JP6851198B2 - 真空システムのパイプカップリング - Google Patents
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Description
本発明は、真空システムのパイプカップリングに関する。
真空システムのパイプカップリングは、真空システムの排出システムの配管を連結するのに使用される。カップリングは、フランジを備えた第１カップリング部材と、フランジを備えた第２カップリング部材と、両フランジ間に配置され両フランジをシールするＯ-リングと、両フランジを解放可能に一体にクランプするクランプとを有している。クランプは、両フランジに軸線方向の力を加えてＯ-リングを圧縮する。
真空ポンプは、ハロゲンガスおよび溶剤を含む多量の腐食性流体をポンピングすることを含む用途に頻繁に使用されている。このような物質はパイプカップリングのＯ-リングを攻撃し、この結果、Ｏ-リングは過度に可塑化されるか、非常に脆化される。このため形成されたシールの一体性に悪影響を与える。
Ｏ-リングに及ぼす攻撃の強さは、例えばポンピングされる流体、Ｏ-リングが作られた材料およびポンプ温度を含む変数の個数に基づいて定められる。排出システムには、他の変数として、排出配管内での凝縮形成を防止するのに使用される僅かな加熱による衝撃がある。
これらの問題は、フッ素のような反応性ガスを半導体プロセシング装置（該装置内ではガス組成物が反応によって変化される）からポンピングするときに特に重大である。この場合、プロセスチャンバに流入するガス流について正確な知識があっても、ポンプに流入し、したがって排出システムを通って排出される反応性ガスの量または性質の予測は非常に不確実である。
本発明は、特許請求の範囲の第１項に記載の真空システムのパイプカップリングを提供する。
本発明はまた、特許請求の範囲の第１５項に記載の真空システムを含むものである。
本発明はまた、特許請求の範囲の第２９項に記載の真空システムのパイプカップリングのシールシステムを保護する方法を含むものである。
本発明は更に、特許請求の範囲の第３３項に記載の真空システムのパイプカップリングを含むものである。
以下に述べる開示においては、添付図面を参照されたい。
図１を参照すると、真空システム１０は、プロセスチャンバ１２と、該プロセスチャンバ１２と真空ポンプ１６とを連結する配管１４と（真空ポンプ１６はプロセスチャンバ１２に直接連結して、配管１４を省略することもできる）、真空ポンプ１６から導かれた排出システム１８とを有し、該排出システムは、真空ポンプ１６と排出配管２２とを連結する真空システムのパイプカップリング２０を備えている。排出配管２２は、任意によりフィルタまたはトラップを通して、大気に直接排出できる。或いは、排出配管は、真空ポンプ１６からの排出物を他のプロセシング装置に導くこともできる。フィルタ、トラップおよび真空ポンプからの排出物のプロセシングは全て当業者に知られており、ここでは更に説明しない。
図２および図３を参照すると、真空システムのパイプカップリング２０は、第１フランジ２６を備えた第１カップリング部材２４と、第２フランジ３０を備えた第２カップリング部材２８と、両フランジ２６、３０の間をシールすべく両フランジ間に配置されるシールシステム３２と、第１フランジ２６を第２フランジ３０に解放可能に固定する固定システム３４（図３）とを有している。シールシステム３２は、内側シール要素３６と、該内側シール要素３６から間隔を隔てた外側シール要素３８とを有している。第１カップリング部材２４には、加圧ガスを内側シール要素３６と外側シール要素３８との間の空間４２に導く流路４０が設けられている。加圧ガスは、内側シール要素３６が故障した場合に外側シール要素３８を遮蔽することができる。
第１カップリング部材２４は長手方向軸線４４（図２）を有し、かつ一側が第１フランジ２６に連結されかつ他側がパイプスタブ４８に連結された環状中央セクション４６を有している。第１フランジ２６は、第１カップリング部材２４の一端を形成する平らなシール面５０と、該シール面５０に対してほぼ反対側に配置された傾斜クランプ面５２とを有している。傾斜クランプ面５２は、中央セクション４６から外方に向かって延びかつ半径方向外方に向かって第１フランジ２６が幅狭になるようにしてシール面５０に向かって傾斜している。
流路４０は、長手方向軸線４４に対して垂直に延びている第１ボア６０と、該第１ボア６０からシール面５０まで延びている第２ボア６２とを有している。第２ボア６２は長手方向軸線４４に対してクランプ面５２と同方向に傾斜しているが、図示の例では異なる角度で傾斜している。第１ボア６０は、標準空気圧フィッティングが連結されるように構成され、例えばＭ５フィッティングが連結されるねじ山を形成できる。
