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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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(1) Technisches Gebiet,
zu dem die Erfindung gehört
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Blasenentfernungsvorrichtung,
d.h. eine Einrichtung zum Entfernen von Blasen, die in einer Flüssigkeit
mitgerissen werden, wenn verschiedene Fluide wie Wasser, Öl oder Chemikalien
zur Anwendung kommen.
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(2) Stand der Technik
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Verschiedene
Fluide werden für
verschiedene Zwecke eingesetzt. Bei solch einer Verwendung treten
oft Unzweckmäßigkeiten
insofern auf, dass Blasen in den Fluiden mitgerissen werden. In
einem Reinigungsschritt bei der Halbleiterproduktion beispielsweise
wird eine Reinigungslösung
bestehend aus sauren Chemikalien oder alkalinen Chemikalien bei
einem konstanten Mischungsverhältnis
in einem Reinigungsbad mit vorbestimmter Menge in Bewegung gesetzt
oder zur Zirkulation gebracht, um ein automatisches Reinigen der
Halbleitersubstrate auszuführen.
Um in diesem Fall die Reinigungseffekte stabil mit guter Reproduzierbarkeit
zu realisieren, ist es wichtig, ein konstantes Mischungsverhältnis der Chemikalien
aufrecht zu erhalten, und für
diesen Zweck wird eine stabile Zufuhr von Chemikalien in vorbestimmter
Menge gefordert.
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Verschiedene
Verfahren wurden zur Messung einer angelieferten Menge in einer
automatischen Speisung der Reinigungslösung verwendet. Neuerlich ist
ein Ultraschallströmungsmesser,
der vorteilhaft für
eine Miniaturisierung der Vorrichtung und der Fluktuation des Druckes
ist, in großem
Umfang verwendet worden. Dieses Strömungsmessgerät hat den
Vorteil, dass die zugeführte
Menge leicht verändert
werden kann und das Mischungsverhältnis der Chemikalien hierdurch
einfach automatisch eingestellt werden kann. Von dem Aspekt des
Aufbaus her ist das Ultraschallmessgerät leicht dem Einfluss seiner
Blasen in der Reinigungslösung
ausgesetzt, und eine akkurate Messung kann ohne Entfernung der Blasen
nicht durchgeführt
werden. Die se Blasen werden gebildet, beispielsweise durch das Wechseln der
Chemikalienbehälter
oder den Pumpvorgang, beispielsweise durch eine Membranpumpe. Aus
diesem Grund wurden bereits verschiedene Typen von Blasenentfernungsvorrichtungen
vorgeschlagen und verwendet. In vielen Fällen jedoch, wenn die Blasen ausgetragen
werden, wird Lösung
in den Blasen mitgerissen und diese werden in großer Menge
zusammen ausgetragen oder eine Pumpe, ein Tank und eine Entfernungsvorrichtung
sind integriert und bedingen daher große Abmessungen der gesamten Vorrichtung,
und der Betrieb mit geringer Strömungsmenge
lässt sich
nicht durchführen.
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Eine
Vorrichtung zur Blasenentfernung ist bekannt geworden, bei der eine
Flüssigkeit
fluidisiert wird, indem sie in ein Gefäß geschickt wird und die Blasen
am Mittelteil zur Entfernung gesammelt werden, damit die Vorrichtung
selbst dann benutzt werden kann, wenn die Strömungsmenge gering ist. Diese
Vorrichtung ist beispielsweise offenbart in der JP-A-11-19406. Gemäß der dort
gegebenen Beschreibung lässt
sich die Vorrichtung selbst in einem Fall verwenden, dass eine Flüssigkeit
geringer Menge behandelt wird und ist so aufgebaut, dass die Blasen
abgetrennt und zur Mittelachse eines Gefäßes durch eine rotierende Strömung gesammelt
werden und die Blasen durch einen Austragsauslass ausgetragen werden,
der in der Mittelachse des Gefäßes vorgesehen
ist. Am Austragsauslass dieser Vorrichtung ist ein automatisches
EIN/AUS-Ventil angeordnet. Dieses Ventil hat einen Mechanismus,
bei dem ein kugeliges Austragsschwimmerventil durch den Auftrieb
der Flüssigkeit
gehoben wird und den Austragsauslass schließt und, sind die Blasen gesammelt,
wird das Schwimmeraustragsventil vom Auslass durch sein Eigengewicht
sowie eine Feder freigegeben, um die Blasen durch den Auslass auszutragen.
