close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент РФ 2337262

код для вставки
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
RU
(19)
(11)
2 337 262
(13)
C1
(51) МПК
F16K 3/18
(2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
(21), (22) За вка: 2006146780/06, 26.12.2006
(72) Автор(ы):
Косицын Лев Григорьевич (RU),
Кузьмин Олег Станиславович (RU),
Соколов Александр Юрьевич (RU),
Яновский Владимир Павлович (RU)
(24) Дата начала отсчета срока действи патента:
26.12.2006
(45) Опубликовано: 27.10.2008 Бюл. № 30
(73) Патентообладатель(и):
Институт физики прочности и материаловедени Сибирское отделение Российской Академии
Наук (ИФПМ СО РАН) (RU)
2 3 3 7 2 6 2
управлени . Запорный орган содержит запорный
элемент, опорную пластину и средства поджата .
Запорный орган дополнительно содержит полую
несущую балку. Несуща балка расположена
между запорным элементом и опорной пластиной и
соединена с ними. Внутри несущей балки
равномерно по всей длине запорного элемента
расположены средства поджата . Шток содержит
средства дл взаимодействи со средствами
поджата и с полой несущей балкой. Изобретение
позвол ет повысить надежность работы устройства
и уменьшить габариты клапана. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.
R U
(57) Реферат:
Изобретение относитс к запорной аппаратуре
и предназначено дл использовани в
многокамерных установках молекул рно-лучевой
эпитаксии, напылительных установках и других
технологических системах, где дл обеспечени технологического
цикла
необходим
перенос
пластинчатых изделий или кассет с подложками из
одного вакуумного объема в другой. Вакуумный
щелевой клапан содержит корпус с проходными
соосными отверсти ми в виде щелей, запорный
орган и шток. Шток приводитс в движение органом
Страница: 1
RU
C 1
C 1
(54) ВАКУУМНЫЙ ЩЕЛЕВОЙ КЛАПАН
2 3 3 7 2 6 2
Адрес дл переписки:
634021, г.Томск, пр. Академический, 2/1, ИФПМ
СО РАН, патентный отдел
R U
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: RU 2014535 C1, 15.06.1994. SU 767441
A1, 30.09.1980. RU 2059136 С1, 27.04.1996. SU
966373 А1, 15.10.1982. US 6913243 B1,
05.07.2005. US 6390448 B1, 21.05.2002. JP
10110834 A, 28.04.1998.
C 1
C 1
2 3 3 7 2 6 2
2 3 3 7 2 6 2
R U
R U
Страница: 2
RUSSIAN FEDERATION
(19)
RU
(11)
2 337 262
(13)
C1
(51) Int. Cl.
F16K 3/18
(2006.01)
FEDERAL SERVICE
FOR INTELLECTUAL PROPERTY,
PATENTS AND TRADEMARKS
(12)
ABSTRACT OF INVENTION
(21), (22) Application: 2006146780/06, 26.12.2006
(72) Inventor(s):
Kositsyn Lev Grigor'evich (RU),
Kuz'min Oleg Stanislavovich (RU),
Sokolov Aleksandr Jur'evich (RU),
Janovskij Vladimir Pavlovich (RU)
(24) Effective date for property rights: 26.12.2006
(45) Date of publication: 27.10.2008 Bull. 30
(73) Proprietor(s):
Institut fiziki prochnosti i
materialovedenija Sibirskoe otdelenie
Rossijskoj Akademii Nauk (IFPM SO RAN) (RU)
C 1
2 3 3 7 2 6 2
R U
Страница: 3
EN
C 1
(57) Abstract:
FIELD: electricity.
SUBSTANCE:
invention
is
intended
for
application
in
multi-chamber
installations
of
molecular-beam
epitaxy,
spraying
installations
and other technological systems, where for
provision of technological cycle it is necessary
to transfer plate items or cassettes with wafers
from one vacuum volume to the other one. Vacuum
slot valve contains casing with through coaxial
holes in the form of slots, lock body and stem.
Stem is actuated by control body. Lock body
contains lock element, support plate and pressing
facilities.
Lock
body
additionally
contains
hollow bearing beam. Bearing beam is installed
between lock element and support plate and is
connected with them. Inside bearing beam pressing
facilities are located evenly along the whole
length of lock element. Stem contains accessories
for
interaction
with
pressing
facilities
and
hollow bearing beam.
EFFECT: invention makes it possible to
increase device operation reliability and reduce
valve dimensions.
