DE60125193T2

DE60125193T2 - Modulare anordnung von zweiwegerückschlagventil

Info

Publication number: DE60125193T2
Application number: DE60125193T
Authority: DE
Inventors: Iraj Waltham GASHGAEE
Original assignee: Entegris Inc
Current assignee: Entegris Inc
Priority date: 2000-08-31
Filing date: 2001-08-28
Publication date: 2007-09-20
Anticipated expiration: 2021-08-29
Also published as: US20030205276A1; EP1313974A2; KR20030031995A; EP1313974B1; DE60125193D1; JP2004507693A; TW562906B; US6832626B2; WO2002018822A3; WO2002018822A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf einen modularen Zweiwege-Rückschlagventilaufbau zur wiederholten Förderung eines präzisen Volumens einer Flüssigkeit. Insbesondere bezieht sich diese Erfindung auf einen Rückschlagventilaufbau, der die Richtung einer Fluidströmung automatisch ändert.
2. Beschreibung des Standes der Technik
In verschiedenen Industriezweigen ist die Förderung präziser Volumen einer Flüssigkeit zu einem Nutzungsbereich erforderlich. Beispielsweise werden präzise Volumen einer Photoresistverbindung auf ein Silizium-Wafersubstrat aufgebracht, um eine Photoresistschicht gleichmäßiger Dicke auf dem Wafer auszubilden. Das Erfordernis der Förderung eines präzisen Volumens muß durch eine Vorrichtung erfolgen, die in der Lage ist, die gleichen Volumen von Proben wiederholt über lange Zeiträume zu liefern.
Eine breite Vielfalt von Vorrichtungen, die eine Pumpen- und Rückschlagventilanordnung einsetzen, sind derzeit zur Förderung von Flüssigkeiten erhältlich. Das Rückschlagventil wird zwischen einen Behälter für die Flüssigkeit und den Nutzungspunkt der Flüssigkeit eingefügt, und dient zur Steuerung der Flüssigkeitsströmung von dem Behälter in Reaktion auf eine Druckbeaufschlagung der von einer Pumpe geförderten Flüssigkeit. Typischerweise wird ein Dreiwegeventil verwendet, das von einem Motor betrieben wird, welcher auf ein Signal von einem elektrischen Controller anspricht. Die Verwendung dieser Anordnung ist unerwünscht, da das Dreiwegeventil eine Tendenz aufweist, sich festzufressen, und die Anordnung eine Riemenübertragung und einen Motor erfordert, die teuer sind und leicht ausfallen können.
Demgemäß wäre es erwünscht, eine Zweiwege-Rückschlagventilvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, präzise Volumen von Flüssigkeit wiederholt zu fördern. Außerdem wäre es erwünscht, eine Rückschlagventilvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, die Fluidrichtung automatisch zu ändern, während präzise Volumen der Flüssigkeit über längere Zeiträume geliefert werden, ohne die Notwendigkeit eines Hilfsmotors, der die Rückschlagventilvorrichtung steuert.
US-A-2444182 offenbart einen modularen Zweiwege-Rückschlagventilaufbau mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1. Dieses Rückschlagventil hat einen allgemein T-förmigen Ventilkörper und Fittings, die an den drei Öffnungen an jeweiligen rohrförmigen Verlängerungen des Ventilkörpers anbringbar sind. Das Innere des rohrförmigen Körpers ist in zwei Kammern durch einen internen Ringflansch und zwei Kugeln unterteilt, die innerhalb der Kammern unter Außendruckänderungen beweglich sind, um alternierend gegenüber Ventilsitzen in der Kammer zu öffnen oder abzudichten.
