WO1994009349A1 - Anordnung zum anbringen eines druckmessgeräts an einen fluidbehälter oder eine fluidleitung - Google Patents

Anordnung zum anbringen eines druckmessgeräts an einen fluidbehälter oder eine fluidleitung Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to an arrangement for attaching a pressure measuring device to a fluid container or a fluid line, with a membrane which transmits the fluid pressure to a pressure transmission means.
  • a pressure measuring device is flanged to a corresponding opening provided on the container or the line.
  • the membrane delimiting the container or the line at this point is more or less bulged or indented, so that the pressure of a pressure transmission liquid in contact with the membrane changes depending on the deflection changes the membrane and thereby the display device of the pressure measuring device is controlled.
  • the invention is therefore based on the object of providing an arrangement of the type mentioned at the outset which prevents premature destruction of the pressure measuring device even in the case of aggressive fluids whose pressure is to be measured, and diffusion of foreign substances into the fluid whose pressure is measured should be prevented.
  • a flushing device is provided on the side of the membrane facing away from the fluid.
  • the rinsing device essentially removes all atoms, ions and molecules diffusing through the membrane so that they do not get into the pressure measuring device itself and can attack parts of the device there. Furthermore, the flushing device also precludes the fact that, conversely, atoms, ions or molecules can get from the pressure measuring device or the pressure transmission fluid of the pressure measuring device in the opposite direction through the membrane into the fluid whose pressure is to be measured. This reliably prevents contamination of the fluid in the container or in the line.
  • the flushing device has a flushing chamber through which a flushing fluid, for example water, is passed.
  • a flushing fluid for example water
  • a boundary surface of the rinsing chamber is preferably the membrane.
  • the rinsing fluid can be pumped through the rinsing chamber as a continuous rinse, or only periodically.
  • a particularly advantageous embodiment of the invention consists in providing a membrane breakage monitoring device. At least part of the flushing fluid is preferably fed to the membrane rupture monitoring device after passing through the flushing device. The concentration of at least one component of the fluid, the pressure of which is to be measured, in the rinsing fluid is then preferably determined in it. In this way it can be determined immediately if the membrane is destroyed or permeable, for example by the action of aggressive fluids. This is particularly advantageous when high-purity fluids are used, for example, for processing and producing semiconductor chips and wafers. The manufacturing process and the production can then be stopped immediately, so that the rejects can be kept low.
  • the pressure transmission means is a pressure transmission element connected to the membrane, which transmits the movement of the membrane to the pressure measuring device or its display device.
  • the fluid contained in the pressure measuring device, which also adjoins the membrane, is exchanged by the flushing device, which is preferably located in the vicinity of the membrane, so that substances diffusing through the membrane are removed in a short way.
  • the pressure transmission means is a pressure transmission fluid, preferably a liquid, which applies the pressure transmits the pressure measuring device or in the pressure measuring device to the display device.
  • the pressure transmission fluid is delimited from the flushing device by a further membrane.
  • the flushing fluid is separated from the pressure transmission fluid, so that the probability is still reduced that components of the fluid whose pressure is to be measured can get into the pressure measuring device and vice versa components in the pressure transmission fluid into the fluid whose Pressure to be measured can penetrate.
  • a further pressure transmission means for pressure transmission between the two membranes is preferably provided in the rinsing chamber.
  • the pressure transmission means is advantageously a granulate which transfers the pressure from one membrane to the other, but is permeable to the flushing fluid.
  • a pressure element such as a diaphragm seal pin, can also be provided as an alternative pressure transmission means in the rinsing chamber.
  • 1 shows an embodiment of the arrangement according to the invention with a flushing device and a granulate therein as pressure transmission means, in a schematic representation
  • 2 shows a further embodiment of the arrangement according to the invention with a flushing device and a diaphragm seal pin provided in the flushing device
  • 3 shows a conventional arrangement in schematic representation.
  • FIG. 3 shows a conventional arrangement for attaching a pressure measuring device 1 to a fluid container 2, which in the present case is a fluid line and through which a liquid chemical 3 flows in the direction indicated by the arrow.
  • a flange 4 is provided on the fluid container 2, the opening of which is covered by a membrane 5, which is between the flange 4 and a
  • Flange 6 of the pressure measuring device 1 is arranged and, for example, is fastened by means of screws.
  • atoms, ions or molecules of the fluid in the fluid container 2 diffuse through the membrane 5 into a pressure transmission means 8 of the pressure measuring device 1.
  • These atoms, ions or molecules get into the pressure measuring device 1 via the pressure transmission means 8 and attack it, so that the pressure measuring device 1 or parts thereof are etched and eaten and thus ions, molecules or atoms of this material enter the
  • Pressure transmission means 8 reach, which diffuse back through the membrane 5 into the fluid container 2, which is indicated by simple arrows. In this way, the chemical in the fluid container 2 is contaminated, so that it is unusable in many cases.
  • FIG. 1 shows an embodiment of the arrangement according to the invention. Parts, elements and means in FIG. 1 which correspond to those of FIG. 3 are provided with the same reference symbols as in FIG. 3 and will not be explained again.
  • the arrangement according to the invention has a further membrane 11, which is arranged at a distance and parallel to the membrane 5.
  • the distance between the membranes 5 and 11 is determined by spacers 12, 13.
  • the membranes 5, 11 and the spacers 12, 13 form a flushing chamber 14 of a flushing device 15, in which a flushing fluid 18, for example water, reaches the flushing chamber 14 via a valve 17 controlled by a control circuit 16, from which the Flushing fluid 18 then emerges at another location 19.
  • a diaphragm seal 20 is in the
  • Flushing chamber 14 is arranged, which is permeable to the flushing fluid 18, but transmits the pressure from the membrane 5 to the further membrane 11.
  • a mechanical element for example a diaphragm seal pin, can also be arranged between the diaphragm 5 and the further diaphragm 11, which blocks the movement of the diaphragm 5 onto the further diaphragm 11 and thus onto the pressure transmission means 8 of the pressure measuring device 1 transmits.
  • the rinsing fluid 18 emerging from the rinsing chamber 14 at point 19 is fed to a membrane monitoring device 21, in which the concentration of the atoms, ions or molecules diffused through the membrane 5 is determined and for controlling the control circuit 16 or, if a membrane -Break is used for alarm or shutdown.
  • FIG. 2 differs from the embodiment shown in FIG. 1 in that a further membrane 11 is not provided. Instead, a pressure element 22 in the form of a diaphragm seal pin is provided for transmitting the movement of the membrane 5 to the pressure measuring device 1 or its display device.
  • the other components, parts and means correspond to those of FIG. 1 and are provided with the same reference numerals as in FIG. 1.
  • flushing takes place on or in the vicinity of the membrane 5, so that atoms, ions or molecules diffusing through the fluid container 2 are rinsed out and do not reach the pressure measuring device 1. Conversely, atoms, ions or molecules that get into the fluid contained in the pressure measuring device are kept away from the membrane 5 by the flushing device, so that they cannot contaminate the chemical in the fluid container 2.

