DE112007003679T5

DE112007003679T5 - Feuchtigkeits-Konditionierungs-Luft-System für pneumatisch betriebene Vorrichtungen

Info

Publication number: DE112007003679T5
Application number: DE112007003679T
Authority: DE
Inventors: Toshihiro Suzuki
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2007-10-22
Filing date: 2007-10-22
Publication date: 2010-07-22
Anticipated expiration: 2027-10-23
Also published as: CN101835525A; WO2009054036A1; US20100308480A1; KR101314140B1; JP5707608B2; TWI435039B; JPWO2009054036A1; DE112007003679B4; US8459618B2; CN101835525B; KR20100049672A; TW200918832A

Abstract

Ein Feuchtigkeits-Konditionierungs-Luft-System für pneumatisch betriebene Vorrichtungen, bei dem Zufuhrluft von einer Druckluftquelle der pneumatisch betriebenen Vorrichtung durch eine Pneumatikleitung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet,
dass ein Feuchtigkeits-Konditionierungsrohr mit der gesamten oder einem Teil der Pneumatikleitung zwischen der Druckluftquelle und der pneumatisch betriebenen Vorrichtung verbunden ist, wobei das Feuchtigkeits-Konditionierungsrohr aus einem Polymermaterial besteht, das entsprechend dem Dampfpartialdruck innerhalb und außerhalb des Rohres eine feuchtigkeitsselektive Permeabilität nach innen und nach außen aufweist,
dass das Feuchtigkeits-Konditionierungsrohr wenigstens einen Durchmesser aufweist, der als eine Leitung für ein allgemeines Pneumatiksystem verwendet werden kann, und
dass die Zufuhrluft, die der pneumatisch betriebenen Vorrichtung durch das Feuchtigkeits-Konditionierungsrohr zugeführt wird, durch die feuchtigkeitsselektive Permeabilität sowohl in der Richtung nach innen als auch nach außen in dem Feuchtigkeits-Konditionierungsrohr entfeuchtet oder befeuchtet wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Feuchtigkeits-Konditionierungs-Luft-System für pneumatisch betriebene Vorrichtungen, mit welchem die Feuchtigkeit in der Zufuhrluft von einer Druckluftquelle durch eine Pneumatikleitung konditioniert wird und dann die Luft zu der pneumatisch betriebenen Vorrichtung geführt wird.
STAND DER TECHNIK
In Luftsystemen, bei denen eine pneumatisch betriebene Vorrichtung, wie ein Luftzylinder, durch Zufuhrluft von einer Druckluftquelle betrieben wird, wird dann, wenn die Zufuhrluft durch ein Schaltventil von der Druckluftquelle zu der pneumatisch betriebenen Vorrichtung zugeführt wird, oder wenn die Luft von der pneumatisch betriebenen Vorrichtung abgeführt wird, die Luft innerhalb der Leitung oder der pneumatisch betriebenen Vorrichtung adiabatisch expandiert, und die Temperatur wird abgesenkt und die Feuchtigkeit in der Luft wird kondensiert, so dass sich in vielen Fällen Nebel bildet. Dieser Nebel nimmt allmählich zu und kondensiert, wenn die Zufuhr und Abfuhr der Luft wiederholt wird, was zu Rost in der pneumatisch betriebenen Vorrichtung führt oder ein Schmiermittel verschlechtert und den gleichmäßigen Betrieb der pneumatisch betriebenen Vorrichtung stört.
Um die Kondensation zu verhindern, ist ein Stand der Technik allgemein bekannt, bei dem eine Entfeuchtungsvorrichtung, die aus einer großen Anzahl von Faserpolymerpermeationsmembranen mit selektiver Feuchtigkeitspermeabilität, die allgemein als hohle Fasermembran bezeichnet wird, dazu verwendet wird, die Zufuhrluft, die der pneumatisch betriebenen Vorrichtung zugeführt wird, zu entfeuchten und der pneumatisch betriebenen Vorrichtung trockene Luft zuzuführen. Die Entfeuchtungsvorrichtung nimmt üblicherweise ein hohles Fasermembranmodul auf, das durch Anordnen einer großen Zahl hohler Fasermembranen nebeneinander innerhalb eines Gehäuses gebildet wird, so dass Auslassluft für die Abfuhr von abgetrennter Feuchtigkeit um die hohle Fasermembran strömen zu lassen.
Die Installation solcher Entfeuchtungsvorrichtungen ist eine effektive Maßnahme, um Kondensation zu verhindern, auch wenn die Temperatur durch die adiabatische Expansion abgesenkt wird. Da die Entfeuchtungsvorrichtung in einer Pneumatikleitung zwischen der Druckluftquelle und der pneumatisch betriebenen Vorrichtung installiert werden sollte, sind allerdings nicht nur die Kosten, die für die Installation der Entfeuchtungsvorrichtung erforderlich sind, sondern auch der Installationsraum für die Entfeuchtungsvorrichtung zu berücksichtigen, wodurch die Kosten weiter erhöht werden.
