流体控制阀的制作方法
【专利说明】流体控制阀
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请依据USC第35条第119项要求于2013年I月29日提交的号为13/753，019的美国申请的优先权权益，该申请的全部教导通过引用并入本文。
技术领域
[0003]本申请总体涉及用于调节通过导管的流体流量的控制阀，并且更具体地涉及被构造以允许阀在使用的同时在原位清洁，从而使得在阀流量控制元件和阀体及其紧邻围绕物之间的任何间隙能够(a)保持没有冷凝物和(b)维持在升高的温度下以防止沿着阀流量控制元件的湿润表面冷凝。
【背景技术】
[0004]在使用时，术语“气体”应指代“气体”和“蒸气”两者，在这些术语被认为不同时如此。
[0005]控制阀在本领域内众所周知为用于调节气体通过导管的流速的构件。一种类型的控制阀是“挡板”阀(有时也被称为“节流”阀或“蝶形”阀)，其中“挡板”或板状阀流量控制元件设置于流体通道内侧，并且居中或接近居中地安装在可旋转的轴上，所述轴侧向地穿过所述通道的内部。挡板平面的取向通常通过使得轴在顺时针和/或逆时针方向上旋转而可调整。当挡板的平面在0°位置取向以阻碍气体流动时，挡板精确地定制尺寸以关闭和或多或少密封通道，从而将流体流动停止或将流体流动至少基本上减少到最小流量。可替代地，使得轴和挡板在大约0°和90°左右之间旋转，以使得挡板的平面从完全关闭位置移动到完全打开位置，这导致通过将挡板的位置控制在某个最小流量或零流量至最大流量之间而控制气体通过通道的流速的能力。这种挡板阀的简单和容易的操作使得所述挡板阀特别适合于调节控制系统中的气流，所述控制系统需要输送精确量的气体。
[0006]用于调节气流的另一种类型的阀是钟摆阀或闸阀。钟摆阀或闸阀组件通常包括容纳钟摆阀或闸阀流量控制元件的壳体、内部空间和一对开口，气体能够通过所述开口进入和离开内部空间。
[0007]正如其名称所意指的那样，阀流量控制元件(通常被称为“闸门”)能够在完全打开和完全关闭位置之间移动。阀流量控制元件(通常为圆盘形式)通过枢转臂连接到可旋转轴。在完全打开的位置下，钟摆阀的圆盘通常定位在由开口所限定的流动路径的外侧，以使得流体能够进入和离开壳体的内部空间。在完全关闭的位置下，圆盘移动成与包围开口中的一个的阀座密封接触，以使得流体不能够流动通过阀。
[0008]闸门的移动通常需要在完全打开位置和中间位置之间的旋转(即，枢转或侧向)移动，以及然后从中间位置到完全关闭位置的至少某种纵向(即，平移、线性或轴向)移动，其中在完全关闭位置下，闸门圆盘密封接触阀座。为了获得旋转移动和平移移动的这种组合，钟摆阀通常使用某种类型的旋转-轴向平移机构，以使得所述阀体在移动通过所述阀体的整个运动范围时在期望的方向上移动。
[0009]节流阀和钟摆阀这两种类型的阀都可以用于控制输送到过程控制系统的气体流速，所述过程控制系统诸如CVD(化学气相沉积)系统。在由过程控制系统所执行的过程中使用的气体是多种多样的并且被变化。在这种过程中使用的许多重要的工业化学品在正常室温和压力以及大致正常室温和压力下以液相存在，但在升高的温度下在标准大气压下转变成气相。对于许多工业应用而言，优选在气相中处理这些化学品，而同时使得过多的不必要的热能输入最小。然而要达到这种平衡，在用于调节这些气相化学品流量的节流阀和钟摆阀的情况下提出特定的问题。除非阀的所有湿润表面都被维持在高于被调节的化学品的液体-蒸气转变温度的温度下，否则会存在在阀内部表面上冷凝的风险而导致阀的可能腐蚀、流体流的污染以及液体池化，这对阀操作产生不利的影响。如图1和图2中所示，围绕挡板阀的阀流量控制元件的气流不仅会在阀流量控制元件上冷凝(如图以18所示)，而且还会在阀体的内部通道壁上冷凝(如图以20所示)。
[0010]其结果是，阀流量控制元件和阀体的表面可能会被冷凝物污染，干扰阀的操作并且当阀需要维修和/或更换时缩短阀的使用寿命。阀通常在外部围绕阀的本体被加热。下述阀也是可利用的，所述阀被设计以使得，阀轴能够被直接加热以试图保持挡板温暖。类似地，还已知挡板过度旋转以擦拭挡板主体而清除污染物。
