KR200193243Y1 - 실린더 밸브 - Google Patents

Abstract

본 고안은 실린더 밸브에 관한 것으로, 종래에는 벨로우즈의 단면적이 커서 고착 분말로 인해 벨로우즈면이 파열되는 현상이 종종 생긴다. 이것은 밸브샤프트와 부싱플랜지사이의 기밀성을 떨어뜨려 독성과 폭발성 가스가 외부로 누출되는 문제가 있었다.

본 고안은 예시도면 도 4와 도 5에서와 같이, 부싱프랜지(26)와 밸브샤프트(40)사이에 환형의 내식성 실부싱(50)이 마련되고, 상기 밸브샤프트(40)가 관통되는 부싱플랜지(26)의 내주면과 실부싱(50)의 내주면에도 기밀성을 위해 각각의 오링(52)(53)이 장착되는 한편, 부싱프랜지(26)내에는 고압 질소가스 주입용 퍼지포트(54)가 형성되고, 상기 실부싱(50)의 외주에 탈착용 나사산(56)과 그 외주 일측에 상기 퍼지포트(58)와 통하는 윤활오일 주입홀(60)이 각각 형성되며, 상기 실부싱(50)과 부싱프랜지(26)사이에 오일챔버(62)가 마련되게 간극이 있어서 윤활오일의 저장과 더불어 질소 차단막이 형성되게 한 것이다.

따라서, 본 고안은 가스의 외부 누출을 차단하는 기능이 더욱 보강되는 한편, 유지보수 및 교체가 용이하게 되는 효과가 있다.

Description

실린더 밸브(CYLINDER VALVE)

본 고안은 실린더 밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 제조공정시 엄격한 가스 분리배출을 목적으로 하는 가스밸브의 기존 벨로우즈를 이중 오링을 적용한 실부싱으로 대체하고 이 사이에 고압질소 주입에 의해 차단막을 형성케 함으로써 가스의 외부누출을 방지하고 유지보수 및 교체가 용이하도록 한 실린더 밸브이다.

반도체 제조공정에서는 다종의 프로세싱 가스를 사용하는 바, 이러한 프로세싱 가스들은 대개 독성이 강하고 특히 다른 가스와 혼합되면 폭발할 위험이 있어서 공정후 가스 처리가 매우 중요하다.

이에 반도체 공정라인의 다이아그램을 그린 예시도면 도 1에서 상기한 가스의 처리를 설명하면, 프로세싱 가스 흡입라인과 클린가스 흡입라인이 연결된 챔버(1)에서 프로세싱 가스를 흡입하여 다량의 웨이퍼를 처리하고, 챔버(1)의 배출라인에 있는 진공펌프(2)의 부압으로 공정후 프로세싱 가스를 분할개폐식의 가스밸브(5)를 매개로 소각용 스크러버(3)로 보내어 정화시키고, 세정용 클린가스와 잔여 프로세싱 가스의 혼합가스도 상기 가스밸브(5)의 분할개폐에 따라 다른 스크러버(4)로 보내어 소작 정화시키고 있다.

이러한 가스밸브(5)는 예시도면 도 2에 나타낸 바와 같이, 1개소의 흡입구(12)와 2개소의 배출구(14)(15) 및 세정용 질소가스의 유입관(11) 2개소가 마련된 금속경통(10)과, 상기 금속경통(10) 양측에 배출구(14)(15)의 개폐를 엄격히 분리시킬 수 있도록 각각 설치되는 공압제어식의 벨로우즈밸브(16)로 구성되어 있다.

이 벨로우즈밸브(16)는 리턴스프링(22)이 안치되는 스프링실린더(18)와, 에어밸브(미도시)로부터 구동포트(36)내로 공압이 입력되는 부싱프랜지(26)와, 상기 스프링실린더(18)를 취합해서 부싱프랜지(26)와 더불어 보울트(34)로 금속경통(10)에 함께 장착되는 실린더프랜지(20)와, 상기 리턴스프링(22)에 탄지된 상태에서 공압에 의해 작동되는 패킹(24), 상기 부싱프랜지(26)를 가운데에 두고서 패킹(24)과 밸브샤프트(미도시)로 연결되어 있는 개폐패킹(32), 그리고 부싱프랜지(26)와 밸브샤프트의 사이틈을 밀폐시켜 가스가 외부로 새나가지 않도록 하는 주름관형태의 벨로우즈(28)로 되어 있다. 상기 벨로우즈(28)는 개폐패킹(32)과 부싱프랜지(26)의 일측단과 접합된 상태에서 아코디언처럼 인장과 수축이 가능하게 되어 있는 것이다.

