KR100972070B1 - 두 개의 상호연결된 공정 유닛을 증기 밀봉식으로 차단시키기 위한 밸브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 두 개의 상호연결된 공정 유닛을 증기 밀봉식으로 차단시키기 위해 이용되는 밸브(1)에 관한 것이다. 상기 밸브(1)는 외측 방습 자켓, 및 덕트 내에 장착되는 차단 기구(12)를 개별적으로 구비한 두 개의 진공 증발기를 연결하는 연속 덕트(3)를 포함한다. 본 발명의 목적은 기능적 신뢰성이 개선되도록 두 개의 상호연결된 진공 공정 챔버를 증기 밀봉식으로 차단시키는 밸브를 생성시키는 것이다. 본 발명의 목적은 밸브를 감싸도록 구성되는 가열 장치(15)에 열전도 방식으로 연결되는 증기 응축 방지 영역을 갖춘 밸브 덕트의 증기 충돌 표면을 제공함으로써 달성된다.

Description

두 개의 상호연결된 공정 유닛을 증기 밀봉식으로 차단시키기 위한 밸브 {VALVE USED FOR VAPOR-TIGHTLY DISCONNECTING TWO INTERCONNECTED PROCESS UNITS}
본 발명은 연속 덕트를 이용하여 두 개의 상호연결 공정 유닛을 증기 밀봉식으로 차단시키기 위한 밸브에 관한 것이며, 상기 덕트는 두 개의 공정 유닛과 덕트 내에 장착된 차단 기구를 연결하고 있다.
가스, 액체 및 다량의 생성물을 차단하기 위한 밸브가 현존한다. 이는 통상적으로 화학 또는 진공 구조물 내에 이용된다.
종래 기술에 공지된 밸브의 단점은 기능성 및 신뢰성이 특히, 물리 기상 증착(PVD)의 수단에 의해 금속 재료로 기판을 코팅하기 위한 진공 시스템 내 에서 고온, 증기형 코팅 재료와의 충돌로 인해 보장될 수 없다는 점이다.
한편, 이러한 원인은 증기형 코팅 재료가 밸브의 덕트 벽 상에 침전물을 통해 흐른다는 사실로부터 알 수 있다. 코팅 재료는 개방 밸브 위치로 고온 증기의 형태로 밸브를 통해 운반 되어야만 하며, 폐쇄 밸브 위치 상태로 코팅 재료를 공급하는 측면부의 공정 공간으로부터 떨어져 고온 증기를 유지해야만 한다. 동시에 응축 증착물은 공정 온도와 관련하여 보다 차가운 밸브의 성분에서 발생한다. 연속적인 개발 층 구조물은 이동을 실현하기 위한 의도된 기능 허용 오차와 같이, 개방 및, 특히, 밸브의 폐쇄 기능의 기능적 제한 또는 기능적 장애를 야기하며, 밀봉을 위한 서로에 대한 정합 형상이 영향을 받는다.
한편, 불필요한 합금 형성이 증기형 금속 코팅 재료와 종래 기술에 대응하는 밸브의 경우 밸브 자체 사이에서 발생하며, 이는 밸브에 비가역적인 손상을 야기한다. 이러한 두 가지 모두의 효과는 전체 진공 시스템의 기능적 성능에 영향을 미친다.
따라서 본 발명의 목적은 두 개의 상호 연결된 진공 공정 챔버를 증기 밀봉식(vapor-proof manner)으로 차단시키는 기능적 신뢰성이 개선된 밸브를 제공하는 것이다.
본 발명에 따라서, 본 발명의 목적은 밸브 덕트의 증기 충돌 표면이 증기 응축 방지 영역을 포함하는 사실에 의해 해결되며, 이러한 증기 응축 방지 영역은 밸브 덕트의 전체 영역에서 이루어지며, 상기 영역은 밸브를 덮도록 구성되는 가열 장치에 열전도 방식으로 연결된다.
덕트 벽의 충분히 높은 온도로 인해서, 상부에서 발생하는 증기형 코팅 재료는 재 기화되어 덕트 내측으로 반영된다. 온도가 높아질수록, 이러한 효과는 점점 증대된다. 표면 상의 온도가 높아짐에 따라서, 관통하여 흐르는 증기형 코팅 재료의 증착 양은 압력과 관련된 관련 코팅 재료의 증착 온도 이상의 온도에서 본질적으로 응축 증착물의 이송이 없을 때 까지 감소한다.