Andererseits weist eine Halbleiteranlage oder dgl. eine Pneumatikleitung auf, durch welche immer Luft mit niedrigem Taupunkt (supertrockene Luft) zugeführt wird, so dass in einer zunehmenden Zahl von Fällen die Luft auch durch eine Pneumatikleitung geführt wird, an welche eine pneumatisch betriebene Vorrichtung zur Durchführung der oben beschriebenen Kondensationsverhinderungsmaßnahme angeschlossen ist.
Wenn die vollständig entfeuchtete Luft mit niedrigem Taupunkt der pneumatisch betriebenen Vorrichtung zugeführt wird, neigt auch bei einer Installation der Entfeuchtungsvorrichtungen Schmierfett, das an einem Abschnitt in der pneumatisch betriebenen Vorrichtung verwendet wird, an welchem Teile in Gleitkon takt miteinander stehen oder rotieren, dazu, leicht zu verdampfen und die Lebensdauer der pneumatisch betriebenen Vorrichtung zu verkürzen. Dies ist ein Problem.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE AUFGABEN
Die vorliegende Erfindung hat eine technische Aufgabe, ein Feuchtigkeits-Konditionierungs-Luft-System für pneumatisch betriebene Vorrichtungen vorzuschlagen, mit dem die Erzeugung von Nebel oder Kondenswasser in der Zufuhrluft verhindert werden kann, wobei die Verkürzung der Lebensdauer der pneumatisch betriebenen Vorrichtung durch die Zufuhr von entfeuchteter Luft mit niedrigem Taupunkt zu der pneumatisch betriebenen Vorrichtung vermieden werden soll.
Im Einzelnen ist es eine technische Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Feuchtigkeits-Konditionierungs-Luft-System für pneumatisch betriebene Vorrichtungen vorzuschlagen, das dazu ausgestaltet ist, Zufuhrluft zu befeuchten, wenn die der pneumatisch betriebenen Vorrichtung zugeführte Luft vollständig entfeuchtet ist, oder die Feuchtigkeit nach außen abzugeben, wenn ein Partialdruck des Dampf generierenden Nebels oder Kondenswasser in der Zufuhrluft groß wird.
Eine weitere technische Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist auch die Schaffung eines Feuchtigkeits-Konditionierungs-Luft-Systems für pneumatisch betriebene Vorrichtungen, welches die gewünschte Feuchtigkeitskonditionierung lediglich mit Mitteln ermöglicht, die aus einem speziellen Material für ein Feuchtigkeits-Konditionierungsrohr bestehen, welches die gesamte oder einen Teil einer Pneumatikleitung bildet, ohne die oben beschriebene Entfeuchtungsvorrichtung in der Pneumatikleitung anzuordnen.
MITTEL ZUM LÖSEN DER AUFGABEN
Um die oben genannten Aufgaben zu lösen, besteht die vorliegende Erfindung in einem Feuchtigkeits-Konditionierungs-Luft-System für die Zufuhr von Zufuhrluft von einer Druckluftquelle zu der pneumatisch betriebenen Vorrichtung durch eine Pneumatikleitung, in welcher ein Feuchtigkeits-Konditionierungsrohr für die gesamte oder einen Teil der Pneumatikleitung zwischen der Druckluftquelle und der pneumatisch betriebenen Vorrichtung verwendet wird, wobei das Feuchtigkeits-Konditionierungsrohr aus einem Polymermaterial mit einer feuchtigskeitsselektiven Permeabilität sowohl nach innen als auch nach außen entsprechend dem Dampfpartialdruck innerhalb und außerhalb des Rohres besteht, wobei das Feuchtigkeits-Konditionierungsrohr einen solchen Durchmesser aufweist, dass es wenigstens als Leitung für ein allgemeines Pneumatiksystem verwendet werden kann, und wobei die der pneumatisch betriebenen Vorrichtung durch das Feuchtigkeits-Konditionierungsrohr zugeführte Zufuhrluft durch feuchtigkeitsselektive Permeabilität sowohl nach innen als auch nach außen in dem Feuchtigkeits-Konditionierungsrohr entfeuchtet oder befeuchtet wird.
Das Feuchtigkeits-Konditionierungsrohr kann an ein Luftzufuhr/abfuhrsystem der angetriebenen Vorrichtung montiert werden, die ein Ende an der Seite der pneumatisch betriebenen Vorrichtung der Pneumatikleitung zwischen der Druckluftquelle und der pneumatisch betriebenen Vorrichtung bildet oder insbesondere an einen Luftzufuhr/abfuhranschluss oder einen Rohrverbinder oder dgl., der daran angeschlossen ist.
Bei dem Feuchtigkeits-Konditionierungs-Luft-System für pneumatisch betriebene Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Feuchtigkeits-Konditionierungsrohr entsprechend einem Volumen der pneumatisch betriebenen Vorrichtung mehrfach in der Pneumatikleitung angeordnet sein.
