TWI570343B

TWI570343B - 實質氣密式中斷流動路徑之閥

Info

Publication number: TWI570343B
Application number: TW101127106A
Authority: TW
Inventors: 麥可蘭普雷克特; 沃夫根韋斯
Original assignee: Ｖａｔ控股股份有限公司
Priority date: 2011-07-28
Filing date: 2012-07-27
Publication date: 2017-02-11
Also published as: CN102900861B; US20130025704A1; SG187363A1; KR101949898B1; EP2551564A1; JP2013032840A; US8550430B2; KR20130014378A; CN102900861A; JP6099898B2; TW201329373A

Description

實質氣密式中斷流動路徑之閥

根據申請專利範圍第1項的前言，本發明係相關於實質氣密式中斷流動路徑之閥。特別地說，此等閥尤其係以梭閥或滑閥的形式被使用於真空技術中。

根據申請專利範圍第1項前言的閥從美國專利US2007/0138424(Geiser)可得知，其被認為係最接近的習知技術。

描述於引言中的形式的閥係熟知於來自習知技術的不同實施例中且特別被使用於IC、半導體或基板生產的領域中的真空室系統中，該生產必須盡可能實施於一被保護的環境中而無污染粒子的出現。這種真空室系統特別包含至少一可排空的真空室，該真空室被設計來容納待加工或生產的半導體元件或基板，該真空室擁有至少一真空室開口，經由該真空室開口，半導體元件或其它基板可被導入和導出真空室，且該真空室系統更包含至少一用以排空真空室的真空泵。例如，在一半導體晶圓或液晶基板生產工廠中，高度敏感的半導體或液晶元件順序通過複數處理真空室，其中位於處理真空室內的零件藉由一個別的加工裝置加工。在處理真空室內的加工處理期間和在從處理室至處理室的輸送期間的兩期間，高度敏感的半導體元件或基板必須經常在一保護環境中-特別是在一無空氣環境中。

為了達成這個目的，一方面將使用用以開啟和關閉氣體吸入和排出之周邊閥，另一方面，將使用用以開啟和關閉引入和移除零件的真空室的輸送開口之輸送閥。

由於上面所述的應用領域和與其有關來設計尺寸，半導體零件通過的真空閥被稱為真空輸送閥，由於它們的長方形孔橫剖面，它們亦被稱為直角閥，且由於它們的正常的工作方法，它們亦被稱為滑閥、直角滑閥或輸送滑閥。

將使用周邊閥，特別是用以控制或調節一真空室和真空泵或另一真空室之間的氣體流。例如，可在一處理真空室或一輸送室和一真空泵、大氣或另一處理真空室之間的一管路系統內發現周邊閥。此等閥(亦稱泵閥)的孔橫剖面一般小於在一真空輸送閥中的孔橫剖面。因為依照應用領域，周邊閥係不但使用來完全打開和關閉一開口，並且使用來藉由連續調整在一完全開啟設定和一氣密關閉設定之間的孔橫剖面，控制和調節一流速，它們亦被稱為調節閥。一控制或調節氣體流的可能周邊閥係梭閥。如眾所周知，例如，在來自美國專利US6,089,537(Olmsted)的典型梭閥中，在第一步驟中經由一通常相同的圓開口，可將一通常為圓的閥盤從一釋放開口的設定樞轉至一覆蓋開口的中間設定。如上所述，例如，在美國專利US6,416,037(Geiser)或美國專利US6,056,266(Blecha)的一滑閥的情形中，閥盤亦如開口相同通常視為矩形配置的，且在此第一步驟中，閥盤從一釋放開口的設定被線性滑入一覆蓋開口的中間設定。在此中間設定中，梭閥或滑閥的閥盤係在一遠離相對於圍繞開口的閥盤。在一第二步驟中，閥盤和閥座間的距離減少，使得閥盤和閥座被不均勻地推近在一起且開口係以一實質氣密方式被關閉。較佳使此第二移動實質垂直於閥座。例如，不是經由一設置於閥盤的關閉側上且被壓於環繞開口的閥座上的一密封環，就是經由在閥座上被一閥盤的關閉側所推抵的密封環，來實現密封。由於兩步驟的關閉操作，閥盤和閥座間的的密封環係僅僅受到剪力作用，因為在第二步驟中閥盤的移動實質發生於垂直於閥座的一直線，該等剪力可能破壞密封環。

從習知技術，得到在梭閥的情形中的一平行於開口之上的閥盤的轉動移動和在滑閥的情形中的一平行於開口之上的閥盤的平移移動，以及一垂直於開口的一實質平移移動的此組合的不同驅動系統例如從梭閥的美國專利US6,089,537(Olmsted)和從滑閥的美國專利US6,416,037(Geiser)可得知。

壓住閥盤於閥座上必須被實現使得兩者需要的氣密被確保於整個壓力範圍內，且由於過量的壓力負載，對密封媒介的損壞被避免，特別是以一O環的形式的密封環。為了確保此，已知閥提供一閥盤的接觸壓力調節，該調節被普遍存在於兩閥盤側之間的壓差所決定。特別是在從負壓至超壓或反之亦然的大壓力變動或改變的情形中，然而沿著整個密封環周圍的一均勻力分佈不能經常被確保。一般來說，需要努力從支撐力解耦密封環，該支撐力係得自出現在閥的壓力。在美國專利US6,629,682(Duelli)中，一具有密封媒介的真空閥為這目的被提供，該真空閥由一密封環和鄰近的支撐環組成，使得密封環係實質免除支撐力。