20℃ 내지 1000℃, 바람직하게는 20℃ 내지 800℃의 범위의 이용 온도에서 밸브의 내압 및 내온을 위해서 밸브 바디는 본질적으로 대응하는 고 열 안정성을 갖춘 재료로 제조된다. 마찬가지로, 덕트 내에 위치되는 모든 다른 성분은 이에 대응하는 높은 또는 보다 높은 열 안정성을 갖춘 재료로 구성된다. 모든 성분은 또한, 덕트의 영역 내에 또는 덕트 표면 상에 위치되지 않으며, 강도, 특히, 높거나 보다 높은 온도에서의 강도, 길이방향 연장 계수 및 코팅 재료의 내습에 관하여 재료의 선택에서 서로 알맞다.
*본 발명의 목적은 차단 장치가 덕트 표면의 전체 영역, 부가적으로 덕트의 증기 충돌 표면에 가열 장치를 통해 열전도 방식으로 연결된다면 달성된다.
이러한 방식으로 증기형 코팅 재료의 응축은 밸브의 전체 경로를 따라서 방지된다. 이러한 목적을 위해서, 전기 저항 가열 장치로서 바람직한 방사 가열 장치는 밸브 바디 둘레에 가열 장치로서 장착된다.
폐쇄 밸브 위치 상태를 갖는 두 개 챔버 사이의 온도 차이에서 기화의 공정 공간(제 2 진공 공정 챔버)을 통해 증발의 공정 공간(제 1 진공 공정 챔버)의 온도 영향을 감소시키기 위해서, 밸브 덕트의 하나 이상의 섹션이 덕트의 나머지 섹션 방향과 상이한 덕트 경로의 방향을 포함하고 있다면 유리하다.
이에 대해, 대안적으로 또는 부가적으로, 다른 실시예에서 밸브의 관련 측면 상의 두 개의 덕트 개구가 높이 조절 및/또는 덕트 개구 사이의 측면 거리 조절로 서로 정렬 된다는 점에서, 온도의 감소가 폐쇄 밸브 위치 상태의 이들 사이의 온도 차이에서 다른 진공 공정 챔버에 의해 한 공정 챔버 상에 영향을 미치는 것이 관찰된다.
덕트 가열 장치가 서로 독립적인 두 개 이상의 가열 부품을 포함한다면, 하나의 가열 부품은 차단 장치로부터 연장하는 두 개의 덕트 부분들 중 하나의 영역 내에 위치되는 것이 유리하다. 이러한 방식으로 관련 공정 상태로 조절되는 온도 체제는 증기 입구 및 증기 출구 측면 다시 말해, 기화 및 증발 측면 상에서 생성될 수 있다.
일 실시예에서, 차단 장치는 밀봉부를 포함하여, 밀봉부가 덕트 표면 내의 원주형 돌출부 상에 위치되는 것으로 관찰된다.
밀봉부는 바람직하게, 원주형 평면 밀봉부로서 디자인되며, 덕트 표면 내의 원주형 돌출부 상에 놓인다. 섬유 밀봉부와 같은 밀봉부의 다른 적합한 실시예는 본 발명에 의해서 기재되기도 한다. 그러나, 밀봉부는 항상 덕트 표면으로서 적어도 동일한 내열 응력을 나타낸다.
바람직한 다른 디자인에서, 차단 장치는 단부 측면 상에 밸브 디스크를 갖춘 태핏(tappet)을 포함한다.
태핏은 덕트의 흐름 방향에서, 각도를 형성하여, 바람직하게 다소 횡방향으로 위치된다. 태핏의 단부 측면 상에 위치된 밸브 디스크는 태핏 베어링에 의해 덕트 내 덕트 벤드의 영역 내에 선형 이동을 하기 위해서 유지된다. 태핏 베어링은 하나 이상의 바람직하게는 두 개 이상의 엇갈려 배치된, 밸브의 진공 방습 디자인용 태핏 둘레에 원주 방향으로 위치되는 밀봉부를 포함한다.
개방 밸브 위치 상태의 경우에, 밸브 디스크는 덕트 벤드를 해제하며 덕트 벤드 내의 공간 홈 내에 위치된다. 폐쇄 밸브 위치 상태의 경우에, 밸브 디스크는 돌출부 상의 밀봉부 상에 또는 덕트 내의 밸브 디스크에 평행하게 형성되는 돌출부 상에 위치된다. 따라서, 덕트 개구 영역은 디스크 밸브의 기능에 의해 전체 원주와 관련하여 폐쇄될 수 있다.
특히 바람직한 다른 실시예에서, 태핏 및/또는 밸브 디스크는 내부 공간을 포함하는 것으로 관찰된다. 가열 장치가 내부 공간 내에 위치된다면 가장 바람직할 수 있다. 부가적으로 가열 방사선으로 가열하는 가열 장치로 인해 덕트의 주변 챔버 내측으로의 완성된 가열 정도가 보증된다.