ABRISS DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt einen Rückschlagventilaufbau bereit, wie er in Anspruch 1 definiert ist. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert. Der Rückschlagventilaufbau der Erfindung verwendet entweder zwei frei bewegliche Kolben, die jeweils in einem separaten Flüssigkeitsströmungsweg positioniert sind, oder einen frei beweglichen Kolben und einen federvorbelasteten Kolben, die jeweils innerhalb eines separaten Flüssigkeitsströmungswegs positioniert sind. Ein frei beweglicher Kolben ist in einem Flüssigkeitsströmungsweg zwischen einem Flüssigkeitsbehälter und einer Pumpe positioniert. Ein zweiter frei beweglicher Kolben oder federvorbelasteter Kolben ist in einem Flüssigkeitsströmungsweg zwischen der Pumpe und einem Nutzungspunkt der Flüssigkeit positioniert. Der frei bewegliche Kolben und der federvorbelastete Kolben dienen dazu, entweder eine Flüssigkeitsströmung zu ermöglichen oder eine Flüssigkeitsströmung zu verhindern, und zwar in Reaktion auf einen von der Pumpe erzeugten Druck. Der frei bewegliche Kolben und der federvorbelastete Kolben sind so bemessen, dass sie eine Flüssigkeitsströmung nicht einschränken, wenn sie geöffnet sind. Das Rückschlagventil der Erfindung eliminiert die Notwendigkeit eines Motors und eines zugehörigen Motorhalterungsmittels zum Betreiben des Rückschlagventils.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:
1 eine auseinandergezogene Ansicht einer Ausführungsform des Rückschlagventilaufbaus dieser Erfindung,
2a eine isometrische Ansicht des frei beweglichen Kolbens, der bei dem Rückschlagventilaufbau dieser Erfindung eingesetzt wird,
2b eine Vorderansicht des frei beweglichen Kolbens der 2a,
3a eine isometrische Ansicht des federvorbelasteten Kolbens, der bei dem Rückschlagventilaufbau dieser Erfindung eingesetzt wird,
3b eine Vorderansicht des federvorbelasteten Kolbens der 3a,
4 eine Schnittansicht eines Kolbengehäuses, das bei dem Rückschlagventilaufbau dieser Erfindung benutzt wird, und
5 eine isometrische Ansicht einer Flüssigkeitsfördervorrichtung, die bei dem Rückschlagventilaufbau dieser Erfindung eingesetzt wird.
BESCHREIBUNG SPEZIFISCHER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Der Rückschlagventilaufbau dieser Erfindung umfaßt mindestens einen frei beweglichen Kolben mit einer Dichtungsfläche und mindestens zwei Zangen, vorzugsweise drei oder vier Zangen, die an einer Oberfläche gegenüber der Dichtungsfläche positioniert sind. Die Dichtungsfläche kann eine flache Oberfläche sein oder kann eine erhabene Lippe aufweisen, die sich um den Umfang der Dichtungsfläche erstreckt. Die erhabene Lippe fungiert beim Einsatz als Dichtungsfläche. Die Zangen stellen ein Mittel zur Stabilisierung der Position des Kolbens innerhalb eines Flüssigkeitsströmungswegs bereit, so dass dieser so ausgerichtet wird, dass er alternierend eine Flüssigkeitsströmung in dem Flüssigkeitsströmungsweg ermöglicht oder verhindert. Die Zangen wirken mit einem Sitz in dem Strömungsweg zusammen, der gemeinsam mit dem Sitz für die Dichtungsfläche die zulässige Bewegungslänge des Kolbens innerhalb des Flüssigkeitsströmungswegs festlegt. Ein frei beweglicher Kolben ist in dem Flüssigkeitsströmungsweg zwischen einem Flüssigkeitsbehälter und einer Pumpe positioniert.
Ein oben beschriebener, frei beweglicher Kolben, oder aber ein federvorbelasteter Kolben ist in einem Flüssigkeitsströmungsweg zwischen der Pumpe und einem Nutzungspunkt der Flüssigkeit positioniert. Der federvorbelastete Kolben hat eine Dichtungsfläche, die flach sein kann oder eine erhabene Lippe um den Umfang der Dichtungsfläche aufweisen kann. Mindestens zwei Zangen, vorzugsweise drei oder vier Zangen, sind an einer Oberfläche gegenüber der Dichtungsfläche befestigt. Die Zangen stehen in Kontakt mit einer Feder, die dem federvorbelasteten Kolben ein Öffnen oder Schließen eines Flüssigkeitsströmungswegs in Reaktion auf einen von der Pumpe ausgeübten Druck ermöglicht. Die Zangen orientieren den federvorbelasteten Stößel bzw. Kolben so, dass er seine Funktion des Öffnens oder Schließens des Flüssigkeitsströmungswegs, in dem er positioniert ist, ausüben kann.
Der frei bewegliche Kolben wird innerhalb des Flüssigkeitsströmungswegs zwischen dem Flüssigkeitsbehälter und der Pumpe verwendet. Bevorzugt wird der federvorbelastete Kolben in dem Flüssigkeitsströmungsweg zwischen der Pumpe und dem Nutzungspunkt der Flüssigkeit eingesetzt.
Gemäß 1 umfaßt der Rückschlagventilaufbau dieser Erfindung ein Gehäuse 10 mit einer Öffnung 12, einer Öffnung 14 und einer Öffnung 16, um Flüssigkeitsströmungswege 18 und 20 zu bilden. Der frei bewegliche Kolben 22 ist so bemessen, dass er in die Öffnung 12 paßt. Der federvorbelastete Kolben 24 ist so bemessen, dass er in die Öffnung 14 paßt. Der federvorbelastete Kolben 24 kontaktiert eine Feder 26. Der frei bewegliche Kolben 22 paßt in ein Fitting 28, so dass der Kolben 22 innerhalb des Fittings 28 und des Gehäuses 10 frei beweglich ist. Verbinder 32 und 34 passen in Fittings 30 bzw. 28 und sind durch Muttern 36 und 38 gesichert. Die Muttern 36 und 38 weisen Öffnungen 40 und 42 auf, in die Rohre eingesetzt werden können, um an den abgedämpften Verbindern 32 und 34 positioniert zu werden. Der Verbinder 34 steht in Fluidverbindung mit einem Flüssigkeitsbehälter (nicht gezeigt). Der Verbinder 32 steht in Fluidverbindung mit einem Nutzungspunkt für die Flüssigkeit (nicht gezeigt). Der Verbinder 44 ist in der Öffnung 16 durch eine Mutter 46 gesichert und steht in Fluidverbindung mit einer Pumpe (nicht gezeigt).
