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Hintergrund der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein Trennmodul, um ein Fluid aufzubereiten. Fluidtrenngeräte haben
ein einfach zu ersetzendes und aufzustellendes Fluidtrennmodul,
welches verwendet wurde, um eine Kontamination in industriellen
Prozessen für
viele Jahre zu kontrollieren. Solche Geräte sind integraler Teil der Fertigung
vieler Produkte einschließlich
Pharmazeutica, Lebensmitteln und Getränken. Jedoch ist nirgends der
Bedarf nach einer effizienten Kontaminationskontrolle größer als
in der Halbleiterfertigungsindustrie. Mit Schaltkreisdetails im
Submikrobereich und mit weiteren Strukturreduzierungen ist zwangsläufig die
Kontrolle von Ruß,
Ionen, organischen oder anderen Kontaminationen in den Halbleiterprozeßfluiden
notwendig. Da Halbleiterelemente in einem Reinraum hergestellt werden,
ist es außerdem
wichtig, das Kontaminationspotenzial der Fertigungsumgebung zu minimieren.
Aus diesem Grund werden vorzugsweise Einwegfluidtrennmodule in dem
Halbleiterherstellungsverfahren verwendet, um die Kontamination
der Fertigungsstraße
wie auch des Reinraums zu minimieren.
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Halbleiterverfahrenfluide
umfassen beispielsweise solche Chemikalien, welche an dem Punkt
der Verwendung (POU) in photolithographischen Prozessen (Fotochemi kalien)
verarbeitet werden. Fotochemikalien beinhalten Materialien wie Primer,
Adhäsionsbeschleuniger,
Fotolacke, Eckenschweißentferner,
Antireflexionsbeschichtungen, Entwicklungsflüssigkeiten, Isolierstoffe und
dergleichen. Solche Chemikalien sind gewöhnlich auf der Silikonwaffel
verteilt durch eine spezielle Pumpe und werden anschließend verteilt
zu einer gleichmäßigen dünnen Schicht
durch den Prozeß der
Schleuderbeschichtung. Die Reinheit der Chemikalien im POU ist unentbehrlich,
um einen akzeptablen Produktertrag zu erhalten.
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Allgemein
gibt es zwei Typen von Fluidtrenngeräten. Beim ersten Typ ist das
Trennelement wie ein Filter ein austauschbares Element, wohingegen der
Druckbehälter,
welcher das Element aufnimmt, also das Gehäuse, wiederverwendbar ist.
Das Gehäuse
beinhaltet außerdem
geeignete Fluidverbindungen für
den Rest des Fluidverarbeitungssystems. Um das Fluidtrennmodul auszutauschen,
ist es notwendig, das Gehäuse
zu öffnen,
das Trennmodul auszubauen, das Ersatztrennmodul in das Gehäuse zu installieren
und das Gehäuse
wieder zu verschließen.
Es gibt viele Nachteile bei diesem Typ von Fluidtrenngerät. Erstens
ist der Auswechselvorgang zeitaufwendig , da insbesondere der Zugang
zum Gehäuse
eingeschränkt
ist. Da das Gehäuse
eine Vielzahl des zu verarbeitenden Fluids beinhaltet und das Fluidtrennmodul
normalerweise mit Fluid gesättigt
ist, kommt es zweitens normalerweise zu Fluidspritzern. In dem Fall
von gefährlichen
Fluiden können
Spritzer ein Risiko für
die Gesundheit des Personals in der Umgebung sein und potentielle
Schäden an
nahen Geräten
und Anlagen verursachen. Zum Schluß setzt man durch Öffnen des
Gehäuses
die innere Oberfläche
von dem Fluidverarbeitungssystem einer unerwünschten Verunreinigung aus
der Umgebung aus.
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Das
zweite Trenngerät
ist eins, bei dem das Trennelement fest mit dem Gehäuse verbunden
ist, welches außerdem
geeignete Fluidverbindungen zu dem Rest des Fluidverarbeitungssystems
enthält,
um ein integriertes Modul zu bilden. Im Falle eines Austausches
ist eine Trennung des ganzen Trennungsmoduls von dem Fluidverarbeitungssystem
und eine Wiedereinsetzung eines Ersatzmoduls in das System notwendig.
