KR20060050459A

KR20060050459A - 두 진공실 사이에 배치된 진공 밸브를 제어하는 방법

Info

Publication number: KR20060050459A
Application number: KR1020050074506A
Authority: KR
Inventors: 베른하르트 두엘리; 프리드리히 가이저
Original assignee: 배트 홀딩 아게
Priority date: 2004-08-13
Filing date: 2005-08-12
Publication date: 2006-05-19
Also published as: US7036794B2; JP2006052846A; DE102005031411A1; KR101197068B1; TW200606364A; US20060033065A1; DE102005031411B4

Abstract

두 진공시일 사이에 배치된 진공 밸브를 제어하기 위한 방법은 밸브 개구를 갖는 밸브 몸체를 포함하고, 진공 밸브의 닫힘 상태에서 밸브 개구를 닫고 열림 상태에서 밸브 개구를 여는 폐쇄 부재를 포함하며, 그 중에 진공 밸브의 닫힘 상태에서 폐쇄 부재에 의해 밸브 개구를 닫기 위해서는, 적어도 1 개의 가요성 시일은 진공 밸브의 실링 표면을 접촉시키고, 그 시일은 진공 밸브의 닫힘 상태에서 가압력에 의해 작동되며, 적어도 1 개의 엑츄에이터가 진공 밸브를 개폐하기 위한 작동 장치를 포함하고, 상기 시일이 진공 밸브를 닫기 위해 실링 표면에 대하여 그 엑츄에이터에 의해 놓이며, 이러한 적어도 1 개의 엑츄에이터, 두 진공실에서 각각의 압력을 감지하는 압력 센서들로부터 나온 입력 신호로써 제어유닛에 제공되는 압력 측정치를 제어하는 제어유닛 (11) 을 포함하는데, 그 중에 두 진공실 사이의 압력차는 제어유닛에 의해 결정되고, 진공 밸브의 닫힘 상태에서 시일에 작용하는 가압력의 크기는 적어도 1 개의 엑츄에이터를 제어함으로 결정된 압력차에 따른 제어유닛에 의해 제어된다.

Description

두 진공실 사이에 배치된 진공 밸브를 제어하는 방법 {METHOD FOR CONTROL OF A VACUUM VALVE ARRANGED BETWEEN TWO VACUUM CHAMBERS}

도 1 은 밸브 개구의 축선 방향으로의 개략적인 단면에서 두 진공실 사이에 배치된 진공 밸브의 개략도이고,

도 2 는 밸브 개구 축선에 대해 횡방향으로 도 1 의 진공 밸브의 개략적인 단면을 나타내며,

도 3 은 본 발명의 다른 실시예의 개략도를 나타내고,

도 4 는 진공 밸브의 또다른 가능한 실시형태의 개략도를 나타낸다.

* 도면의 주요부분에 관한 부호 설명 *

1 밸브 몸체 2 밸브 개구

3 길이 방향 축선 4 폐쇄 부재

5 시일 (seal) 6, 7 면

8 실링 표면 (sealing surface) 9 엑츄에이터 (actuator)

10 피스톤 11 제어유닛

12 차단 밸브 13 압력 조절 밸브

14, 15 압력 센서 16, 17 진공실

18,20 제어 라인 19 연결부 (connection)

21, 31, 32, 33 압축-공기 라인 22 피스톤 영역

23 스프링 24 배기 밸브

25, 29, 30 엑츄에이터 (actuator) 26, 37 피니언 (pinion)

27, 38 이붙이래크 (toothed rack) 28 센서

35 이붙이휠 (toothed wheel) 36 입력 장치

본 발명은 두 진공실 사이에 배치된 진공 밸브를 제어하는 방법에 관한 것이다. 상기 진공 밸브는 밸브 개구를 갖는 밸브 몸체와 진공 밸브의 닫힘 상태에서 그 밸브 개구를 닫고 진공 밸브의 열림 상태에서는 밸브 개구를 여는 폐쇄 부재와 진공 밸브를 닫기 위해 시일을 진공 밸브의 실링 표면에 대하여 위치시키는 하나 이상의 엑츄에이터로 진공 밸브를 개폐하기 위한 작동 장치 및 상기 하나 이상의 엑츄에이터를 제어하며, 두 진공실 각각의 압력을 검출하는 압력 센서로부터 압력 측정치가 입력 신호로서 제공되는 제어유닛을 포함하며, 진공 밸브의 닫힘 상태에서 폐쇄 부재에 의해 밸브 개구를 닫기 위해 하나 이상의 가요성 시일이 상기 실링 표면에 접촉하고, 진공 밸브의 닫힘 상태에서 상기 시일에는 가압력이 작용한다. 본 발명은 또한 상기 언급된 종류의 진공 밸브에 관한 것이다.

다양한 종류의 진공 밸브가 알려져 있다. 예컨대, 미국 특허 4,052,036 및 미국 특허 4,470,576 은 밸브판을 펼쳐서 밸브판에 배치된 가요성 시일이 닫힘 상태에서 밸브 몸체에 배치된 실링 표면에 대하여 놓이는 슬라이드 밸브를 개시하고 있다.

