KR20010015158A

KR20010015158A - 밸브 조립체

Info

Publication number: KR20010015158A
Application number: KR1020000037953A
Authority: KR
Inventors: 리챠드마이클프렌스; 러셀로레인로저스
Original assignee: 에어러큅 코포레이션
Priority date: 1999-07-09
Filing date: 2000-07-04
Publication date: 2001-02-26
Also published as: US6244566B1; DE10031490B4; TW455660B; KR100503217B1; JP2001050421A; DE10031490A1

Abstract

밸브 조립체는 본체 부재(20)의 통로내에서 축방향으로 이동 가능한 포핏(poppet)(50)을 포함한다. 이 포핏(50)은 본체의 밀봉 인접부(35)와 밀봉 결합하는 환형(環形) 실(seal)(54)을 가지며, 결합되었을 때, 본체의 제1 단부(21)와 본체의 제2 단부(22) 사이의 유체의 흐름을 차단한다. 회전 가능한 액츄에이터(80)는 축방향 이동을 포핏(50)에 전달하여 환형 실(54)을 숄더(shoulder)(35)에 결합된 위치로부터 숄더(35)로부터 이격된 위치로 이동시킨다.

Description

밸브 조립체{VALVE ASSEMBLY}

본 발명은, 가스 또는 액체 모두의 흐름 제어용으로서 이용될 수 있는 밸브 조립체에 관한 것이다. 가스의 흐름 제어용으로 사용될 때, 이 밸브 조립체는 질량 흐름 제어기 또는 유사 장치의 입 출구 포트(port) 밀봉용 건식 차단 밸브로서 기능할 수 있다. 액체용으로 사용될 때, 이것은 작동액 유동 시스템의 부분이 될 수 있다.

건식 차단 밸브로서의 사용에 관하여, 반도체 제조에서는 소형 트랜지스터를 생산하기 위하여 실리콘 웨이퍼상에 도체 및 절연체의 막(film)층 축적에 관련하게 된다. 이 막은 활성 가스, 액화 가스 또는 액체를 사용하여 증착 또는 에칭된다. 정확한 성질의 막을 얻는 것과 웨이퍼로부터 웨이퍼로의 반복성을 얻는 것은 절대적으로 필요하다. 정확성을 성취하기 위한 하나의 필요 조건은 공정에서 요구되는 가스의 정확한 유량과 정확한 필요 압력 및 온도하에서 이를 공급하는 것이다. 이것은 몇몇의 반응 전달 부품을 사용함으로써 성취된다. 이들은 "가스 상자"(때때로 "가스 패널" 또는 "가스 정글" 또는 "가스 트레이"로 불림)내로 배치된다. 가스 상자는 처리 챔버로의 한종류의 가스 유량을 감시하고 제어하는 "가스 막대(gas stick)"의 조립체를 수용한다. 가스 막대는 질량 흐름 제어기로 불리우는 부품의 주위로 배치된다. 질량 흐름 제어기는 가스(때로는 액체)의 유량을 제어한다. 이것은 가스가 장치를 통과함에 따라 가스의 온도 상승에 근거하여 유량을 판독하는 열 근거 장치이다. 온도 상승은 특정 가스에 대한 유량에 대해 조정된다.

질량 흐름 제어기의 구성을 완료함에 따라, 제조자는 건조 아르곤과 같은 가스로써 질량 흐름 제어기를 정화한다. 정화 사이클이 완료되면, 질량 흐름 제어기가 고객에게 선적되는 동안 이 질량 흐름 제어기의 내부에 2 psig와 거의 비슷한 압력하의 정화 가스(즉, 예를 들어 건조 아르곤)를 채우는것이 요구된다.

본 발명의 밸브 조립체는 자체 밀봉형이다. 이것의 하나의 단부는, 진공 또는 정압이 요구되는 고순도 조립을 위해 바람직한 금속 대 금속 밀봉을 성취하는, 미합중국, 오하이오주, 마케도니아 소재, 케이전사(Cajon Co.)에 의해 제조되고 판매되는 것과 같은 표준 VCR 조립체에 정합되도록 설계되었다. 예로서 미합중국 특허 제5,605,358호를 참조한다.

본 발명의 건식 차단 조립 밸브는, 건조 아르곤과 같은 정화 가스를 질량 흐름 제어기내로 도입을 허용하는 자체 내부 밸빙(valving)을 가지고 있다. 예를 들어, 2 psig와 거의 비슷한 압력의 유지를 제공하기에 충분한 양의 이러한 정화 가스를 도입한 연후, 건식 차단 조립체의 내부 밸빙은 여기서 차단되어 질량 흐름 제어기내에 이러한 정화 가스를 유지한다. 본 발명의 건식 차단 조립체는 그다음, 질량 흐름 제어기와 함께 선적되고, 가스 스택(stack)에 설치될 때까지 선적 및 보관 기간 동안 그 상태로 유지된다. 질량 흐름 제어기내에 정화 가스를 정압으로 유지함으로써, 오염 물질이 질량 흐름 제어기로 유입될 수 없도록 보장한다.

가스의 흐름 제어용으로 사용되는 질량 흐름 제어기 또는 유사 장치의 입 출구 포트 밀봉용 건식 차단 밸브로서 기능할 수 있으며, 질량 흐름 제어기내에 정화 가스를 정압으로 유지함으로써 오염 물질의 유입을 차단할 수 있는 밸브 조립체를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 폐쇄 위치에 있는 밸브 조립체의 한 실시예의 정면 단면도.

