专利名称：真空闸阀的制作方法
技术领域：
本发明有关于一种真空闸阀，尤指一种可气密隔绝或导通两真空腔的真空闸阀。
背景技术：
真空闸阀在许多应用真空技术的设备中占有重要角色，包括有机物、金属或半导体等材料的薄膜制程设备，以及涉及控制物质表面特性的高真空或超高真空系统。真空闸阀的主要功能是提供两真空腔间的一道气密阀门，当开启阀门导通两真空腔时，可在由真空闸阀串连的两真空腔间传输物体。根据制程或真空系统的需要，个别真空腔可能有不同的内部压力，使真空腔之间存在压力差。一般情况下，此压力差可达一大气压，其施予在阀门上的压差推力与阀门有效面积成正比，如有效面积一平方公尺的阀门所受压差推力将超过10000公斤重。因此，关闭阀门时并承受负压时必须克服相当大的压差推力。此外，真空闸阀一般是配合连接两真空腔的阀盒使用，由阀门与阀盒的内阀接面间的气密环使二者气密密合。于开启阀门时，必须使阀门先作一横向运动，脱离阀盒的内阀接面，随后才使阀门作纵向运动完成开启，以避免气密环于纵向运动时磨损。同理，于关闭阀门时，必须使阀门先作纵向运动，到达阀盒的内阀接面横向延伸的相对位置后再作横向运动，以使阀门与阀盒的内阀接面气密密合，完成关闭。已知技术以下列方式达成上述阀门作动要求，使真空闸阀具有可重复开关阀门的功能。
图1A为楔型真空闸阀的示意图，图1B为楔型真空闸阀的阀门的示意图。如图1A与图1B所示，楔型真空闸阀包括第一、第二与第三气压缸1、2与3，以及与气压缸连动的阀门4，其由楔形推板5与舌片6组合而成。如图1A与图1B所示，关闭阀门时，第一气压缸1先朝阀门4方向施力使阀门到达定位，此时楔形推板5尚未将舌片推出，然后第二与第三气压缸2、3继续朝阀门4反方向施力，使楔形推板5将舌片6推出，完成阀门关闭；开启阀门过程即为上述作动过程的相反顺序过程。楔型真空闸阀的缺点在于楔形推板对舌板施力不足，使阀门与真空腔的阀门接合面气密不佳容易造成泄漏，更且于气压缸失去动力时不能将已关闭的阀门拴锁于气密状态。
图2A为平行四边型真空闸阀的示意图，图2B为平行四边型真空闸阀的阀门的示意图。如图2A与图2B所示，平行四边型真空阀包括气压缸7、导槽8以及与气压缸7连动的阀门9，阀门9具有舌板10、施力板11、连杆12、13与导轮14、15。如图2A与图2B所示，关闭阀门时，气压缸7朝阀门9方向纵向施力，推动阀门9，此时舌板10与施力板11间的弹簧拉力呈贴和状态，阀门9纵向移动时舌板10先到达导槽8一端，气压缸7继续施力使施力板11的导轮14、15到达导槽8上一定位，这时上述平行四边形便撑开为长方形，施力板11由连杆12、13将舌板10横向推出，完成阀门关闭；开启阀门时，开启阀门过程即为上述作动过程的相反顺序过程。平行四边型真空阀缺点为弹簧拉力不足，常使得开启阀门时施力板与舌板无法以贴和状态回到导轨内，容易导致气密环磨损，更且于气压缸失去动力时不能将已关闭的阀门拴锁于气密状态。
图3为VAT真空闸阀的示意图。如图3所示，VAT真空闸阀包括阀体16、风箱式金属伸缩管(bellow)17、18与设于其一端的阀门19。图3也显示VAT真空闸阀中设于阀体上的作动机构，包括齿轮、齿条及连杆的复杂组合，阀门于开启状态时，利用一齿条上的半圆形凹槽将与设有齿轮的连杆枢接的传动杆固定，防止阀门向下掉，此时风箱式金属伸缩管17、18处于长度较小的短缩状态。如图3所示，阀门关闭时，风箱式金属伸缩管17、18处于长度较大的延伸状态，利用阀体两内侧设有的齿条上的半圆形凹槽，将与设有齿轮的连杆枢接的传动杆固定，防止阀门19向上开启，且此时齿轮传动结构相当刚强，可防止气体泄漏。