Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum
Reinigen von Teilen. Insbesondere betrifft es eine Vorrichtung
und ein Verfahren zum Reinigen von Vakuum-Anlagen. Solche
Vakuum-Anlagen kommen unter anderem bei diversen
Vakuumprozessen in der Herstellung von Halbleitern zum Einsatz.
Derartige Vakuumprozesse umfassen CVD (Chemische
Dampfphasenabscheidung) oder Plasma-Prozesse. Die Teile der
Vakuum-Anlagen, die gereinigt werden sollen, sind
Rohrleitungen, bestehend aus Rohren, Krümmern, Dichtungen und
Armaturen (z.B. Ventile) und Teilen der Vakuumpumpen -(z.B.
Turbo-Molekular-Pumpe).
Die bei diesen Vakuumprozessen eingesetzten Teilen und Rohre
sind durchwegs aus Edelstahl. Eine sehr hohe Anforderung wird
an die Reinheit der Teile, die sich zwischen einer Vakuumkammer
und der Vakuumpumpe befinden, und an die Reinheit der Teile der
Vakuumpumpe selbst gestellt.
Diese Teile müssen einerseits weitestgehend frei von
Feststoffteilchen sein, da ansonsten die Vakuumpumpe beschädigt
werden könnte. Andererseits müssen die Teile auch trocken sein,
da sonst das erforderliche Vakuum nicht oder nur mit sehr hohem
Zeitaufwand herstellbar wäre.
Die Teile der Vakuum-Anlagen, insbesondere die Rohrleitungen,
werden während des Betriebes verunreinigt. Die Verunreinigungen
bestehen meist aus Substanzen die sich aus der Gasphase
abgeschieden haben und nun als Feststoff die inneren
Oberflächen der Vakuum-Leitungen und die Oberflächen der
Vakuumpumpe bedecken. Diese Verunreinigung der Vakuumanlage
kann so weit gehen, dass die Leitungen verstopft sind, oder die
Vakuumpumpe so verunreinigt ist, dass diese nicht mehr fördern
kann.
Dem Problem der verunreinigten Vakuumanlagen wird auf
unterschiedliche Weise begegnet. Die verunreinigten Teile
werden durch neue Teile ersetzt. Dies bringt neben hohen Kosten
der Neuteile auch ein erhebliches Entsorgungsproblem mit sich,
da die in der Vakuumanlage abgeschiedenen Substanzen giftig,
ätzend und auch lungengängig sein können.
Eine weitere bisherige Lösung ist, die Teile mit hohem Aufwand
händisch zu spülen. Diese Verfahren sind sehr zeitaufwendig und
für die durchführende Person gefährlich, da die verwendeten
Spülmittel ätzend sind. Auch besteht die Gefahr des Einatmens
der lungengängigen Substanzen. Außerdem fällt dabei eine hohe
Menge an verschmutzter Reinigungslösung an, die speziell
entsorgt werden muss. Ein weiteres Problem ist das
anschließende Trocknen der Teile. Insbesondere sogenannte
Wellschläuche lassen sich auf Grund der unzähligen Rillen nur
sehr schwer trocknen. Zum Trocknen wurdendie Teile bisher in
Öfen über längere Zeit erhitzt.
Die Verwendung von bekannten Teilereinigern wie z.B.
Ultraschallbecken oder Geschirrspülmaschinen haben sich als
nicht gut geeignet herausgestellt, da insbesondere die
Innenbereiche der Teile (z.B. Innenflächen der Vakuumrohre) nur
unzureichend gereinigt werden konnten.
Dementsprechend liegt nun der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
eine Möglichkeit aufzuzeigen, Teile, insbesondere von
Vakuumanlagen, so zu reinigen, dass die Umweltbelastung
möglichst gering ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist
es, die Teile mit möglichst geringem manuellen Arbeitsaufwand
zu reinigen.
