DE4404938A1 - Kapazitives, kontaktloses Betriebsüberwachungsgerät für korrosive Umgebungen - Google Patents
Kapazitives, kontaktloses Betriebsüberwachungsgerät für korrosive UmgebungenInfo
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Description
Diese Erfindung bezieht sich auf ein Betriebsüberwachungsgerät
für den Einsatz bei hochkorrosiven Umgebungsbedingungen, wie sie
etwa bei der Verarbeitung von Halbleiterwafern zu
Schaltkreischips in der Halbleiterfertigung auftreten.
Insbesondere in der Halbleiterfertigung, aber auch in anderen
Industriebereichen sind die Fertigungseinrichtungen aufgrund
einer hochkorrosiven unmittelbaren oder mittelbaren Umgebung
extremsten Bedingungen ausgesetzt. Auf
Betriebsüberwachungsgeräte wirken sich derartige korrosive
Umgebungsbedingungen in besonders hohem Maße vor allem deshalb
aus, weil die in solchen Betriebsüberwachungsgeräten
herkömmlicherweise verwendeten Metalle einer korrosiven Umgebung
nicht über längere Zeiträume hinweg standzuhalten vermögen, so
daß ein zuverlässiger und effizienter Betrieb für die gesamte
Nutzungsdauer dieser Geräte kaum möglich ist.
Die hochkorrosiven Umgebungsbedingungen sind auf die zulässige
Verwendung einer oder mehrerer gefährlicher Chemikalien in der
Halbleiterfertigung zurückzuführen, die in Form von
Flüssigkeiten oder Gasen sowie allein oder in Verbindungen mit
anderen derartigen Chemikalien eingesetzt werden. Zu diesen
Chemikalien gehören unter anderem:
Aceton
Ammonfluorid
Chlorwasserstoffsäure (Salzsäure)
Cholin
Eisen(III)-Chlorid
Ethansäure (Essigsäure)
Ethylenglykol
Fluorwasserstoffsäure (Flußsäure)
Gallusgerbsäure (Tannin)
Gelbes Blutlaugensalz
Isopropylalkohol (IPA)
Kaliumantimonyltartrat (Brechweinstein)
Kaliumhydroxid (Ätzkali)
Kaliumphosphat
Methanol
n-Butylacetat
Natriumhydroxid (Ätznatron)
PBR 1
Phosphorsäure
Photoresist-Entmetallisierbad EKC 130
PRS 1000
Salmiakgeist
Salpetersäure
Schwefelsäure
Tetramethylammoniumhydroxid (TMAH)
Wasserstoffperoxid
Zerammoniumnitrat.
Aceton
Ammonfluorid
Chlorwasserstoffsäure (Salzsäure)
Cholin
Eisen(III)-Chlorid
Ethansäure (Essigsäure)
Ethylenglykol
Fluorwasserstoffsäure (Flußsäure)
Gallusgerbsäure (Tannin)
Gelbes Blutlaugensalz
Isopropylalkohol (IPA)
Kaliumantimonyltartrat (Brechweinstein)
Kaliumhydroxid (Ätzkali)
Kaliumphosphat
Methanol
n-Butylacetat
Natriumhydroxid (Ätznatron)
PBR 1
Phosphorsäure
Photoresist-Entmetallisierbad EKC 130
PRS 1000
Salmiakgeist
Salpetersäure
Schwefelsäure
Tetramethylammoniumhydroxid (TMAH)
Wasserstoffperoxid
Zerammoniumnitrat.
Alle diese Chemikalien müssen den Fertigungseinrichtungen
zugeführt werden; dies geschieht, indem die in flüssiger Form
vorliegenden Chemikalien über spezielle Transportsysteme aus
austauschbaren Versorgungstanks über Pump- und Regelstationen
sowie über Zwischenlagerstätten geleitet werden, so daß die
Chemikalien an den Fertigungsstandorten jederzeit verfügbar
sind. Für solche Leitungssysteme für flüssige Chemikalien sind
selbstverständlich Leitungsrohre und Schläuche, Ventile und
Armaturen, häufig auch Filter und Durchflußmesser sowie weitere
zugehörige Geräte erforderlich, die zumeist aus gegenüber der
Abnutzung durch die scharfen Chemikalien beständigen
Kunststoffen gefertigt werden. Bei sämtlichen mechanischen
Komponenten besteht naturgemäß das Risiko von Auslaufverlusten,
die zu äußerst schwerwiegenden Gefahrensituationen sowohl für
die Fertigung von Halbleiterwafern und anderen Produkten wie
auch für das mit der Bedienung und Wartung der Fertigungsanlagen
und der Transportsysteme befaßte Personal führen können.
Obgleich in besonders geschützten Umgebungen bereits
kapazitive, kontaktlose Geräte wie etwa Näherungsschalter zur
Feststellung des Vorhandenseins von Flüssigkeiten und
Gegenständen in Verbindung mit in einiger Entfernung von
Betriebsschaltungen und Näherungsschaltern angebrachten
Blechsensoren erfolgreich eingesetzt werden, konnten derartige
kapazitive, kontaktlose Geräte aufgrund mangelnder
Betriebssicherheit bislang nicht in korrosiven Umgebungen
erfolgreich zur Anwendung gebracht werden.
Ziel dieser Erfindung ist unter anderem, ein
Betriebsüberwachungsgerät herzustellen, das die elektrischen
Charakteristiken eines Zielmediums innerhalb eines Zielbereichs
in korrosiver Umgebung zuverlässig feststellt. Ein derartiges
Zielmedium kann ein flüssiger oder gasförmiger Stoff sein,
dessen Vorhandensein oder Abwesenheit im Zielbereich zu
bestimmen ist. Die elektrischen Charakteristiken des
Zielmediums, d. h. dessen Kapazitanz oder Widerstand,
unterscheiden sich deutlich von denen der Luft oder anderer
fluider Umgebungsmedien im Zielbereich, in den und aus dem
heraus ein solches Zielmedium sich bewegt. Zu den korrosiven
Umgebungsbedingungen, denen der Zielbereich wie auch das
Zielmedium unterliegen, gehören Säuredämpfe, basische Dämpfe
sowie die Dämpfe anderer Chemikalien.
Ein Merkmal dieser Erfindung besteht unter anderem in der
Verwendung eines Abtastelements, das aus einem leitenden,
gegenüber der Abnutzung durch die korrosiven
Umgebungsbedingungen im Zielbereich und im Zielmedium
beständigen Kunststoff besteht. Das aus leitendem Kunststoff
gefertigte Abtastelement ist darüber hinaus beständig gegen
Säuren, Basen und andere Chemikalien, die in einigen
Einsatzbereichen in unmittelbare Berührung mit dem Abtastelement
gelangen. Der leitende Kunststoff wird durch eine
Kohlenstoffüllung oder durch Zugabe von Eisenpartikeln leitend
gemacht.
Ein weiteres Merkmal dieser Erfindung besteht in der Verwendung
derartiger Abtastelemente aus leitendem Kunststoff in Verbindung
mit einem Schaltmittel, das über die Fähigkeit zur Erkennung
geringster Stromänderungen verfügt und somit die Schaffung eines
Abtastfeldes im Zielbereich zur Feststellung von Änderungen der
elektrischen Kapazitanz des Mediums in diesem Zielbereich
ermöglicht. Wenn sich das Zielmedium in den Zielbereich bewegt,
wird eine Änderung des Stromes im Schaltmittel festgestellt, die
als Hinweis auf ein eventuelles Vorhandensein des Zielmediums
gewertet werden kann. Das Zielmedium muß hierbei nicht unbedingt
in unmittelbare Berührung mit dem Abtastelement aus leitendem
Kunststoff kommen. Es wird angenommen, daß bei Verwendung nur
eines an den Zielbereich angrenzenden Abtastelements die
Stromänderungen unmittelbar Änderungen der elektrischen
Kapazitanz im Zielbereich anzeigen, die durch das Vorhandensein
oder durch die Abwesenheit des Zielmediums im Zielbereich
herbeigeführt werden.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht in der Verwendung
zweier zusammengehöriger, in räumlichem Abstand voneinander
angebrachter, an den Zielbereich angrenzender und mit dem
Schaltmittel verbundener Abtastelemente, so daß zwischen diesen
Abtastelementen und in wenigstens einen Teil des Zielbereichs
ein Abtastfeld geschaffen wird. Das Vorhandensein des
Zielmediums im Zielbereich wird vom Schaltungsmedium angezeigt.
Die Anzeige ist bei dieser Anordnung wesentlich deutlicher als
bei Verwendung eines einzelnen an den Zielbereich angrenzenden
Elementes aus leitendem Kunststoff. In Anwendungsgebieten, bei
denen sich das Zielmedium zwischen den beiden Abtastelementen
erstreckt und diese berührt, erfolgt im Schaltungsmedium eine
ähnlich geartete Anzeige für das Vorhandensein des Zielmediums
im Zielbereich.
Ein weiteres Merkmal dieser Erfindung besteht in der
Integration eines solchen Abtastelementes aus leitendem
Kunststoff in eine funktionsbeteiligte Vorrichtung wie etwa ein
Ventil oder eine Röhrenkupplung, so daß dieses gleichfalls als
funktionsbeteiligter Bestandteil dieser Vorrichtung fungiert und
das Ziel der Erzeugung eines Abtastfeldes in einem Zielbereich
zur Feststellung der Änderung der elektrischen Charakteristiken
innerhalb dieses Zielbereichs bei Vorhandensein des Zielmediums,
d. h. wenn die Flüssigkeit in die funktionsbeteiligte
Vorrichtung einströmt, erreicht wird.
Ein weiteres Merkmal dieser Erfindung besteht darin, daß zwei
zusammengehörige Abtastabschnitte aus leitendem Kunststoff als
integraler Bestandteil und in einem Stück mit einem elektrisch
isolierenden Kunststoffabschnitt ausgebildet werden, der einem
Zielbereich ein Abtastfeld zwischen den Abtastabschnitten aus
leitendem Kunststoff gegenüberstellt und der dem Zielmedium
gegenüberliegt oder es berührt. Das Zielmedium kann den
leitenden und isolierenden Kunststoffabschnitt berühren, so daß
zwischen den Abtastabschnitten aus leitendem Kunststoff Strom
fließen kann.
Das Schaltmittel, mit dem das Abtastelement/die Abtastelemente
aus leitendem Kunststoff verbunden ist/sind, befindet sich
außerhalb der korrosiven Umgebung und ist über ein luftdicht
gegen das Abtastelement aus leitendem Kunststoff verschlossenes
Koaxialkabel mit dem Abtastelement verbunden. Das Schaltmittel
beinhaltet ein Stromfühlermedium, beispielsweise eine kapazitive
Näherungsschaltung von dem von Gordon Products, Inc. in
Brookfield, Connecticut hergestellten Typ, das die als Hinweis
auf das Vorhandensein oder die Abwesenheit des Zielmediums im
Zielbereich zu deutende Stromänderung anzeigt. Der Nutzeffekt
eines solchen Abtastmediums hängt nicht davon ab, ob das
flüssige oder gasförmige Zielmedium eines der oder beide
Abtastelemente aus leitendem Kunststoff unmittelbar berührt oder
einem solchen Element nur in räumlichem Abstand
gegenübergestellt ist.
Die für das Abtastelement und den Kabelmantel verwendeten
Kunststoffe sind gegenüber den Chemikalien in der korrosiven
Umgebung beständig und können aus einer beliebigen Anzahl
geeigneter Kunststoffe zusammengesetzt sein, so zum Beispiel aus
Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polyetheretherketon (PEEK) oder
Perfluoroalkoxy (PFA, Teflon®).
In einer der Realisierungen ist das Vorhandensein bzw. die
Abwesenheit einer Flüssigkeit in einem Rohr zu bestimmen. Das
Abtastelement aus leitendem Kunststoff kann die mit einem
Gewinde versehene Schraubenmutter einer Röhrenkupplung
beinhalten, so daß sich das Abtastfeld zumindest teilweise in
das Innere der den Zielbereich bestimmenden Röhren erstreckt.
Die Flüssigkeit in den Röhren und in der Kupplung ist das
Zielmedium, dessen Vorhandensein zu bestimmen ist. Der auf das
Abtastfeld bezogene Strom ändert sich bei Vorhandensein des
Zielmediums gegenüber der ruft oder dem Gas in den Röhren bei
Abwesenheit des flüssigen Zielmediums, so daß das Vorhandensein
bzw. die Abwesenheit des Zielmediums angezeigt wird.
In einer anderen Realisierung kann das Feldelement aus
leitendem Kunststoff unter bestimmten Bedingungen in
unmittelbare Berührung mit der Zielflüssigkeit geraten; hierbei
zeigt es als Bestandteil eines solchen
Betriebsüberwachungsgerätes an, ob die Flüssigkeit das
Feldelement berührt. Ein Beispiel ist eine bei korrosiven
Umgebungsbedingungen eingesetzte Membranarmatur, bei der das
Ventilgehäuse den Zielbereich vorgibt, die auslaufende
Flüssigkeit das Zielmedium darstellt und die Luft oder das Gas
im Ventilgehäuse das Umgebungsmedium darstellt. Ein Sprengring,
der die Membran hält und für gewöhnlich nicht mit Flüssigkeiten
in Berührung kommt, fungiert als Abtastelement aus leitendem
Kunststoff. Bei einer Undichtigkeit am Membranumfang oder bei
Bruch der Membran kommt der Sprengring/das Abtastelement in
Berührung mit der Flüssigkeit, woraufhin das
Betriebsüberwachungsgerät eine Änderung der Kapazitanz
feststellt und die geänderten Bedingungen anzeigt, so daß auf
das Austreten einer derartigen Flüssigkeit geschlossen werden
kann.
Bei einer solchen Membranarmatur kann die Meßempfindlichkeit
des Betriebsüberwachungsgerätes so angepaßt werden, daß
wahlweise das Vorhandensein oder die Abwesenheit der Flüssigkeit
im normalen Strömungsverlauf des Ventils oder in der Umgebung
des Ventilsitzes festgestellt wird.
Bei einer solchen Membranarmatur kann auch ein leitender,
beinahe vollständig von einem Isolierschlauch aus Kunststoff als
integraler Bestandteil der Membran umschlossener Ventilschaft so
mit dem Schaltmittel verbunden werden, daß er die eine Platte
eines Kondensators bildet, wobei dann der Sprengring aus
leitendem Kunststoff, d. h. das Abtastelement als zweite Platte
fungiert. Zwischen den beiden Kondensatorplatten entsteht ein
Abtastfeld im Zielbereich. Eine auslaufende Flüssigkeit mit
elektrischen Charakteristiken, die, soweit vorhanden, das
Zielmedium bildet, berührt zwar nicht beide Kondensatorplatten,
ändert jedoch die Kapazitanz zwischen diesen beiden Platten, so
daß es zu einer Änderung des Stromes im Schaltmittel kommt und
das Vorhandensein des Zielmediums, d. h. der auslaufenden
Flüssigkeit, angezeigt wird. Bei Versuchen hat sich
herausgestellt, daß die Stromänderung im Schaltmittel sechs- bis
achtmal höher ausfällt, wenn zwei
Kondensatorplatten/Abtastelemente verwendet werden, als bei
Verwendung nur eines Abtastelementes aus leitendem Kunststoff
wie oben beschrieben. Darüber hinaus hat es sich als vorteilhaft
erwiesen, den Sprengring aus leitendem Kunststoff/das
Abtastelement zu erden oder mit der geerdeten Ummantelung des
Koaxialkabels zu verbinden; der Ventilschaft wird hierbei mit
dem signalführenden zentralen Draht des Kabels verbunden. Durch
diese Anordnung werden die Auswirkungen äußerer Einflüsse wie
zum Beispiel der Berührung des Gehäuses oder der
Kunststoffabdeckung des Ventils durch eine menschliche Hand so
gering als möglich gehalten.
