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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Reflow-Löten, insbesondere
auf die Reinigung von Prozessgasen in Reflow-Lötanlagen.
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Zum
Befestigen elektronischer Bauteile auf einer Leiterplatte wird oft
das Reflow-Löten
verwendet. Beim Reflow-Löten
wird zunächst
Lot auf die Kontaktflecken einer Leiterplatte aufgebracht. Danach
wird die Leiterplatte mit den Bauteilen bestückt und das Lot wird durch
Erhitzen geschmolzen. Wenn das Lot wieder erstarrt, werden die Bauteile
fest mit der Leiterplatte verbunden.
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Beim
Erhitzen des Lots entstehen Sublimations- und Verdampfungsprodukte
(nachfolgend als Abprodukte bezeichnet), die zunächst in gasförmigem Zustand
oder in Form kleiner Flüssigkeitströpfchen oder
Rauch vorliegen und in das Prozessgasvolumen der Lötanlage
eingehen. Werden die Abprodukte nicht aus der Lötanlage entfernt, können sie
an Teilen der Anlage mit niedriger Temperatur kondensieren bzw.
resublimieren oder sich in der Lötanlage ablagern.
Dies führt
zu einer Verunreinigung der Lötanlage.
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Es
ist Stand der Technik, eine Reflow-Lötanlage mit einer Kühlvorrichtung
auszustatten. Ein Gasstrom aus der Lötanlage wird in die Kühlvorrichtung geleitet,
um die Verunreinigungen dort zu kondensieren. Danach wird das Prozessgas
aus der Kühlvorrichtung
in die Lötanlage
zurückgeleitet.
Eine solche Vorrichtung wird beispielsweise in der Druckschrift
DE 10301102 A1 beschrieben.
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Bei
der Reinigung des Prozessgases einer Reflow-Lötanlage mit Hilfe einer Kühlvorrichtung
tritt jedoch das Problem auf, dass die Temperatur, bei der die Verunreinigungen
kondensieren oder resublimieren, von den Materialien, die in der
Leiterplatte und den Bauteilen verwendet werden, und von der Zusammensetzung
des Lots und der beim Löten
verwendeten Flussmittel abhängt.
Es ist im Allgemeinen nicht vorhersagbar, wieweit das Prozessgas
gekühlt werden
muss, um die Abprodukte im Wesentlichen zu entfernen. Dadurch werden
die Konstruktion und der Betrieb der Kühlvorrichtung erschwert. Außerdem ist
es notwendig, die Kühlvorrichtung
regelmäßig zu reinigen,
um die darin abgelagerten Abprodukte zu entfernen. Dies kann mit
einem erheblichen Wartungsaufwand verbunden sein, durch den die
Betriebskosten der Lötanlage
erhöht
werden.
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Des
Weiteren ist es Stand der Technik, das Prozessgas durch einen Filter
zu leiten. Der Filter ist dafür
ausgelegt, die Abprodukte zurückzuhalten.
Der Filter hat jedoch nur eine begrenzte Aufnahmekapazität. Wenn
diese erschöpft
ist, muss er ausgewechselt oder gereinigt werden. Dabei tritt das
Problem auf, dass der Filterwechsel bzw. die Reinigung des Filters
mit einem erheblichen Wartungsaufwand verbunden sein kann. Außerdem sind
die Filter oft wenig effektiv, oder die Standzeiten sehr gering.
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Eine
mögliche
Lösung
ist auch, das Prozessgas aus der Lötanlage mit einer Reinigungsflüssigkeit
in Kontakt zu bringen. Die Reinigungsflüssigkeit soll die Abprodukte
aufnehmen und so aus dem Prozessgas entfernen. Bekannt ist dabei,
das Prozessgas in Form von Blasen durch die Reinigungsflüssigkeit
zu leiten, an einer Abscheidewand, an der die Reinigungsflüssigkeit
entlangströmt,
vorbeizuleiten, oder das Prozessgas durch einen Raum, in den die Reinigungsflüssigkeit
gesprüht
wird, zu leiten. Reinigungsvorrichtungen, die nach diesem Prinzip
arbeiten, werden beispielsweise in der Druckschrift
DE 10246540 A1 beschrieben.
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Ein
Problem, das bei den bekannten Reinigungsvorrichtungen, in denen
eine Reinigungsflüssigkeit
verwendet wird, auftritt ist, dass Tröpfchen der Reinigungsflüssigkeit
durch die Strömung
des Prozessgases mitgerissen werden und in die Lötanlage eindringen können. Dadurch
kann die Lötanlage
verunreinigt werden. Außerdem
kann es schwierig sein, sicherzustellen, dass die Abprodukte tatsächlich von der
Reinigungsflüssigkeit
aufgenommen werden.
