EP1826411A1 - Rotary pump, hydrodynamic mixer with a rotary pump and use of the rotary pump to process fluids - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a rotary pump, a hydrodynamic mixer with such a rotary pump, and the use of the rotary pump for processing suspensions according to the preamble of the independent claim of the respective category.
- CMP chemical-mechanical polishing processes
- a suspension typically referred to as a slurry
- a liquid is applied to a rotating wafer and serves there for polishing or lapping the very fine semiconductor structures.
- photoresist to the wafer, or the roughening of surfaces of computer hard disks, to prevent sticking of the read / write heads by adhesion forces, for example by van der Waals forces.
- FIG. 1 A suitable in principle for this purpose and known from the prior art dispensing device is illustrated in Fig. 1.
- those features that relate to features of prior art devices are provided with one or two apostrophes, while the features of examples according to the invention are not provided with an apostrophe are provided.
- the known dispensing device 1 'of Fig. 1 comprises a reservoir 2', with the fluid, for. B. slurry, is filled.
- the reservoir 2 ' has an outlet 4', to which a pressure line 5 'is connected, which extends via a recirculation pump R' up to an inlet 6 'on the reservoir 2'.
- Downstream of the recirculation pump R ' a plurality of removal points 7' in the pressure line 5 'are provided, which lead to nozzles or other - usually referred to as a tool - apparatuses with which the fluid, for example. is applied to the wafer.
- Each removal point 7 ' is provided with a valve 8' in order to open or close the flow connection to the respective apparatus. If all removal points 7 'are closed, then the recirculation pump R' causes a mere circulation of the fluid, and thus a slight, in the reservoir 2 'locally limited mixing of the fluid.
- the desired pressure with which the fluid is conveyed through the pressure line 5 'and the open removal points 7' to the apparatus and provided there can be generated or influenced by pressurization of the fluid in the reservoir 2 '.
- an inlet 10 ' is provided on the storage container 2' through which a pressure medium can be introduced into the storage container via a pressure regulating valve 11 ', as symbolically represented by the arrow G.
- a pressure medium is usually a gas, for.
- nitrogen used with the reservoir 2 'an overpressure of, for example, 0.5 bar is maintained.
- the in the EP 1 318 306 B1 2 can be used, for example, in a CMP process in the semiconductor industry In these processes, a suspension of fine solid particles referred to as slurry in a liquid is applied to a rotating wafer and serves there for lapping or polishing In this example, the fluid F "is the suspension referred to as slurry.
- the apparatuses or tools not shown in FIG. 2 include, for example, in each case a nozzle or some other means with which the fluid F "can be applied to the wafer.
- rotary pumps which are also referred to as centrifugal pumps, are meant in the context of this application, all those pumping devices having a rotor or an impeller, by the rotation of which a momentum transfer takes place on the fluid to be delivered.
- the term rotary pump includes in particular centrifugal pumps, axial pumps and Side channel pumps.
- the inlet and outlet are in continuous flow communication. For example, no valves are provided between the pump inlet and the outlet.
- the rotor 31 "for mixing the fluid F” is arranged directly in the outlet of the storage container 2 ".
- the rotor 31" protrudes at least partially into the storage container 2 for thorough mixing of the fluid F " "into it.
- the rotary pump 3 is "not only the pumping of the fluid F", but above all as an agitator, which mixes the fluid F "in the reservoir 2".
- the rotor 31 "a plurality of wings 311", which are designed significantly larger than in known rotary pumps of comparable dimensions.
- the wings 311 extendend into the reservoir 2" and provide (upon rotation of the rotor 3 ") for a certain circulation of the fluid F", as indicated by the arrows Z ".
- the rotor 31 is arranged in a rotor housing 312" which forms part of the wall of the storage container 2 "."
- the open, non-closed rotor housing 312 is an integral part of the storage container 2" here be.
- the rotary pump 3 further includes a stator 32" having a stator winding 322 "for electrically driving the rotor 31".
- the stator 32 “surrounds the rotor housing 312" and the stator 32 "is configured as a stator of a so-called temple motor, that is, the stator 32" has a plurality of stator teeth connected by a conclusion, wherein each stator tooth L-shaped with a shorter and a longer legs is formed.
- the longer leg extends parallel to each The axis of rotation of the rotor and the shorter leg extends radially inwardly toward the axis of rotation.
- the longer legs carry the stator winding 322 ".
- the apparatus of Fig. 2 further comprises a pressure line 41 ", through which the fluid F" can be pumped to the above-mentioned and not shown in Fig. 2 apparatus or tools, with which the fluid F "eg applied to a wafer is
- FIG. 2a Such a device is shown in simplified form in Fig. 2a in a schematic manner.
- the device of Fig. 2a also comprises a reservoir 2 "for a fluid F". At the bottom of the reservoir 2 "there is provided a rotary pump 3" with a rotor 31 ".
- the rotor 311" rotates in the direction of the arrow 3000 "in the tank 2". For reasons of clarity, the illustration of the pressure line 41 "was omitted.
- the essential parameters which determine the mixing process, and if a pressure line 41 "is provided, are essentially determined by the geometry of the device or the parts constituting it, for example, the intensity or quality of mixing Fluids F “and 7 or the pump power of the rotor 31", if anything, only affect the number of revolutions of the rotor 31 "within certain limits.
- the hydrodynamics of mixing can hardly be adjusted, that is, the distribution, size and Geometry of the vortex in the storage container 2 "is essentially determined by the geometry of the vanes 21", their size and arrangement in the storage container 2 "and its further components and components.
- the pumping process and the mixing process are strictly coupled to each other and can not be adapted without structural changes.
- the dispenser should be flexible and easy to use and in particular allow adequate mixing of the fluid.
- the invention thus relates to a rotary pump comprising a rotor arranged in a closed pump housing, which is operatively connected to a drive for conveying a fluid, wherein on the pump housing an inlet opening for the inlet of the fluid into the pump housing, and on the pump housing an outlet opening for conveying the fluid from the pump housing in one with the fluid at least partially filled Reservoir is provided.
- the outlet opening is arranged and configured on the pump housing such that the fluid can be supplied from the pump housing through the outlet opening to the storage container directly and without lines.
- the pump pumps the fluid through the outlet openings in the reservoir, whereby a turbulence or a very good mixing of the fluid, which may be in particular a suspension, such as a slurry.
- the fluid may also be an emulsion or a mixture of two liquids, in particular two liquids which are difficult to mix and which can be optimally mixed with the rotary pump according to the invention in the storage container.
- the mixing is not carried out by a rotating mixer, which is provided on or in the reservoir, there is no stable vortex or vortex in the reservoir, which prevents good mixing of the fluid or at least massively deteriorated.
- the direct and line-free direct pumping of the fluid into the reservoir through the one or more outlet openings optimum mixing achieved because on the one hand the reservoir is optimally mixed in the entire volume through the flowing out of the outlet openings in the reservoir fluid and on the other hand not the outlet openings are connected to an external conveyor circuit for conveying the fluid from the reservoir addition, but directly, without connection with an external line open directly into the storage tank and thus can only accomplish the function of mixing the fluid in the reservoir.
- the outlet openings according to the present invention thus basically open directly into the reservoir. That is, the fluid is passed from the interior of the pump housing through the outlet openings, which may be formed simply as bores, nozzles or small tubular extensions in the pump housing, directly into the reservoir for mixing the fluid in the reservoir, without that on the way of the fluid from the interior of the pump housing via the outlet openings in the reservoir another use of the fluid flow is possible.
- the fluid flow from the interior of the pump housing through the outlet openings in the reservoir is basically only the mixing of the fluid in the reservoir.
- the outlet openings of the rotary pump according to the invention are used exclusively for optimal mixing of the fluid in the storage tank, because they directly convey the fluid directly from the interior of the closed pump housing back into the storage tank, so that the quality of the mixing in the tank is always ensured consistent, even if, as will be explained below, in addition to the outlet openings on the pump housing or a delivery opening for conveying a portion of the fluid is provided in a delivery line.
- the delivery of the fluid through the outlet openings into the storage tank takes place independently of the fact that the rotary pump according to the invention fulfills additional tasks in special embodiments, for example the simultaneous delivery of the fluid into an external pumping circuit for the use of the fluid in a particular application, for Example for polishing a wafer.
- a feed opening connectable to a pressure line for conveying the fluid into the pressure line is provided on the pump housing. It is essential that the delivery opening in no case is identical to the outlet opening on the pump housing, since the transport of the fluid through the outlet opening in the reservoir in each case by the flow of fluid through another opening of the pump housing, for example, the promotion of the fluid in the pressure line, is decoupled in the sense that the entire amount of fluid that is transported from the pump housing via the outlet opening into the reservoir also directly, that is, leads into the reservoir without wires. It is therefore at the outlet opening and the delivery opening in in each case by two different, separate opening in the pump housing.
- the inlet opening and / or the outlet opening is provided in a cover of the pump housing, in particular in a removable cover of the pump housing and may e.g. simply by holes and / or short tubular attachments that extend into the reservoir, be formed.
- the inlet opening and / or the outlet opening have a circular cross-section and / or an oval cross-section and / or an extended cross-section, in particular a rectangular and / or a ring-shaped cross-section and / or another cross-section and / or a cross-sectional area of the outlet opening is between 10% and 100%, preferably between 30% and 70%, in particular between 50% and 60% of a cross-sectional area of the inlet opening.
- the cross-sectional area of the outlet opening is preferably smaller than the cross-sectional area of the inlet opening.
- a regulating means may be provided in special cases at the inlet opening and / or at the outlet opening, with which the cross section of the inlet opening and / or the outlet opening is variable, so that the flow of the fluid through the inlet opening and / or the outlet opening by the regulating means is adjustable.
- the regulating means may be provided, for example, as a valve, orifice, shutter or other regulating means at or in the inlet opening and / or the outlet opening.
- a further optimization of the mixing in the storage container can also be achieved, for example, by tilting the inlet opening and / or the outlet opening at a predeterminable angle with respect to an axis of the pump housing and / or the inlet opening as an inlet connection piece directed outwards relative to the pump housing which may for example be formed as a short tubular extension, and / or the outlet opening as outwardly directed with respect to the pump housing outlet nozzle, which may also be formed, for example, as a short tubular extension be executed.
