DE69029411T2

DE69029411T2 - Sicherheitsvorrichtung gegen einen Überdruck.

Info

Publication number: DE69029411T2
Application number: DE69029411T
Authority: DE
Inventors: Peter Frijlink
Original assignee: Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1989-06-27
Filing date: 1990-06-21
Publication date: 1997-04-03
Anticipated expiration: 2010-06-22
Also published as: EP0405684A1; JP2936281B2; KR0185974B1; JPH0341272A; KR920001122A; FR2648890A1; EP0405684B1; DE69029411D1; FR2648890B1; ES2078295T3; US5056555A

Description

Die Erfindung betriffi eine Vorrichtung zum Schutz eines Geräts gegen einen Überdruck mit einer durch eine pneumatische Kraft an eine mit dem Innenraum des Geräts kommunizierende Öffnung angedrückten Ventilscheibe, wobei die Ventilscheibe an der diesem Raum gegenüberliegenden Seite der Öffnung angeordnet ist.
Eine Vorrichtung dieser Art wird im allgemeinen für Druckgasbehälter verwendet, die durch einen zu hohen Druck beschädigt werden könnten.
Eine Schutzvorrichtung dieser Art gegen Überdruck mit pneumatischer Ventilbetätigung ist aus EP-A-0 027 227 bekannt. Die in diesem Dokument beschriebene Vorrichtung ist mit einer auf einen geeigneten Druck aufgepumpten und auf das Ventil drückenden elastischen Kammer versehen.
Die Erfindung hat die wesentliche Vereinfachung der Ausführung einer Vorrichtung dieser Art sowie die Verbesserung ihrer Wirkung für ihre Verwendung an einem Gerät zur Schichtabscheidung aus der Gasphase, beispielsweise an einem Epitaxiereaktor, zur Aufgabe. In diesem Fall herrschen im Innenraum des Geräts normalerweise keine hohen Drücke, es treten jedoch besondere Probleme auf. Es werden sehr toxische Gase verwendet, weshalb Spül- und Abgasreinigungsvorrichtungen efforderlich sind, und es bilden sich feste Ablagerungen. Diese Ablagerungen können die Gasausgänge verstopfen und damit zu einem Überdruck im Reaktor führen: solche Überdrücke müssen auf jeden Fall verhütet werden, auch wenn sie nur sehr gering (der nicht zu überschreitende Grenzwert liegt bei 0,1 bar) und von kurzer Dauer sind. Da der Gasdurchsatz des Reaktors ca. 60 - 80 1/min beträgt und das Volumen des Reaktorraums ungefähr ein Liter ist, kann bei einer Verstopfung des Gasausgangs innerhalb einer Zehntelsekunde ein Überdruck von 0,1 bar entstehen.
Eine Schutzvorrichtung für ein solches Gerät muß demnach folgende Eigenschaften aufweisen:
- sie muß auch bei geringen Überdrücken zuverlässig und reproduzierbar arbeiten,
- sie muß sehr schnell ansprechen,
- ihr Auslösedruck muß einstellbar sein,
- es muß sich leicht feststellen lassen, ob die Vorrichtung in Funktion getreten ist,
- sie muß einwandfrei abdichten und dies muß überprüfbar sein.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung erzielt alle diese Eigenschaften dadurch, daß die Vorrichtung zur Erzeugung der pneumatischen Kraft mit einer an der selben Seite der Ventilscheibe wie die erste Öffiiung angeordneten zweiten Öffnung versehen ist, an die die Ventilscheibe gleichfalls angelegt wird, daß bei angelegter Ventilscheibe Dichtmittel die Kommunikation zwischen der ersten und zweiten Öffnung verhindern und daß die zweite Öffnung mit einem Druckgefäß mit einem bestimmten Druck verbunden ist, während auf die andere Seite der Ventilscheibe ein höherer Druck als der Druck in dem Druckgefäß mit einem bestimmten Druck einwirkt.
Sobald sich die Ventilscheibe von ihrem Sitz zu entfernen beginnt, gibt sie auch die zweite Öffnung frei und fällt die Wirkung der pneumatischen Kraft weg: somit wird auf einfachste Weise ein augenblickliches Öffnen der Ventilscheibe erreicht.
In einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die Dichtmittel aus zwei Dichtringen, wovon einer den anderen völlig umschließt und wobei die zweite Öffnung in den Raum zwischen den beiden Dichtringen mündet.
Da der Druck im Druckgefäß mit bestimmtem Druck zwischen Null und dem Außenluftdruck einstellbar ist, während die Ventilscheibe an der anderen Seite unter Außenluftdruck steht, läßt sich ein für einen Epitaxiereaktor geeigneter Auslöse- Überdruck erzielen.
Auf diese Weise ist der Auslöse-Überdruck selbst einstellbar.
Um bei einem Epitaxiereaktor das Eindringen der Gase aus dem Reaktorraum in die Vorrichtung und Schmutzablagerung in dieser zu verhüten, mündet eine Gasquelle vorzugsweise in den gleichen bei angelegter Ventilscheibe von den Dichtmitteln abgeschlossenen Raum, in den auch die erste Öffnung mündet.
Die Feststellung der Tatsache, daß die Vorrichtung in Tätigkeit tritt, ist bei einer Vorrichtung dieser Art denkbar einfach, denn es genügt der Anschluß eines Druckgebers an den Raum, in den die zweite Öffnung mündet: sobald die Vorrichtung in Tätigkeit tritt, steigt der Druck in diesem Raum an.
Ein nicht einschränkendes Ausführnngsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird in der Folge unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung mit nur einer Figur näher beschrieben.
Die einzige Figur zeigt eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in zylindrischer Ausführungsform.