6 cl, 5 dwg
2 3 3 7 2 6 2
(54) VACUUM SLOT VALVE
R U
Mail address:
634021, g.Tomsk, pr. Akademicheskij, 2/1,
IFPM SO RAN, patentnyj otdel
RU 2 337 262 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Изобретение относитс к запорной арматуре, а именно к щелевым клапанам,
примен емым в вакуумной технике, и предназначено дл использовани в многокамерных
установках молекул рно-лучевой эпитаксии, напылительных установках и других
технологических системах, где дл обеспечени технологического цикла необходим
перенос пластинчатых изделий или кассет с подложками из одного вакуумного объема в
другой, а перемещаемые издели часто имеют большие линейные размеры.
Необходимость создани щелевых вакуумных клапанов больших габаритов
обусловлена, в частности, решением задач энергосбережени в строительстве за счет
внедрени стекол с теплоотражающими покрыти ми, что св зано с использованием
крупногабаритных вакуумных установок. Дл этих целей щелевой вакуумный клапан
должен иметь проходные щелевые отверсти с соотношением сторон в пределах 1/20 до
1/40 и выше при максимальном размере длины щели около 2 метров.
Вакуумный шиберный клапан относитс к пр мопролетным клапанам, которые дел тс по принципу управлени на две группы.
Известны клапаны, относ щиес к первой группе, в которых перемещение и уплотнение
запорного элемента осуществл ютс разными приводами (например, авт. св. СССР
№1622690, кл. F16K 3/10; авт. св. СССР №1421947, кл. F16К 51/02; авт. св. СССР
№1566156, кл. F16К 51/02, пат. США №4333631, кл. F16К 25/00, за вка США №2005178993,
кл. F16К 3/14, пат. США №6095741, кл. F16К 3/18, за вка США №2002096656, кл. F16К 3/14).
Известны клапаны, относ щиес ко второй группе, в которых перемещение и уплотнение
запорного элемента осуществл ютс одним приводным механизмом (например, авт.св.
СССР №966373, кл. F16К 3/12, авт. св. СССР №767441, кл. F16К 3/06, авт. св. СССР
№1074812, кл. F16К 3/02, авт. св. СССР №1464001, кл. F16К 3/10, пат. Яп. №10110834,
кл. F16К 3/02, за вка Яп. №2004197769, кл. F16К 3/16).
Перемещение запорного элемента в щелевых клапанах осуществл етс , как правило, в
направлении малого размера щели. Функцию закрывани щели выполн ют либо рычажный
механизм, преобразующий качательное движение рычага в поступательное перемещение
запорного элемента, как в пат. РФ №2059136, кл. F16К 3/10, либо винтова пара, как в
авт. св. СССР №1079812, кл. F16К 3/00, за вка США №2005178993, кл.F16К 3/10, пат. США
№6095741, кл. F16К 3/18. В том и другом случае компенсатором перемещени служит
сильфон.
Уплотнение запорного элемента в щелевых клапанах осуществл етс многими
способами: качанием запорного органа (за вка США №2002096656, кл. F16К 3/14, за вка
США №2005178993, кл. F16К 3/10), параллельными рычагами (авт. св. СССР №966373, кл.
F16К 3/12, пат. Яп. №10110834, кл. F16К 3/02), клиновым механизмом (авт. св.
№1079812, кл. F16К 3/02), выкатыванием шариков из гнезд (авт. св. СССР №767441, кл.
F16К 3/06), взаимодействием шариков с фигурными выступами (пат. РФ №2059136, кл.
F16К 3/10).
Недостатком клапанов первой группы вл етс использование двух механизмов
управлени , что влечет за собой необходимость решени задач синхронизации, а это
усложн ет обслуживание и снижает надежность работы устройства. В известных клапанах
второй группы управление запорным органом осуществл етс от одного приводного
механизма, часто состо щего из винтовой пары и рычажно-шарнирной системы.
Перемещение, а тем более уплотнение запорного элемента таких больших линейных
размеров одной винтовой парой затруднительно. Равномерное перемещение и уплотнение
запорного элемента в этом случае могут быть обеспечены наличием нескольких винтовых
пар, распределенных по длине элемента. Недостатком такого запорного органа вл етс необходимость применени дополнительных систем управлени дл обеспечени синхронизации работы, что усложн ет конструкцию, снижает надежность
функционировани устройства и увеличивает его габариты.