如上所述，VAT真空闸阀的机构与开启及关闭阀门完成后，不需利用气压缸的力量来阻挡阀门关闭或开启，而是利用齿轮结构的设计来产生拴锁力。然而，VAT真空闸阀使用了许多特殊设计，以气密环来说，VAT所使用的是特殊气密环，并非一般的制式规格，属于VAT公司自己开模生产，其气密环形状为一个立体形式，故使用的阀盒必须具有一配合该特殊气密环的特殊内阀接面。此外，VAT真空闸阀采用风箱式金属伸缩管形式的真空引入(feed-through)装置，这种真空引入形式主要好处是风箱式金属伸缩管于真空状态下具低发尘量，但风箱式金属伸缩管造价昂贵。如上所述，VAT真空闸阀因使用VAT公司自产的特殊气密环以及与其特殊形状配合的阀盒，使应用范围受限，而且使用风箱式金属伸缩管使其有成本过高的问题。
发明内容
针对上述先前技术的缺点与问题，本发明人致力于发明可重复开关阀门的一种真空闸阀，其以简单杠杆机构提供足以气密关闭与开启阀门的横向力，避免气密环与阀盒内接面于纵向运动时磨擦受损，且阀门于关闭完成后，无需外力即可自动拴锁于关闭状态，更且采用配合一般阀盒内阀接面的普通阀门与气密环设计，使本发明的真空闸阀的应用范围不受限制，更以如可挠性金属气密管的廉价的挠性气密管取代昂贵的风箱式金属伸缩管，以解决成本过高的问题。
本发明的一种真空闸阀包括一阀体，其一端与一阀盒接合，且该阀体设有一动力单元；一连动板，其两端活动枢设于该阀体的两侧，且该连动板与该动力单元枢接；一传动单元，其包括一挠性气密管与一传动杆，该挠性气密管封包该传动杆的一动力端与一阀门端间的部分，该动力端突出该挠性气密管的一活动端，以设于该连动板，更且挠性气密管另一端的一固定端固设于阀体与该阀盒接合的一端，使传动杆的阀门端经设于阀体的一支点孔突入该阀盒内；一阀门，设于阀盒内传动杆的阀门端，且该阀门朝向阀体的一正面的一面设有位于单一平面上的一气密凸缘。
图1A为楔型真空闸阀的示意图。
图1B为楔型真空闸阀的阀门的示意图。
图2A为平行四边型真空闸阀的示意图。
图2B为平行四边型真空闸阀的阀门的示意图。
图3为VAT真空闸阀的示意图。
图4为本发明的一种真空闸阀较佳实施例的立体示意图。
图5为本发明的一种真空闸阀较佳实施例的分解示意图。
图6为本发明的一种真空闸阀较佳实施例的剖面示意图。
图7A为本发明的一种真空闸阀上述较佳实施例的应用立体图。
图7B为本发明的一种真空闸阀上述较佳实施例的应用侧视图。
图7C为本发明的一种真空闸阀上述较佳实施例的应用正视图。
图8A为本发明的一种真空闸阀应用于阀门宽度较大时的实施例的立体示意图。
图8B为本发明的一种真空闸阀应用于阀门宽度较大时的实施例的正视示意图。
附图标号1 第一气压缸2 第二气压缸3 第三气压缸4 阀门5 楔形推板 6 舌片7 气压缸8 导槽
9 阀门 10 舌板11 施力板 12 连杆13 连杆 14 导轮15 导轮 16 阀体17 风箱式金属伸缩管 18 风箱式金属伸缩管19 阀门 20 阀体21 阀盒 22 活塞杆23 气压缸 24 第一导槽25 第二导槽 26 弯曲槽端27 阀体的一正面的另一面 28 导轮挡板29 阀孔 30 真空腔接合面31 真空腔接合面 32 推力板33 连动结构板 34 第一枢纽部35 第二枢纽部 36 第二枢纽部的支点37 推力板导轮 38 连动结构板导轮39 提供反向力的导轮 40 挠性气密管41 传动杆 42 传动杆的动力端43 挠性气密管的活动端 44 挠性气密管的固定端45 支点孔 46 摇摆装置47 摇摆装置导轮 48 阀门49 真空腔 50 真空腔51 第一真空闸阀 52 第二真空闸阀具体实施方式
