DE69621192T2

DE69621192T2 - Durchflussregler

Info

Publication number: DE69621192T2
Application number: DE69621192T
Authority: DE
Inventors: C/O Fujikin Incorporated Itoi; C/O Fujikin Incorporated Kojima; C/O Fujikin Incorporated Yamaji
Original assignee: Fujikin Inc
Current assignee: Fujikin Inc
Priority date: 1995-07-19
Filing date: 1996-07-16
Publication date: 2002-11-14
Anticipated expiration: 2016-07-17
Also published as: IL118891A0; IL118891A; TW405018B; DE69621192D1; KR100473038B1; CA2181527A1; EP0754896B1; KR970006936A; US5771919A; EP0754896A3; EP0754896A2; JPH0932954A; JP3605705B2

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Fluidsteuervorrichtungen wie beispielsweise Ventile, Massendurchflußsteuerungen oder Druckregler gemäß des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Es sind bereits Fluidsteuervorrichtungen bekannt, die einen Steuerungshauptkörper mit seitlich offenem Einlaß- und Auslaßkanal, und einen Betätigungsbereich zum Öffnen und Schließen der Kanäle aufweisen, der einteilig mit dem Hauptkörper ausgebildet ist, wodurch die Flußrichtung geändert oder die Durchflußrate oder der Druck reguliert wird. Bei der Herstellung eines Fluidsteuerungsapparates mit verschiedenen solcher Fluidsteuervorrichtungen in Kombination werden die Hauptkörper der Steuerungen miteinander verbunden (siehe J-A-172 265/1993).
Wenn der Betätigungsbereich der herkömmlichen Fluidsteuervorrichtung nicht ordnungsgemäß arbeitet, muß dieser ersetzt werden, wozu bei dem Fluidsteuerungsapparat mit Fluidsteuervorrichtungen, deren Hauptkörper untereinander verbunden sind, der gesamte Apparat demontiert werden muß, um eine der Steuerungen auszutauschen. Das Austauschen erfordert einen zeitraubenden, mühsamen Vorgang, durch den die Wartung unbequem ist.
Eine Fluidsteuervorrichtung der zuvor beschrieben Art ist auch aus der DE-A-22 23 115 bekannt. Das aus dieser Druckschrift bekannte Fluidsteuerungssystem umfaßt einen Hauptkörper, der mit einem Einlaßkanal und einem Auslaßkanal ausgebildet ist, die jeweils ein nach unten offenes Ende aufweisen. Der Hauptkörper weist ferner einen Betätigungsbereich auf, der einteilig mit dem Hauptkörper ausgebildet ist. An dem Hauptkörper ist lösbar ein Verbindungselement befestigt, und das Verbindungselement ist mit einem Auslaß- und einem Einlaßkanal ausgebildet, die mit dem entsprechenden Einlaß- und Auslaßkanal des Steuerungshauptkörpers verbunden sind. Zwischen dem Steuerungshauptkörper und dem Verbindungselement sind zwei Dichtungen vorgesehen.
Wenn der Betätigungsbereich des Fluidsteuervorrichtung nicht ordnungsgemäß funktioniert, muß dieser entsprechend ausgetauscht werden. Zu diesem Zweck müssen die Schrauben, mittels derer der Steuerungshauptkörper mit dem Verbindungselement verbunden ist, entfernt werden, so daß die beiden Dichtungen, die zwischen dem Steuerungshauptkörper und dem Verbindungselement vorgesehen sind, ebenfalls entfernt und anschließend neu eingesetzt werden müssen, bevor ein neuer Steuerungshauptkörper an dem Verbindungselement befestigt werden kann. Das Austauschen erfordert einen zeitaufwendigen Vorgang, der dazu führt, daß der Apparat unbequem zu warten ist.
Die US-A-4 796 896 offenbart weiterhin eine Dichtungsanordnung, die einen starren Behälter und zwei Dichtungskörper umfaßt, die aus einem elastomerischen Material ausgebildet und fest an dem Rückhalteelement angeordnet sind, so daß die gesamte Anordnung ausgetauscht werden muß, sobald eine der Dichtungen nicht ordnungsgemäß funktioniert.
Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fluidsteuervorrichtung mit einem Betätigungsbereich zu schaffen, der schnell ausgetauscht werden kann, wenn er nicht ordnungsgemäß funktioniert.
Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 vertikale Querschnittansicht einer Fluidsteuervorrichtung, welche die Erfindung verkörpert;
Fig. 2 ist eine vergrößerte vertikale Querschnittansicht einer Dichtung;
Fig. 3 ist eine vergrößerte Draufsicht eines Rückhalteelementes und von Dichtungen;
Fig. 4 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Rückhalteelementes und
Fig. 5 ist eine vergrößerte, teilweise gebrochene perspektivische Ansicht und zeigt die Dichtung.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Die Bezeichnungen "aufwärts", "abwärts", "rechts" und "links" werden in der folgenden Beschreibung in Bezug auf die Position der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung verwendet.
Fig. 1 zeigt einen Fluideinlaßseitenbereich eines Fluidsteuerapparates, der in einem System zur Halbleiterfertigung verwendet wird. Ein erstes Schaltventil 2 und ein zweites Schaltventil 4 sind an der linken Seite (Stromabwärts-Seite) eines Einlaßrohrverbindungselementes 1 angeordnet.
Das erste Schaltventil 2 umfaßt einen Ventilhauptkörper 6, der mit einem abwärts offenem Einlaßkanal 42 und Auslaßkanal 43 ausgebildet ist, einen Betätigungsbereich 7 zum Öffnen und Schließen des Auslaßkanals 43, wobei der Betätigungsbereich 7 an dem Ventilhauptkörper 6 angeordnet und einteilig mit diesem ausgebildet ist, und ein Verbindungselement 11, das unterhalb des Ventilhauptkörpers 6 angeordnet ist. Das Verbindungselement 11 ist mit einem Einlaßkanal 41, um einen Einlaßkanal 40 des Verbindungselementes 1 mit dem Einlaßkanal 42 des Hauptkörpers 6 zu verbinden, einem nach links offenen Auslaßkanal 44, der mit dem Auslaßkanal 43 des Hauptkörpers 6 verbunden ist, und einem Nebenkanal 45 versehen, der von dem Auslaßkanal 44 abzweigt und ein Drucksensorbefestigungselement 3 umfaßt. Der Ventilhauptkörper 6 weist einen zylindrischen Bereich 14 und einen rechteckigen Flanschbereich 15 auf, der an dem oberen Ende des Bereiches 14 ausgebildet ist. Der zylindrische Bereich 14 ist in einer oberen, in dem Verbindungselement 11 ausgebildeten Aussparung 16 angeordnet und an dem Verbindungselement 11 mittels Schrauben 17 befestigt, die sich von oben an den entsprechenden vier Ecken des Flanschbereich durch den Flanschbereich 15 erstrecken. Folglich kann der Betätigungsbereich 7 des ersten Schaltventils 2, wenn er nicht ordnungsgemäß funktioniert, von dem Verbindungselement 11 zusammen mit dem Ventilhauptkörper 6 entfernt werden.
Das zweite Schaltventil 4, das den gleichen Aufbau wie das erste Schaltventil 3 aufweist, außer daß das Drucksensorbefestigungselement fehlt, umfaßt einen Ventilhauptkörper 8, der mit einem abwärts offenen Einlaßkanal 47 und Auslaßkanal 48 ausgebildet ist, einen Betätigungsbereich 9, der an dem Hauptkörper 8 angeordnet und einteilig mit diesem ausgebildet ist, um den Auslaßkanal 48 zu öffnen und zu schließen, und ein Verbindungselement 12, das unterhalb des Hauptkörpers 8 angeordnet ist. Das Verbindungselement 12 ist mit einem Einlaßkanal 46 ausgebildet, um den Auslaßkanal 44 des Verbindungselementes 11 des ersten Schaltventils 2 mit dem Einlaßkanal 47 des Hauptkörpers 8 des zweiten Schaltventils 4 zu verbinden, und ferner mit einem nach links offenen Auslaßkanal 49, der mit dem Auslaßkanal 48 des Hauptkörpers 8 des zweiten Schaltventils 4 verbunden ist. Der Ventilhauptkörper 8 umfaßt einen zylindrischen Bereich 18 und einen rechteckigen Flanschbereich 19, der am oberen Ende des Bereiches 18 ausgebildet ist. Der zylindrische Bereich 18 ist in einer oberen Aussparung 20 angeordnet, die mit einem Verbindungselement 12 ausgebildet ist, und an dem Verbindungselement 12 mittels Schrauben 21 befestigt, die sich von oben durch den Flanschbereich 19 erstrecken. Folglich kann der Betätigungsbereich 9 des zweiten Schaltventils 4 zusammen mit dem Ventilhauptkörper 8 von dem Verbindungselement 12 entfernt werden, wenn er nicht ordnungsgemäß funktioniert.
