PT88799B - Isolamento dinamico e acostagem sem contacto - Google Patents

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Description

Um pedaço de material semi-condutor (Silício monocristalino , por exemplo) é submetido a múltiplos tratamentos fisico-químicos antes de se tornar num componente eléctrico (transístor, circuito integrado, etc.).
Estes tratamentos são realizados no interior de recintos fechados a fim de se poder trabalhar numa atmosfera estritamente controlada e em particular sem poeiras .
É necessário poder transferir as poças de um recinto fechado para outro recinto fechado, sem que haja ruptura do isolamento e sem que haja risco de contaminação, por meio de um recinto fechado móvel.
Ê fácil promover a criação de uma atmosfera controlada através da utilização de portas estanques (por meio de aperto de uma junta de vedação).
A experiência mostra que todas as soluções mecânicas são boas para a manutenção de uma atmosfera controlada mas desastrosas sob o ponto de vista da poluição produzida pelas poeiras.
Com efeito todas as portas estanques implicam o esmagamento das juntas de vedação, a existência de atritos e a necessidade de se proceder a apertos mecânicos, e todas estas operações vão provocar a formação de poeiras. A abertura das portas, depois de realizada a operação de acostagem, é uma operação ainda mais perniciosa uma vez que a parte exterior em porta vai ficar colocada, quando esta é aberta,
-4no interior do recinto fechado.
O presente invento resolve o problema da atmosfera controlada por meio de um processo de obstrução dinâmico e o problema das poeiras por meio da supressão de todas as peças mecânicas tais como juntas de vedação das portas, ferrolhos, etc.
Uma das características principais do invento é aquela que consiste no facto de o recinto fechado se encontrar em ligeira sobrepressão e compreender uma abertura na extremidade de um elemento tubular aplicado no recinto fechado.
A ligeira sobrepressão promove a criação de uma corrente gasosa através do recinto fechado e como se pretende limitar a velocidade dessa mesma corrente é conveniente trabalhar com sobrepressão inferiores a 10 pascal (equivalente a um milímetro de coluna de água).
A existência de uma fenda (ou de várias fendas) no elemento tubular situada junto ã abertura desse mesmo demento tubular permite proceder-se à insuflação de um gás de maneira a promover-se a formação de uma cortina contínua de gás que vai separar o recinto fechado do exterior.
Uma outra característica importante do invento é, aquela que consiste na insuflação de uma corrente gasosa fraca (sob o ponto de vista do seu caudal e em comparação com o caudal que é insuflado através da fenda) atra-
vés de uma placa de material aglomerado (ou de várias placas
deste tipo' lar . ) situada entre a fenda e a abertura da parte tubu-
A descrição irá ser feita em corres.pondência com as figuras anexas em que:
-5a Figura 1 é uma vista em perspectiva de um recinto fechado e de um prolongamento tubular de secção rectangular ;
a Figura 2 é uma vista em perspectiva de um recinto fechado e de um prolongamento tubular da secção circular;
a Figura representa, numa vista em corte, o principio de criação das cortinas contínuas;
a Figura4 é uma vista em perspectiva das cortinas contínuas no caso de um tubo rectangular;
a Figura 5 é uma vista em corte e em pormenor de uma fenda;
a Figura 6 representa, numa vista em perspectiva, a operação de acostagem sem contacto;
a Figura 7 mostra, numa vista em corte, a deformação das cortinas de acostagem; e a Figura 8 é uma vista em perspectiva e em corte parcial a cortina única que sai de uma fenda contínua no caso de um tubo circular.
invento diz respeito a um processo de isolamento de um recinto fechado (1) que se acha dotado de um prolongamento que pode apresentar a forma de um tubo rectangular, representado na Figura 1 com o número de referência (2), ou de um tubo circular, representado na Figura 2 com o número de referência (3).
A face anterior do tubo é aberta: na Figura 1 a referida face é uma abertura destituída de porta.
Para simplificar será descrito de uma forma pormenorizada a organização interior do tubo no caso em que este é rectangular e indicar-se-ão em seguida os pontos particulares da organização interior do tubo circular.
principio do invento consiste em substituir uma porta material por uma ou várias cortinas gasosas contínuas, conforme se acha representado na Figura 3.
O recinto fechado (1) encontra-se a uma pressão superior à pressão da atmosfera exterior (4), e gue se traduz por uma corrente gasosa regular (7) que entra no tubo (2).
Nas duas faces opostas do tubo (2), junto à abertura (5), está prevista a existência de uma fenda (6), paralela à aresta (AB) (Figura 1) e ocupando toda a largura interior do tubo; a fenda vai desembocar no interior do tubo (2).
