TW202142794A - 用於高電導率閥門的控制板 - Google Patents
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Abstract
用於高電導率、比例控制應用中的高純度控制閥門包括可移動的控制板,此可移動的控制板具有流通通道,以增強內部閥門體積的流體掃掠。嵌套的孔脊用來以小的致動器移動來實現高電導率。藉由將比包含孔脊的材料更軟的材料結合到控制板中,可提供增強的密封性。控制板包括控制板主體,此控制板主體具有與導管、徑向流體流動路徑和軸向流體流動路徑流體連通的埋孔。控制板的平坦側包括連續的、不間斷的平坦部分,以切斷閥門中的流體流動。徑向流體流動路徑提供從埋孔到控制板的周界的流體連通,而軸向流體流動路徑提供通過中間閥室部分與流體導管的流體連通。
Description
相關申請案的交叉引用:本申請案是2018年11月1日所申請之題為「用於高電導率閥門的控制板(CONTROL PLATE FOR A HIGH CONDUCTANCE VALVE)」的美國專利申請案號16 / 178,247、2018年6月4日所申請之題為「用於高電導率閥門的控制板(CONTROL PLATE FOR A HIGH CONDUCTANCE VALVE)」的美國專利申請案號15 / 997,172,及2017年6月5日所申請之題為「具有用於閥門的流通通道的控制板 (CONTROL PLATE WITH FLOW-THROUGH PASSAGE FOR A VALVE)」的美國臨時專利申請案號62 / 515,063的部分延續案,出於所有目的,藉由引用方式將上述申請案中的每一者整體併入本文中。本申請案與2016年7月7日所申請之題為「閥門中的控制板(CONTROL PLATE IN A VALVE)」的美國專利申請案號15/204,245、2016年6月15日所申請之題為「用於閥門的低遲滯隔膜(LOW HYSTERESIS DIAPHRAGM FOR A VALVE)」的美國專利申請案號15 /182,978、2015年11月4日所申請之題為「閥門行程放大器機構組件(VALVE STROKE AMPLIFIER MECHANISM ASSEMBLY)」的美國專利申請案號14 / 932,086,及2015年6月12日所申請之題為「用於流體和蒸氣的高電導率閥門(HIGH CONDUCTANCE VALVE FOR FLUIDS AND VAPORS)」的美國專利申請案號14 / 737,564相關,出於所有目的,藉由引用方式將上述申請案中的每一者整體併入本文中。
本發明係涉及一種流體控制閥門的可移動部分,其可經主動地定位在極端打開狀態與極端關閉狀態之間的任何位置,以調節通過閥門的流體的流體積。可移動部分包括使一部分流動的流體通過控制板,從而藉由減少潛在的流體停滯來提高清潔度。本發明特別適用於旨在高純度比例控制或調節控制工業處理中的流體輸送的閥門,此工業處理使半導體裝置、藥物或精細化學品及許多類似的流體輸送系統同時需要在伴隨著比例控制的完全關閉的狀態中密封切斷。
考慮到前述內容,本文提出了一種高純度流體控制閥門,其包括可移動的控制板,此可移動的控制板具有至少一個流通通道以增強內部閥門容積的流體掃掠。閥門是噴射閥門和閥座型,其中在流體通道的開口處形成相對較窄的平面凸台,且可使平坦閥座移動成與凸台接觸以封閉流體流。在本申請案中,通常將噴射元件描述為孔脊,而通常將閥座元件描述為控制板。閥門使用嵌套的孔脊以藉由提供大的控制間隙長度和小的封閉面積實現具有小的致動器移動的高電導率。控制板具有連續的、不間斷的平坦部分,其大小經設計成可在完全關閉的狀態下將相鄰的孔脊段橋接至切斷流體流動。孔脊是共面的且可搭接以提供光滑的表面,使控制板可抵靠在其上。流通控制板特別適用於快速作用的比例控制應用,如半導體製造中的氣體輸送。
根據實施例,控制板包括經形成為基本上圓形的盤的控制板主體,此控制板具有平坦側和與平坦側相對的相對側,此控制板經配置成藉由致動器在閥門內移動,平坦側具有連續的、不間斷的平坦部分,以切斷閥門中的流體流動;控制板主體中的埋孔,此埋孔與流體導管流體連通;控制板主體中的複數個徑向流體流動路徑,其終止於埋孔中;控制板主體中的複數個軸向流體流動路徑;其中徑向流體流動路徑提供從埋孔到埋孔的周界的流體連通,及軸向流體流動路徑提供與中間閥室部分的流體連通,中間閥室部分與流體導管流體連通。
根據另一實施例,一種閥門組件,包括:閥門主體,其具有閥室、至少一個與閥室流體連通的第一流體導管孔、至少一個與閥室流體連通的第二流體導管孔及至少一對相鄰的孔脊段,至少一對相鄰的孔脊段從閥門主體延伸到閥室中及限定在至少一對相鄰的孔脊段之間的中間閥室部分;經形成為基本上圓形的盤的控制板主體,其具有平坦側和與平坦側相對的相對側,控制板經配置成藉由致動器在閥門內移動,平坦側具有連續的、不間斷的平坦部分以切斷閥門中的流體流動;控制板主體中的埋孔,埋孔與流體導管流體連通;控制板主體中的複數個徑向流體流動路徑,其終止於埋孔中;及控制板主體中的複數個軸向流體流動路徑;其中徑向流體流動路徑提供從埋孔到埋孔的周界的流體連通,及軸向流體流動路徑提供與中間閥室部分的流體連通,中間閥室部分與流體導管流體連通。
根據另一實施例,一種使用控制板通過高電導率閥門引導流體的方法,其包括以下步驟:泵送流體通過閥門主體,閥門主體具有閥室、至少一個與閥室流體連通的第一流體導管孔、至少一個與閥室流體連通的第二流體導管孔,及至少一對相鄰的孔脊段,至少一對相鄰的孔脊段從閥門主體延伸到閥室中及限定在至少一對相鄰的孔脊段之間的中間閥室部分;使用閥門致動器在閥門主體內移動控制板主體,控制板主體形成為圓盤,圓盤具有平坦側和與平坦側相對的相對側,平坦側具有連續的、不間斷的平坦部分以切斷閥門中的流體流動;引導流體通過複數個徑向流體流動路徑,徑向流動路徑形成在控制板主體中並終止於控制板主體的埋孔中;及引導流體通過複數個軸向流體流動路徑,軸向流體流動路徑形成在控制板主體中;其中徑向流體流動路徑提供從埋孔到埋孔的周界的流體連通,及軸向流體流動路徑提供與中間閥室部分的流體連通,中間閥室部分與流體導管流體連通。
在一些實施例中,軸向流體流動路徑延伸穿過控制板主體,從而在中間閥室與高電導率閥門的上部閥室部分之間建立流體連通路徑。
在一些實施例中,軸向流體流動路徑從徑向流體流動路徑延伸穿過控制板主體,從而在徑向流體流動路徑與中間閥室之間建立流體連通路徑。
在一些實施例中,中間閥室是高電導率閥門的第二中間閥室。
在一些實施例中,控制板進一步包括聚合物插入盤,此聚合物插入盤包括:複數個支柱,每個支柱延伸穿過控制板主體;複數個塞,每個塞從支柱徑向延伸。
在一些實施例中,軸向流動路徑延伸穿過至少一個柱,從而在中間閥室與高電導率閥門的上部閥室部分和至少一個塞之間建立流體連通路徑。
在一些實施例中,至少一個軸向流體流動路徑從徑向流體流動路徑延伸穿過聚合物插入盤,從而在徑向流體流動路徑與中間閥室之間建立流體連通路徑。
在一些實施例中,閥座插入件包括填充有在控制板主體中形成的圓形凹槽的盤,閥座插入件包括經佈置在複數個流體通道的徑向內側的第一連續的、不間斷的平坦部分及經佈置在複數個流體通道的徑向外側的第二連續的、不間斷的平坦部分。
在一些實施例中,控制板經安裝在經懸掛在隔膜下方的短管上,其中控制板和隔膜之間的距離經最小化以減少掃掠體積。
本發明的應用不限於在以下描述中闡述或在附圖中示出的構造細節和部件佈置。本發明能夠具有其他實施例且能夠以各種方式實施或執行。此外,本文所使用的措詞和術語是出於描述的目的;不應被認為是限制性的。本文中「包括」、「包含」、或「具有」、「含有」、「涉及」及其變體的使用意在涵蓋其後列出的項目及其等同物與其他項目。定向形容詞「內部(的)」、「外部(的)」、「上部(的)」、「下部(的)」和類似術語的使用旨在幫助理解設計元素之間的相對關係,不應解釋為表示空間的絕對方向,也不應被視為限制。
具有置中的同心的孔脊120、121的高電導率的閥門主體190的代表性示例在圖1A至圖1D中示出。更完整的示例性的閥門組件100可具有頂件,頂件包括閥門外殼160,閥門外殼160藉由使作為無洩漏組件的金屬墊圈165變形而可移除地連接至閥門主體190,其進一步在圖4A至圖4D中示出。頂件可包括針對特定應用選擇的致動器(未示出)。例如,氣動致動器可用於簡單的開關高電導率閥門,但壓電致動器可用於經調適成用於質流控制器電子系統的比例控制高電導率閥門。可將形成在閥門主體190的上表面中的外縮孔154、158、159認為是閥室150的下部,而閥室的上部157形成在其上方的閥門外殼160的下表面中。從閥門主體190呈圓形向上突出形成的大孔脊120將外部閥室部分158與被大孔脊120圍繞的中間閥室部分154隔開。亦形成了作為由大孔脊120圍繞之從閥門主體190突出的圓形向上突出部分的大致上同心的小孔脊121,及大致上同心的小孔脊121進一步將內部閥室部分159與中間閥室部分154隔開。在整個本申請案中,位於一對相鄰的孔脊段之間的連續容積(例如,在大孔脊120和小孔脊121之間)可稱為中間閥室部分、位於一對或多對相鄰的孔脊段的外部的相鄰連續容積可稱為外部閥室部分(例如158),及位於一對或多對相鄰的孔脊段的內部的相鄰連續容積可稱為內部閥室部分(例如159);這僅係出於辨識的目的,並不表示流體流動的方向。墊圈密封區域164可形成在閥門主體190的上表面中,以接收與外部閥室部分158的外圍相鄰的金屬墊圈165。
示例性的閥門100可進一步包括第一流體導管110(通常是入口)和第二流體導管114(通常是出口),這兩個導管流體連通到閥室150、閥室密封隔膜170和可藉由閥室密封隔膜170的偏轉而可移動的控制元件。可移動的控制元件可包括經固定在控制軸182上的控制板200(下文將進一步描述),控制軸182係經固定在隔膜170上。在示例性的閥門100的設計中,第一流體導管孔112在內部閥室部分159和第一流體導管110之間提供流體連通。類似地,第二流體導管孔116在中間閥室部分154和第二流體導管114之間提供流體連通。在圖4A至圖4D的當前圖示中,閥門100在切斷無流體積狀態下完全關閉,因此控制板200經示為接觸大孔脊120和小孔脊121。設計人員將理解第一流體導管110和第二流體導管114可提供到表面安裝部件介面(而不是所示出的管短管)的流體通道。K1S和W-Seal是半導體固定設備設計中眾所周知的表面安裝部件介面示例,因此未在本申請案的附圖中示出。可由選擇具有期望的化學惰性(相對於待處理的流體而言)的材料構造包括此閥門的零件,且可包括例如不銹鋼、Monel®金屬、鈦合金、Hastelloy®合金、Elgiloy®合金、黃銅或如Teflon®、Kel-F®、Vespel®、Kynar®的聚合物,及可分開或一起使用的金屬和聚合物的組合物。例如,類型316L的不銹鋼閥門主體190可與Hastelloy®鎳合金控制板200和Elgiloy®鈷合金密封隔膜170一起使用。
圖2A至圖2D所示的流通控制板200的示例包含形成為基本上圓形的盤的控制板主體240,其在盤的相對側上具有一個或多個特徵。這些特徵可包括中心通孔242、埋孔244和一個或多個頂孔246。埋孔244通常將居中且通常形成在旨在面對孔脊120、121的平盤側中。一個或多個頂孔246可從相對的盤側刺穿控制板主體240,從而在中心通孔242和控制板主體240之間留下一個或多個腹板248。替代地,可放置頂孔246以與埋孔244相交,同時在中心通孔242和控制板主體240的其餘部分之間還留有一個或多個腹板248。腹板248橋接在埋孔244上。在任何一種情況下,頂孔246都構成了流體可從控制板主體240的一側流到另一側而無需繞外徑圓周通過的流體通道。如圖4A至圖4D所示,控制板200可安裝在控制軸182的短管上,並因此懸掛在閥室150內。可根據從業者的需求使用任何合適的安裝方法,如壓配合(例如,參見圖9A至圖9D)、鍛造短管的頭部、螺紋緊固件、焊接或類似的設計選擇,只要不遮蓋通過頂孔246的流體通道。應當理解的是,不是使用如圖2A至圖2D所示的通孔242將控制板安裝到控制軸182的短管,而是替代地可如圖9A至圖9D所示地使用盲孔安裝。
可藉由考慮由小孔脊121圍繞的內部閥室部分159來進一步理解控制流體流動的方式,小孔脊121由與第一流體導管110流體連通的第一流體導管孔112連接,從而至少一部分的控制板200可移動至小孔脊121或自小孔脊121遠離,以形成第一控制間隙(未示出),第一流體部分可通過此第一控制間隙而可控制地流動。可控制的第一流體部分可通過第一控制間隙從內部閥室部分159直接通至中間閥室部分154,從中間閥室部分154可控制的第一流體部分可通過與第二流體導管114流體連通的偏置的第二流體導管孔116流出。在本示例性的閥門100中,致動器(未示出)可向控制軸182施加力以使隔膜170偏轉,從而藉由改變第一控制間隙來調變通過閥門100的電導率。
與前述第一流體部分的所欲流動同時,使控制板200的至少一部分朝向或遠離大孔脊120移動類似地建立第二控制間隙(未示出),第二流體部分可通過此第二控制間隙而可控制地流動。可控制的第二流體部分可從內部閥室部分159通過控制板200的頂孔246經過,及穿過上部閥室部分157掃入外部閥室部分158中,從外部閥室部分158第二流體部分可通過第二控制間隙流出至中間閥室部分154中。一旦到達中間閥室部分154,可控制的第二流體部分也可通過與第二流體導管114流體連通的偏置的第二流體導管孔116流出。因此,在示例性的閥門100中,致動器(未示出)向控制軸182施加力並使隔膜170偏轉,從而藉由改變第二控制間隙來附加地調變通過閥門100的電導率。應當理解,當閥門100關閉時,流體可通過控制板200中的孔,但不能進一步流動。當閥門100關閉時,流體不能從第一流體導管110流到第二流體導管114。
設計人員可意識到,大孔脊120和小孔脊121僅需要嵌套,而不必是完全同心的;此外,可相對於內部閥室150的形狀和尺寸而不對稱地放置經嵌套的一對孔脊120、121。流通控制板200當然需要在盤型主體240的下平坦側上具有連續的、不間斷的表面區域,其足以跨越接觸大孔脊120與小孔脊121之間及覆蓋整個中間閥室部分154。非圓形的單個小孔脊(未示出)也可具有包圍中間閥室部分的相鄰段,流通控制板可完全覆蓋中間閥室部分。設計人員亦將理解,所描述的從第一流體導管110到第二流體導管114的流體流動方向是為了方便和清楚起見,而不是限制性的。流體可沿從第二流體導管114到第一流體導管110的相反方向流動,且仍將可藉由可控流體流有利地掃過整個閥室150。圖4A至圖4D中所示的閥門設計基本上消除了關於內部死空間與掃掠體積的任何掛念,且亦可改善示例性閥設計的動態回應。流通控制板可使用經嵌套的孔脊120、121,其一起形成的總控制間隙長度幾乎是單個大孔的周長的兩倍,同時大大減小了為實現切斷而必須關閉的面積。這種結合提供了高導電性和低閉合力。應當理解,在圖4A至圖4D所示的類型的隔膜密封閥中,控制板200的軸向位移量(例如,在圖4B的橫截面視圖中的向上和向下)相當有限(例如,對於壓電致動閥為大約50µm,及對於電磁致動閥為大約200µm)。因此,使用嵌套的孔脊可實現更高的電導率,幾乎是只有一個孔脊所能達到的電導率的兩倍。
流通控制板300的另一個示例經示於圖3A至圖3D中且包含經形成為基本上圓形的盤的控制板主體341,其在盤的相對側上具有一個或多個特徵。這些特徵可包括中心通孔343、球形凹穴(或凹洞)345和一個或多個成角度的頂孔347。球形凹穴(或凹洞)345通常將居中且通常形成在旨在面對孔脊120、121的平盤側中。一個或多個成角度的頂孔347可從球形凹穴345刺穿控制板主體341至相對的盤側,從而在中心通孔343和控制板主體341之間留下一個或多個腹板349。腹板349橋接在球形凹穴345上。球形凹穴345在鑽成角度的頂孔347時是相當有用的,因這些成角度的頂孔347的入口可與洞表面局部垂直從而最小化鑽頭搖晃或彎曲。成角度的頂孔347構成了流體可從控制板主體341的一側流到另一側而無需繞外徑圓周通過的流體通道。如圖5A至圖5D所示,控制板300可安裝在控制軸182的短管上,並因此懸掛在閥室150內。可根據從業者的需求使用任何合適的安裝方法,如壓配合(例如,參見圖9A至圖9D)、鍛造短管的頭部、螺紋緊固件、焊接或類似的設計選擇,只要不遮蓋通過成角度的頂孔347的流體通道。應當理解的是,不是使用如圖3A至圖3D所示的通孔343將控制板安裝到控制軸182的短管,而是替代地可如圖9A至圖9D所示地使用盲孔安裝。