Ist bei einer bevorzugten Ausführungsform des Feuchtigkeits-Konditionierungs-Luft-Systems für pneumatisch betriebene Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung die Zufuhrluft von der Druckluftquelle Luft mit niedrigem Taupunkt, so wird das System auch so konfiguriert, dass es die Zufuhrluft befeuchtet, indem das Feuchtigkeits-Konditionierungsrohr, das aus einem Polymermaterial mit feuchtigkeitsselektiver Permeabilität besteht, in der Umgebung oder einer befeuchteten Umgebung angeordnet wird. Wenn die Zufuhrluft von der Druckluftquelle Luft mit hohem Taupunkt oder Luft mit mittlerem Taupunkt ist, wird außerdem das Feuchtigkeitsrohr, das aus einem Polymermaterial mit feuchtigkeitsselektiver Permeabilität besteht, mit einem Abschnitt der Pneumatikleitung an der Seite der pneumatisch betriebenen Vorrichtung verbunden und in der Umgebung oder einer entfeuchteten Umgebung, die für die Entfeuchtung der Zufuhrluft verwendet werden soll, angeordnet.
Bei dem Feuchtigkeits-Konditionierungs-Luft-System für pneumatisch betriebene Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Feuchtigkeits-Konditionierungsrohr in einem Modus lediglich für die Befeuchtung oder Entfeuchtung der Zufuhrluft, wie es oben beschrieben wurde, eingesetzt werden. Das Rohr arbeitet aber im Wesentlichen durch Transport der Feuchtigkeit von einem Abschnitt mit höherem Partialdruck zu einem Abschnitt mit niedrigerem Partialdruck gemäß dem Dampfpartialdruck innerhalb und außerhalb des Feuchtigkeits-Konditionierungsrohres, so dass die Aufnahme von übermäßiger Feuchtigkeit in der Zufuhrluft, welche in die pneumatisch betriebene Vorrichtung eingeführt wird, oder die Zufuhr von übermäßig trockener Luft zu der pneumatisch betriebenen Vorrichtung automatisch verhindert wird.
VORTEILE DER ERFINDUNG
Während bei dem Feuchtigkeits-Konditionierungs-Luft-System für pneumatisch betriebene Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung, wie es oben beschrieben wurde, eine Verkürzung der Lebensdauer der pneumatisch betriebenen Vorrichtung, die durch die Zufuhr von entfeuchteter Luft mit niedrigem Taupunkt zu der pneumatisch betriebenen Vorrichtung bewirkt wird, eingeschränkt wird, kann die Erzeugung von Nebel oder Kondenswasser in der Zufuhrluft verhindert werden, und, insbesondere wenn die Zufuhrluft zu der pneumatisch betriebenen Vorrichtung vollständig entfeuchtet ist, kann sie befeuchtet werden, während dann, wenn der Dampfpartialdruck, der Nebel oder Kondenswasser in der Zufuhrluft erzeugt, angehoben wird, die Feuchtigkeit nach außen abgegeben werden kann.
Außerdem kann gemäß der vorliegenden Erfindung eine gewünschte Feuchtigkeits-Konditionierung lediglich mit Mitteln durchgeführt werden, die erhalten werden, indem das Feuchtigkeits-Konditionierungsrohr, welches die gesamte oder einen Teil der Pneumatikleitung bildet, aus einem besonderen Material hergestellt wird, ohne die oben beschriebene herkömmliche Entfeuchtungsvorrichtung in der Pneumatikleitung anzuordnen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Feuchtigkeits-Konditionierungs-Luft-Systems für pneumatisch betriebene Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung und zeigt einen Entfeuchtungs-Modus für Zufuhrluft in einer Pneumatikleitung.
2 ist ein schematisches Blockdiagramm wie oben und zeigt einen Befeuchtungsmodus für die Zufuhrluft in der Pneumatikleitung.
3 ist ein Schnitt, der einen Modus darstellt, in dem das Befeuchtungs-Konditionierungs-Luft-System für pneumatisch betriebene Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet wird, indem ein Feuchtigkeits-Konditionierungsrohr an der pneumatisch betriebenen Vorrichtung angebracht wird.
4 ist ein Schnitt, der einen Modus darstellt, in welchem das Feuchtigkeits-Konditionierungsrohr an einem Rohrverbinder angebracht wird, der zur Luftzufuhr/-abfuhr an der pneumatisch betriebenen Vorrichtung angebracht ist.

1: Druckluftquelle
2: Pneumatikleitung
3: pneumatisch betriebene Vorrichtung
10, 10a, 10b: Feuchtigkeits-Konditionierungsrohr

BESTE AUSFÜHRUNGSWEISE DER ERFINDUNG
Die 1 und 2 zeigen schematisch eine Ausführungsform eines Feuchtigkeits-Konditionierungs-Luft-Systems für pneumatisch betriebene Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung.
Das Feuchtigkeits-Konditionierungs-Luft-System für pneumatisch betriebene Vorrichtungen ist so ausgestaltet, dass Zufuhrluft von einer Druckluftquelle 1 einer pneumatisch betriebenen Vorrichtung 3 durch eine Pneumatikleitung 2 zugeführt wird, um die pneumatisch betriebene Vorrichtung 3 durch diese Zufuhrluft anzutreiben. Ein elektromagnetisch angetriebenes Fünf-Wege-Schaltventil 4 zur Steuerung des Antriebs der pneumatisch betriebenen Vorrichtung 3 bei normaler Verwendung ist in der Pneumatikleitung 2 angeordnet.
