DE3346959A1

DE3346959A1 - Dichte gekuehlte verbindung

Info

Publication number: DE3346959A1
Application number: DE19833346959
Authority: DE
Inventors: Manfred 6458 Rodenbach Boog; Gerhard 6450 Hanau Traudt
Original assignee: Heraeus Quarzschmelze GmbH; Heraeus Schott Quarzschmelze GmbH
Current assignee: Heraeus Quarzschmelze GmbH; Heraeus Schott Quarzschmelze GmbH
Priority date: 1983-12-24
Filing date: 1983-12-24
Publication date: 1985-07-04

Description

"Dichte gekühlte Verbindung"
Die Erfindung betrifft eine dichte gekühlte Verbindung für zwei Hohlkörper aus glasigem Werkstoff, in deren Innerem im Betriebszustand ein Fluid bei Temperaturen oberhalb 1500 C, insbesondere oberhalb 2000 C, vorhanden ist, wobei die Hohlkörper über eine Spannvorrichtung lösbar miteinander verbindbar sind.
In chemischen Anlagen, in denen Hochtemperatur-Prozesse, z. B.
Säuredestillation, mit aggressiven Medien durchgeführt werden, müssen die einzelnen Hohlkörper, beispielsweise Rohre, gegeneinander abgedichtet werden Da sich in den Hohikörpern ein aggressives Fluid, wie beispielsweise Gas oder Flüssigkeit, bei hoher Temperatur befindet, werden im allgemeinen Universal-PTFE-Flachdichtungen mit guter plastischer Verformbarkeit eingesetzt. Derartige Dichtungen sind gegen viele Medien beständig werden aber durch die hohen Temperaturen bis ungefähr 3000 C spröde und verlieren ihre Dichtwirkung, so daß eine Auswcchslunq und damit eine vorübergehende Stillegung der Anlage unvermeidlich ist. Es wurde versucht, durch eine äußere Kühlung die Lebensdauer der Dichtungen zu verlängern, was aber auch nicht zu dem gewünschten Erfolg führte. Ähnliche Probleme treten auch bei Anlagen zur Herstellung von Halbleitern auf, wobei hier noch die hohen Reinheitsanforderungen zu berücksichtigen sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbindung von "Hohlkörpern zu schaffen, die ein Abbrennen oder Absäuern von Dichtungsmaterial verhindert und bei Abscheidungsanlagen für polykristallines Silzium keine Verunreinigungen für die empfind lichen Halbleiterdotierungen bewirkt.
Gelöst wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Schicht komprimierbar; ihre Stärke beträgt mindestens 0,5 mm. Die Hohlkörper sind aus Quarz hergestellt, während das Kühlrohr aus Kupfer besteht.
Zur Erzeugung eines Kühikreislaufes ist das Kühlrohr zwischen Einlaß und Auslaß für das Kühlmedium mit einer Trennwand versehen.
Vorteilhafterweise ist die gesamte Außenoberfläche des Kühlrohres beschichtet. Das Kühlrohr besteht vorzugsweise aus Kupfer und weist eine umlaufende Trennwand auf. Vorteilhafterweise übergreift das Kühlrohr die Stirnflächen der Hohlkörper. Die Hohlkörper sind zweckmäßigerweise als Probe ausgebildet.
Die Vorteile der erfindungsgemäß ausgebildeten Verbindung liegen darin, daß durch die verlängerte Standzeit der Dichtung Ausfallzeiten und aufwendige Montagearbeiten reduziert werden, daß die Verbindung bei Anlagen zur Herstellung von Halbleitermaterial eingesetzt werden kann, da sie keine Fremdstoffe als Verunreinigung auf die empfindliche Halbleiterdotierung einwirken läßt, und daß außerdem die Verbindung für Apparaturen mit aggressiven Medien bei gleichzeitig hoher Temperatur einsetzbar ist.
-Ausführungsb-eispiele der erfindungsgemäßen Verbindung sind in den Zeichnungen dargestellt.
Es zeigen Figur 1 im Querschnitt die Verbindung eines einseitig geschloS-senen Hohlkörpers mit einem zweiten rohrformigen Hohlkörper mit einem auf der Außenoberfläche teilweise oder vollständig beschichteten kühlrohr, Figur 2 im Querschnitt die Verbindung zweier rohrförmiger Hoh3-körper mit einem beschichteten Kühlrohr mit umlaufender Trennwand, Figur 3 im Querschnitt die Verbindung zweier rohrförmiger Hohlkörper mit einem beschichteten die Hohlkörperstirnflä chen übergreifenden Kühirohr, Figur 4 den Längsschnitt durch ein Kühlrohr.
Figur la zeigt einen Teil einer Anlage, wie sie zur Abscheiduns von beispielsweise polykristallinem Silizium verwendet wird.
Die Hohlkörper 4 bestehen hier aus einem einseitig geschlossen Behälter und einem Rohr; sie sind aus glasigem Werkstoff hergestellt und werden mittels einer Spannvorrichtung 8 miteinander verbunden. Als Spannvorrichtung können jegliche Verbindungs elemente für rohrförmige Körper zu Verwendung kommen. Zwischen den Stirnflächen 1 der llohlkörper 4 ist ein Kühlrohr 2 mit kreiS-förmigem Querschnitt gelegt. Die Außenoberfläche des KühlrohreS 2 ist mit der Bezugsziffer 3 versehen. Das kühlrohr 2 ist gemäß Figur 1b auf seiner Außenoberfläche 3a, die dem Inneren 5 der Hohlkörper 4 und den beiden Hohlkörperstirnflächen 1 zugekehrt ist, mit einer Schicht 6 aus Polyfluoräthylen (PTFE) oder Polyvinylidenfluorid (PVPF) beschichtet. Der unbeschichtete Teil des Kühlrohres 2 ist mit 3b bezeichnet. Nach Figur le ist die Kühlrohraußenoberfläche 3a vollständig mit dem genannten Material überzogen.
In der Figur 2a ist die Verbindung zweier rohrförmiger llohlkörper 4 aus glasigem Werkstoff, beispielswei#e zweier Rohre mittels cincr Spannvorrichtung 8 im qucrschnitt gezeigt. Das Kühlrohr 2 weist eine mit der Rohrachse umlaufende Trennwand 7 auf. Auf diese Weise ist es möglich, zwei getrennte Kühlkreisläufe mit verschiedenartigen Kühimitteln einzusetzen.
Figur 2b zeigt einen vergrößert dargestellten Qùerschnitt durch das Kühlrohr 2 mit der Beschichtung 6 auf der Oberfläche 3 und der Trennwand 7.
Eine Verbindung mit einem über die Stirnflächen 1 übergreifenden Kühlrohr 2 zeigt die Figur 3a. In Figur 3b und Figur 3c ist ähnlich wie in Figur lb und lc die teilweise und vollständige Beschichtung 6 des Rohres 2 gezeigt.
Das gesamte Kühlrohr 2 zeigt Figur 4 im Längsschnitt mit der Außenschicht 6, der Außenoberfläche 3 und Einlaß 9 sowie Auslaß LO für das Kühlmedium. Zwischen Einlaß 9 und Auslaß 10 ist inner halb des Rohres eine Trennwand ll angeordnet, um den Kühlmittelumlauf zu erreichen.
Das Kühlrohr mit einem beispielsweise kreisförmigen oder ovalen Querschnitt besteht aus Kupfer. Der Durchmesser des Rohres ist vom jeweiligen Kühlmedium abhängig und liegt zwischen 8 und 25 mm; der Durchmesser des vom Rohr gebildeten Ringes kann im Bereich von 40 bis 1500 mm liegen. Hieraus ergibt sich ein Verhältnis von Rohrdurchmesser zu Ringdurchmesser im Bereich von 1:6 bis 1:96; die Wandstärke beträgt ungefähr 2mm. Der Umfang des Kühlrohres wird durch die abzudichtenden Hohlkörper bestimmt Das Kühlrohr wird mit einer PTFE- oder PVDF-Schicht mit einer Dicke von 0,1 bis 1,5 mm überzogen. Das Aufbringen der Schicht 6 kann durch Aufspritzen, Tauchen oder ähnlichem erfolgen. Beim Verbinden der Hohlkörper mittels der Spannvorrichtung 8 wird die Schicht 6 komprimiert, so daß eine umlaufende Dichtfläche entsteht. Bei der Verwendung von Hohlkörpern aus Quarzgut muß die Schichtdicke wegen der im Quarzgut vorhandenen Bläschen mindenstens 0,5 mm betragen, um eine gute Abdichtung zu erhalten Als Kühlmittel wird beispielsweise Wasser eingesetzt. Es ist jedoch möglich, neben Flüssigkeiten auch gasförmige Kühlmittel zu verwenden. Durch das Kühlmittels wird die Beschichtung~ aufgrund der guten Wärmeleitfähigkeit des Kupfers auf unter 200 OC herunter gekühlt, so daß die Prozeßwärme in den Hohlkörpern nicht so schnell die Schicht aus PTFE oder PVDF beschädigt; hieraus ergibt sich eine längere Standzeit der Anlage Das Kühlrohr wirkt dabei kühlend und dichtend.