第２カップリング部材２８は長手方向軸線６８（図２）を有し、該長手方向軸線６８は、第１カップリング部材２４の長手方向軸線４４と同軸で、両軸線４４、６８は真空システムのパイプカップリング２０の長手方向軸線を形成する。第２カップリング部材２８は中央セクション７０を有し、該中央セクション７０の一側が第２フランジ３０に連結されかつ他側がパイプスタブ７２に連結されている。第２フランジ３０は、第２カップリング部材２８の一端を形成する平らなシール面７４と、該シール面７４に対してほぼ反対側に配置された傾斜クランプ面７６とを有している。傾斜クランプ面７６は、中央セクション７０から外方に向かって延びかつ半径方向外方に向かって第２フランジ３０が幅狭になるようにしてシール面７４に向かって傾斜している。両クランプ面５２、７６は、それぞれの中央セクション４６、７０の半径方向外方に配置された両フランジ２６、３０の部分が全体として截頭円錐状断面を呈するように反対方向に傾斜している。
第２カップリング部材２８は、空間４２から加圧ガスを受入れる流路８０を有している。流路８０は、長手方向軸線６８に対して垂直に延びている第１ボア８２と、該第１ボア８２からシール面７４まで延びている第２ボア８４とを有している。第２ボア８４は長手方向軸線６８に対してクランプ面７６と同方向に傾斜しているが、図示の例では異なる角度で傾斜している。第１ボア８２は、標準空気圧フィッティングが連結されるように構成され、例えばＭ５フィッティングが連結されるねじ山を形成できる。
第１および第２カップリング部材２４、２８は、任意の適当な金属またはエンジニアリングプラスチック材料で作りかつ金属キャスティングで製造できる。図２に最も良く示すように、第１および第２カップリング部材２４、２８には異なる直径のパイプスタブ４８、７２を設けることができる。第１カップリング部材２４は、フランジおよびパイプスタブの外径が標準ＫＦフィッティングまたはＮＷフィッティングの外径に比例して対応する形状に示されている。流路４０を収容するため、第１フランジ２６および中央セクション４６の内径は標準フィッティングと比較して小さくなっており、中央セクション４６の内面とパイプスタブ４８の内面との間にはテーパ状の移行セクション４９が設けられている。第２カップリング部材２８は、第２フランジ３０および中央セクション７０を標準ＫＦフィッティングまたはＮＷフィッティングの一部と比較したときにパイプスタブ７２対してオーバーサイズにすることにより、流路８０を収容している。例えば、パイプスタブ７２は標準ＮＷ４０フィッティングに対応する比率を有し、一方、第２フランジ３０および中央セクション７０はＮＷ４０フィッティングに比例する内径およびＮＷ５０フィッティングに比例する外径を有する。図示の構成は本質的なものではなく、第２カップリング部材２８は第１カップリング部材２４に対応する比率を有するようにおよびこの逆の関係を有するように構成できることは理解されよう。
図４に最も良く示すように、内側シール要素３６および外側シール要素３８は、一体ウェブ９０により連結され単体ボディを形成する。ウェブ９０は、内側シール要素３６に対する外側シール要素３８の半径方向位置を決定するスペーサとして機能する。内側シール要素３６および外側シール要素３８の各々は円形横断面にすることができかつ実質的に同じ直径にすることができる。ウェブ９０は真空システムのパイプカップリング２０の長手方向軸線に対して平行な方向の幅Ｗを有し、該幅Ｗは内側シール要素３６の直径（幅）および外側シール要素３８の直径（幅）より小さく、これにより、両シール要素３６、３８が第１フランジ２６と第２フランジ３０との間に配置されてこれらのフランジ２６、３０と係合すると、対向するシール面５０とシール面７４との間および内側シール要素３６と外側シール要素３８との間に空間４２が形成される。横断面で見て、ウェブ９０は、内側シール要素３６および外側シール要素３８のそれぞれの長手方向軸線（周方向軸線）９２、９４に対して垂直でかつ共平面内に配置された長手方向軸線を有するため、ウェブ９０は両シール要素３６、３８に対して実質的に中央に配置される。したがって、シールシステム３２が真空システムのパイプカップリング２０内に配置されるとき、ウェブ９０は空間４２のほぼ中央に配置される。ウェブ９０には少なくとも１つの横方向貫通孔９６が設けられており、流路４０から供給された加圧ガスがウェブ９０の両側で空間４２を充満させることができる。
内側シール要素３６および外側シール要素３８は異なる材料からなる。外側シール要素３８は比較的優れた機械的特性、例えば弾性および圧縮永久歪みに対する抵抗性を有する材料から選択された第１材料から作られる。第１材料として、例えばデュポン（DuPont）社の製造および販売に係るビトン（Viton、登録商標）のようなフルオロエラストマーがある。第２材料は、真空システムのパイプカップリング２０を通って流れる攻撃性薬品による攻撃に対する比較的優れた抵抗性または高温での比較的優れた安定性を有する材料から選択される。第２材料として、デュポン社の製造および販売に係るカルレッツ（Kalrez、登録商標）のグレードまたはプレシジョンポリマーエンジニアリング社（Precision Polymer Engineering Ltd.）の製造および販売に係るペルラスト（Perlast、登録商標）のグレードのようなぺルフルオロエラストマーがある。カルレッツ（登録商標）およびペルラスト（登録商標）の両者は、特に、高度の攻撃性を有する化学プロセシング用途および半導体ウェーハプロセシング用途に使用されるときに真空システムのパイプカップリングを通って流れる種類の広範囲の攻撃性工業グレードおよび電子グレードの薬品に対して信頼性のある長期間の稼働が行えることが判明している。ぺルフルオロエラストマーはまた、比較的優れた高温安定性を有する。カルレッツ（登録商標）およびペルラスト（登録商標）のグレードは、２７５℃から３２７℃までの最高連続稼働温度に対して評価されている。
