CN1409039A - 提升型阀密封机构 - Google Patents

Abstract

一种提升型阀密封机构，可使密封构件不脱开槽、且不产生金属接触，其中，使安装密封构件17的槽15的口部15a宽度比内部最大宽度窄，槽15的断面积比上述密封构件17断面积小；并使密封构件17收容于槽15内部的部分的最大宽度比上述槽口部宽度大，且使口部15a的宽度沿整周一定，在形成槽15内部的内壁上穿设连通槽15内部与槽15外部的连通孔33、34。

Description

提升型阀密封机构

技术领域

本发明涉及提升型阀密封机构，更详细一点说，涉及使用密封构件对提升型阀进行密封的二通换向阀等中，防止上述密封构件脱离的阀密封机构。

背景技术

在现有技术中，有这样一种提升型阀密封机构为公众所知，如图8所示，在阀本体1内，形成为口部2a宽度比内部宽度小的楔形槽状的槽2，在该槽2内，安装着具有橡胶弹性并压接于阀座3的密封构件4，并可防止密封构件4从槽2脱离。

但是，在这样的提升型阀密封机构中，在密封构件4对阀座3的压接力过大情况下或在使用易变形密封构件4情况下，如图9所示，密封构件4完全压入槽2内，阀本体1与阀座3直接接触，有产生所谓金属接触的问题。

这种金属接触，由于成为由摩擦·磨损产生金属粉的原因，在像半导体制造装置那样要求清洁环境的设备中，必须极力避免。

本发明的技术课题，即在于提供密封构件不从槽中脱出、且不产生金属接触的提升型阀密封机构。

发明内容

为解决上述课题，本发明的提升阀密封机构，在流路中周设阀座，通过使阀本体在与该阀座面成直角方向移动而接离该阀座来使上述流路开闭的提升型阀密封机构中，其特征在于，在上述阀座或上述阀本体一方上设置的环状槽中，安装由密封上述阀本体与上述阀座间的弹性体构成的环状密封构件；上述槽形成为：其口部宽度比内部最大宽度窄，且其断面积比上述密封构件断面积小；同时，该密封构件的收容于槽内部的部分的最大宽度形成得比上述槽的口部宽度大；在上述密封构件压接或非压接于对向密封面时的任何状态，都保持从上述槽口部突出的状态。

这样，当密封构件压接于对向密封面时，可避免像图9中所示那样阀本体1与阀座3的直接接触、即所谓金属接触，可防止由这种金属接触引起的摩擦.磨损产生金属粉。

另外在本发明的上述提升阀密封机构中，上述槽的口部沿整周具有一定宽度；该槽的内部由底壁面和从该底壁面两端向上述口部连成的一对侧壁面构成的内壁形成；上述密封构件具有和从该槽的底壁面至侧壁面的内壁间形成间隙的剖面形状；其特征在于，在形成该间隙的上述内壁的侧壁面上，穿设着连通槽的内部与槽的外部的连通孔。

这样，在密封构件压接对向密封面时，在可避免上述金属接触的同时，可使密封构件与槽内壁间形成的间隙中的空气通过上述连通孔跑到槽的外部，由于密封构件表面与槽内壁基本上可密贴，加上上述槽口部狭窄的作用，在密封构件离开对向密封面时，可更加可靠地防止该密封构件从槽脱开。

在上述间隙分别形成于上述密封构件和上述槽内周侧的内壁与外周侧的内壁间的情况下，更好一点是在内周侧的侧壁面与外周侧的侧壁面上分别穿设上述连通孔。

这时，也可由上述各连通孔分别连通上述槽内部和位于夹着上述阀本体的两侧的各流路。

在上述提升阀密封机构中，将上述阀本体设于连结二口的流路中，使上述二口中的一口可连接真空泵。

另外，上述密封构件断面可做成大致圆形。

在设定上述密封构件直径为A、上述密封构件从槽的突出部的长度为E、上述槽口部宽度为B、上述槽内部宽度为D时，下述关系更合适：B/A＝0.80～0.95，B/D＝0.70～0.85，E/A＝0.25～0.35。

