DE19857593A1 - System zur pulsationsfreien Förderung von Flüssigkeiten - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein druckbeaufschlagtes System zur pulsationsfreien Förderung von Flüssigkeiten, das für hochreine flüssige Chemikalien in der Halbleiterindustrie eingesetzt werden kann.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur pulsationsfreien Förde
rung von Flüssigkeiten, das für hochreine, flüssige Chemikalien in der
Halbleiterindustrie eingesetzt werden kann.
In Produktionsverfahren der Halbleiterindustrie werden üblicherweise
hochreine Chemikalien eingesetzt, an die sehr hohe Anforderungen be
züglich der Partikelfreiheit gestellt werde. Da es sich bei den verwendeten
Chemikalien häufig um stark ätzende oder oxidierende Substanzen han
delt werden entsprechend hohe Ansprüche an die Resistenz der mit den
Chemikalien in Berührung kommenden Materialien gestellt. Besonders
kritisch bezüglich der Partikelfreisetzung sind in diesem Zusammenhang
Stellen, an denen die Chemikalien mit beweglichen Teilen im System in
Berührung kommen. Durch bisher bekannte Vorrichtungen konnte dieses
Problem nicht in zufriedenstellender Weise gelöst werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein System zur Verfü
gung zu stellen, welches möglichst wenige bewegliche Teile, wie z. B.
Pumpen aufweist.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch ein Flüssigkeitsfördersystem zur
pulsationsfreien Förderung, welches Flüssigkeiten in einem Rezirkulati
onskreislauf fördert und nur einen Speicherbehälter aufweist.
In diesem Erfindungsgemäßen System sind zwei parallel geschaltete
kleine Druckbehälter eingebunden, welche eine Druckdifferenz aufweisen
und eine Pumpe ersetzen.
Von diesen zwei parallel geschalteten kleinen Druckbehältern wird der ei
ne mittels einer Pumpe befüllt, während der andere mit einem Überdruck
beaufschlagt wird und die Flüssigkeit von ihm ausgehend im Kreislauf för
dert, wobei die Regelung des Flüssigkeitsstroms durch elektrisch steuer
bare Ventile erfolgt.
Charakteristisch ist für dieses Fördersystem, daß der kleine Behälter,
welcher den höheren Druck aufweist, einen Überdruck von 2 bis 6 bar
besitzt.
Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe auch dadurch, daß der
eine der parallel geschalteten kleinen Behältern einen Druck aufweist,
welcher sich aus einer Höhendifferenz zwischen dem Lagertank und der
Höhe der kleinen Behälter ergibt, die sich auf einer tieferen Ebene befin
den als der Lagertank.
In einer besonderen Ausführungsform ist der eine der parallel geschalte
ten kleinen Behälter mit einem Druck beaufschlagt, der sich aus einer Hö
hendifferenz von im zwischen dem Lagertank und den beiden parallel ge
schalteten Behältern ergibt.
Erfindungsgemäß kann die Befüllung der Druckbehälter aus dem Lager
behälter erfolgen, indem die Flüssigkeit mittels leichtem Überdruck durch
kommunizierende Rohrleitungen in die Druckbehälter gefördert wird.
Am Ende des Rezirkulationskreislaufs des Fördersystems wird der Druck
auf den Innendruck des Lagerbehälter reduziert wird.
Diese Druckreduzierung kann durch ein Ventil, eine Blende oder eine
Rohrverengung erfolgen.
Die Lösung der dieser Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe kann ins
besondere durch ein Fördersystem erfolgen, dessen Lagerbehälter einen
Überdruck von größer gleich 0,1 bar aufweist, wobei einer oder beide der
kleinen Druckbehälter als Behälter für hohen Druck ausgelegt ist (sind).
Das erfindungsgemäße Flüssigkeitsfördersystem ermöglicht die Förde
rung von Flüssigkeiten in einem Rezirkulationskreislauf, wobei nur ein
größerer Speicherbehälter oder Lagerbehälter (Day-Tank) benötigt wird.
Ein besonderer Vorteil dieses Fördersystems ist, daß eine Pumpe durch
zwei parallel geschaltete, kleine Druckbehälter ersetzt werden kann. Die
se Druckbehälter können insbesondere ein Volumen von 1-200 l besitzen.