Bei einem anderen Aufbau eines derartigen Ventils kann der
Sprengring, der die Membran festhält, aus zwei zusammengehörigen
Abschnitten aus leitendem Kunststoff bestehen, die als
Abtastelemente fungieren und in räumlichem Abstand voneinander
integral in einen Abschnitt aus nichtleitendem Kunststoff
eingegossen sind. Zwischen den Abtastelementen und im
angrenzenden Zielbereich entsteht so ein Abtastfeld. Bei
Vorhandensein der Flüssigkeit, d. h. des Zielmediums in diesem
Bereich aufgrund einer Undichtigkeit ändert sich der Strom in
den Abtastelementen sowie im Schaltmittel. Wenn sich die
ausgelaufene Flüssigkeit die beiden Abschnitte aus leitendem
Kunststoff/die Abtastelemente unmittelbar überbrückt, wird über
die ausgelaufene Flüssigkeit/das Zielmedium Strom geleitet, und
es kommt zu einer Stromänderung im Schaltmittel.
Bei einer weiteren Form der Erfindung wird das gegenüber der
korrosiven Umgebung beständige Feldelement aus leitendem
Kunststoff so an der Kunststoff-Sichtröhre eines
Durchflußmessers angebracht, daß es das Medium innerhalb der
Sichtröhre, d. h. den Zielbereich abtastet. Bei dieser Form der
Erfindung besteht das Zielmedium aus dem beweglichen oder
vorwärtsgetriebenen Element (den "Schwimmkörper") in der
Sichtröhre, und es verfügt über andere elektrische Eigenschaften
als das andere Umgebungsmedium, d. h. die durchströmende
Flüssigkeit, in der Sichtröhre. Wenn das durchströmende
Zielmedium innerhalb der Sichtröhre bis auf die Höhe des
Abtastelementes ansteigt, ändert sich die Kapazitanz in der
Umgebung des Abtastelementes, und das Betriebsüberwachungsgerät
zeigt eine Änderung der Bedingungen an, die als eine bestimmte
Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit zu werten ist.
Bei einer weiteren Variante befinden sich zwei zusammengehörige
Abtastelemente aus leitendem Kunststoff, die jeweils mit dem
Schaltmittel verbunden sind, so daß zwischen den Elementen ein
Abtastfeld besteht, an gegenüberliegenden Seiten der Sichtröhre,
so daß sich eine größere Empfindlichkeit des
Betriebsüberwachungsgerätes aufgrund erheblich größerer
Stromänderungen bei einem Eindringen des Zielmediums in den
Zielbereich zwischen den Abtastelementen ergibt.
In ähnlicher Weise kann ein Kunststofftank als Bestandteil der
Fertigungseinrichtungen zur Aufbewahrung einer bei der Fertigung
benötigten Flüssigkeit mit einem Feldelement aus leitendem
Kunststoff ausgestattet werden, das gegenüber den korrosiven
Umgebungsbedingungen am Einsatzort des Tanks beständig ist und
als Bestandteil eines derartigen Betriebsüberwachungsgerätes
fungiert, indem es den Pegel der Zielflüssigkeit/des Zielmediums
im Tank feststellt.
Ein derartiger Kunststofftank kann auch mit zwei
zusammengehörigen, nebeneinander an der Wand des Tankes
befindlichen Abtastelementen aus leitendem Kunststoff
ausgestattet werden, zwischen denen ein sich zumindest teilweise
bis in das Innere des Tanks, d. h. in den Zielbereich
erstreckendes Abtastfeld besteht. Wenn der Flüssigkeitspegel,
d. h. der Pegelstand des Zielmediums im Tank, bis in die
Umgebung der Abtastelemente aus leitendem Kunststoff ansteigt,
zeigt eine Änderung des Stromes in den Abtastelementen und im
Schaltmittel an, daß die Flüssigkeit bis in die Nähe der
Abtastelemente vorgedrungen ist.
Wenn der Tank aus Metall besteht und mit einer
Kunststoffschutzschicht überzogen ist, können die Abtastelemente
aus leitendem Kunststoff an der Innenseite des Tanks angebracht
werden, so daß ein Abtastfeld in der Flüssigkeit im Tank oder in
deren Umgebung entsteht.
Anschlußkästen für Schutzrohrleitungen, die die Leitungsrohre
für den Chemikalientransport einschließen, können im wesentlich
auf die gleiche Weise wie Kunststofftanks oder -kessel mit
Abtastelementen aus leitendem Kunststoff zur Feststellung des
Vorhandenseins oder des Pegels aufgrund von Undichtigkeiten sich
ansammelnder Flüssigkeiten versehen werden.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß ein
Meßfühler in eine Vorrichtung wie beispielsweise ein Ventil
integriert werden kann, durch den ein Abtastfeld in einem
Zielbereich geschaffen wird, so daß die elektrischen
Charakteristiken des Umgebungsmediums des Meßfühlers sowie die
elektrischen Charakteristiken eines eventuell in den Zielbereich
einströmenden Zielmediums bestimmt werden können. Ein derartiger
Meßfühler verfügt über einen Meßspitzenabschnitt mit
konzentrischen Abtastelementen aus leitendem Kunststoff, die
durch isolierende Kunststoffelemente voneinander abgeschottet
sind, wobei alle diese Elemente aus gegenüber der Abnutzung
durch die korrosiven Umgebungsbedingungen beständigen
Kunststoffen bestehen und sämtliche konzentrischen
Kunststoffelemente, die leitenden wie auch die nichtleitenden,
integral und aus einem Stück ausgebildet und mit dem zentralen
Drahtabschnitt und dem geerdeten Schutzleiter eines
Koaxialkabels verbunden sind.
Bei allen oben beschriebenen Realisierungen und Varianten der
Erfindung kommt es zu Änderungen des Stroms im Abtastelement/in
den Abtastelementen aus leitendem Kunststoff und im
Schaltmittel, die zu optischen oder akustischen Alarmanzeigen,
zu Eichmaßanzeigen oder zu elektrischen und ähnlichen Signalen
umgesetzt und aufgrund deren Aktivitäten, so beispielsweise die
Bedienung eines Ventils, zur Behebung einer physikalischen
Änderung in bezug auf das abgetastete Zielmedium vorgenommen
werden können.
Wenn im Zusammenhang mit diesen Anwendungsgebieten leitende
Kunststoffe erwähnt werden, so handelt es sich hierbei um
Kunststoffe mit Kohlenstoffüllung oder um Kunststoffe, denen im
ganzen Material verteilte Eisenpartikel als integraler
Bestandteil beigegeben wurden. Alle derartigen für das
Abtastelement aus leitendem Kunststoff verwendeten Kunststoffe
sowie alle sonstigen zur Verwendung kommenden Kunststoffe sind
vorzugsweise gegenüber der Abnutzung durch korrosive
Umgebungsbedingungen beständig, wobei Kunststoffe mit
dementsprechenden Eigenschaften vorzugsweise aus
Polyvinylidenfluorid (PVDF) hergestellt werden, hierfür jedoch
auch Polyetheretherketon (PEEK), Perfluoroalkoxy (PFA, Teflon®)
und andere in der Technik geläufige Kunststoffe in Frage kommen.
Das aus leitendem Kunststoff gebildete kapazitive Abtastelement
ist gegenüber seiner korrosiven Umgebung beständig, so daß ein
zuverlässiges Funktionieren des Betriebsüberwachungsgeräts über
längere Zeiträume hinweg möglich wird. Es sind zahlreiche
Abwandlungen in der Formgebung des Feldelementes aus leitendem
Kunststoff entsprechend dem Einsatzbereich möglich.
Abb. 1 zeigt in perspektivischer Ansicht eine
Fertigungseinrichtung und Versorgungsrohrleitungen als
Illustration für die korrosiven Umgebungsbedingungen, unter
denen die vorliegende Erfindung zum Einsatz kommt.
Abb. 2 ist eine perspektivische Ansicht des Inneren eines
herausziehbaren Einschubes der in Abb. 1 dargestellten
Vorrichtung als detaillierte Illustration möglicher Quellen für
korrosive Umgebungsbedingungen sowie bestimmter
Verwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung.
Abb. 3 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht
unterbödig verlegter chemischer Versorgungsröhren und der
zugehörigen Schutzrohrleitungen sowie eines Anschlußkastens für
bestimmte Armaturen für die chemischen Versorgungsröhren.
Abb. 4 ist ein vergrößerter Aufriß einer T-Armatur für
chemische Versorgungsröhren mit einem Schnitt durch einen im
Detail dargestellten Teil der Armatur; hierbei wird außerdem die
Betriebsüberwachungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung in
Form eines Diagramms illustriert.
Abb. 5 ist eine vergrößerte Teilansicht, die den durch ein
Feldelement aus leitendem Kunststoff luftdicht verschlossenen
Verbindungsdraht zeigt.
Abb. 6 zeigt eine modifizierte Form der Erfindung, nämlich
deren Integration in ein Ventil.
Abb. 7 zeigt eine weitere Variante der Erfindung, nämlich
deren Integration in einen Durchflußmesser für Flüssigkeiten.
Abb. 8 ist eine Detailansicht ungefähr entlang der
Schnittlinie 8-8 in Abb. 7.
Abb. 9 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren
Variante der Erfindung; sie zeigt eine Plattform, auf der ein
Wafer-Träger unter Einbeziehung der vorliegenden Erfindung
angebracht ist.
Abb. 10 ist eine perspektivische Diagrammansicht der
Kanisterkonsole der Fertigungseinrichtung aus Abb. 1 mit
einem Teilaufriß zur Darstellung des Inneren.
Abb. 11 ist eine perspektivische Teilansicht einer
modifizierten Form der Erfindung für einen Anschlußkasten mit
bestimmten Armaturen für die chemischen Versorgungsröhren.
Abb. 12 ist eine vergrößerte Detailansicht ungefähr
entlang der Schnittlinie 12-12 in Abb. 11.
Abb. 13 ist eine vergrößerte Detailansicht ungefähr
entlang der Schnittlinie 13-13 in Abb. 12.
Abb. 14 ist eine vergrößerte Detailansicht, die Teile der
elektrischen Verbindungen in Abb. 12 zeigt.
Abb. 15 zeigte eine modifizierte Form der Erfindung zur
Verwendung für ein Ventil.
Abb. 16 ist eine Detailansicht einer modifizierten Form
der Erfindung zur Verwendung für ein Ventil entsprechend
Abb. 15.
Abb. 17 ist eine modifizierte Form der Erfindung zur
Verwendung für einen Durchflußmesser für Flüssigkeiten.
Abb. 18 ist eine vergrößerte Detailansicht einer
Ventilvorrichtung und zeigt eine modifizierte Form der
Erfindung.
Abb. 19 ist eine stark vergrößerte Detailansicht ungefähr
entlang der Schnittlinie 19-19 in Abb. 18.
Abb. 20 zeigt eine weitere Variante der Erfindung zur
Verwendung für ein Ventil.
Abb. 21 ist eine vergrößerte Detailansicht der in
Abb. 20 gezeigten Form der Erfindung.
Abb. 22 ist eine vergrößerte Detailansicht im wesentlichen
entlang der gestrichelten Linie 22-22 in Abb. 21.
Abb. 22A ist eine vergrößerte Detailansicht ungefähr
entlang der Schnittlinie 22A-22A in Abb. 22.
Abb. 23 ist eine stark vergrößerte Detailansicht eines
Teils der in Abb. 21 gezeigten Vorrichtung.
Abb. 24 ist eine perspektivische Detailansicht einer
modifizierten Form der Erfindung zur Verwendung für einen
Versorgungskessel oder -tank.
Abb. 25 ist eine vergrößerte Detailansicht ungefähr
entlang der Schnittlinie 25-25 in Abb. 24.
Abb. 26 zeigt eine weitere Variante der Erfindung in der
in den Abb. 24 und 25 dargestellten Form.
Abb. 1 zeigt einen Teil einer Fertigungseinrichtung (10)
zur Bearbeitung von Halbleiter-Wafern bei der Herstellung von
Schaltkreischips zur Illustration einer Beispielquelle für die
korrosiven Umgebungsbedingungen, unter denen die vorliegende
Erfindung zum Einsatz kommt. Die Fertigungseinrichtung wird
verallgemeinernd mit der Ziffer 10 bezeichnet; mit der
Illustration soll unterstrichen werden, daß die meisten
Komponenten solcher Fertigungseinrichtungen korrosiven
Umgebungsbedingungen ausgesetzt sind. Zwar findet diese
Fertigungseinrichtung (10) ausschließlich in der
Halbleiterfertigung bei der Bearbeitung von Halbleiter-Wafern
zur Herstellung von Schaltkreischips Verwendung; ähnlich
geartete korrosive Umgebungsbedingungen herrschen jedoch mit
Sicherheit auch in anderen Industriezweigen bei der Verwendung
anderer Bearbeitungseinrichtungen sowie anderer chemischer
Transport- und Lagerungseinrichtungen.
Hinsichtlich der in Abb. 1 dargestellten
Fertigungseinrichtung (10) gilt, daß alle bedeutenden
Komponenten der Fertigungseinrichtung den verallgemeinernd durch
die Ziffer 11 bezeichneten korrosiven Umgebungsbedingungen
unterworfen sind, insbesondere die Kanisterkonsole (12), die
Bearbeitungskonsole (813) und die Lösungskonsole (14).
Die Kanisterkonsole kann, wie in Abb. 10 gezeigt, eine
Anzahl von Tanks oder Kesseln (15) beinhalten, die den Tanks
(15) über Armaturen (16) und Röhren (17) entnommene
Bearbeitungschemikalien zur Verwendung in der
Bearbeitungskonsole (13) enthalten. Im Inneren der
Kanisterkonsole herrschen aufgrund des ständigen Vorhandenseins
von Bearbeitungschemikalien, die den in zeitlichen Abständen
über die abnehmbaren Abdeckungen (18) nachgefüllten Tanks (15)
entnommenen werden, natur gemäß korrosive Umgebungsbedingungen
(11). Wie der Abbildung zu entnehmen ist, verfügt die
Kanisterkonsole über einen Deckel bzw. eine Abdeckung (19) für
den Zugang zum Inneren der Konsole, wenn das Nachfüllen der
Tanks mit Chemikalien erforderlich wird. Bei manchen
Einrichtungen sind derartige Tanks direkt an eine in einiger
Entfernung befindliche Chemikalienversorgung angeschlossen; die
Konsole (12) ist jedoch auch in diesem Fall den korrosiven
Umgebungsbedingungen (11) ausgesetzt.