这样，本发明的提升型阀密封机构，不管是哪种材料构成的密封构件，都能发挥良好的密封作用，而采用由外力变形不易复原，即易残留塑性变形，且容易紧贴的弹性体制成的O形环等作密封构件时尤其有效。

附图说明

图1是具有本发明第一实施例的密封机构的提升型阀主要部分的纵剖面图。

图2是本发明第一实施例的提升型阀密封机构无负荷状态放大剖面图。

图3是本发明第一实施例的提升型阀密封机构有负荷状态放大剖面图。

图4是具有本发明第二实施例的密封机构的提升型阀要部的纵剖面图。

图5是本发明第二实施例的提升型阀密封机构放大剖面图，是图7的I-I放大剖面图。

图6是用于本发明第二实施例的提升型阀密封机构的密封构件的放大剖面图。

图7是从底面侧看本发明第二实施例的阀本体的放大图。

图8是现有提升型阀密封机构无负荷状态放大剖面图。

图9是现有提升型阀密封机构有负荷状态放大剖面图。

图10是本发明者先前开发的提升型阀密封机构的放大剖面图，是图11的II-II放大剖面图。

图11是从底面看本发明者先前开发的提升型阀密封机构的阀本体的放大图。

具体实施方式

下边借附图详细说明本发明实施例。

图1表示了本发明提升型二通换向阀的第一实施例，该提升型二通换向阀10，具有大致成圆筒状的阀体11，在该阀体11轴线方向前端部形成用于连接真空室(图中略)的第一口12，在和阀体11的轴线方向垂直的方向，开设用于连接真空泵(图中略)的第二口13，在阀体11内部，设有开闭连结第一与第二口12、13的流路R的阀机构。

上述阀机构由阀座16、阀本体14与密封部S构成。其中阀座16形成于连结两口12、13的流路R中；阀本体14在阀体11的轴线1方向、即与上述阀座16形成的阀座面垂直的方向移动，由相对上述阀座16的接离来开闭阀机构；密封部S形成于向着该阀体14的上述阀座16侧的相对面14a上，成环形。

上述阀座16形成于第一口12一侧的断面略成圆形的流路R的周壁；上述阀本体14略成圆板状，在其相对面14a的周缘近旁具有密封部S，将该相对面14a向着上述第一口12对着上述阀座16配置，由驱动机构E驱动，在阀机构闭锁时，上述密封部S抵接于形成对向密封面的上述阀座16；在阀机构打开时，上述密封部S从上述阀座16离开。

上述驱动装置E安装于与上述阀体11的第一口12相反一侧的位置，具有由流体压力作用所作动驱动阀本体14的活塞18、活塞18自由滑动地配设的活塞室19、和将阀本体14与活塞18相互连结并沿上述轴线l方向延伸的阀轴20。

如详述，阀轴20的前端部配入位于阀本体14的上述相对面相反一侧的背面14c的大致中央部，牢固固定不会拔脱，其后端部可自由滑动并气密性地贯穿作为上述驱动装置E的活塞室19与上述阀体11的隔开壁的台座21、突出到活塞室19内、并气密性地连结活塞18。

活塞18具有其外周气密性地滑接活塞室19内壁的密封件22与导向环23，在活塞18与台座21间的活塞室19，连通开设于阀体11侧壁的操作口24。

在阀体11内部，在阀本体14与台座21间，缩设着对阀本体14向闭锁方向施加弹性力的弹簧25；同时，在夹于阀体11内壁片与台座21间的波纹管保持部26与阀本体14间，设有内包保护阀轴20与弹簧25的波纹管27。

