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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine verbesserte Vorrichtung und
ein verbessertes Verfahren zur Mischung, Verdünnung, Förderung und Lagerung von Chemikalien
innerhalb eines geschlossenen Systems zur Waferreinigung und Wafereinebnung
innerhalb der Halbleiterfertigungsindustrie.
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Innerhalb
der Halbleiterfertigungsindustrie heute sind Vorgänge, die
bei der Fertigung und Herstellung von integrierten Schaltkreisen
verwendet werden, äußerst empfindlich
gegen Kontamination in Form von teilchenförmigen organischen und/oder metallischen
Verunreinigungen. An sich müssen Chemikalienfördersysteme,
die für
die Fertigung und Herstellung von Wafern entwickelt und verwendet wurden,
von solchen Verunreinigungen bis auf ein Niveau von ungefähr fünfundzwanzig
oder weniger Teilchen pro Milliliter frei sein, wobei solche Teilchen weniger
als einen Bruchteil eines Mikrometers groß sind.
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Die
Chemikalienfördersysteme,
die bis jetzt entwickelt wurden, haben sich in vielerlei Hinsicht
als unzufriedenstellend erwiesen. Im Allgemeinen gibt es vier verschiedene
Arten von Chemikalienfördersystemen,
die derzeit in Gebrauch sind.
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Die
erste Art System ist ein Pumpenfördersystem,
das eine Verdrängungspumpe,
gewöhnlich vom
luftbetriebenen Membrantyp, verwendet, wobei Chemikalien von einer
Massengutquelle angehoben, durch die Pumpe getrieben und zum Punkt
der Endverwendung herausgeschoben werden.
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Leider
weist jedoch das Pumpenfördersystem
viele negative Attribute auf. Das System ist für einen kontinuierlichen werksweiten
Betrieb aufgrund der häufig
erforderlichen Pumpenwartung nicht geeignet. Darüber hinaus ist ein Pumpenausfall über die
Zeit unvermeidlich, wobei ein Austausch von Teilen oder insgesamt
erforderlich ist. Ferner verursacht die kontinuierliche Kontraktions-
und Expansionsbewegung der Pumpenmembran einen Abbau des Membranmaterials.
Das abgebaute Pumpenmaterial gelangt dann in den Chemikalienverfahrensstrom, wodurch
eine Verunreinigung der Chemikalien verursacht wird. Ein weiterer
Nachteil besteht darin, dass die Pumpentätigkeit auch massive Impulse
in dem System verursacht, indem ein gepulster Chemikalienstrom verursacht
wird, mit dem Ergebnis, dass ungewollte Teilchen durch die Teilchenfilter
gedrückt werden,
wodurch die Chance für
eine Kontamination erhöht
wird. Schließlich
sehen die typischerweise in solchen Systemen verwendeten Pumpen
nur minimale Ausmaße
an Anheben von der Massengutchemikalienquelle vor, was den Gesamtwirkungsgrad
in dem ganzen System verringert.
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Ein
weiteres System in derzeitigem Gebrauch ist die Kombination Pumpen/Druck-System. Wiederum
wird ein Pumpenmechanismus verwendet, um eine Anhebung von der Massengutchemikalienquelle
in das System bereitzustellen. Unter diesem Modell werden jedoch
die Chemikalien dann zu einem Druckbehälter befördert, von dem ein Gasdruck
verwendet wird, um die Chemikalie zum Endverwendungsbereich zu bewegen.
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Obwohl
die negativen Aspekte des Pumpensystems etwas vermindert sind und
die Pumpenverwendung verringert ist, behält das Pumpen/Druck-System
immer noch einige negative Attribute bei. Eine umfangreiche Pumpenwartung
ist immer noch erforderlich und ein Pumpenausfall ist immer noch
unvermeidlich. Eine fortgesetzte Verwendung verursacht immer noch,
dass das Pumpenmaterial abbaut und in den Chemikalienstrom gelangt, wodurch
eine Verunreinigung verursacht wird.
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Ein
weiteres System beim Gebrauch ist außerdem das Vakuum/Druck-System.
Dieses System verwendet sowohl einen Vakuum- als auch einen Druckmechanismus,
um Chemikalien durch einen Chemikalienlagerbehälter zu bewegen. Wenn ein Vakuum
in dem Behälter
durch die Verwendung einer Vakuumpumpe erzeugt wird, hebt die Druckverringerung
die Chemikalien von der Massengutquelle in das System an. Wenn ein
Druck in dem Behälter
induziert wird, werden die Chemikalien alternativ zum Endverwendungsbereich
oder zu irgendeiner Anzahl von anderen Zwischenbehältern gefördert. Unter Verwendung
von mehr als nur einem einzigen Behälter in dem System können ein
Bedarf durch den Endverwender und eine Förderung von der Chemikalienmassengutquelle
gleichzeitig stattfinden. Die Vakuumpumpe, die außerhalb
der Chemikalienstromschleife verwendet wird, vermeidet die vorstehend erwähnten Probleme
der Verschlechterung.
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Das
Vakuum/Druck-System weist auch seinen Anteil an Nachteilen auf.
Während
die Pumpenwartungs- und -verschlechterungsprobleme beseitigt wurden,
entstehen andere Probleme. Die hohe Vakuum- und Druckzyklus-Frequenz
kann die Systemsensoren verwirren und verursachen, dass das System außer der
Reihe arbeitet, wodurch an einem Ende Staus und am anderen Ende
eine unangemessene Zufuhr der Chemikalien verursacht werden, was schließlich eine
Systemstilllegung verursacht. Darüber hinaus verursacht der Vakuummechanismus Schäumen und
Schlammmitreißprobleme
in den Vakuumleitungen. Der Vakuum/Druck-Mechanismus erlegt den
Ventilen, die den Abbau und Aufbau von Druck zum Bewegen der Chemikalien
steuern, eine unnötige
Belastung auf, was zusätzlich
zu der hohen Zyklusfrequenz verursacht, dass die Ventile ausfallen.
Schließlich
muss ein Mischrührer
verwendet werden, um eine Teilchenagglomeration am Boden des Lagerbehälters zu
verhindern. Die Mischrührerbeschichtung
verschleißt
und der Mischrührer
ist bei der Handhabung von Agglomerationsproblemen an Behältern und
Tanks im größeren Maßstab weniger
effizient.
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Das
heute im Allgemeinen in Gebrauch befindliche Endsystem ist das Nur-Druck-System.
Dieses System verwendet konstruktionsgemäß drei Drucktanks für einen
kontinuierlichen werksweiten Betrieb, einen großen Tank für die Zufuhr und Lagerung der
Chemikalien und zwei kleinere Tanks zum abwechselnden Aufnehmen
und Überführen von Chemikalien,
die vom Endverwendungsbereich zum Tank zurückkommen. Die Chemikalien werden
von der Massengutquelle in das System gesaugt und durch in das System
eingeleiteten Druck bewegt. Die Chemikalien verlaufen in den Lagertank
weiter, in dem sie auf die Verwendung warten. Wenn es erforderlich
ist, werden die Chemikalien durch Druck zum Endverwendungsbereich
geleitet, wonach sie in die kleineren Behälter zurückgeführt werden. Wenn Pegelsensoren,
die am Lagertank verwendet werden, anzeigen, dass mehr Chemikalien
erforderlich sind, werden die Chemikalien von den Aufnahmebehältern in
den Lagertank überführt. Das
System ist einfach mit wenig beweglichen Teilen entsprechend weniger Stilllegungszeit.
Leider ist das derzeitige Drucksystem aufgrund der Schlammpartikelagglomeration,
die am Boden der Drucktankbehälter
auftritt, für
die Förderung
zur chemisch-mechanischen Einebnung ("CMP")
nicht geeignet.
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Die
derzeitigen Chemikalienfördersysteme ermöglichen
auch das Mischen und die Verdünnung von
Chemikalien von mehr als einer Chargenquelle vor der Förderung
zum Endverwender. Dies wird unter Verwendung von Pumpen, Vakuum
oder Druck, um zwei oder mehr Dosierbehälter zu füllen, durchgeführt, woraufhin
die Chemikalien dann zu einem Mischbehälter und schließlich zum
Endverwender transportiert werden. Leider können jedoch die derzeitigen
Mischsysteme die Chemikalien durch den Mischmechanismus selbst verunreinigen.
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Nachdem
die Chemikalien vermischt und verdünnt wurden, können die
Chemikalien auch zu einem Zwischenhaltebehälter transportiert werden, damit
sie zur späteren
Verwendung gelagert werden. Ein existierender Nachteil besteht jedoch
darin, dass die Lagertanks aufgrund von Schlammagglomerationsproblemen,
die in solchen Lagertanks auftreten, derzeit nicht in CMP-Schlammchemikalien-Fördersystemen
verwendet werden können.
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Also
ist es eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Chemikalienfördersystem
für die Halbleiterfertigungsindustrie
bereitzustellen, das Verfahrenschemikalien in einem hohen Reinheitszustand
von irgendeiner Massengutquelle transportiert und sie in einer genauen
und verunreinigungsfreien Weise fördert.
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Es
ist eine zusätzliche
Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Chemikalienfördersystem
für CMP-Verfahrenschemikalien
bereitzustellen, das mehrere Lagerbehälter beinhaltet, die die Schlammagglomeration
in derzeitigen Systemen beseitigen, sodass solche Chemikalien ohne
Risiko einer CMP-Schlammagglomeration
gelagert werden können.
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Es
ist eine weitere zusätzliche
Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein solches Chemikalienfördersystem
bereitzustellen, das durch die signifikante Beseitigung von vielen
beweglichen Teilen in existierenden Chemikalienfördersystemen geringe Wartungsanforderungen
aufweist, während
die Genauigkeit der Chemikalienverdünnung und -förderung
erhöht
wird.
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Die
vorliegende Erfindung strebt danach, eine verbesserte Vorrichtung
für die
Verdünnung
und Förderung
von sowohl hochreinen Chemikalien als auch Schlammchemikalien von
einer oder mehreren Massengutquellen zu einem Endverwender bereitzustellen.
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung zum Präzisionsmischen
von Chemikalien aus mindestens zwei Massengutquellen bereit, wobei
die Vorrichtung umfasst: einen Mischbehälter mit einem Tauchrohr im
Inneren des Behälters,
um die Chemikaliendurchmischung zu verbessern; und gekennzeichnet
durch mindestens zwei Dosierbehälter
zur Aufnahme eines vorbestimmten Volumens der Chemikalien aus den
Massengutquellen; ein Winkelrohr, das einen ersten Arm und einen
zweiten Arm einschließt,
die zueinander senkrecht sind, um dazwischen einen rechtwinkligen
Kanal zu bilden, wobei der erste Arm eine an einem unteren Teil
des ersten Arms angebrachte Befestigungseinrichtung aufweist, durch
welche das Winkelrohr schwenkbar an einem einstellbaren Verbindungsstück auf einer
Abgabeleitung aus der Unterseite von jedem der Dosierbehälter angebracht
ist, sodass das Winkelrohr so angeordnet ist, dass die Höhe zwischen
dem rechtwinkligen Kanal und dem einstellbaren Verbindungsstück das vorbestimmte
Volu men bestimmt, das vom Winkelrohr und den entsprechenden Dosierbehältern aufgenommen
werden soll; und Verbindungseinrichtungen, um für eine Fluidverbindung unter
den Massengutquellen, den Dosierbehältern und den Mischbehältern zu
sorgen; wobei das vorbestimmte Volumen in den Dosierbehältern einstellbar
ist, indem man die Höhe
zwischen dem rechtwinkligen Kanal und dem einstellbaren Verbindungsstück durch
Aufwärts-
oder Abwärtsbewegung
des Winkelrohrs verändert,
sodass jegliche das vorbestimmte Volumen überschreitenden Fluide durch
Schwerkraftströmung durch
eine Öffnung
des zweiten Arms auslaufen werden.
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Im
Betrieb verwendet das vorliegende System zwei oder mehr Dosierbehälter, die über Einlassleitungen
mit Massengutchemikalienquellen verbunden sind. Die Chemikalien
werden von den Massengutquellen über
eine Speisepumpe oder einen Druckmechanismus in die Dosierbehälter gesaugt. Die
Chemikalien werden dann durch Abgabeleitungen zum Mischen zum Drucktankbehälter bewegt. Um
das Mischen zu verbessern, ist ein innerhalb des Mischbehälters eingebautes
Tauchrohr vorgesehen, um ausreichend Luftblasen innerhalb des Mischbehälters zu
erzeugen. Jeder Mischbehälter
arbeitet durch Auffüllen
bis zu einem vorbestimmten Punkt, an dem das Chemikalienansaugen
von den Massengutquellen angehalten wird.
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Jeder
Dosierbehälter
enthält
ein einstellbares, schwenkbares Winkelrohr, das irgendeine überschüssige Chemikalie
durch Schwerkraftströmung vom
Dosierbehälter
abführt,
um die Chemikalienmenge auf einen vorbestimmtem gewünschten
Pegel einzustellen. Wenn die Chemikalien die Winkelrohre verlassen,
tasten Sensoren, die sich am Ende der Winkelrohre befinden, die
ausgelassene Chemikalie ab und lösen
die Speisepumpe und das Ventil zum Absperren aus, wodurch die überschüssigen Chemikalien
weiterhin auslaufen, bis die Chemikalienpegel denselben Pegel wie
die Lüftungsöffnung des
an den Dosierbehältern
angebrachten Rohrs erreichen. Die Chemikalienpegel werden in jedem
Dosierbehälter durch
einfaches Anheben oder Absenken der schwenkbaren Winkelrohre eingestellt, die
schwenkbar an einer Unterseite der Dosierbehälter angebracht sind. Als Alternative
ist ein Winkelrohr, das eine vertikale Auf- und Abbewegung anstelle
einer schwenkbaren Auf- und Abbewegung bereitstellt, auch für die Abführung von überschüssigen Chemikalien
vorgesehen. Außerdem
stellen ferner Lüftungsventile,
die in die Dosierbehälter
eingebaut sind, genaue Pegelmessungen sicher, indem sie die Entlüftung von
Druck innerhalb der Dosierbehälter ermöglichen,
um die Menge an in den Dosierbehältern
zurückgehaltenen
Chemikalien feinabzustimmen.
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Sobald
die Dosierbehälter
auf die vorgegebenen Pegel gefüllt
sind, dann werden die Chemikalien von den Dosierbehältern über eine
Abgabeleitung zum Drucktank transportiert, wodurch die Chemikalien
einfach durch Vermischen miteinander gemischt werden. Falls erwünscht, können die
Chemikalien in einem separaten Mischbehälter gemäß einer Vielfalt von herkömmlichen
Mitteln vermischt werden. Ein Drucksystem wird dann verwendet, um
die Chemikalien effizient vom Druckbehälter in einer reibungslosen
Weise ohne Impulse, die normalerweise mit Pumpensystemen verbunden
sind, in einen Standardlagerbehälter
zu bewegen.
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Um
Schlammagglomerationsprobleme in dem Lagerbehälter, die mit der Förderung
von CMP-Chemikalien verbunden sind, anzugehen, ist eine neue Konstruktion
für den
Lagerbehälter
erforderlich. Der Lagerbehälter
für das
CMP-Schlammchemikalien-Fördersystem
ist ein Bündel
von mehreren parallel miteinander verbundenen Behältern mit kleinem
Durchmesser, dessen Effekt darin besteht, eventuelle Teilchenagglomerationsprobleme,
die in Lagerbehältern
mit Standardgröße ersichtlich
sind, zu beseitigen. Im Allgemeinen gilt, je größer der Durchmesser des Lagerbehälters ist,
desto mehr Oberfläche
ist am Boden eines solchen Behälters
ersichtlich, was mehr Fläche
vorsieht, damit sich Teilchen ansammeln. Unter Verwendung von mehreren Behältern mit
kleinerem Durchmesser, um einen großen Lagerbehälter zu
ersetzen, wird das Oberflächenproblem
angegangen. Ferner werden die Chemikalien durch die Lagerbehälter durch Öffnungen am
Boden der Behälter
bewegt, wodurch die Schwerkraft und der Druck im System die Chemikalienflüssigkeit
kontinuierlich gegen die Behälterböden schiebt,
bevor die Chemikalien die Behälter
verlassen, was ferner gegen eine Teilchenagglomeration absichert.
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Die
Rohre, die die Lagerbehälter
verbinden, sind nach unten abgewinkelt, um die Schwerkraft zu nutzen,
um sicherzustellen, dass innerhalb der Rohe keine Teilchenagglomeration
auftritt. Ein Vibrator ist an der Rohrleitung neben einem externen
Pegelsensor angebracht, wobei der Vibrator periodisch ausgelöst wird,
um den Schlammfilm abzuschütteln,
der sich an der Innenseite der Rohwände ansammelt, bevor der Schlamm
permanent auf den Wänden
abgelagert wird. Die Verwendung dieses "Sen-Brators" (Sensor + Vibrator) ist eine merkliche
Verbesserung gegenüber
herkömmlichen
Mitteln, wobei die Verwendung von Schwimmpegelsensoren innerhalb
des Lagerbehälters
und seine zugehörige
Verunreinigung der Chemikalien beseitigt wird. Als Alternative kann ein
kleiner Rohrbehälter
auf den kleinen Lagerbehältern
mit geeigneten Durchflussregelungen vorgesehen sein, sodass sich
der Schlammfilm nur auf der Oberfläche des kleinen Rohrbehälters ansammelt, der
zur leichten Reinigung entfernt werden kann.
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Für einen
werksweiten kontinuierlichen Betrieb bewegt dann Luftdruck, der
in eine beliebige Ausführungsform
der Lagerbehälter,
welche auch immer verwendet wird, gedrückt wird, die Chemikalien über eine
weitere Abgabeleitung zum Endverwendungsbereich. Die ungenutzten
Chemikalien werden dann zu Aufnahmebehältern zurückgeführt, bevor sie schließlich zur
erneuten Verwendung zum Lagerbehälter
zurückkehren.
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Die
folgenden Zeichnungen sollen, wenn sie zusammen mit der Beschreibung
der Erfindung im Einzelnen nachstehend verwendet werden, wobei sie nur
als Beispiel bereitgestellt sind, helfen, die Funktionsweise und
den Mechanismus der vorliegenden Erfindung weiter genauer zu erläutern:
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1 ist
eine schematische Darstellung der vorliegenden Erfindung mit der
ersten Ausführungsform
des Lagerbehälters
der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine schematische Darstellung der vorliegenden Erfindung mit der
zweiten Ausführungsform
des Lagerbehälters
für eine
CMP-Chemikalienförderung
unter Verwendung von mehreren miteinander verbundenen Lagerbehältern anstelle
eines Lagerbehälters
der vorliegenden Erfindung;
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3 ist
eine detaillierte schematische Darstellung eines Dosierbehälters mit
dem schwenkbaren Winkelrohr der vorliegenden Erfindung;
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4 ist
eine detaillierte schematische Darstellung des Sen-Brators (Sensors
+ Vibrators), der in den Lagerbehälter-Verbindungsrohren der
vorliegenden Erfindung verwendet wird;
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5 ist
eine schematische Darstellung der dritten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, die einen abnehmbaren kurzen Rohrbehälter auf den Lagerbehältern und
den Rückführungsbehältern zum Verringern
eines Schlammaufbaus beinhaltet; und
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6 ist
eine detaillierte schematische Darstellung eines Dosierbehälters mit
einer alternativen Konstruktion für das schwenkbare Winkelrohr
der vorliegenden Erfindung.
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine verbesserte Vorrichtung und ein
verbessertes Verfahren für die
Verdünnung
und Förderung
von Chemikalien mit hoher Reinheit und CMP-Chemikalien aus einer oder mehreren
Massengutquellen zu einem Endverwender durch die Verwendung von
Dosierbehältern, schwenkbaren
Winkelrohren und eines Lagerbehälters
mit mehreren Behältern
bereit.
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In 1 ist
die erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Chemikalien werden durch
eine ventilgeregelte Pumpe oder Druck über Einlassleitungen 1a, 1b in
Dosierbehälter 2a, 2b gesaugt,
um eine vorbestimmte Menge solcher Chemikalien vor dem Mischen abzumessen.
Der erste Dosierbehälter 2a empfängt seine
Chemikalie über die Einlassleitung 1a von
einer ersten Massengutquelle 3a durch einen Chemikalieneinlass 4a.
Der zweite Dosierbehälter 2b empfängt seine
Chemikalie über
die zweite Einlassleitung 1b von einer zweiten Massengutquelle 3b durch
einen Chemikalieneinlass 4b. Die Dosierbehälter 2a, 2b sind
vertikal angeordnete Behälter
bezüglich
einer Bodenfläche
oder des Erdbodens, an dem die erfindungsgemäße Vorrichtung sicher installiert
sein kann. Die Dosierbehälter 2a, 2b sind
so konstruiert, dass die Chemikalieneinlässe 4a, 4b am
oberen Ende der Behälter
angeordnet sind und eine Vielzahl von Auslässen an sowohl der Seite nahe
dem Boden der Behälter
als auch am Boden der Behälter
angeordnet sind, wie später
erörtert
wird. Es sollte beachtet werden, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung
nicht auf zwei Dosierbehälter
eingeschränkt
ist. Die Anzahl von Dosierbehältern
kann in Abhängigkeit
von der erforderlichen Anzahl von zu verwendenden Chemikalien zunehmen. Die
Dosierbehälter
können
in beliebigen Formen oder Größen vorliegen.
Die bevorzugten Dosierbehälter
sind jedoch zylindrische Behälter,
die einen Durchmesser von zwei (2) bis acht (8) Inch aufweisen und
eine beliebige angemessen erforderliche Länge aufweisen können.
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Um
einen sehr genauen Mischvorgang sicherzustellen, bei dem die Menge
jeder zu vermischenden Chemikalie so genau wie möglich bemessen wird, enthalten
die Dosierbehälter 2a, 2b jeweils ein
stark reaktives Ventil 7a oder 7b an den Einlassleitungen 1a, 1b.
Die Ventile 7a, 7b arbeiten durch entweder manuelles
oder automatisches Öffnen
und Schließen,
um die Strömung
von Chemikalien aus ihren Massengutquellen nach dem Auslösen eines Sensors
zuzulassen und einzuschränken,
wie nachstehend beschrieben wird.
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Die
Dosierbehälter 2a, 2b umfassen
ferner schwenkbare Winkelrohre 25a, 25b, die extern
an der Außenseite
der Dosierbehälter 2a, 2b nahe
dem Boden solcher Behälter über schwenkbar
einstellbare Verbindungsstücke 5a, 5b schwenkbar
angebracht sind. Die schwenkbaren Winkelrohre 25a, 25b dienen
zum Überwachen
der Füllpegel
bis zu einem vorbestimmten Pegel in den Dosierbehältern 2a, 2b, bevor überschüssige Chemikalien
durch Schwerkraftströmung
in einer einfachen und dennoch sehr effizienten Weise abgegeben
werden. Jedes der schwenkbaren Winkelrohre 25a oder 25b umfasst
einen ersten Arm 25a' oder 25b' und einen zweiten Arm 25a'' oder 25b'',
um aus diesen einen Durchgang oder Kanal in einem rechten Winkel
von neunzig Grad zwischen diesen Armen zu bilden. Wie vorstehend
angegeben, sind die schwenkbaren Winkelrohre 25a, 25b schwenkbar
an den Gefäßen 2a, 2b über den
ersten Arm 25a', 25b' an den schwenkbar einstellbaren
Verbindungsstücken
angebracht, um Schwenkbewegungen für die schwenkbaren Winkelrohre 25a, 25b bereitzustellen.
Die schwenkbaren Winkelrohre 25a, 25b schwenken,
wenn sie in ihren vollständig
aufrechten Positionen betrachtet werden, aufwärts, bis Teile der schwenkbaren
Winkelrohre 25a, 25b, die dem Durchgang im rechten
Winkel von neunzig Grad entsprechen, vorbestimmte Positionen 8a, 8b erreichen,
um eine vorbestimmte Menge der Chemikalien vor dem Mischen abzumessen.
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Mit
Bezug gemeinsam auf 1 und 3 werden
die Fluidpegel in den Dosierbehältern 2a, 2b durch
die schwenkbaren Winkelrohre 25a, 25b über den
folgenden Vorgang gesteuert: Fluide innerhalb der Dosierbehälter 2a, 2b steigen
an, während
Chemikalien aus ihren jeweiligen Massengutquellen entnommen werden.
Gleichzeitig steigt das Fluid in den schwenkbaren Winkelrohren 25a oder 25b auf
denselben Pegel an wie im Dosierbehälter. Wenn die Fluidpegel den
Punkt der rechten Winkel von neunzig Grad, der vorbestimmten Positionen 8a, 8b erreichen,
dann läuft
jegliches überschüssige Fluid
durch eine Schwerkraftströmung über Öffnungen
des zweiten Arms 25a'', 25b'' aus, bis sich das Fluid ausgleicht,
wo der Abwärtswinkel
von neunzig Grad des Rohrs beginnt. Um niedrigere Mengen an im Behälter zurückzuhaltendem
Fluid bereitzustellen, werden die schwenkbaren Winkelrohre 25a, 25b einfach
nach unten geschwenkt, sodass der Punkt des rechten Winkels von
neunzig Grad der schwenkbaren Winkelrohre einem niedrigeren Fluidpegel
innerhalb der Behälter 2a, 2b entspricht.
Um die Menge an in den Behältern
zurückzuhaltendem
Fluid zu erhöhen,
werden die schwenkbaren Winkelrohre 25a, 25b nach oben
geschwenkt, bis der Rohrabfallwinkel einem höheren Pegel im Dosierbehälter entspricht.
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Die
Funktionsweise der schwenkbaren Winkelrohre kann durch Bezugnahme
auf 3 besser verstanden werden. Zur Erläuterung
befindet sich das schwenkbare Winkelrohr 25a in seiner
höchsten aufrechten
Position 100, wobei die meiste Menge an Fluid im Behälter zurückgehalten
wird. Wenn der Fluidpegel sinken muss, wird das schwenkbare Winkelrohr 25a in
die niedrigere Beispielposition 101 nach unten oder noch
weiter nach unten zu einem maximalen Punkt geschwenkt, wo der erste
Arm 25a' des schwenkbaren
Winkelrohrs 25a in einer horizontalen Position 102 bezüglich der
Bodenfläche
oder des Erdbodens bleibt. Wenn das Fluid das schwenkbare Winkelrohr 25a verlässt, stellt
ein am Ende des zweiten Arms 25a'' angebrachter
Sensor 103 das Fluid fest und sperrt das Ventil 7a an
den Einlassleitungen 1a des Dosierbehälters 2a automatisch
ab, wodurch folglich verhindert wird, dass mehr Fluid aus der Massengutquelle
entnommen wird und mehr als eine nominale Menge eines solchen Fluids
das schwenkbare Winkelrohr 25a verlässt. Mit einer beliebigen Rate kann
der Dosierbehälter 2a leicht
nach Bedarf erneut kalibriert werden, indem vorgemessene Mengen
an Chemikalien durch den Behälter
laufen und dann die Positionen des schwenkbaren Winkelrohrs 25a mikroeingestellt
werden. Das gesamte System ist zur Herstellung eines breiten Bereichs
von Chemikalienmischverhältnissen
sehr flexibel.
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Die
Verwendung von solchen schwenkbaren Winkelrohren 25a, 25b beseitigt
den Bedarf für
Dosierpumpen, interne Behältersensoren
und kostspielige automatisierte Systeme und stellt einen einfachen
und reproduzierbaren Mechanismus zum Messen einer vorbestimmten
Menge an Chemikalien ohne Regelungsabweichung bereit.
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Die
genau bemessenen Chemikalien verlassen dann die Dosierbehälter über Abgabeleitungen 9a, 9b,
wie in 1 dargestellt, in einen Mischbehälter 10,
in dem die Chemikalien in einem beliebigen von mehreren herkömmlichen
Verfahren kombiniert werden. Die Durchflussrate und die Mengen an
abgegebenen Chemikalien werden durch Ventile 11a, 11b entlang
der Abgabeleitungen 9a, 9b gesteuert. Eine Lüftungsöffnung 12a oder 12b,
die jeweils in das obere Ende der Dosierbehälter 2a, 2b integriert
ist, stellt ferner genaue Fluidpegel sicher, indem sie die reibungslose
Ausströmung
von Fluid aus den Behältern ermöglicht.
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Sobald
sie sich im Mischbehälter 10 befinden,
werden die Chemikalien gründlich
vermischt und verdünnt,
einfach indem sie durch einen Schwerkraftströmungsvorgang miteinander kombiniert
werden. Alternativ kann, falls erwünscht, ein separater Mischbehälter mit
einer spezialisierten Mischvorrichtung verwendet werden. Einmal
vermischt, sind die Chemikalien bereit, zu einem Lagerbehälter 15 transportiert
zu werden. Wie erwähnt,
kann der Mischbehälter 10 über einen
steuerbaren Luftdruckeinlass 13, der ein Ventil 14 enthält, unter
Druck gesetzt werden, wobei der Druck die vermischten Chemikalien durch
den Auslass am Boden des Mischbehälters 10 in den Lagerbehälter 15 bewegt.
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Für Chemikalien
mit hoher Reinheit wird ein Standard-Drucklagerbehälter 15 verwendet.
Die Chemikalien strömen
in den Behälter
und werden zur sofortigen Verwendung, wie erforderlich, gelagert. Chemikalienpegelsensoren,
die am Lagerbehälter 15 angebracht
sind, messen die Menge an Chemikalien, die zur sofortigen Verwendung
zur Verfügung
stehen. Im Betrieb bewegt gesteuerter Luftdruck, der über einen
Lufteinlass 41 in den Lagerbehälter 15 eingespeist
wird, die Chemikalien zu ihrem Endverwendungsbereich. Der genau
geregelte Luftdruck wird durch ein Ventil 42, das sich
am Lufteinlass 41 befindet, eingespeist, um sicherzustellen,
dass genaue Mengen an Chemikalien zum Endverwendungsbereich strömen. Außerdem ist
ein Ventil 43 an der Abgabeleitung 70 angeordnet,
um die Menge an Chemikalien, die zum Endverwendungsbereich ausgespeist
werden, zu steuern. Ferner stellt ein Gegendruck- Lüftungsventil 28,
das in den Lagerbehälter 15 integriert
ist, eine reibungslose Strömung
der Chemikalien zum Endverwender sicher.
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Die
alternative Ausführungsform
des Lagerbehälters
der vorliegenden Erfindung ist in 2 dargestellt.
Diese Ausführungsform
wendet sich der Tendenz von CMP-Chemikalien zu, am Boden des Behälters zu
agglomerieren. In dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform nimmt der Lagerbehälter die
Form von mehreren vertikal orientierten, nebeneinander miteinander
verbundenen Behältern 50a, 50b, 50c im
Gegensatz zum typischeren, einzelnen, vertikalen, zylindrischen
Behälter
mit großem
Durchmesser an. Diese Konstruktion geht die derzeitigen Probleme
der CMP-Schlammpartikelagglomeration an, die durch die Ansammlung
von Teilchen, die auf dem Boden von typischen Lagerbehältern abgelagert sind,
auftreten kann. Wenn solche mehreren miteinander verbundenen Behälter 50a, 50b, 50c vorhanden
sind, wird die Verwendung von Behältern mit kleinerem Durchmesser
im Gegensatz zu einem großen Behälter brauchbar.
Die miteinander verbundenen Behälter 50a, 50b, 50c weisen
einen kleinen Durchmesser 51a, 51b, 51c auf,
um zu helfen, die Teilchenagglomerationsprobleme, die in Lagerbehältern mit Standardgröße offensichtlich
sind, zu beseitigen. Die kleineren Durchmesser bewerkstelligen dies
durch das folgende Prinzip: im Allgemeinen gilt, je größer der
Durchmesser des Lagerbehälters
ist, desto mehr Oberfläche
ist am Boden eines solchen Behälters
ersichtlich, was mehr Fläche
für Teilchen
zum Ansammeln bereitstellt. Durch Verringern der Durchmessergröße der mehreren
Behälter
steht weniger Oberfläche
zur Verfügung,
an der sich die Teilchen ansammeln können.
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Die
Verweilzeit, die sich die Schlammchemikalien in den miteinander
verbundenen Behältern 50a, 50b, 50c befinden,
soll ebenso gesteuert werden. Durch zweckmäßiges Steuern einer solchen Verweilzeit,
die als Volumen von Chemikalien in den Behältern, dividiert durch die
Durchflussrate, definiert ist, werden theoretisch alle Chemikalien
dazu gebracht, aus den Behältern
auszuströmen,
ohne die Gelegenheit zu haben, an den Behälterwänden zu agglomerieren.
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Außerdem ist
ein innewohnendes Abschreckungsmittel gegen Teilchenagglomeration
der Vorgang, durch den die Chemikalien durch die miteinander verbundenen
Behälter 50a, 50b, 50c durch
die Auslässe 52a, 52b, 52c am
Boden der Behälter
bewegt werden, wobei die Schwerkraft und der Druck in dem System
die Chemikalienflüssigkeit
kontinuierlich gegen die Behälterböden schiebt,
bevor die Chemikalien die Behälter
verlassen. Dieser Vorgang reinigt in Verbindung mit der vorstehend
beschriebenen gesteuerten Verweilzeit tatsächlich die Behälterböden, bevor
die Chemikalien austreten. Eine Vielzahl von parallelen Verbindungsrohren 60,
die zwischen irgendein benachbartes Paar der miteinander verbundenen
Behälter 50a, 50b, 50c eingebaut
sind, wurden speziell dazu ausgelegt, ebenso die Teilchenagglomeration
anzugehen. Wie gemeinsam in 2 und 4 und
für die
Zwecke der Erläuterung
gezeigt, sind die Verbindungsrohre 60, die durch die vorliegenden
Systeme bereitgestellt werden, dazu ausgelegt, verschiedene Behälter in
ungleichen Positionen zu verbinden, wobei ein erster Verbindungspunkt 60a an
den ersten miteinander verbundenen Behältern 50a relativ
zur Position eines zweiten Verbindungspunkts 60b an den
zweiten miteinander verbundenen Behältern 50b durch die
einfache Idee des Abwinkelns der Verbindungsrohre 60 nach
unten, um die Schwerkraft zu nutzen, höher angeordnet ist, und dies
stellt sicher, dass innerhalb der Verbindungsrohre 60 keine
Teilchenagglomeration auftritt. Wiederum verwendet die Konstruktion
Schwerkraft und Druck, um die Rohre wirksam zu "reinigen", bevor die Agglomeration eine Gelegenheit
zum Auftreten hat.
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Wie
vorstehend beschrieben, ist das derzeitige Problem, das mit der
CMP-Schlammchemikalienförderung
verbunden ist, die Tendenz, dass solche Chemikalien dauerhaft einen
Schlammfilm auf den Rohrwänden
abscheiden, der die Sensoren daran hindert, die Chemikalienpegel
wirksam zu messen. Um dieses Problem anzugehen, versuchen viele Systeme
des Standes der Technik, Schwimmsensoren innerhalb der Behälter zu
verwenden, um die Chemikalienpegel zu messen. Der Nachteil besteht jedoch
darin, dass diese Schwimmsensoren mit den Chemikalien in direkten
Kontakt kommen, was sehr unerwünscht
ist. Also beseitigt diese vorliegende Erfindung einen solchen Nachteil
unter Verwendung von externen Pegelsensoren 61 und Vibratoren 62, die
in Verbindung mit den Verbindungsrohren 60 arbeiten, wie
in 4 dargestellt. Der Vibrationsmechanismus ist an
den Verbindungsrohren 60 neben dem externen Schlammsensor 61 angebracht.
Von Zeit zu Zeit schalten die Vibratoren 62 ein und die
resultierenden Hochfrequenzvibrationen schütteln jeglichen Schlammfilm,
der sich an der Innenseite der Wände
der Verbindungsrohre 60 ansammelt, ab, bevor der Schlamm
dauerhaft an den Wänden
abgelagert wird. Dies ermöglicht
die Verwendung von externen Pegelsensoren 61, die nicht
den Nachteil der Schwimmsensoren eines direkten Kontakts mit den Chemikalien
aufweisen. Die Verwendung der extern angeordneten Sensoren ist eine
merkliche Verbesserung gegenüber
herkömmlichen
Mitteln, wo die Verwendung von Schwimmpegelsensoren, die mit den Chemikalien
in direktem Kontakt stehen, das Risiko für eine Verunreinigung erhöht.
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Es
wird leicht ersichtlich, dass die Verwendung der mehreren miteinander
verbundenen Behälter 50a, 50b, 50c,
der abgewinkelten Verbindungsrohre 60 und der extern angeordneten
Sensoren und Vibratoren gemäß der vorliegenden
Erfindung den Bedarf für
irgendeinen Misch- oder Rührmechanismus
innerhalb des Lagerbehälters,
um eine Schlammagglomeration zu verhindern, beseitigt. Die Beseitigung
des Misch- oder Rührmechanismus
beseitigt wiederum das Risiko einer Rührinstrumentverschlechterung.
Außerdem
stellt die vorliegende Erfindung eine effektive Konstruktion bereit,
bei der das Nur-Druck-System für
die Förderung
von Schlammchemikalien mit ihren zugehörigen Teilchenagglomerationsproblemen
ohne Einschluss eines separaten Mischmechanismus verwendet werden
kann.
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Für einen
werksweiten kontinuierlichen Betrieb bewegt ein ventilgeregelter
Luftdruck 41, der entweder in die Stan dard-Lagerbehälterausführungsform
in 1 oder die Lagerbehälterausführungsform mit mehreren Behältern in 2 eingespeist wird,
die Chemikalien über
die Abgabeleitung 70 in den Endverwendungsbereich 27 hinaus.
Das Gegendruck-Lüftungsventil 28,
das in einen der Lagerbehälter
integriert ist, stellt eine reibungslose Strömung der Chemikalien zum Endverwender
sicher.
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Unter
Rückbezug
auf 1 kehren die werksweit zirkulierenden Chemikalien
zu zwei separaten Behältern 81, 82 über ein
Ventil 85, 86 zurück, das sich an gesteuerten
Abgabeleitungen 83, 84 befindet. In der ersten
Lagerbehälterausführungsform von 1 wird
die Chemikalienrückführung ferner über ein
einzelnes Ventil 87 an einer Rückführungsleitung 88 gesteuert,
bevor sie sich aufteilt. Die zwei Behälter 81, 82 werden
abwechselnd zum Aufnehmen von Chemikalien und zum Zurücktransportieren solcher
Chemikalien zu den Lagerbehältern
verwendet. Die vorliegenden Systeme verwenden noch mehr Pegelsensoren,
um die Menge an Chemikalien in den Aufnahmebehältern zu bestimmen. Durch Steuern
der Füllzeit
der Aufnahmebehälter
durch interne PLC-Zeitgeber durch Computerprogrammierung anstelle
der Verwendung von Pegelsensoren wird die vorliegende Erfindung
vereinfacht und beseitigt noch eine weitere Quelle für potenzielle
Wartungsprobleme. Sobald die Behälter
gefüllt
wurden, wird durch ein Ventil 92, 93 gesteuerter
Luftdruck über
die Einlässe 90, 91 in
die Aufnahmebehälter
eingeleitet, um die Chemikalien zum Lagerbehälter 15, wie in 1 gezeigt,
bzw. zu den miteinander verbundenen Behältern 50a, 50b, 50 51,
wie in 2 gezeigt, zurückzubewegen.
Die Chemikalien verlassen die Aufnahmebehälter über Auslässe 94, 95 entlang
des Ventils 98, 99 über Abgabeleitungen 96, 97 und
bewegen sich zurück,
um über
den Rückführungseinlass 16 in
den Lagerbehälter
zu gelangen. Der gesamte Zyklus wird dann immer wieder für einen
werksweiten kontinuierlichen Betrieb wiederholt.
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In 5 ist
die dritte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Chemikalien werden durch eine
ventilgeregelte Pumpe oder Druck über Einlassleitungen 1a, 1b in
Dosierbehälter 2a, 2b gesaugt,
um eine vorbestimmte Menge solcher Chemikalien vor dem Mischen abzumessen.
Der erste Dosierbehälter 2a empfängt seine
Chemikalie durch die Einlassleitung 1a von einer ersten
Massengutquelle 3a durch einen Chemikalieneinlass 4a.
Der zweite Dosierbehälter 2b empfängt seine
Chemikalie durch die zweite Einlassleitung 1b von einer
zweiten Massengutquelle 3b durch einen Chemikalieneinlass 4b.
Die Dosierbehälter 2a, 2b sind
vertikal angeordnete Behälter
bezüglich
einer Bodenfläche
oder des Erdbodens, an dem die erfindungsgemäße Vorrichtung sicher installiert
sein kann. Die Dosierbehälter 2a, 2b sind
so konstruiert, dass die Chemikalieneinlässe 4a, 4b am
oberen Ende der Behälter
angeordnet sind und eine Vielzahl von Auslässen sowohl an der Seite nahe
dem Boden der Behälter
als auch am Boden der Behälter
angeordnet sind, wie später
erörtert
wird. Es sollte beachtet werden, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung
nicht auf zwei Dosierbehälter
eingeschränkt
ist. Die Anzahl von Dosierbehältern
kann in Abhängigkeit
von der erforderlichen Anzahl von zu verwendenden Chemikalien zunehmen. Die
Dosierbehälter
können
in beliebigen Formen oder Größen vorliegen.
Die bevorzugten Dosierbehälter
sind jedoch zylindrische Behälter,
die einen Durchmesser von zwei (2) bis acht (8) Inch aufweisen und
eine beliebige angemessen erforderliche Länge aufweisen können.
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Um
einen sehr genauen Mischvorgang sicherzustellen, durch den die Menge
jeder zu vermischenden Chemikalie so genau wie möglich bemessen wird, enthalten
die Dosierbehälter 2a, 2b jeweils ein
sehr reaktives Ventil 7a oder 7b an den Einlassleitungen 1a, 1b.
Die Ventile 7a, 7b arbeiten durch entweder manuelles
oder automatisches Öffnen
und Schließen,
um die Strömung
von Chemikalien von ihren Massengutquellen nach dem Auslösen eines Sensors
zuzulassen und einzuschränken,
wie nachstehend beschrieben wird.
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Die
Dosierbehälter 2a, 2b umfassen
ferner schwenkbare Winkelrohre 25a, 25b, die extern
an der Außenseite
der Do sierbehälter 2a, 2b nahe
dem Boden solcher Behälter über schwenkbar
einstellbare Verbindungsstücke 5a, 5b schwenkbar
angebracht sind. Die schwenkbaren Winkelrohre 25a, 25b dienen
zum Überwachen
der Füllpegel
bis zu einem vorbestimmten Pegel in den Dosierbehältern 2a, 2b, bevor überschüssige Chemikalien
durch Schwerkraftströmung
in einer einfachen und dennoch sehr effizienten Weise abgegeben
werden. Jedes der schwenkbaren Winkelrohre 25a oder 25b umfasst
einen ersten Arm 25a' oder 25b' und einen zweiten Arm 25a'' oder 25b'',
um aus diesen einen Durchgang oder Kanal in einem rechten Winkel
von neunzig Grad zwischen diesen Armen zu bilden. Wie vorstehend
angegeben, sind die schwenkbaren Winkelrohre 25a, 25b schwenkbar
an den Gefäßen 2a, 2b über den
ersten Arm 25a', 25b' an den schwenkbar einstellbaren
Verbindungsstücken
angebracht, um Schwenkbewegungen für die schwenkbaren Winkelrohre 25a, 25b bereitzustellen.
Die schwenkbaren Winkelrohre 25a, 25b schwenken,
wenn sie in ihren vollständig
aufrechten Positionen betrachtet werden, aufwärts, bis Teile der schwenkbaren
Winkelrohre 25a, 25b, die dem Durchgang im rechten
Winkel von neunzig Grad entsprechen, vorbestimmte Positionen 8a, 8b erreichen,
um eine vorbestimmte Menge der Chemikalien vor dem Mischen abzumessen.
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Mit
Bezug gemeinsam auf 5 und 3 werden
die Fluidpegel in den Dosierbehältern 2a, 2b durch
die schwenkbaren Winkelrohre 25a, 25b über den
folgenden Vorgang gesteuert: Fluide innerhalb der Dosierbehälter 2a, 2b steigen
an, während
Chemikalien aus ihren jeweiligen Massengutquellen entnommen werden.
Gleichzeitig steigt das Fluid in den schwenkbaren Winkelrohren 25a oder 25b auf
denselben Pegel an wie im Dosierbehälter. Wenn die Fluidpegel den
Punkt der rechten Winkel von neunzig Grad, der vorbestimmten Positionen 8a, 8b erreichen,
dann läuft
jegliches überschüssige Fluid
durch eine Schwerkraftströmung über Öffnungen
des zweiten Arms 25a'', 25b'' aus, bis sich das Fluid ausgleicht,
wo der Abwärtswinkel
von neunzig Grad des Rohrs beginnt. Um niedrigere Mengen an im Behälter zurückzuhaltendem
Fluid bereitzustellen, wer den die schwenkbaren Winkelrohre 25a, 25b einfach
nach unten geschwenkt, sodass der Punkt des rechten Winkels von
neunzig Grad der schwenkbaren Winkelrohre einem niedrigeren Fluidpegel
innerhalb der Behälter 2a, 2b entspricht.
Um die Menge an in den Behältern
zurückzuhaltendem
Fluid zu erhöhen,
werden die schwenkbaren Winkelrohre 25a, 25b nach oben
geschwenkt, bis der Rohrabfallwinkel einem höheren Pegel im Dosierbehälter entspricht.
Wie vorstehend beschrieben, ist die Funktionsweise der schwenkbaren
Winkelrohre in 3 dargestellt.
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Die
Verwendung solcher schwenkbarer Winkelrohre 25a, 25b beseitigt
den Bedarf für
Dosierpumpen, interne Behältersensoren
und kostspielige automatisierte Systeme und stellt einen einfachen und
reproduzierbaren Mechanismus zum Bemessen einer vorbestimmten Menge
an Chemikalien ohne Regelungsabweichung bereit.
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Die
genau bemessenen Chemikalien verlassen dann die Dosierbehälter über Abgabeleitungen 9a, 9b,
wie in 5 dargestellt, in einen Mischbehälter 10,
in dem die Chemikalien in einem beliebigen von mehreren herkömmlichen
Verfahren kombiniert werden. Die Durchflussrate und die Mengen an
abgegebenen Chemikalien werden durch Ventile 11a, 11b entlang
der Abgabeleitungen 9a, 9b gesteuert. Eine Lüftungsöffnung 12a oder 12b,
die jeweils in das obere Ende der Dosierbehälter 2a, 2b integriert
ist, stellt ferner genaue Fluidpegel bereit, indem sie die reibungslose
Ausströmung
von Fluid aus den Behältern ermöglicht.
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Sobald
sie sich im Mischbehälter 10 befinden,
werden die Chemikalien gründlich
vermischt und verdünnt,
einfach indem sie durch einen Schwerkraftströmungsvorgang miteinander kombiniert
werden. Alternativ kann, falls erwünscht, ein separater Mischbehälter mit
einer spezialisierten Mischvorrichtung verwendet werden. Einmal
vermischt, sind die Chemikalien bereit, zu Lagerbehältern 50a, 50b oder 50c transportiert
zu werden. Wie erwähnt,
kann der Mischbehälter 10 über einen
steuerbaren Luftdruckeinlass 13, der mit einem Rohr 104 verbunden
ist, das intern in Richtung des Bodens des Mischbehäl ters 10 verlängert ist,
unter Druck gesetzt werden. Der Auslass des Rohrs 104 ist
unter den Pegel der Chemikalien untergetaucht, um eine verbesserte Chemikaliendurchmischung
durch die Wirkungen von Luftblasen, die vom Rohr 104 erzeugt
werden, bereitzustellen. Der Luftdruckeinlass 13 enthält ein Ventil 14,
durch das der Druck die vermischten Chemikalien durch den Auslass
am Boden des Mischbehälters 10 zu
den Lagerbehältern 50a, 50b oder 50c, die
als Rohrtank bekannt sind, bewegt.
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Unter
erneutem Bezug auf 5 wird die Tendenz von CMP-Chemikalien,
am Boden des Behälters
zu agglomerieren, durch eine alternative Konstruktion angegangen.
In dieser Ausführungsform nimmt
der Lagerbehälter
oder Rohrtank immer noch die Form von mehreren, vertikal orientierten,
nebeneinander liegenden Behältern 50a, 50b, 50c an,
wie vorstehend in 2 beschrieben, außer dass
die Vielzahl von parallelen Verbindungsrohren 60, die zwischen
irgendein benachbartes Paar der Behälter 50a, 50b, 50c eingebaut
sind, wie in 2 dargestellt, vollständig beseitigt
sind. Statt dessen ist ein kurzer Behälter 105 zum oberen
Ende der Behälter 50a, 50b, 50c hinzugefügt und eine
Verbindung dessen mit diesen jeweils über Abgabeleitungen 105a, 105b und 105c hergestellt.
Wenn ein solcher kurzer Behälter 105 auf
den Behältern 50a, 50b, 50c verbunden
ist, tritt das Problem des Schlammpartikelaufbaus nur im kurzen
Behälter 105 anstatt
in jedem einzelnen Behälter 50a, 50b und 50c auf.
Da der kurze Behälter 105 leicht
von der Vorrichtung zur Schlammreinigung abgenommen werden kann,
ohne den werksweiten Betrieb wesentlich zu beeinträchtigen,
wird die Schlammpartikelerzeugung ungeheuer verringert und es ist
weniger Anstrengung für
die Systemreinigung erforderlich. Außerdem werden die Chemikalien
von den Mischbehältern
oder von den Rückführungsbehältern gleichmäßig durch
einen Verteilungsrohrverteiler 106 zu jedem der Behälter 50a, 50b und 50c durch
Abgabeleitungen 106a, 106b oder 106c gespeist.
Die Verweilzeit, die sich die Schlammchemikalien in den Behältern 50a, 50b, 50c befinden,
wird weiter signifikant verringert, sodass alle Chemikalien dazu
gebracht werden, aus den Behältern
zu strömen,
ohne die Gelegenheit zu haben, an den Behälterwänden zu agglomerieren. Diese Konstruktion
verwendet wieder Schwerkraft und Druck, um die Rohre wirksam zu "reinigen", bevor die Agglomeration
eine Gelegenheit hat, aufzutreten.
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Für einen
werksweiten kontinuierlichen Betrieb bewegt ein ventilgeregelter
Luftdruck 41, der in die Lagerbehälterausführungsform mit mehreren Behältern in 5 eingespeist
wird, die Chemikalien über
die Abgabeleitung 70 in den Endverwendungsbereich 27 aus.
Das Gegendruck-Lüftungsventil 28, das
in einen der Lagerbehälter
integriert ist, stellt eine reibungslose Strömung der Chemikalien zum Endverwender
sicher.
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Immer
noch mit Bezug auf 5 kehren die werksweit zirkulierenden
Chemikalien zu zwei separaten Behältern 81, 82 über ein
Ventil 85, 86 zurück, das sich an gesteuerten
Abgabeleitungen 83, 84 befindet. Die Chemikalienrückführung wird
ferner über eine
Rückführungsleitung 88 gesteuert,
bevor sie sich aufteilt. Die zwei Behälter 81, 82 werden
abwechselnd zum Aufnehmen von Chemikalien und zum Zurücktransportieren
solcher Chemikalien zu den Lagerbehältern verwendet. Sobald die
Behälter gefüllt wurden,
wird durch ein Ventil 92, 93 geregelter Luftdruck über Einlässe 90, 91 in
die Aufnahmebehälter
eingeleitet, um die Chemikalien zu den Lagerbehältern 50a, 50b bzw. 50c zurückzubewegen.
Im normalen Betrieb wird jedoch der obere Teil der Chemikalienrückführungsbehälter 81 und 82 kaum
gefüllt oder
mit Chemikalien bedeckt, was bedeutet, dass bestimmte Schlammpartikel
gewöhnlich
austrocknen und sich um die obere Innenfläche des Rückführungsgefäßes anstauen, um ein unerwünschtes
Problem zu verursachen. Um ein solches Problem zu beseitigen, wird
ein abnehmbarer kleiner Behälter 107a oder 107b hinzugefügt und jeweils
mit den Rückführungsbehältern 81 oder 82 durch
Abgabeleitungen 108a oder 108b verbunden, sodass
nur der obere Teil der kleinen Behälter 107a und 107b für potenzielle
ausgetrocknete und ange staute Schlammteilchen ungefüllt ist.
Da der kleine Behälter
abnehmbar ist, ist die Reinigungsarbeit viel leichter als in dem System,
das mit Rückführungsbehältern ohne
den kleinen Behälter
versehen ist, wie in 1 und 2 dargestellt.
Die Chemikalien verlassen die Aufnahmebehälter über Auslässe 94, 95 entlang
des Ventils 98, 99 über Abgabeleitungen 96, 97 und
bewegen sich zurück,
um in den Lagerbehälter über den
Rückführungseinlass 16 zu
gelangen. Der gesamte Zyklus wird dann immer wieder für einen
werksweiten kontinuierlichen Betrieb wiederholt.
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Mit
Bezug auf 6 ist noch eine alternative Konstruktion
eines Winkelrohrs gezeigt, das zum schwenkbaren Winkelrohr 25a,
wie in 3 vorstehend dargestellt, ähnlich ist. Für den Zweck
der Erläuterung
ist nur ein einzelner Dosierbehälter 2a und sein
Winkelrohr 25a hierin dargestellt und beschrieben. Es sollte
jedoch beachtet werden, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht auf irgendwelche Anzahlen
von Dosierbehältern
eingeschränkt
ist. Die Anzahl von Dosierbehältern
kann in Abhängigkeit von
der erforderlichen Anzahl von zu verwendenden Chemikalien zunehmen.
Gemäß 6 ist
das Winkelrohr 25a extern an der Außenseite der Abgabeleitung 6a irgendwo
oberhalb des Ventils 11a über ein schwenkbar einstellbares
Verbindungsstück 5a im Gegensatz
zu einem schwenkbar einstellbaren Verbindungsstück nahe dem Boden des Dosierbehälters schwenkbar
angebracht. Das Winkelrohr 25 dient zum Überwachen
der Füllpegel
bis zu einem vorbestimmten Pegel im Dosierbehälter 2a, bevor überschüssige Chemikalien
durch Schwerkraftströmung in
einer einfachen effizienten Weise abgegeben werden. Das Winkelrohr 25a umfasst
einen ersten Arm 25a' und
einen zweiten Arm 25a'', um aus diesen
einen Durchgang oder Kanal in einem rechten Winkel von neunzig Grad
zwischen diesen Armen zu bilden. Am unteren Abschnitt des ersten
Arms 25a' kann
ein Winkelstück 111 hinzugefügt sein,
das mit einem T-Stück 110 verbunden
ist, durch das die Winkelrohre 25 schwenkbar am Gefäß 2a am
schwenkbar einstellbaren Verbindungsstück 5a angebracht sind,
um eine Auf- und Abbewegung für
die Winkelrohre 25a vorzusehen. Außerdem kann eine gewundene
flexible Rohrleitung für
den ersten Arm 25a' verwendet werden,
sodass die Spitze des Winkelrohrs vertikal auf- und abbewegt werden
kann, anstatt auf- und abzuschwenken, um denselben Zweck der Chemikalienpegelsteuerung
zu erreichen. Um eine reibungslose und bessere Chemikalienpegelsteuerung
aufrechtzuerhalten, ist eine Lüftungsöffnung 109 an
der Spitze des Winkelrohrs vorgesehen, um den Chemikalienpegel innerhalb
des Dosierbehälters 2a zweckmäßig zu steuern.
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Mit
Bezug auf 6 wird der Fluidpegel im Dosierbehälter 2a durch
das Winkelrohr 25a über den
folgenden Vorgang gesteuert: Fluide innerhalb des Dosierbehälters 2a steigen
an, während
Chemikalien von ihren Massengutquellen entnommen werden. Gleichzeitig
steigt das Fluid im Winkelrohr 25a auf denselben Pegel
wie im Dosierbehälter.
Wenn der Fluidpegel den Punkt der rechten Winkel von neunzig Grad,
der vorbestimmten Position 8a, erreicht, dann läuft irgendwelches überschüssiges Fluid
durch Schwerkraftströmung über die Öffnung des zweiten
Arms 25a'' aus, bis sich
das Fluid ausgleicht, wo der Abwärtswinkel
von neunzig Grad des Rohrs beginnt. Um niedrigere Mengen an im Behälter zurückzuhaltendem
Fluid bereitzustellen, bewegt sich die Spitze des Winkelrohrs 25a einfach
abwärts,
sodass der Punkt des rechten Winkels von neunzig Grad des Winkelrohrs
einem niedrigeren Fluidpegel innerhalb des Behälters 2a entspricht.
Um die Menge an im Behälter
zurückzuhaltendem
Fluid zu erhöhen, bewegt
sich das Winkelrohr 25 aufwärts, bis der rechte Winkel
von neunzig Grad des Rohrs einem höheren Pegel im Dosierbehälter entspricht.
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Obwohl
die bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung für
Erläuterungszwecke
offenbart wurde, werden Fachleute erkennen, dass verschiedene Modifizierungen,
Zusätze
und Substitutionen möglich sind,
ohne vom Schutzbereich der Erfindung, wie in den zugehörigen Ansprüchen offenbart,
abzuweichen.