AT407385B - Anordnung um das nachtropfen von flüssigkeiten aus leitungen zu verhindern - Google Patents

Description

AT 407 385 B

Die Erfindung betrifft eine Anordnung, um das Nachtropfen von Flüssigkeit aus der Austrittsöffnung einer Leitung zu verhindern, wenn der Flüssigkeitsstrom in der Leitung, z.B. durch ein Absperrorgan, unterbrochen worden ist, mit einer im Bereich der Austrittsöffnung der Leitung angeordneten Kammer.

Solche Leitungen werden beispielsweise verwendet, um bei der Fertigung von Halbleiterwafern auf diese Behandlungsflüssigkeiten aulzubringen. Solche Leitungen werden z.B. in Ätzvorrichtungen, wie sie in der EP 444 714 B beschrieben sind, verwendet.

Eine andere Anwendung von Leitungen, bei welchen das Nachtropfen verhindert werden soll, sind beispielsweise Füllanlagen in der Getränkeindustrie.

Bei Vorschlägen, das Problem des Nachtropfens zu lösen, ist zu berücksichtigen, daß die Maßnahmen den konstanten Volumenstrom und die konstante Fließgeschwindigkeit der Flüssigkeit aus der Leitung nicht beeinträchtigen dürfen, und daß sowohl das Einschalten, als auch das Ausschalten des Flüssigkeitsstromes ohne (wesentliche) Zeitverzögerung erfolgen muß. Angestrebt ist, daß die aus der Leitung austretende Flüssigkeitssäule ohne Nachtropfen abreißt, wenn beispielsweise ein Absperrorgan geschlossen wird. Nachtropfen ist unerwünscht, da im Bereich der Halbleitertechnik einzelne Tropfen auf der Oberfläche eines Halbleiterwafers (Siliziumwafers) ein unregelmäßiges Prozeßergebnis zur Folge hätten. So kann beispielsweise ein Tropfen einer Ätzsäure zu einer unerwünschten Ätzspur führen. In der Getränkeindustrie ist das Nachtropfen nachteilig, weil die Gebinde, in die ein Getränk abgefüllt wird, außen durch nachtropfendes Getränk verschmutzt werden, so daß diese unansehnlich werden (meist sind Säfte klebrig!).

Zur Lösung des geschilderten Problems sind bisher verschiedene Vorschläge gemacht worden. Häufig werden Ventile verwendet, die beim Schließen eine geringe Menge an Flüssigkeit zurücksaugen. Diese Ventile (sogenannte suck-back-Ventile) saugen bei einem 1/4-Zoll-Schlauch (Innendurchmesser ca. 5 mm, Querschnitt ca. 0,2 cm2) die Flüssigkeitssäule etwa 10 cm zurück, das sind etwa 2 ml Flüssigkeit. Bei einem Volumenstrom von 2,5 l/min ergibt sich bei einem 1/4-Zoll-Schlauch eine Fließgeschwindigkeit von ca. 2 m/sek. Da Siliziumwafer immer größer werden (derzeit Durchmesser bis 300 mm), wird für die Behandlung ein immer größerer Volumenstrom notwendig. Derzeit werden Volumenströme bis zu 6 l/min verlangt. Dies erfordert bei einem 1/4-Zoll-Schlauch eine Fließgeschwindigkeit von annähernd 5 m/sek, was zusätzliche Probleme mit sich bringt (hoher Druckverlust in der Leitung, starke Verzögerungen beim Fließen der Flüssigkeitssäule beim Abschalten). Um dies zu vermeiden, geht man zu größeren Schlauchdurch-messem (3/8-Zoll-Schlauch) über. Durch die größeren Schlauchdurchmesser sinkt die Fließgeschwindigkeit wieder auf die ursprünglichen 2 m/sek. Bei einem 3/8-Zoll-Schlauch (Innendurchmesser ca. 8 mm, Querschnitt ca. 0,5 cm2) entspricht das Rücksaugvolumen der suck-back-Ventile nur mehr einer Rücksaughöhe von 4 cm. Dies hat zur Folge, daß es bei größeren Leitungsquerschnitten zusammen mit der geringen Rücksaughöhe ungeachtet der Verwendung von suck-back-Ventilen immer wieder zu unerwünschtem Nachtropfen kommt. Dies insbesondere, weil sich der wegen der Oberflächenspannung am unteren Ende der Flüssigkeitssäule ausbildende Meniskus kippt, eine Luftblase nach oben wandert und Flüssigkeit nachtropft.