Gemäß den 2a und 2b umfaßt der frei bewegliche Kolben 22 eine flache Dichtungsfläche 50, die auf einer Sitzfläche in dem Fitting 28 aufsitzt, um eine Flüssigkeitsströmung zu dem Verbinder 34 zu verhindern. Der Kolben 22 umfaßt Schenkel oder Zangen 48, welche den Kolben 22 in dem Gehäuse 10 positionieren. Die Zangen 48 haben typischerweise eine Länge zwischen etwa 1,079 cm (0,425 Inch) und etwa 1,105 cm (0,435 Inch). Der Kolben 22 umfaßt konkave Oberflächen 51, die Zwischenräume bilden, welche ein Strömen der Flüssigkeit um den Kolben 22 herum ermöglichen. Die Gesamtquerschnittsfläche des Zwischenraums zwischen den konkaven Oberflächen 51 und der Innenfläche des Fittings 28 oder des Gehäuses 10 ist gleich oder größer der Querschnittsfläche des Flüssigkeitsströmungswegs in dem Fitting 28 und des Flüssigkeitsströmungsweg im Gehäuse 10. Wie in den 2a und 2b gezeigt ist, werden vier konkave Oberflächen benutzt. Es ist anzumerken, dass mindestens zwei konkave Oberflächen, vorzugsweise drei oder vier konkave Oberflächen benutzt werden können. Somit schränkt der Kolben 22 die Flüssigkeitsströmung in dem Flüssigkeitsströmungsweg, in dem er sich befindet, nicht ein. Wenn ein Vakuum durch eine Pumpe (nicht gezeigt), die in Fluidverbindung mit der Öffnung 16 steht, gezogen wird, wird der Kolben 22 zum Gehäuse 10 durch die Öffnung 12 bewegt, wodurch er eine Flüssigkeitsströmung von dem Verbinder 34 zum Verbinder 44 ermöglicht. Gleichzeitig dehnt sich die Feder 26, um den Kolben 24 im Gehäuse 10 zu positionieren, wodurch eine Flüssigkeitsströmung zum Verbinder 32 unterbunden wird. Wenn die Pumpe (nicht gezeigt) den Druck erhöht, wird die Bewegungsrichtung des Kolbens 22 umgekehrt, so dass er eine Abdichtung der Flüssigkeit in dem Fitting 28 ausführt und die Feder 26 komprimiert, wodurch eine Strömung innerhalb des Strömungswegs mit dem Kolben 24 ermöglicht wird, um die Flüssigkeit am Kolben 24 vorbei zu dem Nutzungspunkt der Flüssigkeit zu leiten.
Wie in 3a und 3b gezeigt ist, weist der federvorbelastete Kolben 24 eine Dichtungsfläche auf, die eine flache Oberfläche 53 umfaßt, welche eine erhabene Lippe 55 trägt, die sich um den Umfang der Oberfläche 53 herum erstreckt. Der federvorbelastete Kolben 24 umfaßt auch Zangen 52 und konkave Oberflächen 54. Die Zangen 52 sind an einer Oberfläche gegenüber der flachen Oberfläche 53 angebracht. Die Zangen 52 haben typischerweise eine Länge zwischen etwa 0,216 mm (0,0085 Inch) und etwa 2,41 mm (0,095 Inch). Der Gesamtraum, der von den konkaven Oberflächen 54 und der Innenfläche des Fittings 30 oder des Gehäuses 10 festgelegt ist, hat eine Gesamtquerschnittsfläche für Flüssigkeit, die gleich oder größer ist als die kleinste Querschnittsfläche in dem Gehäuse/Fitting 10 bzw. 30, dem Verbinder 32 und der Mutter 40. Wie in den 3a und 3b gezeigt ist, werden vier konkave Oberflächen angewandt. Es ist anzumerken, dass mindestens zwei konkave Oberflächen, vorzugsweise aber drei oder vier konkave Oberflächen angewandt werden können. Es ist auch anzumerken, dass die Dichtungsfläche 50 des Kolbens 22 auch eine Lippe um ihren Umfang herum aufweisen kann, um eine Dichtung zu bilden, wie sie mit Bezug auf 3a und 3b beschrieben wurde. Es ist auch anzumerken, dass die Oberfläche 53 keine Lippe 55 aufweisen kann, so dass die Oberfläche 53 als Dichtungsfläche fungieren kann, wie mit Bezug auf die Oberfläche 50 der 2a und 2b beschrieben wurde.