Das Verbindungselement 11 des ersten Schaltventils 2 ist mit dem Verbindungselement 12 des zweiten Schaltventils 4 mittels einer Schraube 22 verbunden, die sich durch das Verbindungselement 11 erstreckt und von rechts in das Verbindungselement 12 geschraubt ist. Die Schraube 22 wird bei der Demontage des gesamten Apparates entfernt. Zwischen dem Verbindungselement 11 und dem Verbindungselement 12 ist eine Dichtung 27 vorgesehen. Die Dichtung 27 dient der Verbindung der beiden Kanäle 44, 46, wobei es sich bei ihr um eine herkömmliche Dichtung handeln kann. Die Verbindungselemente 11, 12 können, auch wenn sie hier voneinander getrennt sind, als einteiliges Element ausgebildet sein. Die Dichtung ist in diesem Fall nicht erforderlich.
Es ist auch eine Dichtung 26 zwischen dem zylindrischen Bereich 14 des Ventilhauptkörpers 6 des ersten Schaltventils 2 und dem oberen ausgesparten Bereich 16 des Verbindungselementes 11 vorgesehen. Die Dichtung 26 wird eingesetzt, sobald zwei Kanäle mit zwei entsprechenden Kanälen in Verbindung stehen, d. h., sobald die Einlaßkanäle 42, 41 des Hauptkörpers 6 und das Verbindungselement 11 sowie seine Auslaßkanäle 43, 44 miteinander verbunden sind. Bei der Dichtung 26 handelt es sich um eine noch unbekannte Dichtung.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2 umfaßt die Dichtung 26 eine erste ringförmige Dichtung 28, die zwischen einem das abwärts offene Ende des Einlaßkanals 42 definierenden Kantenbereich des Ventilhauptkörpers 6 angeordnet ist, und einen Kantenbereich des Verbindungselementes 11, der das aufwärts offene Ende des Einlaßkanals 41 definiert und gegenüber dem Kantenbereich angeordnet ist, eine zweite ringförmige Dichtung 29, die zwischen einem das abwärts offene Ende des Auslaßkanals 43 definierenden Kantenbereich des Ventilhauptkörpers 6 und einem Kantenbereich des Verbindungselementes 11 angeordnet ist, der das aufwärts offene Ende des Auslaßkanals 44 definiert und gegenüber dem zuletzt genannten Kantenbereich angeordnet ist, ein Halteelement 30, das die beiden Dichtungen 28, 29 hält und an dem Ventilhauptkörper 6 befestigt ist, und einen Federstift 31 zur Positionierung des Rückhalteelementes 30. Den gegenüberliegenden Kantenbereiche, welche die offenen Enden des Einlaßkanäle 41, 2 und der Auslaßkanäle 43, 44 definieren, wurde mittels Stirnsenken eine glatte Oberfläche verliehen, wie es bei Positionsziffer 32 angezeigt ist, um einen guten Kontakt zu den Dichtungen 28 oder 29 herzustellen und die Dichtung stabil zu positionieren. Auf das Stirnsenken 32 kann sich ein Polieren derjenigen Flächen anschließen, die mit den Dichtungen 28, 29 in Kontakt gebracht werden.