使用示例性流通控制板300的圖5A至圖5D所示的閥門組件的控制流體流動的方式可進一步理解為與針對使用前文提及的示例性流通控制板200的圖4A至圖4D所示的閥門組件所描述的基本上相同。可控制的第一流體部分可通過第一控制間隙(未示出)從內部閥室部分159直接通至中間閥室部分154,從內部閥室部分159可控制的第一流體部分可通過與第二流體導管114流體連通的偏置的第二流體導管孔116流出。特別是對於流通控制板設計300,可控制的第二流體部分可從內部閥室部分159通過控制板300的成角度的頂孔347經過,以通過上部閥室部分157掃掠至外部閥室部分158中,第二流體部分可從外部閥室部分158通過第二控制間隙流出至中間閥室部分154中。流通控制板300亦需要在盤形主體341的下平坦側上具有連續的、不間斷的表面區域,其足以跨越接觸大孔脊120與小孔脊121之間及覆蓋整個中間閥室部分154。設計人員亦將理解,所描述的流體流動方向是為了方便和清楚起見,但並不限於在圖5A至圖5D所示的示例性的閥門組件中的流體流動方向。流體可沿相反方向流動,且仍將可藉由可控流體流有利地掃過整個閥室150。圖5A至圖5D中所示的閥門設計基本上消除了關於內部死空間與掃掠體積的任何掛念,且亦可改善示例性的閥門設計的動態回應。流通控制板可使用經嵌套的孔脊120、121,其一起形成的總控制間隙長度幾乎是單個大孔的周長的兩倍,同時大大減小了為實現切斷而必須關閉的面積。這種結合提供了高導電性和低閉合力。
具有嵌套的孔脊420、421的另一個高電導率的閥門主體490的代表性示例在圖6A至圖6D中示出。更完整的示例性的閥門組件400可具有頂件,此頂件包括閥門外殼460,閥門外殼460藉由使作為無洩漏組件的金屬墊圈465變形而可移除地連接到閥門主體490,其進一步在圖8A至圖8D中示出。頂件可包括針對特定應用選擇的致動器(未示出)。例如,氣動致動器可用於簡單的開關高電導率閥門,但壓電致動器可用於經調適成用於質流控制器電子系統的比例控制高電導率閥門。可將形成在閥門主體490的上表面中的外縮孔454、458、459認為是閥室的下部,而閥室的上部457形成在其上方的閥門外殼460的下表面中。閥門主體490內偏置的呈圓形向上突出形成的大孔脊420將外部閥室部分458與被大孔脊420圍繞的中間閥室部分454隔開。經嵌套的小孔脊421也形成為閥門主體490突出的圓形向上突出部分,進一步將內部閥室部分459與包圍內部閥室部分459的中間閥室部分454隔開。墊圈密封區域464可形成在閥門主體490的上表面中,以接收與外部閥室部分458的外圍相鄰的金屬墊圈465。
示例性的閥門400可進一步包括第一流體導管417(通常是入口)和第二流體導管414(通常是出口),這兩個導管流體連通到閥室、閥室密封隔膜470和可藉由閥室密封隔膜470的偏轉而可移動的控制元件。控制元件可包括控制板600(下文將進一步描述),控制板600包括經固定在控制軸482上的閥門行程放大機構,控制軸482經固定在隔膜470上。在示例性的閥門400的第二實施例中,第一流體導管孔419在外部閥室部分458和第一流體導管417之間提供流體連通。類似地,第二流體導管孔416在中間閥室部分454和第二流體導管414之間提供流體連通。在圖8A至圖8D的當前圖示中,閥門組件400在切斷無流體積狀態下完全關閉,因此控制板600經示為接觸大孔脊420和小孔脊421。設計人員將理解第一流體導管417和第二流體導管414可提供到表面安裝部件介面(而不是所示出的管短管)的流體通道。K1S和W-Seal是半導體固定設備設計中眾所周知的表面安裝部件介面示例,因此未在本申請案的附圖中示出。可由選擇具有期望的化學惰性(相對於待處理的流體而言)的材料構造包括此閥門的零件,且可包括例如不銹鋼、Monel®金屬、鈦合金、Hastelloy®合金、Elgiloy®合金、黃銅或如Teflon®、Kel-F®、Vespel®、Kynar®的聚合物,及可分開或一起使用的金屬和聚合物的組合物。例如,類型316L的不銹鋼閥門主體490可與Hastelloy®鎳合金控制板600和Elgiloy®鈷合金密封隔膜470一起使用。
圖7A至圖7F所示的且包括在圖8A至圖8D中的流通控制板600的另一示例包括控制板主體640,及如由本申請案發明人Kim Ngoc Vu於2015年11月4日所申請的美國專利申請案號14 / 932,086中所述的閥門行程放大機構放大器盤641。如圖7A至圖7F所示,控制板主體640形成為具有特徵的基本上圓形的盤,此等特徵包括中心通孔642、環形凹槽644和頂部凸出部646。環形凹槽644和頂部凸出部646在與旨在面向一或多個孔脊的平坦側相反的盤側中形成。放置頂部突出部646以與環形凹槽644和中心通孔642的一部分相交,從而提供開放的流體通道,流體可通過此開放的流體通道從控制板主體640的一側流向相對側,而無需繞其外徑圓周通過。在所引用的美國專利申請案號14 / 932,086中詳細敘述了放大器盤641。本申請案感興趣的放大器盤特徵包括提升孔643、被動段、主動段649、與主動段相鄰的空隙通道639、附接點645和扭桿648。控制板主體640和放大器盤641藉由在兩個附接點645處焊接而彼此附接,由此扭桿648和主動段649構成了橋接在頂部凸出部646的一部分和環形凹槽644上的腹板。一部分的空隙通道639直接位於頂部凸出部646旁,從而提供了流體通道,流體可通過此流體通道從控制板600的一側流向相對側,而無需繞組件的外徑圓周通過。如圖8A至圖8D所示,可使用行程放大器盤提升孔643將控制板600安裝到控制軸482的短管上,由此控制板600懸掛在閥室內。可根據從業者的需求使用任何合適的安裝方法,如壓配合、鍛造短管的頭部、螺紋緊固件、焊接或類似的設計選擇,只要不遮蓋通過頂部凸出部646的流體通道和放大器盤的空隙通道639。
自頂件致動器(未示出)在主動段649中的放大器盤提升孔643處所施加的力將藉由扭桿648傳遞到附接點645。當這種所施加的力是提升實例時,被動段647將沿向下方向保持流通控制板主體640的偏離中心的第一部分,同時藉由在附接點645處所施加的徑向力將完全相反的第二部分向上提起。由此產生的移動將打開楔形狀的間隙,其在控制板平的底表面和在圖8A和圖8D中所示的示例性的閥門400中的大孔脊420和小孔脊421兩者之間。當閥門400處於關閉狀態時(如圖8A至圖8D所示),各種放大器盤元件是名義上共面的,且流通控制板主體640接觸大孔脊420和小孔脊421。
藉由考慮由與第一流體導管417流體連通的第一流體導管孔419饋送的外部閥室部分458,從而控制板600的至少一部分可朝著或遠離大孔脊420移動以建立楔形形狀的第一控制間隙(未示出),第一流體部分通過此第一控制間隙而可控制地流動,可進一步理解控制流體流動的方式。可控制的第一流體部分可從外部閥室部分458通過第一控制間隙直接通至中間閥室部分454中,可控制的第一流體部分可從中間閥室部分454通過與第二流體導管414流體連通的第二流體導管孔416流出。在本示例性的閥門400中,致動器(未示出)可向控制軸482施加力以使隔膜470偏轉,從而藉由改變第一控制間隙來調變通過閥門400的電導率。應該理解的是,當閥門400關閉時,流體可從第一流體導管417通過第一流體導管孔419、圍繞控制板600的外周、進入外部閥室部分458和閥室的上部457中,及通過控制板600中的孔到達內部閥室部分459,但不能進一步前進。因此,當閥門400關閉時,流體不能從第一流體導管417流到第二流體導管414。
與前述第一流體部分的流動同時,使控制板600的至少一部分朝向或遠離小孔脊421移動而類似地建立楔形形狀的第二控制間隙(未示出),第二流體部分通過此第二控制間隙而可控制地流動。可控制的第二流體部分可經由放大盤空隙通道639和控制板主體640的頂部凸出部646從掃過上部閥室部分457及之後掃過控制板600的外部閥室部分458通至內部閥室部分459中,及之後可控制的第二流體部分可通過第二控制間隙從中間閥室部分459通至中間閥室部分454,從中間閥室部分454第二流體部分可通過與第二流體導管414流體連通的第二導管孔416流出。因此,在本示例性的閥門400中,致動器(未示出)向控制軸482施加力並使隔膜470偏轉,從而藉由改變第二控制間隙來額外地調節通過閥門400的電導率。設計人員亦將理解,所描述的流體流動方向是為了方便和清楚起見而使用的,但不限於圖8A至圖8D所示的示例性的閥門組件。流體可沿相反的方向流動,且整個閥室450仍將被可控的流體流動有益地掃掠。圖8A至圖8D中所示的閥門設計基本上消除了關於內部死空間與掃掠體積的任何掛念,且亦可改善示例性的閥門設計的動態回應。流通控制板可使用經嵌套的孔脊420、421,其一起形成的總控制間隙長度幾乎是單個大孔的周長的兩倍,同時大大減小了為實現切斷而必須關閉的面積。這種結合提供了高導電性和低閉合力。
具有兩個嵌套組的居中的同心的孔脊820、821、822、823的另一個高電導率的閥門主體890的代表性示例在圖10A至圖10D中示出。更完整的示例性的閥門組件1000可具有頂件,此頂件包括閥門外殼860,閥門外殼860藉由使作為無洩漏組件的金屬墊圈865變形而可移除地連接到閥門主體890,其進一步在圖11A至圖11D中示出。頂件可包括針對特定應用選擇的致動器(未示出)
。例如,手動致動器可用於簡單的開關高電導率閥門,但壓電或螺線管致動器可用於經調適成用於質流控制器電子系統的比例控制高電導率閥門。可將形成在閥門主體890的上表面中的外縮孔852、854、856、858、859認為是閥室的下部,而閥室的上部857形成在其上方的閥門外殼860的下表面中。從閥門主體890呈圓形向上突出形成的最大的孔脊820將外部閥室部分858與被最大的孔脊820圍繞的第一中間閥室部分856隔開。大致同心的第一較小的孔脊821亦形成為從閥門主體890呈圓形向上的突出物,其由最大的孔脊820包圍,及大致同心的第一較小的孔脊821進一步將封閉的第二中間閥室部分854與第一中間閥室部分856隔開。大致同心的第二較小的孔脊822亦形成為從閥門主體890呈圓形向上的突出物,其由第一較小的孔脊821包圍,及大致同心的第二較小的孔脊822進一步將封閉的第三中間閥室部分852與第二中間閥室部分854隔開。大致同心的最小的孔脊823亦形成為從閥門主體890呈圓形向上的突出物,其由第二較小的孔脊822包圍,及大致同心的最小的孔脊823進一步將內部閥室部分859與第三中間閥室部分852隔開。墊圈密封區域864可形成在閥門主體890的上表面中,以接收與外部閥室部分858的外圍相鄰的金屬墊圈865。
示例性的閥門1000可進一步包括第一流體導管810(通常是入口)和第二流體導管814(通常是出口),這兩個導管流體連通到閥室、閥室密封隔膜870和可藉由閥室密封隔膜870的偏轉而可移動的控制元件。可移動的控制元件亦可包括控制板900(下文將進一步描述),控制板900經固定在控制軸882上,控制軸882經固定在隔膜870上。在示例性的閥門1000的設計中,第一流體導管孔812在內部閥室部分859和第一流體導管810之間提供流體連通。類似地,一個或多個第二流體導管孔816在第一中間閥室部分856和第二流體導管814之間提供流體連通。亦提供了一個或多個第三內部流體導管孔818,一個或多個第三內部流體導管孔818在第三中間閥室部分852和第二流體導管814之間提供流體連通。在圖11A至圖11D的當前圖示中,閥門1000在切斷無流體積狀態下完全關閉,因此控制板900經示為接觸所有四個孔脊:最大的孔脊820、第一較小的孔脊821、第二較小的孔脊822和最小的孔脊823。設計人員將理解第一流體導管810和第二流體導管814可提供到表面安裝部件介面(而不是所示出的管短管)的流體通道。K1S和W-Seal是半導體固定設備設計中眾所周知的表面安裝部件介面示例,因此未在本申請案的附圖中示出。可由選擇具有期望的化學惰性(相對於待處理的流體而言)的材料構造包括此閥門的零件,且可包括例如不銹鋼、Monel®金屬、鈦合金、Hastelloy®合金、Elgiloy®合金、黃銅或如Teflon®、Kel-F®、Vespel®、Kynar®的聚合物,及可分開或一起使用的金屬和聚合物的組合物。例如,類型316L的不銹鋼閥門主體890可與Hastelloy®鎳合金控制板900和Elgiloy®鈷合金密封隔膜870一起使用。替代地,閥門主體、密封隔膜及控制板主體可由相同的不銹鋼合金製造。
圖9A至圖9D所示的流通控制板900的範例包括經形成為基本上圓形的盤的控制板主體940,其在盤的相對側上具有一個或多個特徵。這些特徵可包括中心安裝孔942(盲孔或通孔)、一個或多個第一中間通孔944和一個或多個第二中間通孔946。如圖11A至圖11D所示,控制板900可經安裝在控制軸882的短管上,且因此控制板900懸掛在閥室內。可根據從業者的需求使用任何合適的安裝方法,如壓配合、鍛造短管的頭部、螺紋緊固件、焊接或類似的設計選擇,只要不遮蓋由第一中間通孔944和第二中間通孔946形成的流體通道。應當理解的是,不是使用如圖9A至圖9D所示的盲孔將控制板安裝到控制軸882的短管,而是替代地可如圖2A至圖2D、圖3A至圖3D及圖7A至圖7F所示地使用通孔安裝。
一個或多個第一中間通孔944刺穿控制板主體940,且通常圍繞恆定直徑的第一圓(其圍繞中心安裝孔942)均勻地間隔開。選擇第一圓的直徑和第一中間通孔944的直徑使得那些通孔僅覆蓋內部閥室部分859,且不與相鄰的最小的孔脊823重疊。如圖9A至圖9D和圖11A至圖11D所示的斜角鑽第一中間通孔944允許使用較大直徑的孔,且同時不與最小的孔脊823重疊。應該瞭解的是,儘管未示出,但球形凹穴或凹洞可用於幫助先前關於圖3A至圖3D討論的方式中的第一中間通孔944的鑽孔。第一中間通孔944構成流體通道,流體可通過此流體通道從控制板主體940的一側流向相對側,而無需繞外徑圓周通過。更具體來說,第一中間通孔944將內部閥室部分859與上部閥室部分857流體連通。一個或多個相鄰的第一中間通孔944之間的材料腹板945提供從中心安裝孔942至在盤形控制板主體940的下部平坦側上的連續的、不間斷的第一表面區域941的機械連接,此第一表面區域941的徑向範圍足以跨越接觸第二較小的孔脊822與最小的孔脊823之間及覆蓋整個第三中間閥室部分852。
一個或多個第二中間通孔946刺穿控制板主體940,且通常圍繞恆定直徑的第二圓均勻地間隔開,此第二圓進一步圍繞第一表面區域941和第一中間通孔944。選擇第二圓的直徑和第二中間通孔946的直徑使得那些通孔僅覆蓋第二中間閥室部分854,且不與相鄰的第一較小的孔脊821或第二較小的孔脊822重疊。第二中間通孔946構成流體通道,流體可通過此流體通道從控制板主體940的一側流向相對側,而無需繞外徑圓周通過。更具體來說,第二中間通孔946將第二中間閥室部分854與上部閥室部分857流體連通。一個或多個相鄰的中間通孔946之間的材料腹板947提供從第一安裝表面941至在盤形主體940的下部第一側上的連續的、不間斷的第一表面區域943的機械連接,此第二表面區域943的徑向範圍足以跨越接觸最大的孔脊820與第一較小的孔脊821之間同時覆蓋整個第一中間閥室部分856。
