专利名称：阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及由气源驱动一种超高纯气体流的阀装置(这里所用的术语“超高纯”指的是总的不纯物有百万分之50或更少，术语“气体”包括气体混合物以及核子气体)。
超高纯气体通常储存在气筒里，以供各种过程中使用。在这些过程中纯度是基本的要求，例如在电子制造工业中。驱动气流从气筒到要使用气体的制造装置是由一个阀来完成，该阀有连接到气筒的入口和连接到通向制造装置的气体导管的出口。这样一个阀的主要功能是有效地允许或阻止气体的流动，而不是可调节地控制流动。
这样的阀有几项严格的要求。首先，阀必须是不漏的，它们必须阻止环境空气或者任何其它周围大气的进入，这些气体将会污染超高纯气体。同样也不希望任何超高纯气体泄漏到大气中，因为许多这样的气体是有毒的和/或易燃的。由于磨损从这样的阀泄漏是特别成问题的；流动的驱动取决于在某个阶段密封面之间的接触，这些密封面因时间过长容易磨损而导致泄漏。
阀必须由“清洁的”材料制作，就是说这种材料在与气体接触时必须不会释放出将起污染作用的分子或微粒。类似地，阀必须这样构造以便阻止气流夹带阀材料的分子或微粒，例如通过磨擦或腐蚀作用。为了有助于防止污染发生，应该考虑通过阀的气流，特别是在打开阀时；当阀开始打开时，有一种使气体加速流向阀出口的趋向，和如果气体的流动路径是复杂或弯曲的，气体的加速“塞入”能冲击阀的内表面，加速磨损和刮下阀材料的微粒，这些微粒将会污染气体。阀也必须这样构造以便于使这样的污染减至最小，和为了能容易和有效地实现清扫过程；许多制造过程要求顺序应用几种超高纯气体，因此必须在过程的各阶段除去一种超高纯气体的供应和代之以另一种气体，没有第二种气体的任何污染和没有任何气体释放到大气，因此有效地清扫是绝对必要的。
阀不能污染通过阀的气流和阀容易有效地清扫，这些要求的结果是阀应该有低的“面积”，就是说，与气体间接触或者驱动气体流动的那部分阀的表面积应该减至最小。小的浸润面积是重要的，因为它减少阀的其微粒可能被携带而污染气流的现有面积和它减少阀的气体分子可能暂时结合到其上从而使清扫过程更加难于进行的现有表面积。
因此本发明提供一种用于超高纯气体的阀，包括确定一阀室的阀体，阀室有一气体排出通过的阀出口，和包含一个可以往复移动的密封部件，其特征在于阀室与气体源流体连通，密封部件沿大体上平行于从阀出口排出的气体方向的轴线往复移动，进入或脱离与位于阀室内的密封面的密封接触和限定了阀出口管的入口端，相对地，阀出口管的出口端形成阀的出口，一个衬里部件可拆卸地安装在阀体内，和与可往复的密封部件一起确定阀室的一部分，阀出口管可拆卸地连接在那里。
采用这样的装置，浸润面积仅由阀出口管确定，在它的入口与出口端之间，这个面积可以减至最小。阀室可以与气体接触，然而这是可以接受的，因为这个容积不必被清扫。由于密封面接触周边密封，被阀室内的气体所包围，在阀打开时气流加速进入阀出口管，只要这个管设计成没有不必要的缩颈或弯曲，气体的最初“塞入”将不会冲击阀材料，因此避免刮下可能会污染气体的微粒。就是因为构造的阀出口管允许气体从那里自由流动，也意味着阀出口管和由阀出口管密封面(“浸润”面积)所限定的可往复的密封部件的面积容易清扫。很容易用一种适宜的材料形成阀出口管的暴露在通过它的气流中的表面，以便减小与气体的反应或气体的污染，整个设备可以构造成至少具有常规阀的不泄漏。
最好阀出口管的出口端被一密封面所限定，密封面用于密封将阀排出的气体传送到后续应用的装置。