본 발명은 실시예를 기초로 하여 아래에 설명된다. 관련 도면에 대한 설명은 다음과 같다.
도 1 및 도 2는 밸브 하우징(2) 및 덕트 내에 장착되는 차단 장치를 통해 통과하는 덕트(3,3')를 갖춘 본 발명에 따른 밸브(1)를 도시하고 있다.
진공 코팅용 공정 온도로 밸브의 내압력 및 온도를 위해서, 덕트, 태핏 및/또는 밸브를 포함하는 밸브 바디는 본질적으로, 이에 대응하는 높은 열 안정성을 갖춘 탄소로 이루어진 흑연 또는 다른 재료로 제조된다. 동일한 방식으로, 덕트(3,3') 내에 위치되는 모든 다른 성분은 동일하거나 비교될 수 있는 열적으로 안정한 재료로 구성된다. 덕트(3,3') 내에 또는 덕트 표면 상에 위치되지 않는 다른 성분에 있어서, 다른 열적으로 안정한 재료가 이용될 수 있으며, 예를 들어 고온 안정 강 또는 유사한 강 합금이 있다.
플랜지는 조립 목적을 위해서 제 1 덕트 개구(4) 상에 장착된다. 덕트 경로는 두 개의 덕트 단부가 덕트 개구(4,4') 상에 평행하게 즉, 선형이 아니게 정렬되도록 플랜지(5)를 구비한 개구로부터 개시되는 90°의 제 2 벤드(6') 및 90°의 제 1 벤드(6)를 필수 구성으로 포함한다. 덕트(3)는 제 2 벤드(6') 및 제 2 덕트 개구(4')의 영역 내에 관형 또는 원형으로 형성된다. 제 1 벤드(6)에서, 원주형, 실시예에서, 링형 돌출부는 제 1 덕트(3) 내로 도입되어 밀봉부(10)를 지지하기 위한 홈이 돌출부(9) 내에 형성된다. 돌출부(9)의 외경은 제 1 벤드(6) 내의 디스크 밸브(8)를 위한 원형 홈의 직경에 대응한다.
디스크 밸브(8)는 태핏(11) 및 태핏(11)의 단부 상에 장착되는 밸브 디스크(12)로 구성된다. 태핏(11)은 두 개의 단부 측면 덕트 부분에 횡방향으로 밸브 하우징(2)으로부터 돌출한다. 밀봉부(10)를 갖춘 홈(7)은 밸브 하우징(2) 상에서 외측으로 태핏 출구를 원주형으로 둘러싸는 통로 영역 내에 도입된다. 게다가, 엇갈려 배치된 몇몇의 밀봉부(10)를 갖춘 밀봉 바디(13)는 태핏(11)의 출구 영역 내에 장착된다. 태핏(11)은 또한, 밸브(1)가 폐쇄되며, 밸브 트레인(미도시)에서 단부 측면 상에 연결되는 경우에도 밀봉 바디(13)로부터 돌출한다.
도 1은 개방된 밸브를 도시하고 있다. 밸브 디스크 직경은 홈 직경 보다 작으며, 밸브 디스크(12)의 두 측면들 사이의 압력 차이는 밸브 디스크(12) 둘레의 관통하는 흐름으로 인해 디스크 밸브 이동의 경우에 감소되는 결과를 갖는다. 디스크 밸브(8)는 개방 위치 상태인 경우에 제 1 벤드(6) 내의 원형 홈(7) 내에 위치되어, 관통하여 흐르기 위해 제 1 덕트(3)를 해제시킨다.
도 2는 폐쇄된 밸브를 도시하고 있다. 밸브 디스크(12)는 제 1 덕트(3) 내의 밸브 디스크(12)에 평행하게 형성되는 돌출부(9) 내의 밀봉부(10) 상에 위치된다. 덕트 통로는 디스크 밸브(8)의 기능에 의해 원주형으로 밀봉된다.
밸브 하우징(2)은 디스크 밸브(8)의 조립 해제를 위해 두 개의 부품으로 디자인되어, 태핏(11)이 통과하는 밸브 하우징(2) 영역에서 하우징 벽은 하우징 커버(14)로서 형성되고, 이 하우징 커버는 밸브 하우징(2)의 나머지 부분으로부터 탈착 가능하며 밀봉부(10)와 함께 증기 밀봉식으로 다시 고정될 수도 있다. 하우징 커버 직경은 동시에 밸브 디스크 직경 보다 크다. 밀봉 바디(13)는 하우징 커버(14) 상에 장착된다.