藉由考慮由最小的孔脊823圍繞的內部閥室部分859,內部閥室部分859由與第一流體導管810流體連通的第一流體導管孔812饋送,從而控制板900的至少一部分可朝著或遠離最小的孔脊823移動以建立第一控制間隙(未示出),第一流體部分可通過此第一控制間隙而可控制地流動,可進一步理解控制流體流動的方式。可控制的第一流體部分可從其可流出之處通過與第二流體導管814流體連通的一個或多個第三流體導管孔818直接通至第三中間閥室部分852中。第二流體部分可從內部閥室部分859向上通過一個或多個第一中間通孔944通至閥室的上部857中,及從閥室的上部857向下穿過一個或多個第二中間通孔946通至第二中間閥室部分854中。朝向或遠離第二較小的孔脊822移動至少一部分的控制板900將建立第二控制間隙(未示出),第二流體部分通過此第二控制間隙而亦可控制地從第二中間閥室室部分854直接流入第三中間閥室部分852中,然後通過與第二導管814流體連通的一個或多個第三流體導管孔818。在示例性的閥門1000中,致動器(未示出)可將力施加到控制軸882以使隔膜870偏轉,從而藉由改變第一控制間隙和第二控制間隙來調變閥門1000的電導率。
與第一流體部分和第二流體部分的前述流動同時,使至少一部分的控制板900朝向或遠離最大的孔脊820移動類似地建立第三控制間隙(未示出),第三流體部分通過此第三控制間隙部分而可控地流動。可控制的第三流體部分可從內部閥室部分859向上穿過控制板900的一個或多個第一中間通孔944,及從第三流體部分可通過第三控制間隙流出至第一中間閥室部分856之中之處掃過上部閥室部分857進入外部閥室部分858中。一旦到達第一中間閥室部分856,可控制的第三流體部分就可通過與第二流體導管814連通的一個或多個第二流體導管孔816流出。第四流體部分可從內部閥室部分859向上穿過一個或多個第一中間通孔944通至閥室的上部857之中,並從閥室的上部857向下穿過一個或更多個第二中間通孔946通至第二中間閥室部分854。移動控制板900的至少一部分朝向或遠離第一較小的孔脊821將形成第四控制間隙(未顯示),第四流體部分也可通過此第四控制間隙而可控制地直接流入第一中間閥室部分856,從第一中間閥室部分856第四流體部分可通過一個或多個與第二流體導管814流體連通第二流體導管孔816流出。因此,在本示例閥門1000中,致動器(未示出)向控制軸882施加力並使隔膜870偏轉,從而藉由改變第三控制間隙和第四控制間隙來另外調變通過閥門1000的電導率。應當理解,當閥門1000關閉時,流體可通過控制板900中的孔並進入閥室的上部857、外部閥室部分858和第二中間閥室部分854,但是無法走得更遠。因此,當閥門1000關閉時,流體不能從第一流體導管810流到第二流體導管814。
設計人員可理解的是,最大的孔脊820和第一較小的孔脊821僅需要嵌套而不必完全同心;此外,可關於下部閥室的形狀和尺寸不對稱地放置嵌套的一對孔脊820、821。當然,流通控制板900主要需要在盤形主體940的下部平坦側上具有連續的、不間斷的第二表面區域943,其足以跨越接觸最大的孔脊820與第一較小的孔脊821之間及覆蓋整個第一中間閥室部分856。以類似方式,第二較小的孔脊822和最小的孔脊823僅需要嵌套而不是完全同心;此外,可關於下部閥室的形狀和尺寸不對稱地放置嵌套的一對孔脊822、823。當然,流通控制板900主要需要在盤型主體940的下部平坦側上具有連續的、不間斷的第一表面區域941,其足以跨越接觸第二較小的孔脊822和最小的孔脊823之間並覆蓋整個第三中間閥室部分852。設計人員亦將理解,所描述的從第一流體導管810到第二流體導管814的流體流動方向是為了方便和清楚起見,而不是限制性的。流體可沿從第二流體導管814到第一流體導管810的相反方向流動,且仍將可藉由可控流體流有利地掃過整個閥室。圖11A至圖11D中所示的閥門設計基本上消除了關於內部死空間與掃掠體積的任何掛念,且亦可改善示例性的閥門設計的動態回應。流通控制板可使用經嵌套的孔脊820、821、822、823,其一起形成的總控制間隙長度幾乎是單個大孔的周長的三倍,同時大大減小了為實現切斷而必須關閉的面積。這種結合提供了高導電性和低閉合力。
具有兩個嵌套組的居中的同心的孔脊1220、1221、1222、1223的另一組高電導率的閥門主體1290的代表性示例在圖12A至圖12D中示出。更完整的示例性的閥門組件1400可具有頂件,此頂件包括閥門外殼1460,閥門外殼1460藉由使作為無洩漏組件的金屬墊圈1465變形而可移除地連接到閥門主體1290,其進一步在圖14A至圖14D中示出。頂件可包括針對特定應用選擇的致動器(未示出)。例如,手動或螺線管致動器可用於簡單的開關高電導率閥門,但壓電致動器可用於經調適成用於質流控制器電子系統的比例控制高電導率閥門。可將形成在閥門主體1290的上表面中的外縮孔1252、1254、1256、1258、1259認為是閥室的下部,而閥室的上部1457形成在其上方的閥門外殼1460的下表面中。考慮圖12A至圖12D,此考慮使設計人員熟悉以下事實:外縮孔1252、1254、1256、1258表現為大致圓形的凹槽,其深度可能全部相同、或彼此之間深度可變化及在任何特定圓形凹槽的範圍內深度可變化。從閥門主體1290呈圓形向上突出形成的最大的孔脊1220將外部閥室部分1258與被最大的孔脊1220圍繞的第一中間閥室部分1256隔開。大致同心的第一較小的孔脊1221亦形成為從閥門主體1290呈圓形向上的突出物,其由最大的孔脊1220包圍,及大致同心的第一較小的孔脊1221進一步將封閉的第二中間閥室部分1254與第一中間閥室部分1256隔開。大致同心的第二較小的孔脊1222亦形成為從閥門主體1290呈圓形向上的突出物,其由第一較小的孔脊1221包圍,及大致同心的第二較小的孔脊1222進一步將封閉的第三中間閥室部分1252與第二中間閥室部分1254隔開。大致同心的最小的孔脊1223亦形成為從閥門主體1290呈圓形向上的突出物,其由第二較小的孔脊1222包圍,及大致同心的最小的孔脊1223進一步將內部閥室部分1259與第三中間閥室部分1252隔開。應該理解,每個孔脊1220、1221、1222、1223的頂面與相鄰的其他孔脊共面,同時各個中間閥室部分1252、1254、1256的深度可具有孔脊且甚至可輪廓化以促進流向閥門主體1290中的孔。墊圈密封區域1264可形成在閥門主體1290的上表面中,以接收與外部閥室部分1258的外圍相鄰的金屬墊圈1465。
示例性的閥門1400可進一步包括第一流體導管1210(通常是入口)和第二流體導管1214(通常是出口),這兩個導管流體連通到閥室、閥室密封隔膜1470和可藉由閥室密封隔膜1470的偏轉而可移動的控制元件。可移動的控制元件另可包括控制板1300(下文將進一步描述),控制板1300經固定在控制軸1482上,控制軸1482經固定在閥室密封隔膜1470上。在圖14B和圖14D的圖示中,控制板1300的中心插入件1350可安裝到控制軸1482的短管1483上,並因此懸掛在上部閥室部分1457內。可根據從業者的需求使用任何合適的安裝方法,如壓配合、鍛造短管的頭部、螺紋緊固件、焊接或類似的設計選擇,只要不遮蓋通過各個控制板孔的流體通道。應當理解的是,不是使用如圖14B和圖14D所示的通孔1352將控制板安裝到控制軸1482的短管1483,而是可代替地使用類似於圖9A和圖9D中所示的盲孔安裝件。在示例性的閥門1400的設計中,第一流體導管孔1212在內部閥室部分1259和第一流體導管1210之間提供流體連通。類似地,形狀為彎曲狹縫的第二流體導管孔1216在第一中間閥室部分1256和第二流體導管1214之間提供了流體連通。還提供了第三內部流體導管孔1218,其形狀為彎曲狹縫,第三內部流體導管孔1218在第三中間閥室部分1252和第二流體導管1214之間提供了流體連通。在圖14A至圖14D的當前圖示中,閥門1400在切斷無流體積狀態下完全關閉,因此控制板1300經示為接觸所有四個孔脊:最大的孔脊1220、第一較小的孔脊1221、第二較小的孔脊1222和最小的孔脊1223。設計人員將理解第一流體導管1210和第二流體導管1214可提供到表面安裝部件介面(而不是所示出的管短管)的流體通道。K1S和W-Seal是半導體固定設備設計中眾所周知的表面安裝部件介面示例,因此未在本申請案的附圖中示出。可由選擇具有期望的化學惰性(相對於待處理的流體而言)的材料構造包括此閥門的零件,且可包括例如不銹鋼、Monel®金屬、鈦合金、Hastelloy®合金、Elgiloy®合金、黃銅或如Teflon®、Kel-F®、Vespel®、Kynar®的聚合物,及可分開或一起使用的金屬和聚合物的組合物。例如,類型316L的不銹鋼閥門主體1290可與Hastelloy®鎳合金控制板1300和Elgiloy®鈷合金密封隔膜1470一起使用。可替代地,閥門主體、密封隔膜和控制板主體都可由相同的不銹鋼合金製成。
圖13A至圖13E中所示的流通控制板1300的示例可包括壓在一起的兩部分:形成為基本上圓形的盤的控制板主體1340,及在盤的相對側上具有一個或多個特徵,以及中心插入件1350。控制板主體1340的特徵可包括中心插入件安裝孔1348及一個或多個中間通孔1346,此安裝孔有效地定義為埋孔1344,埋孔1344終止於較小直徑的控制板通孔1342。軸對稱中心插入件1350包括中心通孔1352和外邊緣1358。一個或多個插入孔1354刺穿中心通孔1352和外邊緣1358之間的區域,一個或多個插入孔1354大致平行於中心通孔1352。將材料腹板1355留在插入孔1354之間的中心插入件來確保外徑足夠堅固,以允許藉由簡單的壓配合將中心插入件1350鎖定到插入件安裝孔1348中(請參見為分解圖的圖13C及為橫截面視圖的圖13B)。可考慮其他組裝方法,如焊接或銅焊(在金屬零件的情況下),且插入孔1354可以是彎曲的狹縫而不是圓形的,但所示的設計對機器而言可能是最便宜的。可藉由注射成型或適當地壓鑄製成中心插入件1350,但這些方法可能不能滿足通常在半導體固定設備中使用的高純度流體輸送設備的密度和清潔度要求。插入孔1354與控制板通孔1342一起構成流體通道,流體可通過此流體通道從控制板主體1340的一側流向相對側,而無需繞外徑圓周通過。凹入的插入件底部凹口(或凹入的底部凹口)1353可引導來自插入件通孔1354的流流向控制板通孔1342。更具體來說,插入孔1354將內部閥室部分1259與上部閥室部分1457流體連通(下文相對於圖14B進一步解釋)。
中心插入件1350的替代設計(未示出)可包括插入件軸和徑向向外突出的插入件凸緣。將藉由大致平行於插入軸的一個或多個凸緣孔刺穿插入件凸緣。再次,在腹板凸緣孔之間留有材料腹板將確保插入凸緣的外徑將足夠堅固,以允許藉由簡單的壓配合將替代的中心插入件鎖定到插入件安裝孔1348中。當將這樣的插入軸連接至閥門頂件隔膜時,已觀察到不希望的堅固性不足,因此,相對於此處和下文所述的任何一種控制板類型,在本申請案中不再考慮這種替代設計。
選擇控制板通孔1342的直徑以在盤形控制板主體1340的下平坦側上形成連續的、不間斷的第一表面區域1341,使得第一表面區域1341具有足以跨越接觸第二較小的孔脊1222和最小的孔脊1223之間並覆蓋整個第三中間閥室部分1252的徑向範圍。一個或多個中間通孔1346刺穿控制板主體1340,且通常圍繞恆定直徑的圓均勻地間隔開,此恆定直徑的圓進一步圍繞第一表面區域1341。在一些實施例中,中間通孔1346基本上筆直地延伸穿過控制板主體1340。選擇恆定直徑的圓的直徑和中間通孔1346的直徑使得那些中間通孔1346僅覆蓋第二中間閥室部分1254,且不與相鄰的第一較小的孔脊1221或第二較小的孔脊1222重疊。中間通孔1346構成流體通道,流體可通過此流體通道從控制板主體1340的一側流向相對側,而無需繞外徑圓周通過。更具體來說,中間通孔1346將第二中間閥室部分1254與上部閥室部分1457流體連通。在一個或多個相鄰的中間通孔1346之間的材料腹板1347提供了從第一表面區域1341至在盤形主體1340的下部平坦側上的連續的、不間斷的第二表面區域1343的機械連接,此第二表面區域1343的徑向範圍足以跨越接觸最大的孔脊1220和第一較小的孔脊1221之間,同時覆蓋整個第三中間閥室部分1256。
藉由考慮由最小的孔脊1223包圍的內部閥室部分1259,可進一步理解示例性的閥門1400控制流體的方式,內部閥室部分1259由與第一流體導管1210流體連通的第一流體導管孔1212饋送,由此控制板1300的至少一部分可朝向或遠離最小的孔脊1223移動,以形成第一控制間隙(未示出),第一流體部分可通過此第一控制間隙而可控制地流動。可控制的第一流體部分可從其可通過與第二流體導管1214流體連通的第三內部流體導管孔1218流出處直接通至第三中間閥室部分1252中。第二流體部分可從內部閥室部分1259通過控制板通孔1342和插入孔1354向上進入閥室的上部1457中,並從閥室的上部1457向下穿過中間通孔1346進入第二中間閥室部分1254中。朝著或遠離第二較小的孔脊1222的方向移動控制板1300的至少一部分將建立第二控制間隙(未示出),第二流體部分亦可通過此第二控制間隙而可控制地從第二中間閥室部分1254直接流入第三中間閥室部分1252中,然後通過與第二流體導管1214流體連通的第三內部流體導管孔1218流出。在本示例性的閥門1400中,致動器(未示出)可將力施加到控制軸1482以使隔膜1470偏轉,這將使固定的控制板1300移動,並由此藉由改變第一控制間隙和第二控制間隙來調變通過閥門1400的電導率。
與第一流體部分和第二流體部分的前述流動同時,使控制板1300的至少一部分朝向或遠離最大的孔脊1220移動來類似地建立第三控制間隙(未示出),第三流體部分可通過此第三控制間隙而可控制地流動。可控制的第三流體部分可從內部閥室部分1259向上穿過控制板1300的一個或多個插入孔1354,及從第三流體部分可通過第三控制間隙流出至第一中間閥室部分1256之處通過上部閥室部分1457掃至外部閥室部分1258中。一旦到達第一中間閥室部分1256,可控制的第三流體部分可通過與第二流體導管1214流體連通的第二流體導管孔1216流出。第四流體部分可從內部閥室部分1259向上穿過一個或多個插入孔1354進入上部閥室部分1457中,並從上部閥室部分1457向下穿過一個或多個中間通孔1346進入第二中間閥室部分1254中。將控制板1300的至少一部分移向或遠離第一較小的孔脊1221將建立第四控制間隙(未示出),第四流體部分也可通過此第四控制間隙而可控制地直接流入第一中間閥室部分1256中,從第一中間閥室部分1256第四流體部分可通過與第二流體導管1214流體連通的第二內部流體導管孔1216流出。因此,在本示例性的閥門1400中,致動器(未示出)向控制軸1482施加力並使隔膜1470偏轉,從而藉由改變第三控制間隙和第四控制間隙來另外調變通過閥門1400的電導率。應當理解,當閥門1400關閉時,流體可通過控制板1300中的孔並進入閥室的上部1457、外部閥室部分1258和第二中間閥室部分1254中,但無法走得更遠。因此,當閥門1400關閉時,流體不能從第一流體導管1210流到第二流體導管1214。
設計人員可理解的是,最大的孔脊1220和第一較小的孔脊1221僅需要嵌套,而不必完全同心;此外,可關於下部閥室的形狀和尺寸不對稱地放置嵌套的一對孔脊1220、1221。當然,流通控制板1300主要需要在盤形主體1340的下部平坦側上具有連續的、不間斷的第二表面區域1343,其足以跨越接觸最大的孔脊1220與第一較小的孔脊1221之間及覆蓋整個第一中間閥室部分1256。以類似方式,第二較小的孔脊1222和最小的孔脊1223僅需要嵌套而不是完全同心;此外,可關於下部閥室的形狀和尺寸不對稱地放置嵌套的一對孔脊1222、1223。當然,流通控制板1300主要需要在盤型主體1340的下部平坦側上具有連續的、不間斷的第一表面區域1341,其足以跨越接觸第二較小的孔脊1222和最小的孔脊1223之間並覆蓋整個第三中間閥室部分1252。設計人員亦將理解,所描述的從第一流體導管1210到第二流體導管1214的流體流動方向是為了方便和清楚起見,而不是限制性的。流體可沿從第二流體導管1214到第一流體導管1210的相反方向流動,且仍將可藉由可控流體流有利地掃過整個閥室。圖14A至圖14D中所示的閥門設計基本上消除了關於內部死空間與掃掠體積的任何掛念,且亦可改善示例性的閥門設計的動態回應。流通控制板可使用經嵌套的孔脊1220、1221、1222、1223,其一起形成的總控制間隙長度幾乎是單個大孔的周長的三倍,同時大大減小了為實現切斷而必須關閉的面積。這種結合提供了高導電性和低閉合力。
