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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Durchflussmesser mit
einem Durchfluss-Steuerventil,
das für
die Verwendung mit einer Vorrichtung geeignet ist, wie einer Vorrichtung
zur Herstellung von Halbleitern, die in einer reinen Umgebung gehalten
wird.
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Ein
Durchflusssensor zum Erfassen des Durchflusses eines durch einen
Kanal fließenden Fluids
ist im Allgemeinen entweder in verschiedenen Fluidanlagen eingebaut
oder wird als eine unabhängige
Vorrichtung verwendet. Falls ein Durchflusssensor für irgendeine
allgemeine Anwendung verwendet wird, sind normalerweise Rohre an
der Eingangs- und Ausgangsseite des Sensors angeschlossen. In einigen
Fällen
ist das Durchfluss-Steuerventil ferner mit dem Sensor in Reihe verbunden.
Jedoch in einer Fertigungseinrichtung für Halbleiter, welche äußerst empfindlich
gegenüber
einer Verunreinigung durch Fremdmaterial ist, muss es möglich sein,
die Erzeugung von feinem Fremdmaterial zu verhindern, wenn Rohre
(oder Durchfluss-Steuerventile) miteinander verbunden oder gegeneinander
ausgetauscht werden. Mit Gewinde versehene Rohre sind zum Beispiel
ungeeignet, weil ziemlich sicher feiner Staub an den Gewinden erzeugt
wird, wenn sie miteinander verschraubt oder vonein ander gelöst werden.
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Zudem
ist es wünschenswert,
um die Genauigkeit der Durchflussmessung zu verbessern, dass ein
dem Erfassungsabschnitt des Durchflusssensors zugewandter Fluidkanal
glatt ausgebildet ist, einschließlich der Abschnitte vor und
hinter dem Erfassungsabschnitt. Diese Ausbildung gewährleistet
einen glatten Durchfluss des Fluids nahe des Erfassungsabschnitts.
Ferner sollte der Durchflusssensor ohne Weiteres an einer anderen
Gerätschaft
installiert werden können
und der Kanal dabei glatt und unverändert bleiben.
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Es
ist eine Aufgabe dieser Erfindung, den Durchflussdetektor zu schaffen,
in welchem ein Durchflusssensor und ein Durchfluss-Steuerventil derart
zusammengebaut sind, dass eine einstückige Einrichtung bereit gestellt
wird, welche den Durchfluss messen und regulieren kann und leicht
auf verschiedenen Gerätschaften
angebracht werden kann, ohne einen großen Raumbedarf zu benötigen.
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Es
ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, einen Durchflussmesser
mit einem Durchfluss-Steuerventil
zu schaffen, bei welchem ein Durchflussmesser-Gehäuse und
ein Block, in welchem das Durchfluss-Steuerventil eingebaut ist,
zu einer Einheit vorgefertigt sind und in welchem ein Fluidkanal
glatt ausgebildet ist, um die Genauigkeit der Durchflusserfassung
zu verbessern.
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Es
ist noch eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, einen Durchflussmesser
mit einem Durchfluss-Steuerventil zu schaffen, das Feinstaub, der sich
aus der Installation oder Entfernung von Schrauben ergeben kann,
daran hindert, während
des Zusammenbaus des Durchflussmessers oder während eines Teileaustausches
in den Kanälen
zu verbleiben.
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Die
EP-A-O 386 326 offenbart ein Durchfluss-Steuersystem mit mehreren
Modulen, die auf einer Verbindungsplatte abgestützt sind. Die Module können ein
Zweiwege-Durchfluss-Steuerventil,
einen Filterblock und einen Volumen-Durchflussmesser umfassen.
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Die
EP-A-O 370 253 offenbart eine Vorrichtung zum Messen der Volumen-Durchflussrate
eines Fluids, insbesondere eines schmierstoffhaltigen Fluids in
einem Hydraulikkreis, mit einer Verteilerblock, der mit einer Eingangsbohrung
und einer Ausgangsbohrung versehen ist, und einer Zuführleitung
und einer Rückführleitung
jeweils zu und von einem Messblock, der von dem Verteilerblock lösbar abgestützt ist,
wobei der Verteilerblock mit Mitteln zum Einstellen der Fluidzuführung an
dem Messblock versehen ist, wobei der Messblock eine Schnittstelle
zwischen den zwei Blöcken
aufweist, einem exzentrisch innerhalb einer durch das den Messblock
und die Schnittstelle enthaltenen Gehäuse definierten Kammer kreisendes
Element und einem Führungsmittel
für die Bewegung
des Elements.