以这种方式，可容易地将一气体导管密封地连接到阀，此气体导管通到要使用气体的装置。阀出口管做成与阀可分离的整体部件是有利的，以便容易替换。这样，通过更换阀的一个部件，阀的所有遭受磨损的部分(就是阀出口管入口端与出口端的密封面)都能迅速和容易地替换。
阀出口管，或者至少它的通过气流的内部，最好是一般的圆筒形，因此它的入口和出口密封面容易制造。还有将阀出口管固定到阀内的螺纹接头也容易制造或装配到圆筒体上。出口管由一种材料制造和有表面抛光，这样在它与气体之间的任何反应可以减至最小。
阀室可以是大体上环形地设置在阀出口管的入口端周围，这样当阀打开和密封部件移动离开阀出口管入口端的密封面时，气体有一个相当自由的路径流入阀出口管，从而促进均匀的气流进入和通过那里，因此有可能使气流对阀出口管内表面的有害冲击和/或冲蚀减至最小。
密封部件最好连接到一个弹性膜，该膜的构形适合于在阀出口的相对侧密封阀室。如本技术众所周知的那样，在膜后面装设一个致动器使密封部件往复运动，以便打开或关闭阀，其时膜弯曲但仍保持阀室相对环境大气的密封。
阀室至少部分由可拆卸地包含在阀体内的衬里部件和可往复的密封部件确定。这种衬里部件很容易更换，如由于磨损的缘因，可能有必要更换，或者当阀要用于不同种类的气体时防止有害反应和使性能最佳，也需要更换。
为减小由供应气体的气筒产生的污染，可从阀室延伸一插管进入气筒内部，插管适于能让气体从气筒内距气筒内壁距离较远的点处，经由例如钟形口，自由流动，插管在本技术中是众所周知的。
现在将以举例的方法并参考附加的阀示意图描述本发明，所述阀是按照本发明用于超高纯气体。
图示的阀1与气筒3相连，并与通向一个装置(未图示)的导管5相连，所述装置需要供应气筒3内的超高纯气体。这些连接是由本技术领域所熟知的标准螺纹3a、5a构成。阀1包括阀体7，阀体7包含一个密封部件9，密封部件通过致动器11往复移动(如图示，沿水平轴线)从而在密封部件9一端的密封面13(由柔软密封材料制成，如本技术领域所熟知)在阀室15内移动并与在阀入口管19的入口端形成的环形密封面17进入和脱离接触。在其另一端，即阀入口管19的出口端有另一个环形密封面21，用于密封柔软材料的密封垫圈23，密封垫圈23又密封导管5的环形密封面25，这也如本技术领域所熟知。
阀出口管通过螺纹27a密封在衬里部件27内，和衬里部件27滑入并通过弹性膜29可拆卸地安装在阀体7内，密封部件9连接到弹性膜上。插管31作为导管使气体从气筒3流入阀室15。
膜29通过致动器密封装置33密封地安装(例如通过焊接)在衬里部件27和阀体7的内壁上，致动器密封装置33也用于将衬里部件27锁定在阀体7的突出的肩部35处。
导管5通过螺纹5a可拆卸地连接到连接部件37。连接部件37的形状适于装在阀体7的凹槽39内，它是这样设置，使连接部件37可以沿图中水平轴线从右向左滑进凹槽39内，但连接部件37不能围绕那个轴线相对阀体7旋转。这可以很方便地达到，即使连接部件37装配进入凹槽39内的那部分为六角形，“螺母形状”的外形，凹槽39是相应的形状。通过螺帽41将连接部件37可折卸地但密封地安装在阀体7上。连接部件37上设置螺帽41是极为有利的，因为它可以阻止当拧紧螺纹5a将导管5连接到阀1上时所施加的扭矩传递到阀的任何其它部分(特别是阀出口管19和它的密封面17，21)，有助于防止由于笨手笨脚地将用户的导管拧紧到阀上所经常发生的损害。
阀1是图中表示在闭合位置，其中密封面13牢固地压在阀出口管19的密封面17上。因此超高纯气体被密封在气筒3内，经过插管31，由衬里部件27，膜29和阀出口管19的入口端确定的阀室15，但气体不能流入导管43，导管43用于引导气体通过阀出口管19，从阀1流出进入导管5。