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Im
Falle des EIN/AUS-Ventils der oben genannten Vorrichtung jedoch,
ist es, da es notwendig ist, die Feder zu verwenden, um sicher den
Austragsauslass zu öffnen,
wenn die Flüssigkeit
aus Chemikalien z.B. Säure
oder Alkali besteht, schwierig, eine stabile Leistung über einen
längeren
Zeitraum aufrecht zu erhalten. Weiterhin variiert die Arbeitsweise
des Ventils abhängig
von der Balance, beispielsweise des Austragsventilschwimmers aufgrund
seines Eigengewichtes, der Federkraft der Feder und dem Auftrieb
des Austragsventilschwimmers. Wenn somit der Druck innerhalb des
Gefäßes sich
erheblich durch die Strömungsmenge
der Flüssigkeit,
die in das Gefäß strömt, ändert, kann
der Ventilbetrieb dieser Änderung
nicht folgen. Aus diesem Grunde war es mit dieser Vorrichtungsbauart
allein unmöglich,
eine Flüssigkeit zu
behandeln, die in dem Fall verwendet werden soll, wo die Strömungsmenge
sich erheblich ändert.
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Eine
Vorrichtung zur Blasenentfernung ist bekannt, bei der ein Luftkrümmer mit
einem Kugelventil, der einfach eine Kugel und keine Feder benutzt,
am Austragsauslass angeordnet ist. Bei dieser Konstruktion jedoch
ist die Kugel instabil und, nimmt die Strömungsmenge zu, schwimmt die
Kugel in dem Luftkrümmer
und die Flüssigkeit
fließt
zusammen mit den Blasen ab. Wenn darüber hinaus die Kugel angehoben
wird und den Austragsauslass des Luftkrümmers schließt, strömt die die
Blasen enthaltende Luft nach außen
aus der Abströmöffnung der
Blasenentfernungsvorrichtung, was zu einem Versagen der Blasenentfernung
führt.
Wenn darüber
hinaus im Falle einer Kugel, da ihr Außenumfang kugelig ist, Flüssigkeit,
wenn die Kugel sich auch nur ein bisschen bewegt, in den Luftkrümmer strömt und der
Luftkrümmer
mit der Flüssigkeit
gefüllt
ist, wird die Kugel instabil und es wird schwierig, die Balance
mit der Strömungsmenge
zu halten.
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Weiterhin
wird eine Pumpe verwendet, um es der Flüssigkeit zu gestatten, in eine
Reinigungslösung
oder dergleichen durch die oben genannte Blasenentfernungsvorrichtung
zu strömen.
Wie üblich jedoch,
erzeugt die Pumpe nicht notwendigerweise immer einen konstanten
Druck. Insbesondere bei Membranpumpen, luftbetätigten Pumpen und dergleichen
kann der Druck nicht konstant gehalten werden, Pulsation wird hervorgerufen,
wodurch die Strömungsmenge
instabil aufgrund der Übertragung
dieser Pulsation wird, und Probleme können manchmal dann hervorgerufen
werden, wenn die oben genannte Flüssigkeit in der nachfolgenden
Stufe verwendet werden soll.
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Das
Dokument ABSTRACTS OF JAPAN Band 012, Nr. 332 (M-738) beschreibt
einen Gasseparator für
einen Brennstofftank, der ein Schwimmerventil umfasst.
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ZUSAMMENFASSENDE
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Blasenentfernung
zur Verfügung zu
stellen, die auch für
die Entfernung von Blasen aus einer Flüssigkeit bei geringer Strömungsmenge verwendet
werden kann und durch die nur Blasen sicher entfernt werden können, ohne
dass die Flüssigkeit
aus der Austragsöffnung
für die
Blasen abströmen
kann; und es ist somit möglich,
mit einer großen Änderung der
Strömungsmenge
nur durch einen einzigen Vorrichtungstyp alleine auszukommen.