No caso da Figura 1 existe portanto uma fenda na face (ABFE) e uma fenda na face (DCGH), sendo estas duas fendas paralelas à aresta (AB).
Foram escolhidas as faces anteriormente referidas para nelas serem praticadas as fendas devido ao facto de ser mais vantajoso colocar estas fendas nas faces de maiores dimensões.
A posição vertical, na horizontal, das faces não tem importância, conforme é demonstrado de uma forma evidente pela possibilidade de se poder trabalhar com um tubo circular.
Em cada uma das faces correspondentes, a fenda (6) é alimentada com gás através de uma câmara (8) dotada de uma admissão de gás (9). Entre a fenda e a aresta do tubo, a aresta (AB) por exemplo, está prevista a existência de uma segunda câmara (10), dotada de uma admissão de gás (11) , em cada uma das faces que se acham dotadas de uma fenda.
A câmara (10) é fechada do lado interior do tubo (2) por meio de uma placa de material poroso (12) . É conveniente fechar também a câmara (10) do lado da abertura do tubo por meio de uma placa porosa (13). E possível utilizar-se também uma placa trabalhada por processos mecânicos a fim de se poder reunir numa única peça os componentes (12) e (13).
O funcionamento deste dispositivo é o seguinte: - o caudal gasoso (7) faz encurvar a cortina (14) que sai através da fenda (6). Uma parte do débito (7) entra na cortina (14 )z uma outra parte sai paralelamente ao plano mediano segundo uma direcção e um sentido tais como os da seta (15 ) .
A zona (16) situada entre a cortina (14) e a face interior do tubo do ao facto de do à sua volta por exemplo os o jacto segundo da seta (14 ) aspirar uma direcção (17).
encontra-se em depressão devio gás situatais lateralmente um sentido como da zir-se por uma bo (2), com os entrada
A depressão de ar exterior consequentes riscos de iria traduA fim de se para o interior poluição.
do tuminimizar ou mesmo anular insufla-se um porosas (12) e modo a suprimir
13). Regula-se o caudal de adessa depressão.
Na Figura 4 encontra-se representada a forma das duas cortinas contínuas (20) e (21) que saem das duas fendas opostas, como por exemplo as fendas (6).
Para simplificar o desenho, a Figura 4 não compreende senão umas linhas de esboço esquematizado o tubo (2).
Convém não esquecer que todo o espaço existente entre as duas cortinas (20) e (21) se acha cheio pela corrente (15) proveniente da supressão do recinto fechado e que entra no tubo (2) segundo uma direcção e um sentido tais como os da seta (7? .
A totalidade da superfície da abertura é atravessada em qualquer um dos seus pontos por um ou vários flancos gasosos. Não existe nenhuma zona da abertura, mesmo na proximidade das arestas, que não seja atravessada por um ou por vários fluxos. A partir deste facto é fácil de concluir que não existe qualquer possibilidade de entrada de ar, de poeiras, etc. , do exterior para o interior.
realização pormenorizado situada junto da abertura câmara (8) e a admissão de (6) através do espaço (24) (23 ) .
Figura de uma (5 ) . gás representa um modelo de parte de uma face do tubo Voltamos aqui a encontrar (9) em comunicação com a praticado entre as peças
A fenda (6) é trabalhada na segundo uma direcção obliqua em direcção à abertura do tubo.
(2)T fenda (22 ) (23 ) peça exterior
Utiliza-se geralmente um valor próximo de 30 graus para o ângulo (26) com a perpendicuLar (25) à parede.
-9Na figura pode ver-se também a câmara e gás (11) e as placas porosas (12) e
placa (12) lado de dentro do tubo (2); a sobre a face de saída do tubo (2), face (ABCD) da Pode ser útil gue a placa (13) fique ligeiramente no exterior do tubo.
através da placa (13) terior da placa (13).
placa fecha a câmara (10) (13) fecha a câmara
Desta maneira a tem o efeito de corrente de pelo (10)
Figura saliente manter limpa ar que sai a face exConforme seja a natureza do meio poroso, assim as peças (12) e (13) serão duas peças distintas ou duas partes de uma mesma peça.
quando se faz aproximar um do outros dois recintos fechados , tal como se acha representado na Figura 6, poêm-se exactamente face a face e no prolongamento um do outro os tubos de cada um dos recintos fechados. É evidente que os tubos devem ter estreitamente as mesmas dimensões e a mesma forma geométrica. Além disso as faces (ABCD) e (A'B'C'D') devem ser paralelas.
A distância (a) entre estas faces deve ser escrupulosamente sua eficácia total s máximo desta d valor valor da secção de passagem para a totalidade dos gases gue são expelidos a partir dos dois recintos fechados e por conseguinte o valor da velocidade de escoamento dos referidos gases.