미국 특허 4,809,950 은 주변이 닫힌 시일 (2) 이 폐쇄 부재의 끝면에 배치되고 밸브 개구의 길이 방향 축선 방향으로 서로에 대하여 편위되어 있는 면에 놓이고 연결부에 의해 서로 연결되는 부분을 갖는 슬라이드 밸브를 개시하고 있다. 이러한 형식의 슬라이드 밸브에서는, 닫힘 기관이 닫힐 때 시일에 작용하는 전단력을 막기 위해서 다른 방향으로의 운동성분들을 갖는 일련의 다단계 운동이 필요없다. 폐쇄 부재가 열림 위치와 닫힘 위치 사이에 선형 이동을 하는 유사한 슬라이드 밸브가 미국 특허 4,921,213 에 알려져 있다. 이 경우에, 폐쇄 부재의 끝면에 배치된 주변이 닫힌 시일의 부분들 사이의 연결부는 밸브 개구의 길이 방향 축선과 닫힘 방향에 의해 형성되는 면에 평행하다.

나비형 밸브가 미국 특허 4,634,094 및 미국 특허 6,494,434 B1 에 알려져 있다. 이들 나비형 밸브에서, 판형 폐쇄 부재는 밸브 개구의 길이 방향 축선에 직각으로 놓여있는 축 둘레에 그 부재의 열림 위치와 닫힘 위치 사이에서 회전된다. 그 부재의 열림 위치에서, 밸브 디스크가 밸브 개구에 배치된다.

예컨대, 미국 특허 6,431,518 B1 은 폐쇄 부재가 처음에는 열림 위치에서 폐쇄 부재가 그 밸브에서 밸브 시트로부터 올려지는 밸브 개구와 반대편 위치로 전환되어, 결과적으로는 밸브 개구의 길이 방향 축선 방향으로 실질적으로 운동상태에 있고 그 밸브 시트에 반하여 놓이는 L-밸브를 기재하고 있다.

미국 특허 5,577,707 은 슬라이드 밸브를 개시하고 있으며, 그 밸브에서 폐 쇄 부재는 밸브판 및 밸브 하우징에 교체가능하게 지지되는 폐쇄링을 포함한다. 진공 밸브의 닫힘 상태에서, 폐쇄링은 상기 밸브판에 반하여 놓이며, 폐쇄링의 실링 고리는 밸브판의 실링 표면에 접한다.

또한 진자 밸브로 알려진 밸브면의 다른 형태에서, 판형의 폐쇄 부재 운동의 제 1 단계에서 폐쇄 부재의 선형이동은 없지만, 폐쇄 부재가 밸브 개구의 반대편 위치로 이동되도록 원호를 따라 회전이동은 있다. 밸브 시트 방향에서 폐쇄 부재의 닫힘 운동의 제 2 단계는, 밸브 시트의 반대편에 위치되지만 초기에는 밸브시트로부터 들어올려지는 폐쇄 부재가 밸브 개구의 길이 방향 축선 방향에서 옮겨지는 점에서 이루어진다.

플레이트 밸브의 알려진 또다른 형태는 코너 밸브 (corner valve) 이다. 이들 코너 밸브에서, 판형 폐쇄 부재가 고정되는 밸브 로드 (valve rod) 는 적절한 안내 통로를 통해 밸브 개구의 반대편에 위치된 벽을 통과하여 진공 밖으로 안내된다. 밸브 몸체를 통해 밸브 개구를 형성하는 통로는 서로 이루는 각에서 확장하는 두 부분을 갖는다.

진공 밸브의 이 모든 형태는 그 밸브들이 수동적으로 열리거나 닫힐 수 있는 방식으로 구성될 수 있다. 또한, 폐쇄 부재를 개폐하기 위한 이 밸브형식의 작동 장치는 제어유닛에 의해 제어되는 적어도 1 개의 엑츄에이터를 포함할 수 있다. 특히 공기 작용의 피스톤-실린더 유닛은 진공 밸브를 위한 엑츄에이터로써 사용된다. 그러나, 전기모터 또는 전자기 유닛에 의해 형성된 엑츄에이터는 또한 알려져 있다.

엑츄에이터에 의해서 닫힐 수 있는 진공 밸브에서, 엑츄에이터의 전체 닫는 힘은 통상적으로 실링 표면에 대하여 시일을 가압하기 위해 및 완전 진공 상태에서 밸브를 닫기 위해 닫힘 상태에서 폐쇄 부재에 작용한다. 미국 특허 6,629,682 B2 에서의 진공 밸브에서, 가요성 시일 (flexible seal) 뿐만 아니라 가요성 지지 고리 (flexible supporting ring) 는 진공 밸브 내에 있는 시일에 작용하는 가압력을 제한하기 위해서 폐쇄 부재에 배치되며, 그 진공 밸브에서 폐쇄 부재는 이 폐쇄 부재에 작용하는 압력차에 따라 확실히 어느 정도 밸브 시트에 대하여 가압된다. 이것은 시일에 대한 마모를 줄이는데 목적이 있고, 그 마모는 응력이 증가함에 따라서 증가한다. 시일에 대한 마모 문제는 적극적인 프로세스 가스의 사용에 의해 더욱 악화된다. 통상적으로 시일을 위해 사용되는 가요성 재료는, 그 재료가 높은 응력하에 있을 때, 특히 공격적인 프로세스 가스에 의해 화학적으로 부식된다.

시일에 대한 마모를 감소시킬 목적으로, 엑츄에이터에 의해서 주어진 닫힘 위치에 폐쇄 부재의 위치를 정하기 위해서 폐쇄 부재의 자세 제어 또는 위치 제어를 제공하는 것은 이미 제안되어져 왔고, 결국 실링 고리의 가요성 재료의 변형은 기존의 압력차와 무관한 소정의 값으로 제한되고 있다.