도 2는 개방 위치의 밸브 조립체를 나타낸 도 1과 유사한 도면.

도 3은 밸브 조립체의 사시 분해도.

도 4는 본 발명의 밸브 조립체의 액츄에이터에 대한 평면도.

도 5는 폐쇄 위치의 밸브 조립체를 나타낸 본 발명의 제2 실시예의 정면 단면도.

도 6은 개방 위치의 밸브 조립체를 나타낸 도 5와 유사한 도면.

도 7은 폐쇄 위치의 밸브 조립체를 나타낸 본 발명의 제3 실시예의 정면 단면도.

도 8은 개방 위치의 밸브 조립체를 나타낸 도 7과 유사한 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10, 110: 밸브 조립체 20, 120: 본체

21: 제1 단부 22: 제2 단부

23: 밀봉 비드(sealing bead) 24: 제1 나사

25: 제2 나사 27: 확대 기저부

30: 홈 32: 환형 홈

43: 다이어프램 시트(diaphragm seat) 51: 제1 밀봉 단부

52: 제2 개방 단부 50: 포핏(poppet)

63, 64: 숄더(shoulder) 60: 내부 다이어프램

70: 외부 다이어프램

72: 스러스트 와셔(thrust washer)

78: 접시 스프링(Belleville spring) 80: 액츄에이터

82: 환형 홈 85: 정지부(detent)

도면을 참조하면, 축(A)을 따라 제1 단부(21)로부터 제2 단부(22)로 연장하는 본체(20)를 가진 밸브 조립체(10)를 나타낸다. 원주 밀봉 비드(bead)(23)는 제1 단부에 구비된다. 밀봉 비드(23)는, 예로서 미합중국 특허 제 5,605.358호에서 나타낸 바와 같이 금속 대 금속 밀봉의 성취를 위한 것이다. 외부적으로, 본체는, 제1 단부(21)의 부근에 외향으로 면하는 제1 나사(24)와 제2 단부(22)에 인접하여 외향으로 면하는 제2 나사(25)를 구비한다.

외향으로 면하는 제2 나사(25)에 인접하여, 어느 면은 나타내고 기타 면은 도면에서 보이지 않는 일군의 평평한 면(27A, 27B, 27C, 27D 및 27E)에 의해 형성되는 대체적으로 육모꼴 단면을 가진 확대 기초부(27)에 연속되는 홈으로 파인 원통형 벽 부분(26)이 있다. 원통형 벽(26)으로부터 외향으로 연장하는 방사상 숄더(28)는 제2 단부(22)에 면하는 확대 기초부(27)의 단부를 형성한다. 제1 단부(21)로 향하는 확대 기초부(27)의 대향 단부는 원통형 요부(凹部) 또는 홈(30)이 구비되어 있다. 홈(30)은 외부 원통형 벽(30A)과 내부 원통형 벽(30B) 및 기저부(30C)로써 형성된다. 방사상 숄더(31)는 원통형 벽(30B)으로부터 내측으로 연장되어 제1 나사(24)에 인접한 환형 홈(32)과 만난다. 원통형 벽(30B)으로부터 내측으로 연장되어, 방사상 숄더(31)로부터 축방향에서 근거리로 이격된 외측으로 향한 홈(33)이 있다.

내부적으로 본체(20)는 입구를 형성하는 제1 단부(21)에 인접한 내측으로 면하는 원통형 벽(34)을 가진다. 원통형 벽(34)으로부터 방사상 외측으로 연장하여 환형 밸브 시트(35)가 있으며, 이것으로부터 대체적으로 축방향에서 외측으로 테이퍼(taper)되는 원추형 벽 섹션(36)이 연장된다. 방사상 숄더(37)는 원추형 벽 섹션(36)으로부터 밖으로 향하여 연장하여 방사상 연장 시트(39)로 연장되는 원통형 계단(38)에 연장된다. 제2 원통형 계단(40)은 방사상 제2 연장 시트(41)로 연장된다. 내부측으로 향하는 원통형 벽 섹션(42)은, 축방향에서 방사상 제2 연장 시트(41)로부터 외측으로 연장되는 다이어프램 시트(43)로 연장한다. 내측으로 향하는 제3 원통형 벽 섹션(44)은 다이어프램 시트(43)로부터 제2 단부(22)로 연장한다.

내측으로 향하는 환형 홈(46)은 내측으로 향하는 제2 원통형 벽(42)으로부터 바깥쪽으로 연장한다. 다수의 볼(ball) 수납 개구(48), 바람직하게는 3개가, 바깥쪽으로 향하는 원통형 벽면(30B) 및 안쪽으로 향하는 제2 원통형 벽(42)에 의해 형성되는 벽 부재를 통해서 연장한다. 바람직하게는 볼 수납 개구(48)가, 축(A)에 대해 45°의 각도로 벽 섹션을 통해 연장되어, 제1 단부(21)를 향한 방향에서 바깥쪽으로 경사된다.

