(57)【要約】  本発明は、第１の閉鎖要素（１ａ）を第１の閉鎖要素位置（Ｃ１）と、第２の閉鎖要素位置（Ｃ２）と、両閉鎖要素位置（Ｃ１，Ｃ２）の間に位置する中間の閉鎖要素位置（Ｃ３）との間で変位させるための少なくとも１つのピストン・シリンダ装置（３）を備えた真空弁に関する。第１の閉鎖要素（１ａ）に機械的に連結されたピストン・シリンダ装置（３）は、シリンダユニット（４）とピストンユニット（７）とを有している。シリンダユニット（４）とピストンユニット（７）とに対して相対的に、第１のシール体（１０ａ；１１ａ）と第２のシール体（１０ｂ；１１ｂ）とが、互いに独立して軸方向に移動可能である。シリンダユニット（４）に設けられた第１の軸方向ストッパ（１５ａ）と、ピストンユニット（７）に設けられた第３の軸方向ストッパ（１６ａ）とは、中間の閉鎖要素位置（Ｃ３）において、第２の圧力室（５ｂ）の方向への第１のシール体（１０ａ；１１ａ）の軸方向の可動性が、第１の軸方向ストッパ（１５ａ）と第３の軸方向ストッパ（１６ａ）とによって一緒に制限されているように、互いに相対的に配置されている。シリンダユニット（４）に設けられた第２の軸方向ストッパ（１５ｂ）と、ピストンユニット（７）に設けられた第４の軸方向ストッパ（１６ｂ）とは、中間の閉鎖要素位置（Ｃ３）において、第１の圧力室（５ａ）の方向への第２のシール体（１０ｂ；１１ｂ）の軸方向の可動性が、第２の軸方向ストッパ（１５ｂ）と第４の軸方向ストッパ（１６ｂ）とによって一緒に制限されているように、互いに相対的に配置されている。
2016512872.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空弁であって、該真空弁が、第１の閉鎖要素（１ａ）と、該第１の閉鎖要素（１ａ）を変位させるための第１の駆動装置（２）とを備えており、該第１の駆動装置（２）が、少なくとも１つのピストン・シリンダ装置（３）を有しており、
該少なくとも１つのピストン・シリンダ装置（３）が、
シリンダ内室（５ａ，５ｂ，５ｃ）と内周面（６ａ，６ｂ）とを有するシリンダユニット（４）と、
外周面（８ａ，８ｂ）を有していて、シリンダ内室（５ａ，５ｂ，５ｃ）でシリンダユニット（４）に対して相対的に幾何学的なピストン軸線（９）に沿って線形に変位可能であるピストンユニット（７）と、
内周面（６ａ，６ｂ）と外周面（８ａ，８ｂ）との間の密に配置されていて、ピストンユニット（７）と共にシリンダ内室（５ａ，５ｂ，５ｃ）を、ガス密な第１の圧力室（５ａ）と、該第１の圧力室（５ａ）からガス密に分離されたガス密な第２の圧力室（５ｂ）とに分割するシールユニット（１０ａ，１０ｂ；１１ａ，１１ｂ）と
を有しており、前記少なくとも１つのピストン・シリンダ装置（３）が、第１の閉鎖要素（１ａ）に機械的に連結されており、該第１の閉鎖要素（１ａ）が、第１の圧力室（５ａ）と第２の圧力室（５ｂ）との間の圧力差の変化によって、
シリンダユニット（４）とピストンユニット（７）とが互いに相対的に第１の相対位置（Ｐ１）に互いに位置決めされている第１の閉鎖要素位置（Ｃ１）と、
シリンダユニット（４）とピストンユニット（７）とが互いに相対的に第２の相対位置（Ｐ２）に互いに位置決めされている第２の閉鎖要素位置（Ｃ２）と
の間で変位可能である、真空弁において、
シールユニットが、第１のシール体（１０ａ；１１ａ）と第２のシール体（１０ｂ；１１ｂ）とによって形成されており、両シール体（１０ａ，１０ｂ；１１ａ，１１ｂ）が、
互いに独立してシリンダユニット（４）とピストンユニット（７）とに対して相対的に軸方向でピストン軸線（９）に沿って移動可能であり、
内周面（６ａ，６ｂ）にガス密に接触していて、該内周面（６ａ，６ｂ）に対して相対的に軸方向に移動可能なそれぞれ１つの外側のシール面（１３）を有しており、
外周面（８ａ，８ｂ）にガス密に接触していて、該外周面（８ａ，８ｂ）に対して相対的に軸方向に移動可能なそれぞれ１つの内側のシール面（１４）を有しており、
シリンダユニット（４）が、第１の軸方向ストッパ（１５ａ）を有しており、該第１の軸方向ストッパ（１５ａ）が、第２の圧力室（５ｂ）の方向へのシリンダユニット（４）に対して相対的な第１のシール体（１０ａ；１１ａ）の軸方向の可動性を、内周面の、第１の圧力室（５ａ）の側に配置された第１の区分（６ａ）に制限しており、
シリンダユニット（４）が、第２の軸方向ストッパ（１５ｂ）を有しており、該第２の軸方向ストッパ（１５ｂ）が、第１の圧力室（５ａ）の方向へのシリンダユニット（４）に対して相対的な第２のシール体（１０ｂ；１１ｂ）の軸方向の可動性を、内周面の、第２の圧力室（５ｂ）の側に配置された第２の区分（６ｂ）に制限しており、
ピストンユニット（７）が、第３の軸方向ストッパ（１６ａ）を有しており、該第３の軸方向ストッパ（１６ａ）が、第２の圧力室（５ｂ）の方向へのピストンユニット（７）に対して相対的な第１のシール体（１０ａ；１１ａ）の軸方向の可動性を、外周面の、第１の圧力室（５ａ）の側に配置された第１の区分（８ａ）に制限しており、
ピストンユニット（７）が、第４の軸方向ストッパ（１６ｂ）を有しており、該第４の軸方向ストッパ（１６ｂ）が、第１の圧力室（５ａ）の方向へのピストンユニット（７）に対して相対的な第２のシール体（１０ｂ；１１ｂ）の軸方向の可動性を、外周面の、第２の圧力室（５ｂ）の側に配置された第２の区分（８ｂ）に制限しており、
シリンダユニット（４）とピストンユニット（７）との、第１の相対位置（Ｐ１）と第２の相対位置（Ｐ２）との間に位置しかつ中間の閉鎖要素位置（Ｃ３）に対応する互いに相対的な中間の相対位置（Ｐ３）において、第２の圧力室（５ｂ）の方向への第１のシール体（１０ａ；１１ａ）の軸方向の可動性が、第１の軸方向ストッパ（１５ａ）と第３の軸方向ストッパ（１６ａ）とによって一緒に制限されているように、第１の軸方向ストッパ（１５ａ）と第３の軸方向ストッパ（１６ａ）とが互いに相対的に配置されており、
中間の相対位置（Ｐ３）において、第１の圧力室（５ａ）の方向への第２のシール体（１０ｂ；１１ｂ）の軸方向の可動性が、第２の軸方向ストッパ（１５ｂ）と第４の軸方向ストッパ（１６ｂ）とによって一緒に制限されているように、第２の軸方向ストッパ（１５ｂ）と第４の軸方向ストッパ（１６ｂ）とが互いに相対的に配置されていることを特徴とする、真空弁。
【請求項２】
シリンダユニット（４）の第１の軸方向ストッパ（１５ａ）と第２の軸方向ストッパ（１５ｂ）とが、内周面の第１の区分（６ａ）と内周面の第２の区分（６ｂ）との間に配置された、シリンダ内室（５ｃ）に内向きに張り出した少なくとも１つの段部（１７）によって形成されている、請求項１記載の真空弁。
【請求項３】
ピストンユニット（７）の第３の軸方向ストッパ（１６ａ）と第４の軸方向ストッパ（１６ｂ）とが、外周面の第１の区分（８ａ）と外周面の第２の区分（８ｂ）との間に配置された、外向きに張り出した少なくとも１つの段部（１８）によって形成されている、請求項２記載の真空弁。
【請求項４】
第１の軸方向ストッパ（１５ａ）および第３の軸方向ストッパ（１６ａ）と、
第２の軸方向ストッパ（１５ｂ）および第４の軸方向ストッパ（１６ｂ）と
が、中間の相対位置（Ｐ３）において、それぞれピストン軸線（９）を基準として半径方向で互いに向かい合って配置されている、請求項３記載の真空弁。
【請求項５】
内向きに張り出した前記少なくとも１つの段部（１７）が、内周面の第１の区分（６ａ）および内周面の第２の区分（６ｂ）への、第１のシール体（１０ａ；１１ａ）および第２のシール体（１０ｂ；１１ｂ）の形状に対応した移行部を有しており、
外向きに張り出した前記少なくとも１つの段部（１８）が、外周面の第１の区分（８ａ）および外周面の第２の区分（８ｂ）への、第１のシール体（１０ａ；１１ａ）および第２のシール体（１０ｂ；１１ｂ）の形状に対応した移行部を有している、請求項４記載の真空弁。
【請求項６】
第１のシール体が、第１のＯリング（１０ａ）によって形成されており、
第２のシール体が、第２のＯリング（１０ｂ）によって形成されており、
特に内向きに張り出した段部（１７）の移行部と、外向きに張り出した段部（１８）の移行部とが、Ｏリング（１０ａ，１０ｂ）の丸みにほぼ対応している、請求項５記載の真空弁。
【請求項７】
第１のシール体が、外側のシール面を形成している外側のシール部材（１３）と、内側のシール面を形成している内側のシール部材（１４）とを備えた第１のシール支持体（１１ａ）によって形成されており、
第２のシール体が、外側のシール面を形成している外側のシール部材（１３）と、内側のシール面を形成している内側のシール部材（１４）とを備えた第２のシール支持体（１１ｂ）によって形成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の真空弁。
【請求項８】
シリンダユニット（４）の内周面の第１の区分（６ａ）および第２の区分（６ｂ）ならびにピストンユニット（７）の外周面の第１の区分（８ａ）および第２の区分（８ｂ）が、幾何学的なピストン軸線（９）に垂直に交わる幾何学的な切断平面内に、円形の横断面を有している、請求項１から７までのいずれか１項記載の真空弁。
【請求項９】
真空弁が、第１のシール体（１０ａ；１１ａ）と第２のシール体（１０ｂ；１１ｂ）との間の中間のシリンダ内室（５ｃ）からシリンダユニット（４）の外部に通じる少なくとも１つの空気抜き通路（１９）を有している、請求項１から８までのいずれか１項記載の真空弁。
【請求項１０】
真空弁が、
第１の開口（２１ａ）と、該第１の開口（２１ａ）を取り囲む第１の弁座（２２ａ）とを有する第１の弁壁（２０ａ）と、
第１の閉鎖要素（１ａ）に設けられた、第１の開口（２１ａ）をほぼガス密に閉鎖するための第１の閉鎖面（２３ａ）と
を有しており、
第１の駆動装置（２）は、該第１の駆動装置（２）によって第１の閉鎖要素（１ａ）が、
第１の閉鎖面（２３ａ）がそれぞれ第１の弁座（２２ａ）に対して間隔を置いて向かい合って位置している第２の閉鎖要素位置（Ｃ２）および中間の閉鎖要素位置（Ｃ３）と、
第１の閉鎖面（２３ａ）が第１の弁座（２２ａ）にほぼ垂直に押し付けられて、第１の開口（２１ａ）をほぼガス密に閉鎖している第１の閉鎖要素位置（Ｃ１）と
の間で第１の弁座（２２ａ）に対して垂直に変位可能であるように形成されていて、第１の閉鎖要素（１ａ）に連結されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の真空弁。
【請求項１１】
真空弁が、第１の弁壁（２０ａ）から間隔を置いて反対の側に位置する第２の弁壁（２０ｂ）を有しており、該第２の弁壁（２０ｂ）が、第２の開口（２１ｂ）と、該第２の開口（２１ｂ）を取り囲む、第１の弁座（２２ａ）から間隔を置いて向かい合って位置する第２の弁座（２２ｂ）とを有しており、
真空弁が、第２の閉鎖要素（１ｂ）を有しており、該第２の閉鎖要素（１ｂ）が、第１の閉鎖面（２３ａ）と逆方向に向けられた、第２の開口（２１ｂ）をほぼガス密に閉鎖するための第２の閉鎖面（２３ｂ）を有していて、第１の閉鎖要素（１ａ）に機械的に連結されていて、該第１の閉鎖要素（１ａ）と一緒に前記少なくとも１つのピストン・シリンダ装置（３）によって、
第２の閉鎖面（２３ｂ）がそれぞれ第２の弁座（２２ｂ）に対して間隔を置いて向かい合って位置している第１の閉鎖要素位置（Ｃ１）および中間の閉鎖要素位置（Ｃ３）と、
第２の閉鎖面（２３ｂ）が第２の弁座（２２ｂ）にほぼ垂直に押し付けられて、第２の開口（２１ｂ）をほぼガス密に閉鎖している第２の閉鎖要素位置（Ｃ２）と
の間で変位可能である、請求項１０記載の真空弁。
【請求項１２】
ピストンユニット（７）に、第１の圧力室（５ａ）を通して案内されていて、シリンダユニット（４）からガス密に軸方向可動に導出された第１のピストンロッド（２４ａ）と、第２の圧力室（５ｂ）を通して案内されていて、シリンダユニット（４）からガス密に軸方向可動に導出された第２のピストンロッド（２４ｂ）とが配置されており、
第１のピストンロッド（２４ａ）の、シリンダユニット（４）から導出された端部に、第１の閉鎖要素（１ａ）が配置されており、