Claims

Dichte gekühlte Verbindung" Patentansprüche 1. Dichtung zweier im Betriebszustand von einem Fluid durch strömter Hohikörper aus glasigem Werkstoff, wobei das Fluid eine Temperatur von über 150 °C besitzt, die Hohlkörper über eine Spannvorrichtung lösbar miteinander verbunden sind, dadurch ge,k.çnnzeichnets daß zwischen den Hohlkörper stirnflächen (1) ein Kühlrohr (2) aus Metall angeordnet ist, dessen Außenoberfläche (3) mindestens auf denjenigen Oberflächenteilen (3a), die an den beiden Hohikörperstirnflächen anliegen und demjenigen Oberflächenteil, der dem Inneren (5) des Hohlkörpers zugekehrt ist, mit einer mechanisch verformbaren, wärmebeständigen und gegenüber dem Fluid beständigen Kautschuck- oder Kunststoffschicht (6), deren Stärke im Bereich von 0,1 bis 1,5 mm liegt, versehen ist.
2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (6) aus einem komprimierbaren Stoff besteht.
3. Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (6) aus Polytetrafluoräthylen oder Polyvinylidenfluorid besteht.
4. Verbindung -nach Anspruch 1, dadurch gckennzcichnct, daß die Stärke der Schicht (6) mindestens 0,5 mm beträgt.
5. Verbindung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Außenoberfläche (3) des Kühlrohres (2) beschichtet ist.
6. Verbindung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühirohr (2) aus Kupfer besteht.
7. Verbindung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlrohr (2) eine Trennwand (11) aufweist.
8. Verbindung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das kühlrohr (2) eine umiaufende-Trennwand (7) aufweist.
9. Verbindung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das kühlrohr (2) die Stirnflächen 'l) der Hohikörper (4) übergreift.
10. Verbindung nach einem oder mehreren der #vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper (4) als Rohre ausgebildet sind.