DE4222864C2 - Sicherheitseinrichtung für Anschlüsse und/oder Ventile - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitseinrichtung für Anschlüsse und/oder Ventile nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Mit dieser Sicherheitseinrichtung soll eine Fehlbedienung oder ein unbeabsichtigter menschlicher Fehler beim Betätigen eines Tankanschlusses oder eines Druckventils vermieden werden.

Sichere Handhabung von Prozeßgasen, die in der Herstellung von Halbleitervorrichtungen verwendet werden, ist in der IC- Industrie sehr bedeutsam. Im einzelnen wird eine Vielfalt von giftigen, korrosiven oder entflammbaren Prozeßgasen im Verlauf der Herstellung von integrierten Schaltungen verwendet. Diese gefährlichen Gase müssen ausfallsicher ("fail safe") gehandhabt werden, um die Leckage in unkontrollierte Bereiche zu vermeiden. Außer den Gasrohren, welche die Gase von den Speichertanks übermitteln und enthalten, sind unterschiedliche Arten von Anschlüssen und Ventilen zur Steuerung des Gasflusses durch diese Rohrleitungen mit Schutzmerkmalen ausgebildet und eingebaut, um die Sicherheit des Gashandhabungsprogramms zu vergrößern.

Seit kurzem, mit dem Aufkommen von intelligenten Mikroprozessoren niedrigen Preises, ist der Betrieb und die Steuerung der Ventile mehr auf die Mithilfe von elektronischen Sensoren und Computern verschoben worden. Der Betrieb des ganzen Gashandhabungssystems kann kontinuierlich über eine Mehrzahl von Sensoren überwacht und durch einen On- Line-Computer gesteuert werden. Sicherheitsvorsorgenetzwerke verhindern, daß Anschlüsse und Ventile von Hand betätigt werden, wenn nicht gewisse Bedingungen erfüllt sind. Jedoch können zu Zwecken der Wartung und für wenige exzeptionelle Betriebsbedingungen Anschlüsse und Ventile mit einer manuellen Vorrangoption versehen sein, welche es einer Bedienungsperson ermöglicht, die gewöhnlichen Schutzfunktionen bei der Betätigung solcher Anschlüsse und Ventile zu übergehen. Die Sicherheit eines derartigen Gassystems könnte gefährdet sein, wenn dieses manuelle übergehen unabsichtlich ausgeübt wird oder wenn jemand die Schutzmaßnahmen absichtlich zur Ausübung von Sabotage übergeht.

Eine automatische Druckverriegelungsvorrichtung für On-Line- Betrieb wird von Percy Technology Ltd. als "Tridex- Vorrichtung" vertrieben, welche eine Vorrichtung zur Verhinderung unbeabsichtigter Abtrennung einer Gasleitung in einem unter Druck stehenden System aufweist, d. h. eine Verbindung eines Zylinders zu einer Gaskammer. Die offenbarte Sicherheitseinrichtung umfaßt eine Kappe, welche eine Tankverbindung abdeckt, so daß menschliche Fehler beim Abtrennen der Gas-Tank-Verbindungen verhindert werden können. Die Stellung der Kappe wird durch eine Verriegelungssteuerung kontrolliert, welche Druckwandler zur Überwachung des On- Line-Drucks zur Steuerung der Stellung der Kappe verwendet. Die von Percy Technology offenbarte Sicherheitseinrichtung ist für zusätzlichen Schutz nützlich, sie ist jedoch nicht ausfallsicher (fail safe). Da die Verriegelungssteuerung auf den Drucksignalen von den Druckwandlern zur Steuerung der Stellung der Kappe beruht, ist der von der Tridex-Vorrichtung gebotene Schutz nicht während des Ausfalls der Stromversorgung oder anderen Arten von Systemfehlfunktionen verfügbar, welche die Daten der Druckwandler fehlerhaft gemessen oder fehlerhaft von der Verriegelungssteuerung empfangen lassen. Auch die Verriegelungssteuerung selbst kann zur richtigen Steuerung der Kappe ausfallen. Es besteht deshalb weiterhin ein Bedarf an einer Sicherheitseinrichtung, die ausfallsicher ist und keine externe Betriebsstromquelle benötigt, um den von einem Gashandhabungssystem erforderlichen Schutz gerade in der Zeit des Stromausfalls oder der Systemfehlfunktion zu liefern.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitseinrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, unsicheren Betrieb eines Anschlusses und/oder eines Ventils ohne die Hilfe einer äußeren Stromquelle zu verhindern.