또한, 미국 특허 6,367,770 B1 은 그 기관의 기울어진 측의 두 표면에, 밸브의 닫힘 상태에서 쐐기형 밸브 시트의 실링 표면에 접하는 시일을 포함한 쐐기형 폐쇄 부재를 갖는 슬라이드 밸브를 개시하고 있다. 상기 밸브의 닫힘 상태에서, 그 폐쇄 부재는 시일이 실질적으로 가압되지 않기 때문에 단지 상기 밸 브 시트로만 이동된다. 시일은 압력차가 폐쇄 부재에 작용하여 두 실링 표면 중 하나에 대하여 폐쇄 부재를 가압할 때까지 가압되지 않는다.

본 발명의 중요한 목적은 가요성 시일 (seal) 에 대한 마모를 감소시키는, 서두에 언급된 형태의 진공 밸브를 제어하기 위한 단순화된 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 진공 밸브가 가요성 시일에 대한 마모를 감소시키는 동안 진공밸브의 닫힘 상태에서 밸브 개구의 좋은 시일을 이루는, 서두에 언급된 형태의 진공 밸브를 제어하기 위한 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따라서, 상기 목적은 밸브 몸체, 폐쇄 부재 및 작동 장치를 포함한 두 진공실 사이에 배치된 진공 밸브를 제어하기 위한 방법에 의해 이루어진다: 본 발명에 있어서, 두 진공실 사이에 배치된 진공 밸브는 밸브 개구를 갖는 밸브 몸체, 진공 밸브의 닫힘 상태에서 밸브 개구를 닫고 진공 밸브의 열림 상태에서 밸브 개구를 여는 폐쇄 부재를 포함하는데, 그 중에 진공 밸브의 닫힘 상태에서 폐쇄 부재에 의해 밸브 개구를 닫기 위해서 적어도 1 개의 가요성 시일은 시일이 진공 밸브의 닫힘 상태에서 가압력에 의해 작용되는 진공 밸브의 실링 표면에 접하고, 또한 시일이 진공 밸브를 닫기 위해 실링 표면에 대하여 배치된 적어도 1 개의 엑츄에이터 (actuator) 및 적어도 1 개의 이 엑츄에이터를 제어하는 제어유닛, 두 진공실 내에 각각의 압력을 감지하는 압력 센서로부터 나온 입력 신호로써 이 제어유닛에 제공되는 압력 측정치를 갖는 진공 밸브를 개폐하기 위한 작동 장치 (actuating device) 를 포함하는데, 여기서 두 진공실 사이에 압력차는 상기 제어유닛에 의해 결정되고, 진공 밸브의 닫힘 상태에서 시일에 작용하는 가압력의 크기는 적어도 1 개의 엑츄에이터를 제어함으로써 결정된 압력차에 따른 제어유닛에 의해 제어된다

따라서, 본 발명에 따른 방법에 있어서, 진공 밸브를 닫기 위해 실링 표면에 대해 상기 시일을 위치시키는 엑츄에이터의 제어는 시일에 작용하는 가압력의 크기 조절을 수행하기 위해서 두 진공실 사이의 압력차에 따라 실행된다. 이는 압력 차가 작을 때 진공 밸브의 누출율의 소망하는 한계치를 초과하지 않도록 하기 위해서는 시일에 단지 약간의 가압력만 작용하면 된다는 아이디어에 기초를 둔 것이다. 그 누출율의 소망하는 한계치는 예컨대, 주어진 임의의 시간에서 압력차에 무관한 상수일 수 있다. 이 상수값의 크기는 다른 적용에 대해서는 변할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 엑츄에이터는 힘을 제어 할 수 있는데, 즉 그 엑츄에이터에 의해 가해진 폐쇄력은 제어유닛으로 조절될 수 있다. 진공 밸브의 닫힘 상태에서 시일에 작용하는 가압력은 엑츄에이터의 폐쇄력을 조절하여 제어된다.

사용되는 진공 밸브의 종류에 따라서, 가요성 시일에 작용하는 가압력은 엑츄에이터에 의해 가해진 폐쇄력으로부터만 얻어질 수 있거나, 또는 두 진공실 사이의 압력차에 의해 야기된 힘과 상기 엑츄에이터에 의해 가해진 폐쇄력의 합력으로부터 얻어질 수 있다.

본 발명의 다른 실시형태에서, 실링 표면에 대하여 시일을 위치시키는 엑츄 에이터는 위치 제어를 할 수 있는데, 즉 폐쇄 부재의 닫힘 위치는 제어유닛에 의해 조절될 수 있다. 진공 밸브의 닫힘 상태에서 시일에 작용하는 가압력은 폐쇄 부재의 닫힘 위치를 조절하여 제어된다.

