真空阀门[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 1111813 A(43)申请公布日 2020.05.22

(21)申请号 201911334744.6(22)申请日 2019.12.23

(71)申请人 上海飞帆智能科技有限公司

地址 201401 上海市奉贤区环城北路88号3

幢1层(72)发明人 陈桂英　

(74)专利代理机构 上海专利商标事务所有限公

司 31100

代理人 喻学兵(51)Int.Cl.

F16K 1/20(2006.01)F16K 1/48(2006.01)F16K 27/02(2006.01)F16K 31/163(2006.01)F16K 31/52(2006.01)

权利要求书2页 说明书6页 附图12页

F16K 41/10(2006.01)F16K 51/02(2006.01)F16L 59/16(2006.01)

CN 1111813 A()发明名称

真空阀门(57)摘要

一种真空阀门其结构简单，其中转轴和阀板沿阀板的长度方向通过连杆连接，借此阀板可跟随转轴进行转动，连杆和阀板的连接侧在位于近阀口侧和远阀口侧之间的连接位置浮动连接，浮动连接容许阀板与连杆之间有轻微的活动；连杆和阀板之间还设置有弹性件，弹性件施加弹性力于阀板上，以迫使阀板活动到轻微的活动的范围的一个极限位置；极限位置使得阀板跟随转轴朝阀口进行转动的路径中，阀板的远阀口侧比近阀口侧要先接触到侧壁，进而随后使得近阀口侧为固定部，并且导致继续转动的连杆相对阀板进行轻微的活动，借此推摆阀板，以使阀板的密封侧密封阀口。

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1.真空阀门，包括阀芯组件和阀体，所述阀体包括侧壁，所述侧壁提供有阀口，所述阀芯组件包括阀板；其特征在于，

所述阀芯组件还包括转轴，所述转轴在所述阀体中设置可绕自身轴线转动；所述阀板具有宽度方向、长度方向和厚度方向，在所述厚度方向具有连接侧和密封侧；在所述宽度方向具有邻近阀口的近阀口侧和远离阀口的远阀口侧；

所述转轴和所述阀板沿所述阀板的长度方向通过连杆连接，借此所述阀板可跟随所述转轴进行转动，所述连杆和所述阀板的所述连接侧在位于所述近阀口侧和所述远阀口侧之间的连接位置浮动连接，所述浮动连接容许所述阀板与所述连杆之间有轻微的活动；

所述连杆和所述阀板之间还设置有弹性件，所述弹性件施加弹性力于所述阀板上，以迫使所述阀板活动到所述轻微的活动的范围的一个极限位置；

所述极限位置使得所述阀板跟随所述转轴朝所述阀口进行转动的路径中，所述阀板的所述远阀口侧比所述近阀口侧要先接触到所述侧壁，进而随后使得所述近阀口侧为固定部，并且导致继续转动的所述连杆相对所述阀板进行所述轻微的活动，借此推摆所述阀板，以使所述阀板的所述密封侧密封所述阀口。

2.如权利要求1所述的真空阀门，其特征在于，所述阀体为空心腔体，在一侧为开放侧，所述阀芯组件还包括盖板，在所述盖板面向所述阀体内的一侧突出设置转轴支架，所述转轴由所述转轴支架可转动支撑，所述盖板可拆卸地封住所述开放侧，借此所述盖板设置成所述阀芯组件的支撑基础。

3.如权利要求2所述的真空阀门，其特征在于，所述阀芯组件还包括驱动装置，所述驱动装置设置在所述盖板背向所述阀体内的一侧，所述驱动装置具有直线运动输出件，所述直线运动输出件穿过所述盖板，并通过曲柄连接所述转轴，从而可驱动所述转轴进行转动；所述盖板和所述直线运动输出件之间设置有密封件。

4.如权利要求3所述的真空阀门，其特征在于，所述密封件为波纹管，所述波纹管的一端安装在所述盖板上，与所述盖板之间形成密封，所述直线运动输出件穿出所述波纹管，与所述波纹管之间形成密封。