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Ein
anderes Ziel der Erfindung besteht in einer Blasenentfernungsvorrichtung,
durch welche Pulsation gepuffert werden kann und gleichzeitig Blasen entfernt
werden können,
selbst mit einer Pumpe, die dazu neigt, die Pulsation in der Strömungsmenge, wie
bei der oben genannten Membranpumpe oder dergleichen, zu erzeugen.
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Die
Vorrichtung zur Blasenentfernung umfasst ein Hauptgehäuse; einen
zylindrischen Einströmraum;
einen umgekehrt konischen Raum, der mit dem Einströmraum in
Verbindung steht; einen kleinen zylindrischen Abströmraum, der
mit dem umgekehrt konischen Raum in Verbindung steht; eine Einlassöffnung,
die offen gegen den Einströmraum ist
und eine Auslassöffnung,
die gegen den Auslassraum offen ist, beide jeweils in einer Tangentialrichtung
des Einströmraums
und des Ausströmraums angeordnet,
so dass ein Fluid rotieren und in den Räumen strömen kann; eine Axialwelle in
der Mitte; und ein Austragsauslass für Blasen an einem zentralen
oberen Teil des Einströmraums,
wobei
eine Ventilkammer zwischen Austragsauslass und Einströmraum ausgebildet
ist; ein Zylinder mit einer durchgehenden Bohrung, die offen gegen
den Einströmraum
ist; ein Zylinder mit einer durchgehenden Bohrung, die offen gegen
den Einströmraum
in der Ventilkammer ist, vorgesehen ist; ein kappenartiger Schwimmer
mit einer zylindrischen Wand, die den Zylinder umgibt und eine obere
Platte, die den oberen Endteil der zylindrischen Wandung verschließt, gebildet
ist; und der Schwimmer lose mit einem oberen Teil des Zylinders
kappenartig abgedeckt und gleichzeitig in der Ventilkammer in einem nach
oben und unten beweglichen Zustand angeordnet ist und dabei einen
schmalen Spalt belässt.
Die oben genannten Ziele werden hierdurch erreicht.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine Draufsicht.
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3(A) bis 3(C) sind
Darstellungen, die die Wirkungsweise eines Schwimmers erläutern und
eine vergrößerte Darstellung
eines schmalen Spaltes, aus Gründen
der erleichterten Erklärung, zeigen.
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3(A) erläutert
den Fall, dass der Schwimmer sich nach unten bewegt. 3(B) den Fall, dass der Schwimmer angehoben wird. 3(C) den Fall, wo der Schwimmer seine oberste
Stellung erreicht hat.
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4 ist
ein Teilschnitt einer anderen Ausführungsform einer Ventilkammer.
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5 ist
ein Teilschnitt einer weiteren Ausführungsform einer Ventilkammer.
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6 ist
ein Teilschnitt und zeigt eine weitere Ausführungsform einer Ventilkammer.
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7 ist
eine graphische Darstellung und zeigt die Änderung der Strömungsgröße zwischen dem
Fall, wo die Vorrichtung zur Blasenentfernung nach der Erfindung
verwendet wird und dem Fall, wo sie nicht verwendet wird.
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BEVORZUGTE
AUSFÜHRUNGSFORMEN
DER ERFINDUNG
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1 und 2 sind
Schnitt und Draufsicht eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung. In diesen Figuren befindet sich in einem zylindrischen
Hauptgehäuse 1 ein
zylindrischer Einströmraum 2;
ein umgekehrt konischer Raum 3, der in Verbindung mit dem
unteren Teil des Einströmraums 2 steht
und gegen die Mitte schräg
zuläuft;
außerdem ist
ein kleiner zylindrischer Ausströmraum 4 vorgesehen,
der mit dem unteren Teil des umgekehrt konischen Raums 3 in
Verbindung steht und kleiner als der Zylinder des Einströmraums 2 ist;
ausgebildet ist außerdem
eine Einströmöffnung 4 und
eine Ausströmöffnung 5 am
Einströmraum 2 und
dem Ausströmraum 4 jeweils.