In den Figuren ist ein Luftzylinder als die typische pneumatisch betriebene Vorrichtung 3 dargestellt, und dieser Luftzylinder weist einen Kolben 6 auf, der innerhalb eines Zylinderrohres 5 gleitet, und eine sich von dem Kolben 6 erstreckende Stange 7, sowie an beiden Seiten des Kolbens 6 eine kopfseitige Druckkammer 8a mit einer Anschlussöffnung 9a bzw. eine stangenseitige Druckkammer 8b mit einer Anschlussöffnung 9b. Durch Schalten des Schaltventils 4 wird die Zufuhrluft von der Druckluftquelle 1 in die eine Druckkammer eingeführt, während die Zufuhrluft, die in die andere Druckkammer eingeführt wurde, abgeführt wird. Dieser Vorgang wird abwechselnd in beiden Druckkammern wiederholt, so dass sich der Kolben 6 hin und her bewegt.
Der hier dargestellte Luftzylinder ist lediglich ein Beispiel einer pneumatisch betriebenen Vorrichtung, und die Anwendung des Feuchtigkeits-Konditionierungs-Luft-Systems gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf den Luftzylinder beschränkt. Es ist außerdem lediglich notwendig, dass das Fünf-Wege-Schaltventil 4 den Antrieb der pneumatisch betriebenen Vorrichtung 3 steuert und es ist nicht auf das dargestellte Beispiel eingeschränkt.
An einen Teil der Pneumatikleitung 2 zwischen der Druckluftquelle 1 und der pneumatisch betriebenen Vorrichtung 3 sind Feuchtigkeits-Konditionierungsrohre 10a, 10b, die aus einem Polymermaterial mit feuchtigkeitsselektiver Permeabilität hergestellt sind, angeschlossen. Das Feuchtigkeits-Konditionierungsrohr besteht aus einem Polymermaterial, wie Fluorharz-Polymer, das als ein Material für eine Hohlfasermembran oder dgl. verwendet wird und eine feuchtigkeitsselektive Permeabilität besitzt, durch welche Luft nicht permeiert, aber Feuchtigkeit in der Luft entsprechend dem Dampfpartialdruck innerhalb und außerhalb des Rohres sowohl nach innen als auch nach außen permeiert.
Die Luftkonditionierungsrohre 10a, 10b sind an einen Abschnitt zwischen dem einen Ausgangsanschluss 4a des Schaltventils 4 und dem einen Anschluss 9a des Luftzylinders, welcher die pneumatisch betriebene Vorrichtung 3 bildet, sowie an einen Abschnitt zwischen dem anderen Ausgangsanschluss 4b des Schaltventils 4 und dem anderen Anschluss 9b des Luftzylinders angeschlossen, d. h. einen Abschnitt eines Strömungsdurchgangs, der jeweils mit einem Anschluss in der pneumatisch betriebenen Vorrichtung 3 in der Pneumatikleitung 2 verbunden ist.
Das Feuchtigkeits-Konditionierungsrohr kann mit der gesamten Pneumatikleitung 2 verbunden sein oder insbesondere zwischen dem einen Ausgangsanschluss 4a des Schaltventils 4 und dem einen Anschluss 9a des Luftzylinders sowie zwischen dem anderen Ausgangsanschluss 4b des Schaltventils 4 und dem anderen Anschluss 9b des Luftzylinders und außerdem zwischen der Druckluftquelle 1 und einem Eingangsanschluss 4p des Schaltventils 4 angeschlossen sein. Es kann aber auch in einem Abschnitt der Pneumatikleitung 2 in dem oben beschriebenen Verbindungsmodus oder einem anderen Verbindungsmodus eingesetzt werden.
Die Feuchtigkeits-Konditionierungsrohre 10a, 10b in dem Feuchtigkeits-Konditionierungs-Luft-System werden im Wesentlichen anstelle einer Rohrleitung verwendet, welche die allgemeine pneumatisch betriebene Vorrichtung mit der Druckluftquelle verbindet, so dass es ähnlich der Rohrleitung eine Zufuhrfunktion für Druckluft benötigt. Im Einzelnen hat das Feuchtigkeits-Konditionierungsrohr einen solchen Rohrleitungsdurchmesser, dass die Zufuhrluft, die durch wenigstens eine pneumatisch betriebene Vorrichtung strömt, eine kleine, allgemein einsetzbare pneumatisch betriebene Vorrichtung antreiben kann. Es ist wünschenswert, dass anstelle einer großen Zahl von Teilen mit kleinem Durchmesser, die auf Kosten einer Strömungsrate verwendet werden, um die feuchtigkeitsselektive Permeabilität insgesamt zu verbessern, ein Innendurchmesser und eine Länge vorgesehen werden, mit welchen ein Druckverlust der Zufuhrluft, die zwischen den beiden Enden strömt, ignoriert werden kann.