在圖16A至圖16D中示出了另一個示例性的高傳導閥門1600。與先前介紹的閥門1400相似,此閥門使用高電導率的閥門主體1290,此閥門主體具有兩個嵌套組的同心的孔脊及閥門頂件,此閥門頂件包括閥門外殼1460、閥室密封隔膜1470及可藉由閥室密封隔膜1470的偏轉而移動的可移動的控制元件,閥門外殼1460係藉由使金屬墊圈1465變形而可移除地連接到閥門主體1290。可移動的控制元件可另外包括經固定在控制軸1482上的另一個控制板1500(下文進一步描述),控制軸1482經固定在隔膜1470上。在圖16B和16D的圖示中,控制板1500的中心插入件1550可安裝在控制軸1482的短管1483上,且因此懸掛在上部閥室部分1457內。可根據從業者的需求使用任何合適的安裝方法,如壓配合、鍛造短管的頭部、螺紋緊固件、焊接或類似的設計選擇,只要不遮蓋通過各個控制板孔的流體通道。應當理解的是,不是使用如圖16B和圖16D所示的通孔1552將控制板安裝到控制軸1482的短管1483上,而是可代替地使用類似於圖9A至圖9D中所示的盲孔安裝件。在示例性的閥門1600的設計中,第一流體導管孔1212在內部閥室部分1259與第一流體導管1210之間提供了流體連通。類似地,形狀為彎曲狹縫的第二流體導管孔1216在第一內部閥室部分1256和第二流體導管1214之間提供了流體連通。亦提供了形狀為彎曲狹縫的第三內部流體導管孔1218,其在第三中間閥室部分1252和第二流體導管1214之間提供了流體連通。在圖16A至圖16D的當前圖示中,閥門1600在切斷無流體積狀態下完全關閉,因此控制板1500經示為接觸所有四個孔脊:最大的孔脊1220、第一較小的孔脊1221、第二較小的孔脊1222和最小的孔脊1223。設計人員將理解第一流體導管1210和第二流體導管1214可提供到表面安裝部件介面(而不是所示出的管短管)的流體通道。K1S和W-Seal是半導體固定設備設計中眾所周知的表面安裝部件介面示例,因此未在本申請案的附圖中示出。可由選擇具有期望的化學惰性(相對於待處理的流體而言)的材料構造包括此閥門的零件,且可包括例如不銹鋼、Monel®金屬、鈦合金、Hastelloy®合金、Elgiloy®合金、黃銅或如Teflon®、Kel-F®、Vespel®、Kynar®的聚合物,及可分開或一起使用的金屬和聚合物的組合物。例如,類型316L的不銹鋼閥門主體1290可與Hastelloy®鎳合金控制板1500和Elgiloy®鈷合金密封隔膜1470一起使用。替代地,閥門主體、密封隔膜及控制板主體可由相同的不銹鋼合金製造。
圖15A和圖15E所示的流通控制板1500的範例可包括藉由處理組合而組裝的三個元件:形成為基本上圓形的盤的控制板主體1540、聚合物插入件(閥座插入件)1530,控制板主體1540及聚合物插入件1530一起具有在盤的相對側上的一個或多個特徵,及中心插入件1550。控制板主體1540的特徵可包括居中的插入件安裝孔1548及一個或多個中間通孔1549,此安裝孔有效地定義為埋孔1544,埋孔1544終止於較小直徑的控制板通孔1542。非軸對稱的中心插入件1550包括中心通孔1552和外緣1558。藉由一個或多個大體上平行於中心通孔1552的插入孔1554刺穿中心通孔1552和外緣1558之間的區域。在插入孔1554之間留有材料腹板1555,以確保外緣1558的外徑足夠堅固,以允許中心插入件1550可藉由簡單的壓配合將中心插入件1550鎖定到插入件安裝孔1548中(請參見為分解圖的圖15C及為橫截面視圖的圖15B)。可考慮其他組裝方法,如焊接或銅焊(在金屬零件的情況下),且插入孔1554可以是彎曲的狹縫而不是圓形的,但所示的設計對機器而言可能是最便宜的。可藉由注射成型或適當地壓鑄製成中心插入件1550,但這些方法可能不能滿足通常在半導體固定設備中使用的高純度流體輸送設備的密度和清潔度要求。插入孔1554與控制板通孔1542一起構成流體通道,流體可通過此流體通道從控制板主體1540的一側流向相對側,而無需繞外徑圓周通過。凹入的插入件底部凹口(或凹入的底部凹口)1553可引導來自插入件通孔1554的流流向控制板通孔1542。更具體來說,插入孔1554將內部閥室部分1259與上部閥室部分1457流體連通(下文相對於圖16B進一步解釋)。如前所述,中心插入件1550的替代設計(未示出)可包括插入件軸和徑向向外突出的插入件凸緣。將藉由一個或多個大致平行於插入軸的凸緣孔刺穿插入凸緣。當將這樣的插入軸連接到閥門頂件隔膜時,已觀察到不希望的堅固性不足,因此在此不再贅述。
圖15B、圖15C和圖15E所示的代表性的聚合物插入件1530可包括可具有由於壓縮模製到控制板主體1540內的開口中而形成的特定特徵。例如,插入件可包括複數個支柱,每個支柱經容納在由於模製處理而產生的控制板主體的複數個開口之一者中。典型的壓縮模製處理開始於聚氯三氟乙烯(PCTFE)粉末填充控制板主體1540的開口1545、1549,然後在藉由已知方法直接施加到控制板主體1540的熱和壓力的作用下使粉末聚合。示例性聚合物插入件1530具有複數個聚合物柱1531,複數個聚合物柱1531形成至複數個中間通孔1549中並與複數個中間通孔1549配合,同時還藉由鄰接的較薄的聚合物盤1532互連,鄰接的較薄的聚合物盤1532填充了形成在控制板主體1540中的寬的淺圓形凹槽1545(面向孔脊,如下文相關於圖16B所進一步解釋)。中間通孔1546刺穿聚合物柱1531並構成流體通道,流體可通過此流體通道從控制板主體1540的一側流向相對側,而無需圍繞外徑圓周通過。選擇填充寬的淺圓形凹槽1545的薄聚合物盤1532的內徑(略大於控制板通孔1542的直徑),以建立在盤形控制板主體1540的下平坦側上的連續的、不間斷的第一表面區域1541,使得第一表面區域1541的徑向範圍足以跨越接觸第二較小的孔脊1222和最小的孔脊1223,同時覆蓋整個第三中間閥室部分1252。一個或多個通孔1546刺穿一個或多個聚合物支柱1531,一個或多個聚合物支柱1531填充形成在控制板主體1540中的一個或多個中間通孔1549,且一個或多個通孔1546通常圍繞恆定直徑圓而均勻地間隔開,此恆定直徑圓進一步圍繞第一表面區域1541。在一些實施例中,中間通孔1546基本上筆直地延伸穿過一個或多個聚合物支柱1531和薄聚合物盤1532。選擇恆定直徑的圓的直徑和中間通孔1546的直徑,使得那些通孔僅覆蓋第二中間閥室部分1254,且不與相鄰的第一較小的孔脊1221或第二較小的孔脊1222重疊。更具體地來說,中間通孔1546將中間閥室部分1254與上部閥室部分1457流體連通。在一個或多個相鄰中間通孔1549之間的材料腹板1547為聚合物盤1532提供了額外的機械支撐,其從第一表面區域1541跨越到在盤形主體1540的下平坦側上的連續的、不間斷的第二表面區域1543,且第二表面區域1543的徑向範圍足以跨越接觸最大的孔脊1220和第一較小的孔脊1221同時覆蓋整個第一中間閥室部分1256。
藉由考慮由最小的孔脊1223圍繞的內部閥室部分1259,可進一步理解示例性的閥門1600控制流體的方式,內部閥室部分1259由與第一流體導管1210流體連通的第一流體導管孔1212饋送,由此至少一部分的控制板1500可朝向或遠離最小的孔脊1223移動,以形成第一控制間隙(未示出),第一流體部分可通過此第一控制間隙而可控制地流動。可控制的第一流體部分可從其可通過與第二流體導管1214流體連通的第三內部流體導管孔1218流出處直接通至第三中間閥室部分1252。第二流體部分可從內部閥室部分1259向上穿過控制板通孔1542和插入孔1554向上通至閥室的上部1457中,並從閥室的上部1457向下穿過中間通孔1546通至第二中間閥室部分1254中。將至少一部分的控制板1500朝著或遠離第二較小的孔脊1222移動將建立第二控制間隙(未示出),第二流體部分也可通過此第二控制間隙而可控制地從第二中間閥室部分1254直接流入第三中間閥室部分1252中然後通過與第二導管1214流體連通的第三內部流體導管孔1218流出。在示例性的閥門1600中,致動器(未示出)可將力施加到控制軸1482上以使隔膜1470偏轉,這將使固定的控制板1500移動,並由此藉由改變第一控制間隙和第二控制間隙來調變通過閥門1600的電導率。
與第一流體部分和第二流體部分的前述流動同時,使控制板1500的至少一部分朝向或遠離最大的孔脊1220移動來類似地建立第三控制間隙(未示出),第三流體部分可通過此第三控制間隙而可控制地流動。可控制的第三流體部分可從內部閥室部分1259向上穿過控制板1500的一個或多個插入孔1554,及從第三流體部分可通過第三控制間隙流出至第一中間閥室部分1256之處通過上部閥室部分1457掃至外部閥室部分1258中。一旦到達第一中間閥室部分1256,可控制的第三流體部分可通過與第二流體導管1214流體連通的第二流體導管孔1216流出。第四流體部分可從內部閥室部分1259向上穿過一個或多個插入孔1554進入上部閥室部分1457中,並從上部閥室部分1457向下穿過一個或多個中間通孔1546進入第二中間閥室部分1254中。將控制板1500的至少一部分移向或遠離第一較小的孔脊1221將建立第四控制間隙(未示出),第四流體部分也可通過此第四控制間隙而可控制地直接流入第一中間閥室部分1256中,從第一中間閥室部分1256第四流體部分可通過與第二流體導管1214流體連通的第二內部流體導管孔1216流出。因此,在本示例性的閥門1600中,致動器(未示出)向控制軸1482施加力並使隔膜1470偏轉,從而藉由改變第三控制間隙和第四控制間隙來另外調變通過閥門1600的電導率。應當理解,當閥門1600關閉時,流體可通過控制板1500中的孔並進入閥室的上部1457、外部閥室部分1258和第二中間閥室部分1254中,但無法走得更遠。因此,當閥門1600關閉時,流體不能從第一流體導管1210流到第二流體導管1214。
設計人員可理解的是,最大的孔脊1220和第一較小的孔脊1221僅需要嵌套,而不必完全同心;此外,可關於下部閥室的形狀和尺寸不對稱地放置嵌套的一對孔脊1220、1221。當然,流通控制板1500主要需要在盤形主體1540的下部平坦側上具有連續的、不間斷的第二表面區域1543,其足以跨越接觸最大的孔脊1220與第一較小的孔脊1221之間及覆蓋整個第一中間閥室部分1256。以類似方式,第二較小的孔脊1222和最小的孔脊1223僅需要嵌套而不是完全同心;此外,可關於下部閥室的形狀和尺寸不對稱地放置嵌套的一對孔脊1222、1223。當然,流通控制板1500主要需要在盤型主體1540的下部平坦側上具有連續的、不間斷的第一表面區域1541,其足以跨越接觸第二較小的孔脊1222和最小的孔脊1223之間並覆蓋整個第三中間閥室部分1252。設計人員亦將理解,所描述的從第一流體導管1210到第二流體導管1214的流體流動方向是為了方便和清楚起見,而不是限制性的。流體可沿從第二流體導管1214到第一流體導管1210的相反方向流動,且仍將可藉由可控流體流有利地掃過整個閥室。圖16A至圖16D中所示的閥門設計基本上消除了關於內部死空間與掃掠體積的任何掛念,且亦可改善示例性的閥門設計的動態回應。流通控制板可使用經嵌套的孔脊1220、1221、1222、1223,其一起形成的總控制間隙長度幾乎是單個大孔的周長的三倍,同時大大減小了為實現切斷而必須關閉的面積。這種結合提供了高導電性和低閉合力,且包括相對較軟的聚合物插入件1530將進一步改善閥門1600的關閉密封性。
具有兩個嵌套組的居中的同心的孔脊1720、1721、1722、1723的另一個高電導率的閥門主體1790的代表性示例在圖17A至圖17D中示出。更完整的示例性的閥門組件1900-1可具有頂件,此頂件包括閥門外殼1960,閥門外殼1960藉由使作為無洩漏組件的金屬墊圈1965變形而可移除地連接到閥門主體1790,其進一步在圖19A-1至圖19D-1中示出。另一更完整的示例性的閥門組件1900-2可具有頂件,此頂件包括閥門外殼1960,閥門外殼1960藉由使作為無洩漏組件的金屬墊圈1965變形而可移除地連接到閥門主體1790,其進一步在圖19A-2至圖19D-2中示出。頂件可包括針對特定應用選擇的致動器(未示出)。例如,手動或螺線管致動器可用於簡單的開關高電導率閥門,但壓電或螺線管致動器可用於經調適成用於質流控制器電子系統的比例控制高電導率閥門。可將形成在閥門主體1790的上表面中的外縮孔1752、1754、1756、1758、1759認為是閥室的下部,而閥室的上部1957形成在其上方的閥門外殼1960的下表面中。考慮圖17A至圖17D,此考慮使設計人員熟悉以下事實:外縮孔1752、1754、1756、1758表現為大致圓形的凹槽,其深度可能全部相同、或彼此之間深度可變化及在任何特定圓形凹槽的範圍內深度可變化。從閥門主體1790呈圓形向上突出形成的最大的孔脊1720將外部閥室部分1758與被最大的孔脊1720圍繞的第一中間閥室部分1756隔開。大致同心的第一較小的孔脊1721亦形成為從閥門主體1790呈圓形向上的突出物,其由最大的孔脊1720包圍,及大致同心的第一較小的孔脊1721進一步將封閉的第二中間閥室部分1754與第一中間閥室部分1756隔開。大致同心的第二較小的孔脊1722亦形成為從閥門主體1790呈圓形向上的突出物,其由第一較小的孔脊1721包圍,及大致同心的第二較小的孔脊1722進一步將封閉的第三中間閥室部分1752與第二中間閥室部分1754隔開。大致同心的最小的孔脊1723亦形成為從閥門主體1790呈圓形向上的突出物,其由第二較小的孔脊1722包圍,及大致同心的最小的孔脊1723進一步將內部閥室部分1759與第三中間閥室部分1752隔開。應該理解,每個孔脊1720、1721、1722、1723的頂面與相鄰的其他孔脊共面,同時各個中間閥室部分1752、1754、1756的深度可不同且甚至可輪廓化以促進流向閥門主體1790中的孔。墊圈密封區域1764可形成在閥門主體1790的上表面中,以接收與外部閥室部分1758的外圍相鄰的金屬墊圈1765。
示例性的閥門1900-1、1900-2可進一步包括第一流體導管1710(通常是入口)和第二流體導管1714(通常是出口),這兩個導管流體連通到閥室、閥室密封隔膜1970和可藉由閥室密封隔膜1970的偏轉而可移動的控制元件。可移動的控制元件另可包括控制板1800-1、1800-2(下文將進一步描述),控制板1800-1、1800-2經固定在閥室密封隔膜1970上。在圖19B-1、圖19B-2和圖19D-1、圖19D-2的圖示中,控制板1800-1、1800-2可安裝從隔膜1970突出的短管1983上,並因此懸掛在上部閥室部分1957內。控制板2000-2與閥室密封隔膜2170之間的距離經最小化以減小或消除掃掠體積。可根據從業者的需求使用任何合適的安裝方法,如壓配合、鍛造短管的頭部、螺紋緊固件、焊接或類似的設計選擇,只要不遮蓋通過各個控制板孔的流體通道。應當理解的是,不是使用如圖19B-1、圖19B-1和圖19D-1、圖19D-2所示的通孔1952將控制板安裝到短管1983,而是可代替地使用類似於圖9A和圖9D中所示的盲孔安裝件來安裝。在示例性的閥門1900-1、1900-2的設計中,第一流體導管孔1712在內部閥室部分1759和第一流體導管1710之間提供流體連通。類似地,形狀為彎曲狹縫的第二流體導管孔1716在第一中間閥室部分1756和第二流體導管1714之間提供了流體連通。還提供了第三內部流體導管孔1718,其形狀為彎曲狹縫,第三內部流體導管孔1718在第三中間閥室部分1752和第二流體導管1714之間提供了流體連通。在圖19A-1至圖19D-1、圖19A-2至圖19D-2的當前圖示中,閥門1900-1、1900-2在切斷無流體積狀態下完全關閉,因此控制板1800-1、1800-2經示為接觸所有四個孔脊:最大的孔脊1720、第一較小的孔脊1721、第二較小的孔脊1722和最小的孔脊1723。設計人員將理解第一流體導管1710和第二流體導管1714可提供到表面安裝部件介面(而不是所示出的管短管)的流體通道。K1S和W-Seal是半導體固定設備設計中眾所周知的表面安裝部件介面示例,因此未在本申請案的附圖中示出。可由選擇具有期望的化學惰性(相對於待處理的流體而言)的材料構造包括此閥門的零件,且可包括例如不銹鋼、Monel®金屬、鈦合金、Hastelloy®合金、Elgiloy®合金、黃銅或如Teflon®、Kel-F®、Vespel®、Kynar®的聚合物,及可分開或一起使用的金屬和聚合物的組合物。例如,類型316L的不銹鋼閥門主體1790可與Hastelloy®鎳合金控制板1800-1、1800-2和Elgiloy®鈷合金密封隔膜1970一起使用。可替代地,閥門主體、密封隔膜和控制板主體都可由相同的不銹鋼合金製成。