Das Ventil könnte direkt an der Außenwand eines zu sichernden Geräts angebracht werden. Für eine bequemere Handhabung wurde jedoch eine andere Vorrichtung vorgezogen.
Diese Vorrichtung besteht aus einem zylindrischen Körper mit einer Grundplatte 1 und einem Deckel 2. In die Mitte der Grundplatte ist ein Rohr 9 zum Anschluß an den zu sichernden Raum eingeschweißt; in der vorliegenden Ausführungsform ist das Rohr mit der Ausgangsleitung für die Gase eines Epitaxierektors angeschlossen. In die Mitte des Deckels 3 ist ein mit der Außenluft verbundenes Rohr 8 eingeschweißt. Der Deckel ist mittels der Schrauben 11 mit der Grundplatte verschraubt.
Die Vorrichtung wird vorzugsweise in der dargestellten Lage, d.h. mit nach oben weisendem Rohr 9, verwendet.
Rohr 9 mündet in eine aus einem in der Unterseite der Grundplatte (der Innenseite der Vorrichtung) angebrachten ringförmigen Hohlraum bestehenden Kammer 14, die von einem weiteren, gleichfalls in der Grundplatte angebrachten ringförmigen Hohlraum 13 umgeben ist. Die flache, runde Ventilscheibe 2 wirkt gleichzeitig auf diese beiden Hohlräume. Der zwischen den beiden Hohlräumen angebrachte Steg 15 wird von der Ventilscheibe nicht berührt, so daß bei angelegter Ventilscheibe ein enger Durchgangsspalt zwischen den beiden Hohlräumen verbleibt. Die beiden Hohlräume 13, 14 bilden gemeinsam in Verbindung mit dem zu sichernden Raum eine sogenannte "mit dem Innenraum des Geräts kommunizierende Öffnung".
An der Unterseite der Grundplatte und außerhalb der beiden Hohlräume 13, 14 sind zwei konzentrische Nuten angebracht, in die jeweils ein Dichtungsmittel, und zwar die Rundschnurringe 4, 5, eingesetzt sind. Solange die Ventilscheibe an diesen Dichtringen anliegt, schließt die Ventilscheibe die beiden konzentrischen Kammern gegenemander ab: bei geschlossener Ventilscheibe verhindern die Dichtringe, daß die beiden Öffnungen miteinander kommunizieren. Der vom Dichtring 5 umschlossene Innenraum enthält die mit dem Innenraum des Geräts kommunizierende Öffnung, während die Ventilscheibe zwischen den beiden Dichtringen 4, 5 an eine zweite Öffnung 7 mit einem Gewinde zum Anschluß eines mit einem unter einem bestimmten Druck stehenden Raum kommunizierenden Rohres anliegt. Dieser (nicht dargestellte) Raum ist ein Unterdruckgefäß mit zwischen dem Außenluftdruck und einem Primärunterdruck regelbarem Unterdruck. Dadurch legt der Unterdruck zwischen den beiden Dichtringen 4, 5 die Ventilscheibe an ihren Sitz an, wahrend ein Überdruck im Rohr 9 und den Kammern 13, 14 die Ventilscheibe von ihrem Sitz zu drücken strebt. Der Raum zwischen den beiden Dichtringen 4, 5 beträgt ungefähr ein Zehntel des vom inneren Dichtring 5 umschlossenen Raums, und der Unterdruck im Unterdruckgefäß ist normalerweise auf die Hälfte des Außenluftdrucks eingestellt: auf diese Weise sind die aufgrund des Über- und Unterdrucks auf jeden der Räume einwirkenden Kräfte beinahe gleich, solange im Rohr 9 ein Unterdruck von 0,05 bar herrscht. Wenn sich die Ventilscheibe von der Grundplatte 1 löst und unter ihrem eigenen Gewicht fällt, wird sie von den Köpfen der Schrauben 10 so aufgefangen, daß zwischen der Ventilscheibe und dem Deckel 3 ein Abströmweg zur Gasabfuhr und Überdruckentlastung durch das Rohr 8 freigegeben wird.
Die mit dem Reaktor kommunizierende Öffnung ist zu folgendem Zweck in die beiden Hohlräume 13, 14 unterteilt: in den äußeren Hohlraum 13 mündet eine Öffnung 12 mit einem Gewinde zum Anschluß eines mit einer Gasquelle verbundenen Rohres. Durch diese Öffnung wird eine sehr geringe Menge eines sogenannten Spülgases, zum Beispiel Stickstoff zugeführt, das zwischen dem Steg 15 und der Ventilscheibe 2 hindurch- und anschließend durch das Rohr 9 zum Reaktor weiterströmt, so daß das Eindringen der Reaktorgase in die Vorrichtung und Schmutzablagerungen in dieser vermieden werden.
Zur Anzeige eines auftretenden Überdrucks an den Reaktorfahrer ist an den bei angelegter Ventilscheibe zwischen den beiden Dichtringen 4 und 5 eingeschlossenen Raum, in den die zweite Öffnung 7 mündet, ein Druckaufnehmer angeschlossen. Der Druckaufnehmer ist zum Beispiel über eine (nicht dargestellte) weitere, der Öffnung 7 gleichen und an anderer Stelle in der Ringkammer zwischen den Dichtringen 4, 5 angeordnete Öffnung an diesen Raum angeschlossen. Wenn die Ventilscheibe fällt, wird dieser Raum zur Außenluft geöffnet und der Unterdruck darin aufgehoben. Der Druckaufnehmer betätigt eine Alarmvorrichtung.
Es wird darauf hingewiesen, daß die Dichtigkeit der Vorrichtung dadurch gewährleistet ist, daß das Gas bei einem Leck über den Dichtring 5 zum Unterdruckbehälter und nicht in die Außenluft entweichen würde. Ferner ist der Unterdruck in diesem Unterdruckgefäß vorzugsweise statisch, das heißt nach einem anfänglichen Pumpen wird der Pumpenanschluß unterbrochen und der Unterdruck wird dadurch, daß der Raum zwischen den Dichtringen 4 und 5 geschlossen ist, aufrechterhalten. Sobald am Dichtring 5 ein Leck auftritt, fällt der Unterdruck weg und wird das System ausgelöst, wobei folglich Alarm gegeben wird.