Рычажный механизм, преобразующий качательное движение рычага в поступательное
движение запорного элемента дл перекрывани прот женной проходной щели и
уплотнени , должен иметь сложную кинематическую схему и содержать большое
Страница: 4
DE
RU 2 337 262 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
количество шарнирно соединенных элементов. Плечо рычага, привод щее в движение
запорный орган, оказываетс соизмеримым с размером запорного элемента, что требует
больших усилий на рычаг в момент поджати . Дл уменьшени усили на рычаг в момент
поджати ось поворота рычага должна находитьс ближе к средней точке запорного
элемента, а значит в полости корпуса клапана, что трудно выполнимо при необходимости
наличи компенсатора перемещени (сильфона).
Известен высоковакуумный клапан по пат. РФ №2014535, кл. F16К 3/10 (прототип),
содержащий корпус с горловиной и проходными соосными отверсти ми в виде щелей и
размещенный в полости корпуса запорный орган, уплотн ющий при взаимодействии с
корпусом. Запорный орган образован из ввода качательного движени , рычаг которого
соединен с запорным элементом средствами поджати , выполненными в виде
передаточного механизма, преобразующего качательное движение рычага в
поступательное перемещение запорного элемента при контакте запорного органа с
корпусом. Средства поджати выполнены в виде опорной пластины и параллельных пар
серег, шарнирно соедин ющих с рычагом ввода качательного движени опорную пластину
и запорный элемент.
Недостатками высоковакуумного клапана вл ютс :
наличие большего числа рычагов и их шарнирных соединений, что снижает надежность
работы устройства;
необходимость наличи опоры в геометрическом центре сильфона, что ограничивает
возможность снижени усилий, прилагаемых к рычагу при увеличении длины пролетной
щели клапана;
наличие компенсатора угловых перемещений в виде сильфона, что снижает надежность
устройства;
необходимость наличи дополнительного корпуса привода поворота дл размещени рычага с опорой, винтовой пары и других элементов механизма запорного органа,
соизмеримого по размерам с корпусом затвора, что существенно увеличивает габариты
клапана.
Насто щим изобретением решаетс задача создани надежного и удобного в
эксплуатации вакуумного щелевого клапана с соотношением сторон пролетной щели от
1/20 до 1/40 и менее.
Поставленна задача решаетс тем, что, как и известный, предлагаемый вакуумный
щелевой клапан содержит корпус с проходными соосными отверсти ми в виде щелей,
запорный орган, содержащий запорный элемент, опорную пластину и средства поджати .
Новым вл етс то, что он дополнительно содержит шток, приводимый в движение
органом управлени , а запорный орган дополнительно содержит полую несущую балку,
расположенную между запорным элементом и опорной пластиной и соединенную с ними,
внутри которой равномерно по всей длине запорного элемента расположены средства
поджати , при этом шток содержит средства дл взаимодействи его со средствами
поджати и с полой несущей балкой.
Предпочтительно запорный орган содержит n-ое количество средств поджати , равное
отношению длины щелевого отверсти к интервалу их расположени L=4b, где b - ширина
щели, при этом средства поджати выполнены в виде шариковых запорных механизмов.
Кроме того, на концах полой несущей балки расположены копиры, выполненные в виде
пластин с направл ющими пазами, имеющими наклонный участок и продольный,
параллельный длинной стороне щели.
Кроме того, в качестве средств взаимодействи со средствами поджати на штоке,
приводимом в движение органом управлени , например винтовой парой, установлены
роликовые узлы, количество которых равно числу средств поджати и взаимодействующие
с ними при уплотнении, а на концах штока установлены поперечные балки, снабженные
вращающимис в подшипниках пальцами, дл взаимодействи с пазами копиров,
расположенных на несущей балке.
Желательно, дл равномерного поджати запирающего элемента по длине щелевого
Страница: 5
RU 2 337 262 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
отверсти средства поджати дополнительно имеют регулировочные винты.
При этом соосные щелевые отверсти имеют отношение ширины к длине отверсти от
1/20 до 1/40 и менее.