第２のピストンロッド（２４ｂ）の、シリンダユニット（４）から導出された端部に、第２の閉鎖要素（１ｂ）が配置されており、
第１の閉鎖面（２３ａ）と第２の閉鎖面（２３ｂ）との間に、ピストン・シリンダ装置（３）が配置されている、請求項１１記載の真空弁。
【請求項１３】
結合ロッド（２５）の第１の区分（２５ａ）が、ピストン・シリンダ装置（３）に連結されており、結合ロッド（２５）の第２の区分（２５ｂ）が、第２の駆動装置（２６）に連結されており、
結合ロッド（２５）が、第１の圧力管路（２７ａ）と第２の圧力管路（２７ｂ）とを有しており、両圧力管路（２７ａ，２７ｂ）が、それぞれ第１の区分（２５ａ）と第２の区分（２５ｂ）との間に延びていて、特に結合ロッド（２５）内に延びる通路によって形成されており、
第１の圧力管路（２７ａ）が、第１の区分（２５ａ）で第１の圧力室（５ａ）に通じていて、第２の区分（２５ｂ）で第１の圧力ポート（２８ａ）に通じており、
第２の圧力管路（２７ｂ）が、第１の区分（２５ａ）で第２の圧力室（５ｂ）に通じていて、第２の区分（２５ｂ）で第２の圧力ポート（２８ｂ）に通じており、
第２の駆動装置（２６）は、ピストン・シリンダ装置（３）と第１の閉鎖要素（１ａ）とが、特に幾何学的なピストン軸線（９）に対して横方向に１つの長手方向変位軸線（２９）に沿って変位可能であるかまたは１つの旋回軸線を中心として旋回可能であるように形成されていて、少なくとも１つの結合ロッド（２５）に連結されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載の真空弁。
【請求項１４】
第２の駆動装置（２６）は、該第２の駆動装置（２６）によって第１の閉鎖要素（１ａ）が、
第１の閉鎖要素（１ａ）が第１の開口（２１ａ）を開放している開放位置（Ｏ）と、
第１の閉鎖要素（１ａ）が第１の開口（２１ａ）を覆っていて、第１の閉鎖面（２３ａ）が第１の弁座（２２ａ）に向かい合って位置している中間位置（Ｉ）と
の間で第１の弁座（２２ａ）に対して横方向に変位可能であるように形成されていて、結合ロッド（２５）に連結されている、請求項１０から１２までのいずれか１項を引用する請求項１３記載の真空弁。
【請求項１５】
第２の駆動装置（２６）が、第１の閉鎖要素（１ａ）を第１の弁座（２２ａ）に対して横方向に開放位置（Ｏ）と中間位置（Ｉ）との間で１つの長手方向変位軸線（２９）に沿って線形に変位させるためのリニア駆動装置として形成されており、真空弁が、特にゲート弁として形成されているか
または
第２の駆動装置（２６）が、第１の閉鎖要素（１ａ）を第１の弁座（２２ａ）に対して横方向に開放位置（Ｏ）と中間位置（Ｉ）との間で１つの旋回軸線を中心として旋回させるための旋回駆動装置として形成されており、真空弁が、振り子式弁として形成されている、請求項１４記載の真空弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念部に記載の真空弁に関する。
【０００２】
弁壁または弁ハウジングに形成された少なくとも１つの開口を通る流路をほぼガス密に閉鎖するための真空弁は、先行技術に基づき、種々異なる例で公知である。
【０００３】
真空弁は、特に保護雰囲気中で可能な限り汚染パーティクルの存在なしに行わなければならないＩＣ・半導体製造の分野において使用される。たとえば、半導体ウェーハまたは液晶基板のための製造装置では、高感度の半導体素子または液晶素子が複数のプロセスチャンバを順次通走する。これらのプロセスチャンバ内では、そこに位置する半導体素子が、それぞれ１つの加工装置によって加工される。プロセスチャンバの内部での加工プロセスの間だけでなく、プロセスチャンバからプロセスチャンバへの搬送の間にも、高感度の半導体素子は常に保護雰囲気中、特に真空中に位置していなければならない。プロセスチャンバ同士は、たとえば接続路を介して互いに接続されている。プロセスチャンバは真空ゲート弁を用いて、部材を所定のプロセスチャンバから次のプロセスチャンバに搬送するために開放することができ、次いで、各製造ステップの実施のために閉鎖することができる。このような弁は、上述した使用分野に基づき真空角型弁とも呼ばれ、その長方形の、つまり、角型の開口横断面に基づき、角型ゲートとも呼ばれる。
【０００４】
チャンバの排気またはプロセスガスの供給および導出は、特に同じく真空弁、たとえば、いわゆる「末端弁」の形態のゲート弁、振り子式弁またはアングル弁によってガス密に閉鎖することができる供給管路および導出管路を介して行われる。
【０００５】
真空弁を高感度の半導体素子の製造の分野において使用する場合には、特に弁の操作に起因したパーティクルの発生と、弁室の真空領域内の自由パーティクルの数とが、可能な限り少なく保たれなければならない。パーティクルの発生は、主として、たとえば金属同士の接触および摩耗による摩擦の結果として起こる。真空領域に使用するための適切な駆動装置として、特に空圧駆動装置、特にピストン・シリンダ装置の形態のリニア駆動装置が普及している。
【０００６】
閉鎖すべき開口の密封は、たとえば、閉鎖要素の閉鎖面に配置された、開口を取り囲む弁座に押圧されるシール部材を介して行われるかまたは閉鎖要素の閉鎖面が押圧される弁座に設けられたシール部材、特にシールリングを介して行われる。種々異なるシール装置が、先行技術、たとえば米国特許第６６２９６８２号明細書(Duelli)に基づき公知である。シールリングに用いられる適切な材料は、たとえば商品名Ｖｉｔｏｎ（登録商標）で知られている弾性的なシール材料である。
【０００７】
真空弁、特に真空弁の駆動テクノロジの種々異なる例が、先行技術に基づき公知である。これらの公知例では、特に使用されるシール部材の寿命の向上ならびにプロセス安全性の改善が目標とされている。
【０００８】
各駆動テクノロジに関しては、特に弁ゲートまたは角型ゲートとも呼ばれるゲート弁と、振り子式弁とが区別される。先行技術では、開閉が大抵２回のステップで行われる。第１のステップでは、弁閉鎖要素、特に閉鎖ディスクが、たとえば米国特許第６４１６０３７号明細書(Geiser)または米国特許第６０５６２６６号明細書(Blecha)に基づき公知であるような、特にＬ形のゲート弁の場合には、開口に被さるように弁座に対してほぼ平行に線形に移動させられ、また、たとえば米国特許第６０８９５３７号明細書(Olmsted)に基づき公知であるような振り子式弁の場合には、１つの旋回軸線を中心として開口に被さるように旋回させられる。なお、その際には、閉鎖ディスクと弁ハウジングの弁座との間に接触は生じない。第２のステップでは、閉鎖ディスクがその閉鎖面で弁ハウジングの弁座に押圧され、これによって、開口がガス密に閉鎖される。
【０００９】
閉鎖要素が、まず、開口に被さるように横方向に押し進められ、次いで、ほぼ垂直に弁座に押圧される上述した２段階の運動は、通流量の正確な調整が可能となることのほかに、特にシール部材に横方向負荷または長手方向負荷がかかることなく、シール部材がほぼ専ら垂直に押し潰されるという利点を有している。
【００１０】
２回のステップで行われるゲート弁または振り子式弁の閉鎖運動は、特にただ１つの駆動装置によって行われてもよいし、２つの別個の駆動装置によって行われてもよい。
【００１１】
ただ１つの駆動エレメントによって、開口に被さるような閉鎖ディスクのほぼ線形の移動と、開口を取り囲む弁座への閉鎖ディスクのほぼ垂直な押付けとを可能にする駆動機構は、たとえば米国特許第６４３１５１８号明細書、米国特許第５４１５３７６号明細書、米国特許第５６４１１４９号明細書、米国特許第６０４５１１７号明細書、米国特許第５９３４６４６号明細書、米国特許第５７５５２５５号明細書、米国特許第６０８２７０６号明細書、米国特許第６０９５１８０号明細書および米国特許第６６２９６８２号明細書に基づき公知である。
【００１２】
しかしながら、２段階の運動フローは、複数の別個の駆動機構または駆動エレメントによって達成することもできる。たとえば米国特許第６０５６２６６号明細書(Blecha)および米国特許第６５６１４８４号明細書(Nakagawa)には、プッシュロッド軸線に沿って線形に変位可能であるプッシュロッドを備えたゲート弁が記載されている。これによって、閉鎖ディスクと弁座との間で接触が生じることなく、閉鎖ディスクを開口に被さるように平行に押し進めることができる。この場合には、駆動機構が単純なリニア運動駆動装置、たとえばピストン・シリンダ駆動装置によって形成されてよい。弁座への閉鎖ディスクの押付けは、二分割された閉鎖ディスク内に設けられているかまたは閉鎖ディスクとプッシュロッドとの間に設けられた１つの固有の駆動装置によって達成される。この固有の駆動装置は、米国特許第６０５６２６６号明細書(Blecha)に示されているように、特に閉鎖ディスクの閉鎖面を直線的に弁座に垂直に押圧することができるピストン・シリンダ駆動装置として形成されている。
【００１３】
２つの別個の駆動エレメントを備えた類似の真空弁が、独国特許出願公開第１０２００７０３０００６号明細書に示されている。弁ロッドをその長手方向に移動させるために、ピストン・シリンダ装置が用いられている。このピストン・シリンダ装置は、弁ロッドの長手方向軸線に対して横方向に全体として平行に移動可能に弁ハウジングに支承されている。この平行移動のためには、同じく真空領域の外側に配置された別のピストン・シリンダ装置が用いられている。
【００１４】
独国特許出願公開第１０２００８０４９３５３号明細書(Ehrne, Blecha)には、真空領域から導出されていて、真空領域の外側で長手方向駆動装置ならびに別個の横方向駆動装置と支承ユニットとに結合された弁ロッドを備えた真空弁が記載されている。
【００１５】
国際公開第２０１０／０３４０４６号に基づき公知の真空弁では、この真空弁の閉鎖のために、まず、長手方向軸線の方向への弁ロッドの移動が行われ、次いで、長手方向軸線に対して横方向への弁ロッドの平行移動が行われる。このためには、弁ロッドが、真空領域の外側に配置された支承ユニットから長手方向軸線の方向に移動可能に支承されている。支承ユニットは弁ロッドと共にこの弁ロッドに対して横方向に移動することができる。この目的のためには、横方向に作用するピストン・シリンダ装置が用いられる。別の例では、ピストン・シリンダ装置が弁ロッドの長手方向軸線の方向に作用する。支承ユニットの横方向運動は、平行四辺形ガイドを形成する複数のリンクによって発生させられる。
【００１６】
２段階の、特にＬ字形の運動によって、まず、弁座に被さるように横方向に、次いで、弁座に向かって垂直に変位可能である閉鎖要素を備えた所定の真空弁の欠点は、通常、この真空弁に一方のシール方向でしか高い荷重を加えることができない点にある。閉鎖要素の閉鎖面が向けられている開放側に相対的な負圧が形成されると、閉鎖要素が圧力差に基づき弁座に押圧され、この弁座によって支持される。この場合には、圧力が駆動装置それ自体と同じ閉鎖方向に作用する。弁座と閉鎖要素の閉鎖面との間のシール部材の、このシール部材に損傷を与える過剰の押潰しを回避するための手段が、先行技術に基づき公知である。したがって、真空弁によって、開放側で相対的な高い負圧を吸収することが可能となる。これに対して、開放側に相対的な正圧が形成されるかまたは、言い換えると、閉鎖要素側に相対的な負圧が形成されると、圧力が駆動装置の閉鎖方向と逆方向に作用し、閉鎖要素が圧力差に基づき弁座から押し離されることになる。更なる手段がないと、閉鎖要素が弁座から持ち上がって、弁が開放してしまう恐れがある。すなわち、真空弁に両側で負荷がかけられるような場合には、特に閉鎖要素を閉鎖方向と逆方向で支持するための手段が考慮されなければならず、これによって、反作用する圧力にもかかわらず、閉鎖要素が十分な力で弁座に押圧される。この種の支持は、先行技術に基づき種々異なる形態で公知であるような、十分に寸法設定された駆動・支持エレメントによって行うことができる。
【００１７】
