

他の実施形態では、傾斜面は、弁部材の湾曲したプロファイルに実質的に一致するように構成された湾曲したプロファイルで構成される。
代替的な構成は、傾斜面が湾曲したプロフィールを有し、この湾曲したプロフィールが弁部材の湾曲したプロフィールに一致する場合である。これは、接触面積がより広い範囲を横切ることができるので、追加のシール面積を提供することができるが、そのような効果的なシールを提供するために、曲面が一致することが必要である。

いくつかの実施形態では、開口部を囲むバッフルの表面は窪みを備え、弁部材は、窪みの両端の２箇所で開口部を囲む表面に接触するように構成される。
代替の実施形態は、開口部の傾斜面に窪みを提供し、この窪みは、弁部材が窪みの両端の２箇所で弁座に接触するように、弁部材の曲面に接触しない領域を提供する。これは、実質的に２つのシール位置を提供するシールに特に効果的とすることができる。

いくつかの実施形態では、弁部材は中実であり、他の実施形態では、弁部材は中空である。弁部材は、複数の材料で形成することができ、中空又は中実とすることができ、一般に、特定の質量を有するように構成され、その質量は、ガスの逆流に対する適切な保護を可能にするが、真空システムに著しい背圧をもたらすように大き過ぎないように選択される。

第２の態様は、空システムの逆流防止弁を提供し、逆流防止弁は、真空システム内の流路を横切って延びるバッフルであって、バッフルが開口部を含み、開口部の周囲が弁座を含む、バッフルと；弁座と嵌合するように構成された湾曲したシール面を含む弁部材であって、弁部材及び開口部は、閉位置において、弁部材が開口部を覆い隠して弁座をシールして出口端から入口端への流体の流れを妨げ、開位置において、弁座から離れて移動して入口端から出口端への流体の流れを許すように使用時に変位可能に構成されている、弁部材と；を備え、開口部を囲むバッフルの表面の少なくとも一部は、弁の入口端に向かって内向きに傾斜し、開口部は、入口端で出口端よりも小さくなるようになっている。

曲面と嵌合するように構成されたバッフルの開口部の周りの弁座の傾斜面は、開口部を貫通して延びる突出部及びこれに取り付けられた保持部材を有するもの以外の逆止弁にも適用可能である。特に、シールに圧縮性エラストマー系の材料が使用できない場合、シールが有効である場合はシール面が良好な接触を有することが特に重要である。曲面及び傾斜した弁座を備える弁は、効果的なシール面を提供し、様々な向きでもって弁部材で効果的にシールすることができる。

開口部の周りの傾斜面は、上記のように角度を付けること、湾曲すること、窪みを有することができる。この態様では、弁部材は、第１の態様の場合と同様に保持手段を備える突出部を備えることができ、もしくはグリッド又はケージ保持部材のような逆止弁内に弁部材を保持するための他の手段が存在することができる。

第３の態様は、第１又は第２の態様の互いに直列に配置された２つの真空システムの逆流防止弁を備える真空システムの逆流防止弁装置を提供し、弁装置の入口端からの流体は、逆流防止弁の第１の弁を通過し、その後、逆流防止弁の第２の弁を通過するようになっている。
実施形態の逆流防止弁は、逆流に対する追加の保護を提供するために、二重逆止弁として使用することができる。逆止弁は、真空システムの外部のより高い圧力から真空システムへのガスに関する潜在的な漏れ経路をもたらす。これは、経験される過酷な条件のために従来のエラストマーシール手段が使用されない弁において特に問題となる可能性がある。漏れ率は弁を横切る圧力差に依存する。逆止弁を二重逆止弁にすることで、２つの逆止弁の間に中間圧力となる容積がもたらされ、各弁を横切る圧力降下が単一弁を横切る圧力降下よりも小さくなる。この結果、システムが通常の動作モードで動作し、弁が閉じた場合の各逆止弁の漏れ率は、単一の弁が使用される場合よりも低くなる。

いくつかの実施形態では、システムは、２つの弁座の間に流路を提供する中間容積をさらに備え、流路の長さは、弁座の直径の１．５倍から１０倍、好ましくは１．５倍から６倍の間である。
二重逆止弁が特に効果的であるためには、真空システムと外部との間の圧力差が２つの逆止弁の間で分割されるような容積が２つの弁の間に存在する必要がある。中間容積が小さいほど、弁が閉じたときに中間圧力が平衡定常値に達するのが早くなるが、各弁が他の弁に物理的な影響を与えることなく開閉できるような容積であることが必要である。