Na medida em que a experiência que essa velocidade deve ser superior a a partir daí é fácil
de calcular o correspondente valor de aQ. Designado por Q o caudal total de todos os gases gue são expelidos a partir do conjunto formado pelos dois recintos fechados e pelos dois tubos, e por p o perímetro de um tubo, teremos então, em unidades coerentes, a = Q/pV .
o o
A aproximação entre os tubos dos dois recintos fechados vai fazer deformar os jactos gasosos, conforme mostra a Figura 7.
espaço entre (AB) e (A'B') é inteiramente preenchido pela comparação de três cortinas gasosas.
- a cortina (27) proveniente da fenda superior do recinto fechado gue se acha situado no lado esquerdo da figura,
- a cortina (28) proveniente da fenda superior do recinto fechado que se acha situado no lado direito da figura ,
- a cortina (29) composta pela reunião dos caudais do lado direito e do lado esquerdo criados pela sobrepressão em cada um dos recintos fechados /corrente marcada pela seta (7) 7.
As cortinas (27) e (28) são encurvadas pela cortina (29) e são no máximo tangentes a fim de deixarem passar entre elas a referida cortina (29).
O raciocínio é exactamente o mesmo para a zona (CDC'D').
No que respeita à zona (AADD') temos que ela é bloqueada por um muro constituído pelas faces latareais das correntes (27), (28) e (29).
-11Ο mesmo raciocínio se aplica à zona (BB’CC' ) .
Constata-se assim que as quatro faces livres, tais como a face (ΑΒΒΆΊ, se acham inteiramente protegidas e que nenhum gás ou corfusculo poderá' entrar através das diversas correntes para o interior do tubo de qualquer um dos recintos fechados.
È possível, no momento da acostagem , diminuir os caudais gasosos de um ou dos dois recintos fechaâos a fim de fazer diminuir a velocidade de saída no intervalo entre os dois recintos fechados. Em particular, quando os recintos fechados são ambos colocados num meio ambiente onde os movimentos de convecção são fracos. não é conveniente estabelecer uma grande velocidade de saída.
raciocínio aplica-se nos dois sentidos: no caso de se considerar um recinto fechado isolado, na situação de parado, o conjunto dos caudais de saida dao uma velocidade de saida V. Se o recinto fechado se deslocar s a uma velocidade V será preciso aumentar os caudais para fazer aumentar Vg e compensar V.
Como, de uma maneira geral, V é bastante menor do que V , bastará adicionar o valor de V ao vas lor de V .
s
Chama-se a atenção para o facto de que a Figura 7 é uma vista em corte que representa as correntes gasosas deformadas que se verificam no momento da acostagem, tanto no caso dos tubos rectangulares como dos tubos circulares.
EXEMPLO DE REALIZAÇÃO rectangular de secção
Um recinto fechado termina num tubo interior 172x200 mm .
O caudal no interior do tubo, repre3 sentado pela seta (7), é de 30 m /h; cada fenda, com um comprimento de 200 mm e uma largura de 0,8 mm, é aberta à máquina numa peça (23) com uma espessura de 3 mm.
O ângulo (26) entre a perpendicular à parede do tubo e o eixo da fenda é de 30°. O caudal de ar filtrado na admissão (9) é regulado para um valor de 3,5 m3/h para cada fenda.
As placas de material poroso são constituídas por um metal aglomerado de transparência 0,2 (numa secção perpendicular à direcção do escoamento através da placa , a relação entre a superfície dos poros cortados e a su perfície total é igual a 0,2).
Cada placa (12) mede 200 mm, com uma espessura de 1 mm.
Cada placa (13) mede 200 mm χ 5 mm, com uma espessura de 5 mm.
Na realidade as peças (12) e (13) foram trabalhadas de maneira a constituírem uma só peça.
Através da admissão (11) é insuflado para o interior de cada câmara (10) um caudal de 1 m3/h de ar filtrado.
A acostagem entre dois recintos fechados que são rematados por tubos rectangulares idênticos de dimensões interiores 172 mm χ 200 mm deve fazer-se a uma distância inferior a a = 100 mm, o que assegura uma velocidade de saída dos gases superior a 0,3 m/s.
-13No exemplo aqui apresentado é utilizado um tubo rectangular mas a descrição permite compreender que o processo se aplica tão bem a um tubo rectangular como a um tubo circular. Evidentemente que é possível admitir uma ligeira deformação elíptica no caso de um tubo circular ou um ligeiro abaulamento das faces no caso de um tubo de secção rectangular.
É igualmente interessante notar que a natureza e a qualidade dos diferentes gases utilizados neste processo podem ser diferentes.