為了得到需要的氣密，其中該氣密需要用於負壓和超壓兩者，除了或另外於第二移動步驟，一些已知的梭閥或滑閥提供一閥環，該閥環係可垂直於閥盤移動且環繞開口，且為了閥的氣密封式關閉，該閥環被推壓於閥盤上。此等具有相對於閥盤可主動位移的閥環例如從德國專利DE 1 264 191 B1、德國專利DE 34 47 008 C2、美國專利US 3,145,969(von Zweck)和德國專利DE 77 31 993 U為已知。在美國專利US5,577,707(Brida)中敘述一梭閥，該梭閥包含一閥外殼，該閥外殼具有一開口，以及包含一閥盤，該閥盤可平行於開口之上樞轉，用來控制通經開口的流速。藉由複數彈簧和被壓縮的氣柱，一包圍開口的閥環係可垂直於閥盤的方向主動位移。此梭閥的一可能的改良產品係被提供於美國專利US 2005/0067603 A1(Lucas等人)中。

美國專利US 6,561,483(Nakagawa)和US 6,561,484(Nakagawa等人)揭示真空閥於不同實施例中，該等真空閥包含一被分割的閥盤。一具有軸向密封元件的第一盤部擁有一開口。一第二盤部藉由一可擴展體連接第一盤部。一啟動器設置於第一和第二盤部之間，使得兩盤部能主動被移近在一起和進一步分開。可擴展體係配置為一伸縮管(bellows)。第一盤部藉由啟動器抵住閥座可被壓擠，使得一軸向密封接觸可被得到，其中第二盤部-特別是在超壓出現在閥座側上的情形中-在必要時，被支撐於一相對的閥外殼側上。尤其是由於大量的構成零件和使用伸縮管來從第二盤部封閉第一盤部的需要，以及在某些情形中，伸縮管內的一分離的驅動器，上述的真空閥的結構係相對複雜。尚且，上述的閥不易維護且易於遭塵埃污染。再者，軸向密封未完全免除出現在閥的壓力差，使得軸向接觸壓擠力受到某些變動，藉此特別是若軸向密封元件的接觸壓太低時，軸向密封元件的磨損增加或洩漏可能被形成。

此等具有主動調整閥環的閥的另一缺點係閥的相對複雜和設置空間密集的結構、需要接觸擠壓力的複雜控制和流動通道中存在複數移動零件，這些使閥的維護和清潔更困難。

尤其是由於在長程生產機器設備中處理室和真空泵間的梭閥和滑閥之應用領域，例如為了保持零件或氣體的輸送路徑短以及內部氣體總體積低，且為了將此生產機器設備的個體構件盡可能佈置成靠近在一起且如此使生產機器設備的精簡構造成為可能，與從開口至開口的距離有關的閥的一可能最扁平的結構是需要的。這眾多應用的要求，閥就是很難達成，特別是那些具有一可主動調整的閥環或閥盤部的閥。

從美國專利US 2007/0138424(Geiser)和美國專利US 2007/0138425(Geiser)，可得知一實質氣密式中斷流動路徑之閥，特別是梭閥或滑閥。閥包含：一閥外殼，具有一第一壁，該壁具有一第一開口和第一閥座；一閥盤，具有一關閉側，該關閉側包含一密封環；以及至少一驅動器。藉由驅動器，閥盤可從實質平行於第一閥座的開口位置樞轉或移動，且閥盤和第一閥座間的垂直距離係可減少，致使藉由一密封環和第一閥座間的軸向密封接觸，在關閉位置中的流動路徑以一實質氣密方式被中斷。閥盤包含一外盤部，星狀的支柱配置被設置在外盤部的後側上，該星狀的支柱配置連接外盤部至一臂，該臂連接一驅動器，該驅動器係在位於接近第一開口的中心軸線的一中央區域中。閥盤固定垂直於第一閥座的密封環。閥盤更擁有一內盤部，該內盤部具有一外周面。內盤部於實質垂直於第一閥座的方向上相對於外盤部被可移動地裝設。外周表面被密封環包圍以致形成一實質氣密的內密封元件。密封環如此執行兩密封功能。另一方面，它於徑向方向密封內和外盤部之間的交接處，另一方面，在閥的關閉位置中，就閥座而言它於軸向方向密封外盤部。在關閉位置，在閥盤的一壓差因而實質作用於內盤部上，使得內盤部從外盤部垂直解耦，而被支撐於閥外殼的一部份上、特別是第一閥座或一橫向槽上。此閥的一優點在於僅一單一密封元件的使用，該單一密封元件具有作為軸向和徑向密封元件的雙重功能。缺點在於閥的相對複雜結構和需要一密封元件的特定軸向接觸擠壓力於閥座上而確保軸向密封。由於這個原因，藉由後支柱佈置集中連接臂以便避免傾斜，外盤部必須被相對牢固構建。

因此，本發明的目的係解決上面所述的難題且提供一在引言中所述的類型的閥，該閥係被盡可能簡易地和簡潔地構建而亦能抵住雙邊作用的高壓負載，且即使面對高壓差和壓力變動，該閥能顯出低密封磨損的特色。