Das Rückhalteelement 30 hat die Form eines einteiligen Bauteiles aus einer Platte aus rostfreiem Stahl. Wie genauer in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, umfaßt das Rückhalteelement 30 einen Ringbereich 33, mehrere Körperhaltenasen 34, die sich von dem Ringbereich 33 aufwärts erstrecken und der Befestigung des Rückhalteelementes 30 an dem Ventilhauptkörper 6 dienen, und Dichtungshalteklauen 35, 36, die sich zum Halten der Dichtungen von dem Ringbereich 33 radial einwärts erstrecken. Es sind vier Körperhaltenasen 34 vorgesehen, die in gleichen Abständen voneinander angeordnet und leicht einwärts gebogen sind, um mit ihrer Federkraft einen Bereich geringen Durchmessers 14a zu halten, der am unteren Ende des zylindrischen Bereiches 14 des Ventilhauptkörpers 6 ausgebildet ist. Es sind zwei Arten von Dichtungshalteklauen 35, 36 vorgesehen, nämlich vier große Klauen 35, die gleichmäßig voneinander beabstandet sind und sich bis nahe der Mitte des Ringbereiches 33 erstrecken, und vier kleine Klauen 36, die zwischen den großen Klauen 35 positioniert sind. Die Klauen sind leicht federnd ausgebildet. Die Dichtung 29 ist durch die inneren Enden der vier großen Klauen 35 gehalten. Die erste Dichtung 28 ist durch die gegenüberliegenden Seitenkanten der benachbarten zwei großen Klauen 35 und das innere Ende der zwischen diesen großen Klauen 35 angeordneten kleinen Klauen 36 gehalten. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die ersten und zweiten Dichtungen 28, 29 entsprechend für die zwei Arten von Kanälen vorgesehen, nämlich für die Einlaßkanäle 41, 42 und für die Auslaßkanäle 43, 44, wobei vier um die zweite Dichtung 29 angeordnete Dichtungen durch das Rückhalteelement 30 gehalten werden können, und zwar jeweils durch die gegenüberliegenden Seitenkanten zwei benachbarter großer Klauen 35 und das innere Ende der zwischen diesen angeordneten kleinen Klaue 36. Folglich kann das Rückhalteelement für Paare gegenüberliegender Einlaß- und Auslaßkanäle verwendet werden. Die Dichtungshalteklauen 35 oder 36 des Rückhalteelementes 30 sind nicht auf eine Anzahl von vier beschränkt; die Anzahl der Klauen kann mit der Anzahl von zu haltenden Dichtungen 28 oder 29 geändert werden.
Wie in Fig. 5 gezeigt ist, ist eine ringförmige Nut 37 zum Eingreifen der Dichtungshalteklauen 35, 36 des Rückhalteelementes 30 am Außenumfang jeder ersten Dichtung 28 und zweiten Dichtung 29 ausgebildet, so daß die Dichtungen 28, 29 von dem Rückhalteelement 30 verläßlich gehalten und ordnungsgemäß positioniert sind. Folglich ist es unwahrscheinlich, daß sich, selbst wenn der Ventilhauptkörper 5 wiederholt ein- und ausgebaut wird, die Dichtungen 28, 29 relativ zum Hauptkörper 6 und zum Verbindungselement 11 anheben, so daß die Dichtungseigenschaften der gegenüberliegenden Bereiche des Hauptkörpers 6 und des Verbindungselementes 11 gewährleistet sind.
Eine gleiche Dichtung 26 ist auch zwischen dem zylindrischen Bereich 18 des Ventilhauptkörpers des zweiten Schaltventils 4 und dem oben ausgesparten Bereich 20 des Verbindungselementes 18 des Ventils 4 angeordnet.
Obwohl Fig. 4 nur den Fluideinlaßseitenbereich des Fluidsteuerapparates zeigt, kann auch die Stromabwärtsseite des Apparates mit einer geeigneten Anordnung von Ventilen ähnlich der Schaltventile 2, 4 und anderen Fluidsteuervorrichtungen versehen werden, wie beispielsweise einer Massendurchflußsteuerung zum Steuern der Durchflußrate des Fluids, ein Druckregulator zum Steuern des Druckes des Fluids und ein Ventil zum Ändern der Strömungsrichtung. Bei jedem dieser Fluidsteuervorrichtungen ist ein Steuerungshauptkörper an einem Verbindungselement befestigt, das mittels von oben eingeschraubten Schrauben unterhalb des Hauptkörpers befestigt ist, und die benachbarten Verbindungselemente sind untereinander mittels seitlich eingeschraubten Schrauben verbunden. Wenn der Betätigungsbereich einer dieser Steuerungen nicht ordnungsgemäß funktioniert, so kann der Betätigungsbereich von dem Verbindungselement zusammen mit dem Steuerungshauptkörper entfernt werden.

