KR102534303B1 - 온도 센서를 갖는 진공 밸브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 볼륨(volume) 또는 질량 유동을 제어하기 위한 및/또는유동 경로의 기밀 차단을 위한 진공 밸브(1')에 관한 것으로, 그 진공 밸브(1')는, 개구 축(H)을 정의하는 밸브 개구(2), 및 밸브 개구(2)를 둘러싸는 제1 밀봉 표면(3)을 갖는 밸브 시트(3); 질량 유동을 제어하기 위한 및/또는 유동 경로를차단하기 위한 밸브 폐쇄부(4) ― 밸브 폐쇄부(4)는 제1 밀봉 표면(3)에 대응하는 제2 밀봉 표면(6)을 가짐 ―; 및 밸브 폐쇄부(4)에 커플링된 구동 유닛(7)을 가지며, 그 구동 유닛(7)은, 밸브 폐쇄부(4)가, 밸브 폐쇄부(4) 및 밸브 시트(3)가 서로에 접촉하지 않는 개방 포지션(O)으로부터, 제1 밀봉 표면(3)과 상기 제2 밀봉 표면(6) 사이의 밀봉에 의해 제1 밀봉 표면(3)과 상기 제2 밀봉 표면(6) 상이의 밀봉 접촉이 이루어져, 결과적으로 밸브 개구(2)가 기밀 방식으로 밀봉되는 폐쇄 포지션으로, 그리고 다시 그 반대로 이동될 수 있도록 설계된다. 진공 밸브(1')는 적어도 하나의 온도 센서(10)를 갖고, 여기서, 온도 센서(10)는, 온도 센서(10)에 의해, 진공 밸브(1)의 적어도 일부에 관한 열 정보를 나타내는 측정 신호가 검출될 수 있도록 설계 및 배열된다.

Description

온도 센서를 갖는 진공 밸브
본 발명은 변형-감지 엘리먼트를 갖는 적어도 하나의 온도 센서를 갖는 센서 배열을 갖는 진공 밸브에 관한 것이다.
볼륨 또는 질량 유동을 조절하기 위한 및/또는 밸브 하우징에 형성된 개구를 통해 이어지는 유동 경로의 본질적인 기밀 폐쇄를 위한 진공 밸브들은 일반적으로, 다양한 실시예들에서 종래 기술로부터 알려져 있고, 그리고 특히, 오염 입자들 없이 가능한 한 보호되는 분위기에서 이루어져야만 하는 IC, 반도체, 또는 기판 생산의 영역에서의 진공 챔버 시스템들에서 사용된다. 그러한 진공 챔버 시스템들은 특히, 적어도 하나의 배기 가능 진공 챔버, 및 진공 챔버를 배기시키기 위한 적어도 하나의 진공 펌프를 포함하며, 그 배기 가능 진공 챔버는 프로세싱 또는 생산될 기판들 또는 반도체 엘리먼트들을 수용하기 위해 제공되고, 적어도 하나의 진공 챔버 개구를 갖고, 그 진공 챔버 개구를 통해 진공 챔버 내로 그리고 밖으로 반도체 엘리먼트들 또는 다른 기판들이 가이딩될 수 있다. 예컨대, 반도체 웨이퍼들 또는 액정 기판들을 위한 생산 플랜트에서, 고도로 민감한 반도체 또는 액정 엘리먼트들이 여러 프로세스 진공 챔버들을 순차적으로 통과하며, 여기서, 프로세스 진공 챔버들 내에 위치된 파트들은 프로세싱 디바이스에 의해 각각 프로세싱된다. 프로세스 챔버들 내의 머시닝 프로세스 뿐만 아니라 챔버 간 운송 둘 모두 동안, 고도로 민감한 반도체 엘리먼트들 또는 기판들은 항상, 보호된 분위기, 특히 무공기 환경에 있어야만 한다.
이러한 목적을 위해, 주변 밸브들은 가스 유입구 또는 배출구를 개방 및 폐쇄하기 위해 사용되며, 이송 밸브들은 파트들을 삽입 및 제거하기 위해 진공 챔버들의 이송 개구들을 개방 및 폐쇄하기 위해 사용된다.
반도체 파트들이 통과하는 진공 밸브들은, 설명된 애플리케이션 영역 및 연관 치수로 인해 진공 이송 밸브들이라고 지칭되고, 이들의 주로 직사각형인 개구 단면으로 인해 직사각형 밸브들이라고 지칭되며, 또한 이들의 동작의 정상 모드로 인해 슬라이드 밸브들, 직사각형 슬라이더들, 또는 이송 슬라이드 밸브들이라고 지칭된다.
주변 밸브들은 특히, 진공 챔버와 진공 펌프 또는 다른 진공 챔버 사이의 가스 유동을 제어 또는 조절하기 위해 사용된다. 예컨대, 주변 밸브들은 프로세스 진공 챔버 또는 이송 챔버와 진공 펌프, 대기 또는 다른 프로세스 진공 챔버 사이의 파이프 시스템 내에 위치된다. 또한 펌프 밸브들이라고 알려져 있는 그러한 밸브들의 개구 단면은 일반적으로, 진공 이송 밸브의 개구 단면보다 더 작다. 주변 밸브들은 또한 조절 밸브들이라고 지칭되는데, 이는, 애플리케이션에 따라, 이들이 개구를 완전히 개방 및 폐쇄하기 위해 사용될 뿐만 아니라, 완전 개방 포지션과 기밀 폐쇄 포지션 사이에서 개구 단면을 연속적으로 조정함으로써 유동을 제어 또는 조절하기 위해 사용되기 때문이다. 가스 유동을 제어 또는 조절하기 위한 가능한 주변 밸브는 펜듈럼 밸브(pendulum valve)이다.
전형적인 펜듈럼 밸브에서, 예컨대 제US 6,089,537(Olmsted)호로부터 알려져 있는 바와 같이, 제1 단계는 개구를 릴리즈하는 포지션으로부터 중간 포지션으로, 일반적으로 둥근 밸브 디스크를 회전시키는 것이며, 그 중간 포지션은, 또한 일반적으로 둥근 개구를 통해 개구를 덮는다. 슬라이드 밸브의 경우에, 예컨대 제US 6,416,037(Geiser)호 또는 제US 6,056,266(Blecha)호에서 설명되는 바와 같이, 밸브 디스크 뿐만 아니라 개구는 일반적으로 직사각형 형상이고, 그 제1 단계에서, 개구를 릴리즈하는 포지션으로부터 개구를 덮는 중간 포지션으로 선형적으로 푸시된다. 이러한 중간 포지션에서, 펜듈럼 또는 슬라이드 밸브의 밸브 디스크는 개구를 둘러싸는 밸브 시트로부터 거리를 두고 위치된다. 제2 단계에서, 밸브 디스크와 밸브 시트 사이의 거리가 감소되고, 그에 따라, 밸브 디스크 및 밸브 시트는 서로에 대하여 균일하게 가압되고, 개구가 본질적으로 기밀식으로 폐쇄된다. 이러한 제2 이동은 밸브 시트에 실질적으로 수직인 방향으로 발생되는 것이 바람직하다. 예컨대, 밀봉은 개구를 둘러싸는 밸브 시트 상에 가압되는 밸브 디스크의 폐쇄 측 상에 배열된 밀봉 링을 통해, 또는 밸브 디스크의 폐쇄 측이 대항하여 가압되는 밸브 시트 상의 밀봉 링을 통해 발생될 수 있다. 2-단계 폐쇄 프로세스로 인해, 밸브 디스크와 밸브 시트 사이의 밀봉 링은 밀봉 링을 파괴시킬 수 있는 임의의 단력들을 거의 받지 않는데, 이는 제2 단계에서의 밸브 디스크의 이동이 밸브 시트에 대해 본질적으로 수직인 직선으로 발생되기 때문이다.
다양한 종래 기술 밀봉 디바이스들이, 예컨대, 제US 6,629,682 B2(Duelli)호로부터 알려져 있다. 진공 밸브들에서의 밀봉 링들 및 밀봉들을 위한 적합한 재료는, 예컨대, 플루오로고무(또한 FKM이라고 알려져 있음), 특히 플루오로엘라스토머(상표몇 "Viton" 하에 알려져 있음), 및 퍼플루오로고무(축약하여 FFKM)이다.
종래 기술로부터, 펜듈럼 밸브의 개구에 평행한 밸브 디스크의 회전 및 병진 이동, 및 슬라이드 밸브의 개구에 수직인 실질적인 병진 이동의 이러한 조합을 달성하기 위해, 상이한 구동 시스템들이, 예컨대, 펜듈럼 밸브의 경우 제US 6,089,537(Olmsted)호로부터 그리고 슬라이드 밸브의 경우 제US 6,416,037(Geiser)호로부터 알려져 있다.