Gemäß 4 umfaßt der Sitz 56 die Oberfläche, die mit Kolbenschenkeln 48 zusammenwirkt, um eine Bewegung des Kolbens 22 anzuhalten. Der Sitz 58 wirkt mit der Dichtungsfläche 53 des Kolbens 24 zusammen, um eine Abdichtung innerhalb der Öffnung 14 zu bewirken.
In 5 ist eine Spende- bzw. Abgabeanordnung 60 gezeigt, welche den Rückschlagventilaufbau 62 dieser Erfindung anwendet. Die Anordnung 60 umfaßt eine Pumpe (nicht gezeigt), die in einem Gehäuse 64 positioniert ist. Die Mutter 46 verbindet eine mit einem Nutzungspunkt für die Flüssigkeit (nicht gezeigt) verbundene Leitung 66 über eine Leitung 68, einen Behälter 70 und eine Leitung 72. Eine Mutter 38 ist mit einem Flüssigkeitszuführbehälter (nicht gezeigt) verbunden.

Claims

Rückschlagventilaufbau mit: einem Gehäuse (10) mit einem ersten Flüssigkeitsströmungsweg (18) durch das Gehäuse (10) zwischen einer ersten Öffnung (12) und einer zweiten Öffnung (16), und einem zweiten Flüssigkeitsströmungsweg (20) zwischen einer dritten Öffnung (14) des Gehäuses (10) und dem ersten Flüssigkeitsströmungsweg (18), einem ersten beweglichen Kolben (22), der in dem ersten Strömungsweg (18) zwischen dem Gehäuse (10) und einem ersten Verbinder (34) positioniert ist, wobei der erste bewegliche Kolben (22) eine erste Dichtungsfläche (50) aufweist, und einem zweiten beweglichen Kolben (24), der in dem zweiten Flüssigkeitsströmungsweg (20) positioniert ist, wobei der zweite bewegliche Kolben (24) eine zweite Dichtungsfläche (53,55) aufweist, wobei die ersten und zweiten beweglichen Kolben (22, 24) eine Funktion haben, im Betrieb alternierend eine Flüssigkeitsströmung zu ermöglichen oder eine Flüssigkeitsströmung durch den ersten Flüssigkeitsströmungsweg (18) und den zweiten Flüssigkeitsströmungsweg (20) in Reaktion auf durch ein externes Mittel erzeugte Druckänderungen zu unterbinden, dadurch gekennzeichnet, dass der erste bewegliche Kolben (22) mindestens zwei erste Zinken (48), die an einer Oberfläche gegenüber der ersten Dichtungsfläche (50) angebracht sind, und mehrere erste, konkave Oberflächen (51), die zwischen benachbarte der ersten Zinken (48) eingefügt sind, aufweist, und der zweite bewegliche Kolben (24) mindestens zwei zweite Zinken (52), die an einer Oberfläche gegenüber der zweiten Dichtungsfläche (53,55) angebracht sind, und mehrere zweite konkave Oberflächen (54), die zwischen benachbarte zweite Zinken (54) eingefügt sind, aufweist.
Rückschlagventilaufbau nach Anspruch 1, wobei der zweite bewegliche Kolben (24) federbelastet ist.
Rückschlagventilaufbau nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste bewegliche Kolben (22) vier der ersten konkaven Oberflächen (51) aufweist und der zweite bewegliche Kolben (24) vier der zweiten konkaven Oberflächen (54) aufweist.
Rückschlagventilaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste Dichtungsfläche (50) eine im wesentlichen flache Oberfläche umfasst.
Rückschlagventilaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste Dichtungsfläche eine Lippe umfasst, die sich um einen Umfang einer im wesentlichen flachen Oberfläche erstreckt.
Rückschlagventilaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die zweite Dichtungsfläche eine im wesentlichen flache Oberfläche umfasst.
Rückschlagventilaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die zweite Dichtungsfläche eine Lippe (55) umfasst, die sich um einen Umfang einer im wesentlichen flachen Oberfläche (53) erstreckt.
Rückschlagventilaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die mindestens zwei ersten Zinken (48) und die mehreren ersten konkaven Oberflächen (51) an einer gemeinsamen Oberfläche auf der Seite der ersten Dichtungsfläche (50) enden, und die mindestens zwei zweiten Zinken (52) und die mehreren zweiten konkaven Oberflächen (54) an einer gemeinsamen Oberfläche auf der Seite der zweiten Dichtungsfläche (53, 55) enden.