いくつかの実施形態では、中間容積は、第１及び第２の中間弁を接続する導管の内部にある。

いくつかの実施形態では、２つの逆止弁は、独立したユニットとすることができ、接続管によって接続することができる。接続管の長さは、適切な中間容積を提供するように選択される。場合によっては、２つの弁の２つの弁座の間の管長は、弁座の直径の１．５倍から１０倍の間である。

他の実施形態では、装置は、第１及び第２の逆止弁の両方を収容するための結合された外側ハウジングを備える。
二重逆止弁は、装置に取り付け可能な単一のハウジングで形成することが好都合であり、それによって、必要とされるシール手段がより少なくなる。上述したように、腐食環境及び高温環境ではシール手段が劣化するため、シール手段の要求を低減することは好都合である。

いくつかの実施形態では、結合された外側ハウジングは、逆止弁の間の流路が弁装置の流入及び流出の流路と反対方向に延在する部分を備えるように構成される。
結合されたハウジングは、２つの逆止弁が、それらの間の流路が一方の弁から出て第２の弁に向かって後退する際に方向を変えるように、実質的に横並びに配置されるように構成することができる。ガスの流入方向及び流出方向は、ガスが逆止弁の各弁の間を通過する際に流れの方向が単に変化する単一方向とすることができる。

さらなる特定の及び好ましい態様は、独立請求項及び従属請求項に記載されている。従属請求項の特徴は、適宜、独立請求項の特徴と組み合わせること、又は、請求項に明示された以外の組み合わせで組み合わることができる。
装置特徴部が、ある機能を提供するために動作可能であると説明される場合、これは、その機能を提供する装置特徴部、又はその機能を提供するように適合又は構成される装置特徴部を含むことを理解されたい。
本発明の実施形態は、添付図面を参照して以下に詳細に説明される。

一実施形態による弁本体が保持手段を備える弁を示す。 別の実施形態による高さを抑えた弁を示す。 一実施形態による逆流防止用逆止弁を概略的に示す。 別の実施形態による逆流防止用逆止弁を概略的に示す。 別の実施形態による逆流防止用逆止弁を概略的に示す。 一実施形態による二重逆止弁を示す。 二重逆止弁の別の実施形態を示す。

実施形態をさらに詳細に説明する前に、最初に概要を説明する。
実施形態は、外側ハウジングを一体化することにより、ハウジング内に静的シールがないドライポンプ排気逆止弁のような逆流防止弁を提供するものである。静的シール（通常はエラストマー）をなくすことで、逆止弁は、内部シールの寿命を心配することなく高温で使用できる。真空システムの導管に対する外部シールは、依然として考える必要があるが、これは、多くの場合、断面が大きく、一般に比較的対処が容易である。

この点において、ポンプ逆止弁の材料に関するさまざまな問題は、可能な限り設計からエラストマー及びポリマー材料の存在を排除するか、少なくとも抑えることが望ましいことを意味する。内部部品を変更し、シール品質を多少妥協しても、依然として十分に良好な逆止弁にする余地がある。シール性を損なわないであろう１つの場所は、弁本体の内側と外側との間、すなわち真空システムに接続するフランジと、分割部との間であり、分割部は、弁本体の外側で失われないことを保証するために可動部の周りに従来方式で組み立てられている弁本体の２つの部分の間にある。逆止弁と真空組立体排気管との間のフランジには必ずシールがあるが、弁本体を一体化し、弁本体を分解する必要のない可動部の保持方法を準備すれば、弁本体シールを不要にすることができる。

図１は、一実施形態による弁５を示す。弁５は、入口３２から出口３０までの流路を形成する実質的に円筒状の管体で形成された環状体を成す一体式の外側ハウジング１０を備える。円筒状管体は、両端にフランジ１２を有し、中央を横切る一体型バッフル１４を有する。このシステムにおける唯一のシールは、端部フランジ１２において弁を真空システムに取り付けるために必要なものであり、このシールはこのようなフランジのための標準設計であろう。