밸브 디스크는, 전체 압력 범위 내에서 요구되는 가스 기밀성이 보장될 뿐만 아니라 과도한 압력 부하에 의해 야기되는 밀봉 매체, 특히 O-링 형태의 밀봉 링에 대한 손상이 회피되도록 하는 방식으로, 밸브 시트에 대하여 가압되어야만 한다. 이를 보장하기 위해, 잘 알려져 있는 밸브들은 2개의 밸브 디스크 측들 사이에서 우세한 압력 차이에 따라 조절되는 밸브 디스크의 압력 조절을 제공한다. 특히 큰 압력 변동들 또는 진공으로부터 과압으로 또는 그 반대로의 변화로 인해, 밀봉 링의 전체 둘레를 따르는 균일한 힘 분포가 항상 보장되지는 않는다. 일반적으로, 밸브에 가해지는 압력으로부터 기인하는 지지력들로부터 밀봉 링을 분리하는 것이 목적이다. 제US 6,629,682(Duelli)호에서, 예컨대, 밀봉 매체를 갖는 진공 밸브가 제안되며, 그 진공 밸브는 밀봉 링 및 인접 지지 링으로 구성되고, 그에 따라, 밀봉 링은 지지력들로부터 본질적으로 자유롭다.
양압 및 음압 둘 모두에 대해 가능하게 요구되는 가스 기밀성을 달성하기 위해, 일부 잘 알려져 있는 펜듈럼 밸브들 또는 슬라이드 밸브들은, 제2 이동 단계에 부가적으로 또는 대안적으로, 밸브 디스크에 수직으로 변위 될 수 있고, 개구를 둘러싸고, 밸브 디스크 상에 가압되어 밸브를 기밀 방식으로 폐쇄하는 밸브 링을 제공한다. 밸브 디스크에 대하여 능동적으로 변위될 수 있는 밸브 링을 갖는 그러한 밸브들은, 예컨대, 제DE 1 264 191 Bl호, 제DE 34 47 008 C2호, 제US 3,145,969(von Zweck)호, 및 DE 77 31 993 U호로부터 알려져 있다. 제US 5,577,707(Brida)호는 개구 및 밸브 디스크를 갖는 밸브 하우징을 갖는 펜듈럼 밸브를 설명하며, 그 밸브 디스크는 개구를 통하는 유동을 제어하기 위해 개구에 걸쳐 평행하게 스위블링한다. 개구를 둘러싸는 밸브 링은 여러 스프링들 및 압축 공기 실린더들에 의해 밸브 디스크의 방향으로 수직으로 능동적으로 이동될 수 있다. 이러한 펜듈럼 밸브의 가능한 추가적인 개발이 제US 2005/0067603 A1(Lucas 등)호에서 제안된다.
진공 챔버에서의 고감도 반도체 엘리먼트들의 제조에서, 특히, 위에서 언급된 밸브들이 사용되기 때문에, 이러한 프로세스 챔버들에 대해 대응하는 밀봉 효과가 또한 신뢰성 있게 보장되어야만 한다. 이러한 목적을 위해, 압축 동안의 전체 밸브 또는 특히 밀봉 재료 또는 밀봉 재료와 접촉하는 밀봉 표면의 상태가 특히 중요하다. 진공 밸브의 수명 동안, 밸브 컴포넌트들의 변화들은 전형적으로, 밀봉 재료 또는 밀봉 표면의 마모뿐만 아니라, 환경 영향들(온도, 습도, 충격들 등)으로 인한 밸브 컴포넌트들, 예컨대 구동 유닛 또는 밸브 스템의 구조적 변화들로 인해 발생될 수 있다.
가능한 누출을 회피하거나 또는 밀봉의 품질을 일정하게 충분히 높은 레벨로 유지하기 위해, 밸브 폐쇄부는 전형적으로, 특정 간격들로 교체될 수 있다. 이러한 유지보수 사이클은 일반적으로, 특정 기간 내에 예상되는 개방 및 폐쇄 사이클들의 수, 또는 환경 영향들의 수와 심각도에 의해 측정된다. 유지보수는 전형적으로, 가능한 한 사전에 누출 발생을 배제할 수 있게 하도록 예방 조치로서 수행된다.
그러한 유지보수 요건은 밀봉 재료 또는 밸브 디스크에만 제한되는 것이 아니라, 특히, 밸브 디스크에 대응하는 진공 밸브의 파트를 형성하는 다른 밸브 컴포넌트들, 이를테면 구동 유닛 또는 밸브 시트로 확장된다. 밸브 시트의 측면 상의 밀봉 표면의 구조, 예컨대, 밸브 시트에 매립된 그루브가 또한 기계적 응력에 의해 영향을 받는다. 따라서, 밸브 동작으로부터 기인하는 그루브 또는 밸브 시트의 구조적 변화가 또한, 밀봉에 영향을 미칠 수 있다. 마찬가지로, 이는 일반적으로, 적절한 유지보수 간격들로 행해진다.
이 밸브 유지보수의 단점은 이의 예방 특성이다. 유지보수에 의해 영향을 받는 파트들은 일반적으로, 이들의 정기적 또는 실제 수명이 만료되기 전에 갱신 또는 교체된다. 이러한 각각의 유지보수 단계는 일반적으로, 생산 프로세스의 특정 다운타임 및 증가되는 기술 및 재정적 노력을 의미한다. 요컨대, 이는 필요한 것보다 더 짧고 반드시 필요한 것보다 더 빈번한 간격들로 생산이 중단되는 것을 의미한다.
부가하여, 밸브의 파트들, 예컨대 구동 유닛은 전형적으로, 정기적 및 예방적 유지보수의 부분으로서 교체 또는 갱신되지 않는다. 그러나, 이러한 컴포넌트가 정기적으로 교체되더라도, 거의 새로운 조건일지라도, 임의의 외부 및 내부 영향들에 노출된 상태로 유지될 것이며, 이는, 예컨대, 적어도 일시적으로, 밸브에 바람직하지 않은 변화들을 초래할 수 있다. 예컨대, 이에 의해 야기되는 밸브 폐쇄부에 대한 조정 이동의 편차는 더 이상 목표 밀봉 효과가 달성될 수 없는 결과를 초래할 수 있다.
따라서, 본 발명은 개선된 진공 밸브를 제공하여 진공 밸브의 최적화된 동작을 가능하게 하는 목적에 기초한다.
본 발명의 추가적인 목적은, 최적화된 밸브 유지보수, 그리고 그에 따른, 개선, 즉, 가능한 프로세스 정지들의 단축을 가능하게 하는 개선된 진공 밸브를 제공하는 것이다.
본 발명의 추가적인 목적은, 프로세스 볼륨의 더 신뢰성 있는 기밀 밀봉이 달성될 수 있게 하는 그러한 밸브 시스템을 제공하는 것이며, 여기서, 밀봉의 품질이 예측 가능하다.
이들 목적들은 독립 청구항들의 특징적인 특성들의 실현에 의해 해소된다. 대안적인 또는 유리한 방식으로 본 발명을 추가로 발전시키는 특징들은 종속 특허 청구항들에서 발견될 수 있다.
본 발명의 기본 아이디어는, 적어도 하나의 온도 센서를 갖는 센서 배열과 진공 밸브를 조합하고, 그리고 밸브의 특정 파트 또는 밸브 전체에서 열 영향들 또는 이벤트들의 검출 및/또는 모니터링이 발생할 수 있도록 하는 방식으로, 밸브 및 센서 배열을 설계하는 것이다.
예컨대, 온도는 온도-크리티컬 컴포넌트들, 이를테면 공압 실린더 또는 센서들의 영역에서 구동 하우징 상에서 측정될 수 있다. 대안적인 측정 포인트는 진공 하우징 바로 위이다. 이러한 방식으로 측정될 수 있는 온도는 밸브의 상태를 기록하기 위해 사용될 수 있다. 예컨대, 증가된 온도는 밸브 활동의 관련 변화의 표시자일 수 있다. 이는 구동 유닛의 유격(play)을 증가시킬 수 있다. 온도 영향을 알고 있고, 동시에, 온도를 측정함으로써, 밸브의 기능적 안전성이 항상 모니터링 및 조정될 수 있다.