第１および第２シール要素が作られる材料は、６０〜８０のショア硬さを有するが、現在好ましいショア硬さの値は７０である。
図４に示された例では、外側シール要素３８、ウェブ９０および内側シール要素３６のコアすなわち基体１０２は同じ第１材料で作られ、内側シール要素３６はまた、第２材料で作られたスリーブ１０４を有している。外側シール要素３８、ウェブ９０およびコア１０２は、スリーブ１０４よりも比較的優れた弾性または圧縮永久歪みを有するものとして選択されたビトン（登録商標）の選択されたグレードまたは他の材料で作ることができる。スリーブ１０４は、外側シール要素３８、ウェブ９０およびコア１０２が形成される材料よりも比較的優れた化学侵食耐性を有するものとして選択されたカルレッツ（登録商標）またはペルラスト（登録商標）または他の材料で作ることができる。カルレッツ（登録商標）およびペルラスト（登録商標）等のポリマーは比較的高価であるので、ビトン（登録商標）等の比較的安価な材料で作られるコアを設け、これをより高価な材料のスリーブで被覆することによりシールシステム３２のコストを低減できる。両シール要素３６、３８およびウェブ９０は同時成形により作ることができる。
シールシステム３２は更に、内側シールキャリヤ１０６および外側シールキャリヤ１０８を有している。内側シールキャリヤ１０６は、適当な金属またはエンジニアリングプラスチック材料で作られた環状体であり、内側シール要素３６の半径方向内方に配置される。内側シールキャリヤ１０６は、内側シール要素３６に対面する僅かに凹んだ凹状面を備えた全体として矩形の横断面を有し、両部品の係合を容易にしている。外側シールキャリヤ１０８は、適当な金属またはエンジニアリングプラスチック材料で作られた環状体である。外側シールキャリヤ１０８は、内側シールキャリヤ１０６と同様または同じ横断面を有する内側本体部分と、凹状面が設けられた端部とは反対側の本体部分の端部に配置された幅広板状部分とにより形成された全体としてＴ型のセクションすなわち輪郭を有している。外側シールキャリヤ１０８は外側シール要素３８の支持体を形成しかつ両カップリング部材２４、２８の心出しを行う。他の例では、外側シールキャリヤの形状を図２および図３に示した内側シールキャリヤとほぼ同じ形状にし、かつ内側シールキャリヤの形状を図２および図３に示した外側シールキャリヤとほぼ同じ形状にして、内側シールキャリヤが両カップリング部材２４、２８の心出しを行うように構成することもできる。
図３を参照すると、固定システム３４は、クランプ面５２、７６と係合して第１および第２カップリング部材２４、２８を互いに近づく方向に押圧することにより両カップリング部材２４、２８を互いに解放可能に固定するのに使用されるクランプを有している。クランプは任意の適当な形態にすることができ、例えばＫＦフィッティングまたはＮＷフィッティングをクランプするのに、当業者に知られたクランプとすることができる。このようなクランプは当業者に知られているので、ここでは詳細に説明しない。
図５に示すように、真空パイプシステムのカップリング２０は、使用時に、パイプスタブ４８、７２を配管のそれぞれの長さに連結することにより、図１に示す排出システム１８の配管のような配管に嵌合される。パイプスタブ４８は一定長さの配管１１２に連結され、パイプスタブ７２は一定長さの配管１１４に連結される。パイプスタブ４８、７２と配管１１２、１１４とのそれぞれの連結は、任意の便利な既知の方法、例えば軌道溶接方法を用いて形成される円周溶接１１５により行うことができる。シールシステムは、固定システム３４により互いに固定される第１および第２カップリング部材２４、２８のシール面５０、７４の間に配置される。固定システム３４はクランプ面５２、７６上に作用して第１および第２カップリング部材２４、２８を一緒に押圧することにより、内側シール要素３６および外側シール要素３８を両シール面５０、７４の間で圧縮し、連結部をシールする。図２に示すように、内側シール要素３６および外側シール要素３８が圧縮されると、これらのシール要素３６、３８の側面がシール面５０、７４に対して平坦化される。