Die gestellte Aufgabe wird aufgrund der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst und durch die weiteren Merkmale der Unteransprüche weiterentwickelt und ausgestaltet.

Die Sicherheitseinrichtung umfaßt eine federnde Verschiebungseinrichtung, die in natürlicher Weise einen Sicherheitsdeckel in Richtung auf Abdeckung des Anschlusses und/oder des Ventils drängt und so den Anschluß und/oder das Ventil davor bewahrt, unbeabsichtigt betätigt zu werden, und zwar bei einem individuellen Fehler oder einem kombinierten Systemausfall, wobei der Sicherheitsdeckel immer in einer Fail-Safe-Betriebsweise arbeitet.

Die Sicherheitseinrichtung ist einfach in der Konstruktion und kann kostengünstig hergestellt werden.

Die Sicherheitseinrichtung kann bei den meisten vorkommenden Anschlüssen und/oder Ventilen nachträglich eingebaut werden, ohne wesentliche Änderungen der Software oder Hardware erforderlich zu machen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Sicherheitseinrichtung eine Abdeckeinrichtung zum Abdecken eines Anschlusses und/oder eines Ventils und eine Verschiebungseinrichtung auf, die nahe der Abdeckeinrichtung angeordnet ist und diese in Richtung auf die Abdeckung des Anschlusses und/oder des Ventils drängt. Die Verschiebeeinrichtung weist ferner einen hydraulischen Rückzugsmechanismus auf, um die Abdeckeinrichtung von dem Anschluß und/oder dem Ventil nur dann zurückzuziehen, wenn ein äußerer Rückzugsbefehl erfolgreich eine Rückzugskraft an dem Rückzugsmechanismus aktiviert. Deshalb ist der Anschluß und/oder das Ventil von der Abdeckeinrichtung bedeckt und davor bewahrt, unbeabsichtigt bei einem Systemausfall oder unter einer unsicheren Betriebsbedingung betätigt zu werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Sicherheitseinrichtung gemäß der Erfindung, die an ein Anschlußrohr nahe einer Anschlußverschraubung und eines Ventils befestigt ist,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Sicherheitsdeckels der Einrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3a eine Ansicht von oben auf den Sicherheitsdeckel nach Fig. 2,

Fig. 3b einen Schnitt entlang der Linie 3b-3b nach Fig. 2,

Fig. 4a eine Vorderansicht einer Rohrbefestigungsplatte des Geräts nach Fig. 1 und

Fig. 4b eine Seitenansicht dieser Rohrbefestigungsplatte.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht der Sicherheitseinrichtung gemäß der Erfindung und mit dem allgemeinen Bezugszeichen 10 versehen. Die Sicherheitseinrichtung 10 weist eine Abdeckeinrichtung in Form eines länglichen, halbkreisförmigen Sicherheitsdeckels 12 auf. Die Sicherheitseinrichtung 10 weist ferner eine Verschiebungseinrichtung auf, um den Sicherheitsdeckel 12 axial in Richtung des Pfeils zu drängen, und zwar zwischen einer ersten Stellung, in welcher der Deckel einen Tankrohranschluß 13 abdeckt, und einer zweiten Stellung, in welcher der Ventilanschluß 13 freiliegt. Wenn in der ersten Stellung der Anschluß 13 abgedeckt ist, ist der Zugang mit einem Gabelschlüssel oder einem anderen Werkzeug ausgeschlossen. Wenn jedoch der Deckel 12 in der zweiten Stellung ist, ist der Anschluß 13 freigelegt und infolge Zugangs mit einem Gabelschlüssel oder einem anderen Werkzeug betätigbar. Wie dargestellt, deckt der Deckel 12 nur den Tankrohranschluß 13 ab. Jedoch in Abhängigkeit von der Anwendung kann der Sicherheitsdeckel 12 sowohl den Anschluß 13 als auch das Ventil 14 eines Zylinders 15 abdecken.