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Es
ist demgemäss
eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein
Verfahren zur Reinigung eines Prozessgases einer Reflow-Lötanlage
bereitzustellen, mit denen Abprodukte zuverlässig aus dem Prozessgas entfernt
werden können
und mit denen der Aufwand für
Wartung und Instandhaltung der Lötanlage
verringert werden kann.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch
eine Vorrichtung zur Reinigung eines Prozessgases einer Reflow-Lötanlage
mit einem Behälter,
der mindestens eine Schüttung
von Füllkörpern enthält, gelöst. Weiterhin
umfasst die Vorrichtung eine Gaszufuhr und einen Gasauslass. Die
Gaszufuhr ist dafür
ausgelegt, das Prozessgas dem Behälter zuzuführen. Der Gasauslass ist dafür ausgelegt,
das Prozessgas nach einem Durchströmen der mindestens einen Schüttung von
Füllkörpern aus
dem Behälter
abzuführen.
Außerdem
umfasst die Vorrichtung eine Einrichtung zum Zuführen eines flüssigen Fluids,
das als Reinigungsmedium zum Entfernen der Abprodukte aus dem Prozessgas
dient, zu dem Behälter.
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Die
Füllkörper stellen
eine Oberfläche
bereit, an der sich Abprodukte des Lötvorgangs in der Reflow-Lötanlage
und/oder Tröpfchen
des flüssigen
Fluids ablagern können.
Dadurch können
die Abbauprodukte und/oder die Tröpfchen des Fluids aus dem Prozessgas,
das durch die Schüttung
von Füllkörpern strömt, entfernt
werden. So können
Verunreinigungen der Lötanlage
vermieden werden. Das flüssige
Fluid kann einfach ausgetauscht werden, wodurch der zum Betrieb
der Lötanlage
erforderliche Aufwand für
Wartung und Instandhaltung reduziert werden kann.
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In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Vorrichtung
zur Reinigung eines Prozessgases zusätzlich ein Volumen, das dafür geeignet
ist, ein zum Einleiten des Prozessgases geeignetes Bad des Fluids
aufzunehmen. Dadurch kann das Prozessgas mit dem Fluid in Kontakt
treten.
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Geeigneterweise
ist die Gaszufuhr dafür ausgelegt,
das Prozessgas durch das Volumen zu leiten. Dadurch kann das Prozessgas
während
des Betriebs der Vorrichtung durch das Fluid strömen, wodurch ein besonders
intensiver Kontakt zwischen dem Prozessgas und dem Fluid hergestellt
wird.
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In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Vorrichtung
zur Reinigung des Prozessgases zusätzlich mindestens einen Kolonnenboden,
auf dem sich die mindestens eine Schüttung von Füllkörpern befindet. Dadurch kann
die Schüttung
von Füllkörpern auf
eine zum Durchströmen
mit dem Prozessgas besonders günstige
Weise angeordnet werden.
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Vorteilhafterweise
umfasst die Vorrichtung zur Reinigung eines Prozessgases einer Reflow-Lötanlage mehrere übereinander
angeordnete Kolonnenböden,
auf denen sich jeweils eine Schüttung
von Füllkörpern befindet.
So kann das Prozessgas nacheinander durch die Kolonnenböden und
die Schüttungen
von Füllkörpern strömen, wodurch
eine gründliche
Reinigung des Prozessgases erreicht werden kann.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Einrichtung zum Zuführen des
Fluids dafür
ausgelegt, die mindestens eine Schüttung von Füllkörpern mit dem Fluid zu befeuchten.
Durch das Befeuchten der Füllkörper wird
eine große
Grenzfläche
zwischen dem Fluid und dem Prozessgas bereitgestellt. Dadurch wird
der Kontakt zwischen dem Prozessgas und dem Fluid verbessert.
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Geeigneterweise
umfasst die Einrichtung zum Zuführen
des Fluids mindestens eine Sprühdüse und/oder
mindestens einen Tropfenspender. Dadurch kann eine gleichmäßige Befeuchtung
der Schüttung
von Füllkörpern erreicht
werden.
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Vorteilhafterweise
umfasst die Vorrichtung zur Reinigung eines Prozessgases einer Reflow-Lötanlage zusätzlich einen Auffangbehälter für das Fluid.
Dieser ermöglicht
es, Fluid, das durch die Schüttung
von Füllkörpern hindurchgesickert
ist, einfach aus der Vorrichtung zu entfernen.
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In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung nimmt die mindestens
eine Schüttung
von Füllkörpern mindestens
die Hälfte
des Rauminhalts des Behälters
ein. Durch die große
Menge von Füllkörpern kann
eine intensive Reinigung des Prozessgases erreicht werden.
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Geeigneterweise
umfasst die Vorrichtung zur Reinigung eines Prozessgases einer Reflow-Lötanlage zusätzlich eine Kühlvorrichtung.
Damit kann eine zur Reinigung des Prozessgases günstige Temperatur der Vorrichtung
eingestellt werden.
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Vorteilhafterweise
umfasst die Kühlvorrichtung
einen zum Durchströmen
mit einem Kühlmittel geeigneten
Mantel des Behälters.
Dadurch kann eine gleichmäßige Kühlung des
Behälters
erreicht werden.
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In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Kühlvorrichtung
einen zum Durchströmen
mit einem Kühlmittel
geeigneten Kühler
im Inneren des Behälters.
Damit kann eine effiziente Kühlung
innerer Bereiche des Behälters
erzielt werden.
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Vorteilhafterweise
umfasst die Vorrichtung zur Reinigung eines Prozessgases zusätzlich eine Abscheidevorrichtung.