Ein weiteres Problem ergibt sich beim Fördern von Gase enthaltenden Flüssigkeiten, bei dem es schon bei geringem Volumensstrom trotz der Anwendung von suck-back-Ventilen infolge der Blasenbildung in der Leitung zum Nachtropfen kommt.

Aus der EP 402 535 B ist eine Dosiervorrichtung bekannt, die ein Ventil, einen verstellbaren Kolben und an der Austrittsöffnung einen porösen Einsatz aufweist. Bei dieser bekannten Vorrichtung bewegt sich der Kolben nach dem Schließen des Ventils von der Austrittsöffnung weg, so daß im Bereich der Austrittsöffnung Unterdrück entsteht, der Flüssigkeit daran hindern soll, aus der Austrittsöffnung herauszutropfen.

Eine Anordnung der eingangs genannten Gattung ist aus der DD 250846 A bekannt. Bei dem Kammerventil der DD 250 846 A strömt die Flüssigkeit nach dem öffnen des Schließkegels in eine von einer Manschette umgrenzte Kammer und aus dieser weiter durch eine vom Innenraum der Manschette ausgehende Bohrung im Druckteller zu einer Ausgießtülle. Bei der DD 250 846 A ist die Kammer, die von der Manschette umschlossen wird, vollständig mit Flüssigkeit gefüllt, wobei die Flüssigkeit durch die Kammer und die von ihr ausgehende Leitung (= Äusgießtülle) strömt. Beim Offnen des Schließkegels durch Betätigen des Drucktellers wird die Manschette zusammengedrückt. Die Manschette wird wieder gedehnt, wenn beim Schließen des Ventils auf den 2

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Druckteller keine Kraft mehr ausgeübt wird. So soll bei der DD 250 846 A ein Nachtropfen verhindert werden, weil durch den beim Ausdehnen der Manschette in der von der Flüssigkeit durchströmten Kammer entstehenden Unterdrück Flüssigkeit durch die Tülle wieder zurückgesaugt werden soll. Bei der DD 250 846 A wird Flüssigkeit aber nicht aus der Tülle weggesaugt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zur Verfügung zu stellen, mit der das Nachtropfen, auch bei hohem Volumenstrom und/oder beim Fördern von Gas enthaltenden Flüssigkeiten, zuverlässig verhindert wird.

Gelöst wird diese Aufgabe mit einer Anordnung, die sich dadurch auszeichnet, daß die als Einrichtung zum Absaugen von im Bereich der Austrittsöffnung verbliebener Flüssigkeit von der Austrittsöffnung vorgesehene Kammer eine mit Unterdrück beaufschlagbare Kammer ist, und daß die mit Unterdrück beaufschlagbare Kammer über wenigstens eine DunchgangsöfFnung mit dem Innenraum der Leitung in Verbindung steht.

Mit der Erfindung wird die oben gestellte Aufgabe zuverlässig gelöst und ein Nachtropfen aus Leitungsöffnungen insbesondere auch bei hohem Volumensstrom und im Falle von Gas enthaltenden Flüssigkeiten zuverlässig verhindert, da Flüssigkeit unmittelbar vor der Austrittsöffnung der Leitung weggesaugt wird, so daß Flüssigkeit aus der Öffnung der Leitung nicht mehr austreten (nachtropfen) kann.