[0011]在挡板阀的情况下，在阀中安装加热器以将挡板加热到保持过程气体以其气相流动通过阀所需的温度以上并不总是能够解决问题。这种方法是昂贵的、需要动力，并且由于挡板由气流冷却，有时不能完全保护挡板。还存在这样的情况，其中，由于气流的流体动力学(大的压降和可能的冷却)，在挡板前端边缘的下游出现污染。过度旋转的方法不一定保护所有的关键挡板表面免受污染。
[0012]在这两种类型的阀的情况下，重要的是设计所述阀以使得阀的关闭流导处于最小，以将通过阀的泄漏最小化。如下文将为更加明显的，当阀体处于完全关闭位置下时，阀流量控制元件和阀体之间的控制间隙导致相对高的流导。降低关闭流导的常见方法是:通过多种机械方法包括使用软的密封材料以关闭间隙来产生小的间隙或延长间隙的长度。然而，不论采用何种手段来产生小间隙通常导致更昂贵的部件和机构，其中小的间隙容易受到污染。如果控制间隙由某种类型的密封件所填充，则经常导致磨损(其需要定期更换)、产生颗粒和较差的运动控制(由于摩擦和迟滞性)。期望无需使用机械部件就能控制和降低控制阀的关闭流导。此外，期望减少阀流量控制元件的污染，从而延长阀在需要维修之前的使用寿命。
[0013]【背景技术】参考文献
[0014]号为5，485，542 ;5，564，679 ;6，089，537 ;6，439，255 ;6，776，394 ;的美国专利，其转让给本受让人并且通过引用并入本文；和号为5，462，080 ;5，827，370和6，090，206的美国专利；和号为2002/0185067的美国公开专利申请。
【发明内容】
[0015]根据本公开技术的一个方面，阀组件包括阀体，所述阀体包括通道，第一气体能够通过所述通道传送通过阀组件。阀流量控制元件能够相对于所述阀体在打开位置和关闭位置之间移动，其中在打开位置通过所述通道的流量处于最大流量，其中在关闭位置通过所述通道的流量处于最小流量。阀流量控制元件被成形以使得在阀体和阀流量控制元件之间提供控制间隙，第一气体能够流动通过所述控制间隙。控制间隙的尺寸根据阀流量控制元件相对于所述阀体的位置而变化。气体喷射器被设置用于当阀组件用于控制通过通道的第一气体的流量时选择性地将第二气体喷射到控制间隙中。
[0016]根据本主题技术的第二方面，一种在原位清洁阀组件的方法，所述阀组件包括阀体和用于控制通过所述阀组件的第一气体的流量的阀流量控制元件，所述方法包括:当所述阀组件用于控制通过所述通道的第一气体的流量时，将第二气体选择性地喷射到阀体和阀流量控制元件之间的控制间隙中，第一气体能够流动通过所述控制间隙。
【附图说明】
[0017]图1和图2是节流阀的简化侧视图，其被部分剖开以示出由本文所描述的实施方式所解决的一个问题；
[0018]图3是并入本主题技术的挡板阀的一个实施方式的顶部正视图，其中阀处于完全关闭的位置下；
[0019]图4是图3所示挡板阀实施方式的顶部正视图，其中阀处于完全打开的位置下；
[0020]图5是图3所示挡板阀实施方式的顶部正视图，其中挡板被部分地剖开；
[0021]图6-8是图3实施方式的挡板的部件的透视图；
[0022]图9示出定位在图3实施方式的阀体内时的挡板的部分剖开的侧视图；
[0023]图10-13示出挡板结构和被加热气体的流量控制的各种示例的剖开侧视图；
[0024]图14是并入本主题技术的钟摆阀的一个实施方式的透视图，其中阀流量控制元件处于完全打开位置和完全关闭位置之间的位置下；
[0025]图15是图14中所示的钟摆阀的横截面侧视图；
[0026]图16是图14中所示的钟摆阀的部分的横截面侧视图；以及
[0027]图17是利用本文中所述类型的流体控制阀的CVD系统的简化侧视图。
【具体实施方式】
[0028]在图3和图4中，总体用附图标记30所标记的所示挡板阀分别在关闭位置和打开位置下示出。挡板32设置于由阀壳体38的侧壁36所限定的流体通道34内。挡板通过合适的紧固件装置42安装在可旋转轴40上。挡板32、包括侧壁36的壳体