In diesem Fall ist das Ersetzen einfacher, die Aussetzung gefährlicher
Chemikalien an das Bedienpersonal wird minimiert und die Zuverlässigkeit der
Verbindung wird bedeutsam angehoben. Der Typ von Trennungsgerät bezieht
sich auf ein Einwegmodul, da das ganze Modul ausgebaut und ersetzt
wird, wann immer das Trennelement einen Ersatz benötigt, egal
welche Übergangskonstruktion
verwendet wird. Einwegmodule erfordern normalerweise mehrfache sequentielle
Verbindungen, mindestens zwei Verbindungen oder drei oder vier wie
normalerweise Schrauben, was lästig
ist und die manchmal nur schwer festzumachen sind. Dies sind insgesamt
Faktoren, die nachträglich
zusätzliche
Zeit und Anstrengungen erfordern. Überdies muß das Modul in Position gehalten
werden, während
die Verbindung hergestellt wird, was den Prozeß der Verbindung noch schwieriger
macht, da es zwei Handlungen (d.h. das Modul an Ort und Stelle zu
halten und jede Verbindung aufeinanderfolgend zu verbinden) zur
selben Zeit erfordert. Schließlich
hat eine Anwendung mit einer permanenten nicht starren Verbindung
zu dem Fluidverarbeitungssystem, zum Beispiel, wenn ein flexibles
Rohr benutzt wird, für
die Flüssigkeit
die Tendenz auszutreten, wenn die Verbindung sich löst. All
diese Probleme steigern den benötigten
Zeit- und Einsatzaufwand, um ein Einwegmodul zu ersetzen, zusätzlich zu
dem Aussetzen des Personals mit gefährlichem Material und der Kontamination
des Produktionsumfeldes.
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Aus
diesen Gründen
wurden einige Trennmodule mit Eigenschaften entwickelt, die eine schnelle
und einfache Verbindung zu dem Fluidherstellungssystem erlaubt in
einer "quick-connect"-Art. Diese Typen
der quick-connect-Module sehen vor ein Paar von Verbindungsstücken, die
dichtend ineinandergreifen mit einem einzigen, einfachen Hub oder einer
Aktion mit einem Paarungssatz von Verbindungsstücken, die zu einem wiederverwendbaren Substrat
verbunden werden. Verschiedene Arten von Mechanismen wurden entwickelt,
um die quick-connect-Verbindung zu erhalten, alle welche hierzu
irgendeine Form von Relativbewegungen des männlichen Verbindungsstückes und
seines weiblichen Gegenstückes,
für gewöhnlich eine
Drehbewegung, erfordert haben.
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Es
wurde außerdem
vorgeschlagen, ein Trennmodul in einem System für das Verteilen einer gefilterten
Fluidzusammensetzung vorzusehen, in welchem das Trennmodul in ein
Gehäuse
mit beweglichen Komponenten einzubauen ist, um eine gewünschte Verbindung
zu erwirken. Diese Art von Gehäuseaufbau
ist teuer und bruchanfällig
mit der Zeit durch einen übermäßigen Gebrauch.
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Dementsprechend
ist es wünschenswert,
ein Trennmodul vorzusehen, welches ausgetauscht werden kann in einem
Fluidtrennsystem, ohne die Notwendigkeit eines drehabren Gehäuses.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Notwendige
und wahlweise Eigenschaften der vorliegenden Erfindung sind ausführlich dargelegt
in den anliegenden Haupt- und respektive Unteransprüchen. Das
bevorzugte Trennmodul dieser Erfindung paßt in ein stationäres Aufnahmeteil,
das eine Auflage hat, welche als gerundete Fläche funktioniert und einen
Schlitz hat, welcher eine Klinke des Trennmoduls aufnimmt und sichert.
Das Trennmodul beinhaltet eine gekrümmte Oberfläche, die auf die gerundete
Fläche
des stationären
Aufnahmeteils paßt,
um das Trennmodul in dem stationären
Aufnahmeteil zu halten. Das Trennmodul umfaßt einen Filter, plaziert in
einem Gehäuse
des Trennmoduls, und eine Rohrverbindung, welche den Fluidzufluß verbindet,
um ihn zu reinigen bis zu einem Punkt, in dem das Fluid im Trennmodul
aufbereitet werden kann. In einer Anwendungsform ist das Trennmodul
in einem tragbaren Zwischengehäuse
untergebracht mit Fluidrohrverbindungen, welches den Gebrauch des Trennmoduls
im Fluidtransfersystem ermöglicht
mit einer Vielzahl von Funktionen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine perspektivische Ansicht des Trennmoduls nach der Erfindung.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht des stationären Aufnahmeteils, verwendet
in Verbindung mit dem Trennmodul nach 1.
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3a, 3b, 3c und 3d sind
Seitenansichten und zeigen den Gebrauch der Sperrklinke des Trennmoduls
nach 1.
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4 ist
eine Seitenansicht des Trennmoduls nach 1 in dem
stationären
Aufnahmeteil nach 2.
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5 ist
eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung nach 4,
verbunden mit dem Pumpengehäuse.