択一的には、一方向に閉鎖するただ１つの閉鎖要素の代わりに、互いに反対の側に位置する２つの弁開口を閉鎖するための、互いに関連し合って変位可能であるかまたは独立して変位可能である、互いに逆方向に閉鎖する２つの閉鎖要素が使用される。
【００１８】
この理由から、相対的な高い正圧と負圧とが切り換えられる用途では、通常、二重弁または複板弁が使用される。このような二重弁または複板弁では、第１の閉鎖板面を第１の方向へと、第１の弁開口を環状に取り囲んで延びる第１の弁座に押圧することができ、反対の側に位置する第２の閉鎖板面を逆の第２の方向へと、第２の弁開口を環状に取り囲んで延びる反対の側に位置する第２の弁座に押圧することができる。連結された両閉鎖板の場合または２つの閉鎖面を有するただ１つの閉鎖板の場合には、互いに反対の側に位置する開口の閉鎖を交互に行うことができ、また、互いに独立して変位可能な閉鎖板の場合には、同時に行うことができる。規定された構成では、閉鎖板を互いに押し拡げて、それぞれ各弁座に押し当てるための拡開機構が提案されている。
【００１９】
先行技術に基づき公知の真空弁は、その真空領域を形成する内室と、互いに平行な長手方向軸線を有していて、第１・第２の弁座により取り囲まれた第１・第２の弁開口とを備えた弁ハウジングを有している。１つの閉鎖要素が第１・第２の閉鎖板を有している。横方向駆動装置によって、閉鎖要素が、弁開口の長手方向軸線、すなわち、開口軸線に対して横方向の操作方向へと、閉鎖板が弁開口を開放している開放位置と、閉鎖板が弁開口を覆っていているものの、弁座からは持ち上げられている中間位置との間で変位可能となる。さらに、閉鎖要素を中間位置と、第１の閉鎖板が第１の弁座に押し付けられている第１の閉鎖位置との間で変位させるための第１の長手方向駆動装置が設けられている。第２の長手方向駆動装置によって、閉鎖要素は、中間位置と、第２の閉鎖板が第２の弁座に押し付けられている第２の閉鎖位置との間で変位可能となる。
【００２０】
米国特許第６３９０４４８号明細書に基づき、冒頭に記載した真空弁が公知である。この公知の真空弁の閉鎖要素は、第１の閉鎖板と第２の閉鎖板とを有している。両閉鎖板は、第１の弁開口を取り囲む第１の弁座と、第２の弁開口を取り囲む第２の弁座とに交互に押し付けることができる。閉鎖要素は、横方向駆動装置によって弁開口の長手方向軸線に対して横方向に、開放位置と、閉鎖板が弁開口を覆っているものの、弁座から持ち上げられている中間位置との間で変位可能である。横方向駆動装置は、１つの軸線を中心として旋回可能な旋回部材に取り付けられている。この旋回部材はその旋回軸線を中心として駆動エレメントによって旋回することができ、これによって、第１の閉鎖板が第１の弁座に押し付けられる。駆動エレメントと、旋回部材のための旋回軸線とは、別の旋回軸線を中心として別の駆動エレメントによって旋回可能である別の旋回部材に配置されている。別の旋回軸線を中心とした別の旋回部材の旋回によって、第２の閉鎖板を第２の弁座に押し付けることができる。この構造には、比較的手間がかかる。真空弁が、比較的小さな開口幅を有する弁開口に対して設計されている。
【００２１】
米国特許第６７７６３９４号明細書に記載されている真空弁では、弁ディスクが旋回アームに取り付けられている。この旋回アームは、回動軸線を中心として旋回可能なかつ回動軸線の方向に移動可能な軸に取り付けられている。この軸は弁ハウジングに対してスライダガイド機構によってガイドされている。軸を回動軸線の方向に移動させると共に軸を回動軸線を中心として回動させるためには、スライダガイド機構に結合された状態で作用する、軸の雌ねじ山にねじ込まれ、駆動エレメントにより回動可能な軸部が用いられる。さらに、弁ハウジング内には、ピストン・シリンダ装置の形態の駆動エレメントが設けられている。この駆動エレメントは、真空領域に導入されたプランジャ状の操作エレメントと協働する。この操作エレメントによって、閉鎖板の閉鎖位置でこの閉鎖板を付加的な力によって弁座に押し付けることができる。
【００２２】
米国特許出願公開第２００４／００７９９１５号明細書に基づき公知の真空弁は、支持部材を備えた閉鎖要素を有している。支持部材には、閉鎖板がピストン・シリンダ装置によって移動可能に配置されている。閉鎖要素の、弁開口を覆う位置では、閉鎖板をピストン・シリンダ装置によって、弁開口を取り囲む弁座に押し付けることができる。好ましくは、さらに、ピストン・シリンダ装置によって支持部材に対して移動可能である支持板が設けられている。この支持板は、閉鎖板の閉鎖位置において、弁ハウジングの反対側の壁に、別の弁開口を取り囲む領域で押し付けられている。閉鎖板と支持板とには、弁ハウジングの壁と協働するためのエラストマリングが配置されている。
【００２３】
米国特許第６５６１４８３号明細書(Nakagawa)および米国特許第６５６１４８４号明細書(Nakagawa et al.)に基づき、ゲート弁が種々異なる例で公知である。この公知のゲート弁は二分割式の閉鎖ディスクを有している。第１のディスク区分は開口を有している。第２のディスク区分は、伸長可能なボディによって第１のディスク区分に結合されている。第１のディスク区分と第２のディスク区分との間にアクチュエータが配置されており、これによって、両ディスク区分を互いに近づく方向に、また、互いに離れる方向にアクティブに運動させることができる。伸長可能なボディは、ベローズとして形成されている。第１のディスク区分はアクチュエータによって弁座に押付け可能である。特に弁座側の正圧の場合、第２のディスク区分は、場合により、反対の側に位置する弁ハウジング面に支持される。
【００２４】
開口に被さるような閉鎖要素の線形のまたは旋回による横方向変位だけでなく、弁座への閉鎖要素の垂直な変位にも、また、駆動装置による組み合わされた運動フローの場合にも、リニア駆動装置、特にピストン・シリンダ駆動装置またはスピンドル駆動装置が適している。このスピンドル駆動装置は、特に比較的緩速の正確な線形変位のために適していて、セルフロックによって、任意の中間位置をとることができるものの、比較的複雑な構造を有している。特にスピンドルとスピンドルナットとの間の機械的な滑り結合に基づき、摩擦パーティクルが発生させられるので、プロセス被害を回避するために、駆動装置が弁の真空領域から隔絶されなければならない。
【００２５】
特に空圧式のまたは液圧式のピストン・シリンダ駆動装置は、簡単な構造、より少ないパーティクル発生および極めて高い変位速度を有しているものの、特に空圧式駆動装置の場合には、通常、中間位置を付加的な調整手間または複数のピストン・シリンダ駆動装置の使用でしか正確に達成することができず、また、保つことができない。
【００２６】
しかしながら、特定の用途では、横方向で弁座に被さるような閉鎖要素の横方向変位だけでなく、弁座への垂直な変位の際にも、特に特定の運転状態または開口横断面を達成するかもしくは通流量を調整するために、少なくとも１つの中間位置へのリニア駆動装置の的確で正確な安定した変位が必要となるかまたは有利である。
【００２７】
専らとは云わないまでも、特に互いに反対の側に位置する２つの弁開口を、互いに反対の側に位置する２つの閉鎖面を有する閉鎖エレメントによって交互に閉鎖することができる二重弁では、特に横方向運動のプロセス安全な実施のために、閉鎖エレメントの第１の閉鎖位置と第２の閉鎖位置との間の規定された中間位置を正確に達成することができる単純な駆動装置が特に有利である。
【００２８】
しかしながら、横方向運動と長手方向運動とによって閉鎖が行われる一層簡単なゲート弁または振り子式弁の場合も、規定された中間位置に閉鎖要素を変位させることができる単純な駆動装置が有利である。横方向駆動装置としての使用時には、開口横断面が、たとえば規定された中間位置で閉鎖要素によって部分的にしか覆われていない。長手方向駆動装置の場合には、閉鎖要素が、閉鎖面が弁座に対して間隔を置いて向かい合って位置する中間位置と、ガス密な閉鎖位置との間で、規定された中央位置に変位させられ、これによって、通流量が中間位置に比べて一層減少させる。
【００２９】
真空領域に使用される簡単に形成されたピストン・シリンダ駆動装置では、反力の作用時にも保つことができる３つの規定された安定した位置をとることが、極めて増大させられた構造上の手間でしか可能とならない。
【００３０】
したがって、本発明の課題は、簡単に形成されたピストン・シリンダ装置によって、安定した第１の閉鎖要素位置と、安定した第２の閉鎖要素位置と、両閉鎖要素位置の間に位置する安定した中間の閉鎖要素位置との間で変位することができる閉鎖要素を備えた真空弁を提供することである。
【００３１】
この課題は、独立請求項の特徴の実現によって解決される。本発明を択一的にまたは有利に改良する特徴は、従属請求項から認めることができる。
【００３２】
本発明に係る真空弁は、第１の閉鎖要素と、少なくとも１つのピストン・シリンダ装置を備えた第１の駆動装置とを有している。この第１の駆動装置は、第１の閉鎖要素を変位させるために形成されている。この第１の閉鎖要素を変位させるために、ピストン・シリンダ装置は第１の閉鎖要素に機械的に連結されている。
【００３３】
ピストン・シリンダ装置は、シリンダユニットと、ピストンユニットと、シールユニットとを有している。
【００３４】
シリンダユニットは、シリンダ内室と内周面とを有している。シリンダ内室は内周面によって形成され、この内周面によって、特に半径方向で画定される。好ましくは、シリンダ内室は、２つのシリンダ底面によって軸方向で画定される。
【００３５】
ピストンユニットはシリンダ内室に位置していて、シリンダユニットの内周面によって、特に半径方向で取り囲まれる。特に両シリンダ底面の間に位置するピストンユニットは、外周面を有している。この外周面の形状は、少なくとも第１の区分および第２の区分で内周面の形状にほぼ対応している。ピストンユニットは、外周面と、特に２つのピストン底面とによって画定され、特に中実にまたは中空に形成されている。特に完成体としてのピストンユニットは、シリンダ内室でシリンダユニットに対して相対的に幾何学的なピストン軸線に沿って線形に変位可能である。内周面と外周面とは、少なくとも第１の区分および第２の区分で幾何学的なピストン軸線に沿って幾何学的に延びている。
【００３６】
内周面と外周面との間の、特に半径方向の中間室内には、シールユニットが密に配置されており、これによって、このシールユニットを介して、内周面と外周面との間にガス密な接触が形成される。したがって、シールユニットはピストンユニットと共にシリンダ内室を、ピストンユニットの一方の側で軸方向に延びるガス密な第１の圧力室と、ピストンユニットの他方の側で軸方向に延びるガス密な第２の圧力室とに分割している。したがって、第１の圧力室と第２の圧力室とは、互いにガス密に分離されている。ピストンユニットとシールユニットとは、分離要素として両圧力室の間に軸方向で位置している。
【００３７】
少なくとも１つのピストン・シリンダ装置は、第１の閉鎖要素が、第１の圧力室と第２の圧力室との間に形成される圧力差の変化によって、第１の閉鎖要素位置と第２の閉鎖要素位置との間で変位可能となるように、第１の閉鎖要素に機械的に連結されている。第１の閉鎖要素位置では、シリンダユニットとピストンユニットとが互いに相対的に第１の相対位置で互いに位置決めされている。第２の閉鎖要素位置では、シリンダユニットとピストンユニットとが互いに相対的に第２の相対位置で互いに位置決めされている。好ましくは、第１の圧力室の容積が第１の相対位置または第２の相対位置で最大であるのに対して、第２の圧力室における容積は最小である。
【００３８】
有効な作用面積に関連して、ピストンユニットは、両圧力室の間に形成される規定された圧力差、特にゼロに等しい圧力差でバランスを保っている。規定された閾値が超過されると、正の方向または負の方向への圧力差の変化によって、第１の相対位置または第２の相対位置へのシリンダユニットに対して相対的なピストンユニットの変位が生じる。機械的な連結の種類に関連して、好ましくは、シリンダユニットまたはピストンユニットは定置である。定置でないエレメントが、好ましくは、第１の閉鎖要素に機械的に連結されている。ピストン・シリンダ装置と第１の閉鎖要素との間での機械的な連結は、好ましくは、第１の閉鎖要素とのピストンユニットまたはシリンダユニットの固い機械的な連結、たとえばロッド結合またはジョイント結合を介して行うことができる。