5.如权利要求2所述的真空阀门，其特征在于，对应所述转轴的两端，所述盖板上设置有撑板，所述撑板插入到所述阀体中，所述撑板的两端和所述阀体的壁体之间小公差间隙配合，从所述阀体的壁体的内侧对所述壁体提供支撑。

6.如权利要求5所述的真空阀门，其特征在于，所述撑板为所述转轴支架。7.如权利要求2或5所述的真空阀门，其特征在于，所述盖板上设置有定位销，所述阀体上对应地设置有销孔，与所述定位销与插入所述销孔，所述定位销与所述定位孔的配合设置成保持阀体的腔壁之间的平行状态。

8.如权利要求2所述的真空阀门，其特征在于，所述阀体的与所述阀芯组件所在一侧的相反一侧也是开放侧，所述阀体还包括另一个盖板，通过另一个盖板可拆卸连接位于所述相反一侧的所述开放侧。

9.如权利要求1所述的真空阀门，其特征在于，所述阀板的所述密封侧设置有密封圈，借助于所述密封圈密封所述阀口。

10.如权利要求1所述的真空阀门，其特征在于，所述阀板的所述密封侧设置成隔热板。11.如权利要求9所述的真空阀门，其特征在于，所述阀板的所述密封侧设置成隔热板，

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所述隔热板设置成保持所述阀板的所述密封圈处于许用温度范围内。

12.如权利要求1所述的真空阀门，其特征在于，该真空阀门为长方形真空阀门。13.如权利要求12所述的真空阀门，其特征在于，所述阀体包括两个长边侧壁和两个短边侧壁，两个长边侧壁上分别具有阀口，所述阀芯组件对应一个所述阀口设置，两个长边侧壁之间设置有加强支架。

14.如权利要求13所述的真空阀门，其特征在于，所述加强支架包括接管以及接管两端的用于连接所述长边侧壁的法兰。

15.如权利要求13所述的真空阀门，其特征在于，所述两个短边侧壁的至少一方或所述阀芯组件上安装有可观察阀门动作的观察窗。

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说　明　书真空阀门

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技术领域

[0001]本发明涉及真空阀门。

背景技术

[0002]随着国民经济飞速发展，各行各业对真空技术的应用日益广泛，也提 出了新的更高更全面的要求。现在大多数镀膜设备上用的都是长方形插板 阀，这种型式的阀门最主要的问题是造价高、工作寿命短、单动作时间长。 有部分客户在系统上使用长方形翻板阀的不但造价高而且还周期长， CN102117734A公开了此类翻板阀。[0003]当前为了降低成本、提高自身的竞争力是行业内的一项重要课题。期 望一种不但结构简单、真空度高，而且单动作时间短的长方形翻板阀，以 充分满足镀膜系统对隔断阀的使用要求。

发明内容

[0004]本发明的目的在于提供一种真空阀门，其结构简单。[0005]一种真空阀门包括阀芯组件和阀体，所述阀体包括侧壁，所述侧壁提供有 阀口，所述阀芯组件包括阀板；其中

[0006]所述阀芯组件还包括转轴，所述转轴在所述阀体中设置可绕自身轴线转 动；[0007]所述阀板具有宽度方向、长度方向和厚度方向，在所述厚度方向具有连接 侧和密封侧；在所述宽度方向具有邻近阀口的近阀口侧和远离阀口的远阀口 侧；[0008]所述转轴和所述阀板沿所述阀板的长度方向通过连杆连接，借此所述阀板 可跟随所述转轴进行转动，所述连杆和所述阀板的所述连接侧在位于所述近阀 口侧和所述远阀口侧之间的连接位置浮动连接，所述浮动连接容许所述阀板与 所述连杆之间有轻微的活动；

[0009]所述连杆和所述阀板之间还设置有弹性件，所述弹性件施加弹性力于所述 阀板上，以迫使所述阀板活动到所述轻微的活动的范围的一个极限位置；

[0010]所述极限位置使得所述阀板跟随所述转轴朝所述阀口进行转动的路径中， 所述阀板的所述远阀口侧比所述近阀口侧要先接触到所述侧壁，进而随后使得 所述近阀口侧为固定部，并且导致继续转动的所述连杆相对所述阀板进行所述 轻微的活动，借此推摆所述阀板，以使所述阀板的所述密封侧密封所述阀口。[0011]在所述的真空阀门的一个或多个实施方式中，所述阀体为空心腔体，在一 侧为开放侧，所述阀芯组件还包括盖板，在所述盖板面向所述阀体内的一侧突 出设置转轴支架，所述转轴由所述转轴支架可转动支撑，所述盖板可拆卸地封 住所述开放侧，借此所述盖板设置成所述阀芯组件的支撑基础。

