專利名稱：閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由氣源驅(qū)動一種超高純氣體流的閥裝置(這里所用的術(shù)語“超高純”指的是總的不純物有百萬分之50或更少，術(shù)語“氣體”包括氣體混合物以及核子氣體)。
超高純氣體通常儲存在氣筒里，以供各種過程中使用。在這些過程中純度是基本的要求，例如在電子制造工業(yè)中。驅(qū)動氣流從氣筒到要使用氣體的制造裝置是由一個閥來完成，該閥有連接到氣筒的入口和連接到通向制造裝置的氣體導(dǎo)管的出口。這樣一個閥的主要功能是有效地允許或阻止氣體的流動，而不是可調(diào)節(jié)地控制流動。
這樣的閥有幾項嚴格的要求。首先，閥必須是不漏的，它們必須阻止環(huán)境空氣或者任何其它周圍大氣的進入，這些氣體將會污染超高純氣體。同樣也不希望任何超高純氣體泄漏到大氣中，因為許多這樣的氣體是有毒的和/或易燃的。由于磨損從這樣的閥泄漏是特別成問題的；流動的驅(qū)動取決于在某個階段密封面之間的接觸，這些密封面因時間過長容易磨損而導(dǎo)致泄漏。
閥必須由“清潔的”材料制作，就是說這種材料在與氣體接觸時必須不會釋放出將起污染作用的分子或微粒。類似地，閥必須這樣構(gòu)造以便阻止氣流夾帶閥材料的分子或微粒，例如通過磨擦或腐蝕作用。為了有助于防止污染發(fā)生，應(yīng)該考慮通過閥的氣流，特別是在打開閥時；當閥開始打開時，有一種使氣體加速流向閥出口的趨向，和如果氣體的流動路徑是復(fù)雜或彎曲的，氣體的加速“塞入”能沖擊閥的內(nèi)表面，加速磨損和刮下閥材料的微粒，這些微粒將會污染氣體。閥也必須這樣構(gòu)造以便于使這樣的污染減至最小，和為了能容易和有效地實現(xiàn)清掃過程；許多制造過程要求順序應(yīng)用幾種超高純氣體，因此必須在過程的各階段除去一種超高純氣體的供應(yīng)和代之以另一種氣體，沒有第二種氣體的任何污染和沒有任何氣體釋放到大氣，因此有效地清掃是絕對必要的。
閥不能污染通過閥的氣流和閥容易有效地清掃，這些要求的結(jié)果是閥應(yīng)該有低的“面積”，就是說，與氣體間接觸或者驅(qū)動氣體流動的那部分閥的表面積應(yīng)該減至最小。小的浸潤面積是重要的，因為它減少閥的其微?？赡鼙粩y帶而污染氣流的現(xiàn)有面積和它減少閥的氣體分子可能暫時結(jié)合到其上從而使清掃過程更加難于進行的現(xiàn)有表面積。
因此本發(fā)明提供一種用于超高純氣體的閥，包括確定一閥室的閥體，閥室有一氣體排出通過的閥出口，和包含一個可以往復(fù)移動的密封部件，其特征在于閥室與氣體源流體連通，密封部件沿大體上平行于從閥出口排出的氣體方向的軸線往復(fù)移動，進入或脫離與位于閥室內(nèi)的密封面的密封接觸和限定了閥出口管的入口端，相對地，閥出口管的出口端形成閥的出口，一個襯里部件可拆卸地安裝在閥體內(nèi)，和與可往復(fù)的密封部件一起確定閥室的一部分，閥出口管可拆卸地連接在那里。
采用這樣的裝置，浸潤面積僅由閥出口管確定，在它的入口與出口端之間，這個面積可以減至最小。閥室可以與氣體接觸，然而這是可以接受的，因為這個容積不必被清掃。由于密封面接觸周邊密封，被閥室內(nèi)的氣體所包圍，在閥打開時氣流加速進入閥出口管，只要這個管設(shè)計成沒有不必要的縮頸或彎曲，氣體的最初“塞入”將不會沖擊閥材料，因此避免刮下可能會污染氣體的微粒。就是因為構(gòu)造的閥出口管允許氣體從那里自由流動，也意味著閥出口管和由閥出口管密封面(“浸潤”面積)所限定的可往復(fù)的密封部件的面積容易清掃。很容易用一種適宜的材料形成閥出口管的暴露在通過它的氣流中的表面，以便減小與氣體的反應(yīng)或氣體的污染，整個設(shè)備可以構(gòu)造成至少具有常規(guī)閥的不泄漏。
最好閥出口管的出口端被一密封面所限定，密封面用于密封將閥排出的氣體傳送到后續(xù)應(yīng)用的裝置。
以這種方式，可容易地將一氣體導(dǎo)管密封地連接到閥，此氣體導(dǎo)管通到要使用氣體的裝置。閥出口管做成與閥可分離的整體部件是有利的，以便容易替換。這樣，通過更換閥的一個部件，閥的所有遭受磨損的部分(就是閥出口管入口端與出口端的密封面)都能迅速和容易地替換。