Die Bearbeitungskonsole (13) beinhaltet Bearbeitungskammern, in
denen die Silizium-Wafer in der Praxis unterschiedlichen
Chemikalien ausgesetzt sind; derartige Bearbeitungskammern sind
in der einschlägigen Technik geläufig und allgemein in den
bestehenden US-Patenten 3.990.462, 4.197.000 und 4.286.541
dargestellt. Darüber hinaus enthält die Bearbeitungskonsole
Rohrleitungen, Armaturen und Ventile, bei denen gelegentlich
Undichtigkeiten auftreten können, so daß in der
Bearbeitungskonsole korrosive Umgebungsbedingungen entstehen.
Die Lösungskonsole (14) verfügt über unterschiedliche Geräte,
die zur Steuerung des Durchflusses der in die
Bearbeitungskonsole (13) eingeleiteten Chemikalien dienen oder
anderweitig mit diesem in Beziehung stehen; diese Geräte
befinden sich in einem herausziehbaren Einschub (20), der bei
Wartungsvorgängen den leichten Zugang zu allen Geräten
ermöglicht. Dieser Einschub ist in Abb. 2 dargestellt;
daneben zeigt die Abbildung eine Anzahl von Geräten, die mit dem
Durchfluß der Chemikalien in Beziehung stehen, unter anderem
Ventile (21), T-Armaturen (22), Rohrleitungen (17), einen
Durchflußmesser (23) und Lösungsfilter (24). Bei vielen
Installationen sind die in Abb. 2 gezeigten Rohrleitungen,
Ventile und Armaturen jeweils in weitaus größerer Anzahl
vorhanden; hier Soll jedoch vor allem unterstrichen werden, daß
im Inneren der Lösungskonsole (14) korrosive
Umgebungsbedingungen (11) herrschen.
Abb. 1 zeigt im weiteren einen Zwischenraum (25) unterhalb
des Bodens (26), durch den sich Versorgungsröhren oder
-leitungen (27) zur Versorgung unterschiedlicher
Bearbeitungseinrichtungen mit flüssigen Chemikalien erstrecken.
Die Röhren (27) sind im allgemeinen von Schutzrohrleitungen (28)
und Anschlußkästen oder -gehäusen (29) zwischen mehreren
Rohrleitungen (28) umschlossen, in denen sich T-Armaturen und
diverse zugehörige Armaturen bzw. Röhren (27) zum Zusammenfügen
der Röhren oder Leitungen (27) befinden. Im Zwischenraum (25)
unterhalb des Bodens (26) herrschen korrosive
Umgebungsbedingungen (11), wie dies mit Sicherheit auch im
Inneren (29.1) des Anschlußkastens (29) der Fall ist.
Wie insbesondere Abb. 4 zu entnehmen ist, beinhaltet ein
im allgemeinen durch die Ziffer 30 bezeichnetes
Betriebsüberwachungsgerät die Armatur (22) zur Feststellung des
Vorhandenseins oder der Abwesenheit der Flüssigkeit (31), die
auch als Zielmedium bezeichnet wird, innerhalb des offenen
Inneren (22.1) der Armatur, das auch als Zielbereich bezeichnet
wird. Bei der Flüssigkeit (31) kann es sich um eine der
zahlreichen Chemikalien handeln, die zur Bearbeitungseinrichtung
transportiert werden. Wenn die Flüssigkeit (31) im offenen
Inneren, d. h. im Zielbereich (22.1) nicht vorhanden ist oder
fehlt, befindet sich dort ein Gas; hierbei handelt es sich in
den meisten Fällen um Luft, in einzelnen Fällen kann sich jedoch
auch ein Schutzgas, beispielsweise Stickstoff, im offenen
Inneren (22.1) befinden. Ein derartiges, bei Abwesenheit der
Flüssigkeit (31) im offenen Inneren (22.1) vorhandenes Gas läßt
sich als Umgebungsmedium bezeichnen. Derartige Umgebungsmedien
weisen elektrische Charakteristiken auf, die sich hinreichend
von den elektrischen Charakteristiken der Flüssigkeit (31)
unterscheiden, so daß dieser Unterschied feststellbar ist. Wie
in der Abbildung dargestellt, wird das offene Innere/der
Zielbereich (22.1), in dem sich die Flüssigkeit/das Zielmedium
(31) befindet, vom Armaturgehäuse (38) und den Rohrleitungen
(17) gebildet.
Grundlegende Komponenten des Betriebsüberwachungsgerätes (30)
sind eine Spannungsversorgung und stromfühlende Schaltmittel,
die verallgemeinernd durch eine gestrichelte Linie (32)
bezeichnet sind; sie befinden sich vorzugsweise außerhalb der
korrosiven Umgebung (11) und umfassen einen kapazitiven
Näherungsschalter bzw. ein Stromfühlgerät (31) des von Gordon
Products, Inc. in Brookfield, Connecticut hergestellten und
vertriebenen Typs, vorzugsweise Modell PC 131/132. Das
Schaltmittel (32) beinhaltet eine Stromversorgung (34), die den
Schalter (33) über ein Bündelleiterkabel (35) mit elektrischem
Strom versorgt. Dieser Typ eines Näherungsschalters oder
Stromfühlgerätes (33) wird für sämtliche Realisierungen der hier
geoffenbarten Erfindung verwendet.
Der kapazitive Näherungsschalter (33) ist darüber hinaus über
ein Verbindungsmittel (36), das aus einem Koaxialkabel besteht,
mit einem Abtastelement (37) verbunden, das bei diesem Gerät
einen funktionsbeteiligten Bestandteil der Armatur (22) und im
besonderen eine Schraubenmutter darstellt, die zur
Festklammerung des Endes der Rohrleitungen (17) am
Gehäuseabschnitt (38) der Armatur dient. Es wird ersichtlich,
daß die Armatur (22) ein bezüglich des Zielmediums/der
Flüssigkeit (31) funktionsbeteiligtes Betriebsmittel darstellt,
indem der Gehäuseabschnitt (38) der Armatur (22) einen
Durchströmkanal oder ein Führungsmittel für die Flüssigkeit (31)
bildet und die Armatur (22) die verschiedenen Teilstücke der
Rohrleitung (17) miteinander verbindet, damit die Flüssigkeit
wie vorgesehen transportiert werden kann. Die Armatur (22)
besteht zur Gänze aus einem gegenüber der Abnutzung durch die
korrosiven Umgebungsbedingungen (11) sowie gegenüber der
Flüssigkeit (31) beständigen Kunststoff; bei dieser Flüssigkeit
kann es sich um ein starke Säure oder Base oder um eine andere
bislang erwähnte oder sonstige zu transportierende Chemikalie
handeln. Ein typischerweise bei der Herstellung der Armatur (22)
und der Röhren (17) verwendetes Material ist ein Fluoropolymer-
Kunststoff, der als Perfluoroalkoxy oder mit dem Warenzeichen
Teflon® PFA bezeichnet wird. Die Schraubenmuttern (39) an der
Armatur (22) werden aus ähnlichen Materialien hergestellt,
ebenso die Rohrleitung (17), mit der die Armatur (22) verbunden
ist.
Das funktionsbeteiligte Abtastelement, d. h. die
Schraubenmutter (27) besteht aus einem leitenden Kunststoff,
also einem Kunststoff mit Kohlenstoffüllung oder einem
Kunststoff mit beigemengten, Eisenpartikeln. Die Leitfähigkeit
des Kunststoff-Abtastelements/der Schraubenmutter (37) ist von
größter Wichtigkeit. Für die Herstellung des Abtastelements/der
Schraubenmutter (37) im Spritzguß steht eine ganze Reihe von
leitend gemachten Kunststoffen zur Auswahl; hierbei ist es
unabdinglich, daß der für das Abtastelement/die Schraubenmutter
(37) verwendete Kunststoff gegenüber der Abnutzung durch die
korrosiven Umgebungsbedingungen (11) beständig ist. Ein
vorzugsweise für das Abtastelement (37) zu verwendender
Kunststoff ist Polyvinylidenfluorid (PVDF). Ansonsten kann das
Material auch aus Polyetheretherketon (PEEK) oder
Perfluoroalkoxy (PFA, Teflon®) bestehen. In der Technik sind mit
Sicherheit weitere geeignete Kunststoffe geläufig.
Leitende Kunststoffe wie die für das Abtastelement/die
Schraubenmutter (37) verwendeten werden in Norm Nr. 541 der
ELECTRONIC INDUSTRY ASSOCIATION als Materialien beschrieben, die
über einen spezifischen Oberflächenwiderstand von maximal 105 Ohm
pro Quadrat und einen spezifischen Volumen-Widerstand von
maximal 105 Ohm-cm entsprechend einer Prüfung mit ASTMD 257
verfügen. Derartige Kunststoffe sind bei allen in dieser
Offenbarung genannten Beispielen zur Fertigung der Elemente aus
leitendem Kunststoff/der Abtastelemente geeignet. Darüber hinaus
definiert die ELECTRONIC INDUSTRY ASSOCIATION einen Kunststoff
mit Kohlenstoffüllung als statisches Dissipativ, wenn der
Bereich des spezifischen Oberflächenwiderstands im Bereich 105
bis 1012 pro Quadrat und der spezifische Volumen-Widerstand im
Bereich 105 bis 1012 Ohm-cm liegt. Kunststoffe mit Werten am
unteren Ende dieser Bereiche können auch bei der Fertigung des
Abtastelements aus leitendem Kunststoff (37) herangezogen
werden.
Das Doppelzweck-Abtastelement aus leitendem Kunststoff/die
Schraubenmutter (37) baut bei der Aufladung mit vom Schalter
(33) her kommender Spannung ein Abtastfeld oder
elektrostatisches Feld (40) auf, das das Zielmedium/die
Flüssigkeit (31) ganz oder teilweise erfaßt.
Es wird ersichtlich, daß sich Spannungsversorgung und
kapazitanzfühlendes Schaltmittel (32) zwar außerhalb des
Bereichs mit korrosiven Umgebungsbedingungen (11) befinden, daß
sich jedoch ein Endabschnitt (36.1) des Koaxialkabels (36) in
einzelne Abschnitte des Bereichs mit den korrosiven
Umgebungsbedingungen (11) und durch diese hindurch erstreckt und
über eine zum Leiten elektrischen Stroms geeignete Verbindung an
das Abtastelement aus leitendem Kunststoff/an die
Schraubenmutter (37) angeschlossen ist. Das Ende des
Koaxialkabels (36) ist unter luftdichtem Verschluß mit dem
leitenden Kunststoff des Abtastelementes/der Schraubenmutter
(37) verbunden, was durch Einschließen bei der Herstellung der
Schraubenmutter (37) im Spritzguß erreicht werden kann, so daß
zwischen dem Kabel und dem leitenden Kunststoff der
Schraubenmutter (37) ein luftdichter Verschluß entsteht.
Wie in Abb. 5 im Detail dargestellt, verfügen das Kabel
(36) und dessen Endabschnitt (36.1) über einen inneren Leiter-
oder Drahtabschnitt (41), dessen Endabschnitt in den leitenden
Kunststoff des Abtastelements/der Schraubenmutter (37)
eingebettet ist und diesen berührt. Der Draht (41) ist von einem
flexiblen, röhrenförmigen Schutzmittel aus Kunststoff (41.2)
umgeben, das den Draht (41) von den korrosiven
Umgebungsbedingungen (11) abschirmt und eine Isolierung (42)
beinhaltet. Ein geerdeter Schutzleiter aus Metall (43) umgibt
die Isolierung (42) und schirmt den Draht (41) ab. Das
röhrenförmige Schutzmittel (41.2) für das Kabel (36) und für
dessen Endabschnitt (36.1) beinhaltet eine röhrenförmige und
flexible äußere Umhüllung (44), die aus einem gegenüber der
Abnutzung durch die korrosiven Umgebungsbedingungen (11)
beständigen Kunststoff besteht; hierbei besteht diese Umhüllung
(44) vorzugsweise aus einem Fluoropolymer wie beispielsweise
Perfluoroalkoxy (Teflon® PFA). Das röhrenförmige Schutzmittel
(41.2) umfaßt darüber hinaus einen Kunststoffröhren- oder
Endabschnitt (45), der durch Wärmeschrumpfung abdichtend am Ende
des Kabels (36) angebracht wird und in den leitenden Kunststoff
der Schraubenmutter (37) eingebettet ist, so daß er den
Endabschnitt (41.1) des Drahtes fest umgreift und die
Metallummantelung (43) gegen den leitenden Kunststoff des
Abtastelements/der Schraubenmutter (37) isoliert. Durch die
Wärmeschrumpfung der Rohrleitung (45) wird diese auch zur
Abdichtung mit der Umhüllung (44) gebracht. Die Rohrleitung (45)
besteht ebenfalls aus einem gegenüber der Abnutzung durch die
korrosiven Umgebungsbedingungen beständigen Kunststoff,
vorzugsweise aus einem Fluoropolymer-Kunststoff, der als
Perfluoroalkoxy (Teflon® PFA) bezeichnet wird. Wichtig hierbei
ist, daß die Kunststoffe für die Umhüllung (44) und die
Rohrleitung (45) eine höhere Schmelztemperatur aufweisen als der
leitende Kunststoff des Abtastelements/der Schraubenmutter (37),
damit Umhüllung (44) und Rohrleitung (45) beim Einschließen der
Schraubenmutter (37) im Spritzguß unversehrt bleiben.
Es wird ersichtlich, daß an der mit der Ziffer 46 bezeichneten
Stelle ein luftdichter Verschluß zwischen dem leitenden
Kunststoff des Abtastelements/der Schraubenmutter (37) und dem
Endabschnitt des Kabels (36.1), genauer gesagt der Rohrleitung
(45), vorliegt. Der Endabschnitt (36.1) des Kabels (36), das
sich durch den Bereich mit korrosiven Umgebungsbedingungen
erstreckt, schirmt dementsprechend den Draht (41) von den hierin
herrschenden korrosiven Umgebungsbedingungen ab und bildet eine
positive Verbindung zum leitenden Kunststoff des
Abtastelements/der Schraubenmutter (37). Ein Koaxialkabel (36)
vom gleichen Typ mit dem Schutzmittel (41.2) wird in sämtlichen
Realisierungen der hier geoffenbarten Erfindung verwendet.
In bezug auf Abb. 4 und den kapazitiven Näherungsschalter
(33) gilt weiterhin, daß die Steuerungsschaltung (33.1) die
Spannung von der Stromversorgung zum Draht (41) sowie in den
leitenden Kunststoff des Abtastelements/der Schraubenmutter (37)
überträgt und die Kapazitanz der Zielflüssigkeit (31) abtastet.
Ein elektronisches oder sonstiges Schaltgerät (33.2) dient als
Ausgang für den Schalter (33), um so eine Anzeige für die
festgestellte Kapazitanz und das Vorhandensein oder die
Abwesenheit der Zielflüssigkeit (31) zur Verfügung zu stellen.