バッフル１４は、その上面が開口部１６に向かって傾斜している傾斜壁を有する。開口部１６は、重力の作用下でボール１８によってシールされる。ボール１８を開口部１６の近くに保持するための保持装置２０、２２がある。保持装置２０、２２は、球体又はボール１８の下面から延びる突出部又はスティック２０と、スティック２０から外向きに延びる保持部２２とを備える。保持部２２は、バッフル１４の開口部１６を貫通するには大きすぎるように構成され、出口３０に向かうボール１８の移動を制限する。保持部２２は、移動限界でバッフルの開口部を塞がないように、穴が開けられている。スティック２０は、ねじ付きとされ、ボール１８にねじ込むことができ、場合によっては、わずかにずれたねじピッチ又は接着剤を用いて、ねじが緩むのを阻止するようになっている。

この実施形態では、弁本体１８はボールからなるが、他の実施形態では、他の形態からなることができる。ボール１８は、回転してその表面の座部に対する異なる領域が存在する点で平らな「パック（ｐｕｃｋ）」よりも、好都合である。いくつかの「パック」形式の弁は、ガス衝突面上にプロセス材料が堆積する。スティックが移動範囲を制限するとしても、依然として保持されたボールは異なる向きで着地することができ、プロセス堆積物を良好に取り除くことができる。

弁本体１８の下面だけが存在する必要があることに留意されたい。「ボール」材料の密度が高く、そうでなければ弁のために非常に大きな持ち上げ圧力を与えることになる場合、「ボール」の上部は、再形成する、省略する、空洞化することなどが可能である。バッフル床面が、弁本体１８のセンタリングを助けるために傾斜している実施形態では、弁本体の下面が曲面であることが好都合である。他の実施形態では、平らな下面が許容される場合があり、そのような実施形態では、バッフル１４の上面も平らであることが好ましい。他の実施形態では、円錐形状のバッフル上面と一致するように構成された円錐タイプの下面を使用することもできる。

この実施形態では、開口部１６のシール面又は弁座に配置されたエラストマーのような随意的なより軟らかいシール材２４が存在し、この材料はシールを向上させる。このような材料は、従来通り金属体であるハウジングに取り付けられているので、同じ材料が、外界への熱経路がなく、多くの時間、高温ガス流中に浮遊する移動ボール上に位置する場合よりも、低い温度に留まる可能性がある。さらに、このように配置されたシールに関しては、必要なシール材料の量が少なくなる可能性がある。

この実施形態では、外壁は円筒状ハウジングで構成される。しかしながら、実施形態はこれに限定されず、他の実施形態では、環状ハウジングは、中央部が上部及び下部よりも大きな直径を有するように、各フランジの間の中央部で半径方向外向きに膨出することができる。これは、流体コンダクタンスを増加させるために行われ、より大きな直径は、弁部材が開位置にあるときに弁部材の周りに追加の空間を提供し、またいくつかの実施形態では、より大きな寸法の開口部を可能にする。

いくつかの実施形態では、中央部分の直径の増大は、フランジ１２の外径と同じくらいに広がる増大に制限される場合がある。この点で、ハウジングの直径は、フランジがクランプされることを可能にするためにフランジの直近で小さくすることができ、その後、フランジの外径と同じくらいに中央部分に向かって広がることができる。これは、弁のコンダクタンスを増大させるが、その寸法を過度に増大させない。

図２は、さらなる実施形態を示し、弁の外側ハウジング１０は、バッフル１４の幅だけ延びる点まで縮小されている。従って、開口部１６及びバッフル１４は、センタリングリングシールキャリアの中心を形成する。この機能は、弁が挿入される管路によって外側ハウジングの役割が提供されること以外は図１と同じである。弁が常に正しい上下の向きで挿入されるのを保証するように、いくつかのポカヨケ機能を使用することができる。この実施形態では、管路の隣接要素は、ボールが動くことができるように十分なスペースを含む必要があることに留意されたい。この実施形態は、弁を真空組立体に取り付けるための単一のシールを必要とする、スペースが縮小された解決策を提供し、単一のシールは、バッフル１４の外周の周りに取り付けられる。従って、この実施形態では、さらなるシールが排除される。これは、シールのコスト及びシールが漏れるリスクをさらに低減させる。このコストの低減は、真空環境及び送給されるプロセスガスが、ＦＦＫＭエラストマーのような高価なエラストマーが効果的かつ長寿命のシールに必須であるものである場合に、特に好都合である。