Während der eine Druckbehälter durch die Druckdifferenz, die sich aus
der statische Höhendifferenz (< 1 m) des Lagertanks (B1) zu den Druck
behältern (D1, D2) ergibt, oder mittels einer Pumpe befüllt wird, fördert
der andere durch Anlegen eines höheren Überdrucks (2-6 bar) die Flüs
sigkeit im Kreislauf. Dies läßt sich durch entsprechendes Schalten von
elektronisch steuerbaren Ventilen bewerkstelligen. Am Ende des Rezirku
lationskreislaufes wird der Druck auf den Innendruck des Lagerbehälter
B1 mittels eines Ventils, einer Blende oder Rohrverengung vermindert.
Die Befüllung des Lagertanks von außen kann mittels Pumpen (Semi-Pump
system) oder auch durch Druck (Drucksystem erfolgen).
Die Befüllung der Druckbehälter D1 bzw. D2 aus dem Lagerbehälter B1
läßt sich auch durch einen leichten Überdruck in B1 (< 0.1 bar) bewerkstel
ligen (s. o.). In diesem Fall muß aber B1 der Druckbehälterverordnung ge
nügen.
Durch den hier beschriebenen Aufbau des erfindungsgemäßen Fördersy
stems ergeben sich folgende Vorteile gegenüber herkömmlichen Syste
men:
Das System kombiniert die Vorteile von Pumpsystemen, durch die ein größerer Druckbehälter eingespart werden kann, mit denen der Drucksy steme, welche sich durch einen kontinuierlichen Fluß und durch das Feh len von beweglichen Verschleißteilen auszeichnen. Dieses System ist vorteilhaft im Einsatz als Versorgungssystem von Elektronikchemikalien, da besonders bei der Partikelreduktion deutliche Verbesserungen gegen über Pumpsystemen gefunden wurden. Ein anderer wesentlicher Vorteil gegenüber bekannten Versorgungssystemen ist die pulsationsarme Fahr weise des gesamten Systems.
Das System kombiniert die Vorteile von Pumpsystemen, durch die ein größerer Druckbehälter eingespart werden kann, mit denen der Drucksy steme, welche sich durch einen kontinuierlichen Fluß und durch das Feh len von beweglichen Verschleißteilen auszeichnen. Dieses System ist vorteilhaft im Einsatz als Versorgungssystem von Elektronikchemikalien, da besonders bei der Partikelreduktion deutliche Verbesserungen gegen über Pumpsystemen gefunden wurden. Ein anderer wesentlicher Vorteil gegenüber bekannten Versorgungssystemen ist die pulsationsarme Fahr weise des gesamten Systems.
Weiterhin ist dieses System erheblich preisgünstiger als andere übliche
Drucksysteme, bei denen z. B. mit zwei größeren Lagerbehältern
(Druckbehältern, < 3 bar) gearbeitet wird, da hier nur ein druckloser La
gerbehälter und zwei kleine Druckbehälter (< 2 bar) benötigt werden.
Der durch das System erzeugte kontinuierliche, gleichmäßige Flüssig
keitsfluß ist mit einer Partikelreduktion verbunden. Dadurch arbeiten in
den Kreislauf eingebaute Filter effektiver, weil dieses System im Gegen
satz zu mit Membran- oder Faltenbalgpumpen aufgebauten System
pulsationsfrei läuft. Es unterliegt auch der Druck an den Entnahmestellen
(POU) keiner Pulsation und läßt sich sehr stabil halten.
Ein ganz besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Systems besteht in
der Reduktion mechanisch beweglicher Teile:
- - Das Fördersystem besitzt außer den Ventilen keine beweglichen Teile. Auf Pumpen kann innerhalb des Rezirkulationskreislaufes verzichtet wer den. Auf diese Weise ist das System im Betrieb deutlich sicherer in Bezug auf Störungsanfälligkeit. Es ist weniger Service notwendig und es ergeben sich geringere Standzeiten, in denen Verschleißteile wie z. B. Pumpenteile ausgetauscht werden müssen
- - Da die Flüssigkeit nicht durch die mechanisch beweglichen Teile der Pumpe gefördert wird , wie z. B. beim Faltenbalg-, beziehungsweise bei Membran- oder Kreiselpumpen, werden weniger Partikel in die Flüssigkeit abgegeben, was bei der Förderung von Elektronikchemikalien von beson derem Vorteil ist.
Zum besseren Verständnis und zur Verdeutlichung wird im folgenden bei
spielhaft ein Fließschema eines solchen Fördersystems gegeben, das im
Rahmen des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung liegt, nicht je
doch geeignet ist, die Erfindung auf dieses Beispiel zu beschränken.