В предлагаемом изобретении средства поджати выполнены в виде шариковых
механизмов и равномерно распределены по длине запорного элемента с интервалом L=4b,
где b - ширина щелевого отверсти . Шариковый запорный механизм состоит из
цилиндрического сепаратора, содержащего фланец, четыре паза шириной d, равной
диаметру расположенных в них шариков, осевое цилиндрическое отверстие диаметром D=
1.5d и рычага с квадратным пазом с размером сторон B=1.41d, с которым контактируют
шарики, а плечо рычага оканчиваетс вилкой. Сепаратор фланцем укреплен на несущей
балке, его цилиндрическа часть вместе с состо щим с ней в контакте рычагом находитс внутри балки, а в центральном отверстии сепаратора по обе стороны от плоскости
четырех шариков, наход щихс в пазах, расположено по шарику диаметром D, причем
один из них контактирует как с шариками d, так и с запорным элементом, а другой - с
шариками d и регулировочным винтом, ввернутым в опорную пластину. Плечо рычага с
вилкой выходит наружу через боковую прорезь в стенке балки и имеет возможность
совершать качательное движение на угол 45°, при этом шарики d могут как сближатьс до упора, распира шарики D, когда против пазов сепаратора оказываютс грани
квадратного паза рычага, так и раскатыватьс по углам квадрата, позвол шарикам D
сближатьс до контакта. В первом случае опорна пластина прижимаетс к корпусу
(крышке) клапана, а запорный элемент, снабженный эластичной прокладкой, уплотн ет
щелевое отверстие, во втором случае опорна пластина и запорный элемент сближаютс благодар действию возвратных пружин и перестают контактировать со щелевым
отверстием и крышкой клапана.
Управление запорным органом осуществл етс винтовой парой, приводимой в
движение электродвигателем с редуктором и взаимодействующей со штоком, а винт пары
проходит через вакуумное уплотнение в патрубке на короткой стороне корпуса. Вдоль
штока с интервалом L=4b расположены роликовые узлы, вход щие в контакт с вилками
рычагов при перемещении штока параллельно несущей балке, а поперечные балки на
концах штоков снабжены вращающимис в подшипниках пальцами, взаимодействующими с
пазами копиров. Копиры выполнены в виде пластин с направл ющими пазами, имеющими
наклонный участок и продольный, параллельный длинной стороне отверсти . Длина
наклонного участка паза l=a/tg?, где ? - угол наклона паза, а - величина поперечного
смещени запорного элемента от закрыти до открыти щели.
Длина продольного участка паза равна величине хода штока, достаточного дл поджати запорного элемента.
Предлагаема конструкци вакуумного щелевого клапана решает поставленную задачу
и имеет р д преимуществ:
использование равномерно распределенных вдоль запорного элемента средств
поджати позвол ет уплотн ть щелевое отверстие с соотношением сторон от 1/20 до 1/40
и выше;
применение шариковых запорных механизмов и копиров позвол ет исключить
использование большого числа рычагов и их шарнирных соединений при увеличении
длины щелевого отверсти и этим повысить надежность работы устройства.
На фиг.1 изображен вакуумный щелевой клапан (без крышки); на фиг.2 - разрез А-А на
фиг.1 (с крышкой); на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.4 - расположение шариков в
положении «закрыто»; на фиг.5 - расположение шариков в положении «открыто».
Вакуумный щелевой клапан имеет корпус 1 с крышкой 2 (в которой выполнены соосные
щелевые отверсти ) и патрубком вакуумного ввода вращени 3, сквозь который проходит
вал с резьбой 4. Вал 4 с гайкой 5, укрепленной в подвижном штоке 6, образует
управл ющий орган - винтовую пару. Запорный орган образован запорным элементом 7,
опорной пластиной 8, несущей полой балкой 9 и средствами поджати в виде шариковых
запорных механизмов 10. Шариковые запорные механизмы 10 включают в себ Страница: 6
RU 2 337 262 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
цилиндрические сепараторы 11 (фиг.3), в четырех пазах которых расположены шарики (d)
12, рычаги 13, имеющие квадратные пазы, взаимодействующие с цилиндрической частью
сепараторов. Плечи рычагов 13 оканчиваютс вилками, с которыми в определенные
моменты вступают во взаимодействие роликовые узлы 14, смонтированные на штоке 6. В
центральной части сепаратора располагаютс шарики (D) 15, наход щиес в контакте с
шариками d. Несуща балка имеет на концах копиры 16, выполненные в виде пластин с
направл ющими пазами 17. Запорный орган имеет возможность перемещени поперек
щелевого отверсти благодар роликам 18, укрепленным на копирах.
Взаимна фиксаци запорного элемента, опорной пластины и несущей балки
выполн етс стаканами 19, штифтами 20 и возвратными пружинами 21. Количество
шариковых запорных механизмов 10, роликовых узлов 14 и стаканов 19 с возвратными
пружинами 21 определ етс отношением длины щелевого отверсти к интервалу
расположени элементов L=4b, где b - ширина щелевого отверсти .
Клапан работает следующим образом.