圖18A-1至圖18D-1所示的流通控制板1800-1的示例包含形成為基本上圓形的盤的控制板主體1840,其具有第一側1871和相對的第二側1872,第一側1871和相對的第二側1872軸向地由控制板主體1840的周向周長1850隔開。一個或多個孔或特徵形成在盤的周向周長1850和相對的側中。這些孔可包括在第二側1872中的中心安裝孔1848(盲孔或通孔)、一個或多個提供從第一側1871到第二側1872的流體連通的軸向通孔1846-1、1847-1、在第一側中的埋孔1842,及一個或多個徑向孔1854-1、1856-1、1858-1,其提供從埋孔1842到周向周長1850的流體連通。如圖18A-1至圖18D-1所示,控制板1800-1可安裝在從隔膜1970突出的短軸1983上,從而懸掛在上部閥室部分1957內。可根據從業者的需求使用任何合適的安裝方法,如壓配合、鍛造短管的頭部、螺紋緊固件、焊接或類似的設計選擇,只要不遮蓋通過由軸向通孔1846-1、1847-1形成的流體通道。應當理解的是,不是使用如圖9A和圖9D中所示的盲孔安裝件來將控制板1800-1安裝到短管1983,而是可代替地使用如圖2A至圖2D、圖3A至圖3D及圖7A至7F中所示的通孔安裝件來安裝。一個或多個軸向通孔1846-1、1847-1刺穿控制板主體1840,且通常圍繞恆定直徑的第一圓均勻地間隔開,恆定直徑的第一圓圍繞中心安裝孔1848。選擇恆定直徑的第一圓的直徑和軸向通孔1846-1、1847-1的直徑使得那些軸向通孔僅覆蓋第二中間閥室部分1754,且不與相鄰的第一較小的孔脊1721或第二較小的孔脊1722重疊。軸向通孔1846-1、1847-1構成流體通道,流體可通過此流體通道從控制板主體1840的第一側1871流向相對側1872。更具體來說,軸向通孔1846-1、1847-1將第二中間閥室部分1754與上部閥室部分1957流體連通。控制板主體1840的固體材料提供從中心安裝孔1848到在盤形控制板主體1840的第一側1871上的連續的、不間斷的第一表面區域1841的機械連接,第一表面區域1841的徑向範圍足以跨越接觸第二較小的孔脊1722和最小的孔脊1723之間,同時覆蓋整個第三中間閥室1752。在一個或多個相鄰的軸向通孔1846-1、1847-1之間的控制板主體1840的實心部分1861、1862提供從中心安裝孔1848到在盤形控制板主體1840的第一側1871上的連續的、不間斷的第二表面區域1843的機械連接,第二表面區域1843的徑向範圍足以跨越接觸最大的孔脊1720和第一較小的孔脊1721之間,同時覆蓋整個第一中間閥室部分1756。
中心埋孔1842形成在控制板主體1840的第一側1871中,第一側1871朝向相對的第二側1872突出到主體中。一個或多個徑向孔1854-1、1856-1、1858-1從中心埋孔1842延伸通過建立連接到周向周長1850的流體通道的控制板主體1840。徑向孔1854-1、1856-1、1858-1通常以相等的角度形成,從而導致周向周長1850周圍的均勻間隔與孔之間的均勻實心區域1855、1857、1859。應當理解,中心埋孔1842的深度可變化,但必須大於穿透的徑向孔1854-1、1856-1、1858-1。埋孔直徑必須小於最小的孔脊1723的內直徑,以確保當閥門1900-1處於所示的關閉狀態時,連續的、不間斷的第一表面區域1841密封第三中間閥室部分1752。埋孔1842可與中心安裝孔1848相交或可不相交(盲孔安裝),且可具有相同或不同的直徑。
藉由考慮由最小的孔脊1723圍繞的內部閥室部分1759,可進一步理解示例性的閥門1900-1的控制流體的方式,內部閥室部分1759由與第一流體導管1710流體連通的第一流體導管孔1712饋送,從而至少一部分的控制板1800-1可朝向或遠離最小的孔脊1723移動以形成第一控制間隙(未示出),第一流體部分可通過此第一控制間隙而可控制地流動。可控制的第一流體部分可從其可通過與第二流體導管1714流體連通的第三內部流體導管孔1718流出處直接通至第三中間閥室部分1752中。第二流體部分可從內部閥室部分1759向上通過控制板埋孔1842和徑向孔1854-1、1856-1、1858-1、通過周向周長1850進入閥室的上部1957中,並從閥室的上部1957向下穿過軸向通孔1846-1、1847-1進入第二中間閥室部分1754中。朝著或遠離第二較小的孔脊1722的方向移動控制板1800-1的至少一部分將建立第二控制間隙(未示出),第二流體部分亦可通過此第二控制間隙而可控制地從第二中間閥室部分1754直接流入第三中間閥室部分1752中,然後通過與第二流體導管1714流體連通的第三內部流體導管孔1718流出。在本示例性的閥門1900-1中,致動器(未示出)可將力施加到控制軸1982以使隔膜1970偏轉,這將使固定的控制板1800-1移動,並由此藉由改變第一控制間隙和第二控制間隙來調變通過閥門1900-1的電導率。
與第一流體部分和第二流體部分的前述流動同時,使控制板1800-1的至少一部分朝向或遠離最大的孔脊1720移動來類似地建立第三控制間隙(未示出),第三流體部分可通過此第三控制間隙而可控制地流動。可控制的第三流體部分可從內部閥室部分1759向上穿過控制板埋孔1842和徑向孔1854-1、1856-1、1858-1、經過周向周長1850,及從第三流體部分可通過第三控制間隙流出至第一中間閥室部分1756之處通過上部閥室部分1957掃至外部閥室部分1758中。一旦到達第一中間閥室部分1756,可控制的第三流體部分可通過與第二流體導管1714流體連通的第二流體導管孔1716流出。第四流體部分可從內部閥室部分1759向上穿過控制板埋孔1742和徑向孔1854-1、1856-1、1858-1、經過周向周長1850而進入上部閥室部分1957中,並從上部閥室部分1957向下穿過一個或多個軸向通孔1846-1、1847-1進入第二中間閥室部分1754中。將控制板1800-1的至少一部分移向或遠離第一較小的孔脊1721,將建立第四控制間隙(未示出),第四流體部分也可通過此第四控制間隙而可控制地直接流入第一中間閥室部分1756中,從第一中間閥室部分1756第四流體部分可通過與第二流體導管1714流體連通的第二內部流體導管孔1716流出。因此,在本示例性的閥門1900-1中,致動器(未示出)向控制軸1982施加力並使隔膜1970偏轉,從而藉由改變第三控制間隙和第四控制間隙來另外調變通過閥門1900-1的電導率。應當理解,當閥門1900-1關閉時,流體可通過控制板1800-1中的軸向孔和徑向孔並進入閥室的上部1957、外部閥室部分1758和第二中間閥室部分1754中,但無法走得更遠。因此,當閥門1900-1關閉時,流體不能從第一流體導管1710流到第二流體導管1714。
設計人員可理解的是,最大的孔脊1720和第一較小的孔脊1721僅需要嵌套而不必完全同心;此外,可關於下部閥室的形狀和尺寸不對稱地放置嵌套的一對孔脊1220、1221。當然,流通控制板1800-1主要需要在盤形主體1840的下部第一側1871上具有連續的、不間斷的第二表面區域1843,其足以跨越接觸最大的孔脊1720與第一較小的孔脊1721之間及覆蓋整個第一中間閥室部分1756。以類似方式,第二較小的孔脊1722和最小的孔脊1723僅需要嵌套而不是完全同心;此外,可關於下部閥室的形狀和尺寸不對稱地放置嵌套的一對孔脊1722、1723。當然,流通控制板1800-1主要需要在盤型主體1840的下部第一側1871上具有連續的、不間斷的第一表面區域1841,其足以跨越接觸第二較小的孔脊1722和最小的孔脊1723之間並覆蓋整個第三中間閥室部分1752。設計人員亦將理解,所描述的從第一流體導管1710到第二流體導管1714的流體流動方向是為了方便和清楚起見,而不是限制性的。流體可沿從第二流體導管1714到第一流體導管1710的相反方向流動,且仍將可藉由可控流體流有利地掃過整個閥室。圖19A-1至圖19D-1中所示的閥門設計基本上消除了關於內部死空間與掃掠體積的任何掛念,且亦可改善示例性的閥門設計的動態回應。流通控制板可使用經嵌套的孔脊1720、1721、1722、1723,其一起形成的總控制間隙長度幾乎是單個大孔的周長的三倍,同時大大減小了為實現切斷而必須關閉的面積。這種結合提供了高導電性和低閉合力。
另一個示例性的閥門組件2100-1可具有頂件2160,此頂件包括閥門外殼2160,閥門外殼2160藉由使作為無洩漏組件的金屬墊圈2165變形而可移除地連接到閥門主體1790,其進一步在圖21A-1至圖21D-1中示出。頂件可包括針對特定應用選擇的致動器(未示出)。例如,手動或螺線管致動器可用於簡單的開關高電導率閥門,但壓電致動器可用於經調適成用於質流控制器電子系統的比例控制高電導率閥門。可將形成在閥門主體1790的上表面中的外縮孔1752、1754、1756、1758、1759認為是閥室的下部,而閥室的上部2157形成在其上方的閥門外殼2160的下表面中。
示例性的閥門2100-1可進一步包括第一流體導管1710(通常是入口)和第二流體導管1714(通常是出口),這兩個導管流體連通到閥室的上部和下部、閥室密封隔膜2170和可藉由閥室密封隔膜2170的偏轉而可移動的控制元件。可移動的控制元件另可包括控制板2000-1(下文將進一步描述),控制板2000-1經固定在閥室密封隔膜2170上。在圖21B-1和圖21D-1的圖示中,控制板2000-1可安裝從隔膜2170突出的短管2183上,並因此懸掛在上部閥室部分2157內。控制板2000-1與閥室密封隔膜2170之間的距離經最小化以減小或消除掃掠體積。可根據從業者的需求使用任何合適的安裝方法,如壓配合、鍛造短管的頭部、螺紋緊固件、焊接或類似的設計選擇,只要不遮蓋通過各個控制板孔的流體通道。應當理解的是,不是使用如圖21B-1和圖21D-1所示的通孔2052將控制板安裝到短管2183,而是可代替地使用類似於圖9A和圖9D中所示的盲孔安裝件來安裝。在示例性的閥門2100-1的設計中,第一流體導管孔1712在內部閥室部分1759和第一流體導管1710之間提供流體連通。類似地,形狀為彎曲狹縫的第二流體導管孔1716在第一中間閥室部分1756和第二流體導管1714之間提供了流體連通。還提供了第三內部流體導管孔1718,其形狀為彎曲狹縫,第三內部流體導管孔1718在第三中間閥室部分1752和第二流體導管1714之間提供了流體連通。在圖21A-1至圖21D-1的當前圖示中,閥門2100在切斷無流體積狀態下完全關閉,因此控制板2000-1經示為接觸所有四個孔脊:最大的孔脊1720、第一較小的孔脊1721、第二較小的孔脊1722和最小的孔脊1723。設計人員將理解第一流體導管1710和第二流體導管1714可提供到表面安裝部件介面(而不是所示出的管短管)的流體通道。K1S和W-Seal是半導體固定設備設計中眾所周知的表面安裝部件介面示例,因此未在本申請案的附圖中示出。可由選擇具有期望的化學惰性(相對於待處理的流體而言)的材料構造包括此閥門的零件,且可包括例如不銹鋼、Monel®金屬、鈦合金、Hastelloy®合金、Elgiloy®合金、黃銅或如Teflon®、Kel-F®、Vespel®、Kynar®的聚合物,及可分開或一起使用的金屬和聚合物的組合物。例如,類型316L的不銹鋼閥門主體1790可與Hastelloy®鎳合金控制板1800-1和Elgiloy®鈷合金密封隔膜1970一起使用。可替代地,閥門主體、密封隔膜和控制板主體都可由相同的不銹鋼合金製成。圖20A-1至圖20D-1所示的流通控制板2000-1的另一示例包括形成為基本上圓形的盤的控制板主體2040及聚合物插入件,基本上圓形的盤的控制板主體2040具有由控制板主體2040的周向周長2050軸向隔開的第一側2071-1和相對的第二側2072。在控制板主體2040的周向周長2050和相對側中形成一個或多個孔或特徵。這些孔可包括在第二側2072中的中心安裝孔2052(盲孔或通孔)、一個或多個從第一側2071-1延伸到第二側2072的軸向柱孔2060-1、2061、一個或多個從周向周長2050延伸到相應的柱孔中的徑向的鎖定孔2057-1、2059-1、第一側中的中心埋孔2042,及一個或多個提供從埋孔2042到周向周長2050的流體連通的徑向孔2054-1、2056-1、2058-1。
圖20A-1至圖20D-1所示的代表性的聚合物插入件可包括可具有由於壓縮模製到控制板主體2040內的開口中而形成的特定特徵。例如,插入件可包括複數個支柱2030-1、2031-1,每個支柱經容納在由於模製處理而產生的控制板主體2040的對應柱孔2060-1、2061中。典型的壓縮模製處理開始於聚氯三氟乙烯(PCTFE)粉末填充控制板開口2057-1、2059-1、2060-1、2061,然後在藉由已知方法直接施加到控制板主體2040的熱和壓力的作用下使粉末聚合。代表性的聚合物插入件具有複數個聚合物支柱2030-1、2031-1及在對應的鎖定孔2057-1、2059-1中且同時還藉由鄰接的較薄的聚合物盤2070互連的匹配塞2032-1、2034-1,複數個聚合物支柱2030-1、2031-1形成至對應的柱孔2060-1、2061中,較薄的聚合物盤2070覆蓋控制板主體2040的第一側2071-1。聚合物塞2032-1、2034-1牢固地將聚合物插入件鎖定在控制板主體2040內。聚合物插入盤2070具有第一側2073-1,第一側2073-1是平坦的且面向閥門主體中的孔脊,如下文相關於圖21A-1至圖21D-1所示的代表性閥門2100進一步說明的。一個或多個軸向通孔2046-1、2047-1刺穿相應的聚合物柱2030-1、2031-1並構成流體通道,流體可通過此流體通道從聚合物插入盤2070的第一側2073-1流到控制板主體2040的相對第二側2072,而無須繞周向周長2050通過。藉由與中心埋孔2042大約為相同直徑及與中心埋孔2042對準的中心孔2044刺穿薄聚合物插入盤2070。
如圖21B-1和圖21D-1所示,選擇中心孔2044的直徑以聚合物插入盤2070的下部平坦的第一側2073-1上產生連續的、不間斷的第一表面區域2041-1,使得第一表面區域2041-1具有徑向範圍,此徑向範圍足以跨越接觸第二較小的孔脊1722和最小的孔脊1723,同時覆蓋整個第三中間閥室部分1752。一個或多個軸向通孔2046-1、2047-1通常圍繞恆定直徑的圓均勻地間隔開,此恆定直徑的圓進一步圍繞第一表面區域2041-1。在一些實施例中,軸向通孔2046-1、2047-1基本上筆直地延伸穿過一個或多個聚合物支柱2030-1、2031-1和薄聚合物插入盤2070。選擇恆定直徑的圓的直徑和軸向通孔2046-1、2047-1的直徑,使得那些軸向通孔僅覆蓋第二中間閥室部分1754,且不與相鄰的第一較小的孔脊1721或第二較小的孔脊1722重疊。更確切地說,軸向通孔2046-1、2047-1將中間閥室部分1754與上部閥室部分2157流體連通。控制板主體2040的固體材料為從第一表面區域2041-1跨越到連續的、不間斷的第二表面區域2043-1的聚合物插入盤2070提供了額外的機械支撐,及第二表面區域2043-1的徑向範圍足以跨越接觸最大的孔脊1720和第一較小的孔脊1721且同時覆蓋整個第一中間閥室部分1756。