이러한 방식으로 수집된 정보에 기초하여, 밸브 작동이 적응될 수 있다. 예컨대, 높은 온도가 측정되고, 또한, 이러한 온도가 밸브의 거동에 어떻게 영향을 미치는지 알려져 있는 경우, 구동 유닛 제어의 조정이 가능한 악영향을 보상할 수 있다. 예컨대, 구동 유닛 또는 밸브 스템의 변화된 휨 거동이 예상되는 경우, (밀봉 상의) 더 높은 접촉 압력이 세팅될 수 있다.
밸브의 거동에 영향을 미치는 다른 파라미터들 및 측정 데이터가 또한, 제어기를 적응시킬 때 고려될 수 있다.
일반적으로, 온도 센서는 측정된 온도가 목표 범위 내에 있는지 또는 온도가 정의된 임계값을 초과하는지에 관한 정보가 생성될 수 있게 한다. 이러한 목적을 위해, 밸브, 또는 그 밸브의 프로세싱 및 제어 유닛은 현재 측정된 값들과의 정렬을 위해 대응하여 저장된 목표 데이터를 갖는다.
특히 커미셔닝(commissioning)으로부터 연속적으로, 특정 시간 기간에 걸쳐 온도를 모니터링하고 선택적으로는 기록함으로써, 밸브의 온도-의존적 수명에 대한 정보가 생성될 수 있다. 예컨대, 밀봉 재료의 온도-유발 및 시간-유발 변화가 검출될 수 있고, 밀봉 재료의 교체 필요성이 표시될 수 있다. 이상적인 온도 범위를 벗어나는 밸브의 동작 및 이 동작의 지속기간이 또한, 특정 밸브 컴포넌트들의 예상 수명에 대한 영향과 관련하여 기록 및 평가될 수 있다.
PT100 엘리먼트가, 예컨대, 온도 센서로서 사용될 수 있다. 0 ℃에서, 이는 100 옴의 전기 저항을 갖는다. 더 높은 온도들에서, 이러한 저항은 알려져 있는 방식으로 증가된다. 저항이 그에 따라 측정 및 평가되어, 절대 온도가 결정될 수 있게 할 수 있다. 밸브의 금속 표면 바로 위에 탑재될 수 있는 엘리먼트가 적어도 그 파트의 표면 온도가 측정될 수 있도록 사용될 수 있다.
대안적인 최신 온도 센서들이 또한 고려될 수 있다. 예컨대, 적외선 복사를 사용하여 측정 데이터를 제공하는 광학 센서가 사용될 수 있다.
밸브 온도를 모니터링함으로써, 유지보수 간격들이 더 양호하게 계획되고 더 효율적으로 수행될 수 있는 동시에, 프로세스 무결성이 유지 및 보호될 수 있다.
본 발명은, 볼륨 또는 질량 유동을 조절하기 위한 및/또는 유동 경로를 기밀 차단하기 위한 진공 밸브, 특히 진공 슬라이드 밸브, 펜듈럼 밸브, 또는 모노밸브(monovalve)에 관한 것이다. 밸브는, 개구 축을 정의하는 밸브 개구 및 밸브 개구를 둘러싸는 제1 밀봉 표면을 갖는 밸브 시트, 볼륨 또는 질량 유동을 조절하기 위한 및/또는 유동 경로를 차단하기 위한, 제1 밀봉 표면에 대응하는 제2 밀봉 표면을 갖는 밸브 폐쇄부, 특히 밸브 디스크, 및 밸브 폐쇄부에 커플링된 구동 유닛을 갖는다.
출력 유닛은, 밸브 폐쇄부와 밸브 시트가 서로에 대하여 접촉하지 않는 개방 포지션으로부터, 개재된 밀봉을 통해 제1 밀봉 표면과 제2 밀봉 표면 사이에 밀봉 접촉이 이루어져 밸브 개구가 기밀 방식으로 폐쇄되는 폐쇄 포지션으로 그리고 다시 그 반대로, 밸브 폐쇄부가 조정 가능하도록 설계된다.
구동 유닛은 전기 모터, 예컨대 스테퍼 모터, 또는 공압 구동부로서 설계될 수 있다.
진공 밸브는 적어도 하나의 온도 센서를 가지며, 여기서, 온도 센서는, 진공 밸브의 적어도 일부에 관한 열 정보를 나타내는 측정 신호가 온도 센서에 의해 검출될 수 있도록 하는 방식으로 설계 및 배열된다.
따라서, 온도 센서는, 밸브 또는 그 밸브의 컴포넌트의 열 상태를 도출하는 것을 가능하게 하는 측정 신호를 제공할 수 있으며, 여기서, 신호는, 예컨대, 프로세싱 및 제어 유닛에서 직접적으로 프로세싱될 수 있거나, 또는 시각 또는 음향 정보로서 출력될 수 있다.
일 실시예에서, 온도 센서는, 예컨대, 구동 유닛 상에 배열될 수 있다.
구동 유닛은 특히, 공압 구동부로서 설계될 수 있으며, 온도 센서는 구동 유닛의 공압 실린더 상에 배열될 수 있다.
그러한 배열에서, 온도 센서는 구동 유닛의 동작 상태에 직접적으로 관련된 열 정보를 기록할 수 있으며, 즉, 온도 센서의 측정 신호는 밸브의 개방 및 폐쇄의 기능에 관한 직접적인 정보를 제공한다. 예컨대, 동작 온도의 증가는 시스템에서 탄성의 증가를 초래할 수 있으며, 이는 이어서, 검출 및 보상될 수 있다.
추가적인 실시예에 따르면, 온도 센서는 밸브 폐쇄부 또는 밸브 시트에 배열될 수 있다. 이는, 예컨대, 예컨대 폴리머-계 밀봉 재료의 밀봉의 상태를 모니터링하는 것을 가능하게 한다. 낮은 온도들에서, 재료는 높은 온도들에서보다 훨씬 더 단단할 수 있으며, 구동부는, 예컨대 목표 접촉 압력에 관하여, 열 재료 거동에 따라 적응될 수 있다.
일 실시예에서, 진공 밸브는 밸브 하우징을 가질 수 있으며, 온도 센서는 밸브 하우징 상에 배열될 수 있다. 이러한 실시예에서, 하우징에 관한 열 정보가 기록될 수 있다. 예컨대, 밸브에 대한 외부 영향들(예컨대, 주변 온도의 변화들)이 측정될 수 있다.
일 실시예에서, 온도 센서는 열 전도체 또는 PTC 서미스터, 특히 백금 또는 실리콘 측정 레지스터, 특히 Pt 100 엘리먼트로서 설계될 수 있다. 온도 센서는 또한, 반도체 온도 센서, 특히 집적 반도체 온도 센서, 광학 온도 센서, 특히 적외선 온도계, 또는 열전대로서 설계될 수 있다. 본 발명의 맥락에서, 온도 센서들의 이러한 변형들은 결정적인 것으로 간주되는 것이 아니라, 열 측정 신호를 제공 할 수 있는 대안적인 센서 타입들로서 간주되어야 한다.
열 정보는 특히 온도로 표현되지만, 예컨대, 열 에너지의 형태로 표현될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 측정 신호는 연속적으로 기록될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 진공 밸브는 알고리즘에 따라 구성된 프로세싱 및 제어 유닛을 가질 수 있다. 연속적인 기록은 열 조건의 함수로서의 밸브 기능의 연속적인 모니터링 및 체크를 제공한다.
일 실시예에서, 진공 밸브의 구동 유닛은, 개방 포지션과 폐쇄 포지션 사이에서 밸브 폐쇄부를 조정하기 위한 제어 값들로, 진공 밸브의 프로세싱 및 제어 유닛에 의해, 제어되는 방식으로 작동될 수 있다. 특히, 이어서, 프로세싱 및 제어 유닛은, 현재 획득된 측정 신호에 따라 제어 값들이 자동적으로 세팅되도록 하는 방식으로 셋업된다. 따라서, 온도-의존적(악영향) 영향들의 자동적인 보상이 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 진공 밸브는, 검출된 측정 신호가 프로세싱 및 제어 유닛에 의해 프로세싱될 수 있고, 검출된 측정 신호에 기초하여 상태 정보가 생성되도록 하는 방식으로 설계된 프로세싱 및 제어 유닛을 가질 수 있다. 상태 정보와 미리 정의된 허용오차 값의 비교에 기초하여, 출력 신호가 제공될 수 있다.
특히, 구동 유닛, 밸브 시트, 및/또는 밸브 폐쇄부의 기계적 및/또는 구조적 무결성에 관한 상태 정보가 제공될 수 있으며, 특히 여기서, 상태 정보는 검출된 측정 신호에 대한 실제-목표 비교에 의해 생성된다.