Diese ermöglicht
es, Tröpfchen
und/oder Dämpfe
des Fluids sowie Reste der Abprodukte, die nicht vom flüssigen Fluid
aufgenommen wurden, aus dem Prozessgas zu entfernen.
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Geeigneterweise
umfasst die Abscheidevorrichtung einen zyklonartigen Behälter, der
beispielsweise in Trichterform ausgebildet ist, mit einem zum Durchströmen mit
einem Kühlmittel
geeigneten Mantel. Ein Gaseintritt ist dafür ausgelegt, das Prozessgas
tangential zu einem Umfang des zyklonartigen Behälters an einem oberen Ende
des zyklonartigen Behälters
einzuleiten. Ein im wesentlichen vertikaler Gasaustritt ist am oberen
Ende des zyklonartigen Behälters
in dessen Mitte angeordnet. Durch zentrische Absaugung und die tangentiale
Einleitung wird im Inneren des Behälters ein Wirbel induziert.
Durch die Zentrifugalkraft werden Feststoffpartikel und Flüssigkeitströpfchen an
die Wand des zyklonartigen Behälters
gedrückt.
An der gekühlten
Wand kondensieren Stoffe, die im Prozessgas enthalten sind. Die
Kondensate sowie die Feststoffpartikel und Flüssigkeitströpfchen laufen an der Wand des
zyklonartigen Behälters
nach unten. Dadurch wird eine effektive Reinigung des Prozessgases
erreicht.
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In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Abscheidevorrichtung
einen Elektrofilter und/oder einen mechanischen Filter. Damit können feste
Partikel wirksam aus dem Prozessgas entfernt werden.
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Geeigneterweise
umfassen die Füllkörper ein
Metall, ein Glas oder ein keramisches Material. Dadurch sind die
Füllkörper lange
haltbar.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung wird bei einem Verfahren zur Reinigung
eines Prozessgases einer Reflow-Lötanlage das Prozessgas mit
einem flüssigen
Fluid in Kontakt gebracht und durch mindestens eine Schüttung von
Füllkörpern geleitet.
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Durch
die Verwendung des flüssigen
Fluids können
Instandhaltungs- und Wartungsarbeiten einfacher und schneller durchgeführt werden.
Während das
Prozessgas durch die mindestens eine Schüttung von Füllkörpern strömt, werden Tröpfchen des Fluids
und/oder Abprodukte des Lötvorgangs
in der Reflow-Lötanlage
aus dem Prozessgas entfernt, wodurch Verunreinigungen der Lötanlage
vermieden werden können.
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Geeigneterweise
wird das Prozessgas mit dem Fluid in Kontakt gebracht, indem es
durch ein mit dem Fluid gefülltes
Volumen geleitet wird. Dabei steigen Blasen des Prozessgases durch
das Fluid auf. Die Abprodukte können
an den Wänden
der Blasen aus dem Prozessgas ins Fluid übergehen und so aus dem Prozessgas
entfernt werden.
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In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird das Prozessgas
nach Durchströmen des
mit dem Fluid gefüllten
Volumens durch mindestens einen Kolonnenboden, auf dem sich die
mindestens eine Schüttung
von Füllkörpern befindet,
geleitet. Tröpfchen
des Fluids, die beim Strömen
durch das mit dem Fluid gefüllte
Volumen vom Prozessgas mitgerissen wurden, können sich dabei an den Füllkörpern absetzen,
wodurch sie aus dem Prozessgas entfernt werden.
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Geeigneterweise
wird das Prozessgas durch mehrere Kolonnenböden, auf denen sich jeweils
eine Schüttung
von Füllkörpern befindet,
geleitet. Dadurch können
Tröpfchen
des Fluids besonders gründlich
aus dem Prozessgas entfernt werden.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das Prozessgas mit dem
Fluid in Kontakt gebracht, indem die mindestens eine Schüttung von Füllkörpern mit
dem Fluid befeuchtet wird. Beim Vorbeiströmen des Prozessgases an den
befeuchteten Füllkörpern gehen
die Abprodukte aus dem Prozessgas in das Fluid über und werden so aus dem Prozessgas
entfernt. Die Gesamtheit der Füllkörper in der
Schüttung
stellt dabei eine große
Grenzfläche zwischen
Prozessgas und Fluid bereit, wodurch eine gründliche Reinigung des Prozessgases
erreicht wird.
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Geeigneterweise
wird die mindestens eine Schüttung
von Füllkörpern mit
dem Fluid befeuchtet, indem das Fluid auf die mindestens eine Schüttung von
Füllkörpern gesprüht und/oder
getropft wird. Dadurch wird das Fluid gleichmäßig über die Füllkörper verteilt.
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In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung werden zusätzlich das
Fluid und/oder die mindestens eine Schüttung von Füllkörpern gekühlt, wodurch eine zur Reinigung
des Prozessgases vorteilhafte Temperatur eingestellt werden kann.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das Prozessgas, nachdem
es durch die mindestens eine Schüttung
von Füllkörpern geleitet wurde,
in eine Abscheidevorrichtung geleitet. Dadurch können Tröpfchen und/oder Dämpfe des
Fluids sowie Reste der Abprodukte, die nicht vom flüssigen Fluid
aufgenommen wurden, aus dem Prozessgas entfernt werden.