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Sensorelement
sind mit dem Messblock verbunden, um die Bewegung des Elements festzustellen,
wobei die Sensorelemente mit einer elektronischen Mikroprozessorschaltung
verbunden sind, die so ausgebildet ist, dass sie die Volumen-Durchflussrate
des Fluids durch den Verteilerblock bestimmen kann.
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Diese
Erfindung liefert einen Durchflussmesser mit einem Durchfluss-Steuerventil,
in welchem der Detektor ein Gehäuse
aufweist mit einem Fluidkanal, dass in das Innere des Gehäuses eindringt, wobei
der Fluidkanal eine sich in einer geradlinigen von einer Eingangsseite
des Gehäuses
zu einer Ausgangsseite des Gehäuses
erstreckende Achse aufweist, einen Eingangs- und Ausgangsblock mit
jeweils einem Eingangs- und einem Ausgangskanal, der in Fluidkommunikation
mit dem Fluidkanal steht und an dem Gehäuse an jeweils der Eingangs-
und der Ausgangsseite des Gehäuses
angebracht ist, ein Durchfluss-Steuerventil, das in dem Eingangsblock und/oder
dem Ausgangsblock vorgesehen ist, um den Durchfluss eines durch
die Kanäle
fließenden Fluids
zu regulieren, und einen Durchflusssensor mit einem Erfassungsabschnitt,
welcher in dem Fluidkanal angeordnet ist, wobei die Eingangs- und Ausgangsblöcke Montageflächen haben,
die sich parallel zu der Achse des Fluidkanals für einen Anschluss an eine andere
Gerätschaft
erstrecken, und wobei sich die Eingangs- und Ausgangskanäle von der Verbindung mit dem
Durchflussmessergehäuse
in einer Linie mit dem Fluidkanal erstrecken und dann in das Innere
des jeweiligen Blocks umbiegen und sich an der Montagefläche des
jeweiligen Blocks öffnen.
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In
einem Durchflussmesser dieser Bauart wird vorgezogen, dass Durchflussmessergehäuse und
die Eingangs- und Ausgangsblöcke über Dichtungselemente
miteinander zu verbinden, welche die Kanäle in dem Gehäuse und
in den Blöcken
abdichten, und das Durchflussmessergehäuse und jeden der Eingangs-
und Ausgangsblöcke
an von den Kanälen
separaten Positionen unter Verwendung eines Verbindungsmittels fest
miteinander zu verbinden. Es wird auch vorgezogen, dass der Fluidkanal
und die Eingangs- und Ausgangskanäle in den Eingangsblöcken an
der Verbindung mit dem Durchflussmessergehäuse einen im Wesentlichen gleichförmigen und linearen
Querschnitt haben.
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Mit
einem Durchflussmesser dieser Ausbildung wird der Eingangskanal
in dem Eingangsblock mit einer Fluidquelle verbunden, wobei der
Ausgangskanal in dem Ausgangsblock in Kommunikation mit einem gewünschten
Teil steht, der eine Lieferung eines Fluids erhält, und der Durchfluss eines Fluids
durch den Eingangskanal wird durch den Erfassungsabschnitt des Durchflusssensors
so erfasst, dass das Durchfluss-Steuerventil, das in dem Eingangs-
oder Ausgangsblock vorgesehen ist, den Durchfluss eines Fluidausgangs
aus dem Ausgangskanal reguliert.
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In
diesem Fluidmesser mit einem Durchfluss-Steuerventil sind die Eingangs-
und Ausgangsblöcke
auf den Eingangs- und Ausgangsseiten des Durchflussessergehäuses angebracht
und ist das Durchfluss-Steuerventil in dem Eingangsblock und/oder
dem Ausgangsblock vorgesehen, so dass der Durchfluss mit Hilfe einer
kleinen integrierten Vorrichtung gemessen und reguliert werden kann.
Und da die Montagefläche,
die dazu verwendet wird, den Detektor an einer anderen Vorrichtung
anzubringen, und in welche sich die Kanäle in den Eingangs- und Ausgangsblöcken öffnen, parallel
zu der Achse des linearen Fluidkanals in dem Durchflussmessergehäuse verläuft, kann
dieser Durchflussmesser leicht montiert werden, ohne dass ein großer Raumbedarf erforderlich
ist und kann breit und wirksam angewendet werden, da die Montageflächen mit Öffnungen versehen
sein können,
die mit den Eingangs- und Ausgangskanälen in den Eingangs- und Ausgangsblöcken korrespondieren.
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Zudem
sind das Durchflussmessergehäuse und
die Eingangs- und Ausgangsblöcke
zu einer Einheit vorgefertigt, sind die Kanäle über die Dichtungselemente miteinander
verbunden und haben der in das Fluidmessergehäuse eindringende Fluidkanal und
die Eingangs- und Aus gangskanäle
in den Eingangs- und Ausgangsblöcken
an der Verbindung mit dem Durchflussmessergehäuse einen weitestgehend gleichförmigen und
linearen Querschnitt. Folglich ist die Ausbildung der Fluidkanäle und somit
der Durchfluss des Fluides geglättet,
so dass die Genauigkeit der Durchflussmessung verbessert wird. Ferner
sind das Durchflussmessergehäuse
und jeder der Kanäle,
die in dem Eingangs- und Ausgangsblock vorgesehen sind, miteinander über die
Dichtungselemente verbunden und sind an Positionen separat von den
Kanälen
unter Verwendung Verbindungsmitteln fest miteinander verbunden.
Daraus ergibt sich, dass während
des Zusammenbaus des Durchflussmessers oder des Austausches von
Teilen, Feinstäube,
die sich aus der Installation oder der Entfernung von Schrauben
ergeben, daran gehindert, in den Kanälen zu verbleiben.
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Die
Erfindung wird nun beispielhaft und mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
näher beschrieben,
in welchen:
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1 eine
Schnittansicht ist, welche eine Ausführungsform eines Durchflussmesser
mit einem Durchfluss-Steuerventil gemäß dieser Erfindung zeigt.
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2 ist
eine perspektivische Explosionsansicht des Durchflussmesser.
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Die 1 und 2 zeigen
eine Ausführungsform
des Durchflussmessers mit einem Durchfluss-Steuerventil gemäß dieser
Erfindung.
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Dieser
Durchflussmesser ist hauptsächlich zusammengesetzt
aus einem Detektorgehäuse 1 mit einem
Fluidkanal 2, der in das Innere eindringt, einem Eingangsblock 3,
der auf der Eingangsseite des Fluidkanals 2 in dem Detektorkörper 1 angebracht
ist und innen einen Eingangskanal 4 aufweist, und aus einem
Ausgangsblock 5, der auf der Ausgangsseite des Fluidkanals 2 im
Detektorgehäuse 1 angebracht ist
und innen einen Ausgangskanal 6 aufweist.
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Das
Detektorgehäuse 1 umfasst
einen Durchflusssensor 10 mit einem Erfassungsabschnitt 11,
der in dem Fluidkanal 2 innerhalb des Detektorgehäuses angeordnet
ist. Der Erfassungsabschnitt 11 ist über eine gedruckte Schalterplatte 12 mit
einem elektrischen Verbindungsglied 13 verbunden, das an eine
Durchfluss-Messvorrichtung angeschlossen ist. Der dargestellte Durchflusssensor 10 ist
von der Bauart, die die Wärme
eines Fluides erfasst, das durch den Fluidkanal 2 am Erfassungsabschnitt 11 hindurch
fließt,
ein Fluidsensor der Vortex-Bauart kann jedoch auch statt dessen
verwendet werden.
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Die
Eingangs- und Ausgangskanäle 4 und 6 in
den Eingangs- und Ausgangsblöcken 3 und 5,
welche an dem Detektorgehäuse 1 angebracht
sind, stehen in Kommunikation mit den Eingangs- bzw. Ausgangsseiten
des Fluidkanals 2 im Detektorgehäuse 1.
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An
der Verbindung zwischen dem Detektorgehäuse 1 und dem Eingangsblock 3 sind
Filter 14a und 14b durch Druckringe 15a und 15b an
dem eingangsseitigen Ende des Fluidkanals 2 in dem Detektorgehäuse 1 verriegelt
und montiert, und ein Dichtungselement 16a ist um die Druckringe
herum angeordnet. Zudem ist an der Verbindung zwischen dem Detektorgehäuse 1 und
dem Ausgangsblock 5 ein Filter 14c durch einen
Druckring 15c an dem ausgangsseitigen Ende des Fluidkanals 2 verriegelt
und montiert, und ein Dichtungselement 16c ist um den Druckring
herum angeordnet. Auf diese Weise ist der Fluidkanal 2 in
dem Detektorgehäuse 1 mit
dem Eingangs- und Ausgangskanal 4 und 6 in dem
Eingangs- und Ausgangsblock 3 und 5 über die
Dichtungselemente 16a und 16b verbunden.
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Das
Detektorgehäuse 1 und
jeder der Eingangs- und Ausgangsblöcke 3 und 5 sind
an den Umfangspositionen jedes der Eingangs- und Ausgangsblöcke 3 und 5 in
einem Abstand von den Kanälen 2, 4 und 6 unter
Verwendung von Schrauben 20 verbunden.
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Die
Verbindungselemente zum Verbinden des Detektorgehäuses 1 und
jedes der Eingangs- und
Ausgangsblöcke 3 und 5 ist
nicht auf Schrauben 20 beschränkt; statt dessen können beliebige
Mittel verwendet werden, welche diese an von den Kanälen 2, 4 und 6 separaten
Positionen fest verbinden.
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Ein
Durchfluss-Steuerventil 21, welches den Durchfluss eines
Fluids reguliert, das durch den Ausgangskanal 6 fließt, ist
in dem Ausgangsblock 5 vorgesehen. 1 zeigt das
Durchfluss-Steuerventil 21 als
einen Wegverenger, der eine Nadel enthält, wobei die Spitze derselben
einem Ventilsitz 23 des Ausgangskanals 6 gegenüber liegt;
das Ventil selbst ist in den Ausgangsblock 5 unter Einbeziehung
eines Dichtungselements 24 eingeschraubt und eingesetzt und
kann unter Verwendung einer Gegenmutter 25 fixiert werden,
obwohl auch eine andere Struktur verwendet werden kann. Obwohl die
Figur zeigt, dass das Durchfluss-Steuerventil 21 in dem
Ausgangsblock 5 vorgesehen ist, kann es auch in dem Eingangsblock 3 und/oder
dem Ausgangsblock 5 vorgesehen sein.
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Um
den Durchfluss eines durch den Fluidkanal 2 in das Detektorgehäuse 1 fließenden Fluids glatt
zu machen, weist der Fluidkanal 2 in dem Detektorgehäuse 1 einen
fast gleichförmigen
und linearen Querschnitt auf. Die Kanäle 4 und 6 in
dem Eingangs- und Ausgangsblock 3 und 5 an der
Verbindung zum Detektorgehäuse 1 haben
ebenfalls einen linearen Quer schnitt, der weitestgehend gleich demjenigen
des Fluidkanals 2 ist. Die Eingangs- und Ausgangskanäle 4 und 6 in
den Eingangs- und Ausgangsblöcken 3 und 5 müssen jedoch
unter Verwendung von Montageflächen 27 und 28,
die parallel zu der Achse des Fluidkanals 2 im Detektorgehäuse 1 ausgebildet
sind, an einer anderen Vorrichtung angebracht werden, so dass sie
jeweils innerhalb des Eingangs- und Ausgangsblocks 3 und 5 senkrecht
gebogen sein müssen.
So ist in dem Eingangsblock 3, in welchem das Durchfluss-Steuerventil 21 nicht
angebracht ist, der Eingangskanal 4 in einer solchen Weise
glatt gebogen, dass sich sein Ende in der Montagefläche 27 öffnet, während im
Ausgangsblock 5, in welchem das Durchfluss-Steuerventil 21 montiert
ist, die Ausgangsseite des Durchfluss-Steuerventils 21 in
der Montagefläche 28 geöffnet ist,
ohne dem Erfordernis, den Kanal 6 komplizierter zu gestalten.
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Der
Durchflussmesser aus dem Detektorgehäuse 1 und dem Eingangs-
und Ausgangsblock 3 und 5 wird mit einer anderen
Vorrichtung verwendet, indem die Montageflächen 27 und 28 parallel
zur Achse des Fluidkanals 2 im Detektorgehäuse 1 an diese
Vorrichtung angeschlossen werden. Die Vorrichtung, an welcher der
Durchflussmesser angebracht wird, hat Öffnungen, die mit den Kanälen 4 und 6 korrespondieren
und durch einfache Verwendung von Schrauben, um die Montagesitze 29 und 30 (2),
die jeweils an dem Eingangs- und Ausgangsblock 3 und 5 vorgesehen
sind, an der Vorrichtung anzubringen, können sowohl der Durchflussmesser
als auch die Verrohrung gleichzeitig angebracht werden.
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1 zeigt,
dass die Montageflächen 27 und 28 des
Eingangs- und Ausgangsblocks über
Dichtungselemente 38 auf einem Verteilerblock 35,
der Eingangs- und Ausgangsöffnungen 36 und 37 aufweist,
die mit den sich in den Montageflächen öffnenden Eingangs- und Ausgangskanälen 4 und 6 korrespondieren,
um eine Mehrzahl von Durchflussmessern zu verbinden. Der Verteilerblock 35 hat
einen gemeinsamen Eingang 39, mit welchem die Eingangsöffnung 36 in
Kommunikation steht, und endseitig mit einer Fluidquelle, damit
eine wechselweise Kommunikation der Eingangsöffnungen 36 und der Mehrzahl
von Verteilerblöcken 35 möglich wird,
die in einer Richtung senkrecht zu dem Zeichnungsblatt parallel
installiert sind. Zudem verwendet jeder der Durchflussmesser die
Ausgangsöffnung 37 in
dem Verteilerblock 35 dazu, einen Fluidfluss zu erfassen, während das
Fluid, dessen Durchfluss reguliert wurde, durch diese Öffnung ausgegeben
wird.
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In
der 1 ist 40 eine Rohrverbindung, welche
der Ausgangsöffnung 37 ermöglicht,
mit einem gewünschten
Bereich zu kommunizieren, und ist 41 ein Loch für einen
Kupplungsbolzen, welcher eine Mehrzahl von Verteilerblöcken 35 miteinander
verbindet.
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In
dem Durchflussmesser der obigen Konfiguration sind der Eingangs-
und Ausgangsblock 3 und 5 jeweils auf der Eingangs-
und Ausgangsseite des Detektorgehäuses in einer solchen Weise
montiert, dass diese einstückig
werden; zudem ist das Durchfluss-Steuerventil 21 in dem
Ausgangsblock 5 vorgesehen. So kann der Durchfluss durch
eine kleine integrierte Vorrichtung gemessen und reguliert werden.
Auch die Montageflächen 27 und 28 des
Eingangs- und Ausgangsblocks 3 und 5,
in welchem sich die Kanäle 4 und 6 öffnen, sind
mit den Achsen des linearen Fluidkanals 2 in dem Durchflussmessergehäuse 2 parallel,
so dass durch Ausbilden in der Montagefläche einer gewünschten
Gerätschaft
oder eines Verteilerblocks von Öffnungen,
die mit den Kanälen 4 und 6 in
dem Eingangs- und Ausgangsblock 3 und 5 korrespondieren,
der Durchflussmesser leicht und ohne der Erfordernis eines großen Raumbedarfes
montiert werden kann und beim Messen und Regulieren eines Fluiddurchflusses
verwendet werden kann.
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Zudem
werden das Detektorgehäuse 1 und der
Eingangs- und Ausgangsblock 3 und 5 schon vorher
zu einer Einheit verbunden, werden die Kanäle 2, 4 und 6,
die in diesen Komponenten vorgesehen sind, über die Dichtungselemente 16a und 16c miteinander
verbunden und haben der in das Detektorgehäuse 1 eindringende
Fluidkanal 2 und die Kanäle 4 und 6 in
dem Eingangs- und Ausgangsblock 3 und 5 an der
Verbindung mit dem Detektorgehäuse 1 einen
weitestgehend gleichförmigen
und lineare Querschnitt. Folglich wird die Ausbildung der Fluidkanäle für ein Fluid
und somit der Fluidfluss glatt gemacht, um die Genauigkeit der Durchflussmessung
in Bezug zu solchen zu verbessern, bei denen individuelle Verbindungen
für den
Durchflusssensor oder ein Durchfluss-Steuerventil unter Verwendung
von Rohren verwendet werden. Ferner werden das Detektorgehäuse 1 und
jeder der Kanäle 4 und 6,
die in dem Eingangs- und Ausgangsblock 3 und 5 vorgesehen
sind, miteinander über
die Dichtungselemente 16a und 16c verbunden und
sind an Positionen separat von den Kanälen unter Verwendung von Verbindungsmitteln
miteinander fest verbunden. Daraus ergibt sich, dass während des
Zusammenbaus des Durchflussmessers oder beim Austausch von Teilen,
Feinstaub, der sich von der Installation oder der Entfernung von Schrauben
ergibt, daran gehindert wird, in den Kanälen zu bleiben.
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Gemäß dieser
oben beschriebenen Erfindung kann ein Durchflussmesser bereit gestellt
werden, der wirksam und in weiter Anwendung in einer reinen Umgebung
(z.B. einer Halbleiter-Fabrikationsvorrichtung) verwendet werden
kann und der mit einem Durchfluss-Steuerventil bereits vorher zusammengebaut
ist, um den Durchfluss durch eine integrierte Vorrichtung messen
und regulieren zu können,
die eine hohe Erfassungsgenauigkeit hat, ohne einen großen Raumbedarf
zu erfordern, und die leicht an verschiedenen Einrichtungen montiert
werden kann.