[0012]在所述的真空阀门的一个或多个实施方式中，所述阀芯组件还包括驱动装 置，所述驱动装置设置在所述盖板背向所述阀体内的一侧，所述驱动装置具有 直线运动输出件，所述直线运动输出件穿过所述盖板，并通过曲柄连接所述转 轴，从而可驱动所述转轴进行

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转动；所述盖板和所述直线运动输出件之间设置 有密封件。[0013]在所述的真空阀门的一个或多个实施方式中，所述密封件为波纹管，所述 波纹管的一端安装在所述盖板上，与所述盖板之间形成密封，所述直线运动输 出件穿出所述波纹管，与所述波纹管之间形成密封。

[0014]在所述的真空阀门的一个或多个实施方式中，对应所述转轴的两端，所述 盖板上设置有撑板，所述撑板插入到所述阀体中，所述撑板的两端和所述阀体 的壁体之间小公差间隙配合，从所述阀体的壁体的内侧对所述壁体提供支撑。[0015]在所述的真空阀门的一个或多个实施方式中，所述撑板为所述转轴支架。[0016]在所述的真空阀门的一个或多个实施方式中，所述盖板上设置有定位销， 所述阀体上对应地设置有销孔，与所述定位销与插入所述销孔，所述定位销与 所述定位孔的配合设置成保持阀体的腔壁之间的平行状态。

[0017]在所述的真空阀门的一个或多个实施方式中，所述阀体的与所述阀芯组件 所在一侧的相反一侧也是开放侧，所述阀体还包括另一个盖板，通过另一个盖 板可拆卸连接位于所述相反一侧的所述开放侧。

[0018]在所述的真空阀门的一个或多个实施方式中，所述阀板的所述密封侧设置 有密封圈，借助于所述密封圈密封所述阀口。

[0019]在所述的真空阀门的一个或多个实施方式中，所述阀板的所述密封侧设置 成隔热板。

[0020]在所述的真空阀门的一个或多个实施方式中，所述阀板的所述密封侧设置 成隔热板，所述隔热板设置成保持所述阀板的所述密封圈处于许用温度范围 内。[0021]在所述的真空阀门的一个或多个实施方式中，该真空阀门为长方形真空阀 门。[0022]在所述的真空阀门的一个或多个实施方式中，所述阀体包括两个长边侧壁 和两个短边侧壁，两个长边侧壁上分别具有阀口，所述阀芯组件对应一个所述 阀口设置，两个长边侧壁之间设置有加强支架。

[0023]在所述的真空阀门的一个或多个实施方式中，所述加强支架包括接管以及 接管两端的用于连接所述长边侧壁的法兰。

[0024]在所述的真空阀门的一个或多个实施方式中，所述两个短边侧壁的至少一 方或所述阀芯组件上安装有可观察阀门动作的观察窗。[0025]前述真空阀门主要适用于半导体、真空镀膜等高真空系统中，如太阳能电 池片镀膜、玻璃镀膜等。该阀门用作镀膜工艺腔室之间的切断和接通、腔室与 大气的切断，可以高频率的长期稳定工作。

[0026]前述真空门阀不但结构简单、真空度高，而且单动作时间短，充分满足系 统例如镀膜系统对隔断阀的使用要求。

附图说明

[0027]本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施 例的描述而变得更加明显，其中：

[0028]图1是真空阀门的立体图。[0029]图2是真空阀门的分解视图。

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图3是阀体的立体图。图4是阀芯组件的立体图。图5是阀芯组件的局部视图。图6是加强支架的示意图。