- the rotary pump has a stator for driving the rotor, wherein the rotor is mechanically and / or magnetically, in particular non-contact magnetically mounted with respect to the stator and / or the rotary pump is designed as a bearingless motor and / or the rotor designed as an integral rotor is and / or the rotor is permanently magnetic.
- the invention further relates to a hydrodynamic mixer with a reservoir for receiving a fluid to be mixed, wherein an above described inventive rotary pump is provided.
- the rotary pump is disposed within the reservoir, in particular completely within the reservoir in the reservoir of fluid. That is, in particular, the rotary pump need not be fixed or rigidly connected to the reservoir to form a novel hydrodynamic mixer.
- the inlet opening of the rotary pump is connected via a supply line to a supply tank, so that the rotary pump from the supply tank, the fluid is supplied and / or the reservoir from an additional container, an additive can be supplied. That is, the inlet opening of the rotary pump can be connected to a further, externally arranged supply tank, from which for example by means of gravity Fluid in the inlet opening of the rotary pump can be supplied, so that the fluid through the outlet opening to the reservoir for mixing and refilling of the reservoir can be fed.
- the inlet opening and / or the outlet opening is provided in a hydrodynamic mixer according to the invention in a cover of the pump housing, in particular in a removable cover of the pump housing, and / or the lid of the pump housing is on a wall of the reservoir, in particular on one Bottom surface of the reservoir, wherein in particular the lid forms a part of the wall, preferably a part of the bottom surface of the reservoir.
- the fluid in another embodiment, in a hydrodynamic mixer, can be conveyed via the pressure line to a removal point and / or it is a means for controlling and / or regulating a fluid flow, in particular for controlling and / or regulating a fill level in the reservoir and / or a means provided for controlling and / or regulating an amount of additive, wherein preferably the control and / or regulation by a programmable data processing system can be supported or made.
- the rotary pump according to the invention and / or the hydrodynamic mixer according to the invention is preferred for processing suspensions, in particular of slurry, especially in a CMP process in a wafer production or the production of a computer hard disk, and / or for circulating and / or mixing and / or pumping a suspension in a storage container and / or for dissolving and / or mixing a powder with a fluid, and / or for producing emulsions, and / or for mixing and / or aerating a bioreactor used.
- the rotary pump according to the invention can be used especially advantageously in cases where the fluid, for example a suspension such as slurry, tends to agglomerate and therefore has to be constantly kept in motion.
- the inventive rotary pump prevents in particular the formation of dead zones in the reservoir, thus preventing the formation of areas in which the fluid is practically not in motion, whereby it, as mentioned, is particularly suitable for use in suspending clumping suspensions.
- Fig. 3a shows schematically a simple first embodiment of an inventive hydrodynamic mixer.
- a pure hydrodynamic mixer 100 which serves only to mix the fluid and not for the simultaneous generation of an additional pump power, for example in an external supply circuit.
- the hydrodynamic mixer 100 comprises a reservoir 8 for receiving a fluid 4, for example a slurry 4.
- the reservoir 8 is mounted on a pump housing 2 of a rotary pump 1, so that the lid 11 of the pump housing 2 forms a bottom plate of the reservoir 8.
- the fluid 4 is introduced into the pump housing 2 in the operating state through the inlet opening 6 and pumped back through the rotary pump 1 through the outlet openings 7, as shown by the arrows 711, in the reservoir 8, whereby a very good Mixing of the fluid 4 in the reservoir 8 can be reached.
- rotary pumps are crucial to the present invention, since they are constant, ie. deliver stationary pressure conditions. This is especially important because e.g. in the semiconductor industry with increasingly finer suspensions, i. with suspensions that include particles with sizes down to the nanometer range, worked, which are particularly difficult to mix, or in which a continuously consistent mixing can be maintained very difficult. Especially here, but not only here, it is of particular importance that constant, i. E. stationary pressure conditions can be realized, as provided by rotary pumps.
- Fig. 3b shows a mixer 100 according to Fig. 3a, which is equipped with a bearingless motor.
- the rotary pump 1 in known per se, the rotary pump 1, a stator 12 for driving the rotor 3, wherein the rotor 3 with respect to the stator 12 is mechanically and / or magnetically, in particular magnetically non-contact. That is, the rotary pump 1 is preferably designed as a bearingless motor 13, wherein in particular the rotor 3 may be configured as an integral rotor 3 and is preferably permanent magnetic.
- FIGS. 3c and 3d show a further exemplary embodiment of a hydrodynamic mixer according to the invention. 3a, wherein in the embodiments of FIGS. 3c and 3d additionally a delivery opening 10 is provided, which is connectable to a pressure line 9, so that by the rotary pump 1 in addition an external tool can be supplied with fluid.
- the external tool may be a polishing station used to polish wafers or any other device to which the well-mixed fluid 4 must be supplied.
- FIG. 3d is merely a special embodiment according to FIG. 3c which, as a rotary pump 1, comprises a rotary pump 1 with a bearingless motor, as already described under FIG. 3b.
- rotary pumps 1 are rotary pumps 1 with a substantially closed pump housing 2, which differs substantially from the prior art, as illustrated, for example, in FIG. 2.
- FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of a hydrodynamic mixer 100 according to the invention with a rotary pump 1, in which the rotary pump 1 is placed completely inside the storage container 8.
- the rotary pump 1 can in this case on the reservoir 8 with not shown in Fig. 4 fixing means, e.g. be fixed with screws, or simply without being fixed to the reservoir 8, simply stored in the reservoir.
- the mixer 100 additionally comprises a delivery opening 10 connected to a pressure line 9, so that in addition to the mixing of the fluid 4, which is symbolically represented again analogously to FIGS. 3a-3d by the arrows 611 and 711 , with the rotary pump 1 at the same time fluid 4 for further processing via the pressure line 9 from the reservoir 8 is conveyed out.
- a rotary pump 1 can be placed in the reservoir 8, which has no additional delivery opening 10 and thus only the mixing of the fluid 4 is used.
- radial inlet openings 6 and / or radial outlet openings 7 may be, which can significantly improve the mixing of the fluid s4 in the reservoir 8 in certain cases.
- a particular advantage of the embodiment according to FIG. 4 lies in the extraordinary flexibility of the arrangement.
- the rotary pump 1 can be placed in a particularly simple manner in the reservoir 8 or removed therefrom again, without expensive assembly work being necessary, so that in particular the replacement of the rotary pump 1 or the repair or maintenance of such a system is particularly simple and inexpensive feasible ,
- FIGS. 5a-5e by way of example, five different embodiments of a cover 11 of a pump housing 2 are shown diagrammatically, which according to requirements, i. depending on the nature or characteristic of the fluid 4, the ability to mix the fluid 4, the size or geometry of the storage container 8, or depending on whether or not the associated rotary pump 1 must additionally supply pumping power to an external circuit via a delivery opening 10, etc. , have special advantages.
- the inlet opening 6 and the outlet opening 7 can, as shown for example in FIGS. 5a, 5b and 5c, have a circular cross-section 61, 71, or the outlet opening 7 can, according to FIG. 5e, have an oval, ring-shaped or elongated cross-section 63, 73, in particular according to FIG Fig. 5d have a rectangular cross section 63, 73.
- FIGS. 5a, 5b and 5c have a circular cross-section 61, 71
- the outlet opening 7 can, according to FIG. 5e, have an oval, ring-shaped or elongated cross-section 63, 73, in particular according to FIG Fig. 5d have a rectangular cross section 63, 73.
- all possible suitable combinations of the shapes shown, both at the inlet openings 6 and at the inlet openings 7 are possible.
- Inlet stub 6 and / or outlet nozzle 7 can be used advantageously. It is understood that the inlet nozzle 6 and / or the outlet nozzle 7 can also extend significantly into the reservoir 8, so that an even better mixing of the fluid 4 can be achieved. Thus, the inlet nozzle 6 and / or the outlet nozzle 7 may be extended, for example, by hoses and / or pipes, the hoses or pipes may be distributed in the reservoir 8 in a certain way, so that the mixing is further optimized.
- a cross-sectional area 71, 72, 73 of the outlet opening 7 between 10% and 100%, preferably between 30% and 70% in particular between 50% and 60% of a cross-sectional area 61, 62, 63 of the inlet opening 6 and / or at the Inlet opening 6 and / or at the outlet opening 7 a in Fig. 5a - 5e not shown regulating means provided with which the cross-section 61, 62, 63 of the inlet opening 6 and / or the cross section 71, 72, 73 of the outlet opening 7 is variable, so that the flow of the fluid 4 through an inlet opening 6 and / or through an outlet opening 7 is adjustable, or is adjustable to a predetermined value.
- the angle ⁇ under which the outlet nozzle 700 and / or an inlet nozzle 600 can be inclined against an axis A of the pump housing 2, can be varied by suitable means, or can be set to a predeterminable value, whereby, for example, the mixing of the fluid 4 in Reservoir 8 can be further optimized.
- FIG. 6 schematically shows a complete dispensing device 1000 with a hydraulic mixer 100 according to the invention with a rotary pump 1.
- the dispenser 1000 of Fig. 6 comprises a storage tank 8 of e.g. contains a fluid 4 in the form of a slurry 4, which serves for example for polishing a wafer to be polished in a polishing device, not shown, which communicates with the discharge point 13 for supplying the fluid 4.
- the slurry 4 is pumped by the erfindungemässe rotary pump 1 from the reservoir 8 via the delivery opening 10 in the pressure line 9, which is formed in the present case as a ring line 90, so that fluid 4, which was not removed at one of the sampling points 13 to further use of the ring line 90 and the return port 80 in the reservoir 8 can be traced.
- the fluid 4 in the storage container 8 is simultaneously optimally mixed by the rotary pump 1, as described above in detail, via the inlet 6, according to the arrow 611, fluid 4 into the pump housing 2 of the Roationspumpe 1 is introduced and is returned through the outlet openings 7 for mixing the fluid 4 back into the tank.
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Rotationspumpe, einen hydrodynamischen Mischer mit einer solchen Rotationspumpe, sowie die Verwendung der Rotationspumpe zur Bearbeitung von Suspensionen gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs der jeweiligen Kategorie.The invention relates to a rotary pump, a hydrodynamic mixer with such a rotary pump, and the use of the rotary pump for processing suspensions according to the preamble of the independent claim of the respective category.