第１流路４０は、配管１１８および空気圧フィッティング１２０を介してガスモジュール１１６に連結されている。空気圧フィッティング１２０は配管１１８の一端に設けられかつ第１ボア６０の上流側端部内に嵌合される。加圧ガスがガスモジュール１１６から第１流路４０に供給され、該第１流路４０が加圧ガスを両シール面５０、７４と内側および外側シール要素３６、３８との間に形成された空間４２へと導く。第１流路４０の上流側の配管１１８には一方向弁１２２および流量制限器１２４が連結されている。配管１１８には第１トランスデューサ１２６が連結されており、流量制限器１２４の上流側の配管内の加圧ガスの圧力を検出することができる。一方向弁１２２は、空間４２内の圧力がガスモジュール１１６により供給される加圧ガスの圧力より高く上昇した場合に生じることがある逆流によってガスモジュール１１６でのガスが汚染されることを防止する。流量制限器１２４は僅かに多孔質の材料から作られており、ガスの流れがダムのように作用することを防止し、僅かなガスが流れることを可能にする。或いは、流量制限器１２４は、精密計量弁または中実材料に設けられた微細キャピラリ孔で構成できる。
第２流路８０の下流側端部は、配管１３０の一端に設けられた空気圧フィッティング１２８に連結されている。配管１３０は、第１流路４０から空間４２を通って第２流路８０内に流入した加圧ガスを受入れて、該該ガスを真空システムのパイプカップリング２０から排出させるように導く。配管１３０は、加圧ガスを適当なフィルタ、トラップまたは他の適当な機器１３６を通して戻すか、他の真空システムのパイプカップリング２０の第１流路４０に導く。配管１３０には、第２流路８０から排出された加圧ガスの圧力を検出する第２トランスデューサ１３２が連結されている。第１および第２トランスデューサ１２６、１３２は、検出した圧力Ｐ１（トランスデューサ１２６）およびＰ２（トランスデューサ１３２）を表示する信号をコントローラに伝達するコントローラまたは決定ユニット１３４に接続されている。
加圧ガスの供給はガスモジュール１１６により制御される。ガスモジュール１１６は、リザーバ１３８からのガスの供給を調整するアクティブマニホルドを有している。ガスモジュール１１６は、加圧ガスを、真空システムのパイプカップリング２０を通って流れる排出ガスの圧力より高い圧力で配管１１８に供給するように設定される。供給圧力は２バール（約２００ＫＮ/ｍ2）にすることができる。ガスモジュール１１６は、配管１１８に供給されるガスの特性例えば流量およびガス圧力を表示する信号をコントローラ１３４に送るように構成されている。ガスモジュール１１６は、加圧ガスを真空システムのパイプカップリング２０に供給することに加え、パージガスを、パイプカップリングが一部品となっている真空システム内の異なる場所に分配するのに使用される。
使用時には、ガスモジュール１１６からの加圧ガスは、配管１１８および第１流路４０を通って空間４２に供給される。加圧ガスは、シールシステム３２を膨張させるように機能しかつ空間４２から第２流路８０を通って配管１３０内に導かれる。内側シール要素３６および外側シール要素３８が完全無欠な正常状態においては、圧力トランスデューサ１２６、１３２により検出される圧力は定常かつ均一でなくてはならず、かつコントローラ１３４が受けた信号は、２つの圧力間の終始一貫したすなわち定常状態の差を表示すべきである。内側シール要素または外側シール要素のいずれか一方が故障すると、流量制限器１２４の下流側の圧力が低下して、圧力トランスデューサ１２６、１３２からコントローラが受ける信号により表示される圧力差に顕著な変化が生じる。コントローラ１３４は、第１および第２トランスデューサ１２６、１３２から受けた信号を比較して、シールシステム３２の状態を決定するように構成されている。この比較が相対圧力の変化を示す場合には、コントローラ１３４は、シール要素の一方が故障したことを決定し、インジケータによりシールシステム３２が故障した旨を表示させる。インジケータは、例えば閃光またはメッセージ等の他の可視警告のような視覚表示をスクリーン等に表示するか、可聴アラームによってシールシステムが故障したことを表示することができる。コントローラ１３４からの信号は、コントローラに接続された専用インジケータに送るのではなく、真空システムのパイプカップリング２０のコンピュータ化されたコントロールシステムに送ることができ、或る例では、コントローラはこのようなコンピュータ化されたコントロールシステムと一体化させることができる。
シールシステム３２のシール要素３６、３８の一方が故障した場合には、真空カップリングシステム２０の一体性が直ちに損なわれないようにするため、他方のシール要素は機能し続けるべきである。これにより、補修のための時間を真空システムの作動に組織化しかつスケジュール化することができる。
ガスモジュール１１６により供給される加圧ガスは、窒素、または酸素を含まない窒素のような不活性ガスにすることができる。したがって、外側シール要素３８が故障した場合、大気中に放散される全てのものは不活性ガスであり、一方、内側シール要素３６が故障した場合、真空システムのパイプカップリング２０を通って流路に流入するガスが、カップリングを通って流れる排出ガスと反応するトリガとなることはない。このことは、カップリングを通って流れるガスが自発燃焼し易い場合に重要なことである。