藉由獨立的申請專利範圍請求項的特徵特性的實現，本目的可被達成。以一另外的或有利的方式，精鍊本發明的特性可從附屬專利請求項得知。

本發明係基於提供一至少兩部份閥盤，該閥盤具有一外盤部和內盤部，且基於設計兩盤部使得它們形成一徑向密封元件。經由一徑向作用主密封元件，外盤部可被用來接觸閥外殼的閥座。雖然此一徑向密封實質無提供軸向支撐，致使另一元件必須用來作為軸向支撐，軸向力因此不作用於密封元件，藉此密封元件被保護。一設置於外盤部內的內盤部被裝設成它係以一密封-特別是氣體密封-方式可相對於外盤部軸向移動，其中一徑向作用增補的密封元件被提供於盤部之間。在閥的關閉設定中，在閥盤的壓差實質作用於可移動內盤部上，且實質與外盤部解耦的內盤部被直接或間接支撐在閥外殼上。藉由該二徑向密封元件的使用，該兩徑向密封元件徑向密封在垂直於作用壓差力的方向上，徑向密封元件兩者保持不被普遍存在的壓差壓迫，藉此增加密封元件的工作壽命。更且，普遍存在的壓差和一接觸擠壓力都不作用於閥盤的驅動器，使得驅動器和驅動器與外盤部之間的連接都不受到大力量作用。此使具有相對少的構成零件的閥的簡潔和簡單結構成為可能。

根據本發明的實質氣密式中斷流動路徑之閥包含：一閥外殼，具有一第一壁，該壁具有一流動路徑之第一開口。第一開口具有一幾何開口軸線和一圈圍住該第一開口的閥座。換言之，閥座圍繞第一開口。第一開口和閥座係位於閥外殼的一第一側。例如，第一側係一用於抽空真空室的真空泵連接於其上之側，而閥外殼的第二側則通到真空室。當然，其它應用或配置亦為可能。第一開口例如具有一圓或橢圓橫剖面或一具有圓角的矩形橫剖面。特別是，幾何開口軸線係第一開口的中心軸線且例如被開口的縱向路線、被設置在開口上的一連接件的路線、被對於閥外殼的可能第二開口之連接線或被閥座的表面面積所界定。以一般功能術語而言，應瞭解的是一閥座係一作用為一密封面的第一壁中的一部份且作用為密封面的另一面可來疊置於其上。閥外殼亦可由壁單獨形成。流動路徑經常可藉由第一開口，在必要時藉由一第二開口和閥阻擋氣體或液體媒介。

更且，閥包含一閥盤，利用閥盤第一開口可被關閉和重新開啟。閥盤例如擁有一圓形、橢圓形或矩形橫剖面。閥盤的大小能使第一開口藉由閥盤重疊和裝載於第一開口和其閥座上而被關閉。閥盤係至少兩部份配置的且被分割成兩構件，亦即一外盤部和內盤部，其等在一移動範圍內相對於彼此可軸向移動。

在本發明的範疇內，若徑向和軸向方向以及密封效果被提及，此一般與實質垂直或橫切幾何開口軸線或實質平行於開口軸線的關連。實質位在一平面(開口軸線對該平面形成一幾何法線)上的所有的方向或直線應被理解為徑向方向或垂直線，即使它們不直接指向或指遠離開口軸線或與開口軸線交叉，而是例如斜交它，對照之下，實質平行於開口軸線的所有方向或直線應被理解為軸向方向或直線。術語“徑向”因此不僅指的是一開口或包括分別的部份的閥盤的圓橫剖面，而且指的是其它例如矩形橫剖面。在後者的情形中，應理解的是徑向係例如一從內至外(反之亦然)垂直或橫切開口軸線的方向，以及軸向係實質平行於開口軸線的任何方向。在可移動的構件中，特別是閥盤，軸向和徑向方向與閥的一關閉狀態有關。

特別地，外盤部係環狀或框狀配置且圈圍或環繞內盤部，該內盤部係封閉配置。應理解的是一封閉盤部是內盤部，在必要時與其它構件連結，形成一封閉表面，使得內盤部與環繞它的外盤部連結形成一封閉表面，利用其，第一開口可被完全包覆和關閉。

內盤部係以一密封，特別是氣密方式裝設，致使相對於縮進設定和延伸設定之間的外盤部於平行於開口軸線的方向它係可線性移動於外盤部之內。換言之，內盤部可相對於縮進設定和延伸設定之間的外盤部自由移動，其中這些設定中和之間，一氣密連結存在於內和外盤部之間。又、換言之，於開口軸線的方向的特定移動範圍內的內盤部係與外盤部解耦。以一般術語而言，應理解的是縮進設定係相對於外盤部的內盤部的一第一設定，而應被理解的是延伸設定係一第二此相對設定。較佳地，縮進設定係那種設定，在那種設定中內盤部在其軸向範圍，通體被外盤部大部份地圈圍住，而在延伸設定中，內盤部在其軸向範圍，僅部份被外盤部圈圍住。

外盤部具有一第二內面，其徑向向內指向且平行於開口軸線。內盤部具有一第二外面，其對應外盤部的第二內面，徑向向外指向且平行於開口軸線。此第二外面和此第二內面被配置和構形成經由一置於其間的第二密封元件，一徑向密封接觸存在於外盤部的第二內面和和內盤部的第二外面之間。此徑向密封接觸被確保於縮進設定和延伸設定之間的區域內。若兩設定間的一區域被一般提及，那麼這二設定亦被一般共同地包括。

盤部間的徑向密封的第二密封元件係特別被配置為一O環或硫化密封元件(vulcanized-on seal)。此第二密封元件可被設置於不是在外盤部的第二內面上用來產生與內盤部的第二外面的徑向向外密封接觸，就是它位於內盤部的第二外面上用來產生與外盤部的第二內面的徑向向內密封接觸。然而，此密封元件亦可能存在於一純粹功能性基礎上且由第二內面中的一第二外面的密封引導形成。

第二密封元件被構形和配置成當內盤部沒被外力作用於其上，特別是無壓差影響於閥時，依賴於除了重力之外的閥的組裝設定，內盤部係被保持在外盤部內的其分別的軸向設定中。換言之，第二密封元件係如此以致從外面無機械或壓力影響，內盤部不偏位。