图4为本发明的一种真空闸阀较佳实施例的立体示意图，图5为此较佳实施例的分解示意图，图6为此较佳实施例的剖面示意图。为避免复杂的组件标示妨碍清晰阅读，于图4、图5与图6中以一虚线表示一上述较佳实施例的镜像对称线，仅标示位于该镜像对称线任一侧的部分组件。如图4、图5与图6所示，本发明的一种真空闸阀包括阀体20，其一端与阀盒21接合，且阀体20设有作为动力单元并具活塞杆22的气压缸23、纵向的第一导槽24与横向的第二导槽25，第一导槽24于该阀体20于接近阀盒21的一端具有弯曲的弯曲槽端26，是朝向该阀体20的一正面的另一面27横向弯曲，阀体20的该正面设有导轮挡板28(于图4中省略)，阀盒21内设有阀孔29，阀孔29边缘背向阀体20的正面的一面具有内阀接面，阀盒21于朝向与背向阀体20的正面的两面设有两个真空腔接合面30与31；连动板，其由两端枢设于阀体20两侧的推力板32与连动结构板33组成，连动结构板33位于推力板32朝向阀盒21的一面，推力板32上设有第一枢纽部34与第二枢纽部35，第一枢纽部34位于推力板32与阀体20枢接的枢轴直线上，第二枢纽部35位于推力板32上枢轴直线的一侧，第一枢纽部34与气压缸23活塞杆22的一端枢接，第二枢纽部35与连动结构板33的一面设有的第二枢纽部的支点36枢接，推力板32与连动结构板33的两端分别枢设有推力板导轮37与连动结构板导轮38，是嵌入阀体20两侧的第一导槽24内，推力板32于枢轴直线上更设有至少一提供反向力的导轮39，可与该导轮挡板28接触滚动；传动单元，其由挠性气密管40与传动杆41组成，挠性气密管40是一可挠性金属管，其封包传动杆41的动力端42与阀门端间的部分，动力端42突出挠性气密管40的活动端43，以设于连动板的连动结构板33上，挠性气密管40另一端的固定端44固设于阀体20与该阀盒21接合的一端，使传动杆41的阀门端经设于阀体20的一支点孔45突入该阀盒21内，且挠性气密管40的活动端43设有两端枢设于阀体20的摇摆装置46，是位于连动板与挠性气密管40活动端43间，传动杆41的动力端42穿过摇摆装置46的孔隙设于连动结构板33，摇摆装置46的两端设有摇摆装置导轮47，嵌入设于阀体20两侧的横向的第二导槽25内；一阀门48，设于阀盒21内传动杆41的阀门端，且该阀门48朝向阀体20的该正面设有位于单一平面上的环形沟槽，可嵌入形成气密凸缘的气密环，以于关闭阀门时与阀盒21上阀孔29的内阀接面气密密合。
图7A为本发明的一种真空闸阀上述较佳实施例的应用立体图，图7B为本发明的一种真空闸阀上述较佳实施例的应用侧视图，是沿真空腔串联方向的垂直方向观之，图7C为本发明的一种真空闸阀上述较佳实施例的应用正视图，是沿真空腔串联方向观之。如图7A、图7B与图7C所示，真空闸阀的阀盒21的两真空腔接合面30与31分别与两真孔腔49、50气密接合，使阀盒21的阀孔29与两真空腔49、50的腔体孔隙成一串联的空间关系，以于开启阀门时在两真空腔49、50间穿过阀孔29传输物体，并于关闭阀门时保持两真空腔49、50间的气密隔绝。