图7是阀芯组件在T0时刻的示意图。图8是图7中I－I线的剖视图。

图9是阀芯组件在T1时刻的示意图。图10是阀芯组件在T2时刻的示意图。图11是图10中II-II线的剖视图。

图12是沿图4中III-III方向的剖视图。

具体实施方式

[0040]下述公开了多种不同的实施所述的主题技术方案的实施方式或者实施例。 为简化公开内容，下面描述了各元件和排列的具体实例，当然，这些仅仅为例 子而已，并非是对本发明的保护范围进行。例如在说明书中随后记载的第 一特征在第二特征上方或者上面形成，可以包括第一和第二特征通过直接联系 的方式形成的实施方式，也可包括在第一和第二特征之间形成附加特征的实施 方式，从而第一和第二特征之间可以不直接联系。另外，这些公开内容中可能 会在不同的例子中重复附图标记和/或字母。该重复是为了简要和清楚，其本身 不表示要讨论的各实施方式和/或结构间的关系。进一步地，当第一元件是用与 第二元件相连或结合的方式描述的，该说明包括第一和第二元件直接相连或彼 此结合的实施方式，也包括采用一个或多个其他介入元件加入使第一和第二元 件间接地相连或彼此结合。

[0041]图1示出一种真空阀门，其属于业内的长方形真空阀门，其中的阀体、阀 门、阀口为长方形形状。本发明的实施方式虽然以长方形真空阀门为例进行描 述，但不限于形状为严格的长方形形状。[0042]结合图2，真空阀门包括阀芯组件1和阀体2，阀体2包括侧壁21，侧壁 21提供有阀口210，阀芯组件1包括阀板10。[0043]结合图5，阀芯组件1还包括转轴11，转轴11在阀体2中设置可绕自身 轴线转动。[0044]阀板10具有宽度方向位W、长度方向L和厚度方向H，在厚度方向H具 有连接侧101和密封侧102，在宽度方向W具有邻近阀口210的近阀口侧103 和远离阀口210的远阀口侧104。

[0045]转轴11和阀板10沿阀板10的长度方向L通过连杆14、13连接，借此阀 板10可跟随转轴11进行转动，连杆14、13和阀板10的连接侧101在位于近 阀口侧103和远阀口侧104之间的连接位置141浮动连接，浮动连接容许阀板 10与连杆14、13之间有轻微的活动。[0046]连杆13和阀板10之间还设置有弹性件12，弹性件12施加弹性力于阀板 10上，以迫使阀板10活动到轻微的活动的范围的一个极限位置。如图7所示， 在T0时刻，阀板10受弹性件12施加的弹力往下压，由于阀板10与连杆14、 13为浮动连接，因此阀板10相对于弹性件12由轻微的倾斜，倾斜角度的一个 例子是1°-2°，但不限于此，可以根据实际情况进行选取。

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如图7所示，由于弹性件12的保持作用，将阀板10保持在T0时刻的极 限位置，由此

使得阀板10跟随转轴11朝阀口210进行转动的路径中，阀板10 的远阀口侧104比近阀口侧103反而要先接触到侧壁21，由于接触导致的摩擦 力，随后使得远阀口侧104为固定部，如图7所示的T1时刻，远阀口侧104 所对应的点基本上被固定不会滑动，由此导致继续转动的连杆13、14相对阀 板10进行轻微的活动，借此推摆阀板10，迫使其以远阀口侧104为固定部逆 时针摆动，最终如图10、图11所示的T2时刻，阀板10的密封侧102密封阀 口210，T2对应的位置同时也是连杆13、14摆动的止点。

[0048]浮动连接的方式使得阀板10具有自我调节的能力，可以采用现有的浮动 连接结构，例如连杆14、13对应有浮动连接头，该连接头例如为球头，相应 地，阀板10的连接侧101上有凹坑，该凹坑例如为球坑，球坑的半径大于球 头的半径。也可以是其它浮动连接结构，例如容许阀板10相对连杆14、13进 行轻微的摆动以及轻微的移动的结构。[0049]相较于长方形插板阀，前述结构简单，重量轻，对阀口的开关速度也非常 快，能满足用户要求单动作≤5秒，例如能满足按单动作3秒的试验测试。由 于结构简单，产生的损耗较低，维护周期较长，在发明人的测试中25万次内 动作和性能均满足要求。[0050]虽然真空阀门的一个实施例如上所述，但是在其他实施例中，相对于 上述实施例在许多方面都可以具有更多的细节，并且这些细节的至少一部 分可以具有多样的变化。下面以一些实施例对这细节和些变化中的至少一 部分进行说明。[0051]弹性件12的一种实施方式为弹簧，其套在连接在连杆13的限位螺栓 上，对阀板10施加压力。