In vielen industriellen Prozessen, beispielsweise in der Halbleiter- und Chip-Herstellung, besteht die Notwendigkeit, Suspensionen in kontrollierter Weise zu mischen und über Düsen oder ähnliche Vorrichtungen abzugeben. Als ein wichtiges Beispiel seien hier chemisch-mechanische Polierprozesse (CMP, chemical-mechanical planerisation) genannt, wie sie z.B. in der Halbleiterindustrie eingesetzt werden. Bei solchen Prozessen wird eine üblicherweise als Slurry bezeichnete Suspension aus typischerweise sehr feinen Feststoffpartikeln und einer Flüssigkeit auf einen rotierenden Wafer aufgebracht und dient dort zum Polieren bzw. Läppen der sehr feinen Halbleiterstrukturen. Ein anderes Beispiel ist das Aufbringen von Fotolack auf den Wafer, oder das Aufrauen von Oberflächen von Computerfestplatten, um ein Anhaften der Schreib/Leseköpfe durch Adhäsionskräfte, also zum Beispiel durch Van-der-Waals Kräfte zu verhindern.In many industrial processes, such as in semiconductor and chip manufacturing, there is a need to mix suspensions in a controlled manner and dispense them via nozzles or similar devices. As an important example here chemical-mechanical polishing processes (CMP, chemical-mechanical planerization) are called, as used for example in the semiconductor industry. In such processes, a suspension, typically referred to as a slurry, of typically very fine solid particles and a liquid is applied to a rotating wafer and serves there for polishing or lapping the very fine semiconductor structures. Another example is the application of photoresist to the wafer, or the roughening of surfaces of computer hard disks, to prevent sticking of the read / write heads by adhesion forces, for example by van der Waals forces.
Eine hierfür im Prinzip geeignete und vom Stand der Technik bekannte Abgabevorrichtung ist in Fig. 1 veranschaulicht. Zur Unterscheidung des Stands der Technik von den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, sind in den Figuren diejenigen Merkmale, die sich auf Merkmale von Vorrichtungen aus dem Stand der Technik beziehen mit einem bzw. zwei Hochkomma versehen, während die Merkmale von erfindungsgemässen Beispielen nicht mit einem Hochkomma versehen sind.A suitable in principle for this purpose and known from the prior art dispensing device is illustrated in Fig. 1. In order to distinguish the prior art from the embodiments of the present invention, in the figures, those features that relate to features of prior art devices are provided with one or two apostrophes, while the features of examples according to the invention are not provided with an apostrophe are provided.
Die bekannte Abgabevorrichtung 1' der Fig. 1 umfasst einen Vorratsbehälter 2', der mit dem Fluid, z. B. Slurry, gefüllt ist. Der Vorratsbehälter 2' hat einen Ausgang 4', an dem eine Druckleitung 5' angeschlossen ist, die sich über eine Rezirkulationspumpe R' bis zu einem Eingang 6' an dem Vorratsbehälter 2' erstreckt. Stromabwärts der Rezirkulationspumpe R' sind mehrere Entnahmestellen 7' in der Druckleitung 5' vorgesehen, die zu Düsen oder sonstigen - üblicherweise als Tool bezeichneten - Apparaturen führen, mit denen das Fluid z.B. auf die Wafer aufgebracht wird. Jede Entnahmestelle 7' ist mit einem Ventil 8' versehen, um die Strömungsverbindung zu der jeweiligen Apparatur zu öffnen oder zu verschliessen. Sind alle Entnahmestellen 7' geschlossen, so bewirkt die Rezirkulationspumpe R' eine blosse Zirkulation des Fluids, und damit eine leichte, im Vorratsbehälter 2' lokal beschränkte Durchmischung des Fluids.The known dispensing device 1 'of Fig. 1 comprises a reservoir 2', with the fluid, for. B. slurry, is filled. The reservoir 2 'has an outlet 4', to which a pressure line 5 'is connected, which extends via a recirculation pump R' up to an inlet 6 'on the reservoir 2'. Downstream of the recirculation pump R 'a plurality of removal points 7' in the pressure line 5 'are provided, which lead to nozzles or other - usually referred to as a tool - apparatuses with which the fluid, for example. is applied to the wafer. Each removal point 7 'is provided with a valve 8' in order to open or close the flow connection to the respective apparatus. If all removal points 7 'are closed, then the recirculation pump R' causes a mere circulation of the fluid, and thus a slight, in the reservoir 2 'locally limited mixing of the fluid.
Der gewünschte Druck, mit dem das Fluid durch die Druckleitung 5' und die offenen Entnahmestellen 7' zu den Apparaturen gefördert und dort bereitgestellt wird, lässt sich durch Druckbeaufschlagung des Fluids in dem Vorratsbehälter 2' generieren bzw. beeinflussen. Dazu ist an dem Vorratsbehälter 2' ein Einlass 10' vorgesehen, durch welchen über ein Druckregelventil 11' ein Druckmittel in den Vorratsbehälter einbringbar ist, wie dies symbolisch durch den Pfeil G dargestellt ist. Als Druckmittel wird üblicherweise ein Gas, z. B. Stickstoff, verwendet, mit dem im Vorratsbehälter 2' ein Überdruck von beispielsweise 0,5 bar aufrechterhalten wird.The desired pressure with which the fluid is conveyed through the pressure line 5 'and the open removal points 7' to the apparatus and provided there can be generated or influenced by pressurization of the fluid in the reservoir 2 '. For this purpose, an inlet 10 'is provided on the storage container 2' through which a pressure medium can be introduced into the storage container via a pressure regulating valve 11 ', as symbolically represented by the arrow G. As a pressure medium is usually a gas, for. As nitrogen, used with the reservoir 2 'an overpressure of, for example, 0.5 bar is maintained.
Eine solche Vorrichtung weist jedoch Nachteile auf. Um den Überdruck im Vorratsbehälter 2' zu generieren, muss dieser gasdicht ausgestaltet sein, was apparativ ziemlich aufwändig ist. Zudem ist es nicht ohne weiteres möglich, neues Fluid in den Vorratsbehälter 2' einzufüllen, wenn der Füllstand zu niedrig wird. Auch ist eine Änderung des Drucks im Vorratsbehälter 2' und damit eine Änderung des Förderdrucks umständlich und zeitintensiv. Ferner ist es möglich, dass das Druckmedium (Gas) in das Fluid eindringt bzw. in dem Fluid in Lösung geht, was zu unerwünschten Änderungen in der Zusammensetzung des Fluids führen kann.However, such a device has disadvantages. In order to generate the overpressure in the storage container 2 ', it must be made gas-tight, which is quite complex in terms of apparatus. Moreover, it is not easy to fill new fluid in the reservoir 2 'when the level is too low. Also, a change in the pressure in the reservoir 2 'and thus a change in the delivery pressure is cumbersome and time-consuming. Further, it is possible that the pressure medium (gas) penetrates into the fluid or in the fluid goes into solution, which can lead to undesirable changes in the composition of the fluid.
Ein viel grösseres Problem ist jedoch, insbesondere bei Suspensionen wie z.B. Slurry, oder bei Fluiden, die zu Separationen oder Verklumpungen neigen, darin zu sehen, dass die durch die Rezirkulationspumpe R' verursachte Zirkulation in aller Regel viel zu gering und ungleichmässig ist, um überall im Vorratsbehälter 2' eine für eine stetige Durchmischung ausreichende Fluidbewegung zu gewährleisten. Daher sind oft zusätzliche Massnahmen notwendig, um eine ausreichende Bewegung bzw. Durchmischung des Fluids im Vorratsbehälter 2' dauerhaft zu sichern.However, a much bigger problem is, especially with suspensions such as e.g. Slurry, or for fluids that tend to separations or clumps, to see that the circulation caused by the recirculation pump R 'is usually far too low and uneven, around everywhere in the reservoir 2' sufficient for a continuous mixing fluid movement guarantee. Therefore, additional measures are often necessary to ensure sufficient movement or mixing of the fluid in the reservoir 2 'permanently.
Demgegenüber stellt die in der
Die in der
Mit Rotationspumpen, die auch als Kreiselpumpen bezeichnet werden, sind im Rahmen dieser Anmeldung alle diejenigen Pumpvorrichtungen gemeint, die einen Rotor bzw. ein Flügelrad aufweisen, durch dessen Rotation ein Impulsübertrag auf das zu fördernde Fluid erfolgt. Der Begriff Rotationspumpe umfasst insbesondere Zentrifugalpumpen, Axialpumpen und Seitenkanalpumpen. Typischerweise stehen bei einer Rotationspumpe der Einlass und der Auslass in ständiger Strömungsverbindung. Es sind also beispielsweise keine Ventile zwischen Pumpeneinlass und Auslass vorgesehen.With rotary pumps, which are also referred to as centrifugal pumps, are meant in the context of this application, all those pumping devices having a rotor or an impeller, by the rotation of which a momentum transfer takes place on the fluid to be delivered. The term rotary pump includes in particular centrifugal pumps, axial pumps and Side channel pumps. Typically, in a rotary pump, the inlet and outlet are in continuous flow communication. For example, no valves are provided between the pump inlet and the outlet.
Im dem aus dem Stand der Technik bekannten Beispiel der Fig. 2 ist der Rotor 31" zur Durchmischung des Fluids F" unmittelbar im Ausgang des Vorratsbehälters 2" angeordnet. Der Rotor 31" ragt zur Durchmischung des Fluids F" zumindest teilweise in den Vorratsbehälter 2" hinein.2, the
Das heisst, es handelt sich um eine Rotationspumpe mit offenem Pumpgehäuse und nicht um eine Rotationspumpe mit geschlossenem Pumpgehäuse.That is, it is a rotary pump with an open pump housing and not a rotary pump with a closed pump housing.