Danach schlägt die Erfindung in ihrer allgemeinsten
Ausführungsform eine Vorrichtung zum Reinigen von Teilen die
ein Becken besitzt, in das die zu reinigenden Teile eingebracht
werden. Das Becken besitzt eine Öffnung über die die zu
reinigenden Teile in das Becken eingebracht werden und einen
Deckel zum dichten Verschließen der Öffnung, sodass das Becken
vollständig mit Flüssigkeit befüllt werden kann. Das Becken
besitzt mindestens eine Zuleitungsöffnung, über die Flüssigkeit
in das Becken geleitet werden kann, und mindestens eine
Ableitungsöffnung im unteren Bereich des Beckens, über die
Flüssigkeit aus dem Becken geleitet werden kann. Weiters
besitzt die Vorrichtung eine Pumpe zur Förderung von
Flüssigkeit, eine erste Leitung, die die mindestens eine
Ableitungsöffnung mit dem saugseitigen Ende der Pumpe verbindet
und eine zweite Leitung, die das druckseitige Ende der Pumpe
mit der mindestens einen Zuleitungsöffnung verbindet. Die
Anordnung von Pumpe und Leitung ist somit so gewählt, dass
Flüssigkeit während des Betriebes der Vorrichtung im Kreis
gepumpt werden kann. Die mindestens eine Ableitungsöffnung und
die mindestens eine Zuleitungsöffnung sind am Becken so
angebracht, dass sie sich in jeweils gegenüberliegenden
Bereichen des Beckens befinden.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es, dass das
Becken vollständig mit Flüssigkeit gefüllt werden kann, und so
alle zu reinigenden Teile bedecken kann. Infolge der
gegenüberliegenden Anordnung von Zuleitung und Ableitung kann
die Flüssigkeit durch das gesamte Becken vorbei an allen zu
reinigenden Teilen strömen. Es ist dadurch möglich die
Verunreinigungen auch von Innenbereichen von Teilen vollständig
ab- bzw. aufzulösen und auch abzuführen. Die Ableitungsöffnung
im unteren Bereich des Beckens hat den Vorteil, das abgelöste
Feststoffe, die schwerer als die Flüssigkeit sind, zu Boden
sinken können und so während des Betriebes der Vorrichtung
kontinuierlich aus dem Becken gefördert werden. Bei Ablassen
der Flüssigkeit am Ende eines Reinigungsvorganges kann auch die
gesamte Flüssigkeit eventuell gemeinsam mit leichteren
Feststoffen aus dem Becken gelassen werden.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform hat das Becken eine
längliche Ausdehnung und die mindestens eine Zuleitungsöffnung
befindet sich an einer kurzen Seitenwand des Beckens. Da sich
eine Ableitungsöffnung im unteren Bereich des Beckens in einem
der Zuleitungsöffnung gegenüberliegenden Bereiche befindet,
bildet sich während des Betriebes der Vorrichtung eine im
wesentlichen waagrechte Strömung aus. Zu reinigende Rohre oder
Schläuche werden vorteilhafterweise so im Becken arrangiert,
dass diese im wesentlichen parallel zur Längsseite des Beckens
liegen und so von der Querströmung der Reinigungsflüssigkeit
durchströmt werden können.