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6 zeigt
ein alternatives Trennmodul nach der Erfindung.
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7 zeigt
ein alternatives Trennmodul nach der Erfindung.
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8 ist
eine perspektivische Ansicht eines tragbaren stationären Moduls
und eines Trennmoduls nach der Erfindung.
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Beschreibung von besonderen
Anwendungsformen
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Das
Trennmodul dieser Erfindung ist vorgesehen, um ein Fluid eines Fluidverteilsystem
aufzubereiten, welches eine Pumpe umfaßt. Das Fluidverteilsystem
kann eine oder eine Mehrzahl von Pumpen haben, wie ein Zweipumpensystem,
bestehend aus einer Verteilpumpe und einer Einspeisepumpe. Solch
ein System, das ein Fluid verteilt, weist das Trennmodul der Erfindung
auf, das ein Trennelement hat, welches unerwünschte Komponenten des Fluids von
erwünschten
Fluidkomponenten trennt.
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Die
vorliegende Erfindung wird ausdrücklich mit
Bezugnahme auf ein Zweipumpenfluidverteilsystem beschrieben, bestehend
aus einer Einspeisepumpe, einer Verteilpumpe und einem Trennmodul, versehen
mit einer speziellen Konfiguration einer Einlaßvorrichtung und einer Auslaßvorrichtung.
Wie auch immer, es muß verstanden
sein, daß die
vorliegende Erfindung in einem Fluidverteilsystem mit Trennmodul verwendet
werden kann, ungeachtet von der Außenflächenkonfiguration der Einlaßvorrichtung und
der Auslaßvorrichtung
auf der Oberfläche
des Trennmoduls.
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In
bezug auf
1 beinhaltet das Trennmodul
10 nach
der Erfindung ein Gehäuse
12 für eine Filteranlage
wie einen gefalteten Filter, einen Tiefenfilter, Hohlfasern oder
dgl. Öffnungen
14,
16 und
18 passen über aneinander
passende Einbauteile
15,
17 und
19 (
4).
Das Gehäuse
66 (
5),
welches eine Einspeisepumpe und eine Verteilpumpe umfaßt, ähnelt dem,
wie es im
U.S. Patent 5,263,069 beschrieben
wurde.
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Die Öffnung 14 kann
der Einlaß für das gefilterte
Fluid sein. Die Öffnung 16 kann
der Auslaß für ein Retentat
sein. Die Öffnung 18 kann
ein Auslaß für gefilterten
Fluid sein direkt zum Verwendungspunkt. Das Trennmodul 10 beinhaltet
eine gerundete Fläche 20,
welche wesentlich die komplette Dicke des Trennmoduls erweitert,
und zwei Flansche 22 (einer abgebildet), welche an der
gegenüberliegenden Oberflächen des
Trennmoduls 10 angebracht sind und welche verbunden sind
mit Wänden 24 und 26.
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Das
Trennmodul 10 ist versehen mit einer Sperrklinke 31 mit
einem vertikalen Arm 32, einem Haken 33 und einem
Hebel 35. Die Sperrklinke 31 ist an dem Trennmodul 10 gesichert
durch Anformung wie an den Wänden
des Schlitzes 37. Der Schlitz 37 läßt Bewegungen
der Sperrklinke 31 zu, wenn eine Kraft an dem Hebel 35 aufgewendet
wird, wie eine manuelle Kraft.
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Wie
aus 2 ersichtlich, hat das stationäre Aufnahmeteil 36 eine
Oberfläche 38 mit
Löchern 40, 42 und 44,
durch die sich Einbauteile 15, 17 und 19 (4)
einer Verteilleitung erstrecken. Das stationäre Aufnahmeteil 36 beinhaltet
einen Flansch 46 mit einer Öffnung 47, welche
kooperiert mit dem vertikalen Arm 32 und dem Haken 33 der
Sperrklinke 31. Das stationäre Aufnahmeteil 36 umfaßt außerdem Auflagen 50 und 52,
auf denen die Flansche 22 des Trennmoduls 10 anliegen,
wie auch die Aufnahmeteildrehfläche 54,
auf die die gerundete Fläche 20 paßt.
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Wie
aus 3a, 3b, 3c und 3d ersichtlich,
ist die Sperrklinke 31 in ihrer Anfangsposition in 3a gezeigt.