Im Gegensatz zu der Anordnung gemäß der DD 250 846 A wird bei der erfindungsgemäßen Anordnung die mit Unterdrück beaufschlagbare Kammer beim Strömen von Flüssigkeit durch die Leitung von Flüssigkeit weder durchströmt noch mit Flüssigkeit ausgefüllt. Die Kammer dient bei der Erfindung lediglich dazu, über die Durchgangsöffnungen nach dem Abschalten des Flüssigkeitsstromes im Bereich des freien Endes (Austrittsöffnung) der Leitung Flüssigkeitsreste abzusaugen, indem die Kammer mit Unterdrück beaufschlagt wird.

Um bei der erfindungsgemäßen Anordnung unerwünschtes Abziehen von Flüssigkeit im Bereich des Endes der Leitung durch die mit Unterdrück beaufschlagte Kammer zu verhindern, wird Unterdrück in der Kammer am Ende der Leitung erst dann erzeugt, wenn das Fördern von Flüssigkeit durch die Leitung abgestoppt worden ist (oder knapp vorher), z.B. indem die Kammer erst beim Schließen des Absperrorgans in der Leitung, welche den Flüssigkeitsstrom durch die Leitung unterbricht, mit Unterdrück beaufschlagt wird.

Ober die mit Unterdrück beaufschlagte Kammer abgesaugte Flüssigkeit, wodurch also das Nachtropfen zuverlässig verhindert wird, kann entsorgt oder dem Flüssigkeitskreislauf wieder zugeführt werden.

In einer einfachen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Kammer mit Abstand vor der Austrittsöffnung der Leitung vorgesehen ist. So ist zuverlässig sichergestellt, daß über die mit Unterdrück beaufschlagte Kammer Flüssigkeit zuverlässig abgesaugt und Nachtropfen verhindert wird.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Kammer von einem im Bereich der Austrittsöffnung der Leitung angeordneten Gehäuse begrenzt ist. Diese Ausführungsform zeichnet sich durch eine kompakte Bauweise mit einfacher Konstruktion aus. Dabei kann vorgesehen sein, daß die Kammer und das Gehäuse rings um die Leitung angeordnet ist. Diese Ausführungsform gewährleistet ein gleichmäßiges Absaugen von Flüssigkeit über die mit Unterdrück beaufschlagte Kammer.

Bevorzugt ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, daß die Durchgangsöffnung im Abstand von der Austrittsöffnung der Leitung angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform wird sichergestellt, daß das abgabeseitige Ende der Leitung zuverlässig von Flüssigkeit befreit und Nachtropfen jedenfalls verhindert ist.

In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung kann vorgesehen sein, daß über den Umfang der Leitung verteilt mehrere Durchgangsöffnungen vorgesehen sind. Die Ausführungsform verbessert durch gleichmäßiges Absaugen von Flüssigkeit aus der Leitung nach allen Richtungen ein rasches Entfernen von Flüssigkeit aus der Leitung, so daß das Nachtropfen ohne Verzögerung verhindert wird.

Bei einer praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung kann vorgesehen sein, daß an das Gehäuse eine zu einer Unterdrück erzeugenden Einrichtung führende Leitung angeschlossen ist und daß die Unterdrück erzeugende Einrichtung eine Venturidüse aufweisende Einrichtung ist. Dies ist eine besonders einfache Konstruktion ohne bewegte Teile, die dennoch 3

AT 407 385 B sicherstellt, daß der für das Wirksamwerden der erfindungsgemäßen Anordnung erforderliche Unterdrück zuverlässig erzeugt wird.

Diese Ausführungsform kann sich noch dadurch auszeichnen, daß das Absperrorgan in der Leitung wirkmäßig mit einem Absperrorgan in der Rohrleitung, die zur Unterdruckeinrichtung führt, verbunden ist, derart, daß das in der Unterdruckleitung vorgesehene Absperrorgan geöffnet ist, wenn das Absperrorgan in der Leitung geschlossen ist. So wird eine zuverlässige und sichere Funktion der erfindungsgemäßen Anordnung gewährleistet.