본 발명에 따르면, 두 진공실 사이에 배치된 진공 밸브는 밸브 개구를 갖는 밸브 몸체와 진공 밸브의 닫힘 상태에서 그 밸브 개구를 닫고 열림 상태에서는 밸브 개구를 여는 폐쇄 부재와 진공 배브를 닫기 위해 시일을 진공밸브의 실링 표면에 대하여 위치시키는 하나 이상의 엑츄에이터로 진공 밸브를 개폐하기 위한 작동 장치 및 상기 하나 이상의 엑츄에이터를 제어하며, 두 진공실 각각의 압력을 검출하는 압력 센서로부터 암력 측정치가 입력 신호로서 제공되는 제어유닛을 포함하며, 진공 밸브의 닫힘 상태에서 폐쇄 부재에 의해 밸브 개구를 닫기 위해 하나 이상의 가요성 시일이 상기 실링 표면에 접촉하고, 진공 밸브의 닫힘 상태에서 상기 시일에는 가압력이 작용하는 상기 밸브에 있어서, 두 진공실 사이의 압력차는 상기 제어유닛에 의해 결정되고, 진공 밸브의 닫힘 상태에서 시일에 작용하는 가압력의 크기는 결정된 압력차에 따라서 제어유닛에 의해 하나 이상의 엑츄에이터를 제어하여 제어된다.

본 발명의 다른 잇점 및 더 상세한 설명은 도면에서 나타난 실시예에 관련하여 다음에 기재될 것이고, 그것으로부터 오는 본 발명의 다른 목적에 관련하여 기재될 것이다.

도 1 및 도 2 에서 개략적로 나타나 있고, 연결 목적으로 각각 연결 플랜지 (flange) 를 갖는 진공실 (16, 17) 사이에 배치된 진공 밸브는 길이 방향 축선 (3) 을 갖는 밸브 개구 (2) 를 가지는 밸브 몸체 (1) 를 포함한다. 폐쇄 부재 (4) 는 진공 밸브의 닫힘 상태에서 밸브 개구를 닫는 역할을 한다. 도 1 및 도 2 는 폐쇄 부재 (4) 가 밸브 개구 (2) 를 닫지 않은 진공 밸브의 열림 상태를 나타낸다.

주변이 밀폐된 방식으로 형성된 가요성 시일 (5) 이 폐쇄 부재 (4) 에 배치되고, 그 폐쇄 부재의 면 위에 신장되어 있다. 밸브 시트에 배치된 시일 (5) 은, 밸브 개구 (2) 의 길이 방향 축선 (3) 의 방향으로 서로 떨어진 두 평행면 (6, 7) 에 놓여있고, 연결부를 따라 결합해 있는 부분을 갖는다.

진공 밸브의 닫힘 상태에서, 시일 (5) 은 밸브 몸체 (1) 의 실링 표면 (8) 에 접촉한다. 폐쇄 부재 (4) 를 도 1 및 도 2 에 도시된 열림 위치로부터 시일 (5) 이 실링 표면 (8) 에 접촉하는 닫힘 위치로 이동시키기 위해 피스톤-실린더 유닛 형태의 엑츄에이터 (9) 가 제공되어 있다. 상기 피스톤 (10) 은 공압으로 작동될 수 있다.

위와 같은 종류의 진공 밸브는 알려져 있고, 예컨대 미국 특허 4,809,950 에 기재되어 있다. 이 미국 특허의 내용은 본 발명에 의해 참조로 관련되어 있다. 이러한 종류의 진공 밸브의 구성에 있어, 예컨대 시일 (5) 과 실링 표면 (8) 의 형태 및 폐쇄 부재 (4) 에 대한 다양한 변혀예가 가능하고, 그 변형예의 일부가 미국 특허 4,809,950 에 나타나고 기재되어 있다.

상기 진공 밸브를 개폐하기 위한 작동 장치는, 피스톤-실린더 유닛에 의해 형성된 엑츄에이터 (9) 뿐만 아니라, 차단 밸브 (12), 압력 조절 밸브 (13) 및 배기 밸브 (24) 에 의하여 엑츄에이터 (9) 를 제어하는 제어유닛 (11) 을 포함한다. 압력 측정치는 압력 센서 (14, 15) 에 의해 입력 신호로서 제어유닛 (11) 에 제공된다. 진공 밸브를 사이에 두고 있는 두 진공실 (16, 17) 내의 각 압력은 상기 압력 센서 (14, 15) 에 의해 검출된다. 상기 제어유닛 (11) 은 입력 장치 (36) 를 가지며, 또한 그 제어유닛 (11) 을 조작하기 위한 디스플레이 장치를 가질 수도 있다.

진공 밸브를 사이에 두고 있는 진공실 (16, 17) 은 도 1 에서 매우 개략적인 방식으로만 나타나 있다. 예컨대, 이들 진공실은 반도체 산업용 프로세스실 (process chambers) 일 수 있다. 다른 제조 공정들이 상기 진공실 (16) 및/또는 진공실 (17) 에서 수행될 수 있다. 프로세스 가스는 공급선 (도시되어 있지 않음) 을 통해 도입될 수 있다. 앞에서 언급된 종류의 프로세스 가스의 압력은 통상적으로 대기압 이하이다. 처리될 기판을 진공실 (16) 및/또는 진공실 (17) 안으로 도입하기 위해 일반적으로 잠금 장치 (도 1 에 나타나 있지 않음) 가 사용된다.

상기 진공 밸브의 제어는 두 진공실 (16, 17) 사이에 압력차가 상기 제어유닛 (11) 에 의해 결정되도록 실행된다. 이러한 목적으로, 압력 센서 (14, 15) 중의 어느 한 센서에 의해 측정된 압력값과 다른 압력 센서에 의해 측정된 압력값의 차를 구한다. 결과적으로, 이렇게 결정된 압력차의 단지 그 크기만 또는 그 크기와 수학적 부호 둘다가 사용된다. 이하에서는, 우선 상기 압력차의 크기만 이 사용되는 것으로 가정한다.