閥出口管，或者至少它的通過氣流的內(nèi)部，最好是一般的圓筒形，因此它的入口和出口密封面容易制造。還有將閥出口管固定到閥內(nèi)的螺紋接頭也容易制造或裝配到圓筒體上。出口管由一種材料制造和有表面拋光，這樣在它與氣體之間的任何反應(yīng)可以減至最小。
閥室可以是大體上環(huán)形地設(shè)置在閥出口管的入口端周圍，這樣當閥打開和密封部件移動離開閥出口管入口端的密封面時，氣體有一個相當自由的路徑流入閥出口管，從而促進均勻的氣流進入和通過那里，因此有可能使氣流對閥出口管內(nèi)表面的有害沖擊和/或沖蝕減至最小。
密封部件最好連接到一個彈性膜，該膜的構(gòu)形適合于在閥出口的相對側(cè)密封閥室。如本技術(shù)眾所周知的那樣，在膜后面裝設(shè)一個致動器使密封部件往復(fù)運動，以便打開或關(guān)閉閥，其時膜彎曲但仍保持閥室相對環(huán)境大氣的密封。
閥室至少部分由可拆卸地包含在閥體內(nèi)的襯里部件和可往復(fù)的密封部件確定。這種襯里部件很容易更換，如由于磨損的緣因，可能有必要更換，或者當閥要用于不同種類的氣體時防止有害反應(yīng)和使性能最佳，也需要更換。
為減小由供應(yīng)氣體的氣筒產(chǎn)生的污染，可從閥室延伸一插管進入氣筒內(nèi)部，插管適于能讓氣體從氣筒內(nèi)距氣筒內(nèi)壁距離較遠的點處，經(jīng)由例如鐘形口，自由流動，插管在本技術(shù)中是眾所周知的。
現(xiàn)在將以舉例的方法并參考附加的閥示意圖描述本發(fā)明，所述閥是按照本發(fā)明用于超高純氣體。
圖示的閥1與氣筒3相連，并與通向一個裝置(未圖示)的導(dǎo)管5相連，所述裝置需要供應(yīng)氣筒3內(nèi)的超高純氣體。這些連接是由本技術(shù)領(lǐng)域所熟知的標準螺紋3a、5a構(gòu)成。閥1包括閥體7，閥體7包含一個密封部件9，密封部件通過致動器11往復(fù)移動(如圖示，沿水平軸線)從而在密封部件9一端的密封面13(由柔軟密封材料制成，如本技術(shù)領(lǐng)域所熟知)在閥室15內(nèi)移動并與在閥入口管19的入口端形成的環(huán)形密封面17進入和脫離接觸。在其另一端，即閥入口管19的出口端有另一個環(huán)形密封面21，用于密封柔軟材料的密封墊圈23，密封墊圈23又密封導(dǎo)管5的環(huán)形密封面25，這也如本技術(shù)領(lǐng)域所熟知。
閥出口管通過螺紋27a密封在襯里部件27內(nèi)，和襯里部件27滑入并通過彈性膜29可拆卸地安裝在閥體7內(nèi)，密封部件9連接到彈性膜上。插管31作為導(dǎo)管使氣體從氣筒3流入閥室15。
膜29通過致動器密封裝置33密封地安裝(例如通過焊接)在襯里部件27和閥體7的內(nèi)壁上，致動器密封裝置33也用于將襯里部件27鎖定在閥體7的突出的肩部35處。
導(dǎo)管5通過螺紋5a可拆卸地連接到連接部件37。連接部件37的形狀適于裝在閥體7的凹槽39內(nèi)，它是這樣設(shè)置，使連接部件37可以沿圖中水平軸線從右向左滑進凹槽39內(nèi)，但連接部件37不能圍繞那個軸線相對閥體7旋轉(zhuǎn)。這可以很方便地達到，即使連接部件37裝配進入凹槽39內(nèi)的那部分為六角形，“螺母形狀”的外形，凹槽39是相應(yīng)的形狀。通過螺帽41將連接部件37可折卸地但密封地安裝在閥體7上。連接部件37上設(shè)置螺帽41是極為有利的，因為它可以阻止當擰緊螺紋5a將導(dǎo)管5連接到閥1上時所施加的扭矩傳遞到閥的任何其它部分(特別是閥出口管19和它的密封面17，21)，有助于防止由于笨手笨腳地將用戶的導(dǎo)管擰緊到閥上所經(jīng)常發(fā)生的損害。
閥1是圖中表示在閉合位置，其中密封面13牢固地壓在閥出口管19的密封面17上。因此超高純氣體被密封在氣筒3內(nèi)，經(jīng)過插管31，由襯里部件27，膜29和閥出口管19的入口端確定的閥室15，但氣體不能流入導(dǎo)管43，導(dǎo)管43用于引導(dǎo)氣體通過閥出口管19，從閥1流出進入導(dǎo)管5。
