NO870193L - Metallisert ventil. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse vedrører ventiler generelt, og særlig ventiler for håndtering av reagenser av høy renhet.

Ventiler anses vanligvis ikke å være forurensningskilder. Faktisk, i de fleste systemer, blir ventilen, på grunn av selve naturen av dens konstruksjon med et tungt legeme sammenlignet med tykkelsen av veggene av rør, føring eller ledning koblet til denne, ikke å være gjennomtrengelig for noen forurensning. Av og til er ventiltetninger ufullkomne, og kan derfor danne en forurensningskilde, men ventillegemet anses i og for seg ikke å være slik at det tillater innføring av noen forurensninger.

Ved håndteringen av visse reagenser som har ultrahøy renhet, byr tilveiebringelsen av en ventil som er kjemisk inert overfor reagensen, og også ugjennomtrengelig for oksygen og fuktighet, på et alvorlig problem. Tidligere er dette problemet blitt ganske enkelt tolerert med en minskning i kvalitet, eller systemene er blitt omsluttet i fullstendig inerte atmosfærer. En slik teknikk hvor dette problemet er en meget viktig begrensning er i området for fremstilling av visse elektroniske anordninger, og visse optiske anordninger. Det skal her henvises til fremstillingen av halvleder-anordninger, men de samme prinsipper gjelder hvor kjemikalier av ultrahøy renhet som er reaktive med oksygen eller fuktighet, håndteres.

Mange kjemikalier er reaktive med de fleste metaller. Edelmetaller kan anvendes i mange tilfeller, men kostnaden for slike materialer utelukker deres effektive bruk i samtlige unntatt meget sjeldne tilfeller. Der er mange polymerer som er kjent til å være inerte eller relativt inerte overfor de fleste kjemikalier. Forskjellige polymerer har selvfølgelig et forskjellig nivå av inerthet, men rent generelt er de organiske polymerer mindre reaktive med de fleste kjemikaliereagenser enn hva metall er. Det er derfor vanlig praksis å tilveiebringe ventiler, føringer eller andre elementer dannet av forskjellige polymere materialer. Bruken av slike materialer løser mange problemer og gir en stor anvendelighet. I visse tilfeller har imidlertid bruken av slike materialer blitt oppdaget å skape en alvorlig forurensningskilde. Således, mens de fleste av disse polymere materialer anses å være dampugjennomtrengelige, tillater de ikke desto mindre små mengder av oksygen og fuktighet, sammen med andre gasser, å trenge igjennom ventilens vegger. Slike ventiler er derfor ikke egnet for visse langtidslagrings- og visse håndteringsanvendelser hvor meget reaktive kjemiske reagenser av ultrahøy renhet lagres eller håndteres. Denne oppfinnelse er rettet mot en løsning på dette problem hvor foredelene med inerthet for den organiske polymer beholdes, og ulempen ved gass og fuktighetsgjennnomtrengelighet elimineres.

Den foreliggende oppfinnelse omfatter en ventil som er særlig konstruert og sammensatt til å muliggjøre håndteringen av kjemikalier av høy renhet som reagerer med, eller hvis effektivitet er begrenset av fuktighet eller oksygen, således resulterende i forurensning av kjemikaliet. Ventillegemet er bestående av en polymer som er inert overfor kjemikaliet som skal håndteres av ventilen. Legemet er således konstruert at det danner et innløp og et utløp, og en passasje for ventildannende middel. Ventillegemet er belagt med et lag av oksygen og fuktighetsdampugjennomtrengelig metall som er bundet til den utvendige overflaten av legemet, dannende en koherent, kohesiv gass og fuktighetssperre på ventillegemet. Midler er tilveiebragt for å forbinde innløps- og utløps-ledninger til ventilen, og ventildannende middel er bevegelig opptatt i passasjen for å bli beveget fra en åpen til en lukket posisjon hvor respektivt fluidium tillates å strømme fra innløpet til utløpet, eller slik fluidumsforløp avstenges. I en foretrukket utførelsesform har ventilen også opererbarhet tilknyttet eller medført et ventilorgan, og et punkteringsmiddel for å punktere en forsegling på enden av ledningen.