Bei dieser Ausführungsform kann weiters vorgesehen sein, daß in der zur Unterdruckeinrichtung führenden Leitung ein Tropfenabscheider vorgesehen ist. Dabei kann weiters vorgesehen sein, daß von dem Tropfenabscheider eine Leitung ausgeht, über die Flüssigkeit entsorgt wird. Alternativ kann vorgesehen sein, daß von dem Tropfenabscheider eine Leitung ausgeht, über die Flüssigkeit dem Flüssigkeitskreislauf wieder zugeführt wird. Mit diesen Maßnahmen wird eine besonders ökonomische Verwaltung der Flüssigkeit gewährleistet.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung der in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiele der Erfindung. Es zeigt: Fig. 1 im Schnitt längs der Linie B-B in Fig. 2 eine Anordnung gemäß der Erfindung, Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 1 und Fig. 3 eine beispielsweise Ausführungsform der Schaltung der erfindungsgemäßen Anordnung.

In den Fig. 1 und 2 ist das Austrittsende einer (Rohr-)Leitung 2 dargestellt. Flüssigkeit tritt aus der Leitung 2 über eine Öffnung 6 an deren Ende aus. Um den Flüssigkeitsstrom durch die Leitung 2 zu steuern, ist wenigstens ein Absperrorgan (vgl. Fig. 3) vorgesehen, das beispielsweise als Rücksaugventil (suck-back-Ventil) ausgebildet ist. Mit (kurzem) Abstand von ihrem Ende 6 ist der Leitung 2 eine Einrichtung 1 zugeordnet, die dazu dient, das Nachtropfen von Flüssigkeit aus der Austrittsöffnung 6 der Leitung 2 zu verhindern.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel besteht die Einrichtung 1 zum Absaugen von Flüssigkeit (-stropfen) aus einem beispielsweise zylinderförmigen, rings um die Leitung 2 angeordneten Gehäuse 4, das nach außen hin eine sich rings um die Leitung 2 erstreckende Kammer 3 begrenzt. An das Gehäuse 4 ist eine Leitung 5 angeschlossen, über die in der Kammer 3 Unterdrück erzeugt werden kann. Hiezu ist die Leitung 5 mit einer Unterdruckquelle (vgl. Fig. 3) verbunden, wobei in der zur Unterdruckquelle führenden Leitung 5 Absperrorgane vorgesehen sein können. In der Wand der Leitung 2 sind im Bereich der Kammer 3 mehrere Durchgangsöffnungen 7 (im Prinzip genügt eine einzige Durchgangsöffnung 7) vorgesehen. Die Durchgangsöffnungen 7 können als Perforation ausgebildet sein, also einen sehr kleinen Durchmesser aufweisen. Der Abstand des Bereiches, in dem die Durchgangsöffnungen 7 in der Rohrleitung 2 vorgesehen sind, von der Austrittsöffnung 6 der Leitung 2 kann beliebig klein gewählt werden.

Wenn die Kammer 3 in dem Gehäuse 4 mit Unterdrück beaufschlagt ist, werden Flüssigkeitsreste, die nach dem Abstoppen des Flüssigkeitsstromes in der Leitung 2 im Bereich der Durchgangsöffnungen 7 Zurückbleiben, durch die Durchgangsöffnungen 7 in die Kammer 3 und weiter durch die Leitung 5 abgesaugt. So wird ein Nachtropfen von Flüssigkeit aus der Austrittsöffnung 6 der Leitung 2 verhindert.

Um zu verhindern, daß Flüssigkeit, die aus der Austrittsöffnung 6 am Ende der Leitung 2 austreten soll, wenn z.B. eine Ätzflüssigkeit auf einem Halbleiterwafer aufgebracht wird, durch die Durchgangsöffnungen 7 und die Kammer 3 in die Leitung 5 abgesaugt wird, wird die Leitung 5 und damit die Kammer 3 nur im Bedarfsfall, also bei unterbrochenem Flüssigkeitsstrom mit Unterdrück beaufschlagt.