Somit dient die Rotationspumpe 3" nicht nur dem Pumpen des Fluids F", sondern vor allem auch als Rührwerk, welches das Fluid F" in dem Vorratsbehälter 2" durchmischt. Zu diesem Zwecke weist der Rotor 31" mehrere Flügel 311" auf, welche deutlich grösser ausgestaltet sind als bei bekannten Rotationspumpen vergleichbarer Dimensionierung. Die Flügel 311" reichen in den Vorratsbehälter 2" hinein und sorgen hier (bei Rotation des Rotors 3") für eine gewisse Zirkulation des Fluids F", wie durch die Pfeile Z" angedeutet ist.Thus, the
Der Rotor 31" ist in einem Rotorgehäuse 312" angeordnet, das einen Teil der Wandung des Vorratsbehälters 2" bildet. Das offene, nicht geschlossene Rotorgehäuse 312" ist hier integraler Bestandteil des Vorratsbehälters 2". Er kann natürlich auch als separates Teil an diesem befestigt sein.The
Die Rotationspumpe 3" umfasst ferner einen Stator 32" mit einer Statorwicklung 322", um den Rotor 31" elektrisch anzutreiben. Der Stator 32" umgibt das Rotorgehäuse 312" und der Stator 32" ist als Stator eines so genannten Tempelmotors ausgestaltet. Das heisst, der Stator 32" weist mehrere durch einen Rückschluss verbundene Statorzähne auf, wobei jeder Statorzahn L-förmig mit einem kürzeren und einem längern Schenkel ausgebildet ist. Der längere Schenkel erstreckt sich jeweils parallel zur Drehachse des Rotors und der kürzere Schenkel verläuft radial nach innen auf die Drehachse zu. Die längeren Schenkel tragen die Statorwicklung 322".The
Die Vorrichtung der Fig. 2 weist weiterhin eine Druckleitung 41" auf, durch welche das Fluid F" zu den oben bereits erwähnten und in Fig. 2 nicht dargestellten Apparaten oder Tools gepumpt werden kann, mit welchen das Fluid F" z.B. auf einen Wafer aufbringbar istThe apparatus of Fig. 2 further comprises a pressure line 41 ", through which the fluid F" can be pumped to the above-mentioned and not shown in Fig. 2 apparatus or tools, with which the fluid F "eg applied to a wafer is
Um bei der Vorrichtung der Fig. 2 überhaupt eine merkliche Durchmischung des Fluids F" zu erreichen, ist es unerlässlich, dass im Vorratsbehälter zusätzlich feststehende Flügel 21" vorgesehen sind, die eine Durchmischung des Fluids F" im Betriebszustand überhaupt erst ermöglichen.In order to achieve a noticeable thorough mixing of the fluid F "in the device of FIG. 2, it is essential that additionally fixed vanes 21" are provided in the reservoir, permitting thorough mixing of the fluid F "in the operating state.
Der Grund dafür wird leicht erkennbar, wenn man eine Vorrichtung gemäss Fig. 2a betrachtet, die keine Flügel 21" im Vorratsbehälter 2" aufweist. Eine solche Vorrichtung ist in Fig. 2a vereinfacht in schematischer Weise dargestellt.The reason for this becomes readily apparent when looking at a device according to FIG. 2a which has no vanes 21 "in the
Die Vorrichtung der Fig. 2a umfasst ebenfalls einen Vorratsbehälter 2" für ein Fluid F". Am Boden des Vorratsbehälters 2" ist eine Rotationspumpe 3" mit einem Rotor 31" vorgesehen. Der Rotor 311" rotiert in Richtung des Pfeils 3000" im Tank 2". Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde auf die Darstellung der Druckleitung 41" verzichtet.The device of Fig. 2a also comprises a
Der einzige wesentliche Unterschied der Vorrichtung der Fig. 2a zu derjenigen, die in Fig. 2 dargestellt ist, besteht somit darin, dass die Flügel 21" fehlen.The only significant difference of the device of Fig. 2a to that shown in Fig. 2 is thus that the wings 21 "are missing.
Das Fehlen der Flügel 21" bei der Vorrichtung der Fig. 2a hat dabei massive Konsequenzen, was die Durchmischbarkeit des Fluids F" im Behälter 2" der Fig. 2a angeht. Eine Durchmischung des Fluids im Vorratsbehälter 2" der Fig. 2a findet nämlich praktisch überhaupt nicht statt.The absence of the vanes 21 "in the device of Figure 2a has massive consequences in terms of the intermixability of the fluid F" in the
Das liegt daran, dass das Fluid F" im Vorratsbehälter 2" an die Rotation des Rotors 31" ankoppelt, und das Fluid F" gemäss dem Pfeil P" gleichsinnig mit der Rotationsrichtung 3000" des Rotors 31 " insgesamt in Rotation versetzt wird, so dass sich im Behälter ein Wirbel V" mit einer trichterförmigen Flüssigkeitsoberfläche V", auch Vortex V" genannt, ausbildet. Da zumindest in der nähe des Rotors 31" bzw. in der Umgebung der Mitte des Vorratsbehälters 2" der rotierende Vortex V" ungefähr die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors 31" annimmt, finden im Fluid F" praktisch keine Verwirbelungen mehr statt und somit auch im wesentlichen auch keine Durchmischung des Fluids F".This is because the fluid F "in the
Wenn also eine gute Durchmischung des Fluids F", das bevorzugt eine Suspension F", wie zum Beispiel ein Slurry F" ist, gewährleistet werden soll, müssen unbedingt Flügel 21", wie in Fig. 2 dargestellt, vorgesehen werden, die die Ausbildung eines stabilen Vortex V" verhindern, d.h. den rotierenden Fluidstrom brechen.Thus, if a good mixing of the fluid F ", which is preferably a suspension F", such as a slurry F "is to be ensured, it is essential to provide wings 21", as shown in FIG prevent stable vortex V ", ie break the rotating fluid flow.
Die Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Lösung für einen Mischer gemäss Figur 2 liegen auf der Hand. Die Konstruktion ist aufwendig und unflexibel, weil die Flügel 21" im Vorratsbehälter 2" zwingend notwendig sind. Das bedeutet nicht nur einen höheren konstruktiven Aufwand, sondern auch einen erhöhten Aufwand bei der Wartung, weil zum Beispiel bei Arbeiten am Motor die Flügel aufwendig entfernt und wieder eingesetzt werden müssen. Das Reinigen der Anlage ist entsprechend erschwert und die Konstruktion ist nicht zuletzt teuer, sowohl was die Anschaffung als auch was Reparatur- und Wartungsarbeiten angeht.The disadvantages of the known from the prior art solution for a mixer according to Figure 2 are obvious. The construction is complicated and inflexible, because the wings 21 "in the
Ein weitaus gravierender Nachteil ist jedoch die konstruktionsbedingte Unflexibilität der aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen. Die wesentlichen Parameter, die den Mischvorgang, und falls eine Druckleitung 41" vorgesehen ist, den Pumpvorgang bestimmen, sind im wesentlichen durch die Geometrie der Vorrichtung bzw. der sie aufbauenden Teile bestimmt. So lässt sich zum Beispiel die Intensität bzw. Qualität der Durchmischung des Fluids F" und 7 oder die Pumpleistung des Rotors 31", wenn überhaupt, nur über die Umdrehungszahl des Rotors 31" in gewissen Grenzen beeinflussen. Insbesondere die Hydrodynamik der Durchmischung kann kaum angepasst werden, das heisst die Verteilung, Grösse und Geometrie der Wirbel im Vorratsbehälter 2" ist durch die Geometrie der Flügel 21 ", deren Grösse und Anordnung im Vorratsbehälter 2" sowie dessen weitere Komponenten und Bauteile im wesentlichen festgelegt.A far more serious disadvantage, however, is the design-related inflexibility of the devices known from the prior art. The essential parameters which determine the mixing process, and if a pressure line 41 "is provided, are essentially determined by the geometry of the device or the parts constituting it, for example, the intensity or quality of mixing Fluids F "and 7 or the pump power of the
Eine Anpassung der Vorrichtung gemäss Fig. 2 an die Anforderungen, die unterschiedliche Fluide F" oder unterschiedliche Mischungsbedingungen, wie zum Beispiel Temperatur, Viskosität des Fluids F" usw. an den Durchmischungsvorgang, ist ohne erhebliche bauliche Veränderungen nicht möglich.An adaptation of the device according to FIG. 2 to the requirements, the different fluids F "or different mixing conditions, such as temperature, viscosity of the fluid F", etc. to the mixing process, is not possible without significant structural changes.
Ausserdem sind der Pumpvorgang und der Durchmischungsvorgang strikt aneinander gekoppelt und können ohne bauliche Veränderungen nicht angepasst werden.In addition, the pumping process and the mixing process are strictly coupled to each other and can not be adapted without structural changes.
Ausgehend vom Stand der Technik ist es daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Rotationspumpe und einen hydrodynamischen Mischer mit einer Rotationspumpe bereitzustellen, welche die genannten Nachteile nicht aufweisen. Die Abgabevorrichtung soll flexibel und einfach in der Anwendung sein und insbesondere eine ausreichende Durchmischung des Fluids ermöglichen.Starting from the prior art, it is therefore an object of the invention to provide a rotary pump and a hydrodynamic mixer with a rotary pump, which do not have the disadvantages mentioned. The dispenser should be flexible and easy to use and in particular allow adequate mixing of the fluid.
Die diese Aufgaben lösenden Gegenstände der Erfindung sind durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs der jeweiligen Kategorie gekennzeichnet.The objects of the invention solving these objects are characterized by the features of the independent claim of the respective category.
Die jeweiligen abhängigen Ansprüche beziehen sich auf besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.The respective dependent claims relate to particularly advantageous embodiments of the invention.
Die Erfindung betrifft somit eine Rotationspumpe, umfassend einen in einem geschlossenen Pumpengehäuse angeordneten Rotor, der zum Fördern eines Fluids mit einem Antrieb in Wirkverbindung steht, wobei am Pumpengehäuse eine Eintrittsöffnung zum Einlass des Fluids in das Pumpengehäuse, und am Pumpengehäuse eine Austrittsöffnung zur Beförderung des Fluids aus dem Pumpengehäuse in einen mit dem Fluid zumindest teilweise gefüllten Vorratsbehälter vorgesehen ist. Erfindungsgemäss ist dabei die Austrittsöffnung derart am Pumpengehäuse angeordnet und ausgestaltet, dass das Fluid aus dem Pumpengehäuse durch die Austrittsöffnung dem Vorratsbehälter unmittelbar und leitungsfrei zuführbar ist.The invention thus relates to a rotary pump comprising a rotor arranged in a closed pump housing, which is operatively connected to a drive for conveying a fluid, wherein on the pump housing an inlet opening for the inlet of the fluid into the pump housing, and on the pump housing an outlet opening for conveying the fluid from the pump housing in one with the fluid at least partially filled Reservoir is provided. According to the invention, the outlet opening is arranged and configured on the pump housing such that the fluid can be supplied from the pump housing through the outlet opening to the storage container directly and without lines.