축방향에서 제1 밀봉 단부(51)로부터 제2 개방 단부(52)로 연장하는 포핏(50)은 본체(20)내에 위치된다. 밀봉 단부에 인접한 포핏의 부분은, 포핏(50)이 도 1에 나타낸 폐쇄 위치에 있을 때, 방사상 밸브 시트(35)와 밀봉 결합하기 위해 위치한 밀봉 단부(55)로 축방향에서 연장되는 환형 실(54)이 위치한, 보유 홈(53)을 구비한다. 포핏(50)은 제2 개방 단부(52)로 연장하는 축방향 통로(57)를 가진 스템(stem)(56)을 보유한다. 축방향 통로(57)는, 다수의 방사상 연장 통로(59)를 가진 접속부로 연장한다. 제1 단부(51)와 통로(59) 사이의 포핏의 부분은 속이 차 있으며, 환형 벽(61)을 포함한다. 환형 실(54) 및 환형 벽(61)의 바깥 부분은, 본체(20)의 원추 벽 섹션(36)으로부터 양쪽 모두 이격되어 있으며, 거기에서 협동하여, 도 2에 나타낸 바와 같이 포핏(50)이 개방 위치에 있을 때, 본체(20)를 통한 유체의 흐름을 허용하기 위해서 통로(59) 및 통로(57)와 연통하는 환형 통로(62)를 형성한다.

외부적으로, 스템(56)은 제1 방사상 연장 숄더(63)와, 상기 숄더(63) 및 제2 개방 단부(52) 사이의 제2 방사상 소형 숄더(64)를 구비한다. 스템(56)은 또한, 소형 숄더(64) 및 제2 개방 단부(52) 사이의 영역내에 바깥쪽으로 향하는 환형 홈(65)을 구비한다.

포핏(50)은 내부 다이어프램(60) 및 외부 다이어프램(70)의 수단으로써 본체(20)내에서 유지된다. 내부 다이어프램(60)은, 본체(20)의 방사상 연장 시트(39)에 용접된 외부 원주 모서리와 포핏 스템의 방사상 연장 숄더(63)에 용접된 내부 원주 모서리를 가지고 있다.

외부 다이어프램(70)은, 본체(20)의 다이어프램 시트(43)에 용접된 외부 원주 모서리와 포핏(50)의 제2 개방 단부(52)에 용접된 내부 원주 모서리를 가지고 있다. 외부 다이어프램(70)의 내부 원주 모서리는 통로(57)를 통해 통과하는 유체가 통과할 개구를 형성한다. 내부 다이어프램(60) 및 외부 다이어프램(70)은, 이하에서 설명하는 바와 같이 본체(20)내의 포핏(50)의 축방향 이동에 따라 외부 원주 모서리에 대한 다이어프램의 각각의 내부 원주 모서리의 축방향 이동의 결과인 응력 균열에 대하여 좋은 저항성을 제공하는 상표명 Elgiloy로 판매되는 것과 같은 고(高) 니켈 베어링 합금으로 구성될 수도 있다.

구형(球形) 볼(71)이 각각의 개구(48)내에 위치한다. 또한, 포핏의 스템(56)을 둘러싸는 내부 원통형 벽(73) 및 본체의 안쪽으로 향하는 제2 원통형 벽(42)과 미끄러지게 결합하는 외부 원통형 벽(74)을 가진 스러스트 와셔(72)는 본체(20)내에 위치한다. 스러스트 와셔(72)는, (가) 스러스트 와셔(72)의 외면과 결합하는 바깥쪽으로 향하는 환형 홈(65)내에 위치한 스냅 링(snap ring)(75) 및 (나) 소형 방사상 연장 숄더(64)와 결합하는 스러스트 와셔(72)의 내면의 수단으로써 스템(56)상의 고정 위치에 유지된다.

스러스트 와셔(72)는, 축(A) 및 본체(20)의 제1 단부(21)를 향해 내측으로 테이퍼된 테이퍼 캠 표면(76)을 구비한다. 도 1 및 도 2를 비교하여 알 수 있는 바와 같이, 볼(71)의 이동은, 볼들을 방사상 내측으로 테이퍼 캠 표면(76)을 따라 미끄러지게 하여, 포핏(50)을 환형 실(54)의 밀봉 단부(55)가 본체(20)의 밸브 시트(35)에 밀봉되게 결합하는 도 1에 나타낸 폐쇄 위치로부터 밀봉 단부(55)가 밸브 시트(35)로부터 이격됨으로써 밸브 조립체(10)를 개방하는, 도 2에 나타낸 바와 같이 우측 위치로 이동시켜서, 유체의 흐름이 원통형 벽(34)에 의해 형성된 개구를 통하는 제1 단부(21)로, 다시 환형 통로(62)로, 통로(59)를 통과하여, 스템 통로(57)로 흘러 출구 단부(22)의 외부로 나가도록 허용한다. 볼(71)의 방사상 외측으로의 이동에 따라, 스러스트 와셔(72) 및 포핏(50)은 도 1에 나타낸 밀봉 위치로 복귀한다. 접시 스프링(78)은 도 1의 밀봉 위치로 스러스트 와셔(72) 및 포핏(50)을 강제하기 위하여 구비된다. 스냅 링(79)은, 본체의 내향 환형 홈(46)내에 유지되고, 접시 스프링(78)의 외부 모서리와 결합한다. 접시 스프링(78)의 내부 모서리는 스러스트 와셔(72)의 외면에 접촉하고 있다.