【００３９】
本発明によれば、シールユニットは、第１のシール体と第２のシール体とによって形成される。これら両シール体は、少なくとも規定された運動範囲内で互いに独立して、シリンダユニットに対してだけでなく、ピストンユニットに対しても相対的に幾何学的なピストン軸線に沿って軸方向に移動可能である。言い換えると、両シール体は、少なくとも規定された運動範囲内で互いに切り離されていて、互いに独立して移動可能である。両シール体は、当該運動範囲内でピストンユニットとシリンダユニットとに対して、互いに独立した運動要素を形成している。しかしながら、シリンダユニットとピストンユニットとに対して相対的な自由な可動性は、以下に詳しく説明するように、複数の軸方向ストッパによって、規定された相対的な運動範囲に制限されている。
【００４０】
第１のシール体も、第２のシール体も、それぞれ外側のシール面と内側のシール面とを有している。各外側のシール面は内周面にガス密に接触していて、内周面に対して相対的に軸方向に移動可能である。各内側のシール面も外周面にガス密に接触していて、外周面に対して相対的に軸方向に移動可能である。言い換えると、シール面によって、各シール体と、内周面および外周面との間にガス密な接触が形成される。相対的な軸方向の移動可能性は、ガス密に密封された状態の維持下で付与されている。
【００４１】
第１のシール体の外側のシール面は、内周面の第１の区分の範囲内でシリンダユニットに対して相対的に軸方向可動である。第２のシール支持体の外側のシール面も、内周面の第２の区分の範囲内でシリンダユニットに対して相対的に軸方向可動である。
【００４２】
第１のシール体の内側のシール面は、外周面の第１の区分の範囲内でピストンユニットに対して相対的に軸方向可動である。第２のシール支持体の内側のシール面も、外周面の第２の区分の範囲内でピストンユニットに対して相対的に軸方向可動である。
【００４３】
本発明の可能な態様では、第１のシール体が第１のＯリングによって形成される。第２のシール体も第２のＯリングとして形成されている。両Ｏリングは円形のシール横断面を有していてよいものの、あらゆる別のシール横断面、特に楕円形または多角形、特に正長方形のシール横断面を有していてもよい。この態様では、各Ｏリングの外向きの面が、各外側のシール面として作用するのに対して、各Ｏリングの内向きの面は、各内側のシール面として作用する。好ましくは、Ｏリングは、それ自体ねじれることなしに、内周面だけでなく外周面に対してもガス密に滑動することができるように寸法設定かつ形成されている。
【００４４】
しかしながら、択一的には、第１のシール体を第１のシール支持体によって形成し、第２のシール体を第２のシール支持体によって形成することも可能である。シール支持体は、たとえば環状の横断面を有している。第１のシール体は、外側のシール面を形成している外側のシール部材と、内側のシール面を形成している内側のシール部材とを有している。第２のシール体も、外側のシール面を形成している外側のシール部材と、内側のシール面を形成している内側のシール部材とを有している。これら内外のシール部材は、たとえば、特に各シール支持体に設けられた内側溝内または外側溝内に保持されるＯリングによって形成されてもよいし、各シール支持体に加硫被着されたシール部材によって形成されてもよい。
【００４５】
本発明によれば、ピストンユニットに対してだけでなく、シリンダユニットに対しても相対的な両シール体の相対的な各運動範囲が、規定された範囲に制限される。したがって、シール体は、規定された運動範囲内で伝動体として作用する。この場合、各圧力室内の圧力によりシール体に作用する力が、ピストンユニットおよび／またはシリンダユニットに伝達され、これによって、シール体がその相対的な位置に関してストッパによってシリンダユニットまたはピストンユニットに一方向で連結されている。したがって、各シール体に作用した力が、以下に説明するように、ピストンユニットまたはシリンダユニットに作用する。
【００４６】
シリンダユニットは、第１の軸方向ストッパと第２の軸方向ストッパとを有している。両軸方向ストッパは、軸方向不動にシリンダユニットに連結されている。
【００４７】
シリンダユニットの第１の軸方向ストッパは、第２の圧力室の方向へのシリンダユニットに対して相対的な第１のシール体の軸方向の可動性を、内周面の、第１の圧力室の側に配置された第１の区分に制限している。言い換えると、第１の軸方向ストッパは、第２の圧力室および第２のシール体の方向への第１のシール体の自由な軸方向の可動性の範囲が、シリンダユニットの内周面に制限されていて、しかも、内周面の第１の区分に制限されているように、シリンダユニットに配置されている。
【００４８】
シリンダユニットの第２の軸方向ストッパは、第１の圧力室の方向へのシリンダユニットに対して相対的な第２のシール体の軸方向の可動性を、内周面の、第２の圧力室の側に配置された第２の区分に制限している。言い換えると、第２の軸方向ストッパは、第１の圧力室および第１のシール体の方向への第２のシール体の自由な軸方向の可動性の範囲が、シリンダユニットの内周面に制限されていて、しかも、内周面の第２の区分に制限されているように、シリンダユニットに配置されている。
【００４９】
本発明の改良態様では、シリンダユニットの第１の軸方向ストッパと第２の軸方向ストッパとが、内周面の第１の区分と内周面の第２の区分との間に配置されかつ両区分を、特に互いに分離する、シリンダ内室に内向きに張り出した少なくとも１つの段部によって形成されている。内向きに張り出した段部の、第１の圧力室の方向に向けられた面が、第１の軸方向ストッパとして作用し、内向きに張り出した段部の、第２の圧力室の方向に向けられた面が、第２の軸方向ストッパとして作用する。内向きに張り出した段部は、特に鍔状の縮径部によって形成される。この縮径部は、内周面の内側で環状に、特に一貫して環状に延びているかまたは複数の段部の形態で形成されている。
【００５０】
本発明の別の改良態様では、内向きに張り出した少なくとも１つの段部が、内周面の第１の区分および内周面の第２の区分への移行部を有しており、この移行部の形状が、第１のシール体および第２のシール体の形状に対応しており、これによって、シール体が、均等に段部に位置するようになっている。円形のシール横断面を備えたＯリングの態様では、内向きに張り出した段部の移行部が、Ｏリングの丸みにほぼ対応している。
【００５１】
すなわち、両シール体をシリンダユニットに対して相対的に互いに近づく方向にかつ互いに離れる方向に運動させることができる。シリンダユニットの第１の軸方向ストッパと第２の軸方向ストッパとは、両シール体相互の最小間隔を制限している。したがって、第１の軸方向ストッパと第２の軸方向ストッパとが、内周面を第１のシール体に対する第１の区分と第２のシール体に対する第２の区分とに分割している。
【００５２】
ピストンユニットも両シール体に対する２つの軸方向ストッパ、つまり、第３の軸方向ストッパと第４の軸方向ストッパとを有している。
【００５３】
ピストンユニットの第３の軸方向ストッパは、第２の圧力室の方向へのピストンユニットに対して相対的な第１のシール体の軸方向の可動性を、外周面の、第１の圧力室の側に配置された第１の区分に制限している。言い換えると、第３の軸方向ストッパは、第２の圧力室および第２のシール体の方向への第１のシール体の自由な軸方向の可動性の範囲が、ピストンユニットの外周面に制限されていて、しかも、外周面の第１の区分に制限されているように、ピストンユニットに配置されている。
【００５４】
ピストンユニットの第４の軸方向ストッパは、第１の圧力室の方向へのピストンユニットに対して相対的な第２のシール体の軸方向の可動性を、外周面の、第２の圧力室の側に配置された第２の区分に制限している。言い換えると、第４の軸方向ストッパは、第１の圧力室および第１のシール体の方向への第２のシール体の自由な軸方向の可動性の範囲が、ピストンユニットの外周面に制限されていて、しかも、外周面の第２の区分に制限されているように、ピストンユニットに配置されている。
【００５５】
本発明の改良態様では、ピストンユニットの第３の軸方向ストッパと第４の軸方向ストッパとが、外周面の第１の区分と外周面の第２の区分との間に配置されかつ両区分を、特に互いに分離する、外向きに張り出した少なくとも１つの段部によって形成されている。外向きに張り出した段部の、第１の圧力室の方向に向けられた面が、第３の軸方向ストッパとして作用し、外向きに張り出した段部の、第２の圧力室の方向に向けられた面が、第４の軸方向ストッパとして作用する。外向きに張り出した段部は、特に鍔状の拡径部によって形成される。この拡径部は、外周面の外側で一貫して環状に延びているかまたは複数の段部の形態で形成されている。
【００５６】
本発明の別の改良態様では、外向きに張り出した少なくとも１つの段部が、外周面の第１の区分および外周面の第２の区分への移行部を有しており、この移行部の形状が、第１のシール体および第２のシール体の形状に対応しており、これによって、シール体が、均等に段部に位置するようになっている。円形のシール横断面を備えたＯリングの態様では、外向きに張り出した段部の移行部が、Ｏリングの丸みにほぼ対応している。
【００５７】
すなわち、両シール体をピストンユニットに対して相対的に互いに近づく方向にかつ互いに離れる方向に運動させることができる。ピストンユニットの第３の軸方向ストッパと第４の軸方向ストッパとは、両シール体相互の最小間隔を制限している。したがって、第３の軸方向ストッパと第４の軸方向ストッパとが、外周面を第１のシール体に対する第１の区分と第２のシール体に対する第２の区分とに分割している。
【００５８】
シリンダユニットの第１の軸方向ストッパとピストンユニットの第３の軸方向ストッパとは、シリンダユニットとピストンユニットとの、第１の相対位置と第２の相対位置との間に位置しかつ中間の閉鎖要素位置に対応する互いに相対的な中間の相対位置において、第２の圧力室の方向への第１のシール体の軸方向の可動性が、第１の軸方向ストッパと第３の軸方向ストッパとによって一緒に制限されていように、互いに相対的に配置されている。
【００５９】
言い換えると、シリンダユニットとピストンユニットとの互いに相対的な中間の相対位置において、シリンダユニットの第１の軸方向ストッパとピストンユニットの第３の軸方向ストッパとは、第１の軸方向ストッパと第３の軸方向ストッパとが中間の相対位置で第１のシール体に対する１つの共通の軸方向ストッパとして作用しかつ第１のシール体が第２の圧力室および第２のシール体に向かって第１の軸方向ストッパにも第３の軸方向ストッパにも接触することができるように、互いに相対的に位置しいていて、特にこのように互いに向かい合って位置している。
【００６０】
また、シリンダユニットの第２の軸方向ストッパとピストンユニットの第４の軸方向ストッパとは、中間の相対位置において、第１の圧力室の方向への第１のシール体の軸方向の可動性が、第２の軸方向ストッパと第４の軸方向ストッパとによって一緒に制限されていように、互いに相対的に配置されている。
【００６１】
言い換えると、シリンダユニットとピストンユニットとの互いに相対的な中間の相対位置において、シリンダユニットの第２の軸方向ストッパとピストンユニットの第４の軸方向ストッパとは、第２の軸方向ストッパと第４の軸方向ストッパとが中間の相対位置で第２のシール体に対する１つの共通の軸方向ストッパとして作用しかつ第２のシール体が第１の圧力室および第１のシール体に向かって第２の軸方向ストッパにも第４の軸方向ストッパにも接触することができるように、互いに相対的に位置しいていて、特にこのように互いに向かい合って位置している。
【００６２】