Wesentlich für die Erfindung ist somit, dass die Pumpe das Fluid durch die Austrittsöffnungen in den Vorratsbehälter pumpt, wodurch eine Verwirbelung bzw. eine sehr gute Durchmischung des Fluids, das insbesondere eine Suspension, wie zum Beispiel ein Slurry sein kann. Es versteht sich, das das Fluid auch eine Emulsion oder eine Mischung aus zwei Flüssigkeiten, insbesondere aus zwei nur schwer mischbaren Flüssigkeiten sein kann, die mit der erfindungsgemässen Rotationspumpe im Vorratsbehälter optimal durchmischbar sind.Essential for the invention is thus that the pump pumps the fluid through the outlet openings in the reservoir, whereby a turbulence or a very good mixing of the fluid, which may be in particular a suspension, such as a slurry. It is understood that the fluid may also be an emulsion or a mixture of two liquids, in particular two liquids which are difficult to mix and which can be optimally mixed with the rotary pump according to the invention in the storage container.
Insbesondere da die Durchmischung nicht durch einen rotierenden Mischer vorgenommen wird, der am oder im Vorratsbehälter vorgesehen ist, entsteht auch kein stabiler Wirbel oder Vortex im Vorratsbehälter, der eine gute Durchmischung des Fluids verhindert oder zumindest massiv verschlechtert. Vielmehr wird durch das unmittelbare und leitungsfreie direkte Pumpen des Fluids in den Vorratsbehälter durch die ein oder mehreren Austrittsöffnungen eine optimale Durchmischung erreicht, weil einerseits der Vorratsbehälter im gesamten Volumen durch das aus den Austrittsöffnungen in den Vorratsbehälter strömende Fluid optimal durchmischt wird und andererseits die Austrittsöffnungen nicht mit einem externen Förderkreis zur Förderung des Fluids aus dem Vorratsbehälter hinaus verbunden sind, sondern unmittelbar, ohne Verbindung mit einer äusseren Leitung direkt in den Vorratstank münden und somit einzig und allein die Funktion des Durchmischens des Fluids im Vorratsbehälter bewerkstelligen können.In particular, since the mixing is not carried out by a rotating mixer, which is provided on or in the reservoir, there is no stable vortex or vortex in the reservoir, which prevents good mixing of the fluid or at least massively deteriorated. Rather, the direct and line-free direct pumping of the fluid into the reservoir through the one or more outlet openings optimum mixing achieved because on the one hand the reservoir is optimally mixed in the entire volume through the flowing out of the outlet openings in the reservoir fluid and on the other hand not the outlet openings are connected to an external conveyor circuit for conveying the fluid from the reservoir addition, but directly, without connection with an external line open directly into the storage tank and thus can only accomplish the function of mixing the fluid in the reservoir.
Die Austrittsöffnungen gemäss der vorliegenden Erfindung münden also grundsätzlich unmittelbar in den Vorratsbehälter. D.h., das Fluid wird aus dem Inneren des Pumpengehäuses durch die Austrittsöffnungen, die zum Beispiel einfach als Bohrungen, Düsen oder kleine rohrartige Fortsätze im Pumpengehäuse ausgebildet sein können, unmittelbar in den Vorratsbehälter zur Durchmischung des im Vorratsbehälter befindlichen Fluids geleitet, ohne dass auf dem Weg des Fluids vom Inneren des Pumpengehäuses über die Austrittsöffnungen in den Vorratsbehälter eine andere Nutzung des Fluidstroms möglich ist. Somit dient der Fluidstrom aus dem Inneren des Pumpengehäuses durch die Austrittsöffnungen in den Vorratsbehälter grundsätzlich ausschliesslich der Durchmischung des Fluids im Vorratsbehälter.The outlet openings according to the present invention thus basically open directly into the reservoir. That is, the fluid is passed from the interior of the pump housing through the outlet openings, which may be formed simply as bores, nozzles or small tubular extensions in the pump housing, directly into the reservoir for mixing the fluid in the reservoir, without that on the way of the fluid from the interior of the pump housing via the outlet openings in the reservoir another use of the fluid flow is possible. Thus, the fluid flow from the interior of the pump housing through the outlet openings in the reservoir is basically only the mixing of the fluid in the reservoir.
Es hat sich dabei gezeigt, dass für die vorliegende Erfindung Rotationspumpen entscheidend sind, da sie konstante, d.h. stationäre Druckverhältnisse liefern.It has been found that rotary pumps are crucial to the present invention because they are constant, i. deliver stationary pressure conditions.
Das ist besonders wichtig, weil z.B. in der Halbleiterindustrie mit immer feineren Suspensionen, d.h. mit Suspensionen, die Partikel mit Grössen bis hinab in den Nanometer Bereich umfassen, gearbeitet wird, die besonders schwer zu Durchmischen sind, bzw. bei welchen eine kontinuierlich gleich bleibende Durchmischung nur sehr schwer aufrecht erhalten werden kann. Besonders hier, aber nicht nur hier ist es von besonderer Bedeutung, dass konstante, d.h. stationäre Druckverhältnisse realisierbar sind, wie sie von Rotationspumpen bereitgestellt werden.This is especially important because e.g. in the semiconductor industry with increasingly finer suspensions, i. with suspensions that include particles with sizes down to the nanometer range, worked, which are particularly difficult to mix, or in which a continuously consistent mixing can be maintained very difficult. Especially here, but not only here, it is of particular importance that constant, i. E. stationary pressure conditions can be realized, as provided by rotary pumps.
Die Vorteile gegenüber einer aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtung, wie sie zum Beispiel in Fig. 1 dargestellt ist, liegen auf der Hand. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel ist die Durchmischung des Fluids im Vorratsbehälter durch den Rückfluss des Mediums vernachlässigbar klein und zudem direkt mit der Intensität der Nutzung des Fluids zwischen dem Ausgang der Pumpe und dem Rückflusspunkt in den Vorratsbehälter verkoppelt. Wird zum Beispiel viel Fluid zwischen dem Ausgang der Pumpe und dem Vorratsbehälter zur Nutzung, z.B. in einem Polierprozess, entnommen, so ist der Rückfluss des Fluids in den Vorratsbehälter klein, wodurch die ohnehin schlechte Durchmischung noch weiter reduziert wird.The advantages over a known from the prior art device, as shown for example in Fig. 1, are obvious. In the example shown in Fig. 1, the mixing of the fluid in the reservoir by the reflux of the medium is negligible and also coupled directly with the intensity of the use of the fluid between the pump outlet and the return point in the reservoir. For example, if there is much fluid between the outlet of the pump and the reservoir for use, e.g. taken in a polishing process, the backflow of the fluid into the reservoir is small, whereby the already poor mixing is reduced even further.
Aber selbst in dem extremen Fall, wenn zwischen dem Ausgang der Pumpe in der Vorrichtung der Fig. 2 und dem Rückflusspunkt in den Vorratstank kein Fluid entnommen wird, weil beispielsweise keine Nutzung des Fluids stattfindet, ist die Durchmischung des Fluids im Vorratstank durch den Rückfluss des Fluids immer noch unbrauchbar schlecht, weil die ganze Geometrie der Anordnung natürlich auf eine optimale Belieferung der Entnahmestellen mit Fluid zwischen dem Ausgang der Pumpe und dem Rückfluss in den Vorratstank ausgelegt ist und nicht auf eine optimale Durchmischung im Vorratstank. Der Rückfluss des Fluids in den Vorratstank dient eben nur der Rückführung von nicht genutztem Fluid in den Vorratstank zurück, so dass es nicht verloren ist, sondern für eine weitere Nutzung zur Verfügung steht.But even in the extreme case, when no fluid is withdrawn between the outlet of the pump in the device of FIG. 2 and the return point into the storage tank, for example because no use of the fluid takes place, the mixing of the fluid in the storage tank through the Reflux of the fluid still unusable bad, because the whole geometry of the arrangement is of course designed for optimal delivery of the sampling points with fluid between the outlet of the pump and the return flow into the storage tank and not on optimal mixing in the storage tank. The return flow of the fluid into the storage tank just serves to return unused fluid back to the storage tank so that it is not lost but is available for further use.
Die Austrittsöffnungen der erfindungsgemässen Rotationspumpe dienen jedoch ausschliesslich der optimalen Durchmischung des Fluids im Vorratstank, weil sie das Fluid unmittelbar aus dem Inneren des an sich geschlossenen Pumpengehäuses wieder unmittelbar in den Vorratstank zurückbefördern, so dass die Qualität der Durchmischung im Tank immer gleich bleibend gewährleistet ist, auch wenn, wie weiter unten noch erläutert wird, zusätzlich zu den Austrittsöffnungen am Pumpengehäuse noch eine Förderöffnung zur Förderung eines Teils des Fluids in eine Förderleitung vorgesehen ist. Das heisst, die Förderung des Fluids durch die Austrittsöffnungen in den Vorratstank findet unabhängig davon statt, dass die erfindungsgemässe Rotationspumpe in speziellen Ausführungsformen noch zusätzliche Aufgaben erfüllt, beispielsweise die gleichzeitige Förderung des Fluids in einen äusseren Pumpkreis zur Nutzung des Fluids in einer bestimmten Anwendung, zum Beispiel zur Politur eines Wafers.However, the outlet openings of the rotary pump according to the invention are used exclusively for optimal mixing of the fluid in the storage tank, because they directly convey the fluid directly from the interior of the closed pump housing back into the storage tank, so that the quality of the mixing in the tank is always ensured consistent, even if, as will be explained below, in addition to the outlet openings on the pump housing or a delivery opening for conveying a portion of the fluid is provided in a delivery line. This means that the delivery of the fluid through the outlet openings into the storage tank takes place independently of the fact that the rotary pump according to the invention fulfills additional tasks in special embodiments, for example the simultaneous delivery of the fluid into an external pumping circuit for the use of the fluid in a particular application, for Example for polishing a wafer.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist am Pumpengehäuse eine mit einer Druckleitung verbindbare Förderöffnung zum Fördern des Fluids in die Druckleitung vorgesehen. Wesentlich ist dabei, dass die Förderöffnung in keinem Fall identisch mit der Austrittsöffnung am Pumpengehäuse ist, da die Beförderung des Fluids durch die Austrittsöffnung in den Vorratsbehälter in jedem Fall vom Durchfluss des Fluids durch eine andere Öffnung des Pumpengehäuses, zum Beispiel von der Förderung des Fluids in die Druckleitung, in dem Sinne entkoppelt ist, dass die gesamte Menge an Fluid, die aus dem Pumpengehäuse über die Austrittsöffnung in den Vorratsbehälter befördert wird auch unmittelbar, das heisst leitungsfrei in den Vorratsbehälter gelangt. Es handelt sich also bei der Austrittsöffnung und der Förderöffnung in jedem Fall um zwei verschiedene, voneinander getrennte Öffnung im Pumpengehäuse.In a preferred embodiment, a feed opening connectable to a pressure line for conveying the fluid into the pressure line is provided on the pump housing. It is essential that the delivery opening in no case is identical to the outlet opening on the pump housing, since the transport of the fluid through the outlet opening in the reservoir in each case by the flow of fluid through another opening of the pump housing, for example, the promotion of the fluid in the pressure line, is decoupled in the sense that the entire amount of fluid that is transported from the pump housing via the outlet opening into the reservoir also directly, that is, leads into the reservoir without wires. It is therefore at the outlet opening and the delivery opening in in each case by two different, separate opening in the pump housing.