Abstract

Bei einer Anordnung zum Anbringen eines Druckmeßgeräts an einen Fluidbehälter oder eine Fluidleitung, mit einer Membran, die den Fluiddruck auf ein Druckübertragungsmittel überträgt, wird eine Verunreinigung des im Druckmeßgerät befindlichen Fluids durch Diffusion vom Fluidbehälter in das Druckmeßgerät und/oder vom Druckmeßgerät in den Fluidbehälter dadurch vermieden, daß auf der dem Fluid abgewandten Seite der Membran eine Spüleinrichtung vorgesehen ist.

Description

Anordnung zum Anbringen eines Druckmeßgerats an einen Fluidbehälter oder eine Fluidleitung
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Anbringen eines Druckmeßgeräts an einen Fluidbehälter oder eine Fluidlei¬ tung, mit einer Membran, die den Fluiddruck auf ein Druckübertragungsmittel überträgt.
Bei bekannten Anordnungen dieser Art wird ein Druckmeß- gerät an einer am Behälter oder der Leitung vorgesehenen, entsprechenden Öffnung angeflanscht. Je nach dem im Be¬ hälter oder in der Leitung herrschenden Fluiddruck wird die den Behälter oder die Leitung an dieser Stelle begrenzende Membran mehr oder weniger ausgebeult oder eingebuchtet, so daß sich der Druck einer mit der Membran in Berührung stehenden Druckübermittlungsflüssigkeit in Abhängigkeit von der Auslenkung der Membran ändert und dadurch die Anzeigeeinrichtung des Druckmeßgeräts gesteu¬ ert wird. Durch Druckdiffusion treten häufig Moleküle, Atome oder Ionen des Fluids, dessen Druck im Behälter oder in der Leitung gemessen werden soll, durch die Mem¬ bran hindurch und reichern sich in Druckübertragungsfluid derart an, daß Teile des Druckmeßgeräts angegriffen, bei¬ spielsweise angeätzt werden, wenn die Komponenten bzw. das Fluid, etwa eine Säure, gegenüber dem Material, aus dem, das Druckmeßgerät besteht, aggressiv sind. Dadurch kann das Druckmeßgerät frühzeitig zerstört werden. Derar¬ tige aus dem Behälter oder der Leitung in das Druckmeßge¬ rät diffundierenden aggressiven Stoffe setzen insbeson- dere auch Metall-Ionen im Druckübertragungsfluid frei, die durch die Membran zurück in den Behälter oder die Leitung diffundieren und das Fluid, dessen Druck gemessen werden soll, verunreinigen und unbrauchbar machen. Dies ist insbesondere dann nicht tolerabel, wenn derartige Fluids hochrein sind, und etwa für die Behandlung oder Herstellung von elektronischen Bauelementen, wie Halblei¬ terchips, Wafern usw., eingesetzt werden. Auch kleinste Verunreinigungen können diese Fluids unbrauchbar machen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine An¬ ordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die auch bei aggressiven Fluids, deren Druck gemessen werden soll, ein frühzeitiges Zerstören des Druckmeßgeräts verhindern, und ein Eindiffundieren von Fremdstoffen in das Fluid, dessen Druck gemessen werden soll, unterbinden.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge¬ löst, daß bei der eingangs genannten Anordnung auf der dem Fluid abgewandten Seite der Membran eine Spülein- richtung vorgesehen ist.
Mit der Spüleinrichtung werden alle durch die Membran hindurchdiffundierenden Atome, Ionen und Moleküle im we¬ sentlichen entfernt, so daß sie nicht in das Druckmeßge- rät selbst gelangen und dort Teile des Geräts angreifen können. Weiterhin wird durch die Spüleinrichtung auch ausgeschlossen, daß umgekehrt aus dem Druckmeßgerät bzw. dem Druckübertragungsfluid des Druckmeßgeräts Atome, Io¬ nen oder Moleküle in umgekehrter Richtung durch die Me - bran in das Fluid gelangen können, dessen Druck gemessen werden soll. Dadurch wird eine Verunreinigung des Fluids im Behälter oder in der Leitung sicher vermieden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Spüleinrichtung eine Spülkammer auf, durch die ein Spülfluid, beispielsweise Wasser, hindurchgeleitet wird. Dabei ist eine Begrenzungsfläche der Spülkammer vorzugsweise die Membran. Gemäß weiteren Ausführungsformen der Erfindung kann das Spülfluid als Dauerspülung, aber auch nur periodenweise durch die Spülkammer gepumpt werden.