Die Einströmöffnung oder
Zulauföffnung 5 sowie
die Ablauf- oder Ausströmöffnung 6 sind
gegen die Räume 2 und 4 jeweils
in tangentialer Richtung dieser Räume offen, so dass ein Fluid
rotieren und in die bzw. in den Räumen 2, 3 und 4 strömen kann.
Die Einlassöffnung 5 kann
mehrfach vorgesehen sein. Insbesondere, wenn die Viskosität des Fluids
hoch ist, indem das Fluid in den Raum durch die Vielzahl von Einströmöffnungen
strömen kann,
können
Strömungsgröße und Rotation
vergrößert werden,
wodurch die Mitte der Strömung
klar gemacht werden kann und Blasen sich leicht sammeln lassen.
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In
der Mitte der Räume
ist eine Axialwelle 7 vorgesehen. Blasen, die sich um die
Strömungsmitte (nicht
gezeigt) des rotierenden und in den Räumen strömenden Fluids sammeln, werden
um die Axialwelle 7 herum eingefangen und Blasen werden
mitgerissen oder einander einverleibt, wodurch ein großer Blasenkern
(nicht dargestellt) gebildet wird und die Blasen steigen längs der
Axialwelle nach oben. Zu diesem Zeitpunkt ist der Blasenkern wie
eine schmale Säule,
so dass der Blasenkern nicht gegen die Innenwandseite des Raums
durch die rotierende Strömung
des Fluids verschwenkt und stabiler wird. Wird die Axialwelle 7 dick,
so wird der Ausströmraum schmaler,
der Innendruck nimmt zu und das Aufsteigen der Blasen kann beschleunigt
werden. Wenn der Innendurchmesser der Ausströmöffnung 6 kleiner als der
der Einströmöffnung 5 wird,
lässt sich
der gleiche Effekt erhalten.
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Am
zentralen oberen Teil des Einströmraums 2 wird
ein Austragsauslass 8 für
Blasen geformt, und zwischen der Austragsöffnung 8 und dem Einströmraum 2 ist
eine Ventilkammer 9 ausgebildet. In den Figuren sind Austragsöffnung 8 und
Ventilkammer 9 an einem Deckel 11 angeordnet,
der am Hauptgehäuse 10 durch
eine Schraube 10 ... fixiert ist; und zwischen dem Hauptgehäuse 1 und
dem Deckel 11 ist ein geeignetes (nicht dargestelltes)
Dichtungsmaterial vorgesehen. Deckel und Hauptgehäuse können hierauf
ausgebildete Schrauben haben und beide können durch Schrauben verbunden
sein. Weiterhin kann, nachdem der Deckel am Hauptkörper befestigt ist,
der Verbindungsteil zur Integration angeschweißt sein.
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In
der Ventilkammer 9 ist ein Zylinder 13 mit einer
durchgehenden Bohrung 12, die sich gegen den Einströmraum 2 öffnet, vorgesehen.
Nach den 1 und 2 ist der
Zylinder 13 einteilig mit einem Substrat 14 ausgebildet,
das mit dem oberen Teil des Einströmraums 2 des Hauptkörpers 1 passend
verbunden ist und dessen Umfang ist durch den Deckel 11 geklemmt.
Jedoch kann der Zylinder 13 auf dem Deckel 11 ausgebildet
sein und eine Befestigungsplatte 15 mit einer Austragsöffnung 8 kann hierauf
(5) geschraubt sein. Weiterhin können geeignete
Konstruktionen, beispielsweise eine Befestigungsplatte 16,
von der der Zylinder 13 absteht, angebracht sein, und zwar
von der Unterseite in den Deckel 11 (6)
geschraubt.