空間４２内に加圧ガスが存在しない場合に内側シール要素３６が故障すると、外側シール要素３８は、真空システムのパイプカップリング２０を通って流れる排出ガスに潜在的に露出されてしまうことになる。このため、多くの作動環境において、外側シール要素３８が化学的損傷に曝されることになり、内側シール要素よりも良く耐える能力を備えていない。しかしながら、第１流路４０を通って空間４２内に供給される加圧ガスは外側シール要素３８の遮蔽物として機能し、真空システムのパイプカップリング２０を通って流れる排出ガスから外側シール要素３８を保護し、これにより、シールシステム３２の交換を可能にすべく真空システムのパイプカップリング２０が分解される前に使用し続けることが可能な期間を延長できる。
図６は、シール要素３２の代わりに真空システムのパイプカップリング２０に使用できるシールシステム３３２を示すものである。このシールシステム３３２は、内側シール要素３３６と、外側シール要素３３８と、スペーサ３９０とを有している。
内側シール要素３３６は、化学的攻撃に対する比較的優れた抵抗性および優れた高温安定性を有する材料で作られたＯ-リングである。内側シール要素３３６は、例えばカルレッツ（登録商標）またはペルラスト（登録商標）のようなぺルフルオロエラストマーから作られている。内側シール要素３３６は、ビトン（登録商標）のような比較的安価な材料で作られたコアまたは基体を有し、該基体はカルレッツ（登録商標）、ペルラスト（登録商標）等で作られた比較的高価な外側層でコーティング、スリーブ被覆または適当に被覆されている。外側シール要素３３８は、弾性および圧縮永久歪みに対する抵抗性等の比較的優れた機械的特性を有する材料、例えばビトン（登録商標）のようなフルオロエラストマーで作られたＯ-リングである。
シールシステム３３２では、内側および外側シール要素３３６、３３８は、シールシステム３２におけるように一体ウェブにより連結する代わりに別々の本体で構成され、両シール要素３３６、３３８は別体スペーサ３９０により分離すなわち間隔を隔てられている。スペーサ３９０は、矩形横断面を有する環状体であり、例えばアルミニウムまたはステンレス鋼等の任意の適当な金属またはエンジニアリングプラスチックで作ることができる。スペーサ３９０のそれぞれの反対側の面４００、４０２僅かに凹状になっており、両シール要素３３６、３３８との係合を容易にしかつ両シール要素に対してスペーサを心出しすることができる。
スペーサ３９０は真空システムのパイプカップリング２０の長手方向軸線に対して平行な方向の幅Ｗを有し、この幅Ｗは内側シール要素３３６および外側シール要素３３８の直径（幅）より小さい。このため、両シール要素３３６、３３８が第１および第２フランジ２６、３０の間に配置されかつこれらのフランジ２６、３０と係合したときに、対向するシール面５０、７４の間および内側および外側シール要素３３６、３３８の間に空間４２が形成される。横断面において、スペーサ３９０は、内側および外側シール要素３３６、３３８のそれぞれの長手方向軸線（周方向に延びる軸線）３９２、３９４に対して垂直に配置された長手方向軸線を有し、これにより、ウェブは、空間４２の中央に配置されるように、両シール要素３３６、３３８に対して、したがってシール面５０、７４に対して実質的に中央に配置される。
スペーサ３９０には複数の横方向貫通孔３９６が設けられており、流路４０から供給される加圧ガスがスペーサ３９０の両側で空間４２を充満できるようにする。スペーサ３９０の少なくとも一方の側面には、各貫通孔３９６の回りに凹部３９８が設けられている。
シールシステム３３２は更に、内側シールキャリヤ４０６および外側シールキャリヤ４０８を有している。これらのコンポーネンツは、図２〜図４に示した内側および外側シールキャリヤ１０６、１０８と同じもので構成でき、したがって再び詳細には説明しない。
図示の例では、固定システムは、第１および第２カップリングを互いに解放可能にクランプするのに使用されるクランプからなる。固定システムは、当業界で知られたＫＦフィッティングおよびＮＷフィッティングの固定コンポーネンツに使用される既知の迅速解放クランプと同じまたは同様な作動原理の迅速解放クランプで構成できると現在考えている。本発明はこれに限定されるものではなく、原理において、固定システムは、第１および第２カップリング部材を互いに解放可能に固定するのに適した任意の装置またはコンポーネンツの装置で構成でき、複数のボルト、ねじまたはスタッド係合ナットまたはカップリング部材の一方に設けられたねじ孔を含むがこれらに限定されるものではない。
図示の例では、内側シール要素と外側シール要素との間隔を決定するのに別体スペーサまたは一体ウェブが設けられている。他の例では、スペーサは内側シール要素および外側シール要素の一方と一体にかつ他方とは別体に構成できる。