볼을 외부 위치로부터 방사상 내부 위치로 이동시키기 위하여, 본체(20)의 환형 요부(30)내에 위치한 액츄에이터(80)를 구비한다. 액츄에이터(80)는, 본체의 외향 환형 홈(33)으로부터 액츄에이터(80)의 배열된 내향 환형 홈(82)으로 연장되고 위치하는 스냅 링(81)의 수단에 의해 환형 요부(30)내에 회전되도록 보관 유지된다. 액츄에이터(80)의 외면은 원통형이다. 액츄에이터(80)는 환형 요부(30)의 외부 부분내에서 회전되게 이동 가능하다. 도 1 및 도 2에서 볼 수 있고, 도 4에서 더욱 상세하게 볼 수 있는 바와 같이, 액츄에이터(80)의 내향면(84)은 3군의 캠 표면(84A, 84B 및 84C)을 구비하기 위해 윤곽을 나타낸다. 각각의 캠 표면(84A, 84B 및 84C)은, 액츄에이터(80)의 회전에 따라 볼(71)중 하나의 방사상 내향 및 외향 이동에 의해 결합되고 제어한다. 각각의 내향 캠 표면(84A, 84B 및 84C)의 방사상 제일 외부에 인접 부분으로부터 외측으로 조금 연장되는 정지부(85)가 중앙으로 위치된다. 액츄에이터(80)를 볼(71)이 각각의 정지부(85)와 결합하는 위치로 회전시킴에 따라, 운전자에게 볼(71)이 최대 외부 위치에 있고, 포핏이 도 1에 나타낸 바와 같이 밸브 시트(35)에 밀봉되게 결합된 환형 실(54)의 밀봉 단부(55)와 밀봉된 위치에 있다는 표시를 제공하는 약간의 째깍하는 소리를 낸다.

본체(20)의 제1 단부(21)를 향하는 액츄에이터(80)의 단부는, 바람직하게는 6개인 일군의 요부(86)를 구비하며, 이 요부는 액츄에이터(80)의 회전을 실현하기 위해 스패너 렌치에 의해 결합될 수도 있다.

밸브 조립체(10)가 질량 흐름 제어기 또는 고순도를 요구하는 기타 장치에 이용된다면, 본체의 제2 출구 단부(22)에 고정된 필터(87)를 보유하는 것이 바람직하다.

동작시에, 밸브 조립체(10)는 질량 흐름 제어기 또는 그안으로 유체가 지향되는 기타 유닛의 나사가 난 포트에 나사로서 결합되는 제2 단부(22)를 보유할 수도 있다. 유체의 공급원은 본체(20)의 제1 입구 단부(21)에서 나사(24)에 나사로서 결합될 수도 있다. 유체를 밸브 조립체(10)를 통해서 도입하는 것이 요구될 때, 액츄에이터(80)의 요부(86)에 스패너 렌치를 결합하여 정지부(85)가 볼(71)과 정렬된 위치로부터 대략 60°위치인, 볼(71)이 각각의 캠 표면(84A, 84B 및 84C)의 방사상 제일 내부 부분에 결합될 위치로 회전시킨다. 이러한 액츄에이터의 이러한 회전에 따라, 캠 표면(84A, 84B 및 84C)은 볼(71)을 방사상 내측으로 밀어냄으로써 볼(71)이 스러스트 와셔(72)의 테이퍼된 캠 표면(76)에 대항하여 이동하게 하고, 이러한 스러스트 와셔(72) 및 그에 의해 이동되는 포핏(50)을 도 2의 개방 위치인 우측으로 밀어낸다.

밸브 조립체(10)의 폐쇄가 요구될 때, 액츄에이터(80)는 정지부(85)가 볼(71)과 정렬됨으로써 볼(71)이 제일 외부 위치로 이동하도록 허용하는 위치로 회전된다. 볼이 그렇게 위치되면, 접시 스프링(78)은 스러스트 와셔(72) 및 포핏(50)을 제1 단부(21)를 향해 밀어서, 환형 실(54)의 밀봉 단부(55)를 밸브 시트(35)와 밀봉되게 결합시켜서 밸브 조립체(10)를 폐쇄시킨다.

도 5및 도 6을 참조하면, (110)으로 대체로 나타낸 밸브 조립체의 다른 실시예를 나타낸다. 이 밸브 조립체(110)는, 본체상의 너트의 회전 가능한 결합으로써 액츄에이터 링의 축방향 이동을 일으키는 것에 의해 폐쇄로부터 개방 위치로 작동되어 이동된다. 도 1 내지 도 4의 실시예와 유사하게, 이 실시예는 밀봉 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 포핏을 방사상 내향으로 이동하게 하는 일군의 볼을 이용한다.

도 5 및 도 6에서의 실시예의 밸브 조립체(110)는, 도 1 내지 도 4에서의 실시예의 본체(20) 및 포핏(50)과 유사한 본체(120) 및 포핏(150)을 이용한다. 따라서, 단지 상이한 특징만을 상세히 설명한다. 이 실시예에서 부재의 부호는, 부호가 100 단위인 것을 제외하고는 도 1 내지 도 4에서의 실시예의 해당 부분과 동일하게 유사한 순서를 따른다.

도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이 제1 입구 단부(121)로부터 제2 출구 단부(122)로 연장하는 본체(120)를 구비한다. 본체는 입구 단부에서 밀봉 단부(123)와 거기에 인접한 외향 나사(124)를 보유한다.

도 5 및 도 6의 실시예에서, 본체(120)의 요부(130) 내에서 축방향으로 이동 가능한 외부 슬리브(190)를 구비한다. 본체(120)의 확대 기저부(127)는, 외부 슬리브(190)의 단부가 미끄러지는 깊은 요부(130)를 제공하기 위하여 도 1 내지 도 4의 실시예에서 나타낸 기저부(27)로부터는 축방향으로 늘어나 있다.

외부 슬리브(190)는 제1 단부(191)로부터 제2 단부(192)로 연장한다. 제2 단부(192)와 캠 표면 사이의 외부 슬리브(190)의 부분이 본체(120)의 제2 단부(122)를 향해 요부(130) 내에서 축방향으로 이동할 때, 볼(71)을 접촉하기 위해 위치한 내향 테이퍼 캠 표면(193)은 제2 단부(192)로부터 이격되어 있다.