In einem speziellen Ausführungsbeispiel ist die Eintrittsöffnung und / oder die Austrittsöffnung in einem Deckel des Pumpengehäuses, insbesondere in einem demontierbaren Deckel des Pumpengehäuses vorgesehen und können z.B. einfach durch Bohrungen und / oder kurze röhrenartige Vorsätze, die in den Vorratsbehälter reichen, ausgebildet sein.In a specific embodiment, the inlet opening and / or the outlet opening is provided in a cover of the pump housing, in particular in a removable cover of the pump housing and may e.g. simply by holes and / or short tubular attachments that extend into the reservoir, be formed.
Im Speziellen haben die Eintrittsöffnung und / oder die Austrittsöffnung einen kreisförmigen Querschnitt und / oder einen ovalen Querschnitt und / oder einen gestreckten Querschnitt, insbesondere einen rechteckigen und / oder einen ringteilförmigen Querschnitt und / oder einen anderen Querschnitt und / oder eine Querschnittsfläche der Austrittsöffnung ist zwischen 10% und 100%, bevorzugt zwischen 30% und 70% im Speziellen zwischen 50% und 60% einer Querschnittsfläche der Eintrittsöffnung ist. D.h., bevorzugt ist die Querschnittsfläche der Austrittsöffnung kleiner als die Querschnittsfläche der Eintrittsöffnung. Dadurch kann sichergestellt werden, dass durch die Eintrittsöffnung jederzeit genug Fluid angesaugt werden kann, um auch mehrere Austrittsöffnungen gleichzeitig mit ausreichen Fluid zu beliefern, so dass stets eine gleichmässige und ausreichende Durchmischung des Fluids im Vorratsbehälter gewährleistet ist. Ausserdem kann ein verhältnismässig kleiner Durchmesser der Austrittsöffnungen dazu führen, dass das Fluid aufgrund eines Düsen Effekts die Austrittsöffnungen mit erhöhter Geschwindigkeit verlässt, wodurch eine gute Durchmischung im Vorratsbehälter weiter befördert wird.In particular, the inlet opening and / or the outlet opening have a circular cross-section and / or an oval cross-section and / or an extended cross-section, in particular a rectangular and / or a ring-shaped cross-section and / or another cross-section and / or a cross-sectional area of the outlet opening is between 10% and 100%, preferably between 30% and 70%, in particular between 50% and 60% of a cross-sectional area of the inlet opening. In other words, the cross-sectional area of the outlet opening is preferably smaller than the cross-sectional area of the inlet opening. This can ensure that enough fluid can be sucked through the inlet opening at any time in order to simultaneously supply a plurality of outlet openings with sufficient fluid, so that a uniform and adequate mixing of the fluid in the storage container is always ensured. In addition, a relatively small diameter of the outlet openings can cause the fluid due to a nozzle effect leaves the outlet openings at an increased speed, whereby a good mixing in the reservoir is further promoted.
Dabei kann in speziellen Fällen an der Eintrittsöffnung und / oder an der Austrittsöffnung ein Regulierungsmittel vorgesehen sein, mit welchen der Querschnitt der Eintrittsöffnung und / oder der Austrittsöffnung veränderbar ist, so dass der Durchfluss des Fluids durch die Eintrittsöffnung und / oder die Austrittsöffnung durch das regulierungsmittel regulierbar ist. Das Regulierungsmittel kann z.B. als Ventil, Blende, Shutter oder als ein anderes Regulierungsmittel an oder in der Eintrittsöffnung und / oder der Austrittsöffnung vorgesehen sein.In this case, a regulating means may be provided in special cases at the inlet opening and / or at the outlet opening, with which the cross section of the inlet opening and / or the outlet opening is variable, so that the flow of the fluid through the inlet opening and / or the outlet opening by the regulating means is adjustable. The regulating means may be provided, for example, as a valve, orifice, shutter or other regulating means at or in the inlet opening and / or the outlet opening.
Eine weitere Optimierung der Durchmischung im Vorratsbehälter kann beispielsweise auch dadurch erreicht werden, dass die Eintrittsöffnung und / oder die Austrittsöffnung in Bezug auf eine Achse des Pumpengehäuses unter einem vorgebbaren Winkel geneigt ist und / oder die Eintrittsöffnung als in Bezug auf das Pumpengehäuse nach aussen gerichteter Eintrittsstutzen, der zum Beispiel als kurzer röhrenförmiger Fortsatz ausgebildet sein kann, und / oder die Austrittsöffnung als in Bezug auf das Pumpengehäuse nach aussen gerichteter Austrittsstutzen, der ebenfalls zum Beispiel als kurzer röhrenförmiger Fortsatz ausgebildet sein kann, ausgeführt sein.A further optimization of the mixing in the storage container can also be achieved, for example, by tilting the inlet opening and / or the outlet opening at a predeterminable angle with respect to an axis of the pump housing and / or the inlet opening as an inlet connection piece directed outwards relative to the pump housing which may for example be formed as a short tubular extension, and / or the outlet opening as outwardly directed with respect to the pump housing outlet nozzle, which may also be formed, for example, as a short tubular extension be executed.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Rotationspumpe einen Stator zum Antreiben des Rotors auf, wobei der Rotor bezüglich des Stators mechanisch und / oder magnetisch, insbesondere berührungslos magnetisch gelagert ist und / oder die Rotationspumpe als lagerloser Motor ausgestaltet ist und / oder der Rotor als Integralrotor ausgestaltet ist und / oder der Rotor permanentmagnetisch ist.In a preferred embodiment, the rotary pump has a stator for driving the rotor, wherein the rotor is mechanically and / or magnetically, in particular non-contact magnetically mounted with respect to the stator and / or the rotary pump is designed as a bearingless motor and / or the rotor designed as an integral rotor is and / or the rotor is permanently magnetic.
Die Erfindung betrifft weiter einen hydrodynamischen Mischer mit einem Vorratsbehälter zur Aufnahme eines zu mischenden Fluids, wobei eine oben beschriebe erfindungsgemässe Rotationspumpe vorgesehen ist.The invention further relates to a hydrodynamic mixer with a reservoir for receiving a fluid to be mixed, wherein an above described inventive rotary pump is provided.
In einem Speziellen Ausführungsbeispiel ist die Rotationspumpe innerhalb des Vorratsbehälters, insbesondere vollständig innerhalb des im Vorratsbehälter befindlichen Vorrats an Fluid angeordnet. Das heisst, insbesondere braucht die Rotationspumpe nicht fest oder starr mit dem Vorratsbehälter verbunden zu sein, um einen erfindungsgemässen hydrodynamischen Mischer zu bilden.In a specific embodiment, the rotary pump is disposed within the reservoir, in particular completely within the reservoir in the reservoir of fluid. That is, in particular, the rotary pump need not be fixed or rigidly connected to the reservoir to form a novel hydrodynamic mixer.
In einem anderen Ausführungsbeispiel ist die Einstrittsöffnung der Rotationspumpe über eine Versorgungsleitung mit einem Versorgungstank verbunden, so dass der Rotationspumpe aus dem Versorgungstank das Fluid zuführbar ist und / oder das dem Vorratsbehälter aus einem Zusatzbehälter ein Zusatzstoff zuführbar ist. Das heisst, die Eintrittsöffnung der Rotationspumpe kann mit einem weiteren, extern angeordneten Versorgungstank verbunden sein, aus dem zum Beispiel mittels Schwerkraft Fluid in die Eintrittsöffnung der Rotationspumpe zuführbar ist, so dass das Fluid durch die Austrittsöffnung dem Vorratsbehälter zur Durchmischung und Nachbefüllung des Vorratsbehälters zuführbar ist.In another embodiment, the inlet opening of the rotary pump is connected via a supply line to a supply tank, so that the rotary pump from the supply tank, the fluid is supplied and / or the reservoir from an additional container, an additive can be supplied. That is, the inlet opening of the rotary pump can be connected to a further, externally arranged supply tank, from which for example by means of gravity Fluid in the inlet opening of the rotary pump can be supplied, so that the fluid through the outlet opening to the reservoir for mixing and refilling of the reservoir can be fed.
Bevorzugt, aber nicht notwendig ist die Eintrittsöffnung und / oder die Austrittsöffnung bei einem erfindungsgemässen hydrodynamischen Mischer in einem Deckel des Pumpengehäuses, insbesondere in einem demontierbaren Deckel des Pumpengehäuses vorgesehen, und / oder der Deckel des Pumpengehäuses ist an einer Wandung des Vorratsbehälters, insbesondere an einer Bodenfläche des Vorratsbehälters angeordnet, wobei im Speziellen der Deckel einen Teil der Wandung, bevorzugt einen Teil der Bodenfläche des Vorratsbehälters bildet.Preferably, but not necessary, the inlet opening and / or the outlet opening is provided in a hydrodynamic mixer according to the invention in a cover of the pump housing, in particular in a removable cover of the pump housing, and / or the lid of the pump housing is on a wall of the reservoir, in particular on one Bottom surface of the reservoir, wherein in particular the lid forms a part of the wall, preferably a part of the bottom surface of the reservoir.