エラストマー挿入体２４は、図１の実施形態にのみ示されているが、図２の実施形態でも使用できることに留意されたい。弁座にエラストマーを使用すると、弁部材１８をステンレス鋼又はセラミックなどのより硬い材料で形成することができる。これらのより硬い材料は、一般に、いくつかのプロセスガスの高温及び腐食性に対してより高い耐性を有する。開口部１６の弁座上にエラストマーコーティング又は挿入体２４が存在しないいくつかの実施形態では、結果的に、弁本体１８は、エラストマーコーティング又はＰＴＦＥ材料で形成することができる。

弁本体は、一般に球体又はボールとして示されているが、開口部１６を覆い隠すような大きさのパックの形態をとることもできる。その場合、バッフル１４は、平坦な上面を有することになる。

図１及び図２の実施形態では、弁体要素１８は、下面が曲面又は球面であり、上面が別の形態を有するように、部分球体の形態を有することができる。この点で、この形態は、本体の最適質量及び弁の所望の寸法に依存して選択することができる。

いくつかの実施形態では、弁は、流体の流れがない場合に重力によって弁本体が開口部をシールするように、動作時に垂直に配置されるように配列される。入口からの流れは、弁本体１８を移動させて開口部１６を開放し、ガスが弁を通って流れることを可能にする。導管が垂直に配置されていない真空システムに取り付けられる場合、曲がり管を使用して、弁に入る前に又はそこから出る前に流れの方向を変えることができる。他の実施形態では、弁を閉位置に付勢するバネなどの他の何らかの手段が存在する場合がある。後者では、特に逆止弁が過酷で高温の環境で使用される場合、摩耗及び信頼性の問題にさらされる可能性がある追加の構成要素を追加することはあまり好ましくない場合がある。

図３は、さらなる実施形態による逆止弁５を通る断面を示す。逆止弁５は、ボールの形態の弁部材１８を備え、そこから突出部及び保持部材２２が延びている。保持部材は、ガスを通過させるために穴が開けられている。弁部材１８は、弁が取り付けられる導管を横切って延び、第１の角度の傾斜面２５及びより急な角度を有する開口部を備えるバッフル１４に形成された弁座２２と嵌合する。弁座２２は、傾斜の角度変化の近くに位置し、拡大部分Ｄに関連する下の図にさらに詳細に示されている。この弁部材１８の曲面に一致するように角度付けされた傾斜面の配置は、弁座及び弁部材の両方が金属などの硬質材料で形成されている場合でさえ、有効なシールを提供する。

逆止弁５は、導管内にシールを介して取り付けられ、ガスは、矢印７方向に真空排気システムから出口に向かって流れる。真空システムの圧力が上昇すると、弁部材１８に力がかかり、弁部材１８は弁座２３から押し出されて開位置になり、その位置で、ガスは弁部材１８によって遮られなくなった開口部を通って導管の上部から流出することができる。システム内の圧力が低下すると、弁体１８はその重量で開口部に戻り、真空システムの外側のより高い圧力のガスが真空システムに入らないように弁座２３をシールすることになる。

バッフル１４の開口部は、出口に隣接する傾斜面２５を有し、これは開口部の直径方向に相対する側の傾斜面と６０度の角度を定め、傾斜面は、ボールの曲面との嵌合に適した傾斜を提供し、良好なシールを提供する。この傾斜は、弁の入口に向かって急になるので、弁座の位置が明確に定義され、傾斜面の一端に向かわないので、ボールをしっかり保持することができ、弁座は、容易に損傷しない。

ボールの直径及び弁座の直径が近い弁本体には、特に６０°の角度が有効であることが分かっている。この点から、ボールの直径は、開口部の直径よりも好ましくは５から１８％だけ大きく、より好ましくは５から１０％だけ大きい。

図４は、傾斜面２５の角度があまり急でない別の実施形態を示し、この実施形態では、開口部の直径方向に相対する側の傾斜面と９０度の角度をなす。先の実施形態と同様に、傾斜は、弁座が表面上の定められた場所にあるように、入口に向かってより急になっている。この実施形態では、弁部材の直径と弁座の直径がより異なっており、弁部材がその中央部に近くない位置に保持され、結果として、曲面の傾斜角が大きくなり、弁座の傾斜と一致する。この実施形態では、ボールの直径は、弁座の直径よりも１５から３０％だけ大きい。下図は、上図のＦ部分の拡大図である。