O recinto fechado encontra-se em sobrepressão criada por tubo segundo direcção são alimentadas
As fendas (7 ) .
vés da admissão porosos (12.13 ) (10 ) através da um gás ’ G1 e sentido que se escoa no interior do representados pelas setas por um gás G2 que entra atra0 caudal que passa através dos meios na câmara é assegurado pelo gás G3 que admissão (11 ) .
entra escolha da natureza e do pureza do gás G1 depende do recinto fechado e não do tratamento em curso no grau de interior processo que constitui o tem por conseguinte que ver com o objecto do presente invento.
No que diz respeito aos gases G2 e G3 diremos que poderão ser normalmente constituídos (tanto um como o outro) por ar filtrado. Não existe com efeito nenhuma possibilidade de que os gases que saem através das fendas ou dos meios porosos possam entrar para o interior do recinto fechado; em particular, a corrente (7) protege o recinto fechado contra esse risco. Isto permite portanto utilizar um gás particularmente económico, tal como por exemplo o ar atmosférico filtrado, para assegurar uma parte importante dos caudais gasosos.
Esta possibilidade é particularmente
interessante no caso dos recintos fechados móveis utilizados' em operações de transferência. Neste caso não se faz tratamento de gás que pode ser fornecido ao recinto fechado por meio de um ventilador e de filtros que se deslocam com o próprio recinto fechado.

Claims (8)

  1. REIVINDICAÇÕES lâ. - Processo de isolamento, em relação à poluição exterior, de um recinto fechado que compreende ou ao qual pode ser adaptado um tubo que desemboca no referido recinto fechado através de uma das suas extremidades e que apresenta a outra extremidade aberta, caracterizado por:
    - se praticar na parede do referido tubo e na vizinhança da abertura formada pela referida extremidade aberta pelo menos uma fenda disposta num plano perpendicular ao eixo do referido tubo e inclinada em direcção à referida abertura e através da referida fenda se introduzir um gás de maneira a insuflar no interior do referido tubo uma cortina contínua do referido gás ,
    - se dispor sobre a zona da superfície interior da parede do referido tubo situada entre a referida fenda e a referida abertura pelo menos uma placa porosa e se introduzir através da(s) referida(s) placa(s) porosa(s) um gás que determina a formação de uma fraca corrente gasosa capaz de anular o vácuo criado pela referida cortina gasosa que sai através da referida fenda,
    - se manter o referido recinto fechado em ligeira sobrepressão de maneira a promover-se a criação de uma corrente gasosa que vai percorrer o referido tubo e que vai faser com que aís) cortina(s) de gás que sai(saem) através da referida fenda seja(m) desviada(s) em direcção à referida abertura do referido tubo.
  2. 2â. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido tubo ter uma secção rectangular . por em cada uma das duas fendas opostas do referido tubo se encontrar situada uma fenda que é alimentada com gás através de uma câmara e por cada uma das referidas fendas ocupar todo o comprimento interior do referido tubo.
  3. 3ã. - Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por as referidas fendas se encontrarem situadas nas duas maiores faces do referido tubo rectangular.
  4. 4â. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido tubo ter uma secção circular, por a referida fenda ser continua e dar uma volta completa em torno do referido tibo, por existir uma câmara através da qual é fornecido ga's à referida fenda e que se acha disposta sobre a superficie exterior da parede do referido tubo dando uma volta completa em torno do referido tubo, por existir uma placa porosa que da' uma volta completa em torno do referido tubo e outra placa porosa que va' determinar a formação de um rebordo continuo na zona da referida abertura , e por existir uma outra câmara através da qual é fornecido gás à referida placa porosa e que dá uma volta completa em torno do referido tubo.
  5. 5â. - Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a velocidade do gás que sai através da(s) referida(s) fendais ) ser pelo menos dez vezes superior à do gás que sai através da referida placa porosa.
  6. 6â. - Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a distância de acostagem entre dois recintos fechados dotados de tubos idênticos ser regulada de maneira com que a velocidade do conjunto dos gases que saem dos dois recintos fechados vá ficar compreendida entre 0,3 e 0,6 m/s para uma atmosfera ambiente calma, e por os caudais dos gases que saem dos dois recintos fechados serem reduzidos para valores tão baixos quanto possível no caso de ser dificil atingir os valores ideais
    -17de velocidade de saida dos gases.
  7. 7ã. - Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a velocidade de saída dos gases através da referida abertura ser aumentada quando se procede à deslocação do recinto fechado a fim de se poder compensar a velocidade de deslocação.
  8. 8â. - Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores . caracterizado por a sobrepressão no interior do recinto fechado ser criada por meio da insuflação de um gás de elevado grau de pureza e por o gás que é fornecido através das referidas fenda(s) e placa(s) porosa(s) ser ar filtrado.
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