参考图4、图5与图6所示，本发明的一种真空闸阀上述较佳实施例的作动方式如下阀门48在真空闸阀开启状态时未遮蔽阀盒21内的阀孔29，关闭阀门时，气压缸23的活塞杆22驱动推力板32的第一枢纽部34，使推力板32与连动结构板33随连动结构板导轮38沿第一导槽24朝向阀盒21作纵向的平移运动，推力板32与连动结构板33间夹角保持一约60度的正值，直至连动结构板33的连动结构板导轮38抵达第一导槽24的横向弯曲处，此时阀门48抵达阀盒21内的阀孔29横向延伸位置，但未与其内阀接面接触，气压缸23的活塞杆22继续对推力板32的第一枢纽部34朝阀盒21方向施力，推力板32受到来自导轮挡板28施于提供反向力的导轮39与第一导槽24施于推力板导轮37的横向力，故推力板32的第二枢纽部35对连动结构板33的第二枢纽部的支点36施一横向力，使连动结构板33的连动结构板导轮38横向进入弯曲槽端26，此时设于连动结构板33的传动杆41的动力端42朝向阀体20该正面的另一面作一横向运动，摇摆装置46的摇摆装置导轮47随之沿第二导槽25作一横向运动，使活动端43设有摇摆装置46的挠性气密管40朝向阀体20的该正面的另一面弯曲约2度，同时传动杆41以设于阀体20的支点孔45作一杠杆运动，设于传动杆41的阀门端的阀门48则朝向阀体20的该正面作一横向运动，以封闭阀孔29并与内阀接面气密密合，完成关闭真空闸阀的过程；上述关闭真空闸阀的过程中，连动结构板33的连动结构板导轮38进入栓锁槽端时，推力板32以其第二枢纽部35为轴作一旋转运动，使推力板32与连动结构板33间夹角从约60度的正值经0度直到约-5度的负值，由阀体20与推力板32、连动结构板33及支点孔45间的强大结构力量将传动杆41的动力端42稳定固定，形成连动板的一稳定拴锁态，不需气压缸23动力即可确保真空闸阀的气密关闭状态；开启阀门时，气压缸23的活塞杆22对推力板32的第一枢纽部34朝背离阀盒21方向施力，推力板32以其第二枢纽部35为轴作一旋转运动，使推力板32与连动结构板33间夹角从约-5度的负值经0度直到约60度的正值，解除连动板的栓锁状态，此时连动结构板33的连动结构板导轮38则横向退出弯曲槽端26，设于连动结构板33的传动杆41的动力端42朝向阀体20该正面作一横向运动，摇摆装置46的摇摆装置导轮47随之沿第二导槽25作一横向运动，使活动端43设有摇摆装置46的挠性气密管40朝向阀体20的该正面弯曲约2度，同时传动杆41以设于阀体20的支点孔45作一杠杆运动，设于传动杆41的阀门端的阀门48则朝向阀体20的该正面的另一面作一横向运动，以与内阀接面分离，活塞杆22对推力板32的第一枢纽部34继续朝背离阀盒21方向施力，使推力板32与连动结构板33随连动结构板导轮38沿第一导槽24朝背向阀盒21方向作纵向的平移运动，直至传动杆41将阀门48拉回不遮蔽阀孔29的位置，完成开启真空闸阀的过程。请注意，本发明所使用的挠性气密管仅需具有约2度的弯曲范围，不需有长度的伸缩功能，故可避免使用昂贵的气密软管。
图8A为本发明的一种真空闸阀应用于阀门宽度较大时(大于一米二)的实施例的立体示意图。如图8A所示，当应用于大型真空腔时，以第一真空闸阀51与第二真空闸阀52的两组结构并联的方式即可达成真空气密的要求。图8B为此(应用于大型真空腔)实施例的正视示意图。
如上所述，本发明解决了横向力不足造成阀门与真空腔的阀门接合面气密不佳、无动力时不能将已关闭的阀门拴锁于气密状态、开启阀门时阀门与真空腔的阀门接合面无法确实分离以致磨损气密环，以及特殊阀门与气密环设计局限应用范围等问题，同时采用挠性气密管取代昂贵的气密软管，以降低成本；就产业上的利用性而言，利用本发明所衍生的产品，当可充分满足目前市场的需求。