上述密封部S，由环状槽15与密封构件17构成，其中环状槽15形成于阀体14的相对面14a侧的周缘部；密封构件17整体上形成环状、断面大致成圆形，由因外力变形比较难以复原的弹性体构成；该密封部S对着阀座16抵接于上述阀本体14。在闭锁阀机构时，安装于上述槽15内的密封构件17、通过压接于上述阀座16而密封于阀本体14与阀座16间。

如图2所示，上述槽15是由开口于上述相对面14a的口部15a和底部15c与从该底部15c两侧连到上述口部15a的一对侧部15b构成的内壁形成的内部所构成，在上述侧部15b的位置槽宽形成最大宽度。

这里，上述两侧部15b具有平滑的曲线、将上述底部15c与上述口部15a连结起来，该口部15a平滑地连接上述相对面14a。

与上述密封构件17的收容于该槽15内的部分的最大宽度(密封构件17的断面直径)相比，上述口部15a的宽度小、而其内部的最大宽度要大，即，上述口部15a的宽度形成得比槽15内部最大宽度小；而且上述槽15的断面积设定得比密封构件17的断面积小，如图3所示，当密封构件17压接于阀座16时，即使在由该压接负荷压缩变形时，密封构件17也保持经常从槽15向外部突出来的状态、且不会从槽15中脱出。

这里，槽15与密封构件17的具体关系，在图2中，设密封构件17在无负荷状态下的直径为A，从槽15突出来的突出部17a的长度为E，槽15的口部15a宽度为B，槽15内部宽度为D，依本发明者的经验，可确定于如下合适范围：B/A＝0.80～0.95，B/D＝0.70～0.85，E/A＝0.25～0.35。

提升型二通换向阀，由于上述这样构成，因此，通常情况下，由上述缩设的弹簧25的弹力使密封构件17压接于阀座16，阀本体14闭锁流路R，在这种状态，即使使真空泵运转，真空室内的气体也不会从第一口12排向第二口13。

现在，如果压缩空气等的压力流体慢慢被加压并从操作口24供给到活塞室19，活塞室19内流体压力上升，阀本体14连同活塞18，克服弹簧25的弹力移动到阀体11后端侧。由此，密封构件17离开阀座16，流路R敞开。

如使活塞室19内的压力流体从操作口24排出，由于阀本体14在弹簧25的弹力作用复位，密封构件17压接于阀座16，闭锁流路R。

在该提升型二通换向阀的密封机构中，由于将收纳于上述槽15内部部分的最大宽度(断面直径)比上述口部15a的宽度还大的密封构件17安装于具有比内部最大宽度窄的口部15a的槽15内；从而，密封构件17，在阀本体14关闭时，压接紧贴于阀座16；在阀本体14打开时，即使由所贴附的阀座16向离开槽15的方向拉，密封构件17从槽15的脱离也为狭窄口部15a所阻止。

而且，由于密封构件17的断面积设定得比槽15的断面积大，即使密封构件17压接阀座16受载荷作用压缩变形，压入槽15内，密封构件17也常保持从槽15向外部突出的状态，在阀本体14与阀座16间，由于形成了间隙(参照图3)，作为密封构件17的材料，由于外力作用下变形比较难以复原，故即使是使用比较容易形成残余塑性变形的弹性材料，也可以可靠地避免金属接触。

但是，在上述第一实施例的提升型阀密封机构中，在密封构件17与槽15内壁间存在间隙G，如图3所示，在阀本体14抵接阀座16时，密封构件17变形压入上述槽15内，所以被关闭进上述间隙G的空气被压缩。这样，在上述阀本体14离开阀座16时，由于由上述间隙G中被压缩的空气作用着将上述密封构件17从槽15推出的反弹力，为更可靠地避免上述密封构件17从槽15的脱离，最好是尽可能不存在上述间隙G，使密封构件17表面紧贴槽15内壁。