両シール体の運動領域と内周面もしくは外周面の区分とは、上述したように、互いに近づく方向で４つの軸方向ストッパによって制限される。別の軸方向ストッパ、特に別の４つの軸方向ストッパによる外向きでの制限は必ずしも必要ではないが、可能である。
【００６３】
本発明の改良態様では、中間の相対位置において、第１の軸方向ストッパと第３の軸方向ストッパとが、ピストン軸線を基準として半径方向で互いに向かい合って配置されている。また、中間の相対位置では、第２の軸方向ストッパと第４の軸方向ストッパとが、ピストン軸線を基準として半径方向で互いに向かい合って配置されている。
【００６４】
可能な態様では、シリンダユニットの内周面の第１の区分および第２の区分ならびにピストンユニットの外周面の第１の区分および第２の区分が、幾何学的なピストン軸線に垂直に交わる幾何学的な切断平面内に、円形の横断面を有している。言い換えると、シール体の外側のシール面と内側のシール面とが軸方向でガス密に滑動することができる内周面および外周面の第１の区分と第２の区分とが、幾何学的なピストン軸線に垂直に交わる幾何学的な切断平面内に、それぞれ１つの円形の横断面を有している。別の形状、特に楕円形の横断面も同じく可能であるものの、製造方法に関連して、製造手間の増加に結び付けられている。
【００６５】
第１のシール体と第２のシール体との間には、中間のシリンダ内室が形成されている。このシリンダ内室は、第１の圧力室と第２の圧力室との間に位置していて、これら両圧力室からシール体によってガス密に分離されている。中間のシリンダ内室の容積は、両シール体のうちの一方のシール体が移動させられて、両シール体の間隔が変わった場合に変化させられるので、中間のシリンダ内室に対する通気可能性もしくは空気抜き可能性が提供されていなければならない。このことは、外向きへの中間のシリンダ内室の開放によって達成することができる。本発明の可能な態様では、中間のシリンダ内室の空気抜きが、中間のシリンダ内室からシリンダユニットの外部に通じる、特に周辺の環境に通じる少なくとも１つの空気抜き通路によって達成される。
【００６６】
両シール体の、制限されて自由な本発明による可動性によって、両圧力室に圧力、特にほぼ等しい圧力が加えられることにより、シリンダユニットをピストンユニットに対して相対的に、安定した規定された中間位置、つまり、第１の相対位置と第２の相対位置との間の中間の相対位置に変位させることができることが達成される。
【００６７】
３つの相対位置へのピストン・シリンダ装置の変位について、固定のシリンダユニットおよび可動のピストンユニットに基づき以下に説明する。しかしながら、可動のシリンダユニットおよび固定のピストンユニットによる逆の運動メカニズムまたは可動のシリンダユニットおよび可動のピストンユニットによる運動メカニズムも可能であり、本発明に含まれる。
【００６８】
特に第１の圧力室内のピストンユニットの有効な圧力作用面積と第２の圧力室内のピストンユニットの有効な圧力作用面積とが等しく設定されている。また、特に第１の圧力室内の第１のシール体の有効な圧力作用面積と第２の圧力室内の第２のシール体の有効な圧力作用面積とが等しく設定されている。特に両圧力室内のピストンユニットの有効な圧力作用面積は、両圧力室内のシール体の有効な圧力作用面積よりも大きく設定されている。
【００６９】
第１の相対位置では、ピストンユニットが第１の圧力室に向かって変位させられている。第１の圧力室の容積が減少させられていて、特に最小であり、第２の圧力室の容積が増加させられていて、特に最大である。第２の圧力室内の圧力が著しく増加させられており、特に第２の圧力室内の圧力が第１の圧力室内の圧力よりも著しく大きくなっている。第２の圧力室内の圧力が相対的に著しく増加させられていることに基づき、ピストンユニットが第１の圧力室に向かって押圧され、第１の相対位置において、安定した状態に保たれる。特に第２の圧力室内、特に両圧力室内には、中間のシリンダ内室の圧力、特に周辺の環境に対して相対的に、相対的な正圧が形成され、これによって、特に両シールユニットが互いに近づく方向に、すなわち、第１の軸方向ストッパもしくは第２の軸方向ストッパに向かって押圧される。
【００７０】
第１のシール体は、ピストンユニットの第３の軸方向ストッパに接触している。すなわち、第１の圧力室内の圧力が、ピストンユニットの有効な圧力作用面積だけでなく、第１のシール体の有効な圧力作用面積をも介して、第２の圧力室に向かってピストンユニットに作用している。しかしながら、第２のシール体はシリンダユニットの第２の軸方向ストッパに接触している。すなわち、第２の圧力室内の圧力は、第１の圧力室に向かってピストンユニットにこのピストンユニットの有効な圧力作用面積を介してしか作用しておらず、第２のシール体を介しては作用していない。なぜならば、この第２のシール体が第２の軸方向ストッパを介してシリンダユニットに支持されているからである。
【００７１】
したがって、第１の相対位置および第１の相対位置と中間の相対位置との間の範囲内では、ピストンユニットに作用する第１の圧力室内の有効な圧力作用面積が、ピストンユニットに作用する第２の圧力室内の有効な圧力作用面積よりも大きくなっている。なぜならば、第１の圧力室の側では、第１のシール体の有効な圧力作用面積もピストンユニットに作用しているからである。
【００７２】
すなわち、ピストンユニットの外周面の第２の区分と、シリンダユニットの第２の軸方向ストッパとは、第１の相対位置と中間の相対位置との間のこの範囲内で、第２のシール体の外側のシール面がピストンユニットの内周面の第２の区分に対して相対的に静止しているように配置されている。なぜならば、第２のシール体が第２の軸方向ストッパに接触しているのに対して、ピストンユニットの運動時には、ピストンユニットの外周面の第２の区分が、第２のシール体の内側のシール面に対して滑動するからである。シリンダユニットの内周面の第１の区分と、ピストンユニットの第３の軸方向ストッパとは、特に当該範囲内で、第１のシール体の内側のシール面がピストンユニットの外周面の第１の区分に対して相対的に静止しているように配置されている。なぜならば、第１のシール体が第３の軸方向ストッパに接触しているのに対して、ピストンユニットの運動時には、第１のシール体の外側のシール面がシリンダユニットの内周面の第１の区分に対して滑動するからである。
【００７３】
すなわち、ピストンユニットが中間の相対位置から第１の相対位置に運動させられて、この第１の相対位置に保持されるようにするためには、第２の圧力室内の圧力が相対的に著しく増加させられていなければならない。なぜならば、ピストンユニットに作用する第２の圧力室内の有効な圧力作用面積が、中間の相対位置と第１の相対位置との間の運動範囲内では減少させられているからである。
【００７４】
ピストンユニットが第２の圧力室に向かって変位させられている第２の相対位置では、相応して逆転が生じている。第２の圧力室の容積が減少させられていて、特に最小であり、第１の圧力室の容積が増加させられていて、特に最大である。第１の圧力室内の圧力が、第２の圧力室内の圧力に対して相対的に著しく増加させられており、特に第１の圧力室内の圧力が第２の圧力室内の圧力よりも著しく大きくなっている。第１の圧力室内の圧力が相対的に著しく増加させられていることに基づき、ピストンユニットが第２の圧力室に向かって押圧され、第２の相対位置において、安定した状態に保たれる。
【００７５】
第２のシール体は、ピストンユニットの第４の軸方向ストッパに接触している。すなわち、第２の圧力室内の圧力が、ピストンユニットの有効な圧力作用面積だけでなく、第２のシール体の有効な圧力作用面積をも介して、第１の圧力室に向かってピストンユニットに作用している。しかしながら、第１のシール体はシリンダユニットの第１の軸方向ストッパに接触している。すなわち、第１の圧力室内の圧力は、第２の圧力室に向かってピストンユニットにこのピストンユニットの有効な圧力作用面積を介してしか作用しておらず、第１のシール体を介しては作用していない。なぜならば、この第１のシール体が第１の軸方向ストッパを介してシリンダユニットに支持されているからである。
【００７６】
したがって、第２の相対位置および第２の相対位置と中間の相対位置との間の範囲内では、ピストンユニットに作用する第２の圧力室内の有効な圧力作用面積が、ピストンユニットに作用する第１の圧力室内の有効な圧力作用面積よりも大きくなっている。
【００７７】
すなわち、ピストンユニットの外周面の第１の区分と、シリンダユニットの第１の軸方向ストッパとは、第２の相対位置と中間の相対位置との間のこの範囲内で、第１のシール体の外側のシール面がピストンユニットの内周面の第１の区分に対して相対的に静止しているように配置されている。なぜならば、第１のシール体が第１の軸方向ストッパに接触しているのに対して、ピストンユニットの運動時には、ピストンユニットの外周面の第１の区分が、第１のシール体の内側のシール面に対して滑動するからである。シリンダユニットの内周面の第２の区分と、ピストンユニットの第４の軸方向ストッパとは、特に当該範囲内で、第２のシール体の内側のシール面がピストンユニットの外周面の第２の区分に対して相対的に静止しているように配置されている。なぜならば、第２のシール体が第４の軸方向ストッパに接触しているのに対して、ピストンユニットの運動時には、第２のシール体の外側のシール面がシリンダユニットの内周面の第２の区分に対して滑動するからである。
【００７８】
すなわち、ピストンユニットが中間の相対位置から第２の相対位置に運動させられて、この第２の相対位置に保持されるようにするためには、第１の圧力室内の圧力が相対的に著しく増加させられていなければならない。なぜならば、ピストンユニットに作用する第１の圧力室内の有効な圧力作用面積が、中間の相対位置と第２の相対位置との間の運動範囲内では減少させられているからである。
【００７９】
軸方向ストッパと、シール体と、周面との上述した配置形態によって、ピストンユニットを中間の相対位置から第１の相対位置または反対の側に位置する第２の相対位置に向かって変位させるためには、両圧力室のうちの一方の圧力室内の相対的な著しい増圧が必要となる。なぜならば、中間の相対位置からの逸脱時に大きくなっていく有効な圧力作用面積に基づき、反作用する力が増加させられるからである。したがって、ピストンユニットは、中間の相対位置では、安定した状態でバランスを保っている。シール体の圧力作用面積とピストンユニットの圧力作用面積との比に関連して、第１の圧力室と第２の圧力室との間の差圧の大きな範囲内では、ピストンユニットが中間の相対位置において安定し続けている。この大きな中間の圧力差範囲を上回ったかまたは下回った場合に初めて、ピストンが第１の相対位置または第２の相対位置に変位させられる。
【００８０】
したがって、簡単な、特に空圧式の制御により、第１の圧力室と第２の圧力室とに相対的な正圧を交互にまたは同時に加えることによって、ピストンユニットを第１の相対位置と、第２の相対位置と、中間の相対位置との間で変位させることが可能となる。その際、各位置は安定した状態に保たれる。第１の相対位置および第２の相対位置では、それぞれ増加させられた圧力が加えられていない圧力室が、無圧の状態で環境に接続されるかまたは反対の側に位置する圧力室の増加させられた圧力に対して相対的に著しく少ない圧力が加えられる。確かに、より少ない対向圧を加えることは全ての用途において必ずしも必要ではないが、しかしながら、特定の用途では、減衰の理由から、また、特に各軸方向ストッパへのシール体の保持に対するシール体の負荷軽減および保護のために有利である。
【００８１】
本発明の変化態様では、本発明に係る真空弁が、第１の開口と、この第１の開口を取り囲む第１の弁座とを有する第１の弁壁を有している。
【００８２】
本発明に係るこの真空弁は、たとえば流路をガス密に閉鎖するために働き、好ましくは、流路に対する第１の開口を有する第１の弁壁を備えた弁ハウジングを有している。「流路」とは、一般的に、２つ領域の間の閉鎖すべき開放路を意味している。
【００８３】