在打開閥時，致動器11將密封部件9拉動(如圖示從右至左)離開閥出口管19，打斷在相應(yīng)的密封面13，17之間的密封接觸。氣體從密封面17的四周流進導(dǎo)管43以便從閥1排出，這種布置允許均勻的氣流通過導(dǎo)管43的橫截面，因此使氣體的“塞入”沖擊和對導(dǎo)管43壁可能的污染磨損減至最小。
在關(guān)閉閥1時，密封部件9和膜29又回到圖示位置，密封面13，17進入密封接觸，于是氣體又被限制在閥室15中。由于僅有的被氣體“浸潤”需要清掃的面積是導(dǎo)管43，閥出口管19的內(nèi)表面，由于它尺寸相對較小，并且是“直通的”一般圓筒形，容易清掃，因此可以容易地清掃閥1(例如為了把它從導(dǎo)管5卸下)。
閥可能遭受磨損的部分是閥出口管19兩端的密封面13和21。由于密封面13和21設(shè)置在一個整體的閥出口管19的相反兩端，并且形成密封面13和密封墊圈23的材料柔軟，因此任何這樣的磨損在一定程度上是可以改善的。當它的密封面尚看不出磨損時，可以方便地取下閥出口管19以便更換，例如只要擰下螺帽41和滑出連接部件31就可以卸下閥出口管19(很明顯，只有當氣筒3基本上沒有氣體時才可以進行這個操作)。
襯里部件27和/或閥出口管19容易更換(例如當筒3是空的和要用閥1輸送另一種氣體(混合物)，而這種氣體與制作襯里部件27以及閥出口管19的材料不相容時)，簡單地拿掉插管31，而后將致動器密封裝置33和密封部件9與膜29一起取下，就可將部件27和管19從閥體7滑出。
權(quán)利要求
1.一種用于超高純氣體的閥包括一確定閥室的閥體，閥室有一個供氣體排出的閥出口，和包含一個可以往復(fù)移動的密封部件，其特征在于，閥室與氣體源流體連通，密封部件沿大體上平行于從閥出口排出的氣流方向的軸線往復(fù)移動，進入和脫離與位于閥室內(nèi)的密封面的密封接觸和限定閥出口管的入口端，相對地，閥出口管的出口端形成閥的出口，一個襯里部件可拆卸地安裝在閥體內(nèi)，和與可往復(fù)的密封部件一起確定閥室的一部分，閥出口管可拆卸地連接其上。
2.按照權(quán)利要求1所述的閥，其特征在于，閥出口管的出口端被一密封面限定，以便密封用于傳送從閥排出的氣體到后續(xù)應(yīng)用的裝置。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的閥，其特征在于，閥出口管是一整體和可分離地取下。
4.按照權(quán)利要求1，2或3所述的閥，其特征在于，閥出口管是一般的圓筒形。
5.按照前述任何一項權(quán)利要求所述的閥，其特征在于，閥室是大體成環(huán)形地設(shè)置在閥出口管的入口端周圍。
6.按照前面任何一項權(quán)利要求所述的閥，其特征在于，包括一個柔性的膜，密封部件連接到膜上，該膜的構(gòu)形適于在閥出口的相反側(cè)密封閥室。
7.按照前面任何一項權(quán)利要求所述的閥，其特征在于，當連接到包含氣體的氣筒時，包括一個插管從閥室延伸到氣筒內(nèi)部，適于允許氣體從氣筒內(nèi)距筒壁較遠的點處自由流出，通過插管而后進入閥室。
全文摘要
一種超高純氣體的閥,包括一確定閥室的閥體,閥室有一供氣體排出的閥出口并含有一可以往復(fù)移動的密封部件,閥室與氣體源流體連通,和密封部件沿大體上平行于從閥出口排出的氣流方向的軸線往復(fù)移動,進入和脫離與位于閥室內(nèi)的密封面的密封接觸和限定閥出口管的入口端,相對地,閥出口管的出口端形成閥的出口。閥有少的浸潤面積,容易清掃,閥的設(shè)計即減少了磨損,同時也把磨損限制到一個部件,此部件在需要時容易替換。
文檔編號F16K1/30GK1273336SQ00108240
公開日2000年11月15日 申請日期2000年4月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月6日
發(fā)明者R·霍格勒, P·布克利, K·克羅斯, D·比爾克, K·伊諾伊, J·維爾特 申請人:英國氧氣集團有限公司