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Am
Zylinder 13 in der Ventilkammer 9 ist ein Schwimmer 17 vorgesehen,
der lose mit dem Zylinder 13 in Eingriff kommt und gleichzeitig
an die Ventilkammer in einem nach oben und unten beweglichen Zustand,
während
ein schmaler Spalt belassen ist, angepasst ist. Der Schwimmer 17 ist
in kappenartiger Gestalt mit einer zylindrischen Wandung 18 gebildet,
die den Zylinder 13 umgibt und über einen Innendurchmesser
verfügt,
der etwas größer als
der Außendurchmesser
des Zylinders 13 ist, eine obere Platte 19 ist
vorgesehen, die den oberen Endteil der zylindrischen Wand 18 schließt. In einem
Zustand, in dem die Platte 19 auf den oberen Teil des Zylinders 13 sitzt
und die Platte 19 das durchgehende Loch 12 verschließt, liegt
das untere Ende der zylindrischen Wandung 18 nicht gegen
das Basisende des Zylinders 13 an. In diesen Figuren greift
zwischen der Außenfläche des
Schwimmers 17 und der Innenfläche der Ventilkammer 9 ein
Außenring 22,
während schmale
Spalte 20 und 21 jeweils belassen werden, so dass
seine Bewegung nach oben und unten möglich wird. Wie jedoch in 4 gezeigt,
kann der Außenring 22 fortgelassen
werden. Weiterhin kann eine Dichtung 23 an einem geeigneten
Teil, beispielsweise der Innenfläche
der Platte 19 oder dergleichen vorgesehen sein.
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Was
den schmalen Spalt 24 zwischen der Innenfläche des
Schwimmers 17 und der Außenfläche des Zylinders 13,
den schmalen Spalt zwischen der Außenfläche des Schwimmers 17 und
der Innenfläche
der Ventilkammer 9 (in 1 und dergleichen, der
Innenfläche
des Außenrings 22),
den schmalen Spalt 21 auf der Außenfläche des Außenrings 22 und dergleichen,
abhängig
von den Eigenschaften wie Viskosität, spezifisches Gewicht und
dergleichen der Flüssigkeit,
aus der Blasen entfernt werden sollen, angeht, so werden die Spalte
so ausgebildet, dass sie extrem eng werden, so dass bevorzugt nur
Blasen wirksam passieren können
und Flüssigkeit
nicht durchgelassen wird. Im Falle einer Flüssigkeit vom Typ Wasser beispielsweise
liegt der schmale Spalt innerhalb eines Bereichs von etwa 0,05 mm
bis 0,3 mm, bevorzugt zwischen etwa 0,1 mm und 0,2 mm und im Falle
einer Flüssigkeit
vom Typ Öl
liegt der schmale Spalt innerhalb eines Bereichs von etwa 0,2 mm
bis 1 mm, bevorzugt zwischen 0,5 und 0,8 mm.
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Mit
steigendem Innendruck im Hauptgehäuse wird der Schwimmer 17 durch
den Druck angehoben, die Platte 19 kommt frei von der Oberfläche des Zylinders
und lässt
ein Öffnen
der durchgehenden Bohrung 12 zu und lässt die Blasen passieren. Wird jedoch
der Druck so groß,
dass die Flüssigkeit
durch die durchgehende Bohrung 12 schießt, so wird der Schwimmer 17 sofort
nach oben angehoben, so dass die Flüssigkeit aus der Austragsöffnung für die Blasen
nicht ausströmt
und direkt unter der Austragsöffnung 8 angeordnet
wird, so dass die Austragsöffnung 8 durch
die Oberseite der Platte geschlossen wird. Der Schwimmer 17 kann
sich bewegen, bis die Platte 19 gegen den inneren oberen
Teil der Ventilkammer 9 zum Anliegen kommt. Diese Bewegung
ist bis auf ein Niveau derart begrenzt, dass unter üblichen
Bedingungen nur Blasen sicher ausgetragen werden können und
der Austragsauslass 8 nicht geschlossen wird, wobei der
Schließweg
beispielsweise zwischen 1 und 5 mm, bevorzugt zwischen etwa 1 und
3 mm liegt. Die Länge
der zylindrischen Wan dung 18 des Schwimmers 17 ist
auf ein Niveau derart begrenzt, dass selbst wenn der Schwimmer nach
oben geht, er nicht vom Zylinder 13 freikommt.