第１の開口は、任意の形状、特に長方形、円形または楕円形の横断面を有していてよい。真空弁が角型弁である場合には、真空弁が、好ましくは、細長い、特にほぼ長方形の開口横断面を有している。開口の幅は、好ましくは、開口の高さの少なくとも２倍、少なくとも３倍または少なくとも５倍に寸法設定されている。しかしながら、開口横断面を異なる形状、たとえば円形に形成することも可能である。この場合には、真空弁が、たとえばポンプ弁である。開口は中心軸線を有している。この中心軸線は、開口の範囲内において流路の中心でこの流路に対して平行に延びている。この幾何学的な開口軸線は、たとえば開口により展開される面積に対して垂直であり、流路に沿って延びている。
【００８４】
本発明のこの変化態様では、第１の閉鎖要素が、第１の開口をほぼガス密に閉鎖するための第１の閉鎖面を有している。上述したピストン・シリンダ装置を備えた第１の駆動装置は、この第１の駆動装置によって第１の閉鎖要素が、いわゆる「長手方向運動」の形態で、シリンダユニットおよびピストンユニットの第２の相対位置に対応する第２の閉鎖要素位置と、中間の相対位置に対応する中間の閉鎖要素位置と、第１の相対位置に対応する第１の閉鎖要素位置との間で第１の弁座に対して垂直に変位可能であるように形成されていて、第１の閉鎖要素に連結されている。第２の閉鎖要素位置では、第１の閉鎖面が、第１の弁座に対して間隔を置いて向かい合って位置している。第１の閉鎖要素位置では、この間隔が最小に減少させられており、第１の閉鎖面が、第１の弁座にほぼ垂直に押し付けられている。この場合には、第１の開口ひいては流路が、第１の閉鎖面によってほぼガス密に閉鎖されている。
【００８５】
１つの変化態様では、中間の閉鎖要素位置において、第１の閉鎖面が、同じく第１の弁座に対して間隔を置いて向かい合って位置している。第２の閉鎖要素位置での第１の弁座に対する間隔は、中間の閉鎖要素位置の場合よりも大きくなっている。この態様では、真空弁が、ただ１つの閉鎖すべき開口を有している限り、本発明による駆動装置が、第１の閉鎖要素を第１の弁座に対して垂直な方向に変位させるための２段式の長手方向駆動装置として作用する。この場合には、開口横断面を２段階で減少させることができる。
【００８６】
択一的には、第１の閉鎖面が、中間の閉鎖要素位置でも、第１の弁座にほぼ垂直に押し付けられている。この場合には、第１の開口ひいては流路が、第１の閉鎖面によってほぼガス密に閉鎖されている。しかしながら、この態様では、弁座に加えられる押付け力が、中間の閉鎖要素位置において減少させられている。たとえば、第１の閉鎖要素に対する圧力差が高められると、中間の閉鎖要素位置から第１の閉鎖要素位置への変換によって、弁の、特に弾性的なメインシールに加えられる押付け力を、相対的に少ない押付け力から相対的に高い押付け力に切り換えることができる。
【００８７】
本発明の改良態様では、真空弁が、いわゆる「二重弁」として形成されている。真空弁は、第１の弁壁に対して間隔を置いて反対の側に第２の弁壁を有している。この第２の弁壁は、第２の開口と、この第２の開口を取り囲む、第１の弁座に間隔を置いて向かい合って位置する第２の弁座とを有している。さらに、真空弁は第２の閉鎖要素を有している。この第２の閉鎖要素は、第１の閉鎖面と逆方向に向けられた、第２の開口をほぼガス密に閉鎖するための第２の閉鎖面を有している。第２の閉鎖要素は第１の閉鎖要素に機械的に連結されていて、第１の閉鎖要素と共に少なくとも１つのピストン・シリンダ装置によって変位可能である。特に両閉鎖要素は、間隔を置いて互いに反対の側に位置する２つの閉鎖板によって形成される。しかしながら、第１の閉鎖要素と第２の閉鎖要素とを、互いに反対の側に位置する２つの閉鎖面を有するただ１つの閉鎖要素によって形成することも可能である。
【００８８】
ピストン・シリンダ装置によって、第１の閉鎖要素同様、第２の閉鎖要素もその第２の閉鎖面で、第１の閉鎖要素位置と、中間の閉鎖要素位置と、第２の閉鎖要素位置との間で変位可能である。
【００８９】
第１の閉鎖要素位置では、第２の閉鎖要素の第２の閉鎖面が、第２の弁座に対して間隔を置いて向かい合って位置しているのに対して、第１の閉鎖要素と第１の弁座との間の間隔は最小に減少させられており、第１の閉鎖面が第１の弁座にほぼ垂直に押し付けられている。この場合には、第１の開口が第１の閉鎖要素の第１の閉鎖面によってガス密に閉鎖されている。中間の閉鎖要素位置では、第１の閉鎖面および第２の閉鎖面が、それぞれ第１の弁座もしくは第２の弁座に対して間隔を置いて向かい合って位置している。第２の閉鎖要素位置では、第２の閉鎖面が第２の弁座にほぼ垂直に押し付けられていて、第２の開口をほぼガス密に閉鎖しているのに対して、第１の閉鎖要素の第１の閉鎖面は、第１の弁座に対して間隔を置いて向かい合って位置している。
【００９０】
ただ１つのピストン・シリンダ装置の代わりに、特に互いに平行に配置された複数のピストン・シリンダ装置を使用することも可能である。特に二重弁の態様では、たとえば互いに長方形に配置された４つのピストン・シリンダ装置が、特に長方形の両閉鎖要素の角隅領域に位置決めされていてよい。これによって、高い安定性が達成される。各第１の圧力室と各第２の圧力室とが、それぞれ互いに接続されていてもよいし、並列に接続されたピストン・シリンダ装置が、１つの共通の第１の圧力室と、１つの共通の第２の圧力室とに分割されていてもよい。
【００９１】
本発明による二重弁の改良態様では、ピストンユニットに、第１の圧力室を通して案内されていて、シリンダユニットからガス密に軸方向可動に導出された第１のピストンロッドと、第２の圧力室を通して案内されていて、シリンダユニットからガス密に軸方向可動に導出された第２のピストンロッドとが配置されている。第１のピストンロッドの、シリンダユニットから導出された端部には、第１の閉鎖要素が位置している。第２のピストンロッドの、シリンダユニットから導出された端部には、第２の閉鎖要素が配置されている。第１の閉鎖面と第２の閉鎖面との間、特に両閉鎖板の間には、上述した本発明によるピストン・シリンダ装置が位置している。
【００９２】
本発明の継続態様では、ピストン・シリンダ装置が結合ロッドに配置されている。この結合ロッドに対して相対的に第１の閉鎖要素、特に第２の閉鎖要素も変位可能である。特にピストン・シリンダ装置は、少なくとも１つの閉鎖要素を各弁座に対して垂直な方向に変位させるための長手方向駆動装置として働く。他方、結合ロッドは、ピストン・シリンダ装置および少なくとも１つの閉鎖要素と共に、横方向駆動装置として作用する第２の駆動装置によって、各弁座に対して横方向に変位可能である。
【００９３】
このためには、結合ロッドの第１の区分が、ピストン・シリンダ装置に連結されており、結合ロッドの第２の区分が、第２の駆動装置に連結されている。結合ロッドの第１の区分は、たとえば第１の端部であり、結合ロッドの第２の区分は、たとえば結合ロッドの第２の端部である。結合ロッドは、特にプッシュロッドまたは旋回ロッドまたは旋回アームとして形成されていてよい。
【００９４】
本発明の別の継続態様では、上述した結合ロッドが、第１の圧力管路と第２の圧力管路とを有しており、両圧力管路が、それぞれ第１の区分と第２の区分との間に延びていて、特に結合ロッド内に延びる通路によって形成されている。第１の圧力管路は、第１の区分で第１の圧力室に通じていて、第２の区分で第１の圧力ポートに通じている。第２の圧力管路は、第１の区分で第２の圧力室に通じていて、第２の区分で第２の圧力ポートに通じている。
【００９５】
第２の駆動装置は、ピストン・シリンダ装置と第１の閉鎖要素とが、特に幾何学的なピストン軸線に対して横方向に１つの長手方向変位軸線に沿って変位可能であるかまたは１つの旋回軸線を中心として旋回可能であるように形成されていて、少なくとも１つの結合ロッドに連結されている。
【００９６】
本発明の改良態様では、第２の駆動装置は、この第２の駆動装置によって第１の閉鎖要素が、開放位置と中間位置との間で第１の弁座、特に第２の弁座に対しても横方向に変位可能であるように形成されていて、結合ロッドに連結されている。開放位置では、第１の閉鎖要素が第１の開口、特に第２の開口を開放している。中間位置では、第１の閉鎖要素が第１の開口を覆っており、特に第２の閉鎖要素が第２の開口を覆っている。上述したように、第１の閉鎖面は第１の弁座に向かい合って位置しており、特に第２の閉鎖面は第２の弁座に向かい合って位置している。
【００９７】
第２の駆動装置は、特に第１の閉鎖要素を第１の弁座に対して横方向に開放位置と中間位置との間で１つの長手方向変位軸線に沿って線形に変位させるためのリニア駆動装置として形成されていてよい。この場合には、真空弁が、特にゲート弁である。リニア駆動装置として形成された第２の駆動装置は、従来のピストン・シリンダ装置、電動式のリニア駆動装置、その他のリニア駆動装置または上述した本発明によるピストン・シリンダ装置によって形成されてよい。
【００９８】
択一的には、第２の駆動装置が、第１の閉鎖要素を第１の弁座に対して横方向に開放位置と中間位置との間で１つの旋回軸線を中心として旋回させるための旋回駆動装置であってよい。この態様では、真空弁が、特に振り子式弁として形成されている。旋回駆動装置として、特に電動式の旋回駆動装置だけでなく、旋回アームに結合されたリニア駆動装置、特に従来のピストン・シリンダ装置ならびに本発明によるピストン・シリンダ装置も適している。
【００９９】
本発明によるピストン・シリンダ装置を備えた第１の駆動装置は、上述したように、真空弁の真空領域内、特に直に閉鎖要素、たとえば第１の閉鎖要素と第２の閉鎖要素との間に配置することができるだけでなく、真空弁の真空領域外、たとえば駆動装置ハウジングに配置することもできる。この態様では、真空領域外に配置されたピストン・シリンダ装置が、たとえば結合ロッドに結合されている。この結合ロッドは、真空弁の真空領域内にガス密に導入されている。結合ロッドの他方の端部には、第１の閉鎖要素、特に第２の閉鎖要素も配置されている。このピストン・シリンダ装置は、真空弁の長手方向駆動装置または横方向駆動装置を形成していてよい。
【０１００】
第１の開口、特に第２の開口をも通って延びる上述した流路は、たとえば互いに接続される２つのプロセスチャンバの間の接続路である。プロセスチャンバは、半導体部品を１つのプロセスチャンバから次のプロセスチャンバに移送するために、真空弁によって開放され、次いで、各製造ステップを実施するために、ガス密に閉鎖することができる。このようなゲート弁は、上述した使用分野に基づき、真空角型弁とも呼ばれ、たいてい長方形の開口横断面に基づき、長方形ゲートとも呼ばれる。しかし、当然ながら、特に任意の流路をほぼガス密に閉鎖するための本発明に係る真空弁のあらゆる任意の別の用途も可能である。
【０１０１】
以下に、本発明に係る真空弁を、図面に概略的に示した複数の具体的な実施の形態に基づき、単なる一例として詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１ａ】真空弁に設けられた、第１のＯリングと第２のＯリングとを備えたピストン・シリンダ装置の第１の実施の形態の第１の相対位置における概略的な詳細図である。
【図１ｂ】図１ａに示した第１の実施の形態を中間の相対位置で示す図である。
【図１ｃ】図１ａに示した第１の実施の形態を第２の相対位置で示す図である。
【図２ａ】真空弁に設けられた、第１のシール支持体と第２のシール支持体とを備えたピストン・シリンダ装置の第２の実施の形態の第１の相対位置における概略的な詳細図である。
【図２ｂ】図２ａに示した第２の実施の形態を中間の相対位置で示す図である。
【図２ｃ】図２ａに示した第２の実施の形態を第２の相対位置で示す図である。
【図３ａ】本発明に係る真空弁の開放位置における縦断面図である。
【図３ｂ】真空弁の開放位置における結合ロッドの中心の横断面図である。
【図３ｃ】真空弁の開放位置におけるピストン・シリンダ装置の側方の横断面図である。
【図４ａ】真空弁の中間位置における縦断面図である。
【図４ｂ】真空弁の中間位置における結合ロッドの中心の横断面図である。