Fig. 1 zeigt eine Skizze eines Chemikalienförder- bzw. Chemikalienver
sorgungssystems mit Chemikalienrezirkulationseinheit, worin B1 ein
Transportcontainer oder Mischbehälter darstellt, der durch Pumpen oder
Druck entleert werden kann. B1 und die Druckbehälter D1 und D2 befin
den sich auf verschiedenen Ebenen, so daß sich zwischen dem Füll
standsniveau von D1 (D2)max und dem des Behälters B1min eine minimale
statische Höhendifferenz ergibt, die ausreicht um den Druckbehälter zu
befüllen.
Fig. 2 zeigt eine Pumpeneinheit, mit der das erfindungsgemäße Förder
system versehen sein kann. Es handelt sich um einen Ausschnitt der Fig.
1.
C1 Chemikalienzuleitung (aus Misch- und Transportbehälter)
RK Rezirkulationskreislauf
B1 Lagerbehälter (Day-Tank)
D1, D2 Druckbehälter (5 bis 200 l, bis 6 bar)
V1.1, V1.2 Befüllungsventile
V2.1, V2.2 Ventile auf Druckseite
V3.1, V3.2 N2
RK Rezirkulationskreislauf
B1 Lagerbehälter (Day-Tank)
D1, D2 Druckbehälter (5 bis 200 l, bis 6 bar)
V1.1, V1.2 Befüllungsventile
V2.1, V2.2 Ventile auf Druckseite
V3.1, V3.2 N2
-Einlaßventile
V4.1, V4.2 N2
V4.1, V4.2 N2
-Entlüftungsventile
V5 Ventil zum Steuern der Durchflußmenge oder des Durchflus ses
V6 Ventil zum POUPOU Chemikalienabnahmestelle (point of use)
F Filtrationselemente
S Füllstandssensor (optional)
V5 Ventil zum Steuern der Durchflußmenge oder des Durchflus ses
V6 Ventil zum POUPOU Chemikalienabnahmestelle (point of use)
F Filtrationselemente
S Füllstandssensor (optional)
Claims (10)
1. Flüssigkeitsfördersystem zur pulsationsfreien Förderung, dadurch ge
kennzeichnet, daß es Flüssigkeiten in einem Rezirkulationskreislauf
fördert und nur einen Speicherbehälter (B1) aufweist.
2. Fördersystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es
zwei parallel geschaltete kleine Druckbehälter (D1, D2) aufweist, wel
che eine Druckdifferenz aufweisen und eine Pumpe ersetzen.
3. Fördersystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es
zwei parallel geschaltete kleine Druckbehälter (D1, D2) aufweist, wo
von der eine mittels einer Pumpe befüllt wird, während der andere mit
einem Überdruck beaufschlagt wird und die Flüssigkeit im Kreislauf
fördert, wobei die Regelung des Flüssigkeitsstroms durch elektrisch
steuerbare Ventile (V1.1 bis V4.2) erfolgt.
4. Fördersystem gemäß der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der kleine Behälter (D1 oder D2), welcher den höheren Druck auf
weist, einen Überdruck von 2 bis 6 bar besitzt.
5. Fördersystem gemäß der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der eine der parallel geschalteten kleinen Behältern (D1) einen
Druck aufweist, der sich aus einer Höhendifferenz zwischen dem Lager
tank und der Höhe der kleinen Behälter ergibt, welche sich auf einer
tieferen Ebene befinden als der Lagertank.
6. Fördersystem gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der
eine der parallel geschalteten kleinen Behältern (D1) einen Druck auf
weist, der sich aus einer Höhendifferenz von 1 m ergibt.
7. Fördersystem gemäß der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Befüllung der Druckbehälter (D1, D2) aus dem Lagerbehälter
erfolgt, indem die Flüssigkeit mittels leichtem Überdruck durch kom
munizierende Rohrleitungen in die Druckbehälter gefördert wird.
8. Fördersystem gemäß der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet
daß am Ende des Rezirkulationskreislaufs (RK) der Druck auf den In
nendruck des Lagerbehälter reduziert wird.
9. Fördersystem gemäß der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet
daß der Druck durch ein Ventil, eine Blende oder eine Rohrverengung
reduziert wird.
10. Fördersystem gemäß Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der
Lagerbehälter (B1) einen Überdruck von größer gleich 0,1 bar auf
weist und einer oder beide der kleinen Druckbehälter (D1 und/oder
D2) als Behälter für hohen Druck ausgelegt ist (sind).
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