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Hauptkörper 1,
Deckel 11, Zylinder 13, Schwimmer 17,
Außenring 22 und
dergleichen sind aus einem geeigneten synthetischen Harzmaterial wie
Teflon (Harz auf Fluorbasis) hergestellt, können aber auch aus einem anti-korrosiven
metallischen Material wie rostfreiem Stahl gefertigt sein. Die Platte 19 des
Schwimmers 17 ist so ausgebildet, dass sie über flache
Ober- und Unterseiten verfügt.
Jedoch kann die Platte einen Vorsprung (nicht dargestellt) von geeigneter
Gestalt haben, so dass sie passend bezüglich der Durchgangsbohrung 12 oder
der Austragsöffnung 8 ist
und diese schließt.
Weiterhin kann gegebenenfalls ein elastisches Element wie eine antikorrosive
Feder zwischen dem Schwimmer und dem Austragsauslass vorgesehen
sein, im Wesentlichen besteht jedoch keine Notwendigkeit hierfür.
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In
den 3(A) bis 3(C) ist
die Bewegung des Schwimmers erläutert
und aus Gründen der
Erklärung
sind die jeweiligen schmalen Spalte vergrößert dargestellt. 3(A) zeigt einen Zustand, wobei, selbst wenn die
Blasen von der rotierenden Flüssigkeit
getrennt sind und sich bei der Strömung im Hauptgehäuse gegen
den oberen Teil des Einströmraums 2 sammeln,
der Innendruck nicht bis zu einem Niveau derart zugenommen hat,
dass er den Schwimmer 17 nach oben drückt. In der Zwischenzeit hat
der Innendruck allmählich
zugenommen und mit steigendem Innendruck sammeln sich sogar leichte und
kleine Blasen gegen den Schwimmerteil hin. Der Zustand der 3(A) wird auch erzeugt, wenn eine Pumpe zum Liefern
der Flüssigkeit
an die Einströmöffnung 5 stillgesetzt
ist und in diesem Zustand der Schwimmer auf dem Zylinder sitzt und
die Durchgangsbohrung 12 schließt, d.h. der Schwimmer als Rückschlagventil
arbeitet.
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Wenn
die Blasen von der Flüssigkeit
getrennt und im oberen Teil konzentriert sind, so dass der Innendruck
ausreichend zunimmt, wird der Schwimmer 17 nach oben (3(B)) gepresst. Aufgrund dieser ihrer Bewegung
wandern die Blasen, die die Durchgangsbohrung 12 passiert
haben, von der Unterseite der Platte 19 des Schwimmers
durch den schmalen Spalt 24 zwischen der Innenfläche des Schwimmers
und dem Zylinder längs
der Unterkante des Schwimmers 17, gehen durch den schmalen Spalt 20 am
Außenumfang
des Schwimmers und werden dann vom Austragsauslass 8 entfernt.
Da der Innendruck hierdurch abgesenkt wird, bewegt sich der Schwimmer 17 in
die in 3(A) gezeigte Position, wenn
jedoch der Innendruck wieder zunimmt, bewegt sich der Schwimmer 17,
wie in 3(B) gezeigt, nach oben und
trägt die
Blasen aus. Durch Wiederholung dieses Vorgangs bewegt sich der Schwimmer 17 nach
oben und unten und leitet die Kolbenbewegung gegen den Zylinder 13.
Jetzt haben die Blasen die Funktion eines Schmiermittels zwischen
Zylinder und Schwimmer, der Schwimmer kann sich glatt bewegen. Da
die schmalen Spalte, wie oben erwähnt, extrem schmal sind, kann
die in dem Gemisch aus Blasen und Flüssigkeit mitgerissene Flüssigkeit
kaum passieren und nur Blasen können
aus dem Austragsauslass ausgetragen werden.