【図４ｃ】真空弁の中間位置におけるピストン・シリンダ装置の側方の横断面図である。
【図５ａ】真空弁の第１の閉鎖要素位置における結合ロッドの中心の横断面図である。
【図５ｂ】真空弁の第１の閉鎖要素位置におけるピストン・シリンダ装置の側方の横断面図である。
【図６ａ】真空弁の第２の閉鎖要素位置における結合ロッドの中心の横断面図である。
【図６ｂ】真空弁の第２の閉鎖要素位置におけるピストン・シリンダ装置の側方の横断面図である。
【０１０３】
図１ａ、１ｂ、１ｃと、図２ａ、２ｂ、２ｃと、図３ａ、３ｂ、３ｃ、４ａ、４ｂ、４ｃ、５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂとから成る図群には、本発明によるピストン・シリンダ装置もしくは本発明に係る真空弁のそれぞれ１つの共通の例示的な実施の形態が、それぞれ異なる状態、異なる方向から見た図および異なる詳細度で示してある。実施の形態は、特定の特徴に関してのみ互いに区別してある。したがって、実施の形態および／または図群を一部では一緒に説明し、ひいては、実施の形態の違いだけを部分的に説明する。一部では、すでに先の図において説明した符号および特徴について再度の説明を省略する。さらに、念のために付言しておくと、図１ａ〜図２ｃには、概略図が示してある。これらの概略図では、図面をより見やすくするために、構成部材が、一部では、図３ａ〜図６ｂに示した詳細位置と異なって配置されていて、図示してある。したがって、図１ａ〜図２ｃに示したピストン・シリンダ装置の概略図ならびに詳細を、図３ａ〜図６ｂに示した真空弁の実施の形態にも適用することができる。
【０１０４】
図３ａ〜図６ｂには、ゲート弁もしくは角型弁として形成された二重弁の形態の真空弁が示してある。この真空弁は第１の弁壁２０ａを有している。この第１の弁壁２０ａは、第１の開口２１ａと、この第１の開口２１ａを取り囲む第１の弁座２２ａとを有している。第１の弁壁２０ａから間隔を置いて反対の側には、第２の弁壁２０ｂが位置している。この第２の弁壁２０ｂは、図３ａおよび図３ｂに示したように、第２の開口２１ｂと、この第２の開口２１ｂを取り囲む、第１の弁座２２ａに向かい合って間隔を置いて配置された第２の弁座２２ｂとを有している。両開口２１ａ，２１ｂは、図３ａに認めることができるように、ほぼ長方形の横断面を有している。両弁壁２０ａ，２０ｂは、２つの開口、つまり、開口２１ａ，２１ｂを備えた真空密な弁ハウジングを形成している。両開口２１ａ，２１ｂは、２つの閉鎖要素１ａ，１ｂによって交互に閉鎖することができる。
【０１０５】
第１の閉鎖要素１ａは、第１の開口２１ａをほぼガス密に閉鎖するための第１の閉鎖面２３ａ（図３ｂ参照）を有している。このためには、この第１の閉鎖面２３ａに、第１の弁座２２ａの形状に対応するシール部材が加硫被着されている。第２の閉鎖要素１ｂも同じく、第２の開口２１ｂをほぼガス密に閉鎖するための、第１の閉鎖面２３ａと逆方向に向けられた第２の閉鎖面２３ｂを有している。第２の閉鎖要素１ｂは、第１の閉鎖要素１ａに４つのピストンロッド２４ａ，２４ｂを介して機械的に連結されていて、第１の閉鎖要素１ａと一緒に変位可能である。
【０１０６】
両閉鎖要素１ａ，１ｂを一緒に変位させるためには、真空弁が、２つの独立したリニア型の駆動装置、つまり、長手方向駆動装置として作用する第１の駆動装置２（図３ａ〜図３ｃ参照）と、横方向駆動装置として作用する第２の駆動装置２６（図３ａ〜図３ｃ参照）とを有している。
【０１０７】
第２の駆動装置２６は、ピストン・シリンダ装置の形態のリニア駆動装置として形成されている。第２の駆動装置２６は、真空弁の真空領域の外側にかつ弁ハウジングの外側に配置されている。第２の駆動装置２６によって、真空弁の真空領域にガス密に案内された結合ロッド２５が、１つの長手方向変位軸線２９に沿って線形に変位可能となる（図３ａ参照）。結合ロッド２５の上側の第１の区分２５ａに、４つのピストン・シリンダ装置３を有する第１の駆動装置２が配置されているのに対して、結合ロッド２５の第２の区分２５ｂは、図３ｂに示したように、第２の駆動装置２６に連結されている。
【０１０８】
この第２の駆動装置２６によって、第１の閉鎖要素１ａと、第２の閉鎖要素１ｂと、第１の駆動装置２とを、第１の弁座２２ａおよび第２の弁座２２ｂに対して横方向にかつ両開口２１ａ，２１ｂに対して横方向に、開放位置Ｏ（図３ａ〜図３ｃ参照）と中間位置Ｉ（図４ａ〜図４ｃ参照）との間で長手方向変位軸線２９に沿って線形に変位させることができる。したがって、第２の駆動装置２６は、ピストン・シリンダ装置３と閉鎖要素１ａ，１ｂとが、幾何学的なピストン軸線９に対して横方向に長手方向変位軸線２９に沿って変位可能となるように形成されていて、少なくとも１つの結合ロッド２５に連結されている。図３ａ〜図３ｃに示した開放位置Ｏでは、第１の閉鎖要素１ａと第２の閉鎖要素１ｂとが、第１の開口２１ａだけでなく、第２の開口２１ｂをも完全に開放しており、これによって、真空弁の両開口２１ａ，２１ｂを通る流路が完全に開放されている。図４ａ〜図４ｃに示した中間位置Ｉでは、第１の閉鎖要素１ａが第１の開口２１ａを覆っており、第２の閉鎖要素１ｂが第２の開口２１ｂを覆っている。このとき、第１の閉鎖面２３ａは第１の弁座２２ａに向かい合って位置しており、第２の閉鎖面２３ｂは第２の弁座２２ｂに向かい合って位置している。
【０１０９】
第１の駆動装置２は、以下でさらに説明するように、第１の閉鎖要素１ａと第２の閉鎖要素１ｂとが、中間位置Ｉで第１の駆動装置２によって第１の弁座２２ａと第２の弁座２２ｂとに対して垂直に幾何学的なピストン軸線９に沿って、中間の閉鎖要素位置Ｃ３（図４ａ〜図４ｃ参照）と、第１の閉鎖要素位置Ｃ１（図５ａおよび図５ｂ参照）と、第２の閉鎖要素位置Ｃ２（図６ａおよび図６ｂ参照）との間で変位可能となるように形成されていて、両閉鎖要素１ａ，１ｂに連結されている。
【０１１０】
図４ａ〜図４ｃに示した中間の閉鎖要素位置Ｃ３では、第１の閉鎖要素１ａの第１の閉鎖面２３ａだけでなく、第２の閉鎖要素１ｂの第２の閉鎖面２３ｂも、それぞれ各弁座２２ａ；２２ｂに対して間隔を置いて向かい合って位置している。このとき、第１の開口２１ａと第２の開口２１ｂとは、それぞれ閉鎖要素１ａ，１ｂによって覆われてはいるものの、図４ａ〜図４ｃに示したように、ガス密に閉鎖されてはいない。
【０１１１】
第１の閉鎖要素位置Ｃ１（図５ａおよび図５ｂ参照）では、第１の閉鎖要素１ａの第１の閉鎖面２３ａが、第１の駆動装置２によって第１の弁座２２ａにほぼ垂直に押し付けられ、これによって、第１の開口２１ａが第１の閉鎖要素１ａによってほぼガス密に閉鎖されるのに対して、第２の閉鎖要素１ｂの第２の閉鎖面２３ｂは、第２の弁座２２ｂに対して間隔を置いて向かい合って位置しており、これによって、第２の開口２１ｂがガス密に閉鎖されていない。第１の閉鎖要素位置Ｃ１は、特に第１の開口２１ａの側に相対的な負圧が加えられる運転モードに適している。なぜならば、この場合には、第１の駆動装置２に力が作用することなく、第１の閉鎖要素１ａが圧力差に基づき第１の弁座２２ａに保持されるからである。
【０１１２】
図６ａおよび図６ｂに示した第２の閉鎖要素位置Ｃ２では、第２の閉鎖要素１ｂの第２の閉鎖面２３ｂが、第１の駆動装置２によって第２の弁座２２ｂにほぼ垂直に押し付けられる。これによって、第２の閉鎖要素位置Ｃ２では、第２の開口２１ｂがほぼガス密に閉鎖されるのに対して、第１の閉鎖要素１ａの第１の閉鎖面２３ａは、第１の弁座２２ａに対して間隔を置いて向かい合って位置している。第２の閉鎖要素位置Ｃ２は、特に第２の開口２１ｂの側に相対的な負圧が加えられる運転モードに適している。なぜならば、この場合には、第１の駆動装置２に力が作用することなく、第２の閉鎖要素１ｂが圧力差に基づき第２の弁座２２ｂに保持されるからである。
【０１１３】
以下に、本発明による第１の駆動装置２をより詳細に説明する。
【０１１４】
この第１の駆動装置２は、１つの長方形の角隅領域で両閉鎖要素１ａ，１ｂの間に互いに平行に配置された４つのピストン・シリンダ装置３を有している。これらのピストン・シリンダ装置３は、図３ａ〜図６ｂに示したように、両閉鎖要素１ａ，１ｂを弁座２２ａ，２２ｂに対して垂直な方向にかつ各ピストン軸線９に沿って結合ロッド２５に対して相対的に同時に変位させる。
【０１１５】
ピストン・シリンダ装置３の各々は、図１ａ〜図２ｃならびに図３ｂおよび図３ｃに示したように、結合ロッド２５に固く連結された１つのシリンダユニット４と、線形に可動の１つのピストンユニット７とを有している。以下に、ピストン・シリンダ装置３の構造をただ１つのピストン・シリンダ装置３に基づき説明する。
【０１１６】
シリンダユニット４は、内周面６ａ，６ｂとシリンダ内室５ａ，５ｂ，５ｃとを有している。ピストンユニット７は、外周面８ａ，８ｂを有している。ピストンユニット７は、シリンダ内室５ａ，５ｂ，５ｃでシリンダユニット４に対して相対的に幾何学的なピストン軸線９に沿って線形に変位可能である。
【０１１７】
内周面６ａ，６ｂと外周面８ａ，８ｂとの間には、２つのシールユニット、つまり、図１ａ〜図１ｃおよび図３ａ〜図６ｂに示したシールユニット１０ａ，１０ｂおよび図２ａ〜図２ｃに示したシールユニット１１ａ，１１ｂが密に配置されている。ピストンユニット７と共にシールユニット１０ａ，１０ｂ；１１ａ，１１ｂは、シリンダ内室を、ガス密な第１の圧力室５ａと、この第１の圧力室５ａからガス密に分離されたガス密な第２の圧力室５ｂとに分割している。
【０１１８】
本発明によれば、シールユニットは、第１のシール体１０ａ（図１ａ〜図１ｃおよび図３ａ〜図６ｂ参照）；１１ａ（図２ａ〜図２ｃ参照）と、第２のシール体１０ｂ（図１ａ〜図１ｃおよび図３ａ〜図６ｂ参照）；１１ｂ（図２ａ〜図２ｃ参照）とによって形成される。
【０１１９】
図１ａ〜図１ｃおよび図３ａ〜図６ｂに示した実施の形態では、第１のシール体が第１のＯリング１０ａによって形成され、第２のシール体が第２のＯリング１０ｂによって形成される。両Ｏリング１０ａ，１０ｂは円形の横断面を有している。両Ｏリング１０ａ，１０ｂは、内周面６ａ，６ｂに対する外側のシール部１３と、外周面８ａ，８ｂに対する内側のシール部１４とを形成している。
【０１２０】
図２ａ〜図２ｃに示した実施の形態では、第１のシール体が、外側のシール面を形成している外側のシール部材１３と、内側のシール面を形成している内側のシール部材１４とを備えた第１のシール支持体１１ａである。第２のシール体は、同じく外側のシール面を形成している外側のシール部材１３と、内側のシール面を形成している内側のシール部材１４とを備えた第２のシール支持体１１ｂである。両シール支持体１１ａ，１１ｂは、リング形状を有している。外側のシール部材１３と内側のシール部材１４とは、それぞれシール支持体１１ａ，１１ｂに設けられた溝内に保持されるＯリングの形態でまたは加硫被着されたシール部材の形態で形成されている。
【０１２１】
以下に、これらの互いに異なる両変化形態を一緒に説明する。ただし、両実施の形態の違いだけを説明し、第１のＯリング１０ａおよび第１のシール支持体１１ａと、第２のＯリング１０ｂおよび第２のシール支持体１１ｂとを、それぞれ第１のシール体１０ａ，１１ａおよび第２のシール体１０ｂ，１１ｂと呼ぶ。
【０１２２】
第１のシール体１０ａ，１１ａと第２のシール体１０ｂ，１１ｂとは、互いに独立してシリンダユニット４およびピストンユニット７に対して相対的に軸方向で各ピストン軸線９に沿って移動可能である。さらに、第１のシール体１０ａ，１１ａと第２のシール体１０ｂ，１１ｂとは、外側のシール面１３でそれぞれ内周面６ａ，６ｂにガス密に位置していて、この内周面６ａ，６ｂに対して相対的に軸方向に移動可能である。さらに、第１のシール体１０ａ，１１ａと第２のシール体１０ｂ，１１ｂとは、内側のシール面１４でそれぞれ外周面８ａ，８ｂにガス密に位置していて、この外周面８ａ，８ｂに対して相対的に軸方向に移動可能である。
【０１２３】