藉由考慮由最小的孔脊1723圍繞的內部閥室部分1759,可進一步理解示例性的閥門2100-1的控制流體的方式,內部閥室部分1759由與第一流體導管1710流體連通的第一流體導管孔1712饋送,從而至少一部分的控制板2000-1可朝向或遠離最小的孔脊1723移動以形成第一控制間隙(未示出),第一流體部分可通過此第一控制間隙而可控制地流動。可控制的第一流體部分可從其可通過與第二流體導管1714流體連通的第三內部流體導管孔1718流出處直接通至第三中間閥室部分1752中。第二流體部分可從內部閥室部分1759向上通過中心孔2044至控制板埋孔2042和徑向孔2054-1、2056-1及2058-1中、通過周向周長2050進入閥室的上部2157中,並從閥室的上部2157向下穿過軸向通孔2046-1、2047-1進入第二中間閥室部分1754中。朝著或遠離第二較小的孔脊1722的方向移動控制板2000-1的至少一部分將建立第二控制間隙(未示出),第二流體部分亦可通過此第二控制間隙而可控制地從第二中間閥室部分1754直接流入第三中間閥室部分1752中,然後通過與第二流體導管1714流體連通的第三內部流體導管孔1718流出。在本示例性的閥門2100-1中,致動器(未示出)可將力施加到控制軸2182以使隔膜2170偏轉,這將使固定的控制板2000-1移動,並由此藉由改變第一控制間隙和第二控制間隙來調變通過閥門2100的電導率。
與第一流體部分和第二流體部分的前述流動同時,使控制板2000-1的至少一部分朝向或遠離最大的孔脊1720移動來類似地建立第三控制間隙(未示出),第三流體部分可通過此第三控制間隙而可控制地流動。可控制的第三流體部分可從內部閥室部分1759向上穿過控制板中心孔2044到控制板埋孔2042和徑向孔2054-1、2056-1、2058-1中、經過周向周長2050,及從第三流體部分可通過第三控制間隙流出至第一中間閥室部分1756之處通過上部閥室部分2157掃至外部閥室部分1758中。一旦到達第一中間閥室部分1756,可控制的第三流體部分可通過與第二流體導管1714流體連通的第二流體導管孔1716流出。第四流體部分可從內部閥室部分1759向上穿過中心孔2044到控制板埋孔2042和徑向孔2054-1、2056-1、2058-1中、經過周向周長2050而進入上部閥室部分2157中,並從上部閥室部分2157向下穿過一個或多個軸向通孔2046-1、2047-1進入第二中間閥室部分1754中。將控制板2000-1的至少一部分移向或遠離第一較小的孔脊1721,將建立第四控制間隙(未示出),第四流體部分也可通過此第四控制間隙而可控制地直接流入第一中間閥室部分1756中,從第一中間閥室部分1756第四流體部分可通過與第二流體導管1714流體連通的第二內部流體導管孔1716流出。因此,在本示例性的閥門2100-1中,致動器(未示出)向控制軸2182施加力並使隔膜2170偏轉,從而藉由改變第三控制間隙和第四控制間隙來另外調變通過閥門2100的電導率。應當理解,當閥門2100關閉時,流體可通過控制板2000-1中的軸向孔和徑向孔並進入閥室的上部2157、外部閥室部分1758和第二中間閥室部分1754中,但無法走得更遠。因此,當閥門2100關閉時,流體不能從第一流體導管1710流到第二流體導管1714。
設計人員可理解的是,最大的孔脊1720和第一較小的孔脊1721僅需要嵌套而不必完全同心;此外,可關於下部閥室的形狀和尺寸不對稱地放置嵌套的一對孔脊1220、1221。當然,流通控制板2000-1主要需要在聚合物插入盤2070的下部第一側2073-1上具有連續的、不間斷的第二表面區域2043-1,其足以跨越接觸最大的孔脊1720與第一較小的孔脊1721之間及覆蓋整個第一中間閥室部分1756。以類似方式,第二較小的孔脊1722和最小的孔脊1723僅需要嵌套而不是完全同心;此外,可關於下部閥室的形狀和尺寸不對稱地放置嵌套的一對孔脊1722、1723。當然,流通控制板2000-1主要需要在聚合物插入盤2070的下部第一側2073-1上具有連續的、不間斷的第一表面區域2041-1,其足以跨越接觸第二較小的孔脊1722和最小的孔脊1723之間並覆蓋整個第三中間閥室部分1752。設計人員亦將理解,所描述的從第一流體導管1710到第二流體導管1714的流體流動方向是為了方便和清楚起見,而不是限制性的。流體可沿從第二流體導管1714到第一流體導管1710的相反方向流動,且仍將可藉由可控流體流有利地掃過整個閥室。圖21A-1至圖21D-1中所示的閥門設計基本上消除了關於內部死空間與掃掠體積的任何掛念,且亦可改善示例性的閥門設計的動態回應。流通控制板可使用經嵌套的孔脊1720、1721、1722、1723,其一起形成的總控制間隙長度幾乎是單個大孔的周長的三倍,同時大大減小了為實現切斷而必須關閉的面積。這種結合提供了高導電性和低閉合力,且包括相對較軟的聚合物插入件將進一步改善閥門2100-1的關閉密封性。
圖18A-2至圖18D-2所示的流通控制板1800-2的又一示例包括形成為基本上圓形的盤的控制板主體1840,其具有第一側1871和相對的第二側1872,第一側1871和相對的第二側1872由控制板主體1840的周向周長1850軸向隔開。在周向周長1850和盤的相對側中形成一個或多個孔或特徵。這些孔可包括在第二側1872中的中心安裝孔1848(盲孔或通孔)、第一側中的埋孔1842、一個或多個提供從埋孔1842到周向周長1850的流體連通的徑向孔1854-2、1856-2、1858-2,及一個或多個提供從第一側1871到相應的徑向孔的流體連通的軸向孔1846-2、1847-2。如圖19A-2至圖19D-2所示,控制板1800-2可安裝在從隔膜1970突出的短軸1983上,從而懸掛在上部閥室部分1957內。可根據從業者的需求使用任何合適的安裝方法,如壓配合、鍛造短管的頭部、螺紋緊固件、焊接或類似的設計選擇,只要不遮蓋通過由軸向通孔1846-2、1847-2形成的流體通道。應當理解的是,不是使用如圖9A和圖9D中所示的盲孔來將控制板1800-2安裝到短管1983,而是可代替地使用如圖2A至圖2D、圖3A至圖3D及圖7A至7F中所示的通孔安裝件來安裝。
一個或多個軸向通孔1846-2、1847-2形成在控制板主體1840中,且通常圍繞恆定直徑的第一圓均勻地間隔開,此恆定直徑的第一圓圍繞中心安裝孔1848。選擇第一圓的直徑和軸向通孔1846-2、1847-2的直徑以使得那些軸向孔僅覆蓋第二中間閥室部分1754,且不與相鄰的第一較小的孔脊1721重疊,也不與第二較小的孔脊1722重疊。軸向孔1846-2、1847-2構成流體通道,流體可從此流體通道從控制板主體1840的第一側1871流至徑向孔1854-2、1856-2、1858-2。更具體來說,軸向孔1846-2、1847-2由相應的徑向孔將上部閥室部分1957與第二中間閥室部分1754經流體連通。控制盤主體1840的固體材料提供了從中心安裝孔1848至在盤形控制盤主體1840的第一側1871上的連續的、不間斷的第一表面區域1841的機械支撐,及第一表面區域1841的徑向範圍足以跨越接觸第二最小的孔脊1722和最小的孔脊1721且同時覆蓋整個第三中間閥室部分1752。控制板主體1840的實心部分1861、1862在一個或多個相鄰軸向孔1846-2、1847-2之間提供從中心安裝孔1848到在盤形控制盤主體1840的第一側1871上的連續的、不間斷的第二表面區域1843的機械連接,及第二表面區域1843的徑向範圍足以跨越接觸最大的孔脊1720和第一較小的孔脊1721且同時覆蓋整個第一中間閥室部分1756。
中心埋孔1842形成在控制板主體1840的第一側1871中,第一側1871朝向相對的第二側1872突出到主體中。一個或多個徑向孔1854-2、1856-2、1858-2從中心埋孔1842延伸通過建立連接到周向周長1850的流體通道的控制板主體1840。徑向孔1854-2、1856-2、1858-2通常以相等的角度形成,從而導致周向周長1850周圍的均勻間隔與孔之間的均勻實心區域1855、1857、1859。應當理解,中心埋孔1842的深度可變化,但必須大於穿透的徑向孔1854-2、1856-2、1858-2。埋孔直徑必須小於最小的孔脊1723的內直徑,以確保當閥門1900-2處於所示的關閉狀態時,連續的、不間斷的第一表面區域1841密封第三中間閥室部分1752。埋孔1842可與中心安裝孔1848相交或可不相交(盲孔安裝),且可具有相同或不同的直徑。
藉由考慮由最小的孔脊1723圍繞的內部閥室部分1759,可進一步理解示例性的閥門1900-2的控制流體的方式,內部閥室部分1759由與第一流體導管1710流體連通的第一流體導管孔1712饋送,從而至少一部分的控制板1800-2可朝向或遠離最小的孔脊1723移動以形成第一控制間隙(未示出),第一流體部分可通過此第一控制間隙而可控制地流動。可控制的第一流體部分可從其可通過與第二流體導管1714流體連通的第三內部流體導管孔1718流出處直接通至第三中間閥室部分1752中。第二流體部分可從內部閥室部分1759向上通過控制板埋孔1842和徑向孔1854-2、1856-2、1858-2、通過周向周長1850進入閥室的上部1957中,並從閥室的上部1957向下穿過軸向通孔1846-2、1847-2進入第二中間閥室部分1754中。朝著或遠離第二較小的孔脊1722的方向移動控制板1800-2的至少一部分將建立第二控制間隙(未示出),第二流體部分亦可通過此第二控制間隙而可控制地從第二中間閥室部分1754直接流入第三中間閥室部分1752中,然後通過與第二流體導管1714流體連通的第三內部流體導管孔1718流出。在本示例性的閥門1900-2中,致動器(未示出)可將力施加到控制軸1982以使隔膜1970偏轉,這將使固定的控制板1800-2移動,並由此藉由改變第一控制間隙和第二控制間隙來調變通過閥門1900的電導率。
與第一流體部分和第二流體部分的前述流動同時,使控制板1800-2的至少一部分朝向或遠離最大的孔脊1720移動來類似地建立第三控制間隙(未示出),第三流體部分可通過此第三控制間隙而可控制地流動。可控制的第三流體部分可從內部閥室部分1759向上穿過控制板埋孔1842和徑向孔1854-2、1856-2、1858-2、經過周向周長1850,及從第三流體部分可通過第三控制間隙流出至第一中間閥室部分1756之處通過上部閥室部分1957掃至外部閥室部分1758中。一旦到達第一中間閥室部分1756,可控制的第三流體部分可通過與第二流體導管1714流體連通的第二流體導管孔1716流出。第四流體部分可從內部閥室部分1759向上穿過控制板埋孔1742和徑向孔1854-2、1856-2、1858-2、經過周向周長1850而進入上部閥室部分1957中,並從上部閥室部分1957向下穿過一個或多個軸向通孔1846-2、1847-2進入第二中間閥室部分1754中。將控制板1800-2的至少一部分移向或遠離第一較小的孔脊1721,將建立第四控制間隙(未示出),第四流體部分也可通過此第四控制間隙而可控制地直接流入第一中間閥室部分1756中,從第一中間閥室部分1756第四流體部分可通過與第二流體導管1714流體連通的第二內部流體導管孔1716流出。因此,在本示例性的閥門1900-2中,致動器(未示出)向控制軸1982施加力並使隔膜1970偏轉,從而藉由改變第三控制間隙和第四控制間隙來另外調變通過閥門1900的電導率。應當理解,當閥門1900關閉時,流體可通過控制板1800-2中的軸向孔和徑向孔並進入閥室的上部1957、外部閥室部分1758和第二中間閥室部分1754中,但無法走得更遠。因此,當閥門1900關閉時,流體不能從第一流體導管1710流到第二流體導管1714。
設計人員可理解的是,最大的孔脊1720和第一較小的孔脊1721僅需要嵌套而不必完全同心;此外,可關於下部閥室的形狀和尺寸不對稱地放置嵌套的一對孔脊1220、1221。當然,流通控制板1800-2主要需要在盤形主體1840的下部第一側1871上具有連續的、不間斷的第二表面區域1843,其足以跨越接觸最大的孔脊1720與第一較小的孔脊1721之間及覆蓋整個第一中間閥室部分1756。以類似方式,第二較小的孔脊1722和最小的孔脊1723僅需要嵌套而不是完全同心;此外,可關於下部閥室的形狀和尺寸不對稱地放置嵌套的一對孔脊1722、1723。當然,流通控制板1800-2主要需要在盤形主體1840的下部第一側1871上具有連續的、不間斷的第一表面區域1841,其足以跨越接觸第二較小的孔脊1722和最小的孔脊1723之間並覆蓋整個第三中間閥室部分1752。設計人員亦將理解,所描述的從第一流體導管1710到第二流體導管1714的流體流動方向是為了方便和清楚起見,而不是限制性的。流體可沿從第二流體導管1714到第一流體導管1710的相反方向流動,且仍將可藉由可控流體流有利地掃過整個閥室。圖19A-2至圖19D-2中所示的閥門設計基本上消除了關於內部死空間與掃掠體積的任何掛念,且亦可改善示例性的閥門設計的動態回應。流通控制板可使用經嵌套的孔脊1720、1721、1722、1723,其一起形成的總控制間隙長度幾乎是單個大孔的周長的三倍,同時大大減小了為實現切斷而必須關閉的面積。這種結合提供了高導電性和低閉合力。
另一個示例性的閥門組件2100-2可具有頂件,此頂件包括閥門外殼2160,閥門外殼2160藉由使作為無洩漏組件的金屬墊圈2165變形而可移除地連接到閥門主體1790,其進一步在圖21A-2至圖21D-2中示出。頂件可包括針對特定應用選擇的致動器(未示出)。例如,手動或螺線管致動器可用於簡單的開關高電導率閥門,但壓電致動器可用於經調適成用於質流控制器電子系統的比例控制高電導率閥門。可將形成在閥門主體1790的上表面中的外縮孔1752、1754、1756、1758、1759認為是閥室的下部,而閥室的上部2157形成在其上方的閥門外殼2160的下表面中。
示例性的閥門2100-2可進一步包括第一流體導管1710(通常是入口)和第二流體導管1714(通常是出口),這兩個導管流體連通到閥室上部和下部、閥室密封隔膜2170和可藉由閥室密封隔膜2170的偏轉而可移動的控制元件。可移動的控制元件另可包括控制板2000-2(下文將進一步描述),控制板2000-2經固定在閥室密封隔膜2170上。在圖21B-2和圖21D-2的圖示中,控制板2000-2可安裝從隔膜2170突出的短管2183上,並因此懸掛在上部閥室部分2157內。控制板2000-2與閥室密封隔膜2170之間的距離經最小化以減小或消除掃掠體積。可根據從業者的需求使用任何合適的安裝方法,如壓配合、鍛造短管的頭部、螺紋緊固件、焊接或類似的設計選擇,只要不遮蓋通過各個控制板孔的流體通道。應當理解的是,不是使用如圖21B-2和圖21D-2所示的通孔2052將控制板安裝到短管2183,而是可代替地使用類似於圖9A和圖9D中所示的盲孔安裝件來安裝。在示例性的閥門2100-2的設計中,第一流體導管孔1712在內部閥室部分1759和第一流體導管1710之間提供流體連通。類似地,形狀為彎曲狹縫的第二流體導管孔1716在第一中間閥室部分1756和第二流體導管1714之間提供了流體連通。還提供了第三內部流體導管孔1718,其形狀為彎曲狹縫,第三內部流體導管孔1718在第三中間閥室部分1752和第二流體導管1714之間提供了流體連通。在圖21A-2至圖21D-2的當前圖示中,閥門2100在切斷無流體積狀態下完全關閉,因此控制板2000-2經示為接觸所有四個孔脊:最大的孔脊1720、第一較小的孔脊1721、第二較小的孔脊1722和最小的孔脊1723。設計人員將理解第一流體導管1710和第二流體導管1714可提供到表面安裝部件介面(而不是所示出的管短管)的流體通道。K1S和W-Seal是半導體固定設備設計中眾所周知的表面安裝部件介面示例,因此未在本申請案的附圖中示出。可由選擇具有期望的化學惰性(相對於待處理的流體而言)的材料構造包括此閥門的零件,且可包括例如不銹鋼、Monel®金屬、鈦合金、Hastelloy®合金、Elgiloy®合金、黃銅或如Teflon®、Kel-F®、Vespel®、Kynar®的聚合物,及可分開或一起使用的金屬和聚合物的組合物。例如,類型316L的不銹鋼閥門主體1790可與Hastelloy®鎳合金控制板1800-2和Elgiloy®鈷合金密封隔膜1970一起使用。可替代地,閥門主體、密封隔膜和控制板主體都可由相同的不銹鋼合金製成。