Bei einer Ausführungsform besitzt die Vorrichtung eine
Trocknungsgaseinlassöffnung und einer Feuchtgasauslassöffnung,
die in einander gegenüberliegenden Bereichen des Beckens
angebracht sind und ein Gebläse, entweder zum Einblasen der
Trockungsgase oder zum Absaugen des Feuchtgases. Hier ist es
vorteilhaft, wenn Trocknungsgaseinlassöffnung und
Feuchtgasauslassöffnung derart einander gegenüber angeordnet
sind, dass sich während des Trocknens ein Gasstrom vom einen
Ende des Beckens zu anderen ausbilden kann. Dabei ist es
vorteilhaft, wenn die Strömungsrichtung des Gases während des
Trocknens parallel zur Strömungsrichtung der Flüssigkeit
während des Reinigens ist. Beim Reinigen bzw. Trocknen von
Rohrleitungen ergibt sich dadurch der Vorteil, dass die Rohre
auch innen getrocknet werden. Es können sogar die sonst nur
sehr schwer zu trocknenden Wellschläuche, die häufig in
Vakuumanlagen Verwendung finden, getrocknet werden. Vorteilhaft
ist wenn eine Heizung, zum Erwärmen des Trocknungsgases,
vorgesehen ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist mindestens ein
Ultraschalloszillator vorgesehen, der akustisch an die
Außenwand (Seitenwand oder Boden) des Beckens gekoppelt ist. Es
können auch mehrere Oszillatoren verwendet werden, um das
gesamte Innere des Beckens mit Ultraschall zu beaufschlagen,
oder um mit Hilfe von verschiedenen Frequenzen optimale
Reinigungsergebnisse zu erzielen. Die Verwendung von
Ultraschall bringt den zusätzlichen Vorteil, dass sich Partikel
leichter von den Oberflächen der zu reinigenden Teile lösen,
und durch die vorbeiströmende Flüssigkeit aufgenommen werden.
Weiters können im Becken Einbauten vorgesehen sein, die die zu
reinigenden Teile während des Reinigungsvorganges in einer
bestimmten Lage halten können. Bei der Reinigung von Rohren ist
es dabei sinnvoll, die Anordnung der Einbauten so zu wählen,
dass die von den Einbauten gehaltenen Rohre parallel zur
Strömungsrichtung der Flüssigkeit gehalten werden. Vorteilhaft
ist es, wenn die Einbauten so angeordnet sind, dass die Rohre
im wesentlichen waagrecht mit leichter Abwärtsneigung in
Richtung Abfluss gehalten werden.
Das zugehörige Verfahren zum Reinigen von Teilen besteht aus
den folgenden Schritten:
- Einbringen der Teile in ein oben offenes Becken und dichtes
Verschließen des Beckens mit einem Deckel
- ein Vorspülschritt bestehend aus Fluten des Beckens mit
Spülflüssigkeit, sodass die Teile vollständig bedeckt sind,
Spülen der Teile, wobei die Spülflüssigkeit im Kreis gepumpt
wird und in zumindest einem Teilbereich des Beckens die
Strömung waagrecht verläuft und anschließendes Ablassen der
Spülflüssigkeit
- einem Reinigungsschritt bestehend aus Fluten des Beckens mit
einer Reinigungsflüssigkeit, die von der Spülflüssigkeit
verschieden ist, Reinigen der Teile, wobei die
Reinigungsflüssigkeit im Kreis gepumpt wird und in zumindest
einem Teilbereich des Beckens die Strömung im wesentlichen
waagrecht verläuft und anschließendes Ablassen der
Reinigungsflüssigkeit.
In einer Ausführungsform des Verfahren folgt nach dem
Reinigungsschritt ein Spülschritt. Dies dient dem Verdrängen
der Reinigungslösung, wodurch ein rückstandsfreies Trocknen
erfolgen kann.
Das Verfahren kann auch einen Trocknungsschritt umfassen, bei
dem Trocknungsluft durch das Becken geleitet wird. Dies hat den
Vorteil, dass die zu reinigenden Teile unmittelbar nach der
Reinigung trocken aus der Reinigungsvorrichtung genommen werden
können und so wieder direkt ihrer Verwendung zugeführt werden
können.
Bei dem Verfahren kann, während sich Flüssigkeit im Becken
befindet, der Raum oberhalb der Flüssigkeit mit Unterdruck
beaufschlagt werden. Dadurch kann sichergestellt werden, dass
eventuell schädliche Dämpfe unkontrolliert aus dem Becken
entweichen könnten.
Auch kann bei dem Verfahren zumindest zeitweise während des
Reinigungsschrittes Ultraschall auf die Teile einwirken. Dies
verbessert die Reinigungswirkung.