본 발명은 또한, 진공 밸브, 특히, 진공 슬라이드 밸브, 펜듈럼 밸브, 또는 모노밸브를 제어하기 위한 방법에 관한 것이며, 여기서, 진공 밸브는 볼륨 또는 질량 유동을 조절하도록 및/또는 유동 경로를 기밀 방식으로 차단하도록 설계된다. 진공 밸브는, 개구 축을 정의하는 밸브 개구 및 밸브 개구를 둘러싸는 제1 밀봉 표면을 갖는 밸브 시트, 및 볼륨 또는 질량 유동을 조절하기 위한 및/또는 유동 경로를 차단하기 위한, 제1 밀봉 표면에 대응하는 제2 밀봉 표면을 갖는 밸브 폐쇄부, 특히 밸브 디스크를 가지며, 그 밸브 폐쇄부의 가변 포지션은 각각의 포지션 및 밸브 폐쇄부의 배향에 의해 결정된다. 밸브 폐쇄부에 커플링되고, 적어도 하나의 이동 가능 조정 엘리먼트를 갖는 구동 유닛이 또한 제공되며, 여기서, 구동 유닛은, 밸브 폐쇄부와 밸브 시트가 서로에 대하여 접촉하지 않게 존재하는 개방 포지션으로부터, 특히 밀봉을 통해 제1 밀봉 표면과 제2 밀봉 표면 사이에 밀봉 접촉이 이루어져 밸브 개구가 기밀 방식으로 폐쇄되는 폐쇄 포지션으로 그리고 다시 그 반대로, 밸브 폐쇄부가 조정될 수 있도록, 조정 이동을 수행하도록 설계된다.
특히 연속적인 프로세스 동안, 진공 밸브의 적어도 일부에 관한 열 정보가 기록된다.
일 실시예에서, 열 정보는, 특히 연속적으로, 특정 시간 기간 동안 주기적으로 기록될 수 있으며, 온도-시간 곡선이 도출될 수 있다. 이는 특정 시간에 걸친 밸브 상태의 변화가 로깅되고, 분석되어, 예컨대, 경보 신호 또는 유지보수 요청으로 프로세싱될 수 있게 한다.
다시 말하면, 온도-시간 곡선에 기초하여 밸브 상태에 관한 출력 정보, 특히, 온도 임계값에 대한 현재 온도의 참조, 특히 온도 임계값의 초과를 나타내는 출력 정보가 생성될 수 있다. 출력 정보는 또한, 밸브의 동작 조건, 특히, 프로세스 신뢰성, 밸브 수명, 및/또는 예상 밸브 유지보수 시간에 대한 온도-시간 곡선의 영향을 나타낼 수 있다.
본 발명은 또한, 머신-판독 가능 캐리어, 특히, 위에서 설명된 진공 밸브의 제어 및 프로세싱 유닛 상에 저장된 프로그램 코드를 갖는 컴퓨터 프로그램 제품, 또는 열 정보의 획득 및/또는 특히 위에서 설명된 프로세스를 수행하기 위해 전자기파에 의해 구현되는 컴퓨터 데이터 신호에 관한 것이다.
본 발명에 따른 진공 밸브는 도면들에 개략적으로 도시된 실시예들에 의해 아래에서 더 상세히 설명된다. 동일한 엘리먼트들은 동일한 참조 번호들로 도면들에서 표시된다. 일반적으로, 설명되는 실시예들은 실척대로 도시된 것이 아니며, 제한들로서 이해되지 않아야 한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 진공 밸브의 가능한 제1 실시예를 모노밸브로서 도시한다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 진공 밸브의 가능한 추가적인 실시예를 이송 밸브로서 도시한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른, 펜듈럼 밸브로서의 진공 밸브의 다른 실시예의 개략도를 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른, 이송 밸브로서의 진공 밸브의 다른 실시예의 개략도를 도시한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 진공 밸브(1)의 제1 실시예를 개략적으로 도시한다.
예에서, 밸브(1)는 소위 모노밸브로서 설계되며, 개방 포지션(O)(도 1a) 및 폐쇄 포지션(G)(도 1b)으로 단면으로 도시된다.
선형 이동에 의해 유동 경로를 기밀 폐쇄하기 위한 밸브(1)는 유동 경로를 위한 개구(2)를 갖는 밸브 하우징(24)을 가지며, 여기서, 개구(2)는 유동 경로를 따르는 기하학적 개구 축(5)을 갖는다. 개구(2)는 도면에서 밸브(1) 또는 파티션 벽(미도시)의 좌측에 위치된 제1 가스 영역(L)을 그 우측에 있는 제2 가스 영역(R)과 연결한다. 그러한 파티션 벽은, 예컨대, 진공 챔버의 챔버 벽에 의해 형성된다.
폐쇄 엘리먼트(4)는, 본 예에서는 조정 암인 이동 가능 작동 엘리먼트(5)를 갖는 구동 유닛(7)에 의해, 개구(2)를 릴리즈하는 개방 포지션(O)으로부터, 폐쇄 방향으로 개구(2)에 걸쳐 선형적으로 푸시되는 폐쇄 포지션(G)으로, 그리고 그 반대로 개방 방향으로, 폐쇄 엘리먼트 평면(22)에서 개구 축(H)에 대해 횡 방향으로 연장되는 기하학적 조정 축(V)을 따라 선형적으로 변위될 수 있다.
예컨대, (곡면형) 제1 밀봉 표면(3)은 제1 평면(20a)에서 제1 섹션(21a)을 따라 그리고 제2 평면(20b)에서 제2 섹션(21b)을 따라 밸브 바디(24)의 개구(2)를 밀폐한다. 제1 평면(20a) 및 제2 평면(20b)은 이격되고, 서로 평행하고, 폐쇄 엘리먼트 평면(22)에 평행하다. 따라서, 제1 섹션(21a) 및 대향되는 제2 섹션(21b)은 조정 축(V)에 대해 횡 방향으로 그리고 개구 축(H)의 방향으로 서로에 대해 기하학적인 오프셋을 갖는다. 제1 섹션(21a) 및 대향되는 제2 섹션(21b)은 조정 축(V)에 대해 횡 방향으로 그리고 개구 축(H)의 방향으로 서로에 대해 기하학적인 오프셋을 갖는다. 개구(2)는 조정 축(V)을 따라 연장되는 영역에서 2개의 대향되는 섹션들(21a 및 21b) 사이에 배열된다.
폐쇄 엘리먼트(4)는 제1 및 제2 섹션들(21a, 21b)에 대응하는 섹션들을 따라 연장되는, 제1 밀봉 표면(3)에 대응하는 제2 밀봉 표면(6)을 갖는다.
도시된 예에서, 밸브 시트의 제1 밀봉 표면(3) 상에 밀봉을 형성하는 밀봉 재료가 제공된다. 대안적으로 또는 부가적으로, 밀봉은 밸브 폐쇄부의 제2 밀봉 표면(6) 상에 배열될 수 있다.
밀봉은, 예컨대, 가황에 의해 폴리머로서 밸브 시트 상에 가황될 수 있다. 대안적으로, 밀봉은, 예컨대, 밸브 시트의 그루브 내의 O-링으로서 설계될 수 있다. 밀봉 재료는 또한, 밸브 시트에 본딩되어 밀봉을 구현할 수 있다. 이러한 밀봉들은 물론, 예에서 설명된 밸브(1)에 제한되는 것이 아니라, 다른 설명되는 밸브 실시예들과 함께 또한 사용될 수 있다.
모노밸브들, 즉, 단일 선형 이동에 의해 폐쇄될 수 있는 진공 밸브들은, 예컨대, 2개의 이동들에 의해 폐쇄될 수 있고 비교적 복잡한 구동 시스템을 요구할 수 있는 이송 밸브들과 비교하여, 비교적 간단한 폐쇄 메커니즘의 이점을 갖는다. 폐쇄 엘리먼트가 또한 일체로 형성될 수 있기 때문에, 이는 높은 가속력들을 받을 수 있고, 그에 따라, 이 밸브는 신속하고 긴급한 폐쇄들에 대해 또한 사용될 수 있다. 폐쇄 및 밀봉이 단일 선형 이동에 의해 이루어질 수 있고, 그에 따라, 밸브(1)의 매우 신속한 폐쇄 및 개방이 가능하게 된다.