圖20A-2至圖20D-2所示的流通控制板2000-2的另一示例包括形成為基本上圓形的盤的控制板主體2040及聚合物插入件,基本上圓形的盤的控制板主體2040具有由控制板主體2040的周向周長2050軸向隔開的第一側2071-2和相對的第二側2072。在控制板主體2040的周向周長2050和相對側中形成一個或多個孔或特徵。這些孔可包括在第二側2072中的中心安裝孔2052(盲孔或通孔)、一個或多個從第一側2071-2延伸到第二側2072的軸向柱孔2060-2、2061、一個或多個從周向周長2050延伸到相應的柱孔中的徑向的鎖定孔2057-2、2059-2、第一側中的中心埋孔2042,及一個或多個提供從埋孔2042到周向周長2050的流體連通的徑向孔2054-2、2056-2、2058-2。
圖20A-2至圖20D-2所示的代表性的聚合物插入件可包括可具有由於壓縮模製到控制板主體2040內的開口中而形成的特定特徵。例如,插入件可包括複數個支柱2030-2、2031-2,每個支柱經容納在由於模製處理而產生的控制板主體2040中的相應柱孔2060-2、2061中。典型的壓縮模製處理開始於聚氯三氟乙烯(PCTFE)粉末填充控制板主體的開口2057-2、2059-2、2060-2、2061,然後在藉由已知方法直接施加到控制板主體2040的熱和壓力的作用下使粉末聚合。代表性的聚合物插入件具有複數個聚合物支柱2030-2、2031-2和匹配塞2032-2、2034-2,複數個聚合物支柱2030-2、2031-2形成至相應的支柱孔2060-2、2061中及匹配塞2032-2、2034-2係在相應的鎖定孔2057-2、2059-2中,同時還藉由鄰接的較薄的聚合物盤2070互連,鄰接的較薄的聚合物盤2070覆蓋控制板主體2040的第一側2071-2。聚合物塞2032-2、2034-2牢固地將聚合物插入件鎖定在控制板主體2040內。聚合物插入盤2070具有第一側2073-2,第一側2073-2是平坦的且面向閥門主體中的孔脊,如下文相關於圖21A-2至圖21D-2所示的代表性閥門2100進一步說明的。一個或多個軸向通孔2046-2刺穿相應的聚合物柱2070的第一側2073-2及進入一個或多個徑向孔2054-2、2056-2、2058-2,並構成流體通道,藉由引導流體圍繞周向周長2050,流體可通過此流體通道從聚合物插入盤2070的第一側2073-2流到控制板主體2040的相對第二側2072。藉由與中心埋孔2042大約為相同直徑及與中心埋孔2042對準的中心孔2044刺穿薄聚合物插入盤2070。
如圖21B-2和圖21D-2所示,選擇中心孔2044的直徑以在聚合物插入盤2070的下部平坦的第一側2073-2上產生連續的、不間斷的第一表面區域2041-2,使得第一表面區域2041-2的徑向範圍足以跨越接觸第二較小的孔脊1722和最小的孔脊1723,同時覆蓋整個第三中間閥室部分1752。一個或多個軸向孔2046-2通常圍繞恆定直徑的圓均勻分佈,此恆定直徑的圓進一步圍繞第一表面區域2041-2。在一些實施例中,一個或多個軸向孔2046-2基本上筆直地延伸穿過薄聚合物插入盤2070的第一側2073-2並進入一個或徑向孔2054-2、2056-2、2058-2。選擇恆定直徑的圓的直徑和一個或多個軸向孔2046-2的直徑,使得那些軸向孔僅覆蓋第二中間閥室部分1754,且不與相鄰的第一較小的孔脊1721也不與第二較小的孔脊1722重疊。更具體地,一個或多個軸向孔2046-2、2047將中間閥室部分1754與上部閥室部分2157流體連通。控制板主體2040的固體材料為聚合物插入盤2070提供了額外的機械支撐,其從第一表面區域2041-2跨越到在聚合物插入盤2070的下部平坦的第一側2073-2上的連續的、不間斷的第二表面區域2043-2,及第二表面區域2043-2的徑向範圍足以跨越接觸最大的孔脊1720和第一較小的孔脊1721同時覆蓋整個第一中間閥室部分1756。
藉由考慮由最小的孔脊1723圍繞的內部閥室部分1759,可進一步理解示例性的閥門2100-2的控制流體的方式,內部閥室部分1759由與第一流體導管1710流體連通的第一流體導管孔1712饋送,從而至少一部分的控制板2000-2可朝向或遠離最小的孔脊1723移動以形成第一控制間隙(未示出),第一流體部分可通過此第一控制間隙而可控制地流動。可控制的第一流體部分可從其可通過與第二流體導管1714流體連通的第三內部流體導管孔1718流出處直接通至第三中間閥室部分1752中。第二流體部分可從內部閥室部分1759向上通過中心孔2044至控制板埋孔2042和徑向孔2054-2、2056-2、2058-2中、通過周向周長2050進入閥室的上部2157中,並從徑向孔2054-2、2056-2、2058-2向下穿過軸向通孔2046-2進入第二中間閥室部分1754中。朝著或遠離第二較小的孔脊1722的方向移動控制板2000-2的至少一部分將建立第二控制間隙(未示出),第二流體部分亦可通過此第二控制間隙而可控制地從第二中間閥室部分1754直接流入第三中間閥室部分1752中,然後通過與第二流體導管1714流體連通的第三內部流體導管孔1718流出。在本示例性的閥門2100-2中,致動器(未示出)可將力施加到控制軸2182以使隔膜2170偏轉,這將使固定的控制板2000-2移動,並由此藉由改變第一控制間隙和第二控制間隙來調變通過閥門2100-2的電導率。
與第一流體部分和第二流體部分的前述流動同時,使控制板2000-2的至少一部分朝向或遠離最大的孔脊1720移動來類似地建立第三控制間隙(未示出),第三流體部分可通過此第三控制間隙而可控制地流動。可控制的第三流體部分可從內部閥室部分1759向上穿過中心孔2044到控制板埋孔2042和徑向孔2054-2、2056-2、2058-2中、經過周向周長2050,及從第三流體部分可通過第三控制間隙流出至第一中間閥室部分1756之處通過上部閥室部分2157掃至外部閥室部分1758中。一旦到達第一中間閥室部分1756,可控制的第三流體部分可通過與第二流體導管1714流體連通的第二流體導管孔1716流出。第四流體部分可從內部閥室部分1759向上穿過中心孔2044到控制板埋孔2042和徑向孔2054-2、2056-2、2058-2中、經過周向周長2050而進入上部閥室部分2157中,並從徑向孔2054-2、2056-2、2058-2向下穿過一個或多個軸向通孔2046-2進入第二中間閥室部分1754中。將控制板2000-2的至少一部分移向或遠離第一較小的孔脊1721,將建立第四控制間隙(未示出),第四流體部分也可通過此第四控制間隙而可控制地直接流入第一中間閥室部分1756中,從第一中間閥室部分1756第四流體部分可通過與第二流體導管1714流體連通的第二內部流體導管孔1716流出。因此,在本示例性的閥門2100-2中,致動器(未示出)向控制軸2182施加力並使隔膜2170偏轉,從而藉由改變第三控制間隙和第四控制間隙來另外調變通過閥門2100的電導率。應當理解,當閥門2100關閉時,流體可通過控制板2000-2中的軸向孔和徑向孔並進入閥室的上部2157、外部閥室部分1758和第二中間閥室部分1754中,但無法走得更遠。因此,當閥門2100關閉時,流體不能從第一流體導管1710流到第二流體導管1714。
設計人員可理解的是,最大的孔脊1720和第一較小的孔脊1721僅需要嵌套而不必完全同心;此外,可關於下部閥室的形狀和尺寸不對稱地放置嵌套的一對孔脊1220、1221。當然,流通控制板2000-2主要需要在聚合物插入盤2070的下部第一側2073-2上具有連續的、不間斷的第二表面區域2043-2,其足以跨越接觸最大的孔脊1720與第一較小的孔脊1721之間及覆蓋整個第一中間閥室部分1756。以類似方式,第二較小的孔脊1722和最小的孔脊1723僅需要嵌套而不是完全同心;此外,可關於下部閥室的形狀和尺寸不對稱地放置嵌套的一對孔脊1722、1723。當然,流通控制板2000-2主要需要在聚合物插入盤2070的下部第一側2073-2上具有連續的、不間斷的第一表面區域2041-2,其足以跨越接觸第二較小的孔脊1722和最小的孔脊1723之間並覆蓋整個第三中間閥室部分1752。設計人員亦將理解,所描述的從第一流體導管1710到第二流體導管1714的流體流動方向是為了方便和清楚起見,而不是限制性的。流體可沿從第二流體導管1714到第一流體導管1710的相反方向流動,且仍將可藉由可控流體流有利地掃過整個閥室。圖21A-2至圖21D-2中所示的閥門設計基本上消除了關於內部死空間與掃掠體積的任何掛念,且亦可改善示例性的閥門設計的動態回應。流通控制板可使用經嵌套的孔脊1720、1721、1722、1723,其一起形成的總控制間隙長度幾乎是單個大孔的周長的三倍,同時大大減小了為實現切斷而必須關閉的面積。這種結合提供了高導電性和低閉合力,且包含相對較軟的聚合物插入件將進一步改善閥門2100的關閉密封性。
因此,已描述了本發明的至少一個實施例的幾個態樣,所屬技術領域中具有通常知識者將容易想到各種改變、修改和改進。這樣的改變、修改和改進旨在成為本申請案的一部分且旨在落入本發明的範圍內。因此,前述的描述和附圖僅作為示例。
100:閥門組件
110:第一流體導管
112:第一流體導管孔
114:第二流體導管
116:第二流體導管孔
120:同心的孔脊
121:同心的孔脊
150:閥室
154:外縮孔
158:外縮孔
159:外縮孔
160:閥門外殼
164:墊圈密封區域
165:金屬墊圈
170:閥室密封隔膜
182:控制軸
190:閥門主體
200:控制板
240:控制板主體
242:中心通孔
244:埋孔
246:頂孔
248:腹板
300:控制板
341:控制板主體
343:中心通孔
345:球形凹穴
347:頂孔
349:腹板
400:閥門組件
414:第二流體導管
416:第二流體導管孔
417:第一流體導管
419:第一流體導管孔
420:嵌套的孔脊
421:嵌套的孔脊
454:外縮孔
457:閥室的上部
458:外縮孔
459:外縮孔
460:閥門外殼
464:墊圈密封區域
465:金屬墊圈
470:閥室密封隔膜
482:控制軸
490:閥門主體
600:控制板
639:空隙通道
640:控制板主體
641:基板
642:中心通孔
643:行程放大器盤提升孔
644:環形凹槽
645:附接點
646:頂部凸出部
647:被動段
648:扭桿
649:主動段
810:第一流體導管
812:第一流體導管孔
814:第二流體導管
816:第二流體導管孔
818:第三內部流體導管孔
820:同心的孔脊
821:同心的孔脊
822:同心的孔脊
823:同心的孔脊
852:外縮孔
854:外縮孔
856:第一中間閥室部分
857:閥室的上部
858:外縮孔
859:外縮孔
860:閥門外殼
864:墊圈密封區域
865:金屬墊圈
870:閥室密封隔膜
882:控制軸
890:閥門主體
900:流通控制板
940:控制板主體
941:第一表面區域
942:中心安裝孔
943:第一表面區域
944:第一中間通孔
945:材料腹板
946:第二中間通孔
947:基板
1210:第一流體導管
1212:第一流體導管孔
1214:第二流體導管
1216:第二流體導管孔
1218:第三內部流體導管孔
1220:同心的孔脊
1221:同心的孔脊
1222:同心的孔脊
1223:同心的孔脊
1252:外縮孔
1254:外縮孔
1256:外縮孔
1258:外縮孔
1259:外縮孔
1264:墊圈密封區域
1290:閥門主體
1300:控制板
1340:控制板主體
1341:第一表面區域
1342:控制板通孔
1343:第二表面區域
1344:埋孔
1346:中間通孔
1347:材料腹板
1348:中心插入件安裝孔
1350:中心插入件
1352:通孔
1354:插入孔
1355:材料腹板
1358:外邊緣
1400:閥門組件
1457:閥室的上部
1460:閥門外殼
1465:金屬墊圈
1470:閥室密封隔膜
1482:控制軸
1483:短管
1500:控制板
1530:聚合物插入件
1531:聚合物柱
1532:聚合物盤
1540:控制板主體
1541:第一表面區域
1542:控制板通孔
1543:第二表面區域
1544:埋孔
1545:開口
1546:中間通孔
1547:材料腹板
1548:插入件安裝孔
1549:開口
1550:中心插入件
1552:通孔
1553:插入件底部凹口
1554:插入孔
1555:材料腹板
1558:外緣
1710:第一流體導管
1712:第一流體導管孔
1714:第二流體導管
1716:第二流體導管孔
1718:第三內部流體導管孔
1720:同心的孔脊
1721:同心的孔脊
1722:同心的孔脊
1723:同心的孔脊
1752:中間閥室部分
1754:中間閥室部分
1756:中間閥室部分
1758:外縮孔
1759:外縮孔
1764:墊圈密封區域
1790:閥門主體
1800-1:控制板
1800-2:控制板
1840:控制板主體
1841:第一表面區域
1842:埋孔
1843:第二表面區域
1846-1:軸向通孔
1846-2:軸向通孔
1847-1:軸向通孔
1847-2:軸向通孔
1848:中心安裝孔
1850:周向周長
1854-1:徑向孔
1854-2:徑向孔
1855:均勻實心區域
1856-1:徑向孔
1856-2:徑向孔
1857:均勻實心區域
1858-1:徑向孔
1858-2:徑向孔
1859:均勻實心區域
1861:實心部分
1862:實心部分
1871:第一側
1872:第二側
2000-1:控制板
2000-2:控制板
2030-1:支柱
2030-2:支柱
2031-1:支柱
2031-2:支柱
2032-1:匹配塞
2032-2:匹配塞
2034-1:匹配塞
2034-2:匹配塞
2040:控制板主體
2041-1:第一表面區域
2041-2:第一表面區域
2042:中心埋孔
2043-1:第二表面區域
2043-2:第二表面區域
2044:中心孔
2046-1:軸向通孔
2046-2:軸向通孔
2047-1:軸向通孔
2047-2:軸向通孔
2050:周向周長
2052:通孔
2054-1:徑向孔
2054-2:徑向孔
2056-1:徑向孔
2056-2:徑向孔
2057-1:徑向的鎖定孔
2057-2:徑向的鎖定孔
2058-1:徑向孔
2058-2:徑向孔
2059-1:徑向的鎖定孔
2059-2:徑向的鎖定孔
2061:軸向柱孔
2061-1:軸向柱孔
2061-2:軸向柱孔
2070:聚合物盤
2071-1:第一側
2072:第二側
2073-1:第一側
2040:控制板主體
2100-1:閥門組件
2100-2:閥門組件
2157:閥室的上部
2160:閥門外殼
2165:金屬墊圈
2170:閥室密封隔膜
2182:控制軸