또한 외부 슬리브(190)는, 내면(195)으로부터 방사상 내측으로 연장하는 제1 단부(191)에 방사상 내향 연장 제1 숄더(194)와 그것으로부터 이격되고 또한 내면(195)으로부터 방사상 내측으로 연장하는 제2 숄더(196)를 구비하고 있다.

본체(120)는 도 1 및 도 2의 실시예의 본체(20) 보다 약간 길며, 나사(124) 및, 볼(71)을 보관 유지하는 개구(148) 사이에 축방향에서 위치된 외향 원통형 벽면(112)을 구비하고 있다. 스냅 링(181)은 원통형 벽면(112)으로부터 내측으로 연장하는 외향 환형 홈 내에 위치한다. 압축 스프링(197)은, 숄더(194) 및 스냅 링(181) 사이에 위치하고, 캠 표면(193)이 볼(71)과 결합하지 않도록 외부 슬리브(190)를 제1 단부(121)를 향한 방향으로 밀어낸다. 스냅 링(181)과 제2 숄더(196)의 결합은 외부 슬리브(190)가 요부(130) 밖으로 완전하게 밀려나는 것을 방지한다.

너트(115)는 나사(124)와 결합한다. 너트(115)를 제2 단부(122)를 향해 이동시키기 위한 나사(124)상에서의 너트(115)의 회전은, 외부 슬리브(190)를 스프링(197)의 강제 동작에 대항하여 이동시키고, 캠 표면(193)이 볼(71)과 결합하여 볼을 방사상 내측으로 스러스트 와셔(172)의 테이퍼 캠 표면(176)에 접촉시켜서 포핏(150)을 도 5의 폐쇄 위치로부터 도 6의 개방 위치로 이동시킨다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 너트의 단순 회전에 의해서 슬리브의 축방향 이동을 일으키고, 다음에 포핏의 축방향 이동을 야기하여 폐쇄로부터 개방 위치로 이동할 수도 있는, 도 5 및 도 6의 실시예와 유사한, 밸브 조립체(210)의 또다른 실시예를 제공한다. 제1 단부(221)로부터 제2 단부(222)로 축(A)을 따라 연장하는 본체(220)를 구비한다. 본체(220)는, 제1 단부(221)에 인접한 외향 나사(224)와 제2 단부(222)에 인접한 내향 나사(225)를 갖는다. 바람직하게는 3개에서 6개인, 다수의 가늘고 긴 개구 또는 슬롯(226)이 본체(220)내에 사실상 원주 영역에서 균등하게 이격되어서 형성되어 있다. 슬롯(226)은 축(A)에 대체적으로 평행한 방향에서 연장된다.

내부적으로, 본체(220)는 O-링 실(228)이 위치된 내향 환형 홈(227)을 구비한다. 밸브 시트(234)는 제1 단부(221)와 환형 홈(227) 사이에 축방향으로 위치하고 있다.

외부 슬리브(230)는 본체(220)를 둘러 싸고 있으며, 거기에서 이동 가능하다. 외부 슬리브(230)는, 슬롯(226)의 수에 숫적으로 동일하고, 각각의 개구(231)가 슬롯(226)의 하나와 정렬되도록 원주에서 위치된 다수의 개구(231)를 갖는다. 각각의 개구(231)는 그안에서 마찰 또는 달리 영구적으로 유지된 핀(235)을 갖는다. 각각의 핀(235)은, 외부 슬리브(230)로부터 정렬된 슬롯(226)을 통해 본체(220)의 내면 방사상 내측에 있는 단부에 방사상 내측으로 연장한다.

제1 밀봉 단부(251)로부터 제2 개방 단부(252)로 축방향에서 연장하는 포핏(250)은 본체(220) 내에 위치되어 있다. 제1 단부(251) 부근내의 포핏(250)의 부분은, 포핏(250)이 도 7에 나타낸 폐쇄 위치에 있을 때, 밸브 시트(234)와 밀봉 결합을 위해 위치한 환형 실(254)이 그안에 위치한 보유 홈(253)을 구비하고 있다. 도 1 내지 도 4의 것과 유사한 구성을 포함하여, 포핏(250)이 각종의 구성으로 될 수 있을지라도, 도 7 및 도 8에 나타낸 바와 같이 포핏(250)은, 환형 실(254) 및 본체(220)의 O-링(228) 사이의 축방향 위치에서 포핏(250)의 주위로 원주상에 배치된 다수의 각도가 있는 통로(259)와 축방향 통로(257)를 구비하고 있다. O-링(228) 지역내의 포핏(250)의 외면은 O-링(228)이 거기에서 밀봉 결합되는 크기로 되어 있다. 환형 실(254) 및 제1 단부(251) 사이의 포핏(250)의 부분은 폐쇄된다. 결과적으로, 환형 실(254)이 밸브 시트(234)와 밀봉 결합될 때, 밸브 조립체(210)는 유체의 흐름을 폐쇄한다.

외부적으로, 포핏(250)은, 핀(235)의 단부를 그안에 수납하기 위하여 원주위로 배치되고 수에서도 동일한 일군의 요부(260)를 구비하고 있다.

요부(260) 및 제2 단부(252) 사이에 방사상 외향 연장 숄더(262)가 축방향으로 위치하고 있다. 외향 원통형 벽(263)은 방사상 숄더(262) 및 제2 단부(252) 사이에 위치한다.