Beispielsweise ist in den JIS-Normen der Minimaldurchmesser von Polyurethan für die Verrohrung in einem Pneumatiksystem als [Außendurchmesser × Innendurchmesser] = 2 × 1,2 mm für einen Nenndurchmesser 2 und der maximale Durchmesser als [Außendurchmesser × Innendurchmesser] = 12 × 8 mm für einen Nenndurchmesser 12 spezifiziert, und auf diese Spezifikation wird vorzugsweise Bezug genommen, wenn der Durchmesser des Feuchtigkeits-Konditionierungsrohres festgelegt wird.
Beim Herstellen des Feuchtigkeits-Konditionierungsrohres ist es nicht notwendigerweise sinnvoll, eine große Zahl von Teilen mit Nenndurchmesser herzustellen, und in diesem Fall kann eine Mehrzahl von Feuchtigkeits-Konditionierungsrohren nebeneinander in der Pneumatikleitung 2 entsprechend dem Volumen der angeschlossenen pneumatisch betriebenen Vorrichtung 3 angeordnet werden, wodurch die Herstellung einer großen Zahl von Feuchtigkeits-Konditionierungsrohren mit Nenndurchmesser vermieden werden kann.
Bei dem Feuchtigkeits-Konditionierungs-Luft-System für pneumatisch betriebene Vorrichtungen mit dem oben beschriebenen Aufbau wird dann, wenn der Partialdruck von Dampf so hoch ist, dass in der Zufuhrluft, die der pneumatisch betriebenen Vorrichtung 3 zugeführt wird, oder in der von der pneumatisch betriebenen Vorrichtung 3 abgeführten Luft Nebel oder Kondenswasser erzeugt wird, oder insbesondere, wenn die Zufuhrluft nicht entfeuchtete Luft mit hohem Taupunkt oder Luft mit mittlerem Taupunkt ist, die den niedrigen Taupunkt noch nicht erreicht hat, obwohl sie entfeuchtet ist, die Luft durch Permeation der Feuchtigkeit nach außen abgegeben und natürlich verdampft, wodurch die Luft in dem Feuchtigkeits-Konditionierungsrohr 10a oder 10b in der Pneumatikleitung 2, wie in 1 gezeigt, entfeuchtet wird. Die Luft mit mittlerem Taupunkt bezieht sich auf Luft mit einer Möglichkeit der Erzeugung von Nebel oder Kondenswasser auch nach einer gewissen Entfeuchtung, wenn die Temperatur durch adiabatische Expansion bei der Abfuhr oder dgl. abgesenkt wird. Ist die Zufuhrluft zu der pneumatisch betriebenen Vorrichtung 3 Luft mit niedrigem Taupunkt, die durch Gefrier-Lufttrockner oder dgl. vollständig entfeuchtet wurde, so ist der Dampfpartialdruck außerhalb des Feuchtigkeits-Konditionierungsrohres hoch, und die Zufuhrluft wird, wie in 2 gezeigt ist, befeuchtet.
Die Entfeuchtung und Befeuchtung kann allein mit Mitteln durchgeführt werden, die erhalten werden, indem das Feuchtigkeits-Konditionierungsrohr, welches die gesamte oder einen Teil der Pneumatikleitung 2 bildet, aus einem besonderen Material hergestellt wird, und die Entfeuchtung oder Befeuchtung wird ohne besondere Maßnahmen von außen automatisch durch einen Unterschied im Dampfpartialdruck durchgeführt. Es besteht auch keine Notwendigkeit, in der Pneumatikleitung eine Entfeuchtungsvorrichtung vorzusehen, wie es im Stand der Technik der Fall ist.
Bei dem Befeuchtungs-Konditionierungs-Luft-System für pneumatisch betriebene Vorrichtungen kann die Erzeugung von Nebel oder Kondenswasser in der Zufuhrluft in der oben beschriebenen Weise vermieden werden, obwohl eine Verkürzung der Lebensdauer der pneumatisch betriebenen Vorrichtung 3, die durch die Zufuhr von entfeuchteter Luft mit niedrigem Taupunkt zu der pneumatisch betriebenen Vorrichtung 3 bewirkt würde, begrenzt wird.
Bei dem Feuchtigkeits-Konditionierungs-Luft-System für pneumatisch betriebene Vorrichtungen wird dann, wenn die Zufuhrluft von der Druckluftquelle 1 entfeuchtete Luft mit niedrigem Taupunkt ist, der Dampfpartialdruck der Au ßenumgebung der Feuchtigkeits-Konditionierungsrohre 10a, 10b höher als der Dampfpartialdruck in der Zufuhrluft, indem die Feuchtigkeits-Konditionierungsrohre 10a, 10b in der Umgebung angeordnet werden, wie es in 2 gezeigt ist. Egal zu welchem Anschluss der Anschlüsse 9a, 9b des Luftzylinders die Zufuhrluft zugeführt wird, wird die Zufuhrluft in den Feuchtigkeits-Konditionierungsrohren 10a, 10b befeuchtet. Wird der Dampfpartialdruck in der Zufuhrluft in einem Maße erhöht, dass in den Luft-Konditionierungsrohren 10a, 10b durch die adiabatische Expansion durch die Befeuchtung oder die in der Zufuhrluft von der Druckluftquelle 1 enthaltene Feuchtigkeit Nebel erzeugt wird, so wird der Dampfpartialdruck in dem Feuchtigkeits-Konditionierungsrohr natürlicherweise höher als der Dampfpartialdruck in der Umgebung außerhalb des Rohres und die Feuchtigkeit permeiert durch das Feuchtigkeits-Konditionierungsrohr nach außen und wird abgegeben (ausgeschwitzt).