예컨대, 모노밸브들의 하나의 특정 이점은, 모노밸브가 폐쇄될 때의 그 모노밸브의 진로로 인해, 밀봉이 밀봉의 길이방향 연장부에 대해 횡 방향으로 어떠한 횡 방향 하중도 받지 않는다는 것이다. 다른 한편으로, 개구 축(H)에 대한 밀봉의 횡 방향 연장으로 인해, 밀봉은 개구 축(H)을 따라 폐쇄 엘리먼트(4) 상에 발생하는 힘들을 거의 흡수할 수 없으며, 그 힘들은 특히 높은 차압에서 폐쇄 엘리먼트(4) 상에 작용할 수 있고, 이는 폐쇄 엘리먼트(4), 폐쇄 엘리먼트(4)의 구동부, 및 폐쇄 엘리먼트(4)의 베어링의 견고한 구성을 요구한다.
도 1a 및 도 1b에 도시된 진공 밸브(1)는 본 발명에 따른 2개의 온도 센서들(10' 및 10'')를 포함한다. 센서들(10', 10'') 중 적어도 하나는 Pt100 엘리먼트로서 설계되고, 각각의 밸브 컴포넌트, 즉 구동 유닛(7) 또는 밸브 폐쇄부(4)와 직접적으로 접촉한다. 온도 센서(10', 10'')는, 예컨대, 스크루 연결에 의해 구동 유닛(7) 또는 밸브 폐쇄부(4)에 고정될 수 있거나, 또는 이들에 글루잉될 수 있다.
제1 온도 센서(10')에 의해, 밸브 폐쇄부의 현재 온도가 결정될 수 있다. 제2 온도 센서(10'')는 구동 유닛의 온도의 기록을 가능하게 한다.
구동 유닛(7)에서, 서로에 대하여 이동하는 파트들 및 결과로서 발생하는 마찰로 인해 온도의 증가가 발생할 수 있다. 따라서, 구동 유닛(7)의 온도 측정은 구동 유닛(7)의 현재 동작 상태를 결정하는 것을 가능하게 한다. 이러한 방식으로, 예컨대, 구동 유닛(7)의 과열 또는 일반적인 크리티컬 동작이 회피될 수 있다. 온도 임계값 또는 온도 임계값 주위의 허용오차 범위에 도달되는 경우, 구동 유닛은 더 낮은 하중으로 동작하도록 제어될 수 있거나 또는 그에 따라 정지될 수 있다. 대안적으로, 구동부(7) 또는 밸브(1)를 위한 냉각 유닛이 더 큰 전력 스테이지로 시작 또는 동작될 수 있다.
부가하여, 구동 유닛(7) 상에서의 온도 측정은 폐쇄 엘리먼트(4)에 대한 조정 경로의 정밀도에 관한 밸브 상태를 나타낼 수 있다. 온도가 상승되는 경우, 구동 유닛(7) 또는 밸브 스템(5)의 가이드에 유격(play)이 있을 수 있으며, 이는 제어 파라미터들을 증가시킬 수 있고, 그리고 그에 따라, 밸브가 원하는 바와 같이 계속 신뢰성 있게 기능하는 것을 보장하기 위해, 제어 파라미터들을 조정할 필요가 있게 할 수 있다. 제어의 그러한 조정은 센서(10'')의 현재 측정 신호들에 기초하여 자동적으로 수행될 수 있다.
셔터(4) 상의 제2 센서(10')는 구동 유닛(7)에 의해 야기되는 온도 증가의 영향을 검출하고, 그리고 그러한 측정에 기초하여 제어 시스템에 대한 조정들을 행하기 위해 사용될 수 있다.
부가하여, 센서(10')는, 밸브(1)가 사용될 때, 개구(2)의 하나의 측에서 수행될 수 있는 진공 머시닝 프로세스에 의해 야기되는 열 영향을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 예컨대, 머시닝 프로세스가 높은 챔버 온도에서 발생하는 경우, 이 온도는 밸브(1)의 밀봉에 악영향을 미칠 수 있고, 밀봉의 마모를 가속시킬 수 있다. 이 온도를 연속적으로 측정함으로써, 밀봉의 수명 그리고 그에 따른 진공 밀봉의 신뢰성이 동작 시간의 함수로서 결정될 수 있다. 따라서, 밀봉의 최적화되고 시기 적절한 교체가 가능하게 되며, 즉, 대응하는 유지보수 요건이 미리 결정되고 계획될 수 있다. 따라서, 다운타임들이 상당히 감소될 수 있고, 적어도 부분적으로 회피될 수 있다.
도 2a 내지 도 2c는 상이한 폐쇄 포지션들로 도시된, 이송 밸브(1')로서 설계된, 본 발명에 따른 진공 밸브(1')의 다른 실시예를 도시한다.
도시된 이송 밸브(1')는 특별한 형태의 슬라이드 밸브이다. 진공 밸브(1')는 직사각형 플레이트-형상 폐쇄 엘리먼트(4)(밸브 디스크)를 가지며, 이는 개구(2)의 기밀 폐쇄를 위한 밀봉 표면(6)을 갖는다. 개구(2)는 폐쇄 엘리먼트(4)에 대응하는 단면을 갖고, 벽(12)에 형성된다. 개구(2)는 밸브 시트에 의해 둘러싸이고, 밸브 시트는 차례로, 폐쇄 엘리먼트(4)의 밀봉 표면(6)에 대응하는 밀봉 표면(3)을 또한 제공한다. 폐쇄 엘리먼트(4)의 밀봉 표면(6)은 폐쇄 엘리먼트(4) 주위로 연장되고, 밀봉 재료(밀봉)를 갖는다. 폐쇄 포지션에서, 밀봉은 밀봉 표면들(6, 3) 사이에서 가압된다.
개구(2)는 벽(12)의 좌측에 위치된 제1 가스 영역(L)을 벽(12)의 우측에 있는 제2 가스 영역(R)에 연결한다. 벽(12)은, 예컨대, 진공 챔버의 챔버 벽에 의해 형성된다. 그러면, 진공 밸브(1')는 챔버 벽(12)과 폐쇄 엘리먼트(4)의 상호 작용에 의해 형성된다.
폐쇄 엘리먼트(4)는 여기서는 로드(rod)-형상인 조정 암(5) 상에 배열되고, 기하학적 조정 축(V)을 따라 연장된다. 조정 암(5)은 구동 유닛(7)에 기계적으로 커플링되며, 이에 의해, 폐쇄 엘리먼트(4)는, 구동 유닛(7)에 의해 개방 포지션(O)(도 2a)에서 중간 포지션(Z)(도 2b)을 통해 폐쇄 포지션(G)(도 2c)으로 조정 암(5)을 조정함으로써, 벽(12)의 좌측에 있는 제1 가스 영역(L)에서 조정될 수 있다.
개방 포지션(O)에서, 폐쇄 엘리먼트(4)는, 도 2a에 도시된 바와 같이, 개구(2)의 투영 영역 외부에 위치되고, 개구(2)를 완전히 릴리즈한다.
제1 "수직" 조정 축(V)에 평행하고 벽(12)에 평행한 축 방향으로 조정 암(5)을 조정함으로써, 폐쇄 엘리먼트(4)는 구동 유닛(7)에 의해 개방 포지션(O)으로부터 중간 포지션(Z)으로 조정될 수 있다.
이 중간 포지션(Z)(도 2b)에서, 폐쇄 엘리먼트(4)의 밀봉 표면(6)은 개구(2)를 둘러싸는 밸브 시트의 밀봉 표면(3)으로부터 거리를 두고 위치된다.
예컨대 벽(12) 및 밸브 시트에 수직인 (제1 조정 축(V)에 대해 횡 방향의) 제2 "수평" 조정 축(H)의 방향으로 조정 암(5)을 조정함으로써, 폐쇄 엘리먼트(4)는 중간 포지션(Z)으로부터 폐쇄 포지션(G)으로 조정될 수 있다(도 2c).
폐쇄 포지션(G)에서, 폐쇄 엘리먼트(4)는 기밀 방식으로 개구(2)를 폐쇄하고, 기밀 방식으로 제1 가스 영역(L)을 제2 가스 영역(R)으로부터 분리한다.
따라서, 진공 밸브는 조정 암(5) 및 폐쇄 엘리먼트(4)의 2개의 방향들(H, V)로의 L-형상 이동에 의하여 구동 유닛(7)에 의해 개방 및 폐쇄되며, 이들 방향들은 예컨대 서로 직교한다. 이러한 이유로 인해, 도시된 이송 밸브는 또한 L-타입 밸브라고 지칭된다.