나삿니가 난 커넥터(270)는 본체의 나사(225)와 결합된다. 나삿니가 난 커넥터는 그안에 O-링(272)이 위치한 환형 홈과 전진 단부 플랜지(264)를 가지고 있다. 커넥터(270) 및 O-링(272)의 내면은, 포핏(250)의 외향 원통형 벽(263) 및 O-링(272) 사이의 밀봉 결합을 구성하는 크기로 된다. 압축 스프링(265)은 포핏(250)의 방사상 숄더(262) 및 플랜지(264) 사이에서 공간을 가지고 위치하고 있다.

내부 나삿니가 난 너트(275)는 본체(220)의 외향 연장 나사(224)와 결합된다. 밸브 조립체(210)를 개방하는 것이 요구될 때, 너트(275)를 나사(224) 위에서 회전하여 너트를 본체(220)의 제2 단부(222)를 향해서 이동시킨다. 너트(275)의 선두 단부는 외부 슬리브(230)의 단부에 대항하여 밀게되고 이것을 본체(220)의 제2 단부(222)를 향해서 축방향으로 이동시킨다. 외부 슬리브(230)의 이러한 축방향 이동은, 본체(220)의 슬롯(226) 내의 핀(235)을 이동시키고, 포핏(250)의 요부(260) 내로 연장되는 핀(235)에 의해 핀과 함께 포핏(250)을 이동시킨다. 이러한 이동은, 포핏(250)을 도 7의 밀봉 위치로부터 도 8의 개방 위치로 이동시키며, 이 위치에서 환형 실(254)이 밸브 시트(234)로부터 이격됨으로써 유체가 본체(220)의 개방 단부(221)로 들어가 환형 실(254) 및 밸브 시트(234) 사이의 공간을 지나고, 테이퍼가 된 통로(259)를 지나서 축방향 통로(257)의 밖으로 흐르도록 허용하게 된다.

너트(275)를 반대 방향으로 회전시킴에 따라, 외부 슬리브(230)는 압축 스프링(265)의 강제 작용에 의해 본체(220)의 제1 단부(221)를 향해 힘을 받아 환형 실(254)이 밸브 시트(234)와 밀봉 결합하는 폐쇄 위치로 포핏(250)을 이동시킨다.

다른 변형예가 당업자에게 쉽게 명백해 질 것이다. 따라서, 본 발명의 범주는 청구 내용의 범주에 의해서 결정되어야 한다.

가스의 흐름 제어용으로 사용되는 질량 흐름 제어기 또는 유사 장치의 입 출구 포트 밀봉용 건식 차단 밸브로서 기능할 수 있으며, 질량 흐름 제어기내에 정화 가스를 정압으로 유지함으로써 오염 물질의 유입을 차단할 수 있는 밸브 조립체를 제공한다.

Claims

(가) 축을 따라 제1 단부(21)로부터 제2 단부(22)로 연장되는 본체(20)에서, 내향 벽 섹션에 의해 형성되는 통로, 및 상기 내향 벽 섹션의 하나(36)로부터 내측으로 연장되는 상기 제1 단부(21)의 부근내의 숄더(35)를 보유하는 상기 본체(20)와;

(나) 상기 통로내에 위치하고 축방향으로 이동 가능한 포핏(50)에서, 제1 폐쇄 단부(51)로부터 제2 개방 단부(52)로 연장되고, 상기 제1 폐쇄 단부(51)의 부근에서 상기 숄더(36)와 결합 가능하여 그렇게 결합되었을 때 상기 폐쇄 단부(51)와 협동하여 상기 본체 제1 단부(21) 및 제2 단부(22)간의 유체의 흐름을 차단하는 환형 실(54)을 가지며, 상기 환형 실(54) 및 상기 제2 개방 단부(22) 사이에 위치하여 상기 환형 실(54)이 상기 숄더(35)로부터 이격되었을 때 상기 본체 제1 단부(21)를 통해서 상기 본체 제2 단부(22)로 유체의 흐름을 허용하는 적어도 하나의 개구(57, 59)를 가지는 상기 포핏(50)과;

(다) 상기 포핏(50)을 상기 본체 숄더(35)를 향해서 유연하게 밀어내는 수단(72, 78); 및

(라) 상기 본체(20)를 둘러 싸고 본체에 대해 회전 가능하며, 상기 본체(20) 상에서 액츄에이터(80)의 회전이 상기 본체(20)내의 포핏(50)의 축방향 이동을 야기시켜 상기 환형 실(54)을 상기 숄더(35)에 결합된 위치로부터 상기 숄더(35)로부터 이격된 위치로 이동시키는 상기 액츄에이터(80)를 포함하는 밸브 조립체.
제1항에 있어서, 상기 본체를 통해서 연장되는 하나 이상의 캠작용 요소(71)를 추가로 포함하고, 상기 액츄에이터의 회전이 상기 축을 향해 내측으로 상기 캠작용 요소(71)의 이동에 전달되는 밸브 조립체.
제2항에 있어서, 상기 본체(20)내에 위치하고 축방향으로 이동 가능하며 그것에 대해서 고정된 축방향 위치로서 상기 포핏(50)을 둘러 싸는 스러스트 와셔(72)를 추가로 포함하고, 상기 스러스트 와셔(72)는 상기 캠작용 요소(71)와 결합하는 캠작용 면(76)을 가지는 밸브 조립체.
제3항에 있어서, 상기 포핏(50)과 상기 본체(20)에 밀봉 결합하는 제1 다이어프램(60)을 추가로 포함하고, 상기 제1 다이어프램(60)은 상기 밀봉 인접부(35)와 상기 스러스트 와셔(72) 사이에 축방향으로 위치하는 밸브 조립체.
제4항에 있어서, 상기 포핏(50)과 상기 본체(20)에 밀봉 결합하는 제2 다이어프램(70)을 추가로 포함하고, 상기 제2 다이어프램(70)은 상기 스러스트 와셔(72)와 상기 제2 단부(22) 사이에 축방향으로 위치하는 밸브 조립체.
제2항에 있어서, 상기 액츄에이터는, (1) 상기 본체에 나삿니로 결합되는 나삿니가 난 너트(115)와, (2) 상기 캠작용 요소(71)에 미끄러지게 결합하는 캠작용 면(193)을 가지는 축방항 가동(可動) 슬리브(190)를 포함하는 밸브 조립체.
제1항에 있어서,