[0052]阀板10的转动角度设置为90度，但不限于此。[0053]阀体2为空心腔体，在图中所示的上侧为开放侧，阀芯组件1还包括盖板 15，在盖板15面向阀体2内的一侧突出设置转轴支架16，转轴11由转轴支架 16可转动支撑，盖板15可拆卸地封住阀体2的上部的开放侧，借此盖板15 设置成阀芯组件1的支撑基础。阀芯组件1可以作为一个整体与阀体2组装， 因此方便拆装和维护。[00]继续参照图2至图5，阀芯组件1还包括驱动装置17，驱动装置17设置 在盖板15背向阀体2内的一侧，驱动装置17具有直线运动输出件171，直线 运动输出件171穿过盖板15，并通过曲柄连接转轴，该曲柄为连杆13，在后 面的描述中，曲柄13与连杆13具有相同的含义。直线运动输出件171设置成 也可以进行移动的摆动，以在曲柄13转动的各处位置推动曲柄13，曲柄13 可带动转轴11进行转动。盖板15和直线运动输出件171之间设置有密封件。[0055]如图12所示，一种较佳的实施方式将盖板15和直线运动输出件171之间 的密封件为波纹管172，波纹管172的一端安装在盖板15上，与盖板15之间 形成密封，直线运动输出件171穿出波纹管，与波纹管172之间形成密封。采 用波纹管172来实现密封，密封处无摩擦，因此寿命高。

[0056]驱动装置可采用气缸，但不限于此。图中示出的实施方式采用双气缸驱动 并配置多个转轴支架16对转轴进行支撑，动作平稳、密封性好。气缸也可以 采用伺服电动缸替代，能满足更多要求，并且开关速度可调。[0057]相较于一般的翻板阀将气缸设在转轴端部，将气缸或驱动装置置于上部， 推力大大增加，使阀门密封更可靠。

[0058]图5中的左端为阀芯组件的横断面。转轴支架16插入到阀体2中，转轴 支架16的在

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宽度方向W的两端和阀体2的壁体21、22之间小公差间隙配合， 从阀体2的壁体21、22的内侧对壁体21、22提供支撑，可保持壁体21、22 的平行状态。在另一实施方式中，可单独设置撑板来支撑相对的壁体21、22， 其保持腔体在真空状态下不会因为外部大气压力而向内变形。

[0059]继续参照图2至图5，盖板15的下侧设置有定位销153，阀体2的上侧上 对应地设置有销孔，定位销153与插入销孔，定位销153与定位孔的配合设置 成保持阀体2的腔壁21、22之间的平行状态。结合前述的撑板或者转轴支架 16，这种保持效果更好，有利于阀板密封。[0060]如图2所示，阀体2的下侧，即与阀芯组件所在一侧的相反一侧也是开放 侧，阀体2还包括下盖板23，该开放侧通过下盖板23可拆卸连接。将阀体2 的上、下侧都设置成开放的，因此有利于阀的清理维修。另一方面，下盖板23 上也设置有定位销，与阀体2下侧的定位孔配合，同样可以起到定位、并防止 阀体2的两个长边的壁体21、22变形的作用。[0061]如图12所示，阀板10的密封侧102设置有密封圈103，借助于密封圈密 封阀口210。由于前述的浮动连接和弹性件，帮助阀板10达到一定角度，阀板 10的远阀口侧104比近阀口侧103反而要先接触到侧壁21，因此不会搓动密 封圈，避免了关不严实的问题，也不会伤及密封圈。