Oppfinnelsen i en side av denne, omfatter en kombinasjon av ledning, en forsegling som avstenger enden av ledningen og et ventillegeme bestående av polymer som er inert overfor kjemikaliet som skal monteres av ventilen. Legemet er således konstruert at det danner et innløp og et utløp, og en passasje for å motta det ventildannende middel. Hele legemet er belagt med et lag av oksygen og fuktighetsdampugjennomtrengelig metall som er bundet til den utvendige overflaten av ventillegemet, hvorved tilveiebringes en fullstendig eller i alt vesentlig fullstendig sperre overfor eventuell gj ennomtrengelighet av en hvilken som helst gass eller fuktighet. Disse er tilveiebragt for å forbinde ventillegemet med ledningen og ventildannende midler er bevegelig plassert i passasjen for å bli beveget fra en åpen posisjon til en lukket posisjon, hvorved tillates eller avstenges fluidumsforbindelse mellom innløpet og utløpet. Ventilen innbefatter forseglingspunkteringsmiddel som er driftsmessig knyttet til et ventildannende organ for å bryte forseglingen på ledningen når det ventildannende organet beveges på en forutbestemt måte. Typisk vil det ventildannende organet bevege seg frem og tilbake i en passasje i ventillegemet, og punk"teringsmidlet bæres på en ende av det ventildannende organet. Når det ventildannende organet stenges, bryter eller åpner punkteringsmidlet forseglingen over enden av ledningen, og ved bevegelse av ventilen til den åpne posisjonen, etableres en fluidumsforløpsbane mellom innløpet og utløpet gjennom ventillegemet, alt mens fluidumet beskyttes mot forurensning av gass eller fuktighetsdamp ved hjelp av det gassugjennomtrengelige laget av metall på utsiden av ventillegemet. I en spesielt foretrukket utførelsesform er hele legemet, eller i det minste de innvendige deler av legemet, fluorinert til å minske den kjemiske reaksjonsevne for dette, etter at legemet er dannet. Figur 1 er sideriss, med bortkutting, som viser konstruk-sjonen av ventilen ifølge denne oppfinnelse koblet til to ledninger. Figur 2 er et sideriss og delvis bortkutting som viser kombinasjonen av denne oppfinnelse slik den kan anvendes som del av en handelsgjenstand. Figur 3 er et forstørret tverrsnittsriss av en del av ventillegemet tatt ved skjæringspunktet mellom utløpet og ventillegemet i figur 2, oppvisende metallbelegg over gjengene, samt hoveddelen av ventillegemet.

I en form, er den foretrukne utførelsesform av oppfinnelsen en ventil som er særlig tilpasset, konstruert og sammensatt til å muliggjøre håndteringen av kjemikalier av høy renhet som reagerer med fuktighet eller oksygen, og, ved slik reaksjon blir forurenset. Ventilen 10 ifølge denne oppfinnelse er best vist i figur 1 som det nå skal henvises til.

Ventilen 10 omfatter et legeme 12 som er bestående av en polymer som er inert overfor kjemikalier som skal håndteres av ventilen, idet legemet danner et innløp 14 og et utløp 16. Ventillegemet er bestående av en polymer. Et stort antall av organiske polymer kan anvendes. Polyetylen, nylon, polyvinyl-fluorid, etc., kan anvendes, avhengig av den spesielle reagens som skal håndteres. Høytetthetslineær polyetylen, polyetylentereftalat, og polyvinylidinklorid foretrekkes, selv om oppfinnelsen ikke er begrenset til bruken av disse spesielle polymerer. Ventillegemet danner også passasjen 18 for mottagelse av ventildannende middel 20.

Midler er tilveiebragt for å forbinde ventilens innløp til en ledning 100. I den spesielle form som er vist i den eksempel-vise utførelsesform, er ledningen 100 av glass eller kvarts, og har et spor 102 dannet deri i hvilket en holdeskive 22, som er tilstrekkelig ettergivende til å gli over ledningens ende, opptas. En konisk bøssing 24 holdes i kompresjon ved hjelp av en mutter 26 som fester ledningen på plass. Det vil bemerkes at ledningen 100 er avstengt ved hjelp av en forsegling 104 som kan være en skive av edelt eller annet inert metall, eller en skjør forsegling av kvarts eller glass.