도 1 및 도 2 에서 나타난 실시형태에서, 엑츄에이터 (9) 에 의해 폐쇄 부재 (4) 에 가해지는 폐쇄력은 제어유닛 (11) 에 의해 조절될 수 있다. 압력 조절 밸브 (13) 는 이러한 목적으로 제공된 것이며, 제어 라인 (18) 을 통해 상기 제어유닛 (11) 에 의해 제어될 수 있다. 압축공기 공급 라인이 연결부 (19) 에 연결된다. 진공 밸브를 닫기 위해서, 차단 밸브 (12) 는 제어라인 (20) 을 통해 상기 제어유닛 (11) 에 의해 열림 상태로 조절되고, 배기 밸브 (24) 는 상기 제어유닛 (11) 에 의해 닫힘 상태로 전환된다. 압축공기 라인 (21) 을 통하여 상기 엑츄에이터 (9) 의 피스톤 영역 (22) 안으로 유입하는 공기의 압력 및 그에 따라 피스톤-실린더 유닛에 의해 가해지는 폐쇄력은 압력 조절 밸브 (13) 에 의해 조절될 수 있다. 본 발명에 따라서, 제어유닛 (11) 에 의한 폐쇄력의 조절은 두 진공실 (16, 17) 사이에서 결정된 압력차의 크기에 따라 실행된다. 이 압력차가 클수록, 조절되는 폐쇄력도 더 커진다. 상기 압력차가 0 일 때는, 상기 폐쇄력은 최소값으로 조절된다.

본 발명의 이러한 실시예에서, 시일 (5) 에 작용하여, 그 시일을 실링 표면 (8) 에 대하여 가압시키는 가압력은 실질적으로 엑츄에이터 (9) 가 가하는 폐쇄력에 의해서만 얻어진다. 상기 시일 (5) 을 실링 표면 (8) 에 대하여 가압하는 가압력은 또한 "실링력 (sealing force)" 이라고 할 수 있다. 상기 시일 (5) 에 작용하여 그 시일 (5) 을 실링 표면 (8) 에 대하여 가압하는 가압력이 압력차의 증가에 따라 커지기 때문에, 진공 밸브의 누출율은 예컨대 다른 압력차에 대해서 실질적으로 일정하게 유지될 수 있다 (하지만, 시일 (5) 에 일정한 가압력이 작용할 때, 상기 누출율은 압력차가 증가함에 따라 증가할 것이다). 이러한 방식으로, 진공 밸브에 대해 최대 허용 누출율이 설정되면, 이 설정된 누출율은 시일 (5) 에 작용하는 비교적 작은 가압력에 의하여 두 진공실 (16, 17) 사이의 낮은 압력차에서 유지될 수 있다. 상기 시일 (5) 의 마모가 그 시일에 작용하는 응력, 다시 말하면 그 시일에 작용하는 가압력에 따르기 때문에, 두 진공실 (16, 17) 사이의 압력차가 클 때에서처럼 시일 (5) 에 대한 가압력이 작은 압력차에서 높은 종래의 진공 밸브 제어 방법과 비교하여 시일 (5) 은 이렇게 해서 두 진공실 (16, 17) 사이의 작은 압력차에서 보호될 수 있다.

도 1 및 도 2 에 따른 실시예에서, 차단 밸브 (12) 가 제어유닛 (11) 에 의해 다시 닫히고 배기 밸브 (24) 가 제어유닛 (11) 에 의해 열릴 때, 진공 밸브는 스프링 (23) 에 의하여 열린다. 이 대신에, 양쪽에서 압축 공기가 작용할 수 있는 피스톤 (10) 이 종래에 알려진 바와 같이 또한 제공될 수 있다.

다음으로, 본 발명의 변형된 실시형태를 도 3 의 개략도를 참고로 설명한다. 상기 시일 (5) 을 갖는 폐쇄 부재 (4) 및 상기 밸브 몸체 (1) 의 실링 표면 (8) 은 도 1 및 도 2 에 보여진 밸브와 동일하게 구성된다. 이 경우에, 열림 위치와 닫힘 위치 사이에서 폐쇄 부재 (4) 를 조절하기 위한 엑츄에이터 (25) 로서 전기 모터가 제공된다. 이 전기 모터는 예컨대 AC 서보 모터로 구성된다. 제어유닛 (11) 에 의해 제어되는 전기 모터는 구동 샤프트 (drive shaft) 에 의해 피니언S (26) 에 연결되어 있고, 이 피니언은 폐쇄 부재 (4) 가 배치된 이붙이래크 (27)(toothed rack) 와 맞물린다. 이붙이래크 (27) 의 위치를 검출하여 폐쇄 부재 (4) 의 위치를 검출하기 위해 센서 (28) 가 제공되며, 이 센서 (28) 의 출력 신호는 제어유닛 (11) 에 의해 검출된다. 이러한 방식으로, 상기 폐쇄 부재 (4) 의 위치가 제어될 수 있다. 두 진공실 (16, 17) 사이의 압력차는 압력 센서 (14, 15) 에 의해 측정된 압력값의 평가를 통해 제어유닛 (11) 에 의해 다시 결정된다. 검출된 압력차에 따라 폐쇄 부재 (4) 의 닫힘 위치는 제어유닛 (11) 에 의해 이루어지는 엑츄에이터 (25) 에 대한 상응하는 제어에 의해 제어된다. 닫힘 위치에서 상기 시일 (5) 에 작용하는 가압력은 상기 폐쇄 부재 (4) 의 닫힘 위치의 조절에 따라 변한다. 이미 언급되었던 바와 같이, 닫힘 위치에서 상기 시일에 작용하는 이 가압력은 "실링력 (sealing force)" 이라고 또한 불려질 수 있다. 상기 폐쇄 부재 (4) 가 닫힘 위치에서 실링 표면 (8) 또는 실링 표면 (8) 을 갖는 밸브 시트 (valve seat) 에 가까이 위치될수록, 시일 (5) 에 작용하는 가압력은 더 커진다. 또한, 압력차의 크기가 커질수록, 가압력은 더 크게 조절된다. 압력차가 0 일 때, 상기 가압력은 최소값으로 조절된다.