이러한 종래의 가스밸브의 동작은 예시도면 도 3과 같이, 공정후 프로세싱 가스나 혼합가스를 지정된 방향의 배출구(15)로 배출시킬 때에는 일측 부싱프랜지(26)의 구동포트(36)로 공압을 주입시켜서 패킹(24)을 밀어주면, 벨로우즈(28)가 수축하면서 개폐패킹(32)이 통로를 열어주어 흡입구(12)를 통해 가스가 배출구(15)로 빠져나가게 된다. 이때 타측 통로는 주지된 바와 같이 폐쇄된 상태이며, 챔버를 세정한 클린가스와 잔여 프로세싱 가스의 혼합가스를 배출시킬 때에도 상기와 같은 방식으로 배출된다.

또한, 금속경통(10)상부의 유입관(11)을 통해 공급되는 질소가스는 흡입구(12)측이 폐쇄된 상태에서 적정온도로 유지되면서 공급되어 가스밸브 내부 특히 모서리부위와 벨로우즈(28)에 프로세싱 가스가 분말화하여 고착되는 것을 방지하기 위해 통로내부를 불어주게 된다. 미설명부호 40은 밸브샤프트이다.

그러나 이러한 방지장치에도 불구하고 작업중 또는 종료시 가스밸브내 온도의 상승이나 하강으로, 그리고 프로세싱 가스와 혼합가스의 밸브내 잔여로 분말고착화가 진행됨을 완전히 제거할 수는 없었다.

따라서, 이러한 상태가 반복 지속될 경우에는 벨로우즈(28)의 가스 접촉 단면적이 크기 때문에 고착분말이 쉽게 응집되어 작동이 불량하게 되고, 또한 빈번한 인장/수축으로 벨로우즈의 파열을 유발시켜서 부싱플랜지(26)와 밸브샤프트(40)의 사이틈으로 가스가 외부로 새어나가 위험을 초래하는 문제가 있었으며, 이에 따른 보수정비가 빈번해짐과 더불어 기밀성을 위한 벨로우즈(28)가 개폐패킹(32)과 부싱프랜지(26)의 측면에 접합되어야 하기 때문에 해체와 재장착이 어려지는 문제도 있었다.

이에 본 고안은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 기존 벨로우즈를 이중 오링과 탈착이 용이한 실부싱으로 대체하고, 밸브샤프트와 실부싱 사이에 고압질소 주입에 의한 차단막을 형성케 함으로써 가스의 외부누출을 방지하고 유지보수 및 교체가 용이하도록 한 실린더밸브를 제공함에 그 목적이 있는 것이다.

이를 위해 본 고안은 부싱플랜지와 밸브샤프트사이에 황동재질의 실부싱을 채용한 것으로, 실부싱의 외주에 탈착이 용이하도록 나사산을 형성하고, 그 내주에는 관통되는 밸브샤프트와의 기밀성을 위해 오링을 장착하며, 밸브샤프트가 관통되는 부싱플랜지의 내주면에도 오링을 채용한 것이다.

또한 부싱프랜지내에 고압 질소가스 주입용 퍼지포트가 형성되어 있고, 실부싱의 일측에는 상기 퍼지포트와 통하는 윤활오일 주입용 홀이 형성되어 있으며, 상기 실부싱과 부싱프랜지사이에 일정공간인 오일챔버가 형성되어 있어서 윤활오일의 저장과 더불어 질소 차단막이 형성되게 된다.

따라서, 본 고안은 벨로우즈를 탈착이 쉬운 실부싱으로 대체하여 밸브샤프트와 실부싱사이에 윤활오일 공급 및 고압의 질소가스 차단막 형성과, 2개의 오링으로 이중밀폐토록 함으로써 밸브의 유지보수 및 교체가 용이하게 되고, 가스의 외부 누출을 차단하는 기능이 더욱 보강되는 효과를 얻도록 하는 것이다.