Bei einem Verfahren, bei dem zu reinigende längliche Teile
gereinigt werden, können diese im wesentlichen waagrecht mit
leichter Abwärtsneigung in Richtung Abfluss gehalten werden.
Dadurch wird ermöglicht, dass Flüssigkeit leichter von den
Teile abrinnt und zwar gezielt in Richtung des Abflusses.
Wenn die zu reinigenden Teile hohl sind (Rohre oder Schläuche),
können diese innen gezielt von Flüssigkeit durchströmt werden.
Dies wird z.B. dadurch erreicht, dass eine Öffnung der Rohre im
wesentlichen auf die Flüssigkeitseinlassöffnung gerichtet ist.
Dies verbessert das Reinigungsergebnis innen verschmutzter
Rohren sehr stark.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung
ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung der in den
Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiele der Erfindung.
Fig. 1 zeigt ein Beispiel für den Aufbau einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung. Fig. 2 zeigt einen Schnitt II - II (Fig. 1) des Beckens 1 mit
der Rohraufnahme 7 und der Trocknungslufteinlass 8a. Fig. 3 zeigt einen Schnitt III - III (Fig. 1) des Beckens 1. Fig. 4 zeigt ein Fließschema einer Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Das in den Figuren 1, 2 gezeigte Beispiel einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst ein Becken 1 mit schrägem
Boden, mit einem Sumpf 2, Ultraschallschwingplatten 3, einem
Medienzulauf 4, einem Medienablauf 5 und einem Deckel 6. Das
Becken ist aus Metall, wobei vorteilhafterweise Edelstahl
gewählt wird. Die Ultraschallschwingplatten 3 sind an einer
längeren Seitenwand des Beckens 2 angebracht. Es können aber
auch beide längeren Seitenwände mit Ultraschallschwingplatten
versehen sein. Der Sumpf 2 dient dem Sammeln von abgelösten
Feststoffen, die wiederum über den Medienablauf 5 ausgetragen
werden. Der Deckel 6 verschließt das oben offene Becken 1,
wodurch sich eine geschlossene Kammer ausbildet.
Durch die Anordnung von Medienzulauf 4 und Medienablauf 5 in
einander gegenüber liegenden Bereichen des Beckens 1 fließt
Medium im wesentlichen waagrecht vom Zulauf zum Ablauf. Der
Boden des Beckens 1 fällt zum Sumpf 2 hin leicht ab, wodurch
die im wesentlichen waagrechte Fließrichtung im unteren Bereich
des Beckens schräg nach unten verläuft. Im Sumpf 2 werden
abgelöste, jedoch in der Reinigungslösung unlösliche Feststoffe
gesammelt und über den Medienablauf 5 als Schlamm ausgetragen.
Die Einbauten 7, 71, 72 dienen dem Halten der zu reinigenden
Teile. Auf der Raste 71, die auf dem Element 7 angeformt oder
angeschweißt ist, wird die Querstrebe 72 angebracht. Auf dieser
Querstrebe können dann zu reinigende längliche Teile P1 - hier
Rohre - aufgelegt werden. Beim Beladen des Beckens 1 mit zu
reinigenden Rohren P1 werden nach und nach die Querstreben 72
auf die Rasten 71 gelegt und darauf die Rohre P1. Die Rohre P1
liegen daher in der Richtung in der die Reinigungsflüssigkeit
strömt, wodurch die Reinigungsflüssigkeit auch durch das Innere
der Rohre fließt. Zusätzlich können Kleinteile P2 in einem
zweiten Bereich des Beckens eingebracht werden. Zu diesem Zweck
kann der Sumpf 2 von dem Raum in dem die zu reinigenden Teile
eingebracht werden durch ein Gitter 73 getrennt werden.
Fig. 3 zeigt einen Schnitt III - III (Fig. 1) des Beckens 1 mit
einer Einhängevorrichtung 74 für Wellschläuche P3 und der
Feuchtluftauslass 8b. Der Feuchtluftauslass 8b ist gleichzeitig
Entlüftungsöffnung. Die Einhängevorrichtung 74 besitzt
Ausnehmungen in die Wellschläuche P3 eingehängt werden können.