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Geeigneterweise
umfasst die Abscheidevorrichtung einen gekühlten zyklonartigen Behälter. Das Prozessgas
wird tangential zu einem Umfang des zyklonartigen Behälters an
einem oberen Ende in den zyklonartigen Behälter geleitet. Das Prozessgas
wird am oberen Ende in der Mitte aus dem zyklonartigen Behälter geleitet.
Durch die Zentrifugalkraft, die auf das im zyklonartigen Behälter ringsherum
strömende Prozessgas
wirkt, werden die Tröpfchen,
Dämpfe und
Abprodukte vom Prozessgas getrennt und kondensieren an den gekühlten Behälterwänden.
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Vorteilhafterweise
umfasst die Abscheidevorrichtung einen Elektrofilter und/oder einen
mechanischen Filter, wodurch feste Partikel besonders gründlich aus
dem Prozessgas entfernt werden können.
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Geeigneterweise
umfassen die Füllkörper ein
Metall, ein Glas oder ein keramisches Material. Dadurch kann eine
lange Haltbarkeit der Füllkörper erreicht
werden.
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Die
Erfindung soll nun anhand von Ausführungsbeispielen und den beiliegenden
Zeichnungen, die sich auf diese Ausführungsbeispiele beziehen, näher erläutert werden.
Es zeigen:
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1 eine
schematische Querschnittsansicht einer Vorrichtung zur Reinigung
eines Prozessgases einer Reflow-Lötanlage gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
schematische Querschnittsansicht eines Agglomerators in einer Vorrichtung
zur Reinigung eines Prozessgases einer Reflow-Lötanlage gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
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3 eine
schematische Querschnittsansicht einer Gaswäscher-Kolonne in einer Vorrichtung zur
Reinigung eines Prozessgases einer Reflow-Lötanlage gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nun anhand der 1 erläutert.
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1 zeigt
eine schematische Querschnittsansicht einer Vorrichtung 100 zur
Reinigung eines Prozessgases einer Reflow-Lötanlage gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Die
Vorrichtung 100 umfasst eine Gaswäscher-Kolonne 102.
Eine Gaszufuhr 115 der Gaswäscher-Kolonne 102 ist
mit einer Reflow-Lötanlage 101 verbunden.
Die Gaszufuhr 115 ist als ein Rohr ausgebildet, das in
im wesentlichen vertikaler Richtung in einen Behälter 106 hinein und
ungefähr
in dessen Mitte durch diesen hindurch verläuft. Ein Prozessgas der Lötanlage 100 kann
durch die Gaszufuhr 115 in den Behälter 106 strömen. Der
Behälter 106 ist während des
Betriebs der Vorrichtung 100 durch einen Deckel 116 geschlossen,
der zu Wartungsarbeiten an der Gaswäscher-Kolonne 102 abgenommen werden
kann. Dadurch wird ein Zugang zum Inneren des Behälters 106 ermöglicht.
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Ein
Volumen 132 im unteren Teil des Behälters 106 ist dafür ausgelegt,
ein flüssiges
Fluid 119 aufzunehmen, das zur Reinigung des Prozessgases von
den Abprodukten dient. Im Volumen 132 kann so ein Bad des
flüssigen
Fluids 119 bereitgestellt werden. Das Fluid 119 kann
beispielsweise modifizierten Alkohol, Akoxylate und Polyglykole
enthalten (wie z.B. der Fluxgaswäscher
VP1465 der Firma Kolb Reinigungstechnik). Das Volumen 132 kann
beispielsweise in Form eines im wesentlichen kegelförmigen Hohlraums
ausgebildet sein. An einem unteren Teil des Volumens 132 ist
eine Einrichtung 125 zum Zuführen des Fluids 119 zu
dem Behälter 106 vorgesehen.
Die Einrichtung 125 kann beispielsweise einen Anschluss,
der zum Anschließen
einer Leitung für das
Fluid geeignet ist und einen Hahn, mit dem eine Verbindung zwischen
dem Volumen 132 und dem Anschluss geöffnet und geschlossen werden
kann, umfassen.
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Die
Gaszufuhr 115 ist dafür
ausgelegt, das Prozessgas der Reflow-Lötanlage 100 dem Volumen 132 zuzuführen und
dadurch in das Bad des Fluids 119 einzuleiten. Zu diesem Zweck
kann sich eine Öffnung 133 der
Gaszufuhr unterhalb eines beim Betrieb der Vorrichtung 100 vorgesehenen
Spiegels des flüssigen
Fluids 119 befinden.
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Im
oberen Teil des Behälters 106 sind übereinander
Kolonnenböden 109, 111, 113 angeordnet. Auf
dem Kolonnenboden 109 befindet sich eine Schüttung 110 von
Füllkörpern. Entsprechend
befinden sich auch auf den Kolonnenböden 111, 113 Schüttungen 112, 114 von
Füllkörpern.
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Die
Kolonnenböden 109, 111, 113 können beispielsweise
jeweils ein Gitter oder eine Platte mit Löchern umfassen. Eine Größe der Öffnungen
zwischen den Stäben
des Gitters bzw. der Löcher
in der Platte ist geeigneterweise so ausgelegt, dass die Füllkörper nicht
durch die Kolonnenböden 109, 111, 113 fallen
können.