Der Ausgang vom Schalter (33.2) ist über das Bündelleiterkabel
(35) und über den Leiter (47) mit einer gleichfalls außerhalb
des Bereichs mit den korrosiven Umgebungsbedingungen (11)
gelegenen Steuerungsvorrichtung (48) verbunden. Der Schalter
(33) verfügt darüber hinaus über eine Empfindlichkeitsregelung
(33.3), die mittels einer externen Schraube (33.4) betätigt wird
und die Einstellung des gewünschten Empfindlichkeitsbereichs
ermöglicht. Als Betriebsanzeige für den Schalter bei der
Anpassung der Empfindlichkeit ist eine Anzeigeleuchte (33.5)
vorhanden.
Das Ausgangssignal der vom Leiter (47) mit Anzeigeinformationen
versorgten Steuerung (48) kann zur Aktivierung einer akustischen
Alarmeinheit (49), eines Seitenwechselspeichers (50) oder eines
Bildschirms mit einer Kathodenstrahlröhre (51) zur Weitergabe
der Anzeigeinformationen an das Bedienpersonal dienen, oder es
kann zur Aktivierung eines mit dem Steuerungssystem für die
Zielflüssigkeit in Beziehung stehenden Ventils (52) herangezogen
werden.
Bei der in Abb. 6 dargestellten Form der Erfindung
beinhaltet das Ventil (21) eine betriebsbezogene Vorrichtung mit
direkt auf das Zielmedium bezogener Funktion; in diesem Falle
handelt es sich bei dem Zielmedium um die aufgrund von
Undichtigkeiten in die offenen Zwischenräume (53) innerhalb des
Ventilgehäuses eingedrungen und dort festgestellte
Zielflüssigkeit (31.1). Derartige Zwischenräume (53) bilden
einen Zielbereich, der für gewöhnlich leer ist und keinerlei
Flüssigkeiten enthält. Das offene Innere, d. h. die
Zwischenräume (53) sind normalerweise mit Luft oder einem
anderen Gas, so etwa mit Stickstoff, gefüllt; dieses Gas läßt
sich als Umgebungsmedium bezeichnen und ohne weiteres von der
aufgrund von Undichtigkeiten ausgetretenen Flüssigkeit/dem
Zielmedium (31.1) unterscheiden. Die Zwischenräume (53) lassen
sich auch als Undichtigkeitsverläufe bezeichnen, da im Falle
eines Bruchs oder einer sonstigen Undichtigkeit der Membran (57)
die aus dem Strömungsverlauf austretende Flüssigkeit (31) einen
Teil der Zwischenräume/des Zielbereichs (53) einnimmt. Beim
normalen Strömungsverlauf (54) in der Umgebung des Ventilsitzes
(55) klappt dieser abwechselnd auf und zu, um die anströmende
Flüssigkeit hindurchzulassen bzw. zu blockieren; dieser
Mechanismus wird von einem Ventilelement (56) gesteuert, das
einen Bestandteil der Ventilmembran (57) bildet, deren periphere
Abschnitte zwischen einer Schulter (58), die einen Bestandteil
des Umfassungsmittels, d. h. des Ventilgehäuses (59) bildet, und
einem Sprengring (60) aus leitendem Kunststoff festgeklammert
sind; letzterer fungiert darüber hinaus als Abtastelement für
das kapazitive, kontaktlose Betriebsüberwachungsgerät (30.1) und
erzeugt in den Zwischenräumen/dem Zielbereich (53) ein
Abtastzone, die auch die aufgrund einer Undichtigkeit
ausgetretene Flüssigkeit/das Zielmedium (31.1) soweit vorhanden,
umfaßt. Der Sprengring/das Abtastelement (60) beinhaltet einen
funktionsbeteiligten Bestandteil des Ventils (21) und befindet
sich in dichtem Abstand zum Zielbereich/zu den Zwischenräumen,
in die aufgrund einer Undichtigkeit Flüssigkeit eingedrungen ist
(53). Das Abtastelement (60) besteht aus leitendem Kunststoff,
der gegenüber der Abnutzung durch die korrosiven
Umgebungsbedingungen (11) sowie gegenüber der Abnutzung durch
die bei Undichtigkeiten austretende Flüssigkeit (31.1) beständig
ist (siehe Beschreibung der Schraubenmutter (37) in den
Abb. 4 und 5). Das Ventil (21) verfügt über herkömmliche
Armaturen (61) sowie über eine Knebelmutter (62) zur Befestigung
eines Abschnittes der Rohrleitung (17) am Ventil zum
Transportieren der Flüssigkeit (31).
Bei der Spannungsversorgung und dem kapazitanzfühlenden
Schaltmittel (32) handelt es sich um die gleichen wie die in
Abb. 4 dargestellten; diese sind über ein Koaxialkabel (36)
angeschlossen, dessen Endabschnitt (36.1) sich durch den Bereich
mit korrosiven Umgebungsbedingungen sowie durch eine geeignete
Öffnung (63) im Ventilgehäuse erstreckt, so daß der Endabschnitt
(36.1) mit dem Feldelement aus leitendem Kunststoff/dem
Sprengring (60) in der gleichen Weise verbunden ist, wie im
Zusammenhang mit Abb. 5 beschrieben. Der kapazitive
Näherungsschalter (33) des Schaltmittels (32) wird in Reaktion
auf die Kapazitanzänderung angepaßt, die auftritt, wenn infolge
eines Bruchs der Membran (58) oder ähnlicher derartiger
Störungen das Zielmedium/die aufgrund einer Undichtigkeit
ausgetretene Flüssigkeit (31.1) im Zielbereich/im
Undichtigkeitsverlauf (53) vorhanden ist. Die von der
Spannungsversorgung und dem kapazitanzfühlenden Schaltmittel
(32) weitergegebenen Anzeigeinformationen führen naturgemäß zur
Aktivierung einer Alarmeinheit, eines Seitenwechselspeichers
oder eines anderweitigen funktionsbeteiligten Gerätes, wie im
Zusammenhang mit Abb. 4 beschrieben.
Das Ventilgehäuse (59) besteht ebenso wie die Membran (58) aus
Kunststoff, beispielsweise auch Perfluoroalkoxy (Teflon® PFA),
das gegenüber der Abnutzung durch die korrosiven
Umgebungsbedingungen (11) sowie gegenüber der das Ventil
durchströmenden Flüssigkeit (31) beständig ist. Das Ventil (21)
kann manuell betätigt oder pneumatisch gesteuert werden, um den
betriebsmäßig mit der Membran (58) verbundenen Betriebsschaft
(64) zu verschieben.
Ein Betriebsüberwachungsgerät (130.1) wie das in Abb. 15
dargestellte beinhaltet ein Ventil (121), das dem Ventil (21) in
Abb. 6 weitgehend entspricht, diesem gegenüber jedoch
einige im folgenden vermerkte Abweichungen aufweist. Das
Ventilgehäuse/das Umfassungsmittel (159) ist korrosiven
Umgebungsbedingungen (11) ausgesetzt und beschreibt ein offenes
Inneres/Zwischenräume (153), die den Zielbereich mit
einschließen, in dem sich bei Beschädigung oder Bruch der
Ventilmembran (157) die aufgrund der Undichtigkeit ausgelaufene
Flüssigkeit/das Zielmedium (131) ansammelt. Wenn in den inneren
Zwischenräumen/im Zielbereich (153) keine aufgrund einer
Undichtigkeit ausgelaufene Flüssigkeit (131) vorhanden ist, sind
die Zwischenräume (153) mit Luft oder einem anderen Gas als
Umgebungsmedium gefüllt. An einem Sprengring (160) innerhalb des
Ventilgehäuses (159) ist die Membran (157) befestigt; der
Sprengring (160) dient darüber hinaus als elektrisch leitfähiges
Abtastelement und fungiert somit als Bestandteil des
Betriebsüberwachungsgerätes (130.1). Der Sprengring (160)
besteht aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff, der
gegenüber der Abnutzung durch die korrosiven
Umgebungsbedingungen und gegenüber den in der Umgebung des
Rings/des Abtastelements (160) auftretenden Flüssigkeiten
beständig ist. Ein zweites elektrisch leitfähiges Abtastelement
(164) beinhaltet einen Ventilschaft, der das Ventilelement (156)
der Membran (157) steuert; der Ventilschaft wird auf in der
Technik geläufige Weise durch einen pneumatischen Kolben im
Ventilgehäuse gesteuert. Der Ventilschaft (164) kann aus Metall
oder aus einem leitenden Kunststoff hergestellt sein; er ist von
den offenen inneren Zwischenräumen (153) des Ventilgehäuses
durch eine röhrenförmige Schutzwand (164.1) abgetrennt, die aus
dem gleichen Kunststoff besteht wie die Membran (157) und in
diese integriert ist; sie ist somit gegenüber der Abnutzung
durch die Flüssigkeiten, die das Ventil durchströmen, beständig.
Bei der Spannungsversorgung und dem kapazitanzfühlenden
Schaltmittel (32) handelt es sich um die gleichen wie die in
Abb. 4 dargestellten; der Näherungsschalter/das Abtastgerät
(33) ist über ein Koaxialkabel (36) an die elektrisch
leitfähigen Abtastelemente (160 und 164) angeschlossen. Der
Endabschnitt (36.1) des Koaxialkabels erstreckt sich durch den
Bereich mit korrosiven Umgebungsbedingungen (11) in das
Ventilgehäuse (159), und das Schutzmittel (41.2) des Kabels
schließt sowohl den Drahtabschnitt (41) wie auch den geerdeten
Schutzleiterabschnitt (43) luftdicht ab. Bei dieser Realisierung
der Erfindung ist der Drahtabschnitt (41) des Koaxialkabels
durch eine Klammerungsvorrichtung (164.1) mit dem Ventilschaft
(164) verbunden. Der geerdete Schutzleiterabschnitt (43) ist mit
dem Verschlußelement aus leitendem Kunststoff/dem Sprengring
(160) verbunden. Spannungsversorgung und Abtastschaltmittel (32)
errichten zwischen den beiden elektrisch leitfähigen
Abtastelementen (160, 164) sowie im Zielbereich ein Abtastfeld.
Wenn die aufgrund von Undichtigkeiten ausgetretene
Flüssigkeit/das Zielmedium (131.1) im Zielbereich an die Stelle
des Umgebungsmediums (153) tritt, kommt es aufgrund des
Unterschiedes zwischen den elektrischen Charakteristiken der
infolge von Undichtigkeiten ausgetretenen Flüssigkeit einerseits
und den elektrischen Charakteristiken des Umgebungsmediums
andererseits zur einer Änderung des am Abtastgerät/am Schalter
(33) festgestellten Stromes, so daß es zur Weitergabe von
Anzeigeinformationen über das Ausgangskabel (35) in der im
Zusammenhang mit Abb. 4 beschriebenen Weise kommt. Da für
das Betriebsüberwachungsgerät (130.1) zwei getrennte leitende
Abtastelemente (160, 164) zur Schaffung eines Abtastfeldes im
Zielbereich (153) verwendet werden, ist das in dieser Weise
geschaffene Abtastfeld beträchtlich intensiver als das mit Hilfe
der in Abb. 6 gezeigten Methode geschaffene Feld, so daß
die vom Schalter/vom Abtastgerät (30) festgestellte Änderung des
Stromes erheblich, nämlich um den Faktor sechs bis acht größer
ausfällt und ein deutliches Ableseergebnis zu erzielen ist, das
das Vorhandensein des Zielmediums/der aufgrund von
Undichtigkeiten ausgetretenen Flüssigkeit (131.1) anzeigt.
Es hat sich herausgestellt, daß äußere Einflüsse, wie etwa das
Berühren des Ventilgehäuses (159) durch eine menschliche Hand,
keine Auswirkungen auf den Betrieb des
Betriebsüberwachungsgerätes haben und die Wahrscheinlichkeit
falscher Ableseergebnisse oder Anzeigen äußerst gering ist, wenn
das Abtastelement aus leitendem Kunststoff/der Sprengring (160)
mit dem geerdeten Schutzleiterabschnitt (43) verbunden ist.
Bei der in Abb. 16 gezeigten Form der Erfindung ist das
Ventil (221) im wesentlichen das gleiche wie das in Abb. 15
dargestellte; es weist diesem gegenüber aber einige im folgenden
vermerkte Abweichungen auf. Das Ventil (221) ist in einen
Bereich mit korrosiven Umgebungsbedingungen (11) eingeschlossen,
und der Ventilschaft (264) ist bei dieser Form der Erfindung
nicht wie in Abb. 15 gezeigt mit dem Schaltmittel (32)
verbunden. Der Sprengring (260), der zur Befestigung der
Ventilmembran dient, wird beim Spritzguß mit einem
Abstandshalterabschnitt aus elektrisch isolierendem Kunststoff
(260.1) versehen, der in einem Stück mit zwei Abschnitten aus
leitendem Kunststoff (260.2, 260.3) geformt wird und in diese
integriert ist; letztere fungieren als die beiden aus leitendem
Kunststoff bestehenden Abtastelemente des
Betriebsüberwachungsgerätes (230. 1). Der Abstandshalterabschnitt
(260.1) und die leitenden Abschnitte (260.2, 260.3) bestehen
alle aus einem gegenüber der Abnutzung durch die korrosiven
Umgebungsbedingungen und durch die das Ventil durchströmenden
Flüssigkeiten beständigen Kunststoff. Wie in der Abbildung
gezeigt, ist der innere Endabschnitt (36.1) des Koaxialkabels
luftdicht gegenüber den beiden Abtastelementen (260.2, 260.3)
verschlossen; der Drahtabschnitt (41) ist mit dem einen
Abtastelement (260.3) verbunden, der geerdete
Schutzleiterabschnitt (43) hingegen ist mit dem anderen
Abtastelementabschnitt (260.2) verbunden. Bei Vorhandensein
einer aufgrund von Undichtigkeiten ausgetretenen Flüssigkeit/des
Zielmediums innerhalb des Ventilgehäuses tritt diese an die
Stelle eines Teils des Umgebungsmediums Luft; das Zielmedium
umfaßt und berührt dann beide Abtastelemente aus leitendem
Kunststoff (260.2, 260.3) und fungiert somit in den meisten
Fällen als Stromweg zwischen den Elementen (260.2, 260.3), so
daß es zu einer Änderung des Stromes am Schalter/am
Abtastelement (33) kommt und das Vorhandensein der aufgrund von
Undichtigkeiten ausgetretenen Flüssigkeit/des Zielmediums, wie
im Zusammenhang mit Abb. 15 beschrieben, angezeigt wird.
Bei der in Abb. 7 und 8 gezeigten Form der Erfindung ist
in das Betriebsüberwachungsgerät (30.2) ein Durchflußmesser (23)
integriert, der ein bezüglich des Zielmediums
funktionsbeteiligtes Betriebsmittel darstellt, wobei das
Zielmedium in diesem Fall ein "Schwimmkörper", d. h. ein linear
vorwärtsgetriebenes Element (65) ist. Bei dem
vorwärtsgetriebenen Element (65) handelt es sich nicht um einen
Schwimmkörper im herkömmlichen Sinne; vielmehr scheint dieser
nach oben zu steigen, wenn die Flüssigkeit L beim Durchströmen
des Durchflußmessers nach oben steigt. Der Durchflußmesser
umfaßt einen oberen und einen unteren Gehäuseabschnitt (66 bzw.