(마) 다수의 캠작용 요소(71)는 상기 본체(20)를 통해서 연장하고 , 각각이 외부 위치로부터 상기 축에 가까운 내부 위치로 이동 가능한 상기 다수의 캠작용 요소(71)와;

(바) 스러스트 와셔(72)는 상기 본체(20)내에 위치하고 축방향으로 이동 가능하며 그것에 대해서 고정된 축방향 위치로서 상기 포핏(50)을 둘러 싸고, 캠작용 면(76)에 대항하여 축을 향해 내측으로의 상기 캠작용 요소(71)의 이동이 상기 스러스트 와셔(72) 및 상기 포핏(50)을 축방향으로 이동시키고, 상기 액츄에이터의 회전이 상기 캠작용 요소(71)를 상기 축을 향해 내측으로 힘을 가하게 되는, 상기 캠작용 요소(71)와 결합하는 상기 캠작용 면(76)을 보유하는 상기 스러스트 와셔(72)를 추가로 포함하는 밸브 조립체.
제7항에 있어서, 상기 액츄에이터(80)는, 상기 본체(20)에 대하여 고정된 축방향 위치내에 유지되고, 각각이 상기 캠작용 요소(71)의 하나에 결합된 윤곽이 된 내면 부분(84A, 84B, 84C)을 보유하며, 각각의 상기 윤곽이 된 내면 부분(84A, 84B, 84C)은 외부 세그멘트(segment)와 상기 외부 세그멘트보다 상기 축에 더 가깝게 위치한 내부 세그멘트를 포함하는 밸브 조립체.
제8항에 있어서, 적어도 하나의 상기 외부 세그멘트 내에 정지부(85)를 추가로 포함하고, 상기 정지부(85)는 상기 외부 세그멘트의 인접 부분 보다 상기 축으로부터 더 멀리 연장하는 밸브 조립체.
제1항에 있어서, 상기 본체(120, 220)는 상기 제1 단부의 부근에 나사(124, 224)를 보유하고, 상기 액츄에이터(115, 190 및 275, 230)는 상기 나사(124, 224)에 결합되고, 상기 액츄에이터의 회전이 상기 본체(120, 220) 상에서 상기 액츄에이터의 축방향 이동으로 되는 밸브 조립체.
제10항에 있어서,

(마) 상기 본체를 통해서 연장하고 , 상기 액츄에이터의 회전이 상기 축을 향해 내측으로 상기 볼의 이동에 전달되는 다수의 볼(71)과;

(바) 스러스트 와셔(172)는 상기 본체(120)내에 위치하고 축방향으로 이동 가능하며 그것에 대해서 고정된 축방향 위치로서 상기 포핏(50)을 둘러 싸고, 캠작용 면(176)에 대항하여 축을 향해 내측으로의 상기 볼(71)의 이동이 상기 스러스트 와셔(172) 및 상기 포핏(150)을 축방향으로 이동시키고, 상기 볼(71)에 결합된 상기 캠작용 면(176)을 보유하는 상기 스러스트 와셔(172)를 추가로 포함하는 밸브 조립체.
제10항에 있어서, 상기 본체(220)는 여러 원주 위치에서 다수의 슬롯(226)을 보유하고, 상기 본체(220)를 둘러 싸는 슬리브(230)를 추가로 포함하며, 다수의 핀(235)이 상기 슬리브(230) 및 상기 포핏(250)과 결합되어 상기 슬롯(226)을 통해 연장하고, 상기 액츄에이터(275)는 상기 슬리브와 결합하는 밸브 조립체.
(가) 제1 단부(21)로부터 제2 단부(22)로 축을 따라 연장하는 본체(20)에서, 통로, 상기 제1 단부(21)의 부근에 있는 밀봉 인접부(35), 상기 축을 둘러 싸고 상기 본체 제1 또는 제2 단부를 향하는 개방 단부를 가진 요부(30)를 보유한 확대부(27), 및 상기홈과 상기 통로 사이에서 연장하는 하나 이상의 개구(48)를 포함하는 상기 본체(20)와;

(나) 상기 본체 통로내에 그안에서 축방향 이동을 위해 배치된 밀봉 단부(51)와 개방 단부(52)를 가진 포핏(50)에서, 상기 밀봉 단부(51)의 부근에서 상기 밀봉 인접부(35)와 결합하는 환형 실(54), 및 상기 개방 단부(52)와 상기 환형 실(54) 사이에서 하나 이상의 통로(57, 59)를 보유하는 상기 포핏(50)과;

(다) 상기 개구(48)에 위치한 하나 이상의 가동 캠작용 부재(71)와;