Das senkrechte Hängen der Wellschläuche bringt den Vorteil,
dass Reinigungsflüssigkeit von oben nach unten durch die
Schläuche strömt, und abgelöste Verunreinigungen nach unten
ausgetragen werden. Außerdem kann Flüssigkeit so leicht nach
unten abrinnen, was den Trocknungsaufwand verringert.
Anhand des Fließschemas aus Fig. 4 soll nun ein vorteilhaftes
Reinigungsverfahren näher erläutert werden.
Zuerst wird das Becken 1 mit flüssigem, vorgeheiztem Medium aus
dem Behälter 9 oder 10 über die Pumpe 11 befüllt, weshalb die
Ventile 13 bzw. 14 entsprechend geöffnet werden. Im Behälter 9
befindet sich z.B. Spülflüssigkeit (z.B. entionisiertes Wasser)
und im Behälter 10 eine Reinigungslösung (z.B. wässrige,
basische Lösung, die diverse Tenside und Ammoniak enthält). Die
Befüllung erfolgt über den Filter 12 und kann wahlweise direkt
oder über den Wärmetauscher 40 erfolgen. Während der Befüllung
wird das Becken über die Entlüftung 8b (Fig. 3) entlüftet,
wobei die entweichende Luft über die Abluftklappe 31 der Abluft
(Exhaust) zugeführt wird.
Nach Befüllung erfolgt der Zirkulationsbetrieb, wobei die
Flüssigkeit durch den Medienablauf der Pumpe 11 zugeführt wird
und wahlweise direkt oder über den Wärmetauscher 40 in das
Becken geleitet wird. Während des Zirkulationsbetriebes wird
das Becken mit Ultraschall beaufschlagt.
Nach einer vorbestimmten Reinigungsphase (im
Zirkulationsbetrieb) wird die Reinigungsflüssigkeit abgelassen,
wobei diese entweder in den Behälter 10 zurückgeführt werden
kann, oder über den Abfluss (Drain) 41 verworfen wird. Danach
erfolgt ein Spülschritt ähnlich dem Reinigungsschritt mit
Spülflüssigkeit aus dem Becken 9.
Wahlweise kann aber auch im Becken 9 eine saure
Reinigungslösung und im Becken 10 eine basische
Reinigungslösung vorgelegt werden. Das Dosieren der
Spülflüssigkeit (z.B. entionisiertes Wasser) kann dann direkt
über die Zuleitung 22 erfolgen. Aus wirtschaftlichen
Gesichtspunkten ist es sinnvoll, wenn lediglich die
Nachspülflüssigkeit entionisiertes Wasser ist und zum Vorspülen
normales Brauchwasser verwendet wird.
Auf das Ablassen der Nachspülflüssigkeit folgend wird
Trocknungsluft über das Gebläse 29 und den Lufterhitzer 30
durch den Trocknungslufteinlass 8a in das Becken geblasen. Die
mit Feuchtigkeit angereicherte Luft wird über den
Feuchtluftauslass 8b (Fig. 3) und Abluftklappe 31 der Abluft
zugeführt. Dadurch dass Trocknungslufteinlass 8a (Fig. 2) und
Feuchtluftauslass 8b (Fig. 3) im Becken einander gegenüber
liegen, erfolgt auch beim Trocknen eine Strömung, die im
wesentlichen waagrecht erfolgt, und somit wird Trocknungsluft
auch durch die Rohre P1 geblasen. Im Bereich der senkrecht
hängenden Wellschläuche P3 (Fig. 3) werden die Wellschläuche
von außen erhitzt, wodurch die innen befindliche Feuchtluft
durch Konvektion nach oben steigt und unten durch Trockenluft
ersetzt wird. Auch hier erfolgt demnach eine Durchströmung der
Teile.