Das Prozessgas der Reflow-Lötanlage 101 kann
jedoch durch die Kolonnenböden 109, 111, 113 und
die Schüttungen 110, 112, 114 von Füllkörpern hindurchströmen.
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Die
Füllkörper können ein
Material, das dafür ausgelegt
ist, von dem Prozessgas und dem Fluid 119 nicht angegriffen
zu werden, umfassen. Beispielsweise könne sie ein Metall wie etwa
Edelstahl, ein Glas oder ein keramisches Material enthalten. Sie können eine
längliche
Form, beispielsweise eine ungefähr
zylindrische, quaderförmige
oder ellipsoidförmige
Gestalt haben. In einer speziellen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung haben die Füllkörper eine
Länge von
ungefähr
3 cm und einen Durchmesser von ungefähr 1 cm. In manchen Ausführungsformen
können
die Füllkörper Poren
und/oder Unebenheiten auf ihrer Oberfläche aufweisen. Vorteilhafterweise
wird dadurch eine Oberfläche
der Füllkörper vergrößert.
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Der
Behälter 106 muss
nicht drei Kolonnenböden
und drei Schüttungen
von Füllkörpern enthalten.
In anderen Ausführungsformen
umfasst der Behälter 106 einen
einzigen, zwei, oder vier oder mehr Kolonnenböden, auf denen sich jeweils
eine Schüttung
von Füllkörpern befindet.
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Oberhalb
der Kolonnenböden 109, 111, 113 und
der auf diesen angeordneten Schüttungen 110, 112, 114 von
Füllkörpern befindet
sich ein Gasauslass 117, durch den das Prozessgas, nachdem
es von der Gaszufuhr 115 durch das Volumen 132 und die
Schüttungen 110, 112, 114 geströmt ist,
den Behälter 106 verlassen
kann.
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Des
weiteren umfasst die Vorrichtung 100 eine Kühlvorrichtung 134.
Die Kühlvorrichtung 134 enthält eine
Anlage 105 zum Bereitstellen eines Kühlmittels. Die Anlage 105 ist
durch Rohre 128, 129 mit einem Mantel 131 des
Behälters 106 verbunden.
Der Mantel 131 umfasst eine äußere Wand 107 und
eine innere Wand 108 des Behälters 106. Das Kühlmittel kann
durch das Rohr 128 in einen Raum zwischen der äußeren Wand 107 und
der inneren Wand 108 fließen, diesen durch das Rohr 129 verlassen
und anschließend
zu der Anlage 134 zurückströmen. Während sich
das Kühlmittel
im Raum zwischen den Wänden 107, 108 befindet,
kann ein Wärmeaustausch
zwischen dem Kühlmittel
und dem flüssigen Fluid 119 und/oder
dem Prozessgas stattfinden, durch den die Temperatur des Fluids 119 bzw.
des Prozessgases erniedrigt wird. Geeigneterweise ist die Kühlvorrichtung 134 dafür ausgelegt,
eine Temperatur des Fluids und/oder des Prozessgases in einem Bereich
von ungefähr
80 ° C bis
ungefähr
100 °C zu
halten. Das Kühlmittel
kann beispielsweise Wasser enthalten.
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Beim
Betrieb der Vorrichtung 100 wird das Prozessgas der Reflow-Lötanlage 101 durch
die Gaszufuhr 115 in das Volumen 132, das mit
dem Fluid 119 gefüllt
ist, geleitet. Eine Menge des Fluids 119 im Volumen 132 kann über die
Einrichtung 125 zum Zuführen
des Fluids so eingestellt werden, dass sich die Öffnung 133 der Gaszufuhr 115 unterhalb
des Spiegels des Fluids 119 befindet. Das Prozessgas strömt dann
in Form von Blasen durch das Fluid 119 hindurch. An den
Wänden
der Blasen können
Abprodukte des Lötvorgangs
in der Reflow-Lötanlage 101 aus
dem Prozessgas in das Fluid 119 übergehen. Dadurch können die
Abprodukte zumindest teilweise aus dem Prozessgas entfernt werden.
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Nachdem
das Prozessgas das Volumen 132 mit dem Fluid 119 durchströmt hat,
fließt
es im Inneren des Behälters
nach oben auf den Gasauslass 117 zu. Dabei durchströmt es nacheinander
die Kolonnenböden 109, 111, 113 und
die darauf angeordneten Schüttungen 110, 112, 114 von
Füllkörpern.
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Beim
Durchströmen
der Schüttungen 110, 112, 114 kommt
das Prozessgas mit der Oberfläche der
Füllkörper in
Kontakt. Tröpfchen
des Fluids 119, die von dem Prozessgas beim Durchströmen des Fluids 119 mitgerissen
wurden, können
sich dabei an der Oberfläche
der Füllkörper ablagern.
Dämpfe
des Fluids 119 können
an den Füllkörpern kondensieren und
dadurch aus dem Prozessgas entfernt werden. Auch Reste der Abprodukte
des Lötvorgangs
können sich
auf den Füllkörpern ablagern.