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Wird
der Innendruck extrem hoch durch Übersteigerung der Strömungsmenge
und tritt die Flüssigkeit
durch das Durchgangsloch 12 und erreicht den Schwimmerteil,
so wird der Schwimmer 17 durch den Druck in die Stellung
angehoben, wo er in Kontakt mit dem inneren oberen Teil der Ventilkammer 9 kommt
und den Austragsauslass 8 (3(C)) schließt. Somit
ist es möglich
zu verhindern, dass die Flüssigkeit
aus dem Austragsauslass abströmt.
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Beispiele
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Gemäß den Versuchsergebnissen
wird es möglich,
einen Typ von Vorrichtung allein zur Entfernung der Blasen aus einer
Flüssigkeit
zu verwenden, die eine Strömungsratenänderung
von etwa 0,5 bis 5,0 Litern pro Minute erfährt. Weiterhin kann unter der
Bedingung, dass die Blasen kontinuierlich mitgerissen werden, die
Menge an dem Blasen/Flüssigkeitsgemisch,
das aus dem Austragsauslass ausgetragen werden soll, um etwa 0,066%
oder weniger der gesamten Strömungsmenge
reduziert werden.
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Der
Effekt der Entfernung der Blasen kann bestätigt werden, indem die Zählrate eines
Ultraschallmessgerätes
abgelesen wird, der unter dem Einfluss der Blasen steht.
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Als
Messeinrichtung kann ein Niveausensor und ein Ultraschallmessgerät in Kombination
verwendet werden, und die Einspeisemenge wurde auf 5500 cc pro Minute
durch den Niveausensor eingestellt, und die Ablesung des Ultraschallmessgerätes erfolgte,
wenn die Einspeisung abhängig
von der Einstellung beendet war.
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Die
mittlere Ablesung am Ultraschallströmungsmessgerät (Größe berechnet
als Strömungsgröße; cc)
betrugt 5539 cc, wenn die Blasenentfernungsvorrichtung gemäß der Erfindung
für das Messgerät eingesetzt
wurde, wogegen sie bei 5638 cc lag, wenn ein übliches Blasenentfernungsverfahren
zur Anwendung kam. Weiterhin wurde die Dispersion der Ablesung (Zählung) mit ±2,1% angenommen,
wenn die Blasenentfernungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung
eingesetzt wurde, wogegen sie ±6,9%
betrugt, wenn übliche
Verfahren zur Anwendung kamen.
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Aus
diesem Ergebnis leitet sich, wenn die Blasenentfernungsvorrichtung
der vorliegenden Erfindung verwendet wurde, die mittlere Zählrate mit
einer Differenz von 0,7% gegenüber
dem eingestellten Wert (5500 cc) her; dies bedeutet 1/4 des Falles, dass
die Vorrichtung der Erfindung nicht zur Anwendung kam, d.h. die
Genauigkeit wurde durch Einsatz der Maßnahme nach der Erfindung verbessert.
Weiterhin lag die Dispersion der Ablesung (Zählung) bei etwa 1/3 in dem
Fall, dass die Vorrichtung nach der Erfindung nicht zur Anwendung
kam, und es stellte sich heraus, dass stabile Messungen aufgezeichnet wurden.
Somit trug die Blasenentfernungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung
sicher die Blasen aus, und es wurde festgestellt, dass die Vorrichtung in
ausreichender Weise als Ultraschallmessgerät eingesetzt werden konnte,
die dem Einfluss der Blasen in der oben genannten Weise ausgesetzt
war bzw. ist.
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7 ist
ein Diagramm und zeigt die Veränderung
der Strömungsrate
bzw. -menge, wenn eine Flüssigkeit
bei einer Strömungsrate
von 2,5 Litern pro Minute unter Verwendung einer Membranpumpe geliefert
wurde. Verglichen mit dem Fall, dass die Flüssigkeit durch die Blasenentfernungsvorrichtung
der vorliegenden Erfindung (A) ging, wird eine große Pulsation
für den
Fall bestätigt,
dass die Flüssigkeit
nicht durchging (B).