도 1 은 반도체 공정라인의 다이아그램,

도 2 는 종래의 벨로우즈 밸브를 적용한 가스밸브의 분리사시도,

도 3 은 종래의 벨로우즈 밸브의 동작을 설명하기 위한 단면도,

도 4 는 본 고안에 따른 실린더 밸브의 구성도,

도 5 는 본 고안에 따른 실린더 밸브의 작동설명도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10 - 금속경통, 12 - 흡입구,

14,15 - 배출구, 18 - 스프링실린더,

20 - 실린더프랜지, 22 - 리턴스프링,

24 - 패킹, 26 - 부싱프랜지,

32 - 개폐패킹, 36 - 구동포트,

40 - 밸브샤프트, 50 - 실부싱,

52,53 - 오링, 54 - 퍼지포트,

56 - 나사산, 60 - 주입홀,

62 - 오일챔버.

이하 첨부된 예시도면과 함께 본 고안을 설명하면 다음과 같다.

본 고안은 리턴스프링(22)이 안치되는 스프링실린더(18)와, 구동포트(36)로 공압이 입력되는 부싱프랜지(26)와, 상기 스프링실린더(18)와 부싱프랜지(26)를 취합해서 금속경통(10)에 보울트로 장착되게 하는 실린더프랜지(20)와, 상기 리턴스프링(22)에 탄지된 상태로 공압에 의해 작동되는 패킹(24)과, 상기 패킹(24)과 결합된 상태에서 부싱프랜지(26)의 중공을 관통하는 밸브샤프트(40)의 일측과 결합된 개폐패킹(32)으로 구성되어 금속경통(10)의 배출구(14)(15)를 분할개폐토록 하는 실린더 밸브에 있어서,

상기 부싱프랜지(26)와 밸브샤프트(40)사이에 환형의 내식성 실부싱(50)이 마련되고, 상기 밸브샤프트(40)가 관통되는 부싱플랜지(26)의 내주면과 실부싱(50)의 내주면에도 기밀성을 위해 각각의 오링(52)(53)이 장착되는 한편, 부싱프랜지(26)내에는 고압 질소가스 주입용 퍼지포트(54)가 형성되고, 상기 실부싱(50)의 외주에 탈착용 나사산(56)과 그 외주 일측에 상기 퍼지포트(58)와 통하는 윤활오일 주입홀(60)이 각각 형성되며, 상기 실부싱(50)과 부싱프랜지(26)사이에 오일챔버(62)가 마련되게 간극이 있어서 윤활오일의 저장과 더불어 질소 차단막이 형성되는 것을 특징으로 하는 실린더 밸브이다.

예시도면 도 4 는 본 고안에 따른 실린더 밸브의 구성도로서, 본 고안은 가스의 외부누출을 막기위해 밸브샤프트(40)와 부싱실린더(26)의 사이틈의 기밀을 벨로우즈로 하던 것을 내식성을 갖는 실부싱(50)으로 대체함과 더불어 사이틈에 고압질소 주입으로 질소차단막을 형성시키도록 하여 이중으로 가스누출을 방지할 수 있게 한 것이다.

여기서, 실부싱(50)은 환형의 구조로 내식성이 우수한 황동재이며, 그것의 중공 내주면에는 관통하는 밸브샤프트(40)의 사이틈을 밀폐케 하는 오링(53)이 장착되어 있고, 부싱플랜지(26)의 내주면에도 밸브샤프트(40)와의 기밀성을 위해 오링(52)이 장착되어 있다.

또한 실부싱(50)의 외주에는 나사산(56)이 형성되어 있어서 상기 실부싱(50)의 탈착이 쉽도록 되어 있으며, 그 외주 일측에는 윤활오일을 주입할 수 있는 주입홀(60)이 형성되어 있다.

이러한 실부싱(50)이 장착되는 부싱프랜지(26)에는 고압의 질소가스가 주입되는 퍼지포트(54)가 형성되어 있는 바, 실부싱(50)을 장착했을 때 주입홀(60)과 퍼지포트(54)가 서로 통하도록 되어 있어서 윤활오일의 주입은 퍼지포트(54)를 통해서 주입홀(60)로 주유할 수 있고 고압 질소 또한 같은 곳으로 주입시키도록 한 것이다.