예컨대, AC 서보 모터 대신에 스테퍼 모터 (stepper motor) 가 또한 엑츄에이터 (25) 용으로 사용될 수 있다.

각각의 압력차 값에 대해 조절될 시일 (5) 에 작용하는 가압력은 제어장치 (11) 에 테이블 (table) 또는 함수 형태로 저장될 수 있다. 이 가압력은 도 1 및 도 2 에 따른 실시예에서 엑츄에이터 (9) 의 폐쇄력을 제어함으로써 조절되고, 도 3 에 따른 실시예에서는 엑츄에이터 (25) 로 폐쇄 부재 (4) 의 닫힘 위치를 제 어함으로써 조절된다.

폐쇄 부재에 작용하는 폐쇄력이 도 1 및 도 2 와 관련하여 설명한 바와 같이 엑츄에이터에 의하여 조절될 때, 진공 밸브의 시일에 작용하는 가압력이 그 엑츄에이터에 의해 가해진 결정된 폐쇄력에서 압력차에 의존하는지의 여부는 진공 밸브의 구성에 따른다. 그 진공 밸브가 도 1 및 도 2 에서 도시적으로 나타난 바와 같이 구성될 때, 이는 실질적으로 그러한 경우가 아니다. 예컨대, 미국 특허 4,052,036 및 미국 특허 4,470,576 에서 알려진 것과 같은 슬라이드 밸브에서, 폐쇄 부재를 밸브 시트에 대해 가압하는 폐쇄력이 일정할 때 시일에 작용하는 가압력은 두 진공실 사이에 존재하는 압력차의 크기 및 방향 (수학적 부호) 에 따라 증가되거나 또는 감소된다. 제어유닛에 의해 제어될 수 있고 조절될 수 있는 엑츄에이터들이 진공 밸브를 개폐하는데 사용될 때, 본 발명에 따른 방법은 또한 상기 언급된 형태의 밸브와 관련하여 사용될 수 있다. 미국 특허 4,052,036 및 미국 특허 4,470,576 의 내용은 본 발명에 참조로 관련되어 있다. 이렇게 구성된 슬라이드 밸브에서 압력차에 따라 시일에 작용하는 가압력을 원하는 크기로 조절하기 위해서, 액츄에이터의 폐쇄력은 압력차의 크기에 따라 또한 그 압력차의 수학적 부호에 따라 제어될 수 있다.

이는 진공 밸브가 예컨대, 미국 특허 4,634,94 및 미국 특허 6,494,434 B1 에 개시된 버터 플라이 밸브로 구성될 때 또는 그 진공 밸브가 예컨대, 미국 특허 6,431,518 B1 에 개시된 L-밸브로 구성될 때도 또는 미국 특허 5,577,707 에 개시된 바와 같이 폐쇄 부재가 밸브 몸체에 움직일 수 있게 장착되어 엑츄에이터에 의 해 작동되는 폐쇄링을 갖는 경우에도 마찬 가지이다. 이들 미국 특허의 내용은 마찬가지로 본 발명에 참조로 관련되어 있다.

폐쇄 부재를 제어하는 각각의 엑츄에이터의 제어는, 예컨대, 압력차의 수학적 부호가 압력차의 크기가 증가함에 따라 그 압력차가 시일에 대한 가압을 증가시키는 방향으로 작용하는 압력차에 상응할 때, 폐쇄 부재의 폐쇄력이 일정하게 유지되도록 실행될 수 있다. 그러나, 압력차가 반대 부호를 가질 때, 폐쇄력은 압력차가 증가함에 따라 증가되는데, 다시 말해 시일에 작용하는 최종 가압력은 압력차가 증가함에 따라 증가하게 된다.

이러한 식으로 제어되는 진공 밸브의 일예로서, 기본적인 구성이 미국 특허 6,431,518 B1 에서 알려진 것과 같은 L-밸브가 도 4 에 나타나 있다. 압력 센서를 갖는 진공실 및 관련된 제어 부재 (예컨대, 차단 밸브 및 압력 조절 밸브) 를 갖는 제어유닛이 도 4 에 나타나 있다. 피스톤-실린더 유닛으로 형성된 엑츄에이터 (29) 에 의해서 폐쇄 부재는 그의 열림 위치와 실링 표면 반대편의 위치 사이에 조절되며 이러한 목적으로 압축공기가 압축공기 라인 (31, 32) 에 공급되고 또한 상응하는 방식으로 그 라인으로부터 배출된다. 폐쇄 부재 (4) 는 엑츄에이터 (30)(마찬가지로 피스톤-실린더 유닛으로 형성됨) 에 의해서 실링 표면을 갖는 밸브 시트에 대하여 가압되고, 이러한 목적으로 피스톤 (37) 을 움직이도록 하기 위해 압축공기가 압축공기라인 (33, 34) 에 공급되며 또한 그 라인에서 방출된다. 피스톤 (37) 에 배치된 이붙이래크 (38) 와 맞물린 편심되어 설치된 이붙이휠 (35) 에 의해 밸브 몸체 (1) 에 배치된 실링 표면에 대하여 가압된다. 엑츄에이터 (30) 에 의해 가해지는 폐쇄력은 제어유닛 (11) 에 의해 압축-공기 라인 (33) 을 통해 공급되는 압축 공기의 압력을 조절하면 조절될 수 있다.