Wie 3b zeigt, bewirkt eine Kraft in Richtung des Pfeils,
daß der
Haken 33 sich von der Flansch 46 wegbewegt. Wie
in 3c gezeigt, bewegt sich die Sperrklinke 31 aufwärts durch
Aufwärtsbewegen
des Filterungsmoduls 10, so daß der Haken 33 auf
den Flansch 46 paßt. Diese
Sperrklinkenposition fixiert das Filterungsmodul 10 am
stationären
Aufnahmeteil. Wie in 3d gezeigt, ist der Haken 33 von
dem Flansch 46 entfernt durch eine Kraftaufwendung am Hebel 35,
wie gezeigt durch den Pfeil. Wenn die Sperrklinke 31 in der
Position ist wie in 3d gezeigt, kann das Trennmodul 10 entfernt
werden von dem stationären Aufnahmeteil 36.
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Wie
in 2 und 4 gezeigt, gleitet das Trennmodul 10 in
das stationäre
Aufnahmeteil über die
Flächen 50 und 52,
bis die gerundete Fläche 20 auf
der Drehfläche 54 positioniert
ist. Wenn das Trennmodul 10 so plaziert ist, sind die Öffnungen 14, 16 und 18 so
positioniert, um über
die Formstücke 15, 17 und 19 zu
passen, wenn das Trennmodul 10 aufwärts gedreht wird, wie angedeutet
durch den Pfeil 55. Bei Erfolg dieser Aufwärtsbewegung
ist der Arm 32 verriegelt auf dem Flansch 46 und
der Haken 33 streckt sich durch die Öffnung 47. Dieses
Hineindrehen verriegelt das Trennmodul 10 in dem stationären Aufnahmeteil 36,
so daß ein
leckfreier Fluidtransfer zwischen den Öffnungen 14, 16 und 18 und den
Formstücken 15, 17 und 19 stattfinden
kann.
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Wie
in 5 gezeigt, ist das stationäre Aufnahmeteil 36 verbunden
mit dem Pumpgehäuse 66, das
eine oder eine Mehrzahl von Pumpen enthält, wie in einer bekannten
Art und Weise. Die Formstücke 14, 16 und 18 sind
abgedichtet durch ineinandergreifende Formstücke, wie oben beschrieben.
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Wie
in 6 gezeigt, kann das Trennmodul 10 mit
dem Sperrhaken 28 versehen sein, bestehend aus zwei Armen 30 und 31.
Der Arm 31 ist versehen mit einer Lippe 34, welche
mit dem Befestigungsbügel
aus 2, wie unten beschrieben, zusammenwirkt. Die Arme 30 und 31 sind
genügend
flexibel, so daß der
Arm 31 durch den Arm 30 gedrückt werden kann, welcher hineindringt,
wenn der Arm 31 von Hand konsequent gedrückt wird,
um ineinander zu greifen oder sich zu lösen von der Kontaktierung mit der
Flansch 46 des Befestigungsbügels 36. Dadurch ist
die Entfernung des Trennungsmoduls 10 von dem Befestigungsbügel 36 ermöglicht.
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Eine
alternative Anwendungsform des Trennmoduls dieser Erfindung ist
in 7 gezeigt. Das Trennmodul 10a hat Öffnungen 14a, 16a und 18a und
ist außerdem
mit zwei Auflagen 22 und einer gerundeten Fläche 20 versehen,
in der Art wie oben beschrieben in bezug auf 1. Der Sperrhaken 70 hat
eine Lippe 72 und einen Arm 74. Die Lippe 72 ist gestaltet,
um in das stationäre
Aufnahmeteil zu passen. Der Hebel 74 ermöglicht die
Anwendung von manueller Kraft, um die Lippe 72 von dem
stationären Aufnahmeteil
zu entfernen und dabei das Trennmodul 10a an dem stationären Aufnahmeteil
zu installieren oder von diesem zu entfernen, wie im oben beschrieben
in bezug auf 3a–3d. In 8 ist
eine Anwendungsform der Erfindung gezeigt, welche aus einer tragbaren
Einheit 76 und einem stationären Aufnahmeteil besteht, der
tragbar ist. Das Trennmodul 76 und der stationäre Rezeptor 78 sind verbunden
durch einen Sperrhaken 31, wie oben beschrieben in bezug
auf 3a–3d.
Der stationäre
Rezeptor 78 ist versehen mit Formstücken 80, 82 und 84,
die verbunden werden mit dem Pumpgerät 8 (nicht gezeigt).
Der stationäre
Rezeptor 78 ist verbunden mit der Befestigung 88,
die an einer Wand 90 befestigt werden kann durch einen
Sperrhaken 92. Diese Anwendungsform erleichtert die Installation
des stationären
Rezeptors 78. Der stationäre Rezeptor 78 kann
ein Ventil 81 beinhalten, welches einen manuellen Aktivierungsgerätehebel 83 zum Öffnen oder
Schließen
des Ventils 81 hat, um den Fluidtransfer durch die Formstücke zu gewährleisten
oder zu verhindern.