Claims

1. Fluidsteuervorrichtung mit einem Hauptkörper (6, 8), der mit einem Einlaßkanal (42, 47) und einem Auslaßkanal (43, 48) versehen ist, die jeweils ein nach unten offenes Ende aufweisen, und einem Betätigungsbereich (7, 9), der einteilig mit dem Hauptkörper (6, 8) ausgebildet ist, einem Verbindungselement (11, 12), das mit einem Einlaßkanal (41, 46) und einem Auslaßkanal (44, 49) ausgebildet ist, die jeweils ein nach oben offenes Ende aufweisen und entsprechend mit dem Einlaßkanal (42, 47) und dem Auslaßkanal (43, 48) des Hauptkörpers (6, 8) verbunden sind, wobei das Verbindungselement (11, 12) entfernbar an dem Hauptkörper (6, 8) befestigt ist, und einem Dichtungselement (26), das zwischen dem Hauptkörper (6, 8) und dem Verbindungselement (11, 12) angeordnet ist, wobei der nach oben offene Einlaßkanal (41, 46) und der nach oben offene Auslaßkanal (44, 49) des Verbindungselementes (11, 12) jeweils an einem anderen Ende seitlich offen sind und das Dichtungselement (26) eine erste Dichtung (28), die zwischen einem Kantenbereich des Hauptkörpers (6, 8), der sein nach unten offene Ende des Einlaßkanals (42, 47) definiert, und einem Kantenbereich des Verbindungselementes (11, 12), der das nach oben offene Ende des Einlaßkanals (41, 46) definiert und gegenüber des Kantenbereiches angeordnet ist, vorgesehen ist und eine zweite Dichtung (29), die zwischen einem Kantenbereich des Hauptkörpers (6, 8), der das nach unten offene Ende des Auslaßkanals (43, 48) definiert, und einem Kantenbereich des Verbindungselementes (11, 12), der das nach oben offene Ende des Auslaßkanals (44, 49) definiert und gegenüber dem Kantenbereich des des Hauptkörpers (6, 8), der das Auslaßkanalende definiert, angeordnet ist, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rückhalteelement (30) lösbar die erste und zweite Dichtung (28, 29) an sich hält und entweder an dem Hauptkörper (6, 8) oder dem Verbindungselement (4, 12) befestigt ist.

2. Fluidsteuervorrichtung nach Anspruch 1, die ferner einen Federstift (31) zur festen Positionierung des Rückhalteelementes (30) umfaßt.

3. Fluidsteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, worin das Rückhalteelement einen Ringbereich (33) umfaßt.

4. Fluidsteuervorrichtung nach Anspruch 3, worin das Rückhalteelement (30) eine Mehrzahl von Körperhalteansätzen (34) umfaßt, die sich von dem Ringbereich (33) aufwärts erstrecken, um das Rückhalteelement (30) an dem Hauptkörper (6, 8) zu befestigen.

5. Fluidsteuervorrichtung nach Anspruch 4, worin die Mehrzahl von Körperhalteansätzen (34) vier Körperhalteansätze umfaßt, die im gleichen Abstand voneinander angeordnet sind und leicht einwärts gebogen sind, um mittels Elastizität einen kleinen Durchmesserbereich (149) eines zylindrischen Bereiches (14) des Hauptkörpers (6) an einem unteren Ende des zylindrischen Bereiches (14) zu halten.

6. Fluidsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, worin das Rückhalteelement (30) eine Mehrzahl von Dichtungshalteklauen (35, 36) umfaßt, die sich von dem Ringbereich (33) zum Halten der ersten und zweiten Dichtung (28, 29) radial einwärts erstrecken.

7. Fluidsteuervorrichtung nach Anspruch 6, worin die Mehrzahl von Dichtungshalteklauen (35, 36) eine Mehrzahl von großen Dichtungshalteklauen (35) und eine Mehrzahl von kleinen Dichtungshalteklauen (36) umfaßt.

8. Fluidsteuervorrichtung nach Anspruch 7, worin die Mehrzahl von großen Dichtungshalteklauen (35) vier Klauen aufweist, die im gleichen Abstand voneinander angeordnet sind und sich fast bis zu einer Mitte des Ringbereiches (33) des Rückhalteelementes (30) erstrecken.

9. Fluidsteuervorrichtung nach Anspruch 8, worin die Mehrzahl von kleinen Dichtungshalteklauen (36) vier Klauen aufweist, die im gleichen Abstand voneinander angeordnet und zwischen den vier großen Klauen (35) positioniert sind.

10. Fluidsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, worin alle kleinen Klauen (36) und großen Klauen (36) geringfügig elastisch sind.

11. Fluidsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, worin die zweite Dichtung (29) von den inneren Enden der vier großen Klauen (35) gehalten ist.

12. Fluidsteuervorrichtung nach Anspruch 11, worin die erste Dichtung (28) von den gegenüberliegenden Seitenkanten zwei benachbarter großer Klauen (35) und einem inneren Ende einer kleinen Klaue (36), die zwischen den zwei benachbarten großen Klauen (35) angeordnet ist, gehalten ist.

13. Fluidsteuervorrichtung nach eine der Ansprüche 6 bis 12, worin die erste Dichtung (28) und die zweite Dichtung (29) jeweils eine ringförmige Nut (37) in ihrem Außenumfang umfassen, um die Dichtungshalteklauen (35, 36) des Rückhalteelementes aufzunehmen.

14. Fluidsteuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin es sich bei dem Rückhalteelement (30) um ein einteiliges Bauteil aus rostfreiem Stahl handelt.