도시된 바와 같은 이송 밸브(1')는 전형적으로, 프로세스 볼륨(진공 챔버)을 밀봉하고 볼륨을 로딩 및 언로딩하기 위해 사용된다. 개방 포지션(O)과 폐쇄 포지션(G) 사이의 빈번한 변경들이 그러한 동작에 대한 규칙이다. 이는 개재된 밀봉의 밀봉 표면들(6 및 3) 및 기계적으로 이동하는 컴포넌트들, 예컨대 조정 엘리먼트(5) 또는 구동 유닛(7)의 다른 파트들의 마모를 증가시킬 수 있다.
특히, 진공 밸브(1')는 이러한 마모 징후들의 조기 검출을 위해 본 발명에 따른 온도 센서(10)를 갖는다. 여기서, 온도 센서(10)는 조정 엘리먼트(5) 상에 배열된다. 다수의 반복적인 개방 및 폐쇄 프로세스들로 인해, 조절 엘리먼트(5)는, 예컨대 마찰 영향들로 인해, 밸브 동작 동안 가열될 수 있다. 조정 엘리먼트(5)를 가열하는 것은 결국, 강성을 감소시킬 수 있고, 그에 따라, 휨 성능을 증가시킬 수 있다. 결과로서, 2개의 밀봉 표면들(3 및 6) 사이에서 감소된 접촉 압력이 발생할 수 있고, 그에 따라, 원하는 밀봉 효과를 감소시키거나 또는 심지어 제거할 수 있다.
이러한 밸브 기능의 변화는 조정 엘리먼트(5) 그 자체 상의 온도를 기록함으로써, 검출 및 보상될 수 있다. 예컨대, 조정 엘리먼트(5)의 탄성이 너무 높게 되어 정상 동작 동안 신뢰성 있는 밀봉이 제공될 수 없는 조정 엘리먼트(5)의 온도에 대한 임계값이 알려져 있다. 따라서, 온도 센서(10)는 온도가 임계값 미만인지 또는 초과인지, 그리고 그에 따라, 밀봉 프로세스의 무결성이 유지되는지 여부의 결정을 가능하게 한다.
임계값이 초과되는 경우, 구동 유닛(7)의 작동이 적응될 수 있다. 예컨대, 조정 축(H)의 방향으로 폐쇄 포지션에 도달하기 위한 조정 이동이 증가될 수 있고, 그에 따라, 조정 엘리먼트(5)의 대응하여 증가되는 편향에 의해 밀봉의 원하는 압축이 달성되고, 진공 볼륨의 밀봉이 보장되는 상태로 유지된다.
작동은 프로세싱 및 제어 유닛(미도시)에 의해 완전히 자동적으로 조정될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 온도 센서(10)로부터의 측정 신호들이 무선으로 또는 케이블에 의해 프로세싱 및 제어 유닛에 송신될 수 있다. 제어 신호들은 또한, 프로세싱 및 제어 유닛으로부터 구동 유닛(7)으로 송신될 수 있다. 프로세싱 및 제어 유닛은 밸브(1') 상에 직접적으로 위치될 수 있거나, 또는 구조적으로 분리되어 통신 연결되는 유닛(예컨대, 대응하는 인터페이스 및 알고리즘을 갖는 랩탑)으로서 설계될 수 있다.
예컨대, 조정 엘리먼트(5)의 휨 거동이 조정 엘리먼트(5)의 온도의 함수로서 알려져 있는 경우, 제어는 연속적으로 적응될 수 있다. 이러한 방식으로 다양한 온도들에서 일정한 접촉 압력이 제공될 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 펜듈럼 밸브(1'')의 형태로 본 발명에 따른 밸브의 다른 가능한 실시예를 개략적으로 도시한다. 적어도 질량 유동을 조절하기 위한 밸브(1)는 개구(2)를 갖는 밸브 하우징을 갖는다. 여기서, 개구(2)는 예컨대 원형 단면을 갖는다. 개구(2)는 밸브 시트에 의해 에워싸인다. 밸브 시트는 (제1) 밀봉 표면(3)에 의해 형성되며, 그 (제1) 밀봉 표면(3)은 밸브 하우징에 형성되고 원형 링의 형상을 갖고, 밸브 디스크(4)의 방향으로 축 방향을 향하고, 개구 축(H)에 대해 횡 방향으로 연장된다. 밸브 디스크(4)는 회전 축(R)을 중심으로 피벗 가능하고, 본질적으로 개구 축(H)에 평행하게 조정 가능하다. 밸브 디스크(4)(밸브 폐쇄부)의 폐쇄 포지션(도 3b)에서, 개구(2)는 밸브 디스크(4)에 의해 기밀 방식으로 폐쇄되며, 그 밸브 디스크(4)는 밀봉 재료를 갖는 제2 밀봉 표면(6)을 갖는다. 밸브 디스크(4)의 개방 포지션은 도 3a에 예시된다.
밸브 디스크(4)는 조정 엘리먼트(5)(암)를 통해 구동 유닛(7)에 연결되며, 그 조정 엘리먼트(5)는 디스크의 측면에 배열되고, 개구 축(H)에 수직으로 연장된다. 밸브 디스크(4)의 폐쇄 포지션에서, 이러한 암(5)은 개구 축(H)을 따라 기하학적으로 투영되는 개구(2)의 개구 단면 외부에 위치된다.
구동부(7)는 모터 및 대응하는 기어를 사용하여 설계되고, 그에 따라, 밸브 디스크(4)(펜듈럼 밸브에서 일반적임)는 개방 포지션과 중간 포지션 사이에서, 피벗팅 축(R)을 중심으로 하는 피벗팅 이동의 형태로, 개구 축(H)에 대해 횡 방향이고 개구(2)의 단면에 걸쳐 본질적으로 평행하고 개구 축(H)에 수직인 구동부(7)의 횡 방향 이동(x)에 의해 피벗될 수 있으며, 개구 축(H)에 평행한 구동부(7)의 길이 방향 이동에 의해 선형적으로 변위될 수 있다. 개방 포지션에서, 밸브 디스크(4)는 개구(2) 측면에 나란히 배열된 드웰링 섹션에 위치되고, 그에 따라, 개구(2) 및 유동 경로가 릴리즈된다. 중간 포지션에서, 밸브 디스크(4)는 개구(2) 위에 거리를 두고 위치되고, 개구(2)의 개구 단면을 덮는다. 폐쇄 포지션에서, 밸브 폐쇄부(4)(밸브 디스크)의 밀봉 표면(6)과 밸브 시트의 밀봉 표면(3) 사이의 기밀 접촉에 의해, 개구(2)가 기밀 방식으로 폐쇄되고, 유동 경로가 차단된다.
밸브(1)의 자동화되고 제어되는 개방 및 폐쇄를 가능하게 하기 위해, 밸브(1'')는, 예컨대, 전자 조절 및 제어 유닛(미도시)을 제어하며, 그 전자 조절 및 제어 유닛은, 밸브 디스크(4)가 프로세스 볼륨을 폐쇄하기 위해 또는 그 볼륨의 내부 압력을 조절하기 위해 그에 따라 조정될 수 있도록 하는 방식으로, 설계되고 구동부(7)에 연결된다.
본 실시예에서, 구동부(7)는 전기 모터로서 설계되고, 여기서, 구동부(7)를 구동시키는 것이 횡 방향 이동(x) 또는 길이 방향 이동을 발생시키도록 하는 방식으로 기어가 스위칭될 수 있다. 구동부 및 기어는 조절 시스템에 의해 전자적으로 작동된다. 특히 스플리터 기어시프트들을 갖는 그러한 기어들이 종래 기술로부터 알려져 있다. 게다가, 회전 운동 및 선형 운동을 실시하기 위해 여러 구동부들을 사용하는 것이 가능하며, 여기서, 제어는 구동부들의 작동을 담당한다.
설명된 펜듈럼 밸브(1'')에 의한 유량의 정밀한 조절 및 조정은, 횡 방향 이동에 의한 개방 포지션과 중간 포지션 사이에서의 밸브 디스크(4)의 피벗팅 조정에 의해 가능할뿐만 아니라, 무엇보다도, 길이 방향 이동에 의한 중간 포지션과 폐쇄 포지션 사이에서의 개구 축(H 또는 R)을 따르는 밸브 디스크(4)의 선형 조정에 의해 가능하게 된다. 설명되는 펜듈럼 밸브는 정밀 조절 태스크들을 위해 사용될 수 있다.