Claims

1. Vorrichtung zum Schutz eines Geräts gegen einen Überdruck mit einer durch eine pneumatische Kraft an eine mit dem Innenraum (9) des Geräts kommunizierende Öffnung (13, 14) angedrückten Ventilscheibe (2), wobei die Ventilscheibe an der diesem Raum gegenüberliegenden Seite der Öffnung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Erzeugung der pneumatischen Kraft mit einer an der selben Seite der Ventilscheibe wie die erste Öffnung angeordneten zweiten Öffnung (7) versehen ist, an die die Ventilscheibe gleichfalls angelegt wird, daß bei angelegter Ventilscheibe Dichtmittel (5) die Kommunikation zwischen den beiden Öffnungen verhindern und daß die zweite Öffnung mit einem Druckgefäß mit einem bestimmten Druck verbunden ist, während auf die andere Seite der Ventilscheibe ein höherer Druck als der Druck in diesem Druckgefäß mit bestimmtem Druck einwirkt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtmittel aus zwei Dichtringen (4, 5) bestehen, wovon einer (4) den anderen (5) völlig umschließt, und daß die zweite Öffnung (7) in den Raum zwischen den beiden Dichtringen mündet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in diesem mit der zweiten Öffnung (7) verbundenen Druckgefäß mit bestimmtem Druck zwischen Null und dem Außenluftdruck einstellbar ist, während die Ventilscheibe an der anderen Seite im wesentlichen unter Außenluftdruck steht.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gasquelle (12) in den bei angelegter Ventilscheibe von den Dichtmitteln abgeschlossenen und mit dem Innenraum (9) des Geräts kommunizierenden Raum (13) mündet.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckaufnehmer mit dem bei angelegter Ventilscheibe von den Dichtmitteln abgeschlossenen Raum, in den die zweite Öffnung (7) mündet, verbunden ist.