가열 장치(15)는 부품 상에 추가로 밸브 하우징(2) 둘레에 전기 저항 가열 장치의 형태로 방사성 가열 장치로서 장착된다. 밸브 하우징(2)은 가열 장치에 의해 약 1000 ℃ 이하로 가열될 수 있다. 동시에, 디스크 밸브(8)는 재료의 양호한 열전도성 및 가열 방사를 통해 덕트 벽과 같이 동일한 온도로 가열된다. 이러한 방식으로, 덕트 표면 및 덕트(3,3') 내에 위치되는 모든 표면은 본질적으로, 가열 장치(15)에 의해 동질적으로 온도 제어될 수 있다.
도 1은 개방 상태에서의 본 발명에 따른 밸브의 단면도이며,
도 2는 폐쇄 상태에서의 본 발명에 따른 밸브의 단면도이다.

Claims (12)

  1. 두 개의 공정 유닛을 연결하는 연속적인 덕트(3,3') 및 상기 덕트 내에 장착되며 단부 측면 상에 밸브 디스크(12)를 구비한 태핏(11)을 포함하는 차단 장치를 이용하여, 두 개의 상호연결된 공정 유닛을 증기 밀봉식으로 차단시키기 위한 밸브에 있어서,
    상기 태핏(11) 및 상기 밸브 디스크(12) 중 어느 하나 이상이 탄소 또는 탄소를 함유하는 다른 재료를 필수구성으로 포함하고,
    방사성 가열 장치로서의 가열 장치(15)가 상기 밸브(1)를 감싸도록 상기 밸브의 하우징(2)의 둘레에 전기 저항 가열 장치의 형태로 열전도 방식으로 장착되며,
    이에 의해 증기에 노출되는 상기 밸브(1)의 덕트(3,3')의 전체 표면이 증기 응축 방지 영역(vapor condensation-repellent zone)이 되는,
    두 개의 상호연결된 공정 유닛을 증기 밀봉식으로 차단시키기 위한 밸브.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 차단 장치는 상기 가열 장치(15)를 통해 상기 덕트 표면의 전체 영역에 열 전도식으로 연결되는 것을 특징으로 하는,
    두 개의 상호연결된 공정 유닛을 증기 밀봉식으로 차단시키기 위한 밸브.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 밸브(1)의 상기 덕트(3,3')의 하나 이상의 섹션은 상기 덕트(3,3')의 나머지 섹션 방향과 상이한 상기 덕트 경로의 방향을 나타내는 것을 특징으로 하는,
    두 개의 상호연결된 공정 유닛을 증기 밀봉식으로 차단시키기 위한 밸브.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 덕트(3,3')의 두 개의 덕트 개구(4, 4')는 서로 높이 조절 및 덕트 개구 사이의 측면 거리 조절 중 어느 하나 이상으로 정렬되도록 위치하는 것을 특징으로 하는,
    두 개의 상호연결된 공정 유닛을 증기 밀봉식으로 차단시키기 위한 밸브.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서.
    상기 덕트(3,3')의 상기 가열 장치(15)는 두 개 이상의 가열 부품을 포함하며, 하나의 관련 가열 부품은 상기 차단 장치로부터 연장하는 상기 두 개의 덕트 섹션 중 하나의 영역 내에 위치되는 것을 특징으로 하는,
    두 개의 상호연결된 공정 유닛을 증기 밀봉식으로 차단시키기 위한 밸브.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 차단 장치는 밀봉부(10)를 포함하며, 상기 밀봉부(10)가 상기 덕트 표면 내의 원주형 돌출부(9) 상에 위치되는 것을 특징으로 하는,
    두 개의 상호연결된 공정 유닛을 증기 밀봉식으로 차단시키기 위한 밸브.
  7. 삭제
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 태핏(11)과 상기 밸브 디스크(12) 중 어느 하나 이상이 내부 공간을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    두 개의 상호연결된 공정 유닛을 증기 밀봉식으로 차단시키기 위한 밸브.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 내부 공간 내에 가열 장치(15)가 위치되는 것을 특징으로 하는,
    두 개의 상호연결된 공정 유닛을 증기 밀봉식으로 차단시키기 위한 밸브.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 밸브(1)는 전공식 개폐 구동(electro-pneumatic opening/closing)을 나타내는 것을 특징으로 하는,
    두 개의 상호연결된 공정 유닛을 증기 밀봉식으로 차단시키기 위한 밸브.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 덕트(3,3')는 탄소 또는 탄소를 함유하는 다른 재료를 필수구성으로 포함하여 형성되는(essentially formed from) 것을 특징으로 하는,
    두 개의 상호연결된 공정 유닛을 증기 밀봉식으로 차단시키기 위한 밸브.
  12. 삭제
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