更且，閥包含至少一驅動器，其係連接外盤部且利用其此外盤部，且如此內盤部亦間接可藉由一橫向移動和藉由一縱向移動兩者被調整。以一般術語而言，應理解的是橫向移動係一實質垂直於橫切開口軸線的移動，亦即，實質一平面內，對於該平面，開口軸線形成一幾何法線。而縱向移動係一實質平行於開口軸線的移動。

一方面，驅動器被配置成藉由使實質橫切開口軸線的橫向移動，閥盤在一開啟設定和中間設定之間係可樞轉或可移位。這移動如此可以是一樞轉移動，特別在實質橫切開口軸線的一圓路徑、線性移動或一些其它移動上。在開啟設定中，閥盤係位於一設置在第一開口側邊的保留部分中且釋放第一開口和流動路徑。此保留部分可以是閥外殼的一適當部分，特別是閥盤的停駐部分，或一些其它更抽象的位置。在中間設定中，閥盤係位於第一開口之上且包覆第一開口的孔橫剖面，其中閥盤係位於遠離閥座的相對位置，換言之，在中間設定中，於開口軸線的方向，一距離存在於閥盤和閥座之間。如此，在中間設定中，雖然第一開口被閥盤覆蓋，但它不是以氣密方式關閉。

另一方面，驅動器被配置成藉由使平行於開口軸線的縱向移動在中間設定和一關閉設定之間閥盤係可位移。在關閉設定中，以一密封，特別是氣密方式關閉第一開口且中斷氣體路徑的緊密接觸存在於外盤部和閥座之間。換言之，在關閉設定中閥盤和閥座之間的垂直距離被減少致使一緊密接觸存在於外盤部和閥座之間，且由於外盤部和粗略地關閉的內盤部之間的緊密連結，第一開口係以一完全氣密的方式被關閉。在關閉設定中，在閥盤的壓差因此實質作用於可移動內盤部上。由於內盤部的不受限移動性，如果一普遍存在的壓差發生，其被移位。閥和閥盤被配置成一平行於開口軸線的方向，實質上與外盤部解耦的內盤部被直接或間接支撐於閥外殼上。因此，壓差力經由內盤部實質作用於閥外殼上，且外盤部和驅動器亦保留實質不受到壓差力的壓擠。

本發明更提供閥座具有一第一內面，該第一內面徑向向內指向且平行於開口軸線。外盤部具有一第一外面，該第一外面徑向向外指向且平行於開口軸線。此第一外面和此第一內面被配置和構形成在關閉設定中，經由一介於其間的第一密封元件，一徑向密封接觸存在於第一內面和第一外面之間。由於這外盤部和閥座之間的徑向密封接觸，氣密封閉僅藉由具有其第一外面的外盤部的移入閥座的第一內面內的區域被實現，使得閥座的第一內面圈圍外盤部的第一外面和介於其間的第一密封元件產生氣密連結。因此，只要外盤部的第一外面係位於具有一介於其間的第一密封元件的閥座的第一內面內，氣密接觸繼續被確保，其中一輕微的相對軸向位移不削弱外盤部和閥座間的氣密連結。第一密封元件亦可由第一內面中的第一外面的一對應密封引導功能性地形成。

因為實質壓差力不作用於外盤部上，或是閥座上的一高接觸壓不必被維持，驅動器和閥盤的裝設不吸收大力量且可尺寸相應。特別地，外盤部可藉由一臂連接至少一驅動器，該臂以此一方式被配置於外盤部的側邊上且以一此方式垂直於開口軸線延伸致使在關閉設定中，臂係位於第一開口的孔橫剖面的外側，沿著開口軸線幾何地突出。換言之，如習知技術所需要的一特別是星狀的支柱配置，其係設置在閥盤的後側上且連接外盤部至在一中央區域的驅動器，該中央區域靠近第一開口的中心軸線，因為無大力量需要被驅動臂吸收，該星狀支柱配置現可被免除。本發明提供驅動臂僅設置於外盤部的側邊。

較佳地，第一密封元件係固定在外盤部的第一外面上以便產生與閥座的第一內面的徑向密封接觸。此具有優點：當閥係完全開啟時，第一密封元件係在流動區域外側且因而被寬廣地保護免除由媒介產生且流經閥的污染物。另外地，然而，亦有可能性：第一密封元件係固定在閥座的第一內面上以便產生與外盤部的第一外面的徑向密封接觸。第一密封元件亦有可能配置在兩部上，特別地，第一密封元件由例如固定在一槽的O環或由一硫化密封元件形成。

在本發明的精細的改進中，外盤部係環形配置，其中內盤部具有一封閉圓盤形式，該封閉圓盤特別是具有一圓柱殼表面形式的橫向側面，第二外面係設置在該圓柱殼表面。較佳地，在此或一般實施例，第一內面和第一外面，和/或第二內面和第二外面，係幾何圓柱殼表面。另外地，可能性存在於：這些係平行於開口軸線延伸的一般圓柱殼表面的形式，其中基準線亦可具有一橢圓、多邊形或其它形狀，而不是一圓形。特別地，閥係一梭閥，其中驅動器被較佳地配置成藉由實質平行於第一開口的橫剖面之上和垂直於開口軸線的橫向移動，閥盤係可樞轉的。然而，對於閥為一例如L型的滑閥或輸送閥亦為可能。