図５により示された例では、配管１３０が第２真空システムのパイプカップリング２０の第１カップリング部材の第１流路に任意に連結されているものが示されている。このように、加圧ガス供給源を一連の真空システムのカップリングの流路に連結することにより、２つ以上の真空システムのパイプカップリングをモニタリングするシールシステムに１つのガス供給源を使用できる。
或る例では、真空システムのパイプカップリングは、例えば既存の設備に取付けられるキットとして市販できる。他の例では、真空システムのパイプカップリングは、真空システムの配管に取付けられる状態にした第１および第２カップリング部材を備えた真空システムの部品として市販できる。
２０ 真空システムのパイプカップリング
２４ 第１カップリング部材
２６ 第１フランジ
２８ 第２カップリング部材
３０ 第２フランジ
３２、３３２ シールシステム
３４ 固定システム
３６、３３６ 内側シール要素
３８、３３８ 外側シール要素
９０ 一体ウェブ
１０６、４０６ 内側シールキャリヤ
１０８、４０８ 外側シールキャリヤ
３９０ 別体スペーサ
２４ 第１カップリング部材
２６ 第１フランジ
２８ 第２カップリング部材
３０ 第２フランジ
３２、３３２ シールシステム
３４ 固定システム
３６、３３６ 内側シール要素
３８、３３８ 外側シール要素
９０ 一体ウェブ
１０６、４０６ 内側シールキャリヤ
１０８、４０８ 外側シールキャリヤ
３９０ 別体スペーサ
Claims (36)
- 第１カップリング部材と、
第２カップリング部材と、
第１カップリング部材と第２カップリング部材との間に配置されて両カップリング部材の間をシールするシールシステムと、
第２カップリング部材に対して第１カップリング部材を解放可能に固定する固定システムとを有し、
前記シールシステムは内側シール要素および外側シール要素を有し、第１カップリング部材には流路が設けられており、該流路は、使用時に内側シール要素と外側シール要素との間に形成される空間に加圧ガスを導いて、内側シール要素が故障した場合にパイプカップリングを通って流れる流体から外側シール要素を遮蔽するように構成されており、
前記内側シール要素および外側シール要素は、前記空間内に受入れられるように構成されたスペーサにより分離されており、
前記第２カップリング部材には流路が設けられ、スペーサには、第１カップリング部材の流路からの加圧ガスが第２カップリング部材の流路に流れることを可能にするように構成された少なくとも１つの貫通孔が設けられており、
前記第１カップリング部材の流路の入口端に連結される第１パイプと、第１パイプに連結される流量制限器および第１トランスデューサとを有し、該第１トランスデューサは、流量制限器より上流側の第１パイプ内を流れる加圧ガスの圧力を表示する信号を発生でき、第２カップリング部材の流路の出口端に連結される第２パイプと、第２パイプに連結されて該第２パイプ内を流れる加圧ガスの圧力を表示する信号を発生する第２トランスデューサと、前記信号を受けて、第１および第２トランスデューサから受けたそれぞれの信号の比較に基づいてシールシステムの状態を決定する決定ユニットとを更に有することを特徴とする真空システムのパイプカップリング。 - 前記スペーサは、内側シール要素および外側シール要素の少なくとも一方と一体であることを特徴とする請求項１記載の真空システムのパイプカップリング。
- 前記内側シール要素は一定の幅を有し、外側シール要素も一定の幅を有し、前記スペーサの少なくとも一部は、内側シール要素および外側シール要素のそれぞれの幅よりも小さい幅を有することを特徴とする請求項１または２記載の真空システムのパイプカップリング。
- 前記外側シール要素は第１材料からなり、内側シール要素は前記第１材料とは異なる第２材料からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の真空システムのパイプカップリング。
- 前記第１材料は、第２材料よりも優れた圧縮永久歪み特性を有することを特徴とする請求項４記載の真空システムのパイプカップリング。
- 前記第２材料は、
ｉ）第１材料よりも優れた高温安定性、および
ｉｉ）第１材料よりも優れた化学的侵食に対する抵抗性
の少なくとも１つを有することを特徴とする請求項４または５記載の真空システムのパイプカップリング。 - 前記第１材料はフルオロエラストマーであることを特徴とする請求項４、５または６のいずれか１項記載の真空システムのパイプカップリング。
- 前記第２材料はペルフルオロエラストマーであることを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項記載の真空システムのパイプカップリング。
- 前記内側シール要素は基体を有し、第２材料は前記基体上に支持されていることを特徴とする請求項４〜８のいずれか１項記載の真空システムのパイプカップリング。
