[发明专利]阀

说明书

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。