如所描繪的，在關閉設定中在閥盤的壓差實質作用於可移動的內盤部上，其中於平行於一開口軸線的方向，實質上與外盤部解耦的內盤部係被直接或間接支撐於閥外殼上。在本發明的一精細的改進中，內盤部係經由外盤部於一方向被間接支撐於閥外殼上。較佳地，為達此目的，一特別是圈圍第一開口的第一支承面被成形在第一壁上。此第一支承面和外盤部被配置和構形成在閥盤的關閉設定中，外盤部疊置在第一支承面上。為達此目的，在外盤部上設有一第一面，在中間設定中該第一面遠離地相對於第一支承面以及在關閉設定中第一面於第一側的方向疊置在第一支承面上。第一壁的第一支承面和外盤部的第一面具有互相對應的形狀，特別是它們分別具有一環形狀。在一精細的改進中，第一支承面被配置為在第一開口中的一水平斷錯，該水平斷錯毗連閥座的第一內面且實質垂直於開口軸線。另一方面，這第一支承面用來作為驅動器的一行程限制以便將外盤部帶入一界定的關閉設定，而另一方面，它可額外地用來作為內盤部的一間接支撐面。

本發明的一精細的改進提供：一止動器被供應於外盤部和內盤部之間以便於第一側的方向和第一開口的方向限制內盤部的相對線性移動。這止動器被配置成當相對負壓普遍存在於第一開口的第一側上時，在關閉設定中內盤部於縮進設定中疊置在外盤部上。例如，止動器係被配置為內盤部的一肩，該肩從第二外面徑向向外延伸。若在第一開口上有相對的負壓，如此內盤部可被在外盤部上的止動器支撐，且後者依次可被在第一支承面的其第一面支撐。驅動器、驅動器臂和二密封元件保持在此情況中實質不受壓。

根據本發明的精細的改進，閥外殼具有一第二側，該第二側具有一第二壁於一第一側上，該第二側遠離地位於第一側的相對面。在實質平行相對於第一壁和第一開口的此遠離的第二壁中，一流動路徑的第二開口被成形。此第二開口具有一第二開口軸線，該第二開口軸線較佳對應第一開口的開口軸線。一第二支承面被發現於第二壁上，該第二支承面特別是圈圍第二開口且特別是位於在一平行距離分開的第一支承面的相對面。為了限制內盤部於第二側和第二開口的方向的相對線性移動，第二支承面和內盤部被配置和構形成當相對的負壓普遍存在於第二開口的第二側時，在關閉設定中內盤部在延伸設定中以一第二面於第二側的方向疊置在第二支承面上。換言之，第二壁上的第二支承面和內盤部上的第二面的距離和位置係使得在閥盤的關閉設定中，相對負壓一普遍存在於第二開口的第二側上，內盤部就以其第二面於第二側的方向被支撐在第二支承面上。當疊置在第二支承面時，內盤部被發現在其中的此設定係內盤部的延伸設定。在本發明的一可能實施例中，內盤部的第二面係設置在一從第二外面徑向延伸的肩上。特別地，所談論的肩係亦用為該內盤部的止動元件的那個肩。

一使用於半導體生產製程的真空閥的基本需要係避免摩擦顆粒。依照閥的應用領域，無金屬對金屬的接觸發生在閥的開啟和關閉中是十分重要的。因此，在延伸設定中疊置於在第二支承面上的內盤部在從中間設定進入開啟設定的閥盤橫向指向調整之前應被帶回進入縮進設定，以便在中間設定和開啟設定之間的閥盤橫向調整期間在第二壁的第二支承面上的內盤部的摩擦接觸可避免。例如，此可藉由使用一彈簧被實現，該彈簧作用於內和外盤部之間且在縮進設定中保持內盤部於未負載狀態。此類型的一彈簧配置從最接近的習知技術可知。此一彈簧配置的缺點在於下面的事實：閥盤的結構的複雜性更增加且彈簧使閥的清潔更困難。再者，彈簧的使用增加顆粒產生的風險。根據本發明，代替彈簧，作用在內和外盤部之間且施力於縮進設定的方向的其它彈性作用元件因此亦可被使用。

然而，較佳地，在內和外盤部之間的此種彈性元件的使用完全被免除，為達此目的，特別地，本發明提供：在從關閉設定進入開啟設定的閥盤的調整之前，第一開口的第一側上的一相對負壓被施予至閥，使得內盤部被從在必要時採用的延伸設定或一中間設定移入縮進設定。可替代地，一相對的超壓被施予在第二側上。然而，若在閥開啟之前此壓力比的產生係不可能，本發明替代性提供：供應一引導在閥外殼中，該引導被配置在閥外殼中，致使當閥盤於橫向方向從中間設定被樞轉入開啟設定中時內盤部被引導入縮進設定。

在本發明的一較佳且有利的精細的改進中，驅動器係用來將內盤部返回入縮進設定中。為達此目的，至少一驅動器被配置成藉由橫向移動，閥盤可樞轉且可位移於開啟設定和中間設定之間，且藉由縱向移動，係可位移於中間設定、關閉設定和一啟始設定之間。在啟始設定中，外盤部從第二壁的距離被減少致使內盤部以其第二面疊置在第二支承面上且被推-特別是完全-入縮進設定中。中間設定位於關閉設定和啟始設定之間，其中啟始設定位在第二側，亦即，第二開口之側，以及關閉設定位在第一側上，亦即，第一開口之側。