폐쇄력이 조절가능한 엑츄에이터 대신에, 도 3 의 예에서 설명한 바와 같이, 닫힘 위치가 조절 가능한 엑츄에이터 또한 상기 언급된 모든 밸브를 위해 사용될 수 있다. 이러한 경우 닫힘 위치가 (닫힘 위치의 실제 값의 복귀) 조절될 때, 시일의 가압은 조절된 닫힘 위치의 직접적인 결과이고, 압력차에는 실질적으로 무관하다.

두 진공실 사이에 존재하는 압력차의 함수로서 시일에 작용하는 가압력의 소망하는 곡선을 본 발명으로 구해질 수 있다. 전술한 바와 같이, 이러한 곡선은 존재하는 압력차가 시일의 가압을 증가시키거나 감소시키는 식으로 폐쇄 부재에 작용하는 밸브 뿐만 아니라 그렇지 않는 밸브에서도 구해질 수 있다.

바라던 식으로 시일에 작용하는 가압력을 압력차의 함수로 조절하기 위해서, 미국 특허 번호 6,367,770 B1 에서 알려진 바와 같이 폐쇄 부재가 V-형이고 또한 대각선 방향 반대편의 대응하는 실링 표면에 접촉하는 시일을 양쪽에서 갖는 진공 밸브에서도 본 발명이 또한 사용될 수 있다. 상기 특허의 내용는 본 발명에서 참고로 관련되어 있다.

예컨대, 본 발명에서 참고로 관련되어 있는 미국 특허 4,921,213 에서 알려진 것과 같은 구성을 갖는 다른 진공 밸브에서도 본 발명이 또한 사용될 수 있다.

본 발명에서 나타난 엑츄에이터들의 구성 대신하여, 폐쇄 부재를 제어하기 위한 다른 엑츄에이터, 예컨대 전자기 엑츄에이터가 또한 제공될 수 있다.

본 발명의 실시형태에서, 시일은 폐쇄 부재에 배치되고, 실링 표면은 밸브 몸체에 배치된다. 폐쇄 부재에 실링 표면을 배치하고 밸브 몸체에 시일을 배치하는 것 또한 가능하다.

제어유닛에 의한 엑츄에이터의 제어는 도 1 및 도 2 에 예시된 개방형 제어로 구성될 수 있고, 도 3 에 예시된 폐쇄형 제어 루프로 구성될 수 있다.

전술한 설명 및 도면들이 본 발명을 나타내는지만, 본 발명의 요지 및 범위를 벗어나지 않고 여러 변경이 가해질 수 있다라는 것은 당업자에게 명백하다. 본 발명의 범위는 여기서 나타난 실시예에 국한되지 않지만, 모든 가능한 등가 구성과 함께 다음의 청구 범위로 규정되어야 한다.

본 발명에 의하면, 진공 밸브를 제어하기 위한 단순화된 방법에 의해서 가요성 시일에 대한 마모를 감소시킬 수 있고, 가요성 시일에 대한 마모를 감소시키는 동안 진공밸브의 닫힘 상태에서 밸브 개구의 시일을 양호하게 할 수 있다.

Claims

두 진공실 사이에 배치된 진공 밸브를 제어하기 위한 방법으로서,

상기 진공 밸브는

밸브 개구 (2) 를 갖는 밸브 몸체 (1) 와,

진공 밸브의 닫힘 상태에서 그 밸브 개구를 닫고 진공 밸브의 열림 상태에서는 밸브 개구를 여는 폐쇄 부재 (4) 와,

진공 밸브를 닫기 위해 시일을 진공 밸브의 실링 표면에 대하여 위치시키는 하나 이상의 엑츄에이터 (9, 25, 30) 로 진공 밸브를 개폐하기 위한 작동 장치, 및

상기 하나 이상의 엑츄에이터를 제어하며, 두 진공실 각각의 압력을 검출하는 압력 센서 (14, 15) 로부터 압력 측정치가 입력 신호로서 제공되는 제어유닛 (11) 을 포함하며,

진공 밸브의 닫힘 상태에서 폐쇄 부재에 의해 밸브 개구를 닫기 위해 하나 이상의 가요성 시일 (5) 이 상기 실링 표면 (8) 에 접촉하고, 진공 밸브의 닫힘 상태에서 상기 시일에는 가압력이 작용하는 상기 진공 밸브의 제어 방법에 있어서,

상기 제어유닛 (11) 으로 두 진공실 사이의 압력차를 결정하는 단계와,

제어유닛으로 상기 하나 이상의 엑츄에이터 (9, 25, 30) 를 제어하여 진공 밸브의 닫힘 상태에서 시일 (5) 에 작용하는 가압력의 크기를 제어하는 단계를 포함하며,