- 前記第１材料および第２材料の少なくとも一方は６０〜８０のショア硬さを有することを特徴とする請求項４〜９のいずれか１項記載の真空システムのパイプカップリング。
- 前記第１カップリング部材は第１シール面を備えた第１フランジを有し、第２カップリング部材は第２シール面を備えた第２フランジを有し、前記シールシステムは、使用時に第１シール面と第２シール面との間に配置されてこれらのシール面と係合し、前記空間は第１シール面と第２シール面との間および内側シール要素と外側シール要素との間に形成されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項記載の真空システムのパイプカップリング。
- 真空システムにおいて、
第１主パイプと、
第２主パイプと、
第１主パイプを第２主パイプに連結する真空システムのパイプカップリングとを有し、
該真空システムのパイプカップリングは、
第１主パイプに連結される第１カップリング部材と、
第２主パイプに連結される第２カップリング部材と、
第１カップリング部材と第２カップリング部材との間に配置され両カップリング部材の間をシールするシールシステムと、
第１カップリング部材を第２カップリング部材に解放可能に固定する固定システムとを有し、
前記シールシステムは内側シール要素と、該内側シール要素から間隔を隔てた外側シール要素とを有し、第１カップリング部材には、加圧ガスを内側シール要素と外側シール要素との間の空間に導いて、内側シール要素が故障した場合に、パイプカップリングを通って流れる流体から外側シール要素を遮蔽するように構成された流路が設けられており、
前記内側シール要素および外側シール要素は、前記空間内に受入れられるように構成されたスペーサにより分離されており、
前記第２カップリング部材には流路が設けられ、スペーサには、第１カップリング部材の流路からの加圧ガスが第２カップリング部材の流路に流れることを可能にするように構成された少なくとも１つの貫通孔が設けられており、
前記第１カップリング部材の流路の入口端に連結される第１パイプと、第１パイプに連結される流量制限器および第１トランスデューサとを有し、該第１トランスデューサは、流量制限器より上流側の第１パイプ内を流れる加圧ガスの圧力を表示する信号を発生でき、第２カップリング部材の流路の出口端に連結される第２パイプと、第２パイプに連結されて該第２パイプ内を流れる加圧ガスの圧力を表示する信号を発生する第２トランスデューサと、前記信号を受けて、第１および第２トランスデューサから受けたそれぞれの信号の比較に基づいてシールシステムの状態を決定する決定ユニットとを更に有することを特徴とする真空システム。 - 前記スペーサは、内側シール要素および外側シール要素の少なくとも一方と一体であることを特徴とする請求項１２記載の真空システム。
- 前記内側シール要素は一定の幅を有し、外側シール要素も一定の幅を有し、スペーサは、内側シール要素および外側シール要素のそれぞれの前記幅より小さい幅を備えた少なくとも一部を有することを特徴とする請求項１２または１３記載の真空システム。
- 前記外側シール要素は第1材料からなり、内側シール要素は、第１材料とは異なる第２材料からなることを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか１項記載の真空システム。
- 前記第１材料は、第２材料よりも優れた圧縮永久歪み特性を有することを特徴とする請求項１５記載の真空システム。
- 前記第２材料は、
ｉ）第１材料よりも優れた高温安定性、および
ｉｉ）第１材料よりも優れた化学的侵食に対する抵抗性
の少なくとも１つを有することを特徴とする請求項１５または１６記載の真空システム。 - 前記第１材料はフルオロエラストマーであることを特徴とする請求項１５、１６または１７のいずれか１項記載の真空システム。
- 前記第２材料はペルフルオロエラストマーであることを特徴とする請求項１５〜１８のいずれか１項記載の真空システム。
- 前記内側シール要素は基体を有し、第２材料は前記基体上に支持されていることを特徴とする請求項１５〜１９のいずれか１項記載の真空システム。
- 前記第１材料および第２材料の少なくとも一方は６０〜８０のショア硬さを有することを特徴とする請求項１５〜２０のいずれか１項記載の真空システム。
- 前記第１主パイプおよび第２主パイプは、真空ポンプから排出ガスを受入れることを特徴とする請求項１２〜２１のいずれか１項記載の真空システム。
- 真空システムのパイプカップリングのシールシステムを保護する方法であって、パイプカップリングが第１カップリング部材を有し、該第１カップリング部材が固定システムにより第２カップリング部材に解放可能に固定され、シールシステムが第１カップリング部材と第２カップリング部材との間をシールし、シールシステムが内側シール要素と、該内側シール要素から間隔を隔てた外側シール要素とを備えている構成の真空システムのパイプカップリングのシールシステムを保護する方法において、加圧ガスを、第１カップリング部材に設けられた流路を通して、内側シール要素と外側シール要素との間に形成された空間に流入させ、内側シール要素が故障した場合に、真空システムのパイプカップリングを通って流れるガスから外側シール要素を遮蔽し、