為了無碰撞的關閉和開啟程序的自動化，本發明提供：閥具有一控制系統，其被配置成且被連接，特別是控制連接至驅動器致使氣密中斷流動路徑的閥盤藉由驅動器的橫向移動可從開啟設定調整入中間設定且藉由驅動器的縱向移動可從中間設定調整入關閉設定。更且，控制系統被配置成且被連接，特別是控制連接至驅動器，致使為了完全關閉流動路徑，閥盤藉由驅動器的縱向移動可從關閉設定調整入啟始設定，且隨後調整入中間設定，以及藉由驅動器的橫向移動從中間設定調整入開啟設定。因為藉由將閥盤從關閉設定調整入啟始設定內盤部被推-特別是完全-入縮進設定，在閥開啟之前，內盤部可以是在縮進設定和延伸設定之間的一選擇設定。在內盤部和閥外殼，特別是第二支承面之間的一摩擦接觸或碰撞以及一結果的顆粒產生可因而被避免。依照被使用的驅動器，控制系統可由一電子，電氣、機械、氣動、液動或其它控制系統構成，其中一合適的動力傳輸亦應被理解為一控制系統。特別地，控制系統由一電子控制系統構成，該電子控制系統以適當的電性信號連接電動驅動器。

根據本發明的閥僅由例子，基於實質描繪於圖式中的具體圖示實施例更詳細敘述於下。

圖1至4d顯示一接頭，從不同的視圖和以不同的細節程度，在不同狀態依據本發明的一閥的例示實施例。因此，這些圖式被聯合敘述，其中在某種程度上，在前面的圖式已說明的元件符號和特徵不再重新討論。

在圖1至4d中，依據本發明之閥的一可能實施例是以梭閥的形式呈現。實質氣密式中斷流動路徑F之閥在圖2中係使用箭頭作為符號，其擁有一閥外殼1，該閥外殼1具有一第一開口3和一相對的第二開口7，開口3和7兩者具有一圓橫剖面。圖3b、3c、4b和4c所示，在一閥盤8的關閉設定C中，二開口3和7藉由閥盤8以氣密的方式彼此分離，但在閥盤8的開啟設定O中二開口3和7被互相連通。閥盤8的開啟設定O藉由使用曲線箭頭被圖示於圖1中。

特別地，閥外殼1由以下構造組成：一第一壁2，第一開口3形成於第一壁2中；以及一第二壁6，平行於第一壁2，第二開口7形成於第二壁6中。第一壁2係位於閥外殼1的一第一側20上，且第二壁6係位於閥外殼1的一第二側21上。如圖2至4d所示，第二壁6在對面遠處且實質平行於第一壁2且平行於當作流動路徑F的第一開口3及第二開口7。

如圖1至3d中所示，開口3和7兩者具有一共同的幾何直線的開口軸線4，該開口軸線4通經圓開口3和7的幾何中心點。

第一開口3被一閥座5包圍。如圖2所示，此閥座5由一第一內面14形成，該第一內面14徑向向內指向且平行於開口軸線4以及具有一幾何圓柱殼表面的形式，並且該第一內表面係形成在閥外殼1中。

尚且，如圖2至4d所示，閥具有一閥盤8，該閥盤8具有一環形外盤部9和一封閉的圓盤狀內盤部11。

外盤部9具有一第一外面15，該第一外面15徑向向外指向並且平行於開口軸線4且該第一外面15具有一幾何圓柱殼表面的形式。此第一外面15具有對應於閥座5的第一內面14的形式且因而如此配置並構形使得在閥盤8的外盤部9處於一關閉設定C中，藉由一第一密封元件10徑向密封接觸第一內面14。如圖2至4d所示，第一密封元件10係以一圓橫剖面的O環的形式出現且固定在外盤部9的第一外面15上，用來產生與閥座5的第一內面14之徑向密封接觸於外盤部9周圍的一槽中。

內盤部11係以緊密密封的方式被安置使得在一縮進設定A和一延伸設定B之間，於平行於開口軸線4的方向，它係相對於外盤部9可線性移動於外盤部9內。為了這個目的，環形外盤部9具有一第二內面16，該第二內面16徑向向內指向並且平行於開口軸線4且該第二內面16為一幾何圓柱殼表面的形式。第二內面16和外盤部9的第一外面15係彼此同心地跑動。圓盤狀內盤部11具有一第二外面17，該第二外面17徑向向外指向並平行於開口軸線4且對應第二內面16且該第二外面17同樣為一幾何圓柱殼表面的形式。此第二外面17和第二內面16之間，經由一介於中間的第二密封元件18，一徑向密封接觸存在於縮進設定A和延伸設定B之間的區域中。此第二密封元件18係設置為一圓橫剖面的O環。在圖1至4d所示的圖示實施例中，第二密封元件18係固定於外盤部9的第二內面16上的一內槽中，用於產生與內盤部11的第二外面17的徑向密封接觸。

在圖5中，相對照之下，不同於顯示在圖1至4d的另一實施例被顯示，在該實施例中第二密封元件18被固定在內盤部11的第二外面17的一外槽中，用於產生與外盤部9的第二內面16的徑向密封接觸。

外盤部9係藉由一臂28連接一電力驅動器12，該臂28係配置在外盤部9的側邊且垂直於開口軸線4延伸。如圖1、2、3a和3b可見，在閥盤8的關閉設定C中，此臂28係位於第一開口3的孔橫剖面之外，該孔橫剖面沿著開口軸線4突出。

藉由使用一對應的傳動裝置31，一電力驅動器12被配置成如圖1所示，在開放設定O和中間設定狀態I之間以繞著樞軸線30的樞轉運動的形式，閥盤8-這對梭閥係為習知-係利用驅動器12的橫向運動x樞轉。該橫向運動x橫斷於開口軸線4且實質平行於第一開口3橫剖面之上且垂直於開口軸線4，而如圖3a至4d中所示閥盤8利用驅動器12的一縱向運動y，平行於開口軸線4作線性移動。如圖1所示，在開放設定O中，閥盤8定位於一設置於第一開口3側邊的停留部13，使得第一開口3和流動路徑F係釋放的。如圖1、2、3a和4a所示，在中間設定I中，閥盤8係定位於第一開口3之上且覆蓋第一開口3的孔橫剖面。如圖3b、3c、4b和4c所示，在關閉設定C之中，藉由外盤部9的第一外面15和閥座5的第一內面14之間的氣密接觸的存在，第一開口3係以氣密的方式被關閉且流動路徑F被中斷。