Forseglingen støter an mot skulderen 28 dannet ved overgangen mellom passasjen og innløpet i ventillegemet.

Utløpsledningen 106, som også kan være av kvarts eller glass, holdes på plass på en lignende måte, i dette tilfellet ved ganske enkelt å anvende en konisk bøssing 30 og en mutter 32 som holder utløpsledningen i kompresjon i utløpet av ventilen.

Det ventildannende middel- 20 omfatter -i -den illustrerte utførelsesform, som kun er eksempelvis, et langstrakt skaft generelt angitt med 34, og et håndtak generelt angitt med 36, idet akselen 34 er gjenget og er vist ved 38, og blir gjengemessig opptatt for frem- og tilbakebevegelse i korre-sponderende gjenger innenfor ventillegemets passasje, idet passasjen er vist med 18. I det spesielle eksempel vist i figur 1, innbefatter det ventildannende middel et hakk 40 i hvilket i "0"-ring eller annen forseglingsanordning 42 opptas. Ved kompresjon mellom det ventildannende middel og veggen av passasjen i ventillegemet, dannes en gasstett forsegling mellom disse. I den foretrukne utførelsesform er et middel for å bryte forseglingen, vist ved 42, festet til, eller bæres på, eller på annen måte driftsmessig knyttet til det ventildannende middel. Som det vil fremgå av figur 1, ettersom det ventildannende middel beveges nedad, hvorved ventilen avstenges og den passasje stenges som ellers ville tillate fluidumsforbindelse mellom innløpet og utløpet, punkterer brytningsmidlet forseglingen 104. Når det ventildannende middel beveges oppad, åpner det til fluidumsforbindelse mellom innløpet og utløpet, fluidumet tillates så å strømme fra innløpet til utløpet, hvorved det tillates f luidumsforbindelse mellom ledningen 100 og ledningen 106. Det ventildannende middel er sikret i et gasstett forhold med passasjen hos ventillegemet ved hjelp av bøssingen 46 og mutteren 48.

Det vil forstås at dette er ganske enkelt en eksempelvis form av ventilen, og at mange, mange former av ventilen kan anvendes uten å avvike fra prinsippene ved den foreliggende oppfinnelse.

I den utstrekning som det hittil er beskrevet, ville ventilen fungere ganske tilfredsstillende fra synspunktet med ganske enkelt å bryte forseglingen, åpne og lukke passasjen overfor fluidumsforløpet. Imidlertid gjenstår problemene som har plaget industrien under minst to dekader, nemlig ettersom reagensen strømmet fra ledningen 100 gjennom ventilen og ut av ledningen 106, ville den bli forurenset med oksygen, fuktighet eller en viss annen gass som trengte gjennom ventillegemet. For å bøte på dette problem, er et lag 50 av metall dannet over utsiden av ventillegemet. Laget 50 kan dekke kun hoveddelen av ventillegemet, ettersom det er et redusert problem med gassgjennomtrengning rundt innløpet og utløpet. Imidlertid, som best vist i figur 3, kan metall-omradet også omslutte gjengene på ventilen.

Metallet kan være et hvilket som helst av et stort antall av inerte, eller relativt inerte metaller. Metallet kan eksempelvis være rustfritt stål, krom, sink, kadmium, tantal, eller edelmetaller, selv om kostnad vanligvis utelukker bruk av edelmetallene. Laget av metall kan dannes ved elektro-lytisk belegning, med passende forbehandling og et molekylært tynt lag av kobber, ved påsprutning eller dampavsetning. Fortrinnsvis er metallaget typisk fra 0,00762 til 0,0254 cm i tykkelse, og fortrinnsvis rundt 0,01524 cm i tykkelse.

Utførelsesformen vist i figur 2 er identisk med den i figur 1 med den unntagelse at denne kombinasjon er en del av en produksj onsgj ens tand som kan forsendes. I dette tilfellet sikres ventilen, som del av produksj onsgj ens tanden, og forsendes i handel, og utløpet ganske enkelt avstenges med en plugg 108. Ellers er ventilen identisk som beskrevet tidligere. Denne kombinasjon er særlig nyttig ettersom ventilen allerede er på plass, og det er ganske enkelt nødvendig for mottageren å fjerne mutteren 32 og pluggen 108, og erstatte pluggen 108 med en passende ledning som går til systemet som reagensen skal rettes mot for bruk. Ventilen forsendes selvfølgelig i den åpne posisjonen. Så snart den er koblet til systemet for bruk, og renset eller uttømt, beveges så det ventildannende organet nedad til brytning av forseglingen, ikke vist i figur 2, men vist i figur 1, idet figur 2 er identisk i dette henseende, hvorved fluidum tillates å strømme fra ledningen som danner del av kombinasjonen gjennom innløpet, den ventll'dannende"passasj e og 1 av' -ventilen ved utløpet.