Alternativ können Maßnahmen vorgesehen sein, mit welchen die Durchtrittsöffnungen 7 in der Wand der Leitung 2 geschlossen werden, wenn Flüssigkeit durch die Leitung 2 strömt. Solche Maßnahmen können Absperreinrichtungen sein, z.B. in Form einer gegenüber dem Ende der Leitung 2 verdrehbaren Hülse, in der Löcher vorgesehen sind. Wenn die Hülse so verdreht wird, daß die Löcher in der Hülse mit der Durchtrittsöffnung 7 fluchten, wirkt der Unterdrück in der Kammer 3 zum Absaugen von Flüssigkeitsresten.

Eine mögliche Schaltung, wie die Einrichtung 1 nur bei Bedarf wirksam gemacht, also die Kammer 3 mit Unterdrück beaufschlagt werden kann, ist in Fig. 3 gezeigt.

Durch die Leitung 2 fließt die Flüssigkeit. Die Leitung 8 ist eine Druckluftleitung, die sich in zwei Äste teilt. Das gleichzeitige Abschalten des Flüssigkeitsstroms 9 in der Leitung 2 und Einschalten 4

Claims (12)

1. AT 407 385 B des Unterdrucks in der Kammer 3 kann auf folgende Weise sichergestellt werden. Über eine Venturidüse 12 wird mit dem Druckluftstrom 11 in dem einen Ast der Druckluftleitung 8 ein Absaugstrom 10 erzeugt, der die Kammer 3 mit Unterdrück beaufschlagt. In dem Moment, in dem das Ventil 13 in der Leitung 2 für den Flüssigkeitsstrom abschaltet, öffnet das Ventil 14 für den Absaugstrom 10. Dies wird bei druckluftgesteuerten Ventilen durch Umschalten der Steuerluft von einem zum anderen Ventil mit einem Dreiwege-Ventil 15 erreicht. Das Ventil 13 für den Flüssigkeitsstrom kann, aber muß nicht als Rücksaugventil ausgeführt sein. Die Trennung von Gas und Flüssigkeit, in dem Mediumstrom der von der Einrichtung 1 mit der Kammer 3 kommt, erfolgt in an sich bekannter Weise, z.B. durch einen Tropfenabscheider 16. Die Abluft wird in den Abzug 17 geführt. Flüssigkeit wird entweder über eine Leitung 18 entsorgt oder über eine Leitung 19 dem Flüssigkeitskreislauf wieder zugeführt. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung (nicht gezeigt) kann der Unterdrück durch eine Vakuumpumpe erzeugt werden. In diesem Fall wird der Absaugstrom über ein eigenes Ventil geschaltet. Das gleichzeitige Abschalten des Flüssigkeitsstroms und Einschaltung des Absaugstroms erfolgt in diesem Fall z.B. elektrisch. Für beide Ausführungsformen gilt, daß das gleichzeitige Schalten von Flüssigkeitsstrom und Absaugstrom auch ein um eine Zeitspanne, z.B. um ein paar Sekunden zeitversetzt erfolgen kann. Bevorzugt ist, daß das Absaugen von Flüssigkeit über die Kammer 3 kurz vor dem Abschalten des Flüssigkeitsstromes durch die Leitung 2 aktiviert wird. Durch das seitliche Absaugen wird bei der Erfindung der nach unten weisende Meniskus der Flüssigkeitssäule immer wieder neu gebildet, auch wenn der Meniskus "kippt", so daß keine Luftblase entstehen kann, die nach oben wandert und Flüssigkeit nachtropfen kann. Zusammenfassend kann ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wie folgt dargestellt werden: Um das Nachtropfen von Flüssigkeit aus der Austrittsöffnung 6 einer Leitung 2 zu verhindern, ist dem Ende der Leitung 2 eine Tropfenabsaugeinrichtung 1 zugeordnet. Die Tropfenabsaugeinrichtung 1 besitzt ein Gehäuse 4, welches das Ende der Leitung 2 unter Ausbilden einer Kammer 3 umgibt. Die Kammer 3 steht mit dem Inneren der Leitung 2 über Durchgangsöffnungen 7 in Verbindung und kann zum