Diese Vorgänge, durch
die das Prozessgas weiter gereinigt wird, können besonders gefördert werden,
wenn die Gesamtheit der Füllkörper in
den Schüttungen
eine große Oberfläche hat.
Dies kann beispielsweise durch Bereitstellen einer großen Anzahl
von Füllkörpern pro Schüttung, durch
Vorsehen mehrerer Kolonnenböden
mit jeweils einer Schüttung
von Füllkörpern und/oder
durch Vergrößern der
Oberfläche
der einzelnen Füllkörper, etwa
durch Strukturen auf der Oberfläche
der Füllkörper und/oder
durch Poren, erreicht werden.
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Der
Gasauslass 117 kann dafür
ausgelegt sein, das Prozessgas nach dem Verlassen des Behälters 106 einer
Abscheidevorrichtung 103 zuzuführen. Die Abscheidevorrichtung 103 umfasst
einen zyklonartigen Behälter 121,
der beispielsweise in der in 1 gezeigten
Ausführungsform
trichterförmig
ausgebildet ist. Der Innenraum des Behälters 121 hat an einem
oberen Ende einen weiteren Radius als an einem unteren Ende. Der
zyklonartige Behälter 121 weist
eine äußere Wand 120 und
eine innere Wand 122 auf. Die äußere Wand 120 und
die innere Wand 122 bilden zusammen einen Mantel des zyklonartigen
Behälters 121.
Durch eine Kühlmittelzufuhr 126 kann über ein
Rohr 130 Kühlmittel
von der Anlage 105 in den Raum zwischen den Wänden 120, 122 geleitet
werden. Durch einen Kühlmittelauslass 127 kann
das Kühlmittel
den Mantel verlassen und zu der Anlage 105 zurückströmen.
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Der
Mantel des zyklonartigen Behälters 121 muss
nicht mit der gleichen Anlage 105 zum Bereitstellen eines
Kühlmittels
verbunden sein wie der Mantel 131 des Behälters 106.
In anderen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung können
für die
Gaswäscher-Kolonne 102 und
die Abscheidevorrichtung 103 getrennte Kühlmittelversorgungen
bereitgestellt werden.
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Während die
Abscheidevorrichtung 103 in Betrieb ist, ist eine Öffnung am
oberen Ende des zyklonartigen Behälters 121 von einem
Deckel 123 verschlossen. Der Deckel 123 kann geöffnet werden,
um Wartungsarbeiten an der Abscheidevorrichtung 103 vorzunehmen.
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Die
Abscheidevorrichtung 103 weist einen Gaseintritt 118 auf.
Dieser ist dafür
ausgelegt, das Prozessgas tangential zu einem Umfang des zyklonartigen
Behälters
am oberen Ende des zyklonartigen Behälters 121 in diesen
einzuleiten. Zu diesem Zweck kann der Gaseintritt 118 ein
Rohr, das im Inneren des zyklonartigen Behälters ein Stück weit
parallel zu dessen Umfang verläuft,
umfassen.
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Am
oberen Ende des zyklonartigen Behälters 121 ist in dessen
Mitte ein Gasaustritt 135 angebracht. Dieser verläuft im wesentlichen
vertikal durch den Deckel 123 hindurch. Am unteren Ende
des zyklonartigen Behälters 121 befindet
sich ein Auffangbehälter 124.
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Beim
Betrieb der Vorrichtung 100 strömt das Prozessgas durch den
Gaseintritt 103 in den zyklonartigen Behälter 121,
und zwar tangential zu dessen Umfang. Dadurch entsteht eine Drehbewegung
des Prozessgases im Inneren des Behälters 121. Feste Partikel
und/oder Flüssigkeitströpfchen im
Prozessgas sind durch die Drehbewegung einer Zentrifugalkraft ausgesetzt
und werden gegen die Wand 122 des zyklonartigen Behälters 121 gedrückt. Sie
bewegen sich entlang der Wand 122 nach unten und fallen schließlich in
den Auffangbehälter 124.
Gasförmige Abprodukte
des Lötvorgangs
und Dämpfe
des Fluids 119 können
an der gekühlten
Wand 122 kondensieren und anschließend ebenfalls nach unten in
den Auffangbehälter 124 ablaufen.
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Damit
die abgeschiedenen Stoffe besonders leicht in den Auffangbehälter 124 ablaufen,
kann die Wand 122 an der Innenseite des zyklonartigen Behälters 121 eine
Antihaftschicht aufweisen. Die Antihaftschicht kann beispielsweise
Perfluoralkoxy (PFA) oder Teflon enthalten.
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Das
Prozessgas strömt
durch den Gasaustritt 135 nach oben aus dem zyklonartigen
Behälter 121.
Anschließend
kann das Prozessgas durch eine Filtervorrichtung 104 weiter
gereinigt werden, bevor es wieder der Reflow-Lötanlage 101 zugeführt wird. Die
Filtervorrichtung 104 kann beispielsweise einen den Fachleuten
bekannten mechanischen Filter und/oder einen Elektrofilter umfassen.