図５は、弁座を形成する開口部の表面のプロファイルがその中に窪み２７を有する他の実施形態を示し、窪みの両側に２つの弁座２２が形成されるようになっている。開口部の入口側は出口側よりも小さいので、弁部材は両側で保持され、２箇所で効果的にシールされ、より良いシール性を得ることができる。下図は、上図のＪ部分を拡大したものである。

図６は、先の実施形態の２つの逆止弁５ａ、５ｂを用いて二重逆止弁６０を設けたさらなる実施形態を示す。２つの逆止弁は二重逆止弁を形成し、ガスは入口３２から入る。入口３２の圧力が低い場合、単一の弁と比較して、真空システムと外部との間でより効果的なシールがもたらされる。導管５０内の中間容積は、２つの弁が閉じられた場合に中間圧力であり、入口３２と外部との間の圧力降下は、異なる逆止弁の各々にわたって分割され、これにより通常動作中の逆漏れが低減されるようになっている。この点で、各弁を横切る漏れは、弁を横切る圧力降下に依存し、結果的に、２つの弁の間で分割することによる圧力降下の低減は、漏れを低減する。中間容量は、動作中に２つの弁が物理的に衝突しない程度に選択する必要があるが、好ましくはこれより著しく大きくないことが好ましい。中間容積が大きくなると、二重逆止弁を閉じたときに平衡中間圧力に達するまでの時間が長くなり、これは逆止弁が取り付けられている真空システムに影響を与える。

図７は、二重逆止弁６０が単一ハウジング７０内に取り付けられている別の実施形態を示す。単一のハウジングを有することにより、弁はシステムに取り付けるのが容易になり、また、システムを密閉するために必要なシールの数を減らすことができる。上述のように、高温の腐食性システムに対するシールは問題があり、必要とされるシールの数を減らすことは好都合であろう。

この実施形態は、狭い空間に収まり得る特にコンパクトな逆止弁を提供する。２つの逆止弁は横並びで取り付けられており、ガス流は弁を通過する際に方向を変える必要がある。
二重逆止弁は、突出部及び保持部材２２を備える弁部材で示されているが、湾曲した弁部材と、弁部材と出口との間のグリッド又はケージなどの他の何らかの保持手段とを用いることもできる。

本発明の例示的な実施形態は、添付図面を参照して本明細書に詳細に開示されているが、本発明は正確な実施形態に限定されず、添付の請求項及びその均等物によって定義される本発明の範囲から逸脱することなく、当業者によって様々な変更及び修正をその中で行うことができることを理解されたい。

５、５ａ、５ｂ 弁
７ 流体流れ
１０ 外側ハウジング
１２ フランジ
１４ バッフル
１６ 開口部
１８ 弁本体
２０ 突出部
２２ 保持部
２３ 弁座
２４ シール挿入体
２５ 傾斜面
２７ 挿入体
３０ 出口
３２ 入口
５０ 中間導管
５２ シール
６０ 二重逆止弁
７０ ハウジング

Claims (19)