前記内側シール要素および外側シール要素は、前記空間内に受入れられるように構成されたスペーサにより分離されており、
前記第２カップリング部材には流路が設けられ、スペーサには、第１カップリング部材の流路からの加圧ガスが第２カップリング部材の流路に流れることを可能にするように構成された少なくとも１つの貫通孔が設けられており、
前記第１カップリング部材の流路の入口端に連結される第１パイプと、第１パイプに連結される流量制限器および第１トランスデューサとを有し、該第１トランスデューサは、流量制限器より上流側の第１パイプ内を流れる加圧ガスの圧力を表示する信号を発生でき、第２カップリング部材の流路の出口端に連結される第２パイプと、第２パイプに連結されて該第２パイプ内を流れる加圧ガスの圧力を表示する信号を発生する第２トランスデューサと、前記信号を受けて、第１および第２トランスデューサから受けたそれぞれの信号の比較に基づいてシールシステムの状態を決定する決定ユニットとを更に有することを特徴とする方法。 - 前記加圧ガスは不活性ガスであることを特徴とする請求項２３記載の方法。
- 前記真空システムのパイプカップリングを通って流れるガスは、真空ポンプからの排出ガスであることを特徴とする請求項２３または２４記載の方法。
- 前記真空システムのパイプカップリングを通って流れるガスは第１圧力にあり、加圧ガスは第１圧力より大きい第２圧力にあることを特徴とする請求項２３、２４または２５のいずれか１項記載の方法。
- 前記両圧力は大気圧より高いことを特徴とする請求項２６記載の方法。
- 第１カップリング部材と、
第２カップリング部材と、
第１カップリング部材と第２カップリング部材との間に配置されて両カップリング部材の間をシールするシールシステムと、
第２カップリング部材に対して第１カップリング部材を解放可能に固定する固定システムとを有し、
前記シールシステムは、第１材料からなる外側シール要素と、第１材料とは異なる第２材料からなる内側シール要素とを有しており、
前記内側シール要素および外側シール要素は、内側シール要素と外側シール要素との間に形成された空間内に受入れられるように構成されたスペーサにより分離されており、
前記第２カップリング部材には流路が設けられ、スペーサには、第１カップリング部材の流路からの加圧ガスが第２カップリング部材の流路に流れることを可能にするように構成された少なくとも１つの貫通孔が設けられており、
前記第１カップリング部材の流路の入口端に連結される第１パイプと、第１パイプに連結される流量制限器および第１トランスデューサとを有し、該第１トランスデューサは、流量制限器より上流側の第１パイプ内を流れる加圧ガスの圧力を表示する信号を発生でき、第２カップリング部材の流路の出口端に連結される第２パイプと、第２パイプに連結されて該第２パイプ内を流れる加圧ガスの圧力を表示する信号を発生する第２トランスデューサと、前記信号を受けて、第１および第２トランスデューサから受けたそれぞれの信号の比較に基づいてシールシステムの状態を決定する決定ユニットとを更に有することを特徴とする真空システムのパイプカップリング。 - 前記スペーサは、内側シール要素および外側シール要素の少なくとも一方と一体であることを特徴とする請求項２８記載の真空システムのパイプカップリング。
- 前記内側シール要素は一定の幅を有し、外側シール要素も一定の幅を有し、前記スペーサの少なくとも一部は、内側シール要素および外側シール要素のそれぞれの幅よりも小さい幅を有することを特徴とする請求項２８または２９記載の真空システムのパイプカップリング。
- 前記第１材料は、第２材料よりも優れた圧縮永久歪み特性を有することを特徴とする請求項２８〜３０のいずれか１項記載の真空システムのパイプカップリング。
- 前記第２材料は、
ｉ）第１材料よりも優れた高温安定性、および
ｉｉ）第１材料よりも優れた化学的侵食に対する抵抗性
の少なくとも１つを有することを特徴とする請求項２８〜３１のいずれか１項記載の真空システムのパイプカップリング。 - 前記第１材料はフルオロエラストマーであることを特徴とする請求項２８〜３２のいずれか１項記載の真空システムのパイプカップリング。
- 前記第２材料はペルフルオロエラストマーであることを特徴とする請求項２８〜３３のいずれか１項記載の真空システムのパイプカップリング。
- 前記内側シール要素は基体を有し、第２材料は前記基体上に支持されていることを特徴とする請求項２８〜３４のいずれか１項記載の真空システムのパイプカップリング。
- 前記第１材料および第２材料の少なくとも一方は６０〜８０のショア硬さを有することを特徴とする請求項２８〜３５のいずれか１項記載の真空システムのパイプカップリング。
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