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Die
Vorrichtung 100 zur Reinigung eines Prozessgases einer
Reflow-Lötanlage
muss keine Filtervorrichtung 104 aufweisen. In anderen
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung wird das Prozessgas, nachdem es die Abscheidevorrichtung 103 verlassen
hat, gleich zu der Reflow-Lötanlage 101 zurückgeführt. In
weiteren Ausführungsformen
der Erfindung umfasst die Vorrichtung 100 keine Abscheidevorrichtung 103.
In solchen Ausführungsformen kann
das Prozessgas nach Verlassen der Gaswäscher-Kolonne 102 der
Filtervorrichtung 104 zugeführt werden. Alternativ kann
das Prozessgas vom Gasauslass 117 der Gaswäscher-Kolonne 102 direkt zur
Reflow-Lötanlage 101 zurückgeführt werden.
In diesem Fall kann die Filtervorrichtung 104 weggelassen
werden.
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Neben
den oben beschriebenen Strukturelementen kann die Vorrichtung 100 Pumpen
zum Transport des Reinigungsmittels 119 und/oder des Kühlmittels
umfassen. Diese sind in der 1 der Übersichtlichkeit
halber nicht gezeigt.
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2 zeigt
eine schematische Querschnittsansicht eines Agglomerators 200.
In manchen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung kann der Agglomerator 200 die
Gaswäscher-Kolonne 102 in der
in 1 gezeigten Vorrichtung 100 zur Reinigung eines
Prozessgases einer Reflow-Lötanlage
ersetzen.
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Der
Agglomerator 200 umfasst einen Behälter 201. Der Behälter 201 kann
einen Deckel 210 umfassen. Dieser ist während des Betriebs der Vorrichtung 100 geschlossen
und kann bei Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten geöffnet werden,
um einen einfachen Zugang zum Inneren des Behälters 201 zu ermöglichen.
Eine Gaszufuhr 204 ist dafür ausgelegt, das Prozessgas
von der Reflow-Lötanlage 101 dem Behälter 201 zuzuführen. Im
Inneren des Behälters 201 ist
ein Kolonnenboden 206 angebracht, auf dem sich eine Schüttung 203 von
Füllkörpern befindet.
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Außerdem enthält der Behälter 201 einen Kühler 205.
Der Kühler
ist dafür
geeignet, von einem Kühlmittel
durchströmt
zu werden und kann beispielsweise in Form eines Rohrs aus einem
Material hoher Wärmeleitfähigkeit,
beispielsweise Kupfer oder Aluminium, das durch die Schüttung 203 von Füllkörpern verläuft, bereitgestellt
werden. In anderen Ausführungsformen
kann der Kühler
ein oder mehrere hohle Platten aus wärmeleitfähigem Material, die dafür ausgelegt
sind, vom Kühlmittel
durchströmt
zu werden, umfassen.
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In
weiteren Ausführungsformen
der Erfindung kann der Behälter 201 anstelle
des Kühlers 201 oder
zusätzlich
zu diesem einen zum Durchströmen mit
einem Kühlmittel
geeigneten Mantel ähnlich
dem Mantel 131 der Gaswäscher-Kolonne 102 (1) aufweisen.
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Der
Agglomerator 200 muss nicht, wie in 2 gezeigt,
eine einzige Schüttung
von Füllkörpern umfassen.
In anderen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung kann der Agglomerator zwei oder mehr
Schüttungen
von Füllkörpern enthalten. Somit
enthält
der Agglomerator 200 mindestens eine Schüttung von
Füllkörpern. In
manchen Ausführungsformen
kann die mindestens eine Schüttung von
Füllkörpern die
Hälfte
oder mehr als die Hälfte
eines Rauminhalts des Behälters 201 einnehmen.
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Unterhalb
des Kolonnenbodens 206 ist ein Gasauslass 209 angebracht.
Prozessgas, das durch die Gaszufuhr 204 in den Behälter 201 hinein
und durch die Schüttung 203 von
Füllkörpern hindurch geströmt ist,
kann den Behälter 201 durch
den Gasauslass 209 verlassen.
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Der
Agglomerator 200 enthält
ferner eine Einrichtung 204 zum Zuführen eines flüssigen Fluids 119.
Diese ist mit einem Tank 202 für das Fluid 119 verbunden.
Die Einrichtung 204 kann beispielsweise eine Sprühvorrichtung
und/oder einen Tropfenspender umfassen. Am unteren Ende des Behälters 201 befindet
sich ein Auffangbehälter 208,
in den das Fluid 119 fließen kann, nachdem es durch
die Schüttung 203 von
Füllkörpern und
den Kolonnenboden 206 gesickert ist. Um das Abfließen des
Fluids 119 zu erleichtern, kann der Behälter 201 an seinem
unteren Ende einen zyklonartigen Bereich 207, an dessen Spitze
der Auffangbehälter 208 angebracht
ist, aufweisen.
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Beim
Betrieb der Vorrichtung 100 zur Reinigung eines Prozessgases
einer Reflow-Lötanlage wird
das flüssige
Fluid 119 über
die Einrichtung 204 auf die Schüttung 203 von Füllkörpern gebracht.