2183:短管
圖1A示出了具有居中的同心的孔脊之代表性的高電導率的閥門主體的平面圖;
圖1B示出了圖1A的高電導率的閥門主體之沿線I-I截取的橫截面視圖;
圖1C示出了圖1A的高電導率的閥門主體的頂部透視圖;
圖1D示出了圖1A的高電導率的閥門主體之沿線I-I截取的頂部透視橫截面視圖;
圖2A示出了具有用於高電導率閥門的流通通道的控制板的實施例的平面圖;
圖2B示出了圖2A的控制板之沿線II-II截取的橫截面視圖;
圖2C示出了圖2A的控制板的頂部透視圖;
圖2D示出了圖2A的控制板之沿線II-II截取的頂部透視橫截面視圖;
圖3A示出了具有用於高電導率閥門的流通通道的控制板的另一實施例的平面圖;
圖3B示出了圖3A的控制板之沿線III-III截取的橫截面視圖;
圖3C示出了圖3A的控制板的頂部透視圖;
圖3D示出了圖3A的控制板之沿線III-III截取的頂部透視橫截面視圖;
圖4A示出了根據圖2A至圖2D之具有流通通道的控制板結合有經安裝在根據圖1A至圖1D之具有同心對中孔脊的高電導率的閥門主體的頂部上的閥頂件的實施例的平面圖;
圖4B示出了圖4A的閥門組件之沿線IV-IV截取的橫截面視圖;
圖4C示出了圖4A的閥門組件的頂部透視圖;
圖4D示出了圖4A的閥門組件之沿線IV-IV截取的頂部透視橫截面視圖;
圖5A示出了根據圖3A至圖3D之具有流通通道的控制板結合有經安裝在根據圖1A至圖1D之具有同心對中孔脊的高電導率的閥門主體的頂部上的閥頂件的實施例的平面圖;
圖5B示出了圖5A的閥門組件之沿線V-V截取的橫截面視圖;
圖5C示出了圖5A的閥門組件的頂部透視圖;
圖5D示出了圖5A的閥門組件之沿線V-V截取的頂部透視橫截面視圖;
圖6A示出了具有偏置的同心的孔脊的另一種代表性的高電導率的閥門主體的平面圖;
圖6B示出了圖6A的高電導率的閥門主體之沿線VI-VI截取的橫截面視圖;
圖6C示出了圖6A的高電導率的閥門主體的頂部透視圖;
圖6D示出了圖6A的高電導率的閥門主體沿線VI-VI截取的頂部透視橫截面視圖;
圖7A示出了結合有閥門行程放大器盤的具有流通通道的控制板的實施例;
圖7B示出了圖7A的控制板和閥門行程放大器盤之沿線VII-VII截取的橫截面視圖;
圖7C示出了圖7A之所結合的控制板和閥門行程放大器盤的控制板的頂部透視圖;
圖7D示出了圖7A之所結合的控制板和閥門行程放大器盤的控制板之沿線VII-VII截取的頂部透視橫截面視圖;
圖7E示出了圖7A之所結合的控制板和閥門行程放大器盤的頂部透視圖;
圖7F示出了圖7A之所結合的控制板和閥門行程放大器盤之沿線VII-VII截取的頂部透視橫截面視圖;
圖8A示出了根據圖7A至圖7F之具有流通通道的控制板結合有經安裝在根據圖6A至圖6D之具有偏置的同心的孔脊的高電導率的閥門主體的頂部上的閥頂件的平面圖;
圖8B示出了圖8A的閥門組件之沿線VIII-VIII截取的橫截面視圖;
圖8C示出了圖8A的閥門組件的頂部透視圖;
圖8D示出了圖8A的閥門組件之沿線VIII-VIII截取的頂部透視橫截面視圖;
圖9A示出了具有用於高電導率閥門的流通通道的控制板的另一實施例的平面圖;
圖9B示出了圖9A的控制板之沿線IX-IX截取的橫截面視圖;
圖9C示出了圖9A的控制板的頂部透視圖;
圖9D示出了圖9A的控制板之沿線IX-IX截取的頂部透視橫截面視圖;
圖10A示出了具有兩個嵌套的同心的孔脊組的另一代表性的高電導率的閥門主體的平面圖;
圖10B示出了圖10A的高電導率的閥門主體之沿線X-X截取的橫截面視圖;
圖10C示出了圖10A的高電導率的閥門主體的頂部透視圖;
圖10D示出了圖10A的高電導率的閥門主體之沿線X-X截取的頂部透視橫截面視圖;
圖11A示出了根據圖9A至圖9D之具有流通通道的控制板結合有經安裝在根據圖10A至圖10D之具有嵌套的同心的孔脊組的高電導率的閥門主體的頂部上的閥頂件的平面圖;
圖11B示出了圖11A的閥門組件之沿線XI-XI截取的橫截面視圖;
圖11C示出了圖11A的閥門組件的頂部透視圖;
圖11D示出了圖11A的閥門組件之沿線XI-XI截取的頂部透視橫截面視圖;
圖12A示出了具有兩個嵌套的同心的孔脊組的另一代表性的高電導率的閥門主體的平面圖;
圖12B示出了圖12A的高電導率的閥門主體之沿線XII-XII截取的橫截面視圖;
圖12C示出了圖12A的高電導率的閥門主體的頂部透視圖;
圖12D示出了圖12A的高電導率的閥門主體沿線XII-XII截取的頂部透視橫截面視圖;
圖13A示出了具有用於高電導率閥門的流通通道的控制板的另一實施例的平面圖;
圖13B示出了圖13A的控制板之沿線XIII-XIII截取的橫截面視圖;
圖13C示出了圖13A的控制板的分解頂部透視圖,其展示了構成控制板的兩個部分;
圖13D示出了圖13A的控制板的頂部透視圖;
圖13E示出了圖13A的控制板之沿線XIII-XIII截取的頂部透視橫截面視圖;
圖14A示出了根據圖13A至圖13E之具有流通通道的控制板結合有經安裝在根據圖12A至圖12D之具有嵌套的同心的孔脊組的高電導率的閥門主體的頂部上的閥頂件的平面圖;
圖14B示出了圖14A的閥門組件之沿線XIV-XIV截取的橫截面視圖;
圖14C示出了圖14A的閥門組件的頂部透視圖;
圖14D示出了圖14A的實施例之沿線XIV-XIV截取的頂部透視橫截面視圖;
圖15A示出了具有用於高電導率閥門的流通通道的控制板的另一實施例的平面圖;
圖15B示出了圖15A的控制板之沿線XV-XV截取的橫截面視圖;
圖15C示出了圖15A的控制板的分解頂部透視圖,其示出了構成控制板的三個部分;
圖15D示出了圖15A的控制板的頂部透視圖;
圖15E示出了圖15A的控制板之沿線XV-XV截取的頂部透視橫截面視圖;
圖16A示出了根據圖15A至圖15E之具有流通通道的控制板結合有經安裝在根據圖12A至圖12D之具有嵌套的同心的孔脊組的高電導率的閥門主體的頂部上的閥頂件的平面圖;
圖16B示出了圖16A的閥門組件之沿線XVI-XVI截取的橫截面視圖;
圖16C示出了圖16A的閥門組件的頂部透視圖;
圖16D示出了圖16A的閥門組件之沿線XVI-XVI截取的頂部透視橫截面視圖;
圖17A示出了具有兩個嵌套的同心的孔脊組的另一代表性的高電導率的閥門主體的平面圖;
圖17B示出了圖17A的高電導率的閥門主體之沿線XVII-XVII截取的橫截面正視圖;
圖17C示出了圖17A的高電導率的閥門主體的頂部透視圖;
圖17D示出了圖17A的高電導率的閥門主體之沿線XVII-XVII成角度的頂部橫截面透視圖;
圖18A-1示出了具有用於高電導率閥門的流通通道的控制板的另一實施例的平面圖;
圖18A-2示出了具有用於高電導率閥門的流通通道的控制板的另一實施例的平面圖;
圖18B-1示出了圖18A-1的控制板之沿線XVIII-XVIII截取的橫截面正視圖;
圖18B-2示出了圖18A-2的控制板之沿線XVIII-XVIII截取的橫截面正視圖;
圖18C-1示出了圖18A-1的控制板的頂部透視圖;
圖18C-2示出了圖18A-2的控制板的頂部透視圖;
圖18D-1示出了沿線XVIII-XVIII的成角度的圖18A-1的控制板的頂部橫截面透視圖;
圖18D-2示出了沿線XVIII-XVIII的成角度的圖18A-2的控制板的頂部橫截面透視圖;
圖19A-1示出了根據圖18A-1至圖18D-1之具有流通通道的控制板結合有經安裝在根據圖17A至圖17D之具有嵌套的同心的孔脊組的高電導率的閥門主體的頂部上的閥頂件的平面圖;
圖19A-2示出了根據圖18A-2至圖18D-2之具有流通通道的控制板結合有經安裝在根據圖17A至圖17D之具有嵌套的同心的孔脊組的高電導率的閥門主體的頂部上的閥頂件的平面圖;
圖19B-1示出了圖19A-1的閥門組件之沿線XIX-XIX截取的橫截面視圖;
圖19B-2示出了圖19A-2的閥門組件之沿線XIX-XIX截取的橫截面視圖;
圖19C-1示出了圖19A-1的閥門組件的頂部透視圖;
圖19C-2示出了圖19A-2的閥門組件的頂部透視圖;
圖19D-1示出了圖19A-1的實施例之沿線XIX-XIX的成角度的頂部橫截面透視圖;
圖19D-2示出了圖19A-2的實施例之沿線XIX-XIX的成角度的頂部橫截面透視圖;
圖20A-1示出了具有用於高電導率閥門的流通通道的控制板的另一實施例的平面圖;
圖20A-2示出了具有用於高電導率閥門的流通通道的控制板的另一實施例的平面圖;
圖20B-1示出了圖20A-1的控制板之沿線XX-XX截取的橫截面正視圖;
圖20B-2示出了圖20A-2的控制板之沿線XX-XX截取的橫截面正視圖;
圖20C-1示出了圖20A-1的控制板的頂部透視圖;
圖20C-2示出了圖20A-2的控制板的頂部透視圖;
圖20D-1示出了圖20A-1的控制板之沿線XX-XX的成角度的頂部橫截面透視圖;
圖20D-2示出了圖20A-2的控制板之沿線XX-XX的成角度的頂部橫截面透視圖;
圖21A-1示出了根據圖20A-1至圖20D-1之具有流通通道的控制板結合有經安裝在根據圖17A至圖17D之具有嵌套的同心的孔脊組的高電導率的閥門主體的頂部上的閥頂件的平面圖;
圖21A-2示出了根據圖20A-2至圖20D-2之具有流通通道的控制板結合有經安裝在根據圖17A至圖17D之具有嵌套的同心的孔脊組的高電導率的閥門主體的頂部上的閥頂件的平面圖;
圖21B-1示出了圖21A-1的閥門組件之沿線XXI-XXI截取的橫截面正視圖;
圖21B-2示出了圖21A-2的閥門組件之沿線XXI-XXI截取的橫截面正視圖;
圖21C-1示出了圖21A-1的閥門組件的頂部透視圖;
圖21C-2示出了圖21A-2的閥門組件的頂部透視圖;
圖21D-1示出了圖21A-1的閥門組件之沿線XXI-XXI成角度的頂部橫截面透視圖;
圖21D-2示出了圖21A-2的閥門組件之沿線XXI-XXI成角度的頂部橫截面透視圖。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記)
無
國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記)
無
200:控制板
240:控制板主體
242:中心通孔
246:頂孔
248:腹板
Claims (20)
- 一種用於一高電導率閥門的控制板,包括: 一控制板主體,該控制板主體形成為一基本上圓形的盤,該控制板主體具有一平坦側及與該平坦側相對的一相對側,該控制板經配置成藉由一致動器在一閥門內移動,該平坦側具有一連續的、不間斷的平坦部分以切斷該閥門中的流體流動; 一埋孔,該埋孔在該控制板主體中,該埋孔與一流體導管流體連通; 複數個徑向流體流動路徑,該複數個徑向流體流動路徑在該控制板主體中,該複數個徑向流體流動路徑終止於該埋孔中;及 複數個軸向流體流動路徑,該複數個軸向流體流動路徑在該控制板主體中; 其中該複數個徑向流體流動路徑提供從該埋孔到該埋孔的一周界的流體連通,及該複數個軸向流體流動路徑提供與一中間閥室部分的流體連通,該中間閥室室部分與該流體導管流體連通。
- 如請求項1所述的控制板,其中該等軸向流體流動路徑延伸穿過該控制板主體,從而在該中間閥室部分與該高電導率閥門的一上部閥室部分之間建立一流體連通路徑。
- 如請求項1所述的控制板,其中該等軸向流體流動路徑從一徑向流體流動路徑延伸穿過該控制板主體,從而在該徑向流體流動路徑與該中間閥室部分之間建立一流體連通路徑。
- 如請求項1所述的控制板,其中該中間閥室是該高電導率閥門的第二中間閥室。
- 如請求項1所述的控制板,進一步包括一聚合物插入盤,該聚合物插入盤包括: 複數個支柱,每個支柱延伸穿過該控制板主體;及 複數個塞,每個塞從一支柱徑向延伸。
- 如請求項5所述的控制板,其中一軸向流動路徑延伸穿過至少一個支柱,從而在該中間閥室與該高電導率閥門的一上部閥室部分及至少一個塞之間建立一流體連通路徑。
- 如請求項5所述的控制板,其中至少一個軸向流體流動路徑從該等徑向流體流動路徑延伸穿過該聚合物插入盤,從而在該徑向流體流動路徑與該中間閥室之間建立一流體連通路徑。
- 如請求項1所述的控制板,其中該控制板安裝在經懸掛在一隔膜下方的一短管上,其中該控制板與該隔膜之間的距離經最小化以減少掃掠體積。
- 一種閥門組件,包括: 一閥門主體,該閥門主體具有一閥室、至少一個與該閥室流體連通的第一流體導管孔、至少一個與該閥室流體連通的第二流體導管孔,及至少一對相鄰的孔脊段,該至少一對相鄰的孔脊段從該閥門主體延伸到該閥室中及限定在該至少一對相鄰的孔脊段之間的一中間閥室部分; 一控制板主體,該控制板主體形成為一基本上圓形的盤,該控制板主體具有一平坦側及與該平坦側相對的一相對側,該控制板主體經配置成藉由一致動器在一閥門內移動,該平坦側具有一連續的、不間斷的平坦部分以切斷該閥門中的流體流動; 一埋孔,該埋孔在該控制板主體中,該埋孔與一流體導管流體連通; 複數個徑向流體流動路徑,該複數個徑向流體流動路徑在該控制板主體中,該複數個徑向流體流動路徑終止於該埋孔中;及 複數個軸向流體流動路徑,該複數個軸向流體流動路徑在該控制板主體中; 其中該複數個徑向流體流動路徑提供從該埋孔到該埋孔的一周界的流體連通,及該複數個軸向流體流動路徑提供與一中間閥室部分的流體連通,該中間閥室部分與該流體導管流體連通。
- 如請求項9所述的閥門組件,其中該軸向流體流動路徑延伸穿過該控制板主體,從而在該中間閥室部分與該高電導率閥門的一上部閥室部分之間建立一流體連通路徑。
- 如請求項9所述的閥門組件,其中該軸向流體流動路徑從一徑向流體流動路徑延伸穿過該控制板主體,從而在該徑向流體流動路徑與該中間閥室之間建立一流體連通路徑。
- 如請求項9所述的閥門組件,其中該中間閥室部分是該高電導率閥門的第二中間閥室。
- 如請求項9所述的閥門組件,進一步包括一聚合物插入盤,該聚合物插入盤包括: 複數個支柱,每個支柱延伸穿過該控制板主體; 複數個塞,每個塞從一支柱徑向延伸。
- 如請求項13所述的閥門組件,其中一軸向流動路徑延伸穿過至少一個支柱,從而在該中間閥室部分與在該高電導率閥門的一上部閥室部分及至少一個塞之間建立一流體連通路徑。
- 如請求項13所述的閥門組件,其中至少一個軸向流體流動路徑從該徑向流體流動路徑延伸穿過該聚合物插入盤,從而在該徑向流體流動路徑與該中間閥室之間建立一流體連通路徑。
- 如請求項9所述的閥門組件,其中該控制板經安裝在經懸掛在一隔膜下方的一短管上,其中該控制板和該隔膜之間的距離經最小化以減少掃掠體積。
- 一種使用一控制板將一流體引導通過一高電導率閥門的方法,該方法包括以下步驟: 泵送流體通過一閥門主體,該閥門主體具有一閥室、至少一個與該閥室流體連通的第一流體導管孔、至少一個與該閥室流體連通的第二流體導管孔,及至少一對相鄰的孔脊段,該至少一對相鄰的孔脊段從該閥門主體延伸到該閥室中及限定在該至少一對相鄰的孔脊段之間的一中間閥室部分; 使用一閥門致動器在該閥門主體內移動一控制板主體,該控制板主體形成為一圓盤,該圓盤具有一平坦側和與該平坦側相對的一相對側,該平坦側具有一連續的、不間斷的平坦部分以切斷該閥門中的流體流動; 引導該流體通過複數個徑向流體流動路徑,該等徑向流動路徑形成在該控制板主體中並終止於該控制板主體的一埋孔中;及 引導該流體通過複數個軸向流體流動路徑,該等軸向流體流動路徑形成在該控制板主體中; 其中該等徑向流體流動路徑提供從該埋孔到該埋孔的一周界的流體連通,及該軸向流體流動路徑提供與一中間閥室部分的流體連通,該中間閥室部分與該流體導管流體連通。
- 如請求項17所述的方法,其中該軸向流體流動路徑延伸穿過該控制板主體,從而在該中間閥室部分與該高電導率閥門的一上部閥室部分之間建立一流體連通路徑。
- 如請求項17所述的方法,其中該軸向流體流動路徑從一徑向流體流動路徑延伸穿過該控制板主體,從而在該徑向流體流動路徑與該中間閥室之間建立一流體連通路徑。
- 如請求項17所述的方法,其中該中間閥室部分是該高電導率閥門的第二中間閥室。
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