(라) 상기 요부(30)내에 회전되게 위치한 액츄에이터(80)에서, 상기 내면(84)이 거기에 인접한 하나 이상의 제1 섹션 및 제2 섹션(84A, 84B, 84C)과 윤곽을 그리며, 상기 제1 섹션은 상기 제2 섹션보다 상기 축에 더 근접하는, 상기 캠작용 부재(71)와 미끄러지게 결합하는 내면을 가진 상기 액츄에이터(80)와;

(마) 상기 본체(20)내에 축방향 이동을 위해 위치된 스러스트 와셔(72)에서, 상기 스러스트 와셔(72)의 축방향 이동에 따라 거기에서 축방향 이동을 주도록 상기 포핏(50)에 부착된 상기 스러스트 와셔(72)를 구비하는 밸브 조립체에서,

상기 제2 섹션이 상기 캠작용 부재(71)에 결합하는 위치로부터 상기 제1 섹션이 상기 캠작용 부재에 결합하는 위치로의 상기 액츄에이터(80) 회전은, 상기 포핏(50)을 상기 환형 실(54)이 상기 본체 밀봉 인접부(35)에 결합된 위치로부터 상기 환형 실(54)이 상기 본체 밀봉 인접부(35)로부터 이격된 위치로 이동시키는 밸브 조립체.
제13항에 있어서, 상기 액츄에이터는 상기 제2 섹션의 적어도 하나 내에 정지부(85)를 가지며, 상기 정지부(85)는 상기 제2 섹션의 인접한 부분 보다 상기 축으로부터 더 멀리 연장하는 밸브 조립체.
제13항에 있어서, 상기 액츄에이터 내면 제2 섹션이 상기 캠작용 부재에 결합될 때, 상기 환형 실(54)이 상기 밀봉 인접부(35)에 밀봉 결합되는 위치로 상기 포핏(50)을 유연하게 밀어내는 탄력 부재(78)를 추가로 포함하는 밸브 조립체.
제13항에 있어서, 상기 캠작용 부재(71)는 볼이고, 상기 스러스트 와셔(72)는 상기 제1 단부(21)를 향한 방향에서 상기 축을 향해 내측으로 경사되는 캠작용 표면(76)을 보유하는 밸브 조립체.
제13항에 있어서, 상기 포핏(50) 및 상기 본체(20)에 밀봉되게 결합된 제1 다이어프램(60)을 추가로 포함하며, 상기 제1 다이어프램(60)은 상기 밀봉 인접부(35) 및 상기 스러스트 와셔(72) 사이에서 축방향으로 위치하는 밸브 조립체.
제17항에 있어서, 상기 포핏(50) 및 상기 본체(20)에 밀봉되게 결합된 제2 다이어프램(70)을 추가로 포함하며, 상기 제2 다이어프램(70)은 상기 스러스트 와셔(72) 및 상기 제2 단부(22) 사이에서 축방향으로 위치하는 밸브 조립체.
(가) (1) 축을 따라 제1 단부(21)로부터 제2 단부(22)로 연장되는 본체(20)에서, 내향 벽 섹션(34, 36, 42)에 의해 형성되는 통로, 및 상기 내향 벽 섹션의 하나(36)로부터 내측으로 연장되는 상기 제1 단부(21) 부근의 숄더(35)를 가지는 상기 본체(20)와;

(2) 상기 통로내에 위치하고 축방향으로 이동 가능한 포핏(50)에서, 제1 폐쇄 단부(51)로부터 제2 개방 단부(52)로 연장되고, 상기 제1 폐쇄 단부(51)의 부근에서 상기 숄더(36)와 결합 가능하여 그렇게 결합되었을 때 상기 폐쇄 단부(51)와 협동하여 상기 본체 제1 단부(21) 및 제2 단부(22)간의 유체의 흐름을 차단하는 환형 실(54)을 가지며, 상기 환형 실(54) 및 상기 제2 개방 단부(22) 사이에 위치하여 상기 환형 실(54)이 상기 숄더(35)로부터 이격되었을 때 상기 본체 제1 단부(21)를 통해서 상기 본체 제2 단부(22)로 유체의 흐름을 허용하는 적어도 하나의 개구(57, 59)를 가지는 상기 포핏(50)과;

(3) 상기 본체(20)를 통해서 연장하는 하나 이상의 캠작용 부재(71)와;

(4) 상기 포핏(50)을 상기 본체 밀봉 인접부(35)를 향해서 유연하게 밀어내는 수단(72, 78); 및

(5) 상기 본체(20)를 둘러 싸고 본체에 대해 회전 가능한 액츄에이터(80)에서, 표면(84)이 제1 부분 및 제2 부분(84A, 84B, 84C)을 가지며, 상기 제1 부분은 상기 제2 부분보다 상기 축에 더 근접하는, 상기 표면을 가진 상기 액츄에이터(80)를 보유하는, 밸브 조립체를 구비하는 단계와,

(나) 상기 제2 부분이 상기 캠작용 부재(71)에 결합하는 위치로부터 상기 제1 부분(84A, 84B, 84C)이 상기 캠작용 부재(71)에 결합하는 위치로 상기 액츄에이터(80)를 회전시킴으로써 상기 캠작용 부재(71)를 내측으로 밀어내고, 상기 캠작용 부재(71)는 상기 본체(20)내의 상기 포핏(50)에 축방향 이동을 주게되어, 상기 밀봉 인접부(35)와 접촉하지 않도록 상기 환형 실(54)을 이동시키는 단계를 포함하는, 유체 흐름 제어 방법.