Dadurch werden die Füllkörper mit
dem Fluid 119 befeuchtet. Das Prozessgas wird von der Lötanlage 101 durch
die Gaszufuhr 204 in den Behälter 201 geleitet und
durchströmt
die Schüttung 203 von
Füllkörpern. Dabei
kommt das Prozessgas mit dem Fluid 119 in Kontakt. Abprodukte
des Lötvorgangs
in der Lötanlage 101 können so
vom Fluid 119 aufgenommen werden. Eine Betriebstemperatur
des Agglomerators 200 kann durch Kühlung in einem Bereich von
ungefähr
80 °C bis
ungefähr
100 °C gehalten
werden.
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Anschließend strömt das Prozessgas
durch den Gasauslass 209 aus dem Behälter 201 und kann der
Abscheidevorrichtung 117, der Filtervorrichtung 104 oder
der Reflow-Lötanlage 101 zugeführt werden.
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3 zeigt
eine schematische Querschnittsansicht einer Gaswäscher-Kolonne 300,
die die Gaswäscher-Kolonne 102 in
der oben mit Bezug auf 1 beschriebenen Vorrichtung 100 zur
Reinigung eines Prozessgases einer Reflow-Lötanlage ersetzen kann.
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Die
Gaswäscher-Kolonne 300 umfasst
einen Behälter 301,
der durch einen Deckel 307 geschlossen werden kann. Der
Behälter 301 umfasst
Kolonnenböden 308, 310, 312,
auf denen sich jeweils eine Schüttung 309, 311, 313 von
Füllkörpern befindet.
In einem unteren Teil des Behälters 301 befindet
sich ein zur Aufnahme des flüssigen
Fluids 119 geeignetes Volumen 301, in das das
Fluid 119 über
eine erste Einrichtung 303 zum Zuführen des Fluids, die beispielsweise
einen zum Verbinden mit einer Leitung geeigneten Anschluss und einen
Hahn umfassen kann, gebracht werden kann.
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Eine
Gaszufuhr 306 ähnlich
der Gaszufuhr 115 der Gaswäscher-Kolonne 102 ist
dafür ausgelegt,
das Prozessgas dem zur Aufnahme des flüssigen Fluids 119 geeigneten
Volumen 302 zuzuführen. Das
Prozessgas strömt
durch das Fluid 119, die Kolonnenböden 308, 310, 312 und
die Schüttungen 309, 311, 313 von
Füllkörpern hindurch
und verlässt den
Behälter
durch einen Gasauslass 317. Beim Strömen durch die Schüttungen 309, 311, 313 können sich
Abprodukte und/oder Tröpfchen
bzw. Dämpfe
des Fluids 119 an den Füllkörpern ablagern
und dadurch aus dem Prozessgas entfernt werden. Anschließend kann
das Prozessgas wie oben beschrieben der Abscheidevorrichtung 103,
der Filtervorrichtung 104 oder der Reflow-Lötanlage 101 zugeführt werden
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Durch
eine zweite Einrichtung 314 zum Zuführen flüssigen Fluids 119,
die, ähnlich
wie die Einrichtung 204 in dem Agglomerator 200 mindestens eine
Sprühvorrichtung
und/oder mindestens einen Tropfenspender umfassen kann, kann flüssiges Fluid 119 oberhalb
der Schüttungen 309, 311, 313 in
den Behälter 301 gebracht
werden, um die Schüttungen 309, 311, 313 mit
dem Fluid 119 zu befeuchten. Dadurch kann die Reinigung
des Prozessgases in den Schüttungen 309, 311, 313 verbessert
werden und an den Füllkörpern abgelagerte
Abprodukte des Lötvorgangs
in der Reflow-Lötanlage
können
durch das Fluid 119 von den Füllkörpern abgewaschen werden.
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Das
zur Aufnahme des Fluids 119 geeignete Volumen 302 kann
einen Überlauf 304,
der mit einem Auffangbehälter 305 verbunden
ist, umfassen. Dadurch kann die Zufuhr des Fluids 119 durch
die zweite Einrichtung 314 zum Behälter 301 ausgeglichen werden,
so dass ein Spiegel des Fluids 119 im Volumen 302 während des
Betriebs der Vorrichtung 100 im wesentlichen konstant bleibt.
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In
dem zur Aufnahme des Fluids 119 geeigneten Volumen 302 und
den Schüttungen 309, 311, 313 von
Füllkörpern sind
Kühler 318, 319, 320, 321 vorgesehen.
Diese können, ähnlich wie
der Kühler 205 in
dem oben mit Bezug auf 2 beschriebenen Agglomerator 200,
Rohre oder hohle Platten, die zum Durchströmen mit einem Kühlmittel
wie zum Beispiel Wasser geeignet sind, umfassen. Durch Kühlen kann eine
Temperatur des Fluids 119 im Volumen 302 und der
Schüttungen 309, 311, 313 im
Bereich von ungefähr
80 °C bis
ungefähr
100 °C gehalten
werden. In weiteren Ausführungsformen
kann die Gaswäscher-Kolonne zusätzlich oder
alternativ durch Durchströmen
eines Mantels des Behälters 301 ähnlich dem
Mantel 131 der oben mit Bezug auf 1 beschriebenen
Gaswäscher-Kolonne 102 mit
dem Kühlmittel
gekühlt
werden.