[0062]如图4所示，阀板10的密封侧设置有隔热板18。采用阀的系统具有高温， 阀芯难以通过水冷来冷却，阀板10的密封侧设置成隔热板18，因此可以提高 阀板的寿命。尤其是采用密封圈来密封的实施方式中，隔热板18设置成保持 阀板10的密封圈处于许用温度范围内，可有效地提高阀的使用寿命。[0063]如图3所示，阀体2包括两个长边侧的壁体21、22和两个短边侧的壁体 23、24，两个长边侧的壁体23、24上分别具有阀口，阀芯组件1对应一个阀 口210设置。四个侧壁围成一个长方形的腔体。[00]如图2所示，两个长边侧的壁体23、24之间设置有加强支架4。加强支架 4可进一步保持两壁体23、24之间的平行状态。[0065]图6示出了一种加强支架，其包括接管41以及接管41两端的用于连接长 边侧壁的法兰42。沿阀体的长度方向，在阀体的底部可设置一个或多个加强支 架。支架装入可保证体腔的平行，防止体腔向内、向外变形，保证密封性，而 且折装方便维护。[0066]如图2、图3所示，两个短边侧的壁体的至少一方或阀芯组件上安装有可 观察阀门动作的观察窗240、150，随时观察阀门动作情况以及工作流转情况。[0067]此外，为应对高温环境，阀体与系统中的腔体的连接面可设置水循环冷却， 如图2所示，阀体配置有冷却水接口28。[0068]作为优选的设置，在阀芯组件1的所有转动处均安装轴承5，这样可以保 证同心度，又避免摩擦阻尼。

[0069]图1至图5所示的实施方式中，真空阀门的组装过程如下：[0070]1.阀体：[0071]阀体拼装、焊接加工：

[0072]①将两件体侧板(长边壁体)和两件体端板(短边壁体)按图面 要求拼装，点焊固定；

[0073]②确定尺寸满足要求后进行填料满焊；

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③整形、去应力；

[0075]④按精加工图进行焊接后的加工。[0076]2.阀芯组件：

[0077]阀芯组件中的零件按图加工后组装：[0078]①将隔热板固定与阀板上；[0079]②在连杆上装配弹簧，依次将阀板与连杆通过浮动接头连接待用；[0080]③将波纹管与气缸轴连接；

[0081]④将气动执行器/电动执行器与上盖板组装；[0082]⑤将转轴支架与上盖板组装；

[0083]⑥将转轴穿入转轴支架的撑板孔内，依次装入轴承并固定；[0084]⑦将连接杆、转轴装配；[0085]⑧将波纹管轴与连接固定；[0086]阀芯组件装配完成。[0087]3.气动翻板阀总装配：

[0088]①将加强支架装入阀体下端对应位置；[00]②将阀芯组件平稳放入阀体内，先用定位销固定再用螺钉锁紧；[0090]③装配下盖板及下盖板上的把手230；[0091]④装配两个观察窗；

[0092]⑤装配阀体上的冷却水接口；[0093]⑥装配起吊件151；

[0094]⑦装配电磁换向阀及气路配件。[0095]其工作原理为：[0096]1.阀门关闭：当阀门为气动阀时由压缩空气作为动力，上气缸进气，驱动 活塞向下气缸移动，通过气缸轴推动连杆向下，使与连杆紧固的阀板以转轴中 心作圆心旋转至阀体密封面，即关闭位置。此时波纹管处于自由状态。[0097]2.阀门开启：当阀门为气动阀时由压缩空气作为动力，下气缸进气，驱动 活塞向上气缸移动，通过气缸轴带动连杆向上，使阀板以转轴中心作圆心旋转 至与阀体密封面成90度的位置，即开启位置。此时波纹管处于压缩状态。[0098]3.特点：(1)阀门可用作气动和电动，只需更换驱动机构即可。作为气 动时阀门已能满足系统使用要求，如果换成电动执行器，阀门还会多一个功 能——开关速度0～125mm/S可调，而且过程中可以任意位置停下；(2)阀 门设两个观察窗，分别在阀体侧和上盖板。可随时观察阀门工作情况；(3) 阀门设下盖板，方便清理维护。[0099]本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本 领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修 改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上 实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保 护范围之内。

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图2

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