在打开阀时，致动器11将密封部件9拉动(如图示从右至左)离开阀出口管19，打断在相应的密封面13，17之间的密封接触。气体从密封面17的四周流进导管43以便从阀1排出，这种布置允许均匀的气流通过导管43的横截面，因此使气体的“塞入”冲击和对导管43壁可能的污染磨损减至最小。
在关闭阀1时，密封部件9和膜29又回到图示位置，密封面13，17进入密封接触，于是气体又被限制在阀室15中。由于仅有的被气体“浸润”需要清扫的面积是导管43，阀出口管19的内表面，由于它尺寸相对较小，并且是“直通的”一般圆筒形，容易清扫，因此可以容易地清扫阀1(例如为了把它从导管5卸下)。
阀可能遭受磨损的部分是阀出口管19两端的密封面13和21。由于密封面13和21设置在一个整体的阀出口管19的相反两端，并且形成密封面13和密封垫圈23的材料柔软，因此任何这样的磨损在一定程度上是可以改善的。当它的密封面尚看不出磨损时，可以方便地取下阀出口管19以便更换，例如只要拧下螺帽41和滑出连接部件31就可以卸下阀出口管19(很明显，只有当气筒3基本上没有气体时才可以进行这个操作)。
衬里部件27和/或阀出口管19容易更换(例如当筒3是空的和要用阀1输送另一种气体(混合物)，而这种气体与制作衬里部件27以及阀出口管19的材料不相容时)，简单地拿掉插管31，而后将致动器密封装置33和密封部件9与膜29一起取下，就可将部件27和管19从阀体7滑出。
权利要求
1.一种用于超高纯气体的阀包括一确定阀室的阀体，阀室有一个供气体排出的阀出口，和包含一个可以往复移动的密封部件，其特征在于，阀室与气体源流体连通，密封部件沿大体上平行于从阀出口排出的气流方向的轴线往复移动，进入和脱离与位于阀室内的密封面的密封接触和限定阀出口管的入口端，相对地，阀出口管的出口端形成阀的出口，一个衬里部件可拆卸地安装在阀体内，和与可往复的密封部件一起确定阀室的一部分，阀出口管可拆卸地连接其上。
2.按照权利要求1所述的阀，其特征在于，阀出口管的出口端被一密封面限定，以便密封用于传送从阀排出的气体到后续应用的装置。
3.按照权利要求1或2所述的阀，其特征在于，阀出口管是一整体和可分离地取下。
4.按照权利要求1，2或3所述的阀，其特征在于，阀出口管是一般的圆筒形。
5.按照前述任何一项权利要求所述的阀，其特征在于，阀室是大体成环形地设置在阀出口管的入口端周围。
6.按照前面任何一项权利要求所述的阀，其特征在于，包括一个柔性的膜，密封部件连接到膜上，该膜的构形适于在阀出口的相反侧密封阀室。
7.按照前面任何一项权利要求所述的阀，其特征在于，当连接到包含气体的气筒时，包括一个插管从阀室延伸到气筒内部，适于允许气体从气筒内距筒壁较远的点处自由流出，通过插管而后进入阀室。
全文摘要
一种超高纯气体的阀,包括一确定阀室的阀体,阀室有一供气体排出的阀出口并含有一可以往复移动的密封部件,阀室与气体源流体连通,和密封部件沿大体上平行于从阀出口排出的气流方向的轴线往复移动,进入和脱离与位于阀室内的密封面的密封接触和限定阀出口管的入口端,相对地,阀出口管的出口端形成阀的出口。阀有少的浸润面积,容易清扫,阀的设计即减少了磨损,同时也把磨损限制到一个部件,此部件在需要时容易替换。
文档编号F16K1/30GK1273336SQ00108240
公开日2000年11月15日 申请日期2000年4月30日 优先权日1999年5月6日
发明者R·霍格勒, P·布克利, K·克罗斯, D·比尔克, K·伊诺伊, J·维尔特 申请人:英国氧气集团有限公司