In einem anderen Ausführungsbeispiel ist bei einem hydrodynamischen Mischer das Fluid über die Druckleitung an eine Entnahmestelle beförderbar und / oder es ist ein Mittel zum Steuern und / oder Regeln eines Fluidstroms, insbesondere zum Steuern und / oder Regeln eines Füllstands im Vorratsbehälter und / oder ein Mittel zum Steuern und / oder Regeln einer Menge an Zusatzstoff vorgesehen, wobei bevorzugt die Steuerung und / oder Regelung durch eine programmierbare Datenverarbeitungsanlage unterstützt bzw. vorgenommen werden kann.In another embodiment, in a hydrodynamic mixer, the fluid can be conveyed via the pressure line to a removal point and / or it is a means for controlling and / or regulating a fluid flow, in particular for controlling and / or regulating a fill level in the reservoir and / or a means provided for controlling and / or regulating an amount of additive, wherein preferably the control and / or regulation by a programmable data processing system can be supported or made.
Die erfindungsgemässe Rotationspumpe und / oder der erfindungsgemässe hydrodynamische Mischers wird dabei bevorzugt zum Bearbeiten von Suspensionen, insbesondere von Slurry, speziell in einem CMP-Prozess bei einer Waferproduktion oder der Produktion einer Computerfestplatte, und / oder zum Umwälzen und / oder Mischen und / oder Pumpen einer Suspension in einem Vorratsbehälter und / oder zum Auflösen und / oder Mischen eines Pulvers mit einem Fluid, und / oder zur Herstellung von Emulsionen, und / oder zum Durchmischen und / oder Durchlüften eines Bioreaktors verwendet.The rotary pump according to the invention and / or the hydrodynamic mixer according to the invention is preferred for processing suspensions, in particular of slurry, especially in a CMP process in a wafer production or the production of a computer hard disk, and / or for circulating and / or mixing and / or pumping a suspension in a storage container and / or for dissolving and / or mixing a powder with a fluid, and / or for producing emulsions, and / or for mixing and / or aerating a bioreactor used.
Dabei kann die erfindungsgemässe Rotationspumpe vor allem in solchen Fällen besonders vorteilhaft eingesetzt werden, wo das Fluid, zum Beispiel eine Suspension wie Slurry, zum verklumpen neigt und daher ständig in Bewegung gehalten werden muss. Die erfindungsgemässe Rotationspumpe verhindert dabei insbesondere die Bildung von Totzonen im Vorratsbehälter, verhindert also die Bildung von Bereichen, in denen das Fluid praktisch nicht in Bewegung ist, wodurch sie, wie erwähnt, besonders geeignet für den Einsatz bei zur Verklumpung neigenden Suspensionen ist.In this case, the rotary pump according to the invention can be used especially advantageously in cases where the fluid, for example a suspension such as slurry, tends to agglomerate and therefore has to be constantly kept in motion. The inventive rotary pump prevents in particular the formation of dead zones in the reservoir, thus preventing the formation of areas in which the fluid is practically not in motion, whereby it, as mentioned, is particularly suitable for use in suspending clumping suspensions.
Im Folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:
- Fig. 1
- eine Mischvorrichtung aus dem Stand der Technik;
- Fig. 2
- eine bekannte Mischvorrichtung mit Flügeln zur Strömungsbrechung;
- Fig. 2a
- eine Mischvorrichtung gemäss Fig. 2 ohne Flügel zur Strömungsbrechung;
- Fig. 3a
- ein erfindungsgemässer hydrodynamischer Mischer;
- Fig. 3b
- ein Mischer gemäss Fig. 3a mit lagerlosem Motor;
- Fig. 3c
- ein Mischer gemäss Fig. 3a mit Druckleitung
- Fig. 3d
- ein Mischer gemäss Fig. 3c mit lagerlosem Motor;
- Fig. 4
- ein Vorratsbehälter mit einer erfindungsgemässen Rotationspumpe;
- Fig. 5a - e
- fünf verschiedene Ausführungsvarianten eines Deckels eines Pumpengehäuses;
- Fig. 6
- eine Abgabevorrichtung mit einer erfindungsgemässen Rotationspumpe.
- Fig. 1
- a mixing device of the prior art;
- Fig. 2
- a known mixing device with wings for flow refraction;
- Fig. 2a
- a mixing device according to Figure 2 without wings for flow refraction.
- Fig. 3a
- a hydrodynamic mixer according to the invention;
- Fig. 3b
- a mixer according to Fig. 3a with bearingless motor;
- Fig. 3c
- a mixer according to Fig. 3a with pressure line
- Fig. 3d
- a mixer according to Figure 3c with bearingless motor.
- Fig. 4
- a storage container with a rotary pump according to the invention;
- Fig. 5a - e
- five different embodiments of a lid of a pump housing;
- Fig. 6
- a dispensing device with a rotary pump according to the invention.
Die Fig. 1, 2 und 2a beziehen sich auf den Stand der Technik und wurden eingangs bereits eingehend diskutiert, so dass sich an dieser Stelle eine weitere Beschreibung dieser Figuren erübrigt.1, 2 and 2a relate to the prior art and have already been discussed in detail at the beginning, so that at this point a further description of these figures is unnecessary.
Fig. 3a zeigt in schematischer Weise ein einfaches erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen hydrodynamischen Mischers.Fig. 3a shows schematically a simple first embodiment of an inventive hydrodynamic mixer.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3a handelt es sich um einen reinen hydrodynamischen Mischer 100, der nur zur Durchmischung des Fluid dient und nicht zur gleichzeitigen Erzeugung einer zusätzlichen Pumpleistung, zum Beispiel in einen externen Versorgungskreis. Der hydrodynamische Mischer 100 umfasst dabei einen Vorratsbehälter 8 zur Aufnahme eines Fluids 4, zum Beispiel eines Slurrys 4. Der Vorratsbehälter 8 ist auf ein Pumpengehäuse 2 einer Rotationspumpe 1 montiert, so dass der Deckel 11 des Pumpengehäuses 2 eine Bodenplatte des Vorratsbehälters 8 bildet.In the embodiment of Fig. 3a is a pure
Wie durch die gestrichelten Pfeile 611 angedeutet, wird im Betriebszustand durch die Eintrittsöffnung 6 das Fluid 4 in das Pumpengehäuse 2 eingebracht und durch die Rotationspumpe 1 durch die Austrittsöffnungen 7, wie durch die Pfeile 711 gezeigt, in den Vorratsbehälter 8 zurückgepumpt, wodurch eine sehr gute Durchmischung des Fluids 4 im Vorratsbehälter 8 erreichbar ist.As indicated by the dashed
Es hat sich dabei gezeigt, wie bereits erwähnt, dass für die vorliegende Erfindung Rotationspumpen entscheidend sind, da sie konstante, d.h. stationäre Druckverhältnisse liefern. Das ist besonders wichtig, weil z.B. in der Halbleiterindustrie mit immer feineren Suspensionen, d.h. mit Suspensionen, die Partikel mit Grössen bis hinab in den Nanometer Bereich umfassen, gearbeitet wird, die besonders schwer zu Durchmischen sind, bzw. bei welchen eine kontinuierlich gleich bleibende Durchmischung nur sehr schwer aufrecht erhalten werden kann. Besonders hier, aber nicht nur hier, ist es von besonderer Bedeutung, dass konstante, d.h. stationäre Druckverhältnisse realisierbar sind, wie sie von Rotationspumpen bereitgestellt werden.It has thus been found, as already mentioned, that rotary pumps are crucial to the present invention, since they are constant, ie. deliver stationary pressure conditions. This is especially important because e.g. in the semiconductor industry with increasingly finer suspensions, i. with suspensions that include particles with sizes down to the nanometer range, worked, which are particularly difficult to mix, or in which a continuously consistent mixing can be maintained very difficult. Especially here, but not only here, it is of particular importance that constant, i. E. stationary pressure conditions can be realized, as provided by rotary pumps.