가압력의 크기는 두 진공실 사이의 결정된 압력차에 따라서 제어되는 것을 특징으로 하는 진공 밸브의 제어 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 제어유닛 (11) 에 의해 조절 가능한 폐쇄력이 진공 밸브의 닫힘 상태에서 하나 이상의 엑츄에이터 (9, 30) 에 의해 상기 폐쇄 부재 (4) 에 가해질 수 있고, 진공 밸브의 닫힘 상태에서 상기 시일 (5) 에 작용하는 가압력의 크기는 상기 폐쇄력을 조절하여 제어되는 것을 특징으로 하는 진공 밸브의 제어 방법.
제 1 항에 있어서, 진공 밸브의 닫힘 상태에서 하나 이상의 엑츄에이터 (25) 에 의해 상기 폐쇄 부재 (4) 는 상기 제어유닛에 의해 조절 가능한 닫힘 위치에 있게 되며, 또한 진공 밸브의 닫힘 상태에서 상기 시일 (5) 에 작용하는 가압력의 크기는 상기 닫힘 위치를 조절하여 제어되는 것을 특징으로 하는 진공 밸브의 제어 방법.
제 1 항에 있어서, 진공 밸브의 닫힘 상태에서 상기 시일 (5) 에 작용하는 가압력은 압력차의 크기가 증가함에 따라서 증가하는 방식으로 제어되는 것을 특징으로 하는 진공 밸브의 제어 방법.
제 4 항에 있어서, 진공 밸브의 닫힘 상태에서 상기 시일 (5) 에 작용하는 가압력은 압력차가 0 일 때 최소값으로 조절되는 것을 특징으로 하는 진공 밸브의 제어 방법.
제 2 항에 있어서, 하나 이상의 엑츄에이터의 폐쇄력은 압력차의 크기가 증가할 때 증가되는 것을 특징으로 하는 진공 밸브의 제어 방법.
제 3 항에 있어서, 폐쇄 부재가 닫힘 위치에 있을 때 그 폐쇄 부재와 진공 밸브의 밸브 시트 사이의 거리는 압력차의 크기가 증가함에 따라 감소되는 것을 특징으로 하는 진공 밸브의 제어 방법.
제 2 항에 있어서, 하나 이상의 엑츄에이터의 폐쇄력은, 압력차가 상기 시일에 작용하는 가압력을 감소시키는 방향으로 작용할 때에만, 압력차의 크기가 증가함에 따라 증가하는 것을 특징으로 하는 진공 밸브의 제어 방법.
제 2 항에 있어서, 각각의 압력차 값에 대하여 조절될 폐쇄력은 테이블 또는 함수의 형태로 제어유닛에 저장되는 것을 특징으로 하는 진공 밸브의 제어 방법.
제 3 항에 있어서, 각각의 압력차 값에 대하여 조절될 닫힘 위치는 테이블 또는 함수의 형태로 제어유닛 (11) 에 저장되는 것을 특징으로 하는 진공 밸브의 제어 방법.
두 진공실 사이에 배치되는 진공 밸브로서,

상기 진공 밸브는

밸브 개구 (2) 를 갖는 밸브 몸체 (1) 와,

진공 밸브의 닫힘 상태에서 그 밸브 개구를 닫고 열림 상태에서는 밸브 개구를 여는 폐쇄 부재 (4) 와,

진공 배브를 닫기 위해 시일을 진공밸브의 실링 표면에 대하여 위치시키는 하나 이상의 엑츄에이터 (9, 25, 30) 로 진공 밸브를 개폐하기 위한 작동 장치, 및

상기 하나 이상의 엑츄에이터를 제어 하며, 두 진공실 각각의 압력을 검출하는 압력 센서 (14, 15) 로부터 압력 측정치가 입력 신호로서 제공되는 제어유닛 (11) 을 포함하며,

진공 밸브의 닫힘 상태에서 폐쇄 부재에 의해 밸브 개구를 닫기 위해 하나 이상의 가요성 시일 (5) 이 상기 실링 표면 (8) 에 접촉하고, 진공 밸브의 닫힘 상태에서 상기 시일에는 가압력이 작용하며,

두 진공실 사이의 압력차는 상기 제어유닛 (11) 에 의해 결정되고, 진공 밸브의 닫힘 상태에서 시일 (5) 에 작용하는 가압력의 크기는 결정된 압력차에 따라서 제어유닛 (11) 에 의해 하나 이상의 엑츄에이터 (9, 25, 30) 를 제어하여 제어되는 것을 특징으로 하는 진공 밸브.
제 11 항에 있어서, 제어유닛 (11) 에 의해 조절가능한 폐쇄력이 진공 밸브의 닫힘 상태에서 하나 이상의 엑츄에이터 (9, 30) 에 의해 상기 폐쇄 부재 (4) 에 가해질 수 있고, 진공 밸브의 닫힘 상태에서 상기 시일 (5) 에 작용하는 가압력의 크기는 상기 폐쇄력을 조절하여 제어되는 것을 특징으로 하는 진공 밸브.
제 11 항에 있어서, 진공 밸브의 닫힘 상태에서 하나 이상의 엑츄에이터 (25) 에 의해 상기 폐쇄 부재 (4) 는 상기 제어유닛에 의해 조절 가능한 닫힘 위치에 있게 되며, 또한 진공 밸브의 닫힘 상태에서 상기 시일 (5) 에 작용하는 가압력의 크기는 상기 닫힘을 조절하여 제어되는 것을 특징으로 하는 진공 밸브.