Der Dampfpartialdruck in der Umgebung ist instabil und der Unterschied zwischen diesem und dem Dampfpartialdruck in der Zufuhrluft in den Feuchtigkeits-Konditionierungsrohren 10a, 10b kann sich verringern, was zu der Notwendigkeit führt, das Befeuchtungsvolumen zu erhöhen. Ist ein relativ großes Befeuchtungsvolumen notwendig wenn Luft mit niedrigem Taupunkt (supertrockene oder übertrocknete Luft) oder dgl., die in einer Halbleiteranlage immer zugeführt wird, zum Antreiben der pneumatisch betriebenen Vorrichtung 3 verwendet wird, können Maßnahmen ergriffen werden, bspw. indem die Länge der Feuchtigkeits-Konditionierungsrohre 10a, 10b in der Pneumatikleitung 2 größer gewählt wird oder dass die Rohre in einer befeuchteten Umgebung angeordnet werden.
Ist andererseits die Zufuhrluft von der Druckluftquelle 1 nicht entfeuchtete Luft mit hohem Taupunkt und ist die Entfeuchtung der Luft ein Hauptzweck, ist es in vielen Fällen lediglich notwendig, die Feuchtigkeits-Konditionierungsrohre 10a, 10b an einen Abschnitt an der Seite der pneumatisch betriebenen Vorrichtung 3 in der Pneumatikleitung 2 anzuschließen, wie es in 1 gezeigt ist, wobei die Länge fallabhängig einige Zentimeter betragen kann, und die Zufuhrluft in der Pneumatikleitung 2 kann entfeuchtet werden, indem die Rohre in der Umgebung angeordnet werden. Wenn die Zufuhrluft entfeuchtet werden soll, wird der Dampfpartialdruck der Luft in den Feuchtigkeitskonditionierungsrohren 10a, 10b häufig relativ höher als der der Umgebung, so dass der Zweck der Entfeuchtung in vielen Fällen allein dadurch erreicht werden kann, dass das Feuchtigkeits-Konditionierungsrohr an einem Abschnitt der Pneumatikleitung 2 vorgesehen wird. Um den Entfeuchtungseffekt weiter zu verbessern, kann alternativ die gesamte oder ein Großteil der Pneumatikleitung 2 durch das Feuchtigkeits-Konditionierungsrohr gebildet werden, oder die Feuchtigkeits-Konditionierungsrohre können in der entfeuchteten Umgebung angeordnet werden.
Die Feuchtigkeits-Konditionierungsrohre 10a, 10b können in einem Modus verwendet werden, in dem lediglich die oben genannte Befeuchtung oder Entfeuchtung der Zufuhrluft durchgeführt wird, die Rohre dienen aber grundsätzlich dazu, die Feuchtigkeit entsprechend den Dampfpartialdrücken innerhalb und außerhalb des Feuchtigkeits-Konditionierungsrohres von einem Bereich mit hohem Dampfpartialdruck zu einem Bereich mit niedrigem Dampfpartialdruck zu transportieren, so dass die Aufnahme von übermäßiger Feuchtigkeit in der Zufuhrluft, die der pneumatisch betriebenen Vorrichtung zugeführt wird, oder die Zufuhr von übermäßig trockener Luft zu der pneumatisch betriebenen Vorrichtung automatisch verhindert wird. Daher sollten der Durchmesser, die Länge oder die Anschlussposition der Feuchtigkeits-Konditionierungsrohre 10a, 10b in der Pneumatikleitung 2 unter Berücksichtigung dieser Aufgaben gewählt werden.
Die Feuchtigkeits-Konditionierungsrohre 10a, 10b können an einem Luftzufuhr/abführsystem in der angetriebenen Vorrichtung 3 angebracht werden, die einen Endabschnitt an der Seite der pneumatisch betriebenen Vorrichtung 3 in der Pneumatikleitung 2 zwischen der Druckluftquelle 1 und der pneumatisch betriebenen Vorrichtung 3 bildet, oder insbesondere innerhalb oder außerhalb der Anschlussöffnungen 9a, 9b für die Luftzufuhr/abfuhr oder eines Rohrverbinders, der mit diesen verbunden ist, oder dgl..