Die Fig. 3b zeigt einen Mischer 100 gemäss Fig. 3a, der mit einem lagerlosen Motor ausgestattet ist. Bei diesem speziellen Ausführungsbeispiel umfasst in an sich bekannter Weise die Rotationspumpe 1 einen Stator 12 zum Antreiben des Rotors 3, wobei der Rotor 3 bezüglich des Stators 12 mechanisch und / oder magnetisch, insbesondere berührungslos magnetisch gelagert ist. D.h. die Rotationspumpe 1 ist bevorzugt als lagerloser Motor 13 ausgestaltet, wobei im Speziellen der Rotor 3 als Integralrotor 3 ausgestaltet sein kann und bevorzugt permanentmagnetisch ist. Eine solche Rotationspumpe 1, die als Antrieb einen berührungslos magnetisch gelagerten Rotor 3 umfasst, ist immer dann besonders vorteilhaft, wenn mechanisch aggressive Flüssigkeiten gepumpt werden müssen, also Suspensionen mit mechanisch aggressiven Teilchen, die bei gewöhnlichen, mechanisch gelagerten Pumpen sehr schnell zur Zerstörung der mechanischen Lager und anderer Komponenten der Pumpe führen können. Aber auch wenn hochreine Flüssigkeiten oder hochempfindliche Flüssigkeiten oder Fluide aus der Chemie, dem pharmazeutischen Bereich, der Medizin, z.B. Blut oder andere empfindliche und / oder hochreine Stoffe gefördert werden müssen, eignet sich der Einsatz eines lagerlosen Motors gemäss Fig. 3b bzw. gemäss Fig. 3d in besonderer Weise.Fig. 3b shows a
In den Fig. 3c und Fig. 3d ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen hydrodynamischen Mischers gem. Fig. 3a dargestellt, wobei bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 3c und 3d zusätzlich eine Förderöffnung 10 vorgesehen ist, die mit einer Druckleitung 9 verbindbar ist, so dass durch die Rotationspumpe 1 zusätzlich ein äusseres Tool mit Fluid versorgt werden kann. Z.B. kann das äussere Tool eine Polierstation sein, die zum Polieren von Wafern dient oder jede andere Einrichtung sein, der das gut durchmischte Fluid 4 zugeführt werden muss. Das Beispiel der Fig. 3d ist dabei lediglich eine spezielle Ausführungsform gemäss Fig. 3c, welches als Rotationspumpe 1 eine Rotationspumpe 1 mit lagerlosem Motor, wie unter Fig. 3b bereits beschrieben, umfasst. Wesentlich ist nochmals zu betonen, dass die Förderöffnung 10 und die Austrittsöffnung 7 keinesfalls identisch sind, dass diese auch nicht in umittelbarer Verbindung stehen, wie das z.B. bei der aus dem Stand der technik bekannten Ausführung der Fig. 1 der Fall ist, sondern das Fluid 4 nur mittelbar, z.B. über das Pumpengehäuse 2, von der Austrittsöffnung 7 zur Förderöffnung 10, oder umgekehrt, gelangen kann.FIGS. 3c and 3d show a further exemplary embodiment of a hydrodynamic mixer according to the invention. 3a, wherein in the embodiments of FIGS. 3c and 3d additionally a
Ebenfalls muss nochmals betont werden, dass alle erfindungsgemässen Rotationspumpen 1, Rotationspumpen 1 mit im wesentlichen geschlossenen Pumpengehäuse 2 sind, was diese wesentlich vom Stand der Technik, wie er zum Beispiel in Fig. 2 dargestellt ist, unterscheidet.It must also be emphasized once again that all the rotary pumps 1 according to the invention are
In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen hydrodynamischen Mischers 100 mit Rotationspumpe 1 dargestellt, bei welchem die Rotationspumpe 1 komplett innerhalb des Vorratsbehälters 8 platziert ist. Die Rotationspumpe 1 kann dabei am Vorratsbehälter 8 mit in Fig. 4 nicht dargestellten Fixierungsmitteln, z.B. mit Schrauben, fixiert sein, oder einfach ohne am Vorratsbehälter 8 fixiert zu sein, einfach im Vorratsbehälter abgelegt sein. Bei dem speziellen Ausführungsbeispiel der Fig. 4 umfasst der Mischer 100 zusätzlich eine mit einer Druckleitung 9 verbundene Förderöffnung 10, so dass zusätzlich zur Durchmischung des Fluids 4, was symbolisch wieder analog zu den Fig. 3a - 3d durch die Pfeile 611 und 711 dargestellt ist, mit der Rotationspumpe 1 gleichzeitig Fluid 4 zur weiteren Verarbeitung über die Druckleitung 9 aus dem Vorratsbehälter 8 heraus beförderbar ist.FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of a
Es versteht sich, dass in einem anderen Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 4 auch eine Rotationspumpe 1 im Vorratsbehälter 8 platziert sein kann, die keine zusätzliche Förderöffnung 10 aufweist und somit nur der Durchmischung des Fluids 4 dient.It is understood that in another embodiment according to FIG. 4, a
Ausserdem ist es möglich, dass, wie in Figur 4 schematisch dargestellt, auch radiale Eintrittsöffnungen 6 und / oder radiale Austrittsöffnungen 7 vorgesehen sein können, was in bestimmten Fällen die Durchmischung des Fluid s4 im Vorratsbehälter 8 deutlich verbessern kann.In addition, it is possible that, as shown schematically in Figure 4, also
Ein besonderer Vorteil der Ausführungsvariante gemäss Fig. 4 liegt natürlich in der ausserordentlichen Flexibilität der Anordnung. Die Rotationspumpe 1 kann auf besonders einfache Weise im Vorratsbehälter 8 platziert oder aus diesem wieder entfernt werden, ohne dass aufwendige Montagearbeiten notwendig sind, so dass vor allem der Austausch der Rotationspumpe 1 bzw. die Reparatur oder Wartung einer solchen Anlage besonders einfach und kostengünstig durchführbar ist.Of course, a particular advantage of the embodiment according to FIG. 4 lies in the extraordinary flexibility of the arrangement. The
In den Fig. 5a - Fig. 5e sind beispielhaft fünf verschiedene Ausführungsvarianten eines Deckels 11 eines Pumpengehäuses 2 schematisch dargestellt, die je nach Anforderung, d.h. je nach Art oder Eigenschaft des Fluids 4, Durchmischbarkeit des Fluids 4, Grösse oder Geometrie des Vorratsbehälters 8, oder je nach dem ob von der zugehörigen Rotationspumpe 1 zusätzlich über eine Förderöffnung 10 eine Pumpleistung in einen äusseren Kreis geleistet werden muss oder nicht, usw., besondere Vorzüge aufweisen.In FIGS. 5a-5e, by way of example, five different embodiments of a
Die Eintrittsöffnung 6 und die Austrittsöffnung 7 kann wie z.B. in Fig. 5a, 5b und 5c dargestellt einen kreisförmigen Querschnitt 61, 71, oder die Austrittsöffnung 7 kann gemäss Fig. 5e einen ovalen, ringteilförmigen bzw. einen gestreckten Querschnitt 63, 73, insbesondere gemäss Fig. 5d einen rechteckigen Querschnitt 63, 73 aufweisen. Selbstverständlich sind auch alle möglichen geeigneten Kombinationen der gezeigten Formen, sowohl an den Eintrittsöffnungen 6 als auch an den Eintrittsöffnungen 7 möglich. Insbesondere können mehr als eine Eintrittsöffnung 6 und mehr oder weniger als 4 Austrittsöffnungen 7, jeweils in allen möglichen Variationen und Kombinationen, vor allem, aber nicht nur, der in den Fig. 5a - 5e gezeigten speziellen Ausführungsformen von Querschnittsflächen 61, 71 und / oder Eintrittsstutzen 6 und / oder Austrittsstutzen 7 vorteilhaft verwendet werden. Es versteht sich, dass die Eintrittsstutzen 6 und / oder die Austrittsstutzen 7 auch erheblich in den Vorratsbehälter 8 hineinreichen können, so dass eine noch bessere Durchmischung des Fluids 4 erreichbar ist. So können die Eintrittsstutzen 6 und / oder die Austrittsstutzen 7 z.B. durch Schläuche und / oder Rohre verlängert sein, wobei die Schläuche oder Rohre in einer bestimmten Weise im Vorratsbehälter 8 verteilt sein können, so dass die Durchmischung noch weiter optimiert wird.The
Bevorzugt ist eine Querschnittsfläche 71, 72, 73 der Austrittsöffnung 7 zwischen 10% und 100%, bevorzugt zwischen 30% und 70% im speziellen zwischen 50% und 60% einer Querschnittsfläche 61, 62, 63 der Eintrittsöffnung 6 ist und / oder an der Eintrittsöffnung 6 und / oder an der Austrittsöffnung 7 ein in den Fig. 5a - 5e nicht dargestelltes Regulierungsmittel vorgesehen, mit welchen der Querschnitt 61, 62, 63 der Eintrittsöffnung 6 und / oder der Querschnitt 71, 72, 73 der Austrittsöffnung 7 veränderbar ist, so dass der Durchfluss des Fluids 4 durch eine Eintrittsöffnung 6 und / oder durch eine Austrittsöffnung 7 regulierbar ist, bzw. auf einen vorgebbaren Wert einstellbar ist.Preferably, a cross-sectional area 71, 72, 73 of the
Selbstverständlich ist es auch möglich, dass z.B. der Winkel α, unter dem der Austrittstutzen 700 und / oder ein Eintrittsstutzen 600 gegen eine Achse A des Pumpengehäuses 2 geneigt sein kann, durch geeignete Mittel variierbar, bzw. auf einen vorgebbaren Wert einstellbar sein kann, wodurch zum Beispiel die Durchmischung des Fluids 4 im Vorratsbehälter 8 weiter optimierbar sein kann.Of course, it is also possible that e.g. the angle α, under which the
In Fig. 6 ist schliesslich schematisch eine komplette Abgabevorrichtung 1000 mit einem erfindungsgemässen hydraulischen Mischer 100 mit Rotationspumpe 1 dargestellt.Finally, FIG. 6 schematically shows a
Die Abgabevorrichtung 1000 der Fig. 6 umfasst einen Vorratstank 8 der z.B. ein Fluid 4 in Form eines Slurrys 4 enthält, das zum Beispiel zur Politur eines Wafers dient, der in einer nicht dargestellten Poliervorrichtung poliert werden soll, die zur Zuleitung des Fluids 4 mit der Entnahmestelle 13 in Verbindung steht. Dazu wird das Slurry 4 durch die erfindungemässe Rotationspumpe 1 aus dem Vorratsbehälter 8 über die Förderöffnung 10 in die Druckleitung 9 gepumpt, die im vorliegenden Fall als Ringleitung 90 ausgebildet ist, so dass Fluid 4, das nicht an einer der Entnahmestellen 13 entnommen wurde, zur weiteren Verwendung über die Ringleitung 90 und die Rücklauföffnung 80 in den Vorratsbehälter 8 zurückführbar ist.The
Gemäss der vorliegenden Erfindung, wird durch die Rotationspumpe 1 das Fluid 4 im Vorratsbehälter 8 gleichzeitig optimal durchmischt, indem in die Rotationspumpe 1, wie bereits oben detailliert beschrieben, über die Eintrittsöffnung 6, gemäss dem Pfeil 611, Fluid 4 in das Pumpengehäuse 2 der Roationspumpe 1 eingebracht wird und durch die Austrittsöffnungen 7 zur Durchmischung des Fluids 4 wieder in den Tank zurückbefördert wird.According to the present invention, the
Es versteht sich, dass alle oben beschriebenen erfindungsgemässen Ausführungsbeispiele nur beispielhaft bzw. exemplarisch zu verstehen sind und die Erfindung insbesondere, aber nicht nur, alle geeigneten Kombinationen der beschriebenen Ausführungsbeispiele umfasst.It is understood that all embodiments of the invention described above are to be understood as exemplary only or by way of example, and the invention particularly, but not exclusively, includes all suitable combinations of the described exemplary embodiments.
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