Det skal understrekes at dette er en hensiktsmessig ventil-type, men mange typer av ventiler, i mange former og ut-forminger, kunne lages som i realiteten ville være de samme. Således er en spesiell utforming av denne ventil kun eksempelvis. Således kan disse og andre modifikasjoner foretas uten å avvike fra oppfinnelsens idé eller omfang, eller fra de etterfølgende patentkrav som innbefatter et rimelig omfang av ekvivalens.

Denne oppfinnelse finner anvendelse innenfor elektronikk, optikk og halvlederindustrien for lagringen, forsendelsen og håndteringen av reagenser av ultrahøy renhet.

Claims (12)

1. Ventil særlig konstruert og sammensatt til å muliggjøre håndteringen av kjemikalier av høy renhet som reagerer med fuktighet eller oksygen,karakterisert vedat den omfatter: et ventillegeme sammensatt av polymer som er inert overfor kjemikaliet som skal håndteres av ventilen, idet legemet danner et innløp og et utløp, og en passasje for mottagelse av et ventildannende middel, et lager av oksygen og fuktighetsdampugjennomtrengelig metall bundet til den utvendige overflaten av ventillegemet, middel for å forbinde innløps- og utløpsledninger med ventillegemet, og ventildannende midler som er bevegelig opptatt i passasjen for å bli beveget fra en åpen posisjon til en lukket posisjon for respektivt å tillate fluidumsforbindelse mellom innløpet og utløpet, og å avstenge slik fluidumsforbindelse.

2. Ventil som angitt i krav 1,karakterisertved at den dessuten omfatter forseglingspunkterende middel på det ventildannende organet.

3. Ventil som angitt i krav 2,karakterisertved at ventillegemet er sammensatt av polyetylentereftalat eller polyvinylidinklorid.

4. Ventil som angitt i krav 3,karakterisertved at metallaget er krom.

5. Ventil som angitt i krav 1,karakterisertved at ventillegemet fluorineres etter at passasjen og innløpet og utløpet er dannet.

6. Ventil som angitt i krav 1,karakterisertved at ventillegemet er sammensatt av polyetylentereftalat eller polyvinylidinklorid.

7. Ventil som angitt i krav 1,karakterisertved at metallaget er krom.

8. Ventil' som angitt i "krav 1 ,• - k a r a k t e r'i s e- r t"" ved at ventillegemet fluorineres etter at passasjen og innløpet og utløpet er dannet.

9. I kombinasjon, en ledning, en forsegling som lukker enden av ledningen, et ventillegeme bestående av polymer som er inert overfor kjemikaliet som skal håndteres av ventilen, idet legemet danner et innløp og et utløp, og en passasje for mottagelse av et ventildannende middel,karakterisert vedet lag av oksygen og fuktighetsdampugjennomtrengelig metall bundet til den utvendige overflaten av ventillegemet, middel som forbinder ventillegemet med ledningen, ventildannende middel bevegbart opptatt i passasjen for å bli beveget fra en åpen posisjon til en lukket posisjon for respektivt å tillate fluidumsforbindelse mellom innløpet og utløpet, og å avstenge slik fluidumsforbindelse, og forseglingspunkterende middel som er driftsmessig knyttet til det ventildannende organet for å bryte forseglingen på ledningen ved å bevege det ventildannende organet.

10. Kombinasjon som angitt i krav 9,karakterisertved at ventillegemet er sammensatt av polyetylentereftalat eller polyvinylidinklorid.

11. Kombinasjon som angitt i krav 9,karakterisertved at metallaget er krom.

12. Kombinasjon som angitt i krav 9,karakterisertved at ventillegemet fluorineres etter at passasjen og innløpet og utløpet er dannet.