또한 상기 실부싱(50)과 부싱프랜지(26)사이에 오일챔버(62)가 마련될 수 있게 간극이 있어서 윤활오일의 저장과 더불어 이곳에서 고압질소의 차단막이 형성되어진다.

예시도면 도 5는 본 고안의 실린더 밸브의 동작을 보인 것으로, 프로세싱 가스의 배출이나 질소가스의 공급동작은 종래와 같이 이루어지는데 본 고안의 요지는 밸브샤프트(40)와 부싱프랜지(26)사이의 틈새를 통해 금속경통(10)외부로 의 가스누출을 효과적으로 방지하기 위한 것이므로, 이에 대해 좀더 설명하면 다음과 같다.

부싱프랜지(26)의 구동포트(36)를 통해 공압이 들어오면 패킹(24)을 밀어주어 밸브샤프트(40)가 이동되어 개폐패킹(32)이 열려서 가스가 배출구(15)로 이동되고 공압이 제거되면 그 반대의 움직임이 일어난다.

이때 가스밸브내로 들어온 배출가스는 밸브샤프트(40)와 부싱프랜지(26)의 사이틈새에 어느 정도 압력을 가하면서 이곳을 통해 빠져나가려고 할 것이다. 이러한 경우에 일차적으로 오링(52)이 가스의 누출을 막아주게 되고, 다시 실부싱(50)내의 오링(53)도 같은 기능을 하게 된다.

상기한 두 개의 오링(52)(53)은 가스누출을 방지하는 안전장치이며 실부싱이 가스에 직접적으로 노출되지 않도록 보호하고, 밸브샤프트(40)의 평형을 유지하는 기능도 한다.

여기에 더하여 부싱프랜지(26)의 퍼지포트(54)로 금속경통(10)내의 배기가스 압력보다 높은 고압의 질소가스가 공급되고 있는 상태이기 때문에 실부싱(50)의 주입홀(60)과 오일챔버(62)에 질소가스 차단막이 형성되어져 2중 3중으로 가스의 누출을 방지할 수 있게 된다.

상기한 바와 같이 본 고안은 탈착이 쉬운 실부싱(50)으로 대체하고, 밸브샤프트(40)와 실부싱(50)사이에 고압의 질소가스 주입으로 형성되는 질소 차단막 과, 2개의 오링으로 기밀성을 대폭 향상시킴으로써 가스의 외부 누출을 차단하는 기능이 더욱 보강되는 한편, 유지보수 및 교체가 용이하게 되는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 리턴스프링(22)이 안치되는 스프링실린더(18)와, 구동포트(36)로 공압이 입력되는 부싱프랜지(26)와, 상기 스프링실린더(18)와 부싱프랜지(26)를 취합해서 금속경통(10)에 보울트(34)로 장착되게 하는 실린더프랜지(20)와, 상기 리턴스프링(22)에 탄지된 상태로 공압에 의해 작동되는 패킹(24)과, 상기 패킹(24)과 결합된 상태에서 부싱프랜지(26)의 중공을 관통하는 밸브샤프트(40)의 일측과 결합된 개폐패킹(32)으로 구성되어 금속경통(10)의 배출구(14)(15)를 분할개폐토록 하는 실린더 밸브에 있어서,

   상기 부싱프랜지(26)와 밸브샤프트(40)사이에 환형의 내식성 실부싱(50)이 마련되고, 상기 밸브샤프트(40)가 관통되는 부싱플랜지(26)의 내주면과 실부싱(50)의 내주면에도 기밀성을 위해 각각의 오링(52)(53)이 장착되는 한편, 부싱프랜지(26)내에는 고압 질소가스 주입용 퍼지포트(54)가 형성되고, 상기 실부싱(50)의 외주에 탈착용 나사산(56)과 그 외주 일측에 상기 퍼지포트(58)와 통하는 윤활오일 주입홀(60)이 각각 형성되며, 상기 실부싱(50)과 부싱프랜지(26)사이에 오일챔버(62)가 마련되게 간극이 있어서 윤활오일의 저장과 더불어 질소 차단막 이 형성되는 것을 특징으로 하는 실린더 밸브