67), zwischen denen sich ein Umfassungsmittel/eine transparente
Sichtröhre (68) erstreckt. Das Innere (68.1) der Sichtröhre (68)
stellt den Zielbereich dar, in dem sich der Schwimmkörper/das
Zielmedium (65) bewegt. Die Flüssigkeit L stellt das
Umgebungsmedium dar, das vom Schwimmkörper/vom Zielmedium (65)
verdrängt wird. Die Gehäuseabschnitte sind durch Knebelmuttern
(69) mit den benachbarten Röhren (70) verbunden, durch die die
Flüssigkeit L in den Durchflußmesser hinein- und von diesem
wegtransportiert wird. Ein Nadelventil (71) kann durch einen
handbetriebenen Griff (72) auf einen Ventilsitz (73) bewegt
werden; hierdurch wird die Strömung der Flüssigkeit durch den
Durchflußmesser geregelt. Der Schwimmkörper/das
vorwärtsgetriebene Element (65) gleitet in der Sichtröhre auf
Führungsmitteln mit einer starren Stange (74) auf und ab. Alle
Komponenten des Durchflußmessers bestehen aus Kunststoffen,
beispielsweise aus PVDF oder PFA, die gegenüber der Abnutzung
durch die Chemikalien in der Flüssigkeit L und in der korrosiven
Umgebung (11) beständig sind. Die Gehäuseabschnitte (66, 67)
können mit Hilfe von Knebelmuttern (76) an einer
Befestigungswand (75) angebracht sein.
Das Betriebsüberwachungsgerät (30.2) beinhaltet zwei
Abtastelemente aus leitendem Kunststoff (77, 78), die in
räumlichem Abstand voneinander mit einem Klebemittel an der
äußeren Oberfläche der Sichtröhre (68) befestigt sind. Bei
dieser Realisierung der Erfindung werden für eine
Spannungsversorgung und ein kapazitanzfühlendes Schaltmittel
(32) zwei kapazitive Näherungsschalter/Abtastgeräte (33)
verwendet, die jeweils über ein Koaxialkabel (36) an ein
Abtastelement (77 bzw. 78) abgeschlossen sind. Das Schaltmittel
(32) bildet zusammen mit den Abtastelementen (77, 78), die aus
einem leitenden, gegenüber der Abnutzung durch die korrosiven
Umgebungsbedingungen beständigen Kunststoff und aus den gleichen
Materialien wie das oben im Zusammenhang mit Abb. 4
beschriebene Abtastelement/die Schraubenmutter (37) bestehen,
ein Abtastfeld (40.2), das die benachbarten Zwischenräume/den
Zielbereich (68.1) und den Schwimmkörper/das Zielmedium (65) mit
einschließt, sofern sich dieses in der Nähe befindet. Die
Endabschnitte (36.1) der beiden Kabel (36) in Abb. 7
erstrecken sich wiederum bis in den Bereich mit den korrosiven
Umgebungsbedingungen und durch diesen hindurch; sie sind in der
im Zusammenhang mit Abb. 5 beschriebenen Weise mit den
Feldelementen aus leitendem Kunststoff (77, 78) verbunden.
Wie in Abb. 7 dargestellt, steigt das vorwärtsgetriebene
Element/das Zielmedium (65) bei bestimmten Strömungsbewegungen
der Flüssigkeit durch den Durchflußmesser (22) nach oben, d. h.
in den Zielbereich (68.1) bis in die durch eine gepunktete Linie
angedeutete Position P, so daß es sich in der Nähe des einen
Abtastelements aus leitendem Kunststoff (77) befindet. Diese
Position P des vorwärtsgetriebenen Elements (65) entspricht der
Abtaststellung im Zielbereich, an der das Vorhandensein oder die
Abwesenheit des Schwimmkörpers (65) und damit auch eines
bestimmten Strömungsaufkommens im Durchflußmesser festgestellt
wird. Bei einem geringfügigen Strömungsaufkommen erreicht das
vorwärtsgetriebene Element (65) hingegen nur eine Position in
der Nähe des anderen Abtastelements aus leitendem Kunststoff
(78), die einer zweiten Abtaststellung entspricht. Das anhand
der Position des vorwärtsgetriebenen Elements (65) bestimmte
Strömungsaufkommen wird vom kapazitiven Abtastmittel in
Anzeigeinformationen umgesetzt.
In Abb. 17 ist eine weitere Möglichkeit zur Realisierung
des Betriebsüberwachungsgerätes dargestellt; diese ist mit der
Ziffer 330.2 bezeichnet und weist einen integrierten
Durchflußmesser (323) auf, der, von einigen im folgenden
vermerkten Abweichungen abgesehen, dem Durchflußmesser in
Abb. 7 entspricht. Der Durchflußmesser (332) verfügt über
eine Sichtröhre/ein Umfassungsmittel (368) mit einem offenen
Inneren (368.1), das den die Flüssigkeit L enthaltenden
Zielbereich beschreibt; die Flüssigkeit L entspricht dabei dem
Umgebungsmedium für dieses Betriebsüberwachungsgerät. Ein
Schwimmkörper/ein vorwärtsgetriebenes Element (365) stellt das
Zielmedium dar, dessen Vorhandensein festzustellen ist. Das
Zielelement (365) wird bei den Aufwärts- und Abwärtsbewegungen
des Zielmediums/des Schwimmkörpers (365) in der Sichtröhre
entlang einer Führungsstange (374) aufwärts- bzw.
abwärtsgeführt. Das Betriebsüberwachungsgerät (330.2) verfügt
über zwei im wesentlichen gleiche Abtastelemente aus leitendem
Kunststoff (377 und 377.1), die aus einem geeigneten Kunststoff
entsprechend den oben gemachten Angaben, d. h. aus einem
gegenüber der Abnutzung durch die korrosiven Bedingungen in der
Umgebung des Durchflußmessers beständigen Kunststoff bestehen.
Über die Anschlußpole (379) des isolierenden Materials werden
die Abtastelemente (377, 377.1) miteinander verbunden, um diese
an der festgelegten Position bezüglich der Sichtröhre (368) zu
fixieren.
Die Spannungsversorgung und das stromfühlende Mittel (32) sind
über die Verbindungsmittel/das Koaxialkabel (36) mit den
Abtastelementen (377, 377.1) in der gleichen Weise wie in
Abb. 14 dargestellt verbunden. Der Drahtabschnitt (41) ist
unter luftdichtem Verschluß mit dem einen Abtastelement aus
leitendem Kunststoff, (377) verbunden; der geerdete
Schutzleiterabschnitt (43) ist mit dem anderen Abtastelement aus
leitendem Kunststoff (377.1) verbunden. Die beiden
Abtastelemente aus leitendem Kunststoff (377, 377.1) schaffen in
der Sichtröhre und damit im Zielbereich (368.1) ein Abtastfeld,
so daß sich eine Änderung des vom kapazitiven
Näherungsschalter/vom Abtastgerät (33) festgestellten Stromes
und somit eine Anzeige für eine Verschiebung des Zielmediums/des
Schwimmkörpers (365) in eine den Abtastelementen
gegenüberliegende Stellung ergibt.
Wie Abb. 3 zu entnehmen ist, beinhaltet das
Betriebsüberwachungsgerät (30.3) den Anschlußkasten aus
elektrisch isolierendem Kunststoff/das Umfassungsmittel (29) und
die Schutzrohrleitungen (28), die als vorübergehende
Auffangbehältnisse für eventuell anfallende, kleinere Mengen
einer aufgrund von Undichtigkeiten ausgetretenen Flüssigkeit/des
Zielmediums (31.2) fungieren; letzteres kann sich im offenen
Inneren/im Zielbereich (29.1) des Anschlußkastens (29) ansammeln
und schafft ein Abtastfeld (40.3), das die aufgrund von
Undichtigkeiten ausgetretene Flüssigkeit/das Zielmedium (31.2)
mit einschließt. Bei dieser Form der Erfindung tritt die
angefallene Menge der aufgrund von Undichtigkeiten ausgetretenen
Flüssigkeit/des Zielmediums (31.2) teilweise an die Stelle des
Umgebungsmediums, d. h. der Luft oder das Gases, im Inneren des
Anschlußkastens. Das Abtastelement aus leitendem, gegenüber der
Abnutzung durch die korrosiven Umgebungsbedingungen beständigem
Kunststoff (79) ist mit einem Klebemittel an der äußeren
Oberfläche des Kunststoff-Anschlußkastens (29) angebracht. Wie
bereits beschrieben, beinhalten die Spannungsversorgung und das
kapazitanzfühlende Schaltmittel (32) den kapazitiven
Näherungsschalter (33), der über ein Koaxialkabel (36) mit dem
Abtastelement (79), verbunden ist, wobei sich der Endabschnitt
(36.1) des Koaxialkabels bis in den Bereich mit den korrosiven
Umgebungsbedingungen und durch Teile dieses Bereichs hindurch
erstreckt und in der im Zusammenhang mit Abb. 5
beschriebenen Weise an das Feldelement aus leitendem Kunststoff
(79) befestigt und in einzelne Abschnitten hiervon eingebettet
ist. Von dem Abtastelement (79) her erstreckt sich ein
Abtastfeld bis in den Zielbereich (29.1); wird das Vorhandensein
der aufgrund von Undichtigkeiten ausgetretenen Flüssigkeit/des
Zielmediums (31.2) festgestellt, kommt es im Näherungsschalter
zu einer Stromänderung und somit zu einer Anzeige dieser
Änderung.
Die Abb. 11-14 zeigen eine weitere Möglichkeit zur
Realisierung der vorliegenden Erfindung. Der Anschlußkasten/das
Umfassungsmittel (429) befindet sich in einem Bereich mit
korrosiven Umgebungsbedingungen; das Innere des Kastens ist
ebenfalls diesen korrosiven Umgebungsbedingungen ausgesetzt und
stellt den Zielbereich dar, in dem unter Umständen gewisse
Mengen der aufgrund von Undichtigkeiten ausgetretenen
Flüssigkeit/des Zielmediums (431.2) sich ansammeln und teilweise
an die Stelle des Umgebungsmediums/der Luft treten. Die Wände
(429.1) des Kastens (429) bestehen aus einem elektrisch
isolierenden sowie gegenüber der Abnutzung durch die korrosiven
Umgebungsbedingungen beständigen Kunststoff. Zwei Abtastelemente
aus leitendem Kunststoff (479, 479.1) sind in räumlichem Abstand
voneinander an der seitlichen Wand (429.2) angebracht und in der
in Abb. 14 dargestellten Weise mit dem Koaxialkabel (36)
verbunden, über das wiederum auf im wesentlichen gleiche Weise
wie im Zusammenhang mit Abb. 5 bereits beschrieben der
Drahtabschnitt (41) unter luftdichtem Verschluß mit dem
Abtastelement (479.1) verbunden ist; der geerdete
Schutzleiterabschnitt (43) ist unter luftdichtem Verschluß mit
dem Abtastelement aus leitendem Kunststoff (479) verbunden.
Das Schaltmittel (32) und die Abtastelemente aus leitendem
Kunststoff (479, 479.1) bilden ein Abtastfeld (440.3), das sich
teilweise bis in das Innere/den Zielbereich (429.1) des
Anschlußkastens erstreckt und somit die hierin unter Umständen
enthaltene Flüssigkeit/das Zielmedium (431.2) mit einschließt.
Bei Vorhandensein des Zielmediums/der Flüssigkeit (431.2) ändert
sich der Strom im Näherungsschalter/im Abtastgerät (33), so daß
das Vorhandensein der aufgrund von Undichtigkeiten ausgetretenen
Flüssigkeit/des Zielmediums (431.2) im Gehäuse angezeigt wird.
Abb. 9 zeigt eine weitere Variante (30.4) des
Betriebsüberwachungsgeräts. Hierbei besteht das Zielmedium aus
einem Wafer-Träger (80) und somit aus einem starren Gegenstand,
der in den meisten Fällen mit einer Vielzahl von Halbleiter-
Wafern (81) bestückt ist; diese werden in Schlitzen zwischen den
in den Seitenwänden des Wafer-Trägers ausgebildeten Rippen
angeordnet. Als Material für den Wafer-Träger kommen zahlreiche
Kunststoffe in Frage, beispielsweise Fluoropolymere oder
Zusammensetzungen aus Polypropylen, PVDF und ähnlichen
Kunststoffen. Der abgebildete Wafer-Trager ist korrosiven
Umgebungsbedingungen (11) ausgesetzt und befindet sich auf einem
Halterungsmittel/auf einer Plattform (82), die von stehenden
Stäben (83) gehalten wird. Die Plattform (82) bildet einen
Zielbereich mit bestimmten Führungsschienen (84), an denen Teile
des Wafer-Trägers (80) anliegen und mit deren Hilfe dieser auf
der Plattform positioniert wird. Die Führungsschienen (84)
bilden eine Abtaststellung, d. h. eine Zielzone, in der das
Vorhandensein oder die Abwesenheit des Wafer-Trägers (80)
festzustellen ist. Das Vorhandensein oder die Abwesenheit des
Wafer-Trägers (80) sowie der Wafer (81) wird mit Hilfe der
Spannungsversorgung und der kapazitanzfühlenden Mittel (32)
festgestellt, die wie bei den anderen Formen der Erfindung auch
über ein Koaxialkabel (36) angeschlossen sind; ein Abschnitt
(36.1) hiervon erstreckt sich durch den Bereich mit den
korrosiven Umgebungsbedingungen (11) hindurch bis hin zu einem
Abtastelement aus leitendem Kunststoff (85), so daß ein
Abtastfeld (40.4) für die genaue Positionierung des
Bodenabschnitts des Wafer-Trägers (80) geschaffen wird. Je nach
Paßgenauigkeit der Führungsschienen (84) auf der Plattform (82)
kann das Abtastelement aus leitendem Kunststoff (85) auch in
räumlichem Abstand zum Wafer-Träger und als nicht
funktionsbeteiligte Komponente bei dessen Positionierung auf der
Plattform eingesetzt werden. Wie bei den anderen abgebildeten
Betriebsüberwachungsgeräten schafft auch hier das Abtastelement
(85) ein benachbartes Abtastfeld; die Schaltmittel (32) stellen
die Kapazitanz in der Umgebung des Abtastelements (85) fest und
zeigen das Vorhandensein oder die Abwesenheit des Zielmediums,
nämlich des mit Wafern (81) zu bestückenden Wafer-Trägers (80)
an. Das Abtastelement (85) besteht aus dem bereits in
Zusammenhang mit dem Abtastelement/der Schraubenmutter (37) in
Abb. 4 beschriebenen Kunststoff; der Endabschnitt (36.1)
des Koaxialkabels ist auf die in Zusammenhang mit Abb. 5
beschriebene Weise mit dem Feldelement verbunden.