因此，本发明人开发了图10与图11所示阀密封机构。该阀密封机构的密封部S由密封构件17与槽15所构成，其中密封构件17的断面积比形成于阀本休14的槽15的断面积大；槽15是口部15a的宽度比槽15内部的最大宽度窄，而且内部壁面形成几乎与上述密封构件17外面紧密相贴的形状。由于这样，尽可能限制了密封构件17的外面与槽15内壁间形成的间隙。但是由于要实现完全无间隙现实上是比较困难的，当密封构件17压接于阀座16时，形成了使该间隙的空气跑出到槽15外部的缺口31，该缺口31从槽15口部15a侧切入具有比槽15最大宽度还大的直径的圆柱状切深。

但是，在上述这样的阀密封机构中，在设置槽15的上述缺口31的位置，为防止上述密封构件17脱离而做窄的口部15a被削去，由于开口宽度变得比上述密封构件17的最大宽度(即直径)还大，由于密封构件17的紧贴等，以设置上述缺口31的位置为起点，上述密封构件17有可能从槽15脱出，未必可充分避免密封构件17从槽15的脱离。

图4～图7所示本发明第二实施例，是鉴于上述问题而开发的，在可防止金属接触的同时，也可更可靠地避免密封构件17从槽15脱离；在阀本体14与阀座16间，可确保更加稳定而良好的密封性能。

这里，对于与上述第一实施例相同构成，在图中使用相同符号，为避免重复省去说明。

在本实施例中，密封部S，如图5～图7所示，对于与第一实施例相同尺寸形状的槽15，安装着有着相同尺寸关系的密封构件17；另外，在形成该槽15内部的内壁上，穿设了连通该槽15内部与槽15外部的连通孔33、34。

即，在本实施例中，是在上述第一实施例的提升型阀密封机构中，在槽15内壁上穿设着连通槽15内部与外部的连通孔33、34。

上述连通槽15内外的连通孔33、34，在阀机构关闭、上述密封构件17压接于上述阀座16时，起到使该密封构件17表面与上述槽15内壁间形成的间隙G中的空气跑到槽15外部的作用；它由连通上述槽15内部、与上述阀本体14的侧面14b和阀本体14的相对面14a间的第一连通孔33与第二连通孔34构成。

具体而言，第一连通孔33由从位于上述槽15外周侧的侧部15b贯穿上述阀本体14的侧面14b的贯穿孔形成；而第二连通孔34则由与第一连通孔33同轴并穿设位于上述槽15内周侧的侧部15b的侧部孔34a、和从该侧部孔34a的前端部贯穿阀本体14的相对面14a的纵贯穿孔34b形成。即，上述槽15的内部，通过上述第一连通孔33连通第二口13侧的流路R；而通过上述第二连通孔34连通第一口12侧的流路R。

当闭锁上述阀机构使阀本体14抵接于阀座16时，上述密封构件17的突出部17a压接于阀座16的同时，上述密封构件17变形、压入槽15内部，由于该槽15内部为上述密封构件17所充满，槽15内壁与密封构件17间形成的上述间隙G中的空气，通过上述连通孔33、34压出到外部，密封构件17表面基本上成紧贴上述槽15内壁的状态。

这样，当阀本体14离开阀座16时，可以限制由上述间隙G中压缩空气产生的使密封构件17推出上述槽15方向的反弹力，而且由于由槽15的狭窄口部15a将密封构件17保持于槽15的内部，可更可靠地防止上述密封构件17从上述槽15脱开。

而且，与第一实施例一样，由于密封构件17的断面积设定得比槽15的断面积大，当密封构件17压接于阀座16受到负荷压缩变形、压入槽15内时，密封构件17也可常保持从槽15向外部突出的状态，由于在阀本体14与阀座16间形成间隙(参照图3)，作为密封构件17的材料，即使使用因外力变形比较难以复原的材料、即比较易于残留塑性变形的弹性材料，也可可靠地避免金属接触。