第１のシール体１０ａ，１１ａと第２のシール体１０ｂ，１１ｂとの間には、中間のシリンダ内室５ｃが位置している。このシリンダ内室５ｃは、第１の圧力室５ａと第２の圧力室５ｂとからガス密に分離されていて、シリンダユニット４の外部に通じる空気抜き通路１９を介して外側の環境に接続されている。
【０１２４】
結合ロッド２５は、第１の圧力管路２７ａと第２の圧力管路２７ｂとを有している。両圧力管路２７ａ，２７ｂは、図３ｂ、図４ｂ、図５ａおよび図６ａに示したように、それぞれ結合ロッド２５の第１の区分２５ａと第２の区分２５ｂとの間に延びていて、結合ロッド２５内に延びる通路によって形成される。第１の圧力管路２７ａは、第１の区分２５ａで第１の圧力室５ａに通じていて、第２の区分２５ｂで第１の圧力ポート２８ａに通じている。第２の圧力管路２７ｂは、第１の区分２５ａで第２の圧力室５ｂに通じていて、第２の区分２５ｂで第２の圧力ポート２８ｂに通じている。
【０１２５】
第１の圧力室５ａと第２の圧力室５ｂとの間の圧力差が変化することによって、すなわち、両圧力ポート２８ａ，２８ｂに互いに異なる圧力が加えられることによって、ピストンユニット７を第１の相対位置Ｐ１（図１ａ、図２ａ、図５ａおよび図５ｂ参照）と、中間の相対位置Ｐ３（図１ｂ、図２ｂおよび図３ａ〜図４ｃ参照）と、第２の相対位置Ｐ２（図１ｃ、図２ｃ、図６ａおよび図６ｂ参照）との間で変位させることができる。
【０１２６】
各ピストンユニット７には、それぞれ第１の圧力室５ａを通して案内された第１のピストンロッド２４ａと、第２の圧力室５ｂを通して案内された第２のピストンロッド２４ｂとが配置されている。両ピストンロッド２４ａ，２４ｂは、シリンダユニット４からガス密に軸方向可動に導出される。第１のピストンロッド２４ａの、シリンダユニット４から導出された端部には、第１の閉鎖要素１ａが位置固定されている。第２のピストンロッド２４ｂの、シリンダユニット４から導出された端部には、第２の閉鎖要素１ｂが位置固定されている。したがって、閉鎖要素１ａ，１ｂの第１の閉鎖面２３ａと第２の閉鎖面２３ｂとの間にピストン・シリンダ装置３が配置されている。
【０１２７】
すなわち、ピストンユニット７は、両ピストンロッド２４ａ，２４ｂを介して閉鎖要素１ａ，１ｂに機械的に連結されている。したがって、第１の相対位置Ｐ１が第１の閉鎖要素位置Ｃ１に対応している（図５ａおよび図５ｂ参照）。中間の相対位置Ｐ３は中間の閉鎖要素位置Ｃ３に対応している（図３ａ〜図４ｃ参照）。第２の相対位置Ｐ２は第２の閉鎖要素位置Ｃ２に対応している（図６ａおよび図６ｂ参照）。
【０１２８】
シリンダユニット４の内周面６ａ，６ｂは、シリンダ内室５ｃに内向きに張り出した段部１７によって、内周面の第１の区分６ａと内周面の第２の区分６ｂとに分割される。内向きに張り出した段部１７は、第１の圧力室５ａと第１のシール体１０ａ，１１ａとに向けられた第１の軸方向ストッパ１５ａと、第２の圧力室５ｂと第２のシール体１０ｂ，１１ｂとに向けられた第２の軸方向ストッパ１５ｂとを形成している。
【０１２９】
ピストンユニット７の外周面８ａ，８ｂも、外向きに張り出した段部１８によって、外周面の第１の区分８ａと外周面の第２の区分８ｂとに分割される。外向きに張り出した段部１８は、第１の圧力室５ａと第１のシール体１０ａ，１１ａとに向けられた第３の軸方向ストッパ１６ａと、第２の圧力室５ｂと第２のシール体１０ｂ，１１ｂとに向けられた第４の軸方向ストッパ１６ｂとを形成している。
【０１３０】
内周面の第１の区分６ａおよび第２の区分６ｂならびに外周面の第１の区分８ａおよび第２の区分８ｂは、幾何学的なピストン軸線９に垂直に交わる幾何学的な切断平面内に、それぞれ円形の横断面を有している。
【０１３１】
内向きに張り出した段部１７の第１の軸方向ストッパ１５ａは、第２の圧力室５ｂの方向へのシリンダユニット４に対して相対的な第１のシール体１０ａ，１１ａの軸方向の可動性を、内周面の、第１の圧力室５ａの側に配置された第１の区分６ａに制限している。
【０１３２】
内向きに張り出した段部１７の第２の軸方向ストッパ１５ｂは、第１の圧力室５ａの方向へのシリンダユニット４に対して相対的な第２のシール体１０ｂ，１１ｂの軸方向の可動性を、内周面の、第２の圧力室５ｂの側に配置された第２の区分６ｂに制限している。
【０１３３】
外向きに張り出した段部１８の第３の軸方向ストッパ１６ａは、第２の圧力室５ｂの方向へのピストンユニット７に対して相対的な第１のシール体１０ａ，１１ａの軸方向の可動性を、外周面の、第１の圧力室５ａの側に配置された第１の区分８ａに制限している。
【０１３４】
外向きに張り出した段部１８の第４の軸方向ストッパ１６ｂは、第１の圧力室５ａの方向へのピストンユニット７に対して相対的な第２のシール体１０ｂ，１１ｂの軸方向の可動性を、外周面の、第２の圧力室５ｂの側に配置された第２の区分８ｂに制限している。
【０１３５】
中間の相対位置Ｐ３では、第１の軸方向ストッパ１５ａと第３の軸方向ストッパ１６ａとが、ピストン軸線９を基準として半径方向で互いに向かい合って配置されている（図１ｂ、図２ｂおよび図３ａ〜図４ｃ参照）。この半径方向の対向に基づき、第１の軸方向ストッパ１５ａと第３の軸方向ストッパ１６ａとは、シリンダユニット４の中間の相対位置Ｐ３において、第２の圧力室５ｂの方向への第１のシール体１０ａ，１１ａの軸方向の可動性が、第１の軸方向ストッパ１５ａと第３の軸方向ストッパ１６ａとによって一緒に制限されているように、互いに相対的に配置されている（図１ｂ、図２ｂおよび図３ａ〜図４ｃ参照）。
【０１３６】
さらに、中間の相対位置Ｐ３では、第２の軸方向ストッパ１５ｂと第４の軸方向ストッパ１６ｂとが、ピストン軸線９を基準として半径方向で互いに向かい合って配置されている（図１ｂ、図２ｂおよび図３ａ〜図４ｃ参照）。この半径方向の対向に基づき、第２の軸方向ストッパ１５ｂと第４の軸方向ストッパ１６ｂとは、中間の相対位置Ｐ３において、第１の圧力室５ａの方向への第２のシール体１０ｂ，１１ｂの軸方向の可動性が、第２の軸方向ストッパ１５ｂと第４の軸方向ストッパ１６ｂとによって一緒に制限されているように、互いに相対的に配置されている（図１ｂ、図２ｂおよび図３ａ〜図４ｃ参照）。
【０１３７】
図１ａ〜図１ｃおよび図３ａ〜図６ｂに示した実施の形態では、内向きに張り出した段部１７が、内周面の第１の区分６ａおよび内周面の第２の区分６ｂへの、第１のＯリング１０ａおよび第２のＯリング１０ｂの形状に対応した移行部を有している。外向きに張り出した段部１８も、外周面の第１の区分８ａおよび外周面の第２の区分８ｂへの、第１のＯリング１０ａおよび第２のＯリング１０ｂの形状に対応した移行部を有している。内向きに張り出した段部１７の移行部と、外向きに張り出した段部１８の移行部とは、Ｏリング１０ａ，１０ｂの横断面の丸みにほぼ対応しているので、Ｏリング１０ａ，１０ｂが一様に軸方向ストッパ１５ａ〜１６ｂに位置するようになっている。これによって、Ｏリング１０ａ，１０ｂが、より少ない機械的な摩耗にさらされ、寿命が向上させられる。
【０１３８】
両シール体１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂの自由な可動性が制限されていることによって、両圧力室５ａ，５ｂに圧力、特にほぼ等しい圧力を加えることにより、閉鎖要素１ａ，１ｂを、規定された安定した中間位置、つまり、第１の閉鎖要素位置Ｃ１と第２の閉鎖要素位置Ｃ２との間の中間の閉鎖要素位置Ｃ３に変位させることができる。
【０１３９】
第１の相対位置Ｐ１（図１ａ、図２ａ、図５ａおよび図５ｂ参照）では、ピストンユニット７が第１の圧力室５ａに向かって変位させられている。この第１の圧力室５ａの容積は最小であり、第２の圧力室５ｂの容積は最大である。この第２の圧力室５ｂ内の圧力は、矢印に基づき認められるように、第１の圧力室５ａ内の圧力よりも著しく大きくなっている。第１のシール体１０ａ，１１ａは、ピストンユニット７の第３の軸方向ストッパ１６ａに位置している。しかしながら、第２のシール体１０ｂ，１１ｂは、シリンダユニット４の第２の軸方向ストッパ１５ｂに位置している。したがって、第１の相対位置Ｐ１および第１の相対位置Ｐ１と中間の相対位置Ｐ３との間の範囲内では、図１ａおよび図２ａに矢印に基づき認めることができるように、ピストンユニット７に作用する第１の圧力室５ａ内の有効な圧力作用面積が、ピストンユニット７に作用する第２の圧力室５ｂ内の有効な圧力作用面積よりも大きくなっている。
【０１４０】
第１の相対位置Ｐ１と中間の相対位置Ｐ３との間の範囲内では、第２のシール体１０ｂ，１１ｂが第２の軸方向ストッパ１５ｂに接触しているので、第２のシール体１０ｂ，１１ｂの外側のシール面１３は、シリンダユニット４の内周面の第２の区分６ｂに対して相対的に静止している。これに対して、ピストンユニット７の運動時には、このピストンユニット７の外周面の第２の区分８ｂが、図１ａおよび図２ａに示したように、第２のシール体１０ｂ，１１ｂの内側のシール面１４に対して滑動する。
【０１４１】
ピストンユニット７が第２の圧力室５ｂに向かって変位させられている第２の相対位置Ｐ２（図１ｃ、図２ｃ、図６ａおよび図６ｂ参照）では、相応して逆のことが起こっている。第２の圧力室５ｂの容積が最小であり、第１の圧力室５ａの容積が最大である。この第１の圧力室５ａ内の圧力は、矢印に基づき認められるように、第２の圧力室５ｂ内の圧力よりも著しく大きくなっている。第２のシール体１０ｂ，１１ｂは、ピストンユニット７の第４の軸方向ストッパ１６ｂに位置している。
【０１４２】
すなわち、第２の圧力室５ｂ内の圧力は、ピストンユニット７の有効な圧力作用面積だけでなく、第２のシール体１０ｂ，１１ｂの有効な圧力作用面積も介して、第１の圧力室５ａに向かってピストンユニット７に作用する。したがって、第２の相対位置Ｐ２および第２の相対位置Ｐ２と中間の相対位置Ｐ３との間の範囲内では、ピストンユニット７に作用する第２の圧力室５ｂ内の有効な圧力作用面積が、ピストンユニット７に作用する第１の圧力室５ａ内の有効な圧力作用面積よりも大きくなっている。
【０１４３】
すなわち、ピストンユニット７を中間の相対位置Ｐ３から第１の相対位置Ｐ１または反対の側に位置する第２の相対位置Ｐ２に向かって変位させるためには、両圧力室５ａ，５ｂのうちの一方の圧力室内の大幅な相対的な増圧が必要となる。なぜならば、中間の相対位置Ｐ３から移動させられると、有効な圧力作用面積がより大きくなることに基づき、反作用する力が増大するからである。したがって、両圧力室５ａ，５ｂ内の圧力が、大きな範囲内でほぼ等しくて、中間のシリンダ内室５ｃ内の圧力ひいては周辺の環境における圧力よりも高い限り、ピストンユニット７は、安定したバランスを保って中間の相対位置Ｐ３に位置している（図１ｂ、図２ｂおよび図３ａ〜図４ｃ参照）。
【０１４４】
第１の圧力室５ａと第２の圧力室５ｂとに相対的な正圧が交互にまたは同時に加えられることによって、簡単な空圧回路を用いて、ピストンユニット７を第１の相対位置Ｐ１と、第２の相対位置Ｐ２と、中間の相対位置Ｐ３との間で変位させ、ひいては、閉鎖要素１ａ，１ｂも第１の閉鎖要素位置Ｃ１と、第２の閉鎖要素位置Ｃ２と、中間の閉鎖要素位置Ｃ３との間で変位させることが可能となる。その際、各位置は安定した状態に保たれる。
【図１Ａ】
2016512872.tif 000003
【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
2016512872.tif 000009
【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
2016512872.tif 000014
【図５Ａ】
2016512872.tif 000015
【図５Ｂ】
2016512872.tif 000016
【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【国際調査報告】
2016512872.tif 000019
2016512872.tif 000020
2016512872.tif 000021
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