밸브 디스크(4)와 밸브 시트 둘 모두는 각각, 밀봉 표면 - 제1 및 제2 밀봉 표면(3 및 6)을 갖는다. 밸브 디스크(4)의 제2 밀봉 표면(6)은 또한, 밀봉(23)을 갖는다. 이러한 밀봉(23)은, 예컨대, 가황에 의해 밸브 디스크(4) 상에 폴리머로서 가황될 수 있다. 대안적으로, 밀봉(23)은, 예컨대, 밸브 시트의 그루브 내의 O-링으로서 설계될 수 있다. 밀봉 재료는 또한, 밸브 디스크(4) 또는 밸브 시트에 본딩되어 밀봉(23)을 구현할 수 있다. 대안적인 실시예에서, 밀봉(23)은 밸브 시트 측, 특히 제1 밀봉 표면(3) 상에 위치될 수 있다. 이들 실시예들의 조합들이 또한 고려될 수 있다. 이러한 밀봉들(23)은 물론, 예에서 설명된 밸브(1'')에 제한되는 것이 아니라, 다른 설명되는 밸브 실시예들과 함께 또한 사용될 수 있다.
밸브 디스크(4)는, 예컨대, 조절 변수들 및 출력 제어 신호에 기초하여 가변적으로 조정된다. 입력 신호로서, 예컨대, 밸브(1'')에 연결된 프로세스 볼륨 내의 현재 압력 상태에 관한 정보가 수신된다. 부가하여, 제어기에 추가적인 변수, 예컨대 볼륨 내로의 질량 유동이 제공될 수 있다. 이들 변수들에 기초하여 그리고 볼륨에 대해 세팅 또는 도달되어야 하는 특정된 목표 압력에 기초하여, 조절 사이클 시간에 걸쳐 밸브(1'')의 조절된 세팅이 수행되고, 그에 따라, 볼륨으로부터의 질량 유출이 밸브(1'')에 의해 시간에 걸쳐 조절될 수 있다. 밸브(1‘') 뒤에 진공 펌프가 제공되며, 즉, 밸브(1'')는 프로세스 챔버와 펌프 사이에 배열된다. 따라서, 원하는 압력 곡선이 조정될 수 있다.
밸브 폐쇄부(4)를 세팅함으로써, 각각의 개구 단면이 밸브 개구(2)에 대해 세팅되고, 그에 따라, 단위 시간당 프로세스 볼륨으로부터 배기될 수 있는 가능한 가스 양이 세팅된다. 이러한 목적을 위해, 밸브 폐쇄부(4)는, 특히 매체 유동을 가능한 한 층류로 달성하기 위해, 원형 형상으로부터 벗어난 형상을 가질 수 있다.
개구 단면을 세팅하기 위해, 밸브 디스크(4)는 구동부(7)의 횡 방향 이동에 의하여 조절 및 제어 유닛에 의해 개방 포지션으로부터 중간 포지션으로, 그리고 구동부(7)의 길이 방향 이동에 의해 중간 포지션으로부터 폐쇄 포지션으로 조정될 수 있다. 유동 경로를 완전히 개방하기 위해, 밸브 디스크(4)는 구동부(7)의 길이 방향 이동에 의해 폐쇄 포지션으로부터 중간 포지션으로, 그리고 그로부터, 구동부(7)의 회전 이동에 의해 중간 포지션으로부터 개방 포지션으로, 제어기에 의해 조정될 수 있다.
밸브 디스크(4)는, 전체 압력 범위 내에서 요구되는 가스 기밀성이 보장될 뿐만 아니라 과도한 압력으로 인한 밸브(1'') 또는 더 정확하게는 밀봉 표면들(3 및 6) 또는 밀봉(들)(23)에 대한 손상이 회피되도록 하는 방식으로, 밸브 시트에 대하여 가압되어야만 한다. 이를 보장하기 위해, 잘 알려져 있는 밸브들은 밸브 디스크의 2개의 측들 사이의 압력 차이의 함수로서 밸브 디스크(4)의 접촉 압력 조절을 제공한다.
본 발명에 따르면, 밸브(1'')는 4개의 온도 센서들(10, 10', 10'', 및 10''')을 갖는다. 각각의 센서는 컴포넌트-특정 온도가 측정될 수 있도록 하는 방식으로 밸브 상에 배열된다.
제1 센서(10)는 구동 유닛(7) 상에 제공되고, 그에 따라, 구동 상태에 관한 정보를 기록할 수 있다. 따라서, 구동부(7)의 가능한 열 발생이 검출될 수 있다.
제2 온도 센서(10')는 밸브(1'')의 이동 가능 파트, 즉, 조절 암(5)을 구동 유닛(7)에 연결하기 위한 밸브 로드 상에 배치된다. 마찰 영향들로 인한 열 영향들이 검출될 수 있고, 로드 조립체의 구조적 편차가 디스플레이될 수 있다.
제3 센서(10'')는 제1 밀봉 표면(3) 근처에서 밸브 시트 상에 위치된다. 이는 밀봉 표면(3) 또는 밀봉 재료(23)의 온도의 증가를 검출하기 위해 사용될 수 있다. 그러한 온도 증가는, 예컨대, 다수의 폐쇄 프로세스들로 인해 발생할 수 있거나, 또는 밀봉 상의 마찰의 표시자일 수 있다. 따라서, 한편으로, 정보는 유지보수 계획 개선 및 다운타임들의 단축을 위해, 온도 변동들로 인한 밀봉의 노화 또는 밀봉 상태의 로깅을 가능하게 한다. 두번째로, 크리티컬 밸브 동작의 표시자일 수 있는 원하지 않는 마찰이 검출될 수 있다. 특히 밀봉 재료(23) 상의 그러한 마찰은 입자들을 생성할 수 있으며, 이는 진공의 오염을 야기할 수 있고, 그에 따라, 머시닝 프로세스에 악영향을 미칠 수 있다.
밸브 하우징 상에 배열된 제4 센서(10''')에 의해, 예컨대, 외부 열 영향들이 검출될 수 있다. 이들은, 예컨대, 밀봉의 수명을 또한 결정할 수 있는 진공 볼륨에서의 의도된 높은 프로세싱 온도, 또는 폐쇄 이동의 정밀도에 영향을 미칠 수 있는 증가된 주변 온도들을 포함한다.
따라서, 각각의 센서는 정보를 제공하며, 이의 보급은 밸브 동작에 대한 특정 보상을 세팅하기 위해, 또는 대응하는 출력 신호, 예컨대 경보를 생성하기 위해 사용될 수 있다. 전형적으로, 이는 할당된 목표 상태들(예컨대, 목표 온도들 또는 목표 온도 곡선)과 측정된 온도들을 비교함으로써 이루어진다.
여기서, 4개의 센서들(10-10''')이 단순한 예들로서 조합되어 도시된 것으로 이해된다. 본 발명은 또한, 설명된 이들 센서들 중 하나만을 갖는 이들 실시예들을 포함한다.
도시된 바와 같은 펜듈럼 밸브(1'')에 대한 대안으로서, 본 발명에 따른 진공 밸브(1)는 다른 타입의 진공 밸브, 예컨대, 플랩 밸브, 슬라이드 밸브, 또는 소위 버터플라이 제어 밸브로 실현될 수 있다. 부가하여, 펜듈럼 밸브들이 또한 사용될 수 있으며, 이의 폐쇄부는 단지 하나의 방향으로 조정될 수 있다.
도 4a 및 도 4b는, 폐쇄 포지션(도 4a) 및 개방 포지션(도 4b)으로 도시된, 본 발명에 따른 이송 밸브들 내의 다른 가능한 온도 센서 배열(10)을 개략적으로 도시한다. 도시된 도면들에서, 밸브 시트는 진공 밸브(1''')의 하우징(24) 상에 형성된다. 그러나, 당업자의 경우, 다음의 설명이 본질적으로 실시예들과 유사하게 적용될 수 있으며, 여기서, 밸브 시트는 프로세스 챔버, 즉 챔버 하우징에 의해 제공된다는 것이 명확하다.
게다가, 틸팅 메커니즘으로서 본원에 개략적으로 나타낸 밸브 메커니즘이 제한적인 것으로 이해되지 않아야 하고, 당업자가, 예컨대 유사한 방식으로, 임의의 L-모션 구동부 예컨대, 서로 수직인 밸브 디스크의 2개의 선형 조정 방향들을 갖는 L-모션 구동부에 본 발명의 센서 배열을 전달할 수 있다는 것은 말할 것도 없다.
