[发明专利]密封真空泵隔离阀

说明书

技术领域

本发明大体上涉及一种隔离阀，该隔离阀在真空泵停止运转的情况下与真空泵一起使用以保护关联的真空系统。更具体地，本发明涉及受真空泵内部的气体压力驱动而关闭的隔离阀。

背景技术

各种系统包括需要在高真空(非常低，低于大气压)水平(例如，低于10^-3Torr)下操作的一个或多个内部室。这些系统例如包括光谱测定系统、泄漏测试系统、显微镜(例如电子显微镜)系统、微细加工(例如真空沉积)系统等。这些系统的内部真空室由一个或多个真空泵抽真空。例如，真空系统可以包括“粗抽”泵或“前级”泵，这些泵构造用于使真空系统降低至粗真空度，例如降至约10^-3Torr。真空系统还可以包括一个或多个高真空泵，这些高真空泵构造成使真空系统进一步降低至高真空度。在这种系统中，粗抽泵用作真空泵的第一级并且可能需要由高真空泵实施的高真空抽空的另一级的操作。

真空系统可以包括真空泵隔离(VPI)阀，该阀构造成在前级泵断电的情况下自动将高真空系统的部件与高压(例如环境压力或大气压)隔离并且保护高真空系统的部件免受高压的影响，然后仅在前级泵重启后重新打开并且产生足够的真空度，该真空度对于高真空系统的部件的进一步操作而言是安全的。例如，诸如涡轮分子泵之类的高真空泵如果在全速操作时暴露于约200mTorr以上的压力下，将被损坏到难以修理。通常，VPI阀与前级泵分离并与环境(即，前级泵外部的环境和真空系统的其余部分)相连通。因此，使用常规VPI阀导致非密封的系统。

图1是利用常规VPI阀114的真空系统100的示例的示意图。真空系统100包括前级泵118，该前级泵经由VPI阀与真空系统100的高真空级122连通。前级泵118通常是机械泵，例如涡旋泵、旋转叶片泵、隔膜泵、罗茨鼓风机(容积式瓣(positive displacement lobe))等。高真空级122包括与前级泵118连通的一个或多个真空室126，即要抽真空的内部空间。高真空级122还包括一个或多个高真空泵130(例如，涡轮分子泵、溅射离子泵等)，该高真空泵构造用于将一个(或多个)真空室126抽空至超过仅由前级泵118可实现的真空度的真空度。在真空系统110的正常操作期间，VPI阀114打开，即，提供从高真空级122到前级泵118的入口134的不受限制的工作气流路径。VPI阀114通常可移动活塞，该活塞在真空系统100的正常操作期间打开(抬起)。前级泵118将其出口138处的气体排放到排气管线142中。

真空系统100还包括提供环境和VPI阀114之间(具体地说，环境与VPI阀活塞的和工作气流路径相对的一侧之间，该工作气流路径位于高真空级122和前级泵118之间)的选择性连通的另一个阀，例如电磁阀146。电磁阀146需要电力被主动地保持在将VPI阀114与环境隔离的关闭状态，在这种意义上，电磁阀146通常是常开阀。可以使用相同的电源来向电磁阀146和前级泵118供电。在真空系统100的正常操作期间，电磁阀146关闭。然而，如果前级泵118断电，则电磁阀146打开，从而允许环境空气150流入VPI阀114中。由于前级泵118停止运转，VPI阀114的活塞两端的最终压差迫使活塞就位，从而关闭高真空级122和前级泵118之间的工作气流路径并且将高真空级122与产生的较高压力隔离。

在美国专利No.4,785,851中描述了上述VPI构造的更具体的示例。

从前述可以看出，由于操作的隔离/保护阶段需要暴露于环境中，真空系统100的常规构造是非密封的。然而，存在暴露于环境下是不利的许多应用，例如需要使氦气或某些化学品再循环的应用，在该应用中，空气不应进入该系统并且工作气体不应离开该系统。因此，需要使用密封的VPI阀的真空系统。

发明内容

为了解决本领域技术人员可能已经观察到的全部或部分上述问题和/或其他问题，本公开提供了方法、过程、系统、装置、仪器和/或装置，如在下述实施方式中通过示例的方式所描述的。