由於閥盤8分割為一外盤部9以及一內盤部11，該外盤部9係經由臂28耦合驅動器12且可與閥座5氣密接觸，該內盤部11係於一平行開口軸線4的方向相對於外盤部9可實質自由移動，在關閉設定C中，在閥盤8的一壓力差實質作用於可移動的內盤部11。如下所述，在平行於開口軸線4的一方向上，內盤部11係實質上外盤部9解耦且直接或間接被支撐於閥外殼1上。

如圖3a至4d所示，在第一壁2上，一圈圍住第一開口3的第一支承面19係形成於閥外殼1中。此第一支承面19由第一開口3中的一水平斷錯19形成，該水平斷錯19毗連第一內面14且實質垂直於或徑向位於開口軸線4。此水平斷錯19係繞著第一開口3以一環狀方式配置且沿著一幾何平面延伸，對該幾何平面而言開口軸線4係一幾何法線。此水平斷錯19如此建構第一支承面19係用於外盤部9的一第一面26，該第一支承面19指向外盤部9的方向。水平斷錯19和第一面26具有彼此對應的形狀，因此第一面26可來置於第一支承面19上。如圖3b、3c、4b和4c所示，在關閉設定C中，第一支承面19和外盤部9係如此配置和構形於第一支承面19上的第一側20的方向，致使外盤部9與一第一面26疊置。一旦此外盤部9沿著圖3a和4a的中間設定I之開口軸線4進入圖3b和4b的關閉設定C作線性調整時，第一壁2的第一支承面19因而形成外盤部9的行程限制，且因此界定外盤部9的關閉設定C。

如圖3a、3b、4a和4b所示，在最初設定中，內盤部11係處於外盤部9中的縮進設定A。為了限制於第一側20和第一開口3的方向上內盤部11的相對線性移動量，一止動元件22設置於外盤部9和內盤部11之間。此止動元件由內盤部11的一肩22形成，該肩22從內盤部11的第二外面17徑向向外延伸。如圖3b和4b所示，在外盤部9的一關閉設定C中，當相對負壓23普遍存在第一開口3的第一側20時，肩22使內盤部11疊置於外盤部9的縮進設定A中。如圖3b和4b所示，藉由肩22作用在外盤部9上，肩22因而界定縮進設定A。如圖3b和4b所示，若在關閉設定C中，其中外盤部9以其第一面26疊置於第一支承面19上，則一相對的負壓普遍存在於第一開口3的第一側20，藉此，應理解的是一相對的超壓亦在第二開口7的第二側21上，內盤部11則被迫移動於第一側20和第一開口3的方向。內盤部11在縮進設定A中疊置於外盤部9上，其中內盤部11的肩22係支撐在外盤部9上。如圖3b和4b所示，內盤部11如此亦即經由外盤部9被間接支撐於閥外殼1的第一壁2的第一支承面19上。整個閥盤8支撐在閥外殼1的結果是因為實質上整個壓差作用在閥外殼1上，導致驅動器12的臂28以及驅動器12本身不承受負壓23所造成的負載。

在關閉設定C中，若壓差的發生逆轉，使得一相對的負壓25普遍存在於第二開口7的第二側21，藉此，應理解的是一相對超壓亦在第一開口3的第一側20，於第二開口7和第二側21的方向，一力作用於閥盤8上。可移動的內盤部11因此於第二側21的方向上被移出其縮進設定A進入延伸設定B中。為了在此情況亦達成支撐內盤部11於閥外殼1上，一第二支承面24被形成在第二壁6上，該第二支承面24完全圈圍住第二開口7且成為一內盤部11的支承面。此第二支承面24垂直或徑向延伸於開口軸線4且沿著一幾何平面展開，對該幾何平面而言，開口軸線4形成一法線。從第二外面17徑向向外延伸於內盤部11上的肩22和第二支承面24具有對應的大小且致使被配置且構形成一指向第二側21的內盤部11的肩22的第二面可來置於第二支承面24上。因此，此肩22和其第二面27以及第二壁6的的第二支承面24用來限制內盤部11於第二側21和第二開口7的方向上的相對線性移動量。如圖3c和4d所示，若外盤部9係在關閉設定C中且相對負壓25普遍存在於第二開口7的第二側21，那麼內盤部11行進於延伸設定B中且以第二面27於第二側21的方向疊置在第二支承面24上。內盤部11因此被直接支撐在閥外殼1的第二壁6的第二支承面24上，使得，亦利用這些壓力比，由於負壓25普遍存在於第二側21，驅動器12和驅動器12的臂28兩者實質免除作用在閥盤8的力。

如圖3c和4c所示，在關閉設定C中，若相對負壓普遍存在於第二開口7的第二側21且內盤部11係在延伸設定B中，在閥盤8從圖3a的中間設定I樞轉入開啟設定O之前，內盤部11必須被帶回進入縮進設定A以便在圖1的橫向移動x的進行期間防止內盤部11和第二壁6之間產生摩擦粒子的摩擦接觸。為了達到此目的，本發明在此圖示實施例中提供驅動器12，特別是驅動器12的傳動裝置31被配置成藉由繞著樞軸線30的橫向移動x，使閥盤8在圖1的開啟設定O和圖3a和4a的中間設定I之間係可樞轉的，且藉由沿著開口軸線4的縱向移動y，在圖3a和4a的中間設定I、圖3b、3c、4b和4c的關閉設定C和圖3d和4d的啟始設定N之間係可線性移動。中間設定I位於關閉設定C和啟始設定N之間。