В состо нии «открыто» шток 6 находитс в верхнем крайнем положении, пальцы 22 - в
начале наклонных участков направл ющих пазов копиров, рычаги 13 благодар пружине 23
отклонены на 45° (фиг.5), запорный орган смещен влево, щелевое отверстие открыто. При
вращении вала с резьбой 4 шток 6 перемещаетс вдоль оси, пальцы 22 прокатываютс по
наклонным участкам направл ющих пазов и через копиры 16 смещают запорный орган в
направлении щелевого отверсти . В момент достижени пальцами продольных участков
направл ющих пазов движение запорного органа прекращаетс , а запорный элемент
оказываетс напротив щелевого отверсти клапана, роликовые узлы 14 вход т в контакт с
вилками рычагов 13. При дальнейшем движении штока роликовые узлы 14 поворачивают
рычаги 13 на 45°, шарики d запорных механизмов сближаютс до упора, распира шарики
D (фиг.4). Опорна пластина 8 прижимаетс к крышке 2, а запорный элемент 7 уплотн ет
щелевое отверстие. При этом возвратные пружины 21 сжимаютс .
Открывание клапана происходит в обратном пор дке. Шток 6, приводимый в движение
винтовой парой, движетс вверх, пальцы 22 кат тс по продольному участку
направл ющего паза, роликовые узлы 14 поворачивают рычаги 13, шарики D запорных
механизмов сближаютс до упора (фиг.5), позвол возвратным пружинам 21 вывести
запорный элемент 7 и опорную пластину 8 из контакта с щелевым отверстием и крышкой
клапана соответственно. В этот момент пальцы 22 переход т на наклонный участок паза и
перемещают запорный орган в сторону от щелевого отверсти .
Возможна неравномерность уплотнени по длине щелевого отверсти устран етс регулировочными винтами 24 при наладке клапана.
Управление запорным органом винтовой парой, взаимодействующей со штоком,
применение шаровых запорных механизмов и копиров упрощает кинематическую схему
уплотнени , повышает надежность работы устройства, исключает необходимость в
дополнительном корпусе привода и позвол ет уменьшить габариты клапана в целом, что
особенно важно дл соблюдени требований технической эстетики при модульном
исполнении многокамерных технологических установок, снижает металлоемкость
устройства и повышает производительность за счет сокращени откачиваемого объема.
Формула изобретени 1. Вакуумный щелевой клапан, содержащий корпус с проходными соосными
отверсти ми в виде щелей, запорный орган, содержащий запорный элемент, опорную
пластину и средства поджати , отличающийс тем, что он дополнительно содержит шток,
приводимый в движение органом управлени , а запорный орган дополнительно содержит
полую несущую балку, расположенную между запорным элементом и опорной пластиной и
соединенную с ними, внутри которой равномерно по всей длине запорного элемента
расположены средства поджати , при этом шток содержит средства дл взаимодействи его со средствами поджати и с полой несущей балкой.
2. Клапан по п.1, отличающийс тем, что запорный орган содержит n-е количество
Страница: 7
CL
RU 2 337 262 C1
5
10
15
средств поджати , равное отношению длины щелевого отверсти к интервалу их
расположени : L=4b, где b - ширина щели, при этом средства поджати выполнены в виде
шариковых запорных механизмов.
3. Клапан по п.1, отличающийс тем, что на концах полой несущей балки расположены
копиры, выполненные в виде пластин с направл ющими пазами, имеющими наклонный и
продольный участок, параллельный длинной стороне щели.
4. Клапан по любому из пп.1, или 2, или 3, отличающийс тем, что в качестве средств
взаимодействи со средствами поджати на штоке, приводимом в движение органом
управлени , например винтовой парой, установлены роликовые узлы, количество которых
равно числу средств поджати и взаимодействующие с ними при уплотнении, а на концах
штока установлены поперечные балки, снабженные вращающимис в подшипниках
пальцами, дл взаимодействи с пазами копиров, расположенных на несущей балке.
5. Клапан по п.1, отличающийс тем, что дл равномерного поджати запирающего
элемента по длине щелевого отверсти средства поджати дополнительно имеют
регулировочные винты.
6. Клапан по п.1, отличающийс тем, что отношение ширины к длине щелевого
отверсти составл ет от 1/20 до 1/40 и менее.
20
25
30
35
40
45
50
Страница: 8
RU 2 337 262 C1
Страница: 9
DR
RU 2 337 262 C1
Страница: 10
RU 2 337 262 C1
Страница: 11
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
2
Размер файла
363 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа