Die Erfindung betrifft ein Adaptersystem zum sicheren Verbinden eines Transport-
und Lagerungsgebindes, vorzugsweise eines Fasses, zur Aufbewahrung von
Chemikalien, insbesondere von flüssigen Hochreinchemikalien für die Elektronikindustrie
mit einem geeigneten Entnahmesystem der Chemikalie.
Bei der Herstellung von elektronischen Bauelementen werden in vielen Fällen
flüssige Chemikalien benötigt, an deren Reinheit hohe Ansprüche gestellt werden.
Besonders bei der Herstellung hochintegrierter Mikrochips ist ein hoher Reinheitsgrad
erforderlich. Neben der Herstellung der Chemikalien in der geforderten
Reinheit, muß darüber hinaus auch darauf geachtet werden, daß beim Transport,
während der Lagerung und der Entnahme des entsprechenden Produktes aus dem
Transport- oder dem Lagerungsbehältnisses keine Verunreinigungen mehr in das
Produkt gelangen. Gleichzeitig muß auch die Transport-, Lager- und Entnahmesicherheit
gewährleistet sein, da einige Chemikalien toxikologisch nicht unbedenklich
oder aufgrund ihrer chemischen Eigenschaften schädlich sind. Ein unbeabsichtigtes
Ausfließen, beispielsweise aufgrund von Undichtigkeiten bei der Entnahme
der Chemikalien muß mit höchstmöglicher Sicherheit ausgeschlossen werden.
Kontaminationen durch äußere Umgebungseinflüsse machen den Einsatz geschlossener
Entnahmesysteme notwendig. Das am Markt führende System basiert
auf Entnahmeeinheiten, die vorwiegend aus dem Werkstoff PFA gefertigt sind.
Bedingt durch die Rohstoffkosten sind diese Systeme aber sehr kostenaufwendig
und somit nur für Mehrwegverpackungen geeignet.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es somit ein Adaptersystem bereitzustellen,
das den Anschluß bzw. das Verbinden des marktführenden Entnahmesystems
an handelsübliche, preiswerte Chemiaklienfässer ermöglicht. Dichtwerkstoffe
dürfen dabei die Chemikalienqualität nicht beeinflussen. Ein Nachtropfen
bzw. ein Nachlaufen von Chemikalien muß beim Abkoppeln bzw. Trennen des
Entnahmesystems konstruktiv verhindert werden. Dafür eingesetzte Rückschlagventile
dürfen keine metallischen Komponenten enthalten. Zudem ist eine hohe
Druchflußrate zu gewährleisten, vorzugsweise eine Druchflußrate von mindestens
20 l/min, um Abfüll- bzw. Entleerungsvorgänge wirtschaftlich durchzuführen. Die
Chemikalien-Codierung muß durch ein einfaches System erfolgen.
Gelöst wird die Aufgabe durch das erfindungsgemäße Adaptersystem gemäß dem
unabhängigen Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den entsprechenden
Unteransprüchen angegeben.
Demgemäß wird erfindungsgemäß ein Adaptersystem zum sicheren Verbinden
eines, vorzugsweise fassförmigen Transport- und Lagerungsgebindes zur Aufbewahrung
von Chemikalien, insbesondere von flüssigen Hochreinchemikalien für
die Elektronikindustrie mit einem geeigneten Entnahmesystem der Chemikalie
bereitsgestellt.
Das erfindungsgemäße Adaptersystem besteht aus mindestens einem Vollkunststoff,
wobei der Vollkunststoff besonders bevorzugt ausgewählt wird aus der
Gruppe, bestehend aus unstabilisierten HD-Polyethylenen. Insbesondere werden
dabei HD-Polyethylene mit einer spezifischen Dichte von 0,940 - 0,970 g/cm
3,
insbesondere von 0,942 - 0,961 g/cm
3 verwendet. Hierzu gehören insbesondere
Polyethylene, die im Handel unter dem Warenzeichen Lupolen vertrieben werden.
Darunter seien genannt Lupolen® 6021D, Lupolen® 5021D, Lupolen®
4261AQ149 und Lupolen® 4261AQ135. Vorzugsweise handelt es sich bei den
stabilisatorfreien HD-PE um Polyethylene, die sowohl im Kontakt mit basischen,
neutralen und sauren, hochreinen Chemikalien mindestens eine der folgenden
ionischen Verunreinigungen wie folgt abgeben:
Al ≤ 60 ng/g, Ca ≤ 60 ng/g, Fe ≤ 63 ng/g, Mg ≤ 16 ng/g, Ti ≤ 4 ng/g, Zn ≤ 6 ng/g, Mn ≤ 0,3 ng/g, Cu ≤ 1,5 ng/g.
Die unstabilisierten HD-PEs zeichnen sich ferner durch einen niedrigen Gehalt an
Katalysatorresten aus, was bewirkt, daß von diesen Werkstoffen sowohl im Kontakt
mit basischen als auch mit sauren, hochreinen Chemikalien besonders geringe
Mengen ionischer Verunreinigungen abgegeben werden. Darüber hinaus werden
vergleichsweise wenige Partikel durch irgendeine Wechselwirkung zwischen den
zu lagernden oder zu transportierenden Chemikalien und dem Werkstoff erzeugt.
Darüber hinaus können auch PVDF, PTFE, TFM, ECTFE oder PEEK eingesetzt
werden.
Ferner lasssen sich aber auch HD-PEs aus der Gruppe Lupolen® 5261D, Lupolen®
4261AQ135, Hostalen® GM 6255, Hostalen® GUR, Fina® 47100, Borealis® 8214,
Stamylan® 7731 und 7890, Daplen® AH 5493 oder ein Gemisch aus zwei oder
mehr der HD-PE dieser Gruppe verwenden.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist mindestens
die folgenden Element auf:
mindestens eine Anschlußeinheit zum Anschluß des Entnahmesystems, mindestens eine Anschlußeinheit zum Anschluß des Transport- und Lagerungsgebindes,
vorzugsweise eines Fasses, mindestens eine Einheit, die beim Durchlaufen der Chemikalie von dem Transport-
und Lagerungsgebinde durch die Vorrichtung zum Entnahmesystem einen
abrupten Abbruch des Durchlaufs der Chemikalie gewährleistet, mindestens eine Belüftungseinheit.
Die Anschlußeinheit zum Anschluß des Entnahmesystems ist dabei so ausgestaltet,
daß ein spielfreier, sicherer Abstand des Entnahmesystems sichergestellt ist,
so daß insbesondere beim Entnehmen von flüssigen Hochreinchemikalien keine
Gefahr des Auslaufens besteht.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
weist die Einheit unter c) ein Rückschlagventil, insbesondere ein Rückschlagventil
ohne metallische Komponenten, besonders bevorzugt ein Rückschlagventil
aus Vollkunststoff auf. Hierdurch wird sichergestellt, daß beim Abkoppeln
bzw. Abtrennen des Entnahmesystems kein Nachtropfen bzw. Nachlaufen
der entnommenen Chemikalie auftritt. Dies ist vor allem unter dem Gesichtspunkt
wichtig, daß viele der zu entnehmenden Chemikalien toxisch sind und somit
eine Gefahr für jeden darstellen, der mit ihnen in Kontakt kommt. Zudem sind
die Hochreinchemikalien meist sehr kostspielig, was einen möglichst geringen
bzw. keinen Verlust der Chemikalien bei der Entnahme erforderlich macht.
Dadurch, daß das Rückschlagventil als Teil des Gesamtadaptersystems ebenso
wie das gesamte erfindungsgemäße Adaptersystem vorzugsweise aus Vollkunststoff
besteht, weist es keinerlei Komponenten, insbesondere keine metallischen
Komponenten auf, die eine Kontamination der zu entnehmenden Chemikalien
verursachen könnten. Durch Verdrehen der Rückschlagventils um 180° kann die
Strömungsrichtung der Flüssigkeit geändert werden.
Vorzugsweise sind alle Dichtungen aus universell chemikalienbeständigen Werkstoffen
gefertigt. Dabei verwendet man besonders bevorzugt Perfluorelastomerdichtungen,
insbesondere Kalvez® oder Ch.
Eine andere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Adaptersystems
gemäß der vorliegenden Erfindung weist mindestens eine Überwurfmutter
auf. Diese Überwurfmutter ist auf der Seite des erfindungsgemäßen Adaptersystems
angeordnet, an der das Chemiefaß, in dem die zu entnehmende Chemikalie
gelagert wird, an das erfindungsgemäße Adaptersystem angeschlossen wird. Mittels
der Überwurfmutter ist es möglich, eine sehr dichte, spielfreie Verbindung
zwischen dem Faß und dem erfindungsgemäßen Adaptersystem herzustellen. Somit
kann hier keine Chemikalie und kein Gas bei der Entnahme entweichen. Zudem
lassen sich mittels der Überwurfmutter Fässer mit unterschiedlichen Dimensionen
an ihrem Ausgang an das erfindungsgemäße Adaptersystem anschließen,
d.h. man braucht nicht für jedes Faß einen gesonderten Adapter zur Entnahme der
Chemikalie. Das Faß bzw. das fassförmige Transportgebinde ist mit einem entsprechenden
Tauchrohradapter und einem entsprechenden Steigrohr ausgestattet,
wobei das mit dem vorzugsweise mit dem Tauchrohradapter verbundene Steigrohr
bei fertiger Montage in der Regel bis zum Boden des Transportgebindes
hineinreicht. Vorzugsweise ist ein Innenabschnitt des Tauchrohradapters mit einem
Innengewinde versehen, in welches die ein Außengewinde aufweisende
Überwurfmutter so eingreifen kann, daß das Adaptersystem mit dem Tauchrohradapter
zuverlässig und dichtend verbunden werden kann. Die Überwurfmutter
ist lose verschieblich auf einem zylindrischen Abschnitt des Adaptersystems
angeordnet und eine Ringscheibe ist auf einem zylindrischen Abschnitt oberhalb
des sie durchgreifenden Außengewindeabschnitts der Überwurfmutter verschieblich
und lose angeordnet. Die Überwurfmutter ist bevorzugt aus PVDF gefertigt.
Zur besseren Handhabung ist die Überwurfmutter mit waagrechten Stiften ausgerüstet.
Ein weiteres Adaptersystem gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt mindestens
eine Einheit zur Verhinderung einer Verwechslungsgefahr der zu entnehmenden
Chemikalie. Es handelt sich dabei vorzugsweise um ein Codiersystem.
Vorzugsweise basiert das Codier-System auf einem Stift/Loch-Mechanismus. Das
erfindungsgemäße Adaptersystem ist mittels dieses Stiftcodiersystems mit dem
Tauchrohradapter des Fasses verriegelbar und durch die Überwurfmutter daran
dichtend anschließbar. Durch das spezielle Stiftcodiersystem, welches vorzugsweise
als separates Bauteil für das vorzugsweise modulartig ausgebildete Adaptersystem
vorgesehen ist, wird einerseits eine Verwechslungsgefahr von Chemikalien
aus Sicherheitsgründen und aus Gründen der Verunreinigung derselben
ausgeschlossen und andererseits ist das Adaptersystem in seinem Aufbau und seinen
Abmessungen für verschiedenste unterschiedliche Chemikalien identisch ausführbar
mit dem einzigen Unterschied, daß das eigentliche Stiftcodiersystem für
den jeweiligen Anwendungsfall speziell auszubilden ist. Dadurch ist es möglich,
derartige Adaptersysteme, welche die kontaminationsminimierte Entnahme einer
speziellen Chemikalie sicherstellen, dennoch kostengünstig herzustellen. Das
Stiftcodiersystem weist dabei vorzugsweise Codierstifte und dazu passende Codierausnehmungen
auf, wobei die Codierstifte an einem ersten Sicherungsteil und
die Codierausnehmungen an einem zweiten Sicherungsteil angebracht sind, wobei
vorzugsweise eines der Sicherungsteile als Ringscheibe angebracht ist, welches
separat auf das vorzugsweise modulartig ausgebildete Adaptersystem abstreifgesichert
lose montierbar ist und das andere der Sicherungsteile in dem Tauchrohradapter
des Fasses integriert ist. In einer bevorzugten Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Adaptersystems ist die Ringscheibe als eine Stiftscheibe ausgebildet,
d.h. an ihr sind die Codierstifte angebracht und so angeordnet, daß sie in
dem Tauchrohradapter vorgesehene Codierausnehmungen eingreifen, welche entsprechend
der Anordnung der Stifte im Tauchrohradapter umfangsmäßig verteilt
vorgesehen sind. Das bedeutet, daß das erste Sicherungsteil in Form der
Ringscheibe ausgebildet ist und das zweite Sicherungsteil in den Tauchrohradapter
integriert ist. Selbstverständlich ist es auch möglich, daß die Ringscheibe als
Lochscheibe ausgebildet ist und der Tauchrohradapter entsprechende Stifte, welche
in einer Verriegelungsposition zu den Ausnehmungen in der Ringscheibe passen,
ausgebildet sein kann. Mit einem solchen Stiftcodiersystem ist somit eine
Verwechslungsgefahr beim Anschließen des Adaptersystems an ein entsprechendes
Transportgebinde ausgeschlossen. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Adaptersystems sind die Codierstifte als Zylinderstifte
und als Kreisringsegmentstifte ausgebildet, welche spiegelbildlich und
formkongruent zu den entsprechend geformten, im Tauchrohradapter umfangsmäßig
angeordneten Codierausnehmungen sind. Die Kreisringsegmentstifte dienen
vorzugsweise auch als Arretierhilfe.
Mittels dieses Codiersystems wird auf sehr einfache und schnelle überschaubare
Art und Weise eine Verwechslung der Chemikalien bei der Montage verhindert.
Vorzugsweise weist die Anschlußeinheit des erfindungsgemäßen Adaptersystems
zum Anschluß des Fasses an seiner dem Tauchrohradapter des Fasses zugewandten
Seite einen Flansch auf, welcher einen ersten O-Ring zur Abdichtung der Anschlußeinheit
mit dem Tauchrohradapter trägt. Dieser O-Ring ist dabei so an dem
Flansch angeordnet, daß im verspannten Zustand, d.h. in dem Zustand, in welchem
die Überwurfmutter fest und dichtend in den abgesenkten Innengewindeabschnitt
des Tauchrohradapters eingeschraubt ist, die Anschlußeinheit dichtend mit
dem Tauchrohradapter verbunden ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Adaptersystems
sind eine Belüftung mittels der Belüftungseinheit und eine Entnahme der
Chemikalie gleichzeitig möglich. Dadurch können die Chemikalien wesentlich
rascher entnommen werden, da sich innerhalb des gesamten Systems kein Vakuum
aufbaut, was die zügige Entnahme erschweren würde. Durch eine gleichzeitige
Belüftung ist es nicht nötig, bei der Entnahme innerhalb des Systems einen
zusätzlichen Druck aufzubauen, um die zu entnehmende Chemikalie vom Faß
zum Entnahmesystem zu bringen. Vorzugsweise ist dabei das erfindungsgemäße
Adaptersystem mit einem zylindrischen Rohrabschnitt versehen, welcher in einen
zylindrischen Teil des Tauchrohradapters des Fasses, welcher das Steigrohr trägt,
hineinragt. Dieser zylindrische Rohrabschnitt des erfindungsgemäßen Adaptersystems
hat einen geringeren Durchmesser als der zylindrische Teil des Tauchrohradapters
und ragt bei montierter Anschlußeinheit tiefer in den zylindrischen
Teil des Tauchrohradapters hinein als eine darin angeordnete Belüftungsöffnung.
Dieser zylindrische Rohrabschnitt weist des weiteren einen Dichtungsring auf,
welcher sich bei montierter Anschlußeinheit unterhalb der Belüftungsöffnung in
dem zylindrischen Teil des Tauchrohradapters befindet und welcher einen solchen
Außendurchmesser hat, daß bei in den Tauchrohradapter eingesetztem Adaptersystem
diese ebenfalls vorzugsweise als O-Ring ausgebildete Dichtung im Innern
des zylindrischen Teils zuverlässig abdichtet. Vorzugsweise ist dieser zweite O-Ring
in einer Nut des zylindrischen Rohrabschnitts getragen und sitzt u.a. zur
Verbesserung der Dichtwirkung bei montiertem und mittels der Überwurfsmutter
festgezogenem Adaptersystem auf einem durchmesserreduzierten Abschnitt im
Innern des zylindrischen Teils des Tauchrohradapters, welcher durch eine Ringschulter
unterhalb der Belüftungsöffnung begrenzt ist. In diesem Abschnitt liegt
der zweite O-Ring dichtend an. Dadurch wird eine Entlüftungskanalführung von
der Belüftungsöffnung in das Adaptersystem geschaffen. Um eine Belüftung
durch das Adaptersystem zu einer Belüftungsöffnung nach außen zu führen, ist
der zylindrische Abschnitt in das Adaptersystem hinein verlängert und bildet zwischen
seiner Außenfläche und der Innenfläche des Gesamtadaptersystems einen
zu der daran angebrachten Belüftungsanschlußleitung führenden Raum. Dadurch
ermöglicht das erfindungsgemäße Adaptersystem die gleichzeitige Flüssigkeitsentnahme
und Belüftung. Dabei wird das Gas gefiltert. Vorteilhafterweise wird
durch diese Vorgehensweise eine Flüssigkeitsentnahme durch Überdruck möglich.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein System zur Entnahme einer Chemikalie,
insbesondere einer flüssigen Hochreinchemikalie aus einem Transport- und
Lagerungsgebinde, vorzugsweise aus einem Fass, das mindestens die folgenden
Elemente umfaßt:
mindesten ein geeignetes Entnahmesystem, mindestens ein erfindungsgemäßes Adaptersystem zum sicheren Verbinden des
Transport- und Lagerungsgebindes mit dem Entnahmesystem.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist das
mindestens eine geeignete Entnahmesystem aus PFA.
PFA hat den Vorteil, daß es universell chemikalienbeständig ist und spritztechnisch
gut verarbeitbar.
Weitere Vorteile und Ausführungsformen der Erfindung sollen im Folgenden anhand
des folgenden Beispiels im Zusammenhang mit der Figur aufgezeigt werden.
Figur 1 Schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung
Figur 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Adaptersystems
1 zum sicheren Verbinden bzw. zum sicheren Anschluß eines Fasses
zur Aufbewahrung von Chemikalien, insbesondere von flüssigen Hochreinchemikalien
für die Elektronikindustrie an ein geeignetes Entnahmesystem der Chemikalie.
Das erfindungsgemäße Adaptersystem 1 ist vorzugsweise aus einem Vollkunststoff
gefertigt und enthält keine metallischen Komponenten. Das Adaptersystem
1 weist eine Ansschlußeinheit 2 zum Anschluß des Entnahmesystems auf
und eine Anschlußeinheit 3 zum entsprechenden Anschluß des Fasses, in dem die
zu entnehmende Chemikalie gelagert und/oder transportiert wird. Das erfindungsgemäße
Adaptersystem weist einen zylindrischen Abschnitt 4 auf, auf welchem
verschieblich eine Überwurfmutter 5 angeordnet ist. Diese Überwurfmutter 5 besitzt
einen Gewindeabschnitt 6, welcher passend zu dem im hier nicht gezeigten
Tauchrohradapter des Fasses abgesenkten Innengwindeabschnitt ist, so daß die
Überwurfmutter 5 zur Befestigung des Adaptersystems 1 in dem Tauchrohradapter
in den abgesenkten Innengewindeabschnitt einschraubbar ist. Der Kopf der
Überwurfmutter 5 ist flanschartig ausgebildet und stützt eine Ringscheibe 7 mit
der Innenstirnfläche eines Flansches ab. Die Ringscheibe 7 ist lose und verschieblich
auf einem gewindefreien Abschnitt der Überwurfmutter 5 angeordnet, wobei
der Gewindeabschnitt 6 die Ringscheibe 7 zentral durchgreift. Die Ringscheibe 7
weist Codierstifte 8 auf, so daß die Ringscheibe 7 als Stiftscheibe ausgebildet ist.
Die Codierstifte 8 der Stiftscheibe sind so angeordnet, daß sie spiegelbildlich
formkongruent auf der nach außen weisenden Stirnfläche des hier nicht gezeigten
Tauchrohradapters des Fasses zugewandten Fläche der Ringscheibe 7 angeordnet
sind und zu den Codierausnehmungen passen.
Die die Stiftscheibe tragende Überwurfmutter 5 ist auf dem zylindrischen Teil 4
des Adaptersystems 1 gegen Abstreifen gesichert, so daß sie nach der Montage
auf diesem zylindrischen Teil 4 des ansonsten für unterschiedliche Chemikalien
vollkommen gleich ausgebildeten Adaptersystems 1 von diesem zylindrischen
Teil 4 nicht mehr ohne weiteres entfernbar ist.
An der Anschlußseite des Entnahmesystems befindet sich ferner eine Belüftungseinheit
9. Vorzugsweise kann das erfindungsgemäße Adaptersystem 1 gleichzeitig
zur Entnahme der zu entnehmenden Chemikalie belüftet werden. Dadurch wird
die Entnahme der Chemikalie wesentlich erleichtert und beschleunigt.
Das Rückschlagventil 10 verhindert ein Nachtropfen bzw. Nachlaufen der entnommenen
Chemikalie nachdem bzw. während das Entnahmesystem abgetrennt
wird von dem Adaptersystem 1. Da das Rückschlagventil 10 ebenso wie das gesamte
erfindungsgemäße Adaptersystem 1 vorzugsweise aus Vollkunststoff ist,
umfaßt es keine Komponenten, die eine eventuelle Kontamination der zu entnehmenden
Chemikalie bewirken könnten, insbesondere keine metallischen Komponenten.
Mittels der Überwurfmutter 5 wird ein sicherer, spielfreier Anschluß des Fasses
an das erfindungsgemäße Adaptersystem 1 gewährleistet. Zudem ist es mittels der
Überwurfmutter 5 möglich, das erfindungsgmäße Adaptersystem 1 zum Anschluß
von Fässern zu verwenden, die einen unterschiedlich großen bzw. breiten Ausgang
haben. Die Ringscheibe bzw. die Codierscheibe 7 verhindert, wie bereits
erläutert, bei der Montage des erfindungsgemäßen Adaptersystems 1 an das Fass
eine Verwechslungsgefahr der Chemikalie.
Wenn das erfindungsgemäße Adaptersystem 1 mit dem Tauchrohradapter des
Fasses verbunden werden soll, wobei entsprechend dem Stiftcodiersystem nur
eine codierte Anordnung von zylinderförmigen und kreisringsegmentförmigen
Stiften zu den entsprechend geformten Ausnehmungen paßt, so wird zunächst das
Adaptersystem 1 mit seinem zylindrischen Rohrabschnitt in den Tauchrohradapter
bis in den Bereich des zylindrischen Teils des Tauchrohradapters eingesteckt. Anschließend
wird die Stiftscheibe 7 so gedreht, daß ihre Codierstifte 8 zu den entsprechenden
Codierausnehmungen passen und mit diesen Stiften in diese Codierausnehmungen
eingesetzt, bis die Stiftscheibe 7 auf der äußeren Stirnfläche des
Tauchrohradapters aufliegt. Anschließend wird die mit ihrem Gewindeabschnitt 6
den zentralen Bereich der Stiftscheibe 7 durchgreifende Überwurfmutter 5 in den
Innengewindeabschnitt des Tauchrohradapters eingeschraubt bis das Adaptersystem
1 fest mit dem Tauchrohradapter verbunden ist. Damit die Überwurfmutter 5
mit der Stiftscheibe 7 nicht von dem zylindrischen Teil 4 des Adaptersystems 1
entfernbar ist, besitzt letzteres am Ende des zylindrischen Abschnitts 4 einen Anschlagflansch
11. An der Stirnseite dieses Anschlagflansches 11 ist ein in einer
Nut angeordneter O-Ring 12 vorgesehen, welcher in montierten Zustand eine
Dichtung des Adaptersystems 1 im Tauchrohradapter des Fasses schafft.