在圖3d和4d的啟始設定N中，離第二壁6的外盤部9的距離是減少的致使內盤部11以其第二面27疊置在第二支承面24上且被完全推入縮進設定A，使得如圖3d和4d所示，在啟始設定N中，內盤部11的肩22疊置在外盤部9上。從此圖3d和4d的啟始設定N開始，為了閥的完全開啟，閥盤8可藉由驅動器12與在縮進設定A中的內盤部11一齊被線性調整入圖3a和4a的中間設定I，且可藉由樞轉橫向移動x從那裡被樞轉入開放設定O而無隨之而來的內盤部11和閥外殼1間的碰撞。

為了能自動打開和關閉閥，閥提供一電子控制系統29，該電子控制系統29被設置因而被連接至驅動器12和傳動裝置31致使閥盤8係可對應地調整以用於氣密式中斷流動路徑F以及用於完全開啟流動路徑F。對於流動路徑F氣密中斷，閥盤8可由控制系統29藉由驅動器12的橫向位移x從圖1的開啟設定O調整入圖3a和4a的中間設定I，且藉由驅動器12的縱向移動y從圖3a和4a的中間設定I調整入圖3b和4b的關閉設定C。對於流動路徑F的完全開啟，閥盤8可由控制系統29藉由驅動器12的縱向移動y從關閉設定C，經由完全推動內盤部11的啟始設定N被調整入圖3d和4d的縮進設定A，在關閉設定C中內盤部11係在圖3b和4b的縮進設定A和圖3c和4c的延伸設定B之間的一可選擇設定中，在圖3a和4a的中間設定I中，且從那裡，藉由驅動器12的橫向移動x，從圖3a和4a的中間設定I被調整入圖1的開啟設定O。

可替換地，可能存在：當閥封閉時，啟始設定N被採用。特別是在一非電子控制系統的情形，這對於控制系統的結構的簡化可以是有利的。在此情形，在封閉操作中的閥盤8的移動順序對應在開啟操作中的閥盤8的移動順序。

在本圖示實施例中，驅動器12係設置為一電子馬達，其中傳動裝置31係可切換成驅動器12的驅動產生不是橫向移動x就是縱向移動y。驅動器12和傳動裝置31由控制系統29電子控制。藉由一被饋入控制系統的輸入信號，此輸入信號預先界定調整的方向(亦即，開啟或關閉)而使閥盤8的移動順序被自動執行，如此是可能的。替換地，可能存在：控制系統29由傳動裝置31形成，其中-特別依據驅動器12的調整方向而定-個別設定被採用。此傳動裝置，特別是具有閘偏移(gate shifts)的係可從先前技藝得知。進一步可能使用複數驅動器產生橫向移動x和縱向移動y，其中控制系統29管理驅動器的控制。

上面所述的梭閥係合適的，特別是使用為一調節閥，其中不僅藉由利用橫向移動x在啟動設定O和中間設定I之間樞轉調節閥盤8，且尤其是藉由利用縱向移動y在中間設定I、關閉設定C和啟始設定N之間沿著開口軸線4線性調整閥盤8，可精確調節流動速率。因此，上面所述的梭閥亦可被用來精確調節功能。在一分子流而不是層流的情形，在調節操作中作用於閥盤8上的力夠低讓內盤部11可被第二密封元件18固定而不偏移。由於閥盤8的阻尼，特別是藉由彈性密封元件10和18，內盤部11的振動或飄動可被避免。

1‧‧‧閥

2‧‧‧第一壁

3‧‧‧第一開口

4‧‧‧開口軸線

5‧‧‧閥座

6‧‧‧第二壁

7‧‧‧第二開口

8‧‧‧閥盤

9‧‧‧外盤部

10‧‧‧密封元件

11‧‧‧內盤部

12‧‧‧驅動器

13‧‧‧停留部

14‧‧‧第一內面

15‧‧‧第一外面

16‧‧‧第二內面

17‧‧‧第二外面

18‧‧‧第二密封元件

19‧‧‧第一支承面/水平斷錯

20‧‧‧第一側

21‧‧‧第二側

22‧‧‧止動元件/肩

23‧‧‧相對負壓

24‧‧‧第二支承面

25‧‧‧相對負壓

26‧‧‧第一面

27‧‧‧第二面

28‧‧‧肩

29‧‧‧電子控制系統

30‧‧‧樞軸線

31‧‧‧傳動裝置

A‧‧‧縮進設定

B‧‧‧延伸設定

C‧‧‧關閉設定

F‧‧‧流動路徑

I‧‧‧中間設定

N‧‧‧啟始設定

O‧‧‧開啟設定

圖1顯示在中間設定中依據本發明的一閥的斜視圖；圖2顯示在中間設定中來自圖1的一閥的斜剖面視圖；圖3a顯示在中間設定中來自圖1的一閥的側剖面視圖，同時內盤部在縮進設定中；圖3b顯示在關閉設定中一閥的側剖面視圖，同時內盤部在縮進設定中；圖3c顯示在關閉設定中一閥的側剖面視圖，同時內盤部在延伸設定中；圖3d顯示在啟始設定中一閥的側剖面視圖，同時內盤部在縮進設定中；圖4a顯示來自圖3a的一詳細視圖；圖4b顯示來自圖3b的一詳細視圖；圖4c顯示來自圖3c的一詳細視圖；圖4d顯示來自圖3d的一詳細視圖；以及圖5顯示在中間設定中一閥的另一實施例的側詳細剖面視圖，同時內盤部在縮進設定中。