Bei der in Abb. 10 dargestellten Form des
Betriebsüberwachungsgeräts (30.5) ist das Zielmedium die in dem
Tank oder dem Behältnis befindliche Flüssigkeit (31.3); das
Innere des Behältnisses bildet dabei einen Zielbereich zur
Aufnahme der Flüssigkeit/des Zielmediums (31.1). Die aus
elektrisch isolierendem Kunststoff bestehenden Wände des Tanks
(15) verfügen über ein Abtastelement aus leitendem Kunststoff
(86), das aus dem bereits in Zusammenhang mit dem
Abtastelement/der Schraubenmutter (37) in Abb. 4
beschriebenen Material besteht. Die Spannungsversorgung und die
kapazitanzfühlenden Schaltmittel (32) sind über das Kabel (36)
mit dem Feldelement (86) verbunden; der Endabschnitt (36.1)
dieses Kabels erstreckt sich bis in den Bereich mit den
korrosiven Umgebungsbedingungen (11) sowie durch diesen hindurch
und ist auf die in Zusammenhang mit Abb. 4 beschriebene
Weise am Feldelement (86) befestigt. Das Feldelement (86)
schafft ein Abtastfeld (40.5), so daß ein Absinken des Pegels
der Zielflüssigkeit (31.3) unter die Ebene des Feldelements (86)
angezeigt wird.
Die Abb. 24, 25 und 26 zeigen eine weitere Form des
Betriebsüberwachungsgeräts (530.4), bei der der Kessel oder
Tank/das Umfassungsmittel (515) zur Aufbewahrung der Flüssigkeit
(531.3) das Zielmedium bildet. Das offene Innere des Tanks (515)
bildet den Zielbereich, in dem sich normalerweise ein
Umgebungsmedium/Luft befindet. Ein erstes Paar gegenüber der
Abnutzung durch die korrosiven Umgebungsbedingungen beständiger
Abtastelemente aus leitendem Kunststoff (586, 586.1) ist mit
Hilfe eines Klebemittels am der Außenseite der Tankwand (515.1)
in der Nähe des gewünschten Flüssigkeitspegels im Tank
angebracht. Das Schaltmittel (32) ist mit diesem Abtastelemente-
Paar (586, 586.1) auf im wesentlichen gleiche Weise wie in
Abb. 14 dargestellt sowie mit Hilfe des Koaxialkabels
(36.1) so verbunden, daß innerhalb des offenen Inneren/des
Zielbereichs (515.2) ein Abtastfeld (540.4) gebildet wird. Wenn
der Pegel der Flüssigkeit/des Zielmediums (531.3) im Zielbereich
in die den Abtastelementen (586, 586.1) gegenüberliegende
Stellung vorrückt, stellt das Abtastgerät/der Näherungsschalter
(33) eine Änderung des Stromes fest, so daß der betreffende
Flüssigkeitspegel im Tank angezeigt wird.
Ein weiteres Abtastelemente-Paar (587, 587.1) ist mit einem
gesonderten Näherungsschalter/Abtastgerät (33) verbunden und
zeigt einen anderen Flüssigkeitspegel im Tank an.
Bei der in Abb. 26 gezeigten zusätzlichen Form der
Erfindung sind die aus leitendem Kunststoff bestehenden sowie
gegenüber der Abnutzung durch die korrosiven
Umgebungsbedingungen und durch die Flüssigkeit (531.4) im Tank
(516) beständigen Abtastelemente (588, 588.1) an der Wand
(516.1) des Tankes angebracht, der über eine äußere Verkleidung
aus Stahl (516.2) sowie über eine gegenüber der Abnutzung durch
die im Tank befindlichen Flüssigkeiten und durch die korrosiven
Umgebungsbedingungen (11) beständige Kunststoffauskleidung
(516.3) verfügt. Die Abtastelemente (588, 588.1) sind über ein
Koaxialkabel (36) unter luftdichtem Verschluß miteinander sowie
mit einer in Zusammenhang mit den Abb. 24 und 25 bereits
beschriebenen Abtastschaltung verbunden.
Das in den Abb. 18 und 19 gezeigte
Betriebsüberwachungsgerät (30.5) beinhaltet ein Ventil (621),
das weitgehend dem Ventil (21) aus Abb. 6 entspricht. Das
Ventil (621) beinhaltet eine Membran (657) mit einem
Ventilelement (656); das Ventilgehäuse (659) verfügt über ein
offenes Inneres (653), in dem sich bei einem Bruch oder einem
anderweitigen Undichtwerden der Membran (657) die ausgetretene
Flüssigkeit (631.1) sammeln kann. Die Peripherie der Membran
wird von einem Sprengring (660) gehalten. Das offene Innere
(653) bildet einen Zielbereich für die aufgrund von
Undichtigkeiten ausgetretene Flüssigkeit, die bei dieser
Realisierung der Erfindung das Zielmedium bildet. Für gewöhnlich
enthält das offene Innere/der Zielbereich (653) nur Luft oder
Gas als Umgebungsmedium, das andere elektrische Charakteristiken
aufweist als die aufgrund von Undichtigkeiten ausgetretene
Flüssigkeit/das Zielmedium (631.1); dementsprechend ist das
Vorhandensein der Flüssigkeit/des Zielmediums ohne weiteres
festzustellen. In der Seitenwand (659.1) des Ventilgehäuses
befindet sich eine Zugangsöffnung (665), die den Zugang in den
Zielbereich/die innere Kammer (653) sowie die Anbringung und
Befestigung eines verallgemeinernd mit der Ziffer 666
bezeichneten Abtastfühlers ermöglicht. Der Abtastfühler (666)
befindet sich unter luftdichtem Verschluß am Ende des
Koaxialkabels (36), das als elektrische Verbindung zum
Schaltmittel (32) und zum kapazitiven Näherungsschalter/zum
Abtastgerät (33) dient.
Der Abtastfühler ist mit einer Halterungsarmatur (667) in der
Zugangsöffnung (665) befestigt.
Der Meßspitzenabschnitt (668) des Abtastfühlers (666) in der
Zugangsöffnung (665) erstreckt sich (im wesentlichen
entsprechend Abb. 19) bis in die nächste Umgebung der
inneren Kammer (653) des Ventils. Der Meßspitzenabschnitt (668)
des Abtastfühlers beinhaltet ein Paar länglicher Abtastelemente
aus leitendem Kunststoff (669 und 670), die beide gegen die
Abnutzung durch die korrosiven Bedingungen (11) im Bereich des
Ventils (621) sowie gegen die Abnutzung durch die starken
Chemikalien, beispielsweise durch Säuren und Basen, die das
Ventil durchströmen, beständig sind. Die länglichen
Abtastelemente (669, 670) sind konzentrisch angeordnet und
werden von einem zylindrischen Abstandshalter aus isolierendem
Kunststoff (671) voneinander getrennt; dieser Abstandshalter
(671) besteht aus einem gegenüber der Abnutzung durch die
korrosiven Umgebungsbedingungen und durch die das Ventil
durchströmenden Chemikalien hochgradig beständigen Kunststoff
und ist als integraler Bestandteil und in einem Stück mit den
beiden Zwischenraum-Abtastelementen aus leitendem Kunststoff
(669, 670) ausgebildet. Es wird ersichtlich, daß das
Abtastelement (669) eine stangenartige Form aufweist und sich
entlang der Zugangsöffnung (665) bis über die Enden (670.1,
671.1) des Abtastelementes (670) bzw. des isolierenden
Abstandshalters (671) hinaus erstreckt. Der offene Zwischenraum
innerhalb von Teil 665 umgibt den Meßspitzenabschnitt (668) des
Abtastfühlers und ermöglicht, daß die aufgrund von
Undichtigkeiten ausgetretene Flüssigkeit die Abtastelemente
(669, 670) und den Abstandshalter (671) umgibt und berührt. Das
Abtastelement (670) ist röhrenförmig und verfügt über einen
äußeren Endabschnitt (670.2), der in einer zylindrischen Bohrung
(667.1) in der mit einem Gewinde versehenen Halterung (667)
steckt. Eine Schulteroberfläche (667.2) der Halterung (667)
stößt an die Endoberfläche (670.3) des Abtastelements (670) an
und dient als Halterung für den gesamten Meßfühler (666) in der
Zugangsöffnung, wobei die angeschrägte Oberfläche (670.4) des
Abtastelements (670) an den ringförmigen Sitz (659.1) stößt, der
die Zugangsöffnung (665) umgibt.
Zwischen dem Abtastelement aus leitendem Kunststoff (670) und
dem geerdeten Schutzleiterabschnitt (43) des Koaxialkabels (36)
besteht eine leitende Verbindung; das Abtastelement (670) ist
dauerhaft in den Schutzleiterabschnitt eingegossen.
Das Abtastelement aus leitendem Kunststoff (670) ist darüber
hinaus unter luftdichtem Verschluß am Endabschnitt der
Schutzumhüllung (44) des Koaxialkabels (36) angebracht.
Der Endabschnitt (41.1) des Drahtabschnitts (41) des
Koaxialkabels erstreckt sich bis in eine Bohrung (669.1) im
stangenartigen Abtastelement aus leitendem Kunststoff (669); es
besteht eine leitende Verbindung zum Abtastelement (669). Das
Abtastelement (669) ist vorzugsweise beim Spritzguß direkt am
Endabschnitt (41.1) des Drahtabschnitts (41) anzubringen. Der
Endabschnitt der Isolierung (42) des Koaxialkabels stößt an das
innere Ende des stangenartigen Abtastelements aus leitendem
Kunststoff (669).
Es wird ersichtlich, daß der mit einem Gewinde versehene
Endabschnitt (667.2) der Halterung (667) auf das Gewinde (659.2)
des Ventilgehäuses (659) neben der Zugangsöffnung (665)
aufgeschraubt ist und daß die Halterung ohne weiteres aus dem
Ventilgehäuse entfernt werden kann, indem der innere
Endabschnitt (667.2) aus dem Gewinde (659.1) herausgeschraubt
wird, so daß hierauf der gesamte Abtastfühler (666) durch
einfaches Herausziehen aus dem Ventilgehäuse (659) entnommen
werden kann. Dies vereinfacht den Austausch des Meßfühlers, wenn
dieser beschädigt ist oder gewartet werden muß.
Das in den Abb. 20-23 dargestellte
Betriebsüberwachungsgerät beinhaltet ein Ventil (721), das
weitgehend dem Ventil (21) aus Abb. 6 entspricht. Es wird
ersichtlich, daß das Ventil (721) über eine Membran (757) und
ein Ventilelement (756) verfügt, durch das das Ventil zur
Steuerung des Flüssigkeitsstromes geöffnet und geschlossen wird.
Das Ventil verfügt über einen Ventilschaft (764), der in
Aufwärts- und in Abwärtsrichtung beweglich ist und beim Betrieb
der Membran und des Ventilelements zwischen geöffneter und
geschlossener Stellung wechselt. Das Betriebsüberwachungsgerät
(30.6) dient zur Bestimmung und Anzeige des Ventilzustandes,
d. h. ob dieses geöffnet oder geschlossen ist und der
Ventilschaft (764) sich somit in der untersten Stellung (Ventil
geöffnet) oder in der obersten Stellung (Ventil geschlossen)
befindet. Das Ventilgehäuse/Umfassungsmittel (759) bestimmt ein
offenes Inneres/einen Zielbereich (753), der zwei getrennte
Sensoren, nämlichen einen unteren Sensor (760) und einen oberen
Sensor (762), umfaßt, die einander weitgehend gleichen, wobei
allerdings der eine Sensor (760) sich an einer festgelegten
Position bezüglich des Gehäuses (759) befindet, der andere
Sensor (761) hingegen vertikal verstellbar im Gehäuse angebracht
ist. Die innere Kammer (753) des Ventilgehäuses bestimmt die
Zielbereiche für die Sensoren, nämlich einen unteren Zielbereich
(753.1) für den unteren Sensor (760) und einen oberen
Zielbereich (753.2) für den oberen Sensor (761).
Abgesehen von ihrer Stellung innerhalb des Gehäuses (759) sind
unterer und oberer Sensor (760, 761) identisch. Daher braucht
hier nur der in Abb. 23 gezeigte obere Sensor (761)
erläutert zu werden.Ein Meßfühler (666), der dem in Abb. 19 gezeigten
entspricht, umfaßt jeweils einen Teil des unteren und des oberen
Sensors (760, 761).Wie bei den anderen Formen der Erfindungen sind die
Koaxialkabel (36) jedes der beiden Sensoren (760, 761) mit dem
Schaltmittel (733) verbunden; letzteres beinhaltet kapazitive
Näherungsschalter (33) zur Feststellung von Stromänderungen im
Drahtabschnitt (41) und im geerdeten Schutzleiterabschnitt (43).