조정 암(5)의 제어된 안내를 위해, 여기서, 진공 밸브(1)는, 예컨대, 가이드 컴포넌트(15)를 가지며, 여기서, 구동 유닛(7)과 가이드 컴포넌트(15)는 각각, 서로에 대해 고정된 배열로 있으며, 이는 이 경우에, 예컨대, 구동 유닛(7)과 가이드 컴포넌트(15) 둘 모두가 각각 밸브 하우징(24)에 고정적으로 연결되기 때문이다. 조정 암(5)은 추가로, 밸브 폐쇄부(4) 및 구동 유닛(7)에 기계적으로 커플링되며, 여기서, 구동 유닛(7)에 의해 조정 암(5)을 조정함으로써, 밸브 폐쇄부(4)는 밸브 시트에 실질적으로 평행하게, 특히, 도 2a 내지 도 2c에서 설명된 바와 같은 L-모션 이동으로, 개방 포지션과 폐쇄 포지션 사이에서 조정 가능하다.
본 발명에 따르면, 가이드 컴포넌트는 온도 센서(10)를 갖는다. 온도 센서(10)은, 특히, 가이드 컴포넌트(15)에서 발생하는 마찰에 의해 야기되는, 가이드 컴포넌트(15)에서의 열 변화를 검출하는 것을 가능하게 한다.
이들 도면들이 가능한 실시예들을 단지 개략적으로 나타낸다는 것이 이해된다. 상이한 접근법들이 또한 서로 조합될 수 있을 뿐만 아니라, 종래 기술에 따른 디바이스들 및 방법들과 조합될 수 있다.

Claims (15)

  1. 볼륨(volume) 또는 질량 유동을 조절하거나 유동 경로의 기밀 차단을 위한 진공 밸브(1, 1', 1'', 1''')로서,
    개구 축(H)을 정의하는 밸브 개구(2), 및 상기 밸브 개구(2)를 둘러싸는 제1 밀봉 표면(3)을 갖는 밸브 시트(3);
    상기 볼륨 또는 질량 유동을 조절하기 위한 또는 상기 유동 경로를 차단하기 위한 밸브 폐쇄부(4) ― 상기 밸브 폐쇄부(4)는 상기 제1 밀봉 표면(3)에 대응하는 제2 밀봉 표면(6)을 가짐 ―; 및
    상기 밸브 폐쇄부(4)에 커플링된 구동 유닛(7)을 가지며,
    상기 구동 유닛(7)은, 상기 밸브 폐쇄부(4)가,
    상기 밸브 폐쇄부(4) 및 상기 밸브 시트(3)가 서로에 대하여 접촉하지 않은 상태로 존재하는 개방 포지션(O)으로부터,
    상기 제1 밀봉 표면(3)과 상기 제2 밀봉 표면(6) 사이에서 개재된 밀봉(23)을 통해 밀봉 접촉이 존재하여, 상기 밸브 개구(2)가 기밀 방식으로 폐쇄되는 폐쇄 포지션(G)으로, 그리고 다시 그 반대로 조정 가능하도록 설계되고,
    상기 진공 밸브(1, 1', 1'', 1''')는 적어도 하나의 온도 센서(10, 10', 10'', 10''')를 갖고,
    상기 온도 센서(10, 10', 10'', 10''')는, 상기 온도 센서(10, 10', 10'', 10''')에 의해, 상기 진공 밸브(1, 1', 1'', 1''')의 적어도 일부에 관한 열 정보를 나타내는 측정 신호가 검출될 수 있도록 하는 방식으로 설계 및 배열되는 것을 특징으로 하는, 진공 밸브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 온도 센서(10, 10', 10'', 10''')는 상기 구동 유닛(7) 상에 배열되는 것을 특징으로 하는, 진공 밸브.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 구동 유닛(7)은 공압 구동부로서 설계되며, 상기 온도 센서(10, 10', 10'', 10''')는 상기 구동 유닛의 공압 실린더 상에 배열되는 것을 특징으로 하는,진공 밸브.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 온도 센서(10, 10', 10'', 10''')는 상기 밸브 폐쇄부(4) 또는 상기 밸브 시트(3) 상에 배열되는 것을 특징으로 하는, 진공 밸브.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 진공 밸브(1, 1', 1'', 1''')는 밸브 하우징(24)을 가지며, 상기 온도 센서(10, 10', 10'', 10''')는 상기 밸브 하우징(24) 상에 배열되는 것을 특징으로 하는, 진공 밸브.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 온도 센서(10, 10', 10'', 10''')는, 다음의 온도 센서들, 즉,
    서미스터(thermistor);
    PTC 서미스터, 백금 또는 실리콘 측정 레지스터, 또는 Pt 100 엘리먼트;
    반도체 온도 센서, 또는 집적 반도체 온도 센서;
    광학 온도 센서, 또는 적외선 온도계;
    열전대
    중 하나로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 진공 밸브.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 열 정보는 온도에 의해 표현되는 것을 특징으로 하는, 진공 밸브.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 측정 신호는 연속적으로 검출 가능한 것을 특징으로 하는, 진공 밸브.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 진공 밸브(1, 1', 1'', 1''')의 프로세싱 및 제어 유닛에 의해 제어되어, 상기 구동 유닛(7)은 상기 개방 포지션(O)과 상기 폐쇄 포지션(G) 사이에서 상기 밸브 폐쇄부(4)를 조정하기 위한 제어 값들로 작동될 수 있으며,
    상기 프로세싱 및 제어 유닛은, 현재 획득된 측정 신호에 따라, 상기 제어 값들이 자동적으로 세팅되도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 진공 밸브.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 진공 밸브(1, 1', 1'', 1''')는 프로세싱 및 제어 유닛을 가지며,
    상기 프로세싱 및 제어 유닛은, 검출된 측정 신호가 상기 프로세싱 및 제어 유닛에 의해 프로세싱될 수 있고, 상기 검출된 측정 신호에 기초하여 상태 정보가 생성되도록 하는 방식으로 설계되는 것을 특징으로 하는, 진공 밸브.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 구동 유닛(7), 상기 밸브 시트(3), 또는 상기 밸브 폐쇄부(4)의 기계적 또는 구조적 무결성에 관한 상태 정보가 제공되는 것을 특징으로 하는, 진공 밸브.
  12. 진공 밸브(1, 1', 1'', 1''')를 제어하기 위한 방법으로서,
    상기 진공 밸브(1, 1', 1'', 1''')는 볼륨 또는 질량 유동을 조절하거나 기밀 방식으로 유동 경로를 차단하도록 설계되고,
    상기 진공 밸브(1, 1', 1'', 1''')는,
    개구 축(H)을 정의하는 밸브 개구(2), 및 상기 밸브 개구(2)를 둘러싸는 제1 밀봉 표면(3)을 갖는 밸브 시트(3);
    상기 볼륨 또는 질량 유동을 조절하거나 상기 유동 경로를 차단하기 위한 밸브 폐쇄부(4) ― 상기 밸브 폐쇄부(4)는 상기 제1 밀봉 표면(3)에 대응하는 제2 밀봉 표면(6)을 갖고, 상기 밸브 폐쇄부(4)의 가변 포지션은 상기 밸브 폐쇄부(4)의 각각의 포지션 및 배향에 의해 결정됨 ―; 및
    상기 밸브 폐쇄부(4)에 커플링되고, 적어도 하나의 이동 가능 조정 엘리먼트(5)를 갖는 구동 유닛(7)을 포함하며,
    상기 구동 유닛(7)은, 상기 밸브 폐쇄부(4)가,
    상기 밸브 폐쇄부(4) 및 상기 밸브 시트가 서로에 대하여 접촉하지 않는 개방 포지션(O)으로부터,
    상기 제1 밀봉 표면(3)과 상기 제2 밀봉 표면(6) 사이에 밀봉 접촉이 존재하여, 상기 밸브 개구(2)가 기밀 방식으로 폐쇄되는 폐쇄 포지션(G)으로, 그리고 다시 그 반대로, 조정 가능하도록, 조정 이동을 수행하도록 설계되고,
    상기 방법의 상황에서, 상기 진공 밸브(1, 1', 1'', 1''')의 적어도 일부에 관한 열 정보가 검출되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 열 정보는 특정 시간 기간 동안 주기적으로, 또는 연속적으로 획득되고, 온도-시간 곡선이 도출되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 온도-시간 곡선에 기초하여, 밸브 상태에 관한 출력 정보가 생성되며,
    상기 출력 정보는,
    온도 임계값에 대한 현재 온도의 참조;
    상기 밸브의 동작 상태에 대한 상기 온도-시간 곡선의 영향;
    밸브 수명; 또는
    예상되는 밸브 유지보수 시간을 특정하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  15. 제12항에 따른 상기 열 정보의 획득을 수행하기 위한 프로그램 코드를 저장하는, 머신-판독 가능 캐리어.
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