以上详述了本发明的提升型阀密封机构的各实施例，但本发明并不局限于上述各实施例，在不脱离本发明的保护范围内所述的发明主旨的范围内，设计上可做种种变更。

上述各实施例的提升型阀密封机构，不管哪种弹性材料构成的密封构件17，只要能发挥良好的密封性能，外力引起变形难以复原、即易于残留塑性变形，而且易于紧贴上，在采用由这样的弹性体做成的O形环等作为密封构件17时都是特别有效的。

在上述各实施例中，说明了二通换向阀，但也不限于此，当然也适用于其他提升型阀密封机构。

前述在阀本体14上形成密封部S，也可用以下方式代替在阀座16侧形成同样的密封部S，使阀本体14的相对面14a做成对向密封面的密封机构，也可望取得同样的效果。

按照详述的本申请第一方面的提升型阀密封机构，密封构件，由于被安装到口部狭窄的槽内，不会从槽内脱出到外部；而且由于密封构件的断面积设定得比槽的断面积大，密封构件常处于从槽突出来的状态，可避免金属接触，确保良好的密封性能。

另外，按照本申请第二方面的提升型阀密封机构，除上述第一方面的效果之外，当阀本体抵接阀座、密封构件强力压接于阀座时，即使由弹性体构成的密封构件被压入槽内部，上述密封构件与槽内壁间形成的间隙中的空气通过连通孔跑到槽外，由于密封构件表面与槽内壁基本上成紧贴状态，在阀本体离开阀座时，由于可限制由上述间隙中的压缩空气产生的使密封构件从上述槽推出的方向的反弹力，故可更可靠地防止密封构件从槽中推出脱离，在阀本体与阀座间可确保稳定而良好的密封性能。

Claims (7)

1.一种提升型阀密封机构，在流路中周设阀座，通过使阀本体在与该阀座面成直角方向移动而接近离开该阀座来使上述流路开闭的提升型阀密封机构中，其特征在于，

在上述阀座或上述阀本体一方上设置的环状槽中，安装由密封上述阀本体与上述阀座间的弹性体构成的环状密封构件；

上述槽形成为：其口部宽度比内部最大宽度窄，且其断面积比上述密封构件断面积小；

该密封构件的收容于槽内部的部分的最大宽度形成得比上述槽的口部宽度大；

在上述密封构件压接或非压接于对向密封面时的任何状态，都保持从上述槽口部突出的状态。

2.按权利要求1所述的提升型阀密封机构，其特征在于：

上述槽的口部沿整周具有一定宽度；

该槽的内部由底壁面和从该底壁面两端向上述口部连成的一对侧壁面构成的内壁形成；

上述密封构件具有和从该槽的底壁面至侧壁面的内壁间形成间隙的剖面形状，

在形成该间隙的上述内壁的侧壁面上，穿设着连通槽的内部与槽的外部的连通孔。

3.按权利要求2所述的提升型阀密封机构，其特征在于：上述间隙分别形成于上述密封构件和上述槽的内周侧内壁与外周侧内壁间，在内周侧的侧壁面与外周侧侧壁面上分别穿设上述连通孔。

4.按权利要求2或3所述的提升型阀密封机构，其特征在于：由上述各连通孔分别连通上述槽内部和位于夹着上述阀本体的两侧的各流路。

5.按权利要求1～4中任一项所述的提升型阀密封机构，其特征在于：上述阀本体设于连结二口的流路中，上述二口中的一方的口连接真空泵。

6.按权利要求1～5中任一项所述的提升型阀密封机构，其特征在于：上述密封构件其断面基本成圆形。

7.按权利要求6所述的提升型阀密封机构，其特征在于：设定上述密封构件直径为A，上述密封构件从槽突出部的长度为E，上述槽口部宽度为B，上述槽内部宽度为D，则有如下关系成立：B/A＝0.80～0.95，B/D＝0.70～0.85，E/A＝0.25～0.35。

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