3 zeigt eine Ausführungsform des Feuchtigkeits-Konditionierungs-Luft-Systems für pneumatisch betriebene Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung, das durch Anbringen von Feuchtigkeits-Konditionierungseinheiten 11A, 11B mit den Feuchtigkeits-Konditionierungsrohren 10a, 10b an den Anschlüssen 9a, 9b in der pneumatisch betriebenen Vorrichtung 3 gebildet wird. Der Luftzylinder als der pneumatisch betriebenen Vorrichtung 3 bei dieser Ausführungsform weist den Kolben 6 auf, der innerhalb des Zylinderrohres 5 gleitet, und die sich von dem Kolben 6 erstreckende Stange 7. Die Druckkammer 8a mit der Anschlussöffnung 9a und die Druckkammer 8b mit der Anschlussöffnung 9b sind an den beiden Seiten des Kolbens 6 ausgebildet. Die pneumatisch betriebene Vorrichtung 3 ist nicht auf den Luftzylinder beschränkt.
Die Feuchtigkeits-Konditionierungseinheiten 11A, 11B, bei denen die Feuchtigkeits-Konditionierungsrohre 10a, 10b aus einem Polymermaterial mit feuchtigkeitsselektiver Permeabilität hergestellt sind, sind an die Anschlussöffnungen 9a, 9b angeschlossen, welche Enden der Pneumatikleitung 2 zwischen der Druckluftquelle 1 und der pneumatisch betriebenen Vorrichtung 3 sind. Die Feuchtigkeits-Konditionierungseinheiten 11A, 11B verbinden Verbindungselemente 12a, 13a und 12b, 13b an den beiden Enden miteinander durch die Feuchtigkeits-Konditionierungsrohre 10a bzw. 10b. Der Umfang der Rohre 10a, 10b wird durch Schutzabdeckungen 14a, 14b, die luftpermeabel sind, abgedeckt. Beide Enden der Feuchtigkeits-Konditionierungsrohre 10a, 10b und die Schutzabdeckungen 14a, 14b sind mit Hilfe eines Vergussmittels 15 in jeweili gen ausgesparten Nuten der Verbindungselemente 12a, 13a und 12b, 13b befestigt.
Die Verbindungselemente 13a, 13b an der Seite der pneumatisch betriebenen Vorrichtung 3 in den Feuchtigkeits-Konditionierungseinheiten 11A, 11B sind an der Außenseite jedes der Anschlüsse 9a, 9b der pneumatisch betriebenen Vorrichtung 3 befestigt, sie können aber auch in die pneumatisch betriebene Vorrichtung 3 eingebaut sein, solange die Feuchtigkeits-Konditionierungsrohre 10a, 10b in Kontakt mit der Umgebungsluft oder einer gemanagten Umgebung (Atmosphäre) gehalten werden.
4 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher das Feuchtigkeits-Konditionierungsrohr an einem Rohrverbinder 20 angebracht ist, der an dem Anschluss der pneumatisch betriebenen Vorrichtung 3 für die Luftzufuhr/abfuhr befestigt ist. Der Rohrverbinder wird gebildet, indem ein vereinfachter Verbindungsabschnitt 21 und eine Drucksteuereinheit 22 verbunden werden, und die Feuchtigkeits-Konditionierungseinheit 22 wird in verschiedenen Arten der pneumatisch betriebenen Vorrichtungen 3 an einen Anschluss für die Luftzufuhr/abfuhr angeschlossen.
Der vereinfachte Verbindungsabschnitt 21 ist solcher, bei dem dann, wenn eine Rohrleitung 29, welche die Pneumatikleitung 2 bildet, tief in eine Lösehülse 25 eingesetzt wird, welche intern in einen Körper 24 eingesetzt ist, wie es in der Figur gezeigt ist, der Umfang des Rohres 29 durch ein Dichtelement 26 abgedichtet wird und gleichzeitig eine Verriegelungsklaue 27 durch eine äußere Umfangsfläche des Rohres 29 so verriegelt wird, dass seine Entfernung verhindert wird. Wenn die Lösehülse 25 in den Grundkörper 24 eingesetzt wird, wird die Verriegelung der Verriegelungsklaue 27 durch die äußere Umfangsfläche des Rohres 29 freigegeben, und das Rohr 29 kann einfach aus dem vereinfachten Verbindungsabschnitt 21 entnommen werden.
Andererseits ist die Feuchtigkeits-Konditionierungseinheit 22 so gestaltet, dass die beiden Enden des Feuchtigkeits-Konditionierungsrohres 10, das aus einem Polymermaterial mit der feuchtigkeitsselektiven Permeabilität hergestellt ist, und die permeable Schutzabdeckung 14, welche ihren Umfang abdeckt, mit Verbindungselementen 31, 32 verbunden werden. Die beiden Enden des Feuchtigkeits-Konditionierungsrohres 10 und der Schutzabdeckung 14 werden durch das Vergussmittel 14 in der jeweiligen ausgesparten Nut in den Verbindungselementen 31, 32 fixiert. An dem Verbindungselement 31 in der Feuchtigkeits-Konditionierungseinheit 22 ist eine Verbindungsschraube 31a, die mit dem Anschluss für die pneumatisch betriebene Vorrichtung 3 verbunden wird, vorgesehen. Das andere Verbindungselement 32 ist so gestaltet, dass es in der Lage ist, in geeigneter Weise angeschlossen zu werden, indem es in einen Verbindungszylinderabschnitt 24a in dem Grundkörper 24 des vereinfachten Verbindungsabschnitts 21 in einer luftdichten Weise eingesetzt werden kann.