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Wie
oben erwähnt,
konnte bestätigt
werden, dass aufgrund der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung
durch den Kolbenhub des Schwimmers und die Wirkung des Substrats 14 ähnlich einer
Membran der Innendruck geregelt werden kann, und die Pulsation des
aus dem Austragsauslass 6 strömenden Fluids gepuffert werden
kann, und zusätzlich
durch die Auf- und Abwärtsbewegung
des äußeren Rings
die Pulsation weiter unterdrückt
werden kann.
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Die
Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung kann in geeigneter Weise aufgebaut sein: beispielsweise
ist ein Filter im Hauptgehäuse,
ein EIN/AUS-Ventil an der Außenseite
des Austragsauslasses für
die Blasenregelung vorgesehen oder es sind eine Vielzahl von Vorrichtungen
kontinuierlich zur stufenweisen Entfernung der Blasen angeschlossen.
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Die
Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist in oben beschriebener Weise aufgebaut, d.h. es geht
um eine Blasenentfernungsvorrichtung, die umfasst: ein Hauptgehäuse; einen
zylindrischen Einströmraum;
einen umgekehrt konischen Raum, der mit dem Einströmraum in
Verbindung steht; einen kleinen zylindrischen Ausströmraum, der
mit dem umgekehrt konischen Raum in Verbindung steht; eine Einströmöffnung,
die zum Einströmraum
offen ist und eine Ausströmöffnung,
die zum Ausströmraum
offen ist, wobei beide in Tangentialrichtung des Einströmraums und
des Ausströmraums
jeweils vorgesehen sind, so dass ein Fluid in den Räumen rotieren
und strömen
kann; weiterhin vorgesehen ist eine Axialwelle in der Mitte; eine
Austragsöffnung
für Blasen
im mittigen oberen Teil des Einströmraums, wo eine Ventilkammer
zwischen dem Austragsauslass und dem Einströmraum ausgebildet ist; weiterhin
ein Zylinder mit einer durchgehenden Bohrung, die gegen den Einströmraum in
der Ventilkammer offen ist; ein kappenartiger Schwimmer mit einer
zylindrischen Wandung, die den Zylinder umgibt und über eine obere
Platte verfügt,
die den oberen Endteil der zylindrischen Wand schließt; auch
ist der Schwimmer lose kappenartig von einem oberen Teil des Zylinders übergriffen
und gleichzeitig in der Ventilkammer nach oben und unten beweglich,
wobei ein schmaler Spalt belassen wird. Somit können die um den oberen mittigen
Teil des Hauptgehäuses
gesammelten Blasen wirksam aus dem Austragsauslass durch den Hub des
Schwimmerkolbens entfernt werden, der lose in Eingriff mit dem Zylinder
steht. Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann auf den Fall
einer geringen Strömungsmenge
Anwendung finden. Ein Gemisch aus Blasen und Flüssigkeit darf kaum ausströmen. Selbst
wenn die in dem Hauptgehäuse
strömende
Flüssigkeitsmenge
schwankt, ist es möglich, mit
diesem Umstand innerhalb eines weiteren Bereiches fertig zu werden
und doch sicher die Blasen zu entfernen. Weiterhin lässt sich
der Innendruck im Hauptgehäuse
durch den Kolbenhub des Schwimmers kontrollieren, die Pulsation
lässt sich
puffern.
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Aus
der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, dass die vorliegende
Erfindung eine verbesserte Blasenentfernungsvorrichtung umfasst.
Dem Fachmann ist klar, dass Änderungen
an den in der vorliegenden Beschreibung erläuterten Ausführungsformen
vorgenommen werden können,
ohne vom breiten erfinderischen Konzept abzuweichen. Es wird somit
verständlich,
dass diese Erfindung nicht auf die besonderen offenbarten Ausführungsformen
begrenzt ist, sondern alle naheliegenden Modifikationen umfassen
soll, die innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung, wie durch die
beiliegenden Ansprüche definiert,
abgedeckt sind.