Bei der in den Abb. 21-23 gezeigten Form der Erfindung
werden die Meßfühler (666) von mit Gewinden versehenen
Halterungskappen (762) in den Sensoren (760, 761) gehalten,
wobei die Endoberfläche sich auf die Endstirnfläche (670.3) des
in den Meßfühler (666) integrierten Abtastelements aus leitendem
Kunststoff (670) stützt.Bei dieser Form der Erfindung besteht das Zielmedium aus einem
festen Gegenstand, d. h. aus einer Scheibe (763), die aus einem
leitenden, gegenüber der Abnutzung durch die korrosiven
Bedingungen (11) in der Umgebung des Ventils (721) beständigen
Kunststoff. Die Scheibe/das Zielmedium (721) ist zwischen den in
Abb. 21 mit gepunkteten Linien dargestellten und mit dem
Buchstaben O bzw. C bezeichneten Positionen und bis zu diesen
hin beweglich.Die Sensoren (760, 761) enthalten jeweils zwei zusammengehörige
Abtastelement-Erweiterungen aus leitendem Kunststoff (765, 766),
die aus einem gegenüber der Abnutzung durch die korrosiven
Umgebungsbedingungen (11) beständigen, leitenden Kunststoff
bestehen. Die Abtastelement-Erweiterungen (765, 766) sind im
wesentlichen plättchenförmig; sie schließen ein Element aus
isolierendem Kunststoff (767) zwischen sich ein, das so geformt
ist, daß es die Abtastelement-Erweiterungen (765, 766) in
räumlichem Abstand voneinander hält. Die Abtastelement-
Erweiterungen (765, 766) und das isolierende Abstandshalter-
Element (767), das gleichfalls aus einem gegenüber der Abnutzung
durch die korrosiven Bedingungen (11) in der Umgebung des
Ventils (721) beständigen Kunststoff besteht, sind ineinander
integriert und in einem Stück ausgebildet, so daß die montierten
Abtastelement-Erweiterungen (765, 766) und die isolierenden
Abstandshalter-Elemente (767) eine einteilige, im wesentlichen
sichel- oder hufeisenförmige Bauteilgruppe (768) entsprechend
Abb. 22 bilden, deren Endabschnitte (768a und 768b) sich
umfangmäßig um den Zielbereich (753) herum erstrecken, in dem
das Zielmedium/die Scheibe (763) sich zwischen den Positionen O
und C hin- und herbewegt.Die eine Abtastelement-Erweiterung (765) verfügt über einen
hochstehenden Muffenabschnitt (765.1), der wiederum eine
Muffenöffnung (762) aufweist, in der sich der Meßfühler (666) in
kraftschlüssiger Verbindung und in leitfähigem Kontakt mit dem
Abtastelement aus leitendem Kunststoff (670) des Meßfühlers
befindet. Das mit einem Gewinde versehene Äußere (765.3) des
Muffenabschnitts (765.1) nimmt das mit einem Gewinde versehene
Innere (762.2) der Halterungskappe (762) in sich auf und hält
somit den Meßfühler in der gewünschten Position.Die andere Abtastelement-Erweiterung (766) verfügt gleichfalls
über eine Muffenöffnung, in der sich das Abtastelement aus
leitendem Kunststoff (669) des Meßfühlers (666) in
kraftschlüssiger Verbindung befindet, so daß eine elektrisch
leitende Verbindung zwischen dem Abtastelement (669) und der
Abtastelement-Erweiterung (766) besteht. Eine ausgerichtete
Öffnung (767.1) im Abstandshalterabschnitt der sichelförmigen
Bauteilgruppe (768) nimmt gleichfalls das stangenförmige
Abtastelement aus leitendem Kunststoff (669) in sich auf.Wenn das Zielmedium/die Scheibe (763) sich in ihre obere
Position O oder in ihre untere Position C bewegt, zeigen die
Sensoren (761 und 760) das Vorhandensein des Zielmediums (763)
an, wenn dieses sich in unmittelbarer Umgebung eines der beiden
Sensoren befindet. Das Zielmedium/die Scheibe (763) hat andere
elektrische Charakteristiken als das Umgebungsmedium (Luft oder
Gas) im Zielbereich (753), so daß das Vorhandensein der
Scheibe/des Zielmediums (763) ohne weiteres festgestellt werden
kann. Wie bei den anderen Formen der Erfindung ergibt sich die
Anzeige aus der bei der Abtastung des Zielmediums in der Nähe
des Sensors festgestellten Stromänderung, aus der sich
Rückschlüsse auf die Positionen der Scheibe/des Zielmediums
(763) und somit auf den Zustand des Ventils (geöffnet oder
geschlossen) ziehen lassen.Es wird ersichtlich, daß die vorliegende Erfindung ein
Betriebsüberwachungsgerät zur Verfügung stellt, mit dem sich das
Vorhandensein oder Nichtvorhandensein sowie die Position eines
Zielmediums feststellen läßt, bei dem es je nach Art der
Installation um eine Flüssigkeit, eine aufgrund von
Undichtigkeiten ausgetretene Flüssigkeit, um einen festen
Gegenstand oder um ein sonstiges festes Medium handeln kann. Das
Zielmedium ist korrosiven Umgebungsbedingungen (11) ausgesetzt,
die aufgrund von Vorrichtungen in der Umgebung wie denen in den
Abb. 1 und 2 gezeigten zustande kommen. Das
Abtastelement/die Abtastelemente, die ein Abtastfeld in einem in
der Nähe des Zielmediums gelegenen Zielbereich schaffen,
umfassen ein Abtastelement aus leitendem Kunststoff, das
Bestandteil der funktionsbeteiligten Betriebsmittel mit
Funktionen bezüglich des veränderlichen Ziels sein kann oder, in
einigen Fällen, die alleinige Funktion der Schaffung des
Abtastfeldes und der Zusammenarbeit mit der kapazitanzfühlenden
Schaltung bei der Feststellung des Vorhandenseins oder der
Abwesenheit des veränderlichen Ziels in der Umgebung des
Abtastelements haben kann.Die vorliegende Erfindung kann in anderen spezifischen Formen
umgesetzt werden, ohne daß dem Sinngehalte nach oder in
wesentlichen Eigenschaften davon abgewichen würde; daher ist es
wünschenswert, daß die vorliegende Realisierung in jeder
Hinsicht als illustrativ und nicht restriktiv betrachtet wird,
wobei zur Angabe des von der Erfindung abgedeckten Bereichs auf
die beigefügten Ansprüche und nicht auf die vorangegangene
Beschreibung verwiesen wird.
Claims (42)
1. Ein Betriebsüberwachungsgerät, beinhaltend
ein bewegliches Zielmedium, das einer Flüssigkeiten wie auch feste Gegenstände umfassenden Gruppe von Medien angehört und dessen Vorhandensein festzustellen und zu überwachen ist;
ein umgebendes Mittel, das korrosive Umgebungsbedingungen verursacht, so etwa ein oder mehrere gasförmige Materialien aus einer unter anderm Säuren und Basen umfassenden Gruppe derartiger Materialien;
ein Umfassungsmittel, das einen Zielbereich innerhalb des Bereiches mit den besagten korrosiven Umgebungsbedingungen beschreibt, wobei der besagte Zielbereich ein Umgebungsmedium in sich einschließt, das elektrische Charakteristiken aufweist, innerhalb des besagten Umfassungsmittels abwechselnd das Vorhandensein und die Abwesenheit des Zielmediums innerhalb des besagten Zielbereichs möglich ist und das besagte Zielmedium elektrische Charakteristiken aufweist, die von den elektrischen Charakteristiken des besagten Umgebungsmediums unterschieden werden können;
ein Abtastelement aus elektrisch leitendem Kunststoff in geringem Abstand zum besagten Zielbereich, das sich bei Vorhandenseins des Zielmediums in dessen Nähe befindet, wobei das besagte Abtastelement aus leitendem Kunststoff gleichfalls den besagten korrosiven Umgebungsbedingungen ausgesetzt ist und gegenüber der Abnutzung unter dem Einfluß der korrosiven Bedingungen in besagter Umgebung beständig ist;
eine Spannungsversorgung und ein stromfühlendes Mittel, die sich außerhalb des Bereichs mit den korrosiven Umgebungsbedingungen und in einiger Entfernung zum Abtastelement aus leitendem Kunststoff befinden, wobei das besagtes Schaltmittel auf festgestellte Stromänderungen reagiert und diese anzeigt;
sowie ein elektrisches Verbindungsmittel, das sich zwischen dem Abtastelement aus leitendem Kunststoff und besagtem in einiger Entfernung befindlichen Schaltmittel befindet und im Zielbereich in der Nähe des besagten Abtastelements aus leitendem Kunststoff ein Abtastfeld errichtet, wobei besagtes Verbindungsmittel einen Drahtabschnitt beinhaltet, der sich durch den besagten Bereich mit korrosiven Umgebungsbedingungen hindurch erstreckt und sich in Berührung mit dem Abtastelement aus leitendem Kunststoff befindet und der besagte Drahtabschnitt von einem äußeren, gegenüber der Abnutzung durch die korrosiven Umgebungsbedingungen beständigen Schutzmittel umgeben und gegenüber dem Abtastelement aus leitendem Kunststoff luftdicht verschlossen ist, wobei abwechselnd durch das Vorhandensein und die Abwesenheit des Zielmediums im besagten Zielbereich eine Änderung des durch das besagte Abtastelement aus leitendem Kunststoff und durch das besagte Verbindungsmittel fließenden Stromes hervorgerufen sowie durch das besagte Schaltmittel festgestellt und entsprechend dem Vorhandensein und der Abwesenheit des Zielmediums angezeigt wird.
ein bewegliches Zielmedium, das einer Flüssigkeiten wie auch feste Gegenstände umfassenden Gruppe von Medien angehört und dessen Vorhandensein festzustellen und zu überwachen ist;
ein umgebendes Mittel, das korrosive Umgebungsbedingungen verursacht, so etwa ein oder mehrere gasförmige Materialien aus einer unter anderm Säuren und Basen umfassenden Gruppe derartiger Materialien;
ein Umfassungsmittel, das einen Zielbereich innerhalb des Bereiches mit den besagten korrosiven Umgebungsbedingungen beschreibt, wobei der besagte Zielbereich ein Umgebungsmedium in sich einschließt, das elektrische Charakteristiken aufweist, innerhalb des besagten Umfassungsmittels abwechselnd das Vorhandensein und die Abwesenheit des Zielmediums innerhalb des besagten Zielbereichs möglich ist und das besagte Zielmedium elektrische Charakteristiken aufweist, die von den elektrischen Charakteristiken des besagten Umgebungsmediums unterschieden werden können;
ein Abtastelement aus elektrisch leitendem Kunststoff in geringem Abstand zum besagten Zielbereich, das sich bei Vorhandenseins des Zielmediums in dessen Nähe befindet, wobei das besagte Abtastelement aus leitendem Kunststoff gleichfalls den besagten korrosiven Umgebungsbedingungen ausgesetzt ist und gegenüber der Abnutzung unter dem Einfluß der korrosiven Bedingungen in besagter Umgebung beständig ist;
eine Spannungsversorgung und ein stromfühlendes Mittel, die sich außerhalb des Bereichs mit den korrosiven Umgebungsbedingungen und in einiger Entfernung zum Abtastelement aus leitendem Kunststoff befinden, wobei das besagtes Schaltmittel auf festgestellte Stromänderungen reagiert und diese anzeigt;
sowie ein elektrisches Verbindungsmittel, das sich zwischen dem Abtastelement aus leitendem Kunststoff und besagtem in einiger Entfernung befindlichen Schaltmittel befindet und im Zielbereich in der Nähe des besagten Abtastelements aus leitendem Kunststoff ein Abtastfeld errichtet, wobei besagtes Verbindungsmittel einen Drahtabschnitt beinhaltet, der sich durch den besagten Bereich mit korrosiven Umgebungsbedingungen hindurch erstreckt und sich in Berührung mit dem Abtastelement aus leitendem Kunststoff befindet und der besagte Drahtabschnitt von einem äußeren, gegenüber der Abnutzung durch die korrosiven Umgebungsbedingungen beständigen Schutzmittel umgeben und gegenüber dem Abtastelement aus leitendem Kunststoff luftdicht verschlossen ist, wobei abwechselnd durch das Vorhandensein und die Abwesenheit des Zielmediums im besagten Zielbereich eine Änderung des durch das besagte Abtastelement aus leitendem Kunststoff und durch das besagte Verbindungsmittel fließenden Stromes hervorgerufen sowie durch das besagte Schaltmittel festgestellt und entsprechend dem Vorhandensein und der Abwesenheit des Zielmediums angezeigt wird.
2. Ein Betriebsüberwachungsgerät gemäß Anspruch 1, bei dem das
besagte Umfassungsmittel ein elektrisch isolierendes Element
zwischen dem Abtastelement aus leitendem Kunststoff und dem
Zielbereich beinhaltet, das Berührungen zwischen dem Zielmedium
und dem Abtastelement aus leitendem Kunststoff verhindert.
3. Ein Betriebsüberwachungsgerät gemäß Anspruch 1, bei dem das
besagte Umfassungsmittel und der Zielbereich wenigstens einen
Teilabschnitt des besagten Abtastelements aus leitendem
Kunststoff mit einschließen, so daß sich Berührungen zwischen
dem Abtastelement und dem besagten Zielmedium ergeben können,
wenn dieses innerhalb des Zielbereichs vorhanden ist.
4. Ein Betriebsüberwachungsgerät gemäß Anspruch 1, bei dem das
besagte Umfassungsmittel ein Führungsmittel beinhaltet, das mit
dem Zielmedium in Berührung steht und dessen Bewegung bezüglich
des Zielbereichs und bezüglich des Abtastelements aus leitendem
Kunststoff einschränkt.
5. Ein Betriebsüberwachungsgerät gemäß Anspruch 1, bei dem das
besagte Umfassungsmittel eine funktionsbeteiligte Vorrichtung
beinhaltet, innerhalb deren der Austausch zwischen dem besagten
Umgebungsmedium und dem besagten Zielmedium im Zielbereich sich
vollzieht, wobei das besagte Abtastelement aus leitendem
Kunststoff einen funktionsbeteiligten Bestandteil der besagten
funktionsbeteiligten Vorrichtung bildet.
6. Ein Betriebsüberwachungsgerät gemäß Anspruch 1, bei dem sich
ein zweites Abtastelement aus leitendem Kunststoff in nächster
Umgebung des Zielbereichs und somit des Zielmediums, soweit
dieses vorhanden ist, befindet, wobei das elektrische
Verbindungsmittel auch das zweite Abtastelement aus leitendem
Kunststoff mit dem Schaltmittel verbindet, die beiden
Abtastelemente aus leitendem Kunststoff sich in räumlichem
Abstand zueinander befinden und bei der Schaffung eines diesen
Abstand sowie einen Teil des Zielbereichs umfassenden
Abtastfeldes zusammenwirken, so daß es abwechselnd durch das
Vorhandensein und die Abwesenheit des Zielmediums im Zielbereich
zu einer Änderung des im Schaltmittel fließenden Stromes und zu
einer dem Vorhandensein bzw. der Abwesenheit des Zielmediums
entsprechenden Anzeige kommt.
7. Ein Betriebsüberwachungsgerät gemäß Anspruch 6, bei dem
wenigstens eines der besagten Abtastelemente aus leitendem
Kunststoff in räumlichem Abstand zum Zielmedium verbleibt, wenn
das Zielmedium im Zielbereich vorhanden ist.
8. Ein Betriebsüberwachungsgerät gemäß Anspruch 6, bei dem das
besagte Umfassungsmittel eine funktionsbeteiligte Vorrichtung
beinhaltet, innerhalb deren der Austausch des besagten
Umgebungsmediums und des Zielmediums im Zielbereich sich
vollzieht, und bei dem eines der besagten Abtastelemente aus
leitendem Kunststoff einen funktionsbeteiligten Bestandteil der
besagten funktionsbeteiligten Vorrichtung bildet.
9. Ein Betriebsüberwachungsgerät gemäß Anspruch 6, bei dem das
besagte zweite Abtastelement aus leitendem Kunststoff den
besagten korrosiven Umgebungsbedingungen ausgesetzt ist und aus
einem gegenüber der Abnutzung durch die korrosiven
Umgebungsbedingungen beständigen Kunststoff besteht.
10. Ein Betriebsüberwachungsgerät gemäß Anspruch 9, bei denen
die besagten beiden Abtastelemente aus leitendem Kunststoff im
Zielbereich befindliche Abschnitte aufweisen.
11. Ein Betriebsüberwachungsgerät gemäß Anspruch 10, bei dem
das besagte Umfassungsmittel ein Führungsmittel für das
Zielmedium beinhaltet und das Zielmedium die besagten beiden
Abtastelemente aus leitendem Kunststoff gleichzeitig berühren
kann.
12. Ein Betriebsüberwachungsgerät gemäß Anspruch 10, bei dem
das besagte Umfassungsmittel ein Führungsmittel für das
Zielmedium beinhaltet und das Zielmedium in räumlichem Abstand
zu wenigstens einem der besagten Abtastelemente aus leitendem
Kunststoff gehalten wird, wenn sich das Zielmedium in dem
besagten Zielbereich befindet.
13. Ein Betriebsüberwachungsgerät gemäß Anspruch 9, bei dem das
besagte Umfassungsmittel einen elektrisch isolierenden
Wandabschnitt zwischen dem Zielmedium und den besagten beiden
Abtastelementen aus leitendem Kunststoff beinhaltet, ein Teil
des Abtastfeldes sich bis in den Zielbereich hinein erstreckt
und das Zielmedium, sowie vorhanden, mit einschließt.