1. 真空システムの逆流防止弁であって、
   前記真空システムの流路を横切って延びるバッフルであって、前記バッフルが開口部を含み、前記開口部の周囲が弁座を含む、バッフルと、
   前記弁座と嵌合するように構成された表面から延びる突出部を含む弁部材であって、前記突出部が前記開口部を貫通して延びる、弁部材と、
   を備え、
   前記突出部は保持部を含み、前記保持部は前記突出部から外向きに延び、かつ、前記開口部を貫通できないように構成されており、
   前記弁部材及び開口部は、閉位置において、前記弁部材が前記開口部を覆い隠して前記弁座をシールして出口端から入口端への流体の流れを妨げ、開位置において、前記弁座から離れて移動して前記入口端から前記出口端への流体の流れを許すように使用時に変位可能に構成されており、
   前記保持部は、前記弁が前記開位置にある場合に、前記出口端に向かう前記弁部材の移動を制限するように構成されている、真空システムの逆流防止弁。
2. 前記バッフルは、前記真空システムをシールするように構成された外周を備える、請求項１に記載の真空システムの逆流防止弁。
3. 前記真空システムをシールして嵌合するように構成された外側エンベロープをさらに備え、前記外側エンベロープは、一体成形品として形成され、かつ、入口端及び出口端を備え、前記入口端及び出口端は前記開口部を介して流体連通し、前記開口部は、前記弁を通る貫通路を画定する、請求項１に記載の真空システムの逆流防止弁。
4. 前記外側エンベロープは、前記入口端と前記出口端とを接続する環状壁を備える、請求項３に記載の真空システムの逆流防止弁。
5. 前記外側エンベロープは、実質的に円筒形状をなす、請求項４に記載の真空システムの逆流防止弁。
6. 前記外側エンベロープは、中央部に向かって増大する断面を有する、請求項４に記載の真空システムの逆流防止弁。
7. 前記弁座は、エラストマー材料からなる、請求項１から６のいずれかに記載の真空システムの逆流防止弁。
8. 前記突出部が延びる前記表面は、曲面で構成される、請求項１から７のいずれかに記載の真空システムの逆流防止弁。
9. 前記弁部材は、前記弁座と嵌合するように構成された湾曲したシール面を含み、
   前記開口部を囲む前記バッフルの表面の少なくとも一部は、前記開口部が前記入口に向かうよりも前記出口に向かって大きくなるように、前記弁の前記入口端に向かって傾斜する、請求項１から６のいずれかに記載の真空システムの逆流防止弁。
10. 前記傾斜面の直径方向に相対する部分は、４５度から１００度の間、好ましくは５５度から７０度の間の角度を定める、請求項９に記載の真空システムの逆流防止弁。
11. 前記開口部を囲む前記表面の前記傾斜部は、前記弁の前記出口端に面する表面から前記入口端に面する前記表面に向かって延び、前記入口端に面する前記表面まで延びる部分に関してはより急となり、前記弁座は、前記傾斜角の変化位置又はそれに近い場所にある、請求項９又は１０に記載の真空システムの逆流防止弁。
12. 前記傾斜面は、前記弁部材の湾曲したプロファイルに実質的に一致するように構成された湾曲したプロファイルで構成される、請求項９に記載の真空システムの逆流防止弁。
13. 前記開口部を囲む前記バッフルの前記表面は窪みを備え、前記弁部材は、前記窪みの両端の２箇所で前記開口部を囲む前記表面に接触するように構成される、請求項９に記載の真空システムの逆流防止弁。
14. 請求項１から１３のいずれかに記載の互いに直列に配置された２つの真空システムの逆流防止弁を備える真空システムの逆流防止弁装置であって、前記弁装置の入口端からの流体は、前記逆流防止弁の第１の弁を通過し、その後、前記逆流防止弁の第２の弁を通過するようになっている、真空システムの逆流防止弁装置。
15. 前記２つの弁の前記弁座の間に流路を提供する中間容積をさらに備え、前記流路は、前記弁座の直径の１．５倍から１０倍の長さを有する、請求項１４に記載の真空システムの逆流防止弁装置。
16. 前記中間容積は、前記第１及び第２の中間弁を接続する導管の内部にある、請求項１４又は１５に記載の真空システムの逆流防止弁装置。
17. 前記第１及び第２の逆止弁の両方を収容するための結合された外側ハウジングを備える、請求項１４又は１５に記載の真空システムの逆流防止弁装置。
18. 前記結合された外側ハウジングは、前記逆止弁の間の流路が前記弁装置の流入及び流出の流路と反対方向に延在する部分を備えるように構成されている、請求項１７に記載の真空システムの逆流防止弁装置。
19. 真空システムの逆流防止弁であって、
    前記真空システム内の流路を横切って延びるバッフルであって、前記バッフルが開口部を含み、前記開口部の周囲が弁座を含む、バッフルと、
    前記弁座と嵌合するように構成された湾曲したシール面を含む弁部材であって、前記弁部材及び前記開口部は、閉位置において、前記弁部材が前記開口部を覆い隠して前記弁座をシールして出口端から入口端への流体の流れを妨げ、開位置において、前記弁座から離れて移動して前記入口端から前記出口端への流体の流れを許すように使用時に変位可能に構成されている、弁部材と、
    を備え、
    前記開口部を囲む前記バッフルの前記表面の少なくとも一部は、前記弁の前記入口端に向かって内向きに傾斜し、前記開口部は、前記入口端で前記出口端よりも小さくなるようになっている、逆流防止弁。

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