Eine besonders vorteilhafte Ausfuhrungsform der Erfindung besteht darin, eine Membranbruch-Überwachungseinrichtung vorzusehen. Vorzugsweise wird der Membranbruch-Überwa¬ chungseinrichtung wenigstens ein Teil des Spülfluids nach Durchgang durch die Spüleinrichtung zugeleitet. Vorzugs- weise wird in ihr dann die Konzentration wenigstens einer Komponente des Fluids, dessen Druck gemessen werden soll, im Spülfluid ermittelt. Auf diese Weise kann sofort fest¬ gestellt werden, wenn die Membran - etwa durch die Ein¬ wirkung aggressiver Fluids - zerstört oder durchlässig wird. Dies ist insbesondere dann von großem Vorteil, wenn hochreine Fluids etwa zur Bearbeitung und Herstellung von Halbleiterchips und Wafers eingesetzt werden. Der Her¬ stellungsvorgang und die Produktion kann dann sofort ge¬ stoppt werden, sodaß der Ausschuß gering gehalten werden kann.
Gemäß einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung ist das Druckübertragungsmittel ein mit der Membran ver¬ bundenes Druckübertragungselement, das die Bewegung der Membran auf das Druckmeßgerät bzw. dessen Anzeigeeinrich¬ tung überträgt. Das im Druckmeßgerät enthaltene Fluid, das auch an die Membran angrenzt, wird dabei durch die Spüleinrichtung ausgetauscht, die sich vorzugsweise in der Nähe der Membran befindet, so daß durch die Membran hindurchdiffundierende Stoffe auf kurzem Wege entfernt werden.
Gemäß einer alternativen Ausfuhrungsform der Erfindung ist das Druckübertragungsmittel ein Druckübertragungs- fluid, vorzugsweise eine Flüssigkeit, die den Druck auf das Druckmeßgerät bzw. im Druckmeßgerät auf die Anzeige¬ einrichtung überträgt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausfuhrungsform der Erfindung ist das Druckübertragungsfluid durch eine wei¬ tere Membran gegenüber der Spüleinrichtung abgegrenzt. Das Spülfluid ist in diesem Falle vom Druckübertragungs- fluid getrennt, so daß die Wahrscheinlichkeit noch ge¬ ringer wird, daß Komponenten des Fluids, dessen Druck ge- messen werden soll, in das Druckmeßgerät gelangen können und umgekehrt Komponenten im Druckübertragungsfluid in das Fluid, dessen Druck gemessen werden soll, eindringen können.
In der Spülkammer ist vorzugsweise ein weiteres Druck¬ übertragungsmittel zur Druckübertragung zwischen den bei¬ den Membranen vorgesehen. Das Druckübertragungsmittel ist vorteilhafterweise ein Granulat, das den Druck von der einen Membran auf die andere überträgt, jedoch für das Spülfluid durchlässig ist. Als alternatives Druckübertra¬ gungsmittel in der Spülkammer kann jedoch auch ein Druck¬ element, etwa ein Druckmittlerbolzen vorgesehen sein.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Ausführungs- beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläu¬ tert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anord¬ nung mit einer Spüleinrichtung und einem darin befindlichen Granulat als Druckübertragungs¬ mittel, in schematischer Darstellung; Fig. 2 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung mit einer Spüleinrichtung und einem in der Spüleinrichtung vorgesehenem Druckmittler- stift; und Fig. 3 eine herkömmliche Anordnung in sche atischer Dar¬ stellung.
Fig. 3 zeigt eine herkömmliche Anordnung zum