虽然本发明已以具体实施例揭示，但其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围的前提下所作出的等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，皆应仍属本专利涵盖之范畴。
权利要求
1.一种真空闸阀，其特征在于包括一阀体，其一端与一阀盒接合，且该阀体设有一动力单元；一连动板，其两端活动枢设于该阀体的两侧，且该连动板与该动力单元枢接；一传动单元，其包括一挠性气密管与一传动杆，该挠性气密管封包该传动杆的一动力端与一阀门端间的部分，该动力端突出挠性气密管的一活动端，以设于该连动板，且挠性气密管另一端的一固定端固设于阀体与该阀盒接合的一端，使传动杆的该阀门端经设于阀体的一支点孔突入阀盒内；一阀门，设于阀盒内传动杆的阀门端，且该阀门朝向阀体的一正面设有位于单一平面上的一气密凸缘。
2.如权利要求1所述的真空闸阀，其特征在于该连动板更包括两端枢设于该阀体两侧的一推力板与一连动结构板，该连动结构板位于该推力板朝向该阀盒的一面，推力板上设有一第一枢纽部与一第二枢纽部，第一枢纽部位于推力板与阀体枢接的一枢轴直线上，以与该动力单元枢接，第二枢纽部位于推力板上该枢轴直线的一侧，以与连动结构板的一面枢接，该挠性气密管的该活动端设有两端枢设于该阀体两侧的一摇摆装置，位于连动板与该挠性气密管间，且该传动杆的该动力端设于连动结构板。
3.如权利要求2所述的真空闸阀，其特征在于该推力板与该连动结构板的两端分别枢设有一推力板导轮与一连动结构板导轮，嵌入设于该阀体两侧的一第一导槽内，使推力板与连动结构板可作朝向或背向该阀盒的一纵向运动，该摇摆装置设有一摇摆装置导轮，嵌入设于阀体两侧的一第二导槽内，使该摇摆装置可作朝向或背向阀体的该正面的一横向运动。
4.如权利要求3所述的真空闸阀，其特征在于该第一导槽于该阀体朝向该阀盒的一端具有一弯曲槽端，使该连动结构板可朝向或背向该阀体的该正面作一横向运动，且该连动结构板导轮可进入该弯曲槽端形成该连动板的一稳定拴锁态。
5.如权利要求1所述的真空闸阀，其特征在于该动力单元更包括一气压缸，其具有一活塞杆，该活塞杆的一端枢设于该连动板。
6.如权利要求1所述的真空闸阀，其特征在于该阀盒内设有一阀孔，该阀孔边缘背向该阀体的该正面的一面具有一内阀接面，该阀盒于朝向与背向阀体的正面的两面设有两个真空腔接合面。
7.如权利要求2所述的真空闸阀，其特征在于该阀体上该正面设有一导轮挡板，且该推力板于该枢轴直线上更设有至少一提供反向力的导轮，可与该导轮挡板接触滚动。
8.如权利要求1所述的真空闸阀，其特征在于该阀门设有一环形沟槽与嵌入其中的一气密环，以形成该气密凸缘。
全文摘要
本发明有关于一种真空闸阀，尤指一种可气密隔绝或导通两真空腔的真空闸阀，利用连动杠杆机构将纵向的线性动力转换为开关阀门所需的纵向力与横向力，以提供足以抗衡两真空腔间压力差的横向力，同时避免阀门的气密环(O－ring)于开关操作时磨损，并使已关闭的阀门于无动力时也能确保气密隔绝两真空腔的状态，更且本发明的一种真空闸阀使用廉价的挠性气密管，可降低真空引入装置成本。
文档编号F16K51/02GK1888493SQ20051008074
公开日2007年1月3日 申请日期2005年6月30日 优先权日2005年6月30日
发明者陈华夫 申请人:矶光显示科技股份有限公司