Absaugen von im Bereich der Austrittsöffnung 6 nach dem Abschalten des Flüssigkeitsstromes durch die Leitung 2 zurückbleibenden Flüssigkeitsresten über eine Leitung 5 mit Unterdrück beaufschlagt werden. Es wird eine Schaltung vorgeschlagen, welche die Tropfenabsaugeinrichtung 1 nur in Betrieb setzt, z.B. die Kammer 3 mit Unterdrück beaufschlagt, wenn der Flüssigkeitsstrom durch die Leitung 2 durch ein der Leitung 2 zugeordnetes Absperrorgan unterbrochen ist. PATENTANSPRÜCHE: 1. Anordnung, um das Nachtropfen von Flüssigkeit aus der Austrittsöffnung (6) einer Leitung (2) zu verhindern, wenn der Flüssigkeitsstrom in der Leitung (2), z.B. durch ein Absperrorgan (13), unterbrochen worden ist, mit einer im Bereich der Austrittsöffnung (6) der Leitung (2) angeordneten Kammer (3), dadurch gekennzeichnet, daß die als Einrichtung (1) zum Absaugen von im Bereich der Austrittsöffnung (6) verbliebener Flüssigkeit von der Austrittsöffnung (6) vorgesehene Kammer (3) eine mit Unterdrück beaufschlagbare Kammer (3) ist, und daß die mit Unterdrück beaufschlagbare Kammer (3) Uber wenigstens eine Durchgangsöffnung (7) mit dem Innenraum der Leitung (2) in Verbindung steht.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (3) mit Abstand vor der Austrittsöffnung (6) der Leitung (2) vorgesehen ist.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (3) von einem im Bereich der Austrittsöffnung (6) der Leitung (2) angeordneten Gehäuse (4) begrenzt ist.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (3) und das Gehäuse (4) rings um die Leitung (2) angeordnet ist.
5. 5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsöffnung (7) im Abstand von der Austrittsöffnung (6) der Leitung (2) angeordnet ist.
6. 6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß über den 5 AT 407 385 B Umfang der Leitung (2) verteilt mehrere Durchgangsöffnungen (7) vorgesehen sind.
7. 7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an das Gehäuse (4) eine zu einer Unterdrück erzeugenden Einrichtung (12) führende Leitung (5) angeschlossen ist und daß die Unterdrück erzeugende Einrichtung eine eine Venturidüse (12) aufweisende Einrichtung ist.
8. 8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrorgan (13) in der Leitung (2) wirkmäßig mit einem Absperrorgan (14) in der Rohrleitung (5), die zur Unterdruckeinrichtung (12) führt, verbunden ist, derart, daß das in der Unterdruckleitung (5) vorgesehene Absperrorgan (14) geöffnet ist, wenn das Absperrorgan (13) in der Leitung (2) geschlossen ist.
9. 9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der zur Unterdruckeinrichtung (12) führenden Leitung (5) ein Tropfenabscheider (16) vorgesehen ist.
10. 10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Tropfenabscheider (16) eine Leitung (18) ausgeht, über die Flüssigkeit entsorgt wird.
11. 11. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Tropfenabscheider (16) eine Leitung (19) ausgeht, über die Flüssigkeit dem Flüssigkeitskreislauf wieder zugeführt wird.
12. 12. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wirkverbindung zwischen dem Absperrorgan (13) in der Leitung (2) und dem Absperrorgan (14) in der zur Unterdruckeinrichtung (12) führenden Leitung (5) in an sich bekannter Weise ein Zeitverzögerungsglied vorgesehen ist. HIEZU 2 BLATT ZEICHNUNGEN 6