Wie oben beschrieben wurde, kann das Feuchtigkeits-Konditionierungsrohr innerhalb oder außerhalb des Anschlusses für die Luftzufuhr/abfuhr in der pneumatisch betriebenen Vorrichtung montiert werden. Wenigstens dann, wenn das Feuchtigkeits-Konditionierungsrohr an der Innenseite des Anschlusses für die Luftzufuhr/abfuhr in der pneumatisch betriebenen Vorrichtung angebracht wird, sollte die Pneumatikleitung in dieser Beschreibung so verstanden werden, dass sie auch das Luftzufuhr/abfuhrsystem zu einer Antriebsdruckkammer in der pneumatisch betriebenen Vorrichtung umfasst.
Zusammenfassung:
Feuchtigkeits-Konditionierungs-Luft-System für pneumatisch betriebene Vorrichtungen
Es wird ein System vorgeschlagen, das die Erzeugung von Nebel oder dgl. in Zufuhrluft verhindern kann, wobei die Verkürzung der Lebensdauer einer Vorrichtung, die durch die Zufuhr von Luft mit niedrigem Taupunkt zu der pneumatisch betriebenen Vorrichtung bewirkt würde, begrenzt wird.
In einem Luftsystem, in welchem die Zufuhrluft von einer Druckluftquelle 1 der pneumatisch betriebenen Vorrichtung 3 durch eine Pneumatikleitung 2 zugeführt wird, werden Feuchtigkeits-Konditionierungsrohre 10a, 10b für die gesamte oder einen Teil der Pneumatikleitung 2 verwendet. Dieses Feuchtigkeits-Konditionierungsrohr besteht aus einem Polymermaterial mit feuchtigkeitsselektiver Permeabilität nach innen und nach außen entsprechend dem Dampfpartialdruck innerhalb und außerhalb des Rohres. Die Zufuhrluft, die der pneumatisch betriebenen Vorrichtung durch das Rohr zugeführt wird, wird durch dieses Feuchtigkeits-Konditionierungsrohr entfeuchtet oder befeuchtet (1).

Claims

Ein Feuchtigkeits-Konditionierungs-Luft-System für pneumatisch betriebene Vorrichtungen, bei dem Zufuhrluft von einer Druckluftquelle der pneumatisch betriebenen Vorrichtung durch eine Pneumatikleitung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Feuchtigkeits-Konditionierungsrohr mit der gesamten oder einem Teil der Pneumatikleitung zwischen der Druckluftquelle und der pneumatisch betriebenen Vorrichtung verbunden ist, wobei das Feuchtigkeits-Konditionierungsrohr aus einem Polymermaterial besteht, das entsprechend dem Dampfpartialdruck innerhalb und außerhalb des Rohres eine feuchtigkeitsselektive Permeabilität nach innen und nach außen aufweist, dass das Feuchtigkeits-Konditionierungsrohr wenigstens einen Durchmesser aufweist, der als eine Leitung für ein allgemeines Pneumatiksystem verwendet werden kann, und dass die Zufuhrluft, die der pneumatisch betriebenen Vorrichtung durch das Feuchtigkeits-Konditionierungsrohr zugeführt wird, durch die feuchtigkeitsselektive Permeabilität sowohl in der Richtung nach innen als auch nach außen in dem Feuchtigkeits-Konditionierungsrohr entfeuchtet oder befeuchtet wird.
Das Feuchtigkeits-Konditionierungs-Luft-System für pneumatisch betriebene Vorrichtungen nach Anspruch 1, wobei eine Mehrzahl der Feuchtigkeits-Konditionierungsrohre entsprechend einem Volumen der pneumatisch betriebenen Vorrichtung nebeneinander in der Pneumatikleitung angeordnet ist.
Das Feuchtigkeits-Konditionierungs-Luft-System für pneumatisch betriebene Vorrichtungen nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Zufuhrluft von der Druckluftquelle Luft mit niedrigem Taupunkt ist und das Feuchtigkeits-Konditionierungsrohr in der Umgebung oder einer befeuchteten Umgebung angeordnet ist.
Das Feuchtigkeits-Konditionierungs-Luft-System für pneumatisch betriebene Vorrichtungen nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Zufuhrluft von der Druckluftquelle Luft mit einem hohen Taupunkt oder Luft mit einem mittleren Taupunkt ist und das Feuchtigkeits-Konditionierungsrohr mit einem Abschnitt an der Seite der pneumatisch betriebenen Vorrichtung in der Pneumatikleitung verbunden und in der Umgebung oder einer entfeuchteten Umgebung angeordnet ist.
Das Feuchtigkeits-Konditionierungs-Luft-System für pneumatisch betriebene Vorrichtungen nach Anspruch 1, wobei das Feuchtigkeits-Konditionierungsrohr an einem Luftzufuhr/abfuhrsystem in der pneumatisch betriebenen Vorrichtung angebracht ist.