14. Ein Betriebsüberwachungsgerät gemäß Anspruch 9, bei dem ein
Abschnitt eines der besagten Abtastelemente aus leitendem
Kunststoff sich im Zielbereich befindet und das andere
Abtastelement aus leitendem Kunststoff sich außerhalb des
Zielbereichs befindet, wobei das besagte Umfassungsmittel aus
einem elektrisch isolierenden Wandabschnitt zwischen den
besagten beiden Abtastelementen aus leitendem Kunststoff besteht
und die Schaffung eines Abtastfeldes zwischen den
Abtastelementen aus leitendem Kunststoff ermöglicht.
15. Ein Betriebsüberwachungsgerät gemäß Anspruch 9, bei dem das
besagte Zielmedium aus einer Flüssigkeit und das Umgebungsmedium
aus einem Gas besteht.
16. Ein Betriebsüberwachungsgerät gemäß Anspruch 9, bei dem das
besagte Zielmedium aus einem festen Gegenstand besteht.
17. Ein Betriebsüberwachungsgerät gemäß Anspruch 9, bei dem
sich ein Meßfühlermittel mit einem Meßspitzenabschnitt bis in
die nächste Umgebung des besagten Zielbereichs erstreckt, wobei
der besagte Meßspitzenabschnitt die besagten beiden
Abtastelemente aus leitendem Kunststoff sowie eine elektrische
Isolierung zwischen den,besagten beiden Abtastelementen aus
leitendem Kunststoff, durch die diese voneinander isoliert
werden, umfaßt.
18. Ein Betriebsüberwachungsgerät gemäß Anspruch 17, bei dem
das besagte Umfassungsmittel eine Zugangsöffnung zum Zielbereich
beinhaltet, wobei sich das besagte Meßfühlermittel bis in die
besagte Zugangsöffnung erstreckt und der besagte
Meßspitzenabschnitt sich durch einen Teil der besagten
Zugangsöffnung erstreckt.
19. Ein Betriebsüberwachungsgerät gemäß Anspruch 18, bei dem
das besagte Zielmedium aus einer Flüssigkeit besteht, die den
besagten Meßspitzenabschnitt sowie die besagten beiden
Abtastelemente aus leitendem Kunststoff berührt.
20. Ein Betriebsüberwachungsgerät gemäß Anspruch 17, bei dem
das besagte Meßfühlermittel mit Hilfe von Befestigungsmitteln am
Umfassungsmittel angebracht ist.
21. Ein Betriebsüberwachungsgerät gemäß Anspruch 17, bei dem
zwei zusammengehörige Erweiterungselemente aus leitendem
Kunststoff gegenüber der Abnutzung durch die korrosiven
Umgebungsbedingungen beständig sind, wobei die besagten
Erweiterungselemente jeweils eines der besagten Abtastelemente
aus leitendem Kunststoff am besagten Meßspitzenabschnitt
berühren und die besagten Erweiterungselemente sich in den
besagten Zielbereich erstrecken.
22. Ein Betriebsüberwachungsgerät gemäß Anspruch 21, bei dem
das besagte Zielmedium aus einem beweglichen und festen
Gegenstand aus gegenüber der Abnutzung durch die korrosiven
Umgebungsbedingungen beständigem, leitendem Kunststoff besteht.
23. Ein Betriebsüberwachungsgerät gemäß Anspruch 9, bei dem das
besagte elektrische Verbindungsmittel aus einem Koaxialkabel mit
einem geerdeten, den besagten Drahtabschnitt konzentrisch
einschließenden Schutzleiter umfaßt, wobei die besagten
Abtastelement aus elektrisch leitendem Kunststoff einzeln mit
dem besagten Drahtabschnitt bzw. mit dem geerdeten
Schutzleiterabschnitt verbunden sind und die besagten beiden
Drahtabschnitte und der besagte Schutzleiterabschnitt luftdicht
gegen das besagte Abtastelement aus leitendem Kunststoff
verschlossen sind.
24. Ein Betriebsüberwachungsgerät gemäß Anspruch 17, bei dem
die besagte elektrische Isolierung aus Kunststoff besteht und
als integraler Bestandteil zwischen den besagten Abtastelementen
aus leitendem Kunststoff und an einem Stück mit diesen
ausgebildet ist, so daß sich die besagten Abtastelemente aus
leitendem Kunststoff in räumlichem Abstand zueinander befinden
und voneinander isoliert sind.
25. Ein Betriebsüberwachungsgerät gemäß Anspruch 24, bei dem
das besagte elektrische Verbindungsmittel aus einem Koaxialkabel
mit einem geerdeten, den besagten Drahtabschnitt konzentrisch
einschließenden Schutzleiterabschnitt besteht, wobei die
besagten Abtastelemente aus elektrisch leitfähigem Kunststoff
einzeln mit dem besagten Drahtabschnitt bzw. mit dem besagten
geerdeten Schutzleiterabschnitt verbunden sind.
26. Ein Betriebsüberwachungsgerät gemäß Anspruch 24, bei dem
die aus leitendem Kunststoff bestehenden Abtastelemente des
Meßspitzenabschnitts konzentrisch und an einem Stück
ineinandergelegt sind, wobei auch die elektrische Isolierung
konzentrisch zu den Abtastelementen aus leitendem Kunststoff
verläuft.
27. Ein Betriebsüberwachungsgerät gemäß Anspruch 1, bei dem das
besagte Umfassungsmittel aus einen Anschlußkasten und den mit
diesem verbundenen, benachbarten Rohrleitungen besteht, wobei
der besagte Anschlußkasten elektrisch leitfähige Wandabschnitte
sowie ein offenes Inneres beinhaltet, das den besagten
Zielbereich beschreibt, das Zielmedium aus der aufgrund von
Undichtigkeiten ausgetretenen, in dem besagten Anschlußkasten
sich ansammelnden Flüssigkeit besteht und das besagte
Abtastelement aus leitendem Kunststoff in der Nähe des
Wandabschnitts des Anschlußkastens angebracht ist und
feststellt, ob das Zielmedium hierin vorhanden ist.
28. Ein Betriebsüberwachungsgerät gemäß Anspruch 9, bei dem das
besagte Umfassungsmittel aus einem Anschlußkasten und den mit
diesem verbundenen, benachbarten Rohrleitungen besteht, wobei
der Anschlußkasten elektrisch isolierende Wandabschnitte sowie
ein offenes Inneres beinhaltet, das den besagten Zielbereich
beschreibt, das Zielmedium aus der aufgrund von Undichtigkeiten
ausgetretenen, in dem besagten Anschlußkasten sich ansammelnden
Flüssigkeit besteht und das besagte Abtastelement aus leitendem
Kunststoff in der Nähe der Kastenwand angebracht und ein
Abtastfeld im Zielbereich des Anschlußkastens schafft.
29. Ein Betriebsüberwachungsgerät gemäß Anspruch 1, bei dem das
besagte Umfassungsmittel aus einem Ventilgehäuse mit einem
offenen Innenteil besteht, der den besagten Zielbereich
beschreibt, das besagte Zielmedium aus der aufgrund von
Undichtigkeiten ausgetretenen, im Zielbereich sich ansammelnden
Flüssigkeit besteht und das besagte Abtastelement aus leitendem
Kunststoff im Inneren des besagten Ventilgehäuses angebracht ist
und feststellt, ob die aufgrund von Undichtigkeiten
ausgetretenen Zielflüssigkeit vorhanden ist.
30. Ein Betriebsüberwachungsgerät gemäß Anspruch 29, bei dem
das besagte Umfassungsmittel des weiteren aus einer
Ventilmembran besteht, wobei zum Abtastelement aus leitendem
Kunststoff ein Sprengring zur Befestigung der Membran im
Ventilgehäuse gehört.
31. Ein Betriebsüberwachungsgerät gemäß Anspruch 6, bei dem das
besagte Umfassungsmittel aus einem Ventilgehäuse mit einem
offenen Innenteil besteht, das den besagten Zielbereich
bestimmt, wobei das Zielmedium aus der aufgrund von
Undichtigkeiten ausgetretenen Flüssigkeit besteht, das
Abtastelement aus leitendem Kunststoff innerhalb des
Ventilgehäuses in nächster Umgebung des Zielbereichs so
untergebracht ist, das es in Berührung mit dem Zielmedium,
sofern vorhanden, kommt, das besagte Abtastelement aus leitendem
Kunststoff innerhalb des Gehäuses untergebracht ist und zu dem
besagten Umfassungsmittel, des weiteren eine Wand aus elektrisch
isolierendem Kunststoff gehört, die das besagte zweite
Abtastelement aus leitendem Kunststoff vom Zielbereich trennt,
jedoch die Errichtung eines Abtastfeldes zwischen den besagten
Abtastelementen aus leitendem Kunststoff zur Bestimmung des
Vorhandenseins des Zielmediums, soweit vorhanden, ermöglicht.
32. Ein Betriebsüberwachungsgerät gemäß Anspruch 9, bei dem das
besagte Umfassungsmittel aus einem Ventilgehäuse mit einem
offenen Innenteil besteht, das den besagten Zielbereich
bestimmt, wobei das Zielmedium aus der aufgrund von
Undichtigkeiten ausgetretenen Flüssigkeit besteht und die
besagten beiden Abtastelemente aus leitendem Kunststoff zur
Bestimmung des Vorhandenseins einer solchen aufgrund von
Undichtigkeiten ausgetretenen Flüssigkeit, soweit vorhanden,
innerhalb des Ventilgehäuses untergebracht sind.
33. Ein Betriebsüberwachungsgerät gemäß Anspruch 32, bei dem
ein Abstandshalter aus elektrisch isolierendem Kunststoff als
integraler Bestandteil der besagten Abtastelemente aus leitendem
Kunststoff und an einem Stück mit diesen ausgebildet ist und
sich zwischen diesen befindet, so daß die besagten
Abtastelemente aus leitendem Kunststoff in räumlichem Abstand
voneinander gehalten werden, wobei das Zielmedium, soweit
vorhanden, den isolierenden Abstandshalter überbrückt, so daß es
in den besagten Abtastelementen und dem Schaltmittel zu einer
Stromänderung kommt.
34. Ein Betriebsüberwachungsgerät gemäß Anspruch 18, bei dem
das besagte Umfassungsmittel aus einem Ventilgehäuse mit einem
offenen Innenteil, das den Zielbereich bestimmt, und darüber
hinaus aus der besagten, hierin enthaltenen Zugangsöffnung
besteht, wobei das Zielmedium aus der aufgrund von
Undichtigkeiten ausgetretenen Flüssigkeit besteht, die, soweit
vorhanden, die Abtastelemente aus leitendem Kunststoff am
Meßspitzenabschnitt des Meßfühlermittels überbrückt.
35. Ein Betriebsüberwachungsgerät gemäß Anspruch 9, bei dem das
besagte Umfassungsmittel aus einem Gehäuse mit einer zwischen
zwei Positionen beweglichen Betriebsvorrichtung besteht, wobei
das Gehäuse ein offenes Inneres aufweist, das den Zielbereich
bestimmt und das besagte Zielmedium aus einem festen Gegenstand
aus leitendem, gegenüber der Abnutzung durch die korrosiven
Umgebungsbedingungen beständigem Kunststoff besteht und so mit
der Betriebsvorrichtung verbunden ist, daß es sich mit dieser
zwischen den beiden Positionen bewegen kann.
36. Ein Betriebsüberwachungsgerät gemäß Anspruch 35, bei dem
die besagte Betriebsvorrichtung ein Ventilelement mit einem
Ventilschaft beinhaltet, mit dem das besagte Zielmedium so
verbunden ist, daß es sich beim Betrieb des Ventilelements mit
dem Ventilschaft bewegen kann.
37. Ein Betriebsüberwachungsgerät gemäß Anspruch 1, bei dem das
besagte Umfassungsmittel aus einer elektrisch isolierenden
Sichtröhre mit einem Innenteil besteht, das den besagten
Zielbereich bestimmt, wobei das besagte Umgebungsmedium aus
einer Flüssigkeit innerhalb des Zielbereichs besteht, das
besagte Zielmedium aus einem festen, innerhalb des Zielbereichs
beweglichen Gegenstand besteht und das besagte Abtastelement aus
leitendem Kunststoff in der Nähe der Sichtröhre untergebracht
ist und ein Abtastfeld im Zielbereich errichtet.
38. Ein Betriebsüberwachungsgerät gemäß Anspruch 9, bei dem das
besagte Umfassungsmittel aus einer elektrisch isolierenden
Sichtröhre mit einem Innenteil besteht, das den besagten
Zielbereich bestimmt, wobei das besagte Umgebungsmedium aus
einer Flüssigkeit innerhalb des Zielbereichs besteht, das
besagte Zielmedium aus einem festen, innerhalb des Zielbereichs
beweglichen Gegenstand sowie aus zwei zusammengehörigen, in der
Nähe des Äußeren der Sichtröhre befindlichen und einander
gegenüberliegenden Abtastelementen aus leitendem Kunststoff
besteht, durch die ein Teil des Abtastfeldes in den Zielbereich
gerichtet wird.
39. Ein Betriebsüberwachungsgerät gemäß Anspruch 1, bei dem das
besagte Umfassungsmittel aus einem Lagertank mit einer
elektrisch isolierenden Wand und einem offenen Innenteil
besteht, der den besagten Zielbereich bestimmt, wobei das
Zielmedium aus einer Flüssigkeit besteht und das Abtastelement
aus leitendem Kunststoff in der Nähe der Tankwand angebracht ist
und einen Teil des Abtastfeldes in den Zielbereich richtet.
40. Ein Betriebsüberwachungsgerät gemäß Anspruch 39, bei dem
das besagte Umfassungsmittel aus einem Lagertank mit einer
elektrisch isolierenden Wand und einem offenen Innenteil
besteht, der den besagten Zielbereich bestimmt, wobei das
Zielmedium aus einer Flüssigkeit besteht und die besagten beiden
zusammengehörigen Abtastelemente aus leitendem Kunststoff in der
Nähe des besagten Wandabschnitts angebracht sind und im
Zielbereich ein dazwischenliegendes Abtastfeld schaffen.
41. Ein Betriebsüberwachungsgerät gemäß Anspruch 40, bei dem
der besagte Wandabschnitt einen Wandabschnitt aus elektrisch
isolierendem Kunststoff beinhaltet, wobei die besagten
Abtastelemente aus leitendem Kunststoff in der Nähe des besagten
Wandabschnittes außerhalb des Tanks sowie auch außerhalb des
Zielbereichs angebracht sind.
42. Ein Betriebsüberwachungsgerät gemäß Anspruch 40, bei dem
der besagte Lagertank über eine Metallwand mit einer Verkleidung
aus gegenüber der Abnutzung durch die korrosiven
Umgebungsbedingungen und durch die im Tank gelagerte Flüssigkeit
beständigem Kunststoff verfügt, wobei die besagten
Abtastelemente aus leitendem Kunststoff wenigstens teilweise
innerhalb des Zielbereichs angebracht sind und ein
dazwischengelegenes Abtastfeld erzeugen.
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