Die Verschiebeeinrichtung umfaßt einen pneumatischen Zylinder 16, der mit einer Druckluftleitung 18 verbunden ist, und eine auszustreckende, federbetätigte Stange 22, die durch eine Feder 23 in Richtung auf den Sicherheitsdeckel 12 gedrängt wird, um diesen zur Abdeckung des Anschlusses 13 zu verschieben. Der Deckel 12 zieht sich nicht zurück, wenn nicht Druckluft durch die Druckluftleitung 18 fließt, was den pneumatischen Zylinder 16 dazu bringt, die Kraft der Feder 23 zu überwinden. Der pneumatische Zylinder 16 wird durch eine Gassystemsteuereinrichtung 24 kontrolliert, welche die Druckluft steuert und aktiviert, so daß diese durch die Druckluftleitung 18 fließt und dabei pneumatische Betätigungsbefehle an den pneumatischen Zylinder 16 sendet. Deshalb wird der Anschluß 13 von dem Sicherheitsdeckel 12 abgedeckt, wenn nicht die Steuereinrichtung 24 einen pneumatischen Betätigungsbefehl zum Rückzug des Sicherheitsdeckels 12 abgibt. Dies stellt sicher, daß der Sicherheitsdeckel 12 den Anschluß 13 und/oder das Ventil zur Zeit eines Stromausfalls oder eines Fehlers in dem Druckluftsystem abdeckt. Die Sicherheitseinrichtung 10 arbeitet somit kontinuierlich in einer ausfallsicheren Betriebsweise, ohne von der Verfügbarkeit einer externen Leistungsquelle abhängig zu sein.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ein rostfreier Pneumatikzylinder der Firma Cliperet Instrument Laboratory Inc., Modell SSR 0501 1/8 verwendet. Dieser pneumatische Zylinder besitzt eine mit Gewinde versehene Stange, die in eine 3/8-Zoll-Bohrung paßt, d. h. in die Bohrung 25 in Fig. 2 und 3a, wobei die sich ausstreckende Stange 22 einen maximalen Hub von 28,6 mm ergibt. Es wird eine Feder mit einer Federkraft von ungefähr 60 Newton verwendet. Der Druckluftstrom in der Leitung 18 wird durch die Steuereinrichtung 24 gesteuert. Für Fachleute ist die innere Struktur eines pneumatischen Zylinders, die Funktionen der unterschiedlichen Bauteile und die Anwendung für ein Gashandhabungssystem gut bekannt. Es ist eine breite Vielfalt von pneumatischen Zylindern anwendbar, wie in dem Katalog 784 "Clippard Stainless Steel Cylinders" der Firma Clippard Instrument Laboratory hervorgeht.

Die Sicherheitseinrichtung 10 umfaßt noch eine Rohrbefestigungsplatte 26, deren oberes Teil an dem Zylinder 16 und deren unteres Teil an einem Anschlußrohr 28 befestigt sind. Das Anschlußrohr 28 ist mit dem Anschluß 13 und dem Ventil 14 verbunden. Die Rohrbefestigungsplatte 26 sorgt für sichere Befestigung der Sicherheitseinrichtung 10 an einem Rohr benachbart dem Anschluß 13 und dem Ventil 14. Der Einbau der Sicherheitseinrichtung 10 an ein existierendes Rohrsystem macht deshalb nicht die Neuverlegung der Rohre oder Ventile bzw. Änderungen deren Form notwendig. Die Rohrbefestigungsplatte 26 kann passend zu existierenden Verrohrungen und Ventilanordnungen und Stellungen ausgebildet werden, so daß die Sicherheitseinrichtung 10 den zugeordneten Anschluß 13 und/oder das Ventil 14 davor schützt, unbeabsichtigt fehlbedient zu werden.

Fig. 2, 3a und 3b stellen den Sicherheitsdeckel 12 im einzelnen dar, und zwar ist dieser mit einem hohlen inneren Raum 32 ausgestattet, um den Anschluß 13 und/oder das Ventil 14 aufzunehmen und abzudecken. Der Sicherheitsdeckel 12 hat ein offenes Ende 34 und ein Befestigungsende 36 gegenüber dem offenen Ende 34. Das Befestigungsende 36 weist die Schraubbohrung 25 auf, so daß die auszufahrende Stange 22 sicher befestigt ist und angreifen kann. Das Befestigungsende 36 weist ferner eine nach unten gerichtete, U-förmige Öffnung 42 auf, die um das Anschlußrohr 28 herumpaßt und dabei freie seitliche Bewegung des Sicherheitsdeckels 12 entlang des Anschlußrohres 28 ermöglicht. Der Sicherheitsdeckel besitzt Drehfreiheit um den auszustreckenden Arm 22, und zwar infolge der Befestigung zwischen dem Befestigungsende 36 und der Schraubbohrung 25. In Abhängigkeit von der Anwendung kann der Sicherheitsdeckel 12 so gedreht werden, daß die U-förmige Öffnung 42 horizontal ausgerichtet ist, wobei die Stellung des Anschlusses 13 und/oder des Ventils 14 visuell inspiziert werden kann. Das offene Ende 34 ist auf der entgegengesetzten Seite des halbkreisförmigen Sicherheitsdeckels 12 angeordnet und wie gezeigt handelt es sich um ein komplett offenes Ende. In Abhängigkeit von der Anwendung kann das offene Ende 34 weiter ausgreifend gestaltet sein, um einen größeren halbkreisförmigen Deckel zu bilden, um gleichzeitig das Ventil 14 abzudecken, wenn die Federausdehnungseinrichtung 22 in ihrer ausgefahrenen Stellung ist, so daß sowohl der Anschluß 13 als auch das Ventil 14 durch die Sicherheitseinrichtung 10 abgedeckt werden.

Fig. 4a und 4b zeigen eine Vorder- und eine Seitenansicht der Rohrbefestigungsplatte 26. Diese besitzt ein oberes Plattensegment 54 und ein unteres Plattensegment 56. Das obere Plattensegment 54 weist eine Durchgangsbohrung 58 zur Aufnahme und zum Halten des pneumatischen Zylinders 16 auf. Eine Mutter 59 (Fig. 1) greift an einem Schraubende des pneumatischen Zylinders 16 an, um diesen an Ort und Stelle an dem Plattensegment 54 zu befestigen. Eine untere Kante 62 des oberen Plattensegments 54 umfaßt eine erste halbkreisförmige Rohrumfassungsöffnung 64. Das untere Plattensegment 56 besitzt eine Rohrfassungskante oder -seite 68 mit einer zweiten halbkreisförmigen Rohrfassungsöffnung 72. Die erste und die zweite konkave Rohrfassungsöffnungen 64 und 72 stehen einander gegenüber, um das Anschlußrohr 28 in Umfangsrichtung zu umgeben.

Eine Klemmeinrichtung hält das obere Plattensegment 54 am unteren Plattensegment 56, um die Sicherheitseinrichtung 10 sicher an dem Anschlußrohr 28 benachbart dem Anschluß 13 zu halten. Die Klemmeinrichtung umfaßt zwei Schrauben 76 und zwei Schraubbohrungen 78 im oberen Plattensegment und zwei Bohrungen 80 im unteren Plattensegment 56. Die beiden Schrauben 76 sind in den Bohrungen 80 angeordnet und in die Bohrungen 78 hineingeschraubt, um die oberen und unteren Plattensegmente 54 und 56 am Rohr 18 anzuklemmen.

Claims (9)

1. Sicherheitseinrichtung an einem Gasversorgungssystem mit folgenden Merkmalen: eine Abdeckeinrichtung (12) zur Abdeckung eines Anschlusses (13) und/oder eines Ventils (14) des Gasversorgungssystems; eine signalabhängige Verschiebungseinrichtung (16, 22) zur Verschiebung der Abdeckeinrichtung in eine erste oder Abdeckstellung und eine zweite oder Freigabestellung, dadurch gekennzeichnet, daß eine vom Gasversorgungssystem unabhängige Steuereinrichtung (24) vorgesehen und mit der Verschiebeeinrichtung (16, 22) verbunden ist und daß die Verschiebeeinrichtung (16, 22) so ausgebildet ist, daß sie selbsttätig in die Abdeckstellung geht und nur durch einen äußeren Rückziehbefehl der Steuereinrichtung (24) in die Freigabestellung gefahren werden kann.

2. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verschiebungseinrichtung ein pneumatischer Zylinder (16) mit einer Federausfahreinrichtung (23) und einer Druckluftleitung (18) ist,
daß die Federausfahreinrichtung die Abdeckeinrichtung (12) in Richtung auf die erste Stellung drängt und in diese ausfährt und
daß der den Deckel rückziehende Zylinder auf einen entsprechenden pneumatischen Gasstrom durch die Druckluftleitung anspricht.

3. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluftleitung (18) mit einer Gassystemsteuereinrichtung verbunden und von dieser steuerbar ist, wobei die Federausfahreinrichtung des pneumatischen Zylinders nur beim Empfang des gesteuerten pneumatischen Gasstroms durch die pneumatische Leitung die Rückzugsbewegung veranlaßt.

4. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckeinrichtung ein länglicher, zylindrischer Sicherheitsdeckel ist, der an einem Arm oder einer Stange (22) der Federausfahreinrichtung des pneumatischen Zylinders befestigt ist.

5. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Sicherheitsdeckel (12) eine Schraubbohrung (25) und die Stange (22) ein entsprechendes Schraubende aufweisen, wobei der Sicherheitsdeckel auf die Stange sicher aufgeschraubt werden kann.

6. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rohrbefestigungseinrichtung (26) zur sicheren Befestigung der Sicherheitseinrichtung an einem Gasrohr (28) vorgesehen ist, das sich von dem Anschluß und/oder dem Ventil aus erstreckt.

7. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrbefestigungseinrichtung (26) folgende Teile umfaßt:
eine erste Befestigungseinrichtung (54) zur sicheren Befestigung an der Sicherheitseinrichtung,
eine zweite Befestigungseinrichtung (56) zur sicheren Befestigung an dem Gasrohr und
eine Klemmeinrichtung (76, 78) zur sicheren Befestigung der ersten Befestigungseinrichtung und der zweiten Befestigungseinrichtung aneinander, wobei die Sicherheitseinrichtung sicher an dem Gasrohr befestigt wird.

8. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Befestigungseinrichtung eine erste Platte (54) darstellt, die eine Durchgangsbohrung (58) von einer Gestalt und Abmessung aufweist, um den Rückholmechanismus durch die Durchgangsbohrung (58) hindurchgreifen zu lassen, während der Rückholmechanismus sicher gehalten wird, wobei ferner die erste Platte (54) eine erste Rohrbefestigungskante (62) abgewendet von dem Durchgangsrohr und eine erste konkave Öffnung (64) aufweist, und
daß die zweite Befestigungseinrichtung eine zweite Platte (56) darstellt, welche eine zweite Rohrbefestigungskante (68) mit einer zweiten konkaven Öffnung (72) aufweist, welche der ersten konkaven Öffnung (64) entspricht, wobei die erste und zweite konkave Öffnung (64, 72) sich gegenüberstehen und das Gasrohr (28) flexibel umgreifen können und dabei der Klemmeinrichtung (76, 78) ermöglichen, die ersten und zweiten rechteckförmigen Platten (54, 56) miteinander zu verbinden.

9. Sicherheitseinrichtung mit folgenden Merkmalen:
ein länglicher zylindrischer Sicherheitsdeckel (12) zur Abdeckung eines Anschlusses und/oder eines Ventils;
ein pneumatischer Zylinder (16) einschließlich einer Federausstreckeinrichtung (23) und einer pneumatischen Leitung (18), wobei die Federausdehneinrichtung den Sicherheitsdeckel in eine erste Stellung drängt bzw. diesen dahin verschiebt, um den Anschluß und/oder das Ventil abzudecken, wobei die pneumatische Leitung mit einer Gassystemsteuerung verbunden ist und von dieser gesteuert wird und die Federausdehneinrichtung des pneumatischen Zylinders sich nur dann zurückzieht, wenn ein äußerer Rückzugsbefehl von der Steuereinrichtung empfangen und das pneumatische Gas erfolgreich aktiviert wird, um durch die pneumatische Leitung zu fließen, wobei der Anschluß und/oder das Ventil durch den Sicherheitsdeckel abgedeckt und davor bewahrt wird, unbeabsichtigt bei einem Systemfehler oder unter einer unsicheren Betriebsbedingung rückgezogen zu werden;
eine Rohrbefestigungseinrichtung (26) zur sicheren Befestigung der Sicherheitseinrichtung an einem Gasrohr (28) nahe des Ventils, wobei die Rohrbefestigungseinrichtung eine erste Platte (54) einschließlich einer Durchgangsbohrung (58) aufweist, welche im wesentlichen die gleiche Gestalt und Abmessung der Rückzugseinrichtung aufweist und deren Durchtritt ermöglicht, wobei die Rückzugseinrichtung in Umfangsrichtung sicher gehalten wird, wobei ferner die erste Platte (54) eine erste Rohrbefestigungskante (62) mit einer ersten konkaven Öffnung (64) auf abgewendeter Seite zur Durchgangsbohrung aufweist;
die Rohrbefestigungseinrichtung umfaßt ferner eine zweite Platte (56) mit einer zweiten Rohrbefestigungskante (68) und einer zweiten konkaven Öffnung (72), die der ersten konkaven Öffnung entspricht, wobei die ersten und zweiten konkaven Öffnungen sich gegenüberstehen und auf ein Gasrohr (28) flexibel passen, und
die Rohrbefestigungseinrichtung weist ferner eine Klemmeinrichtung (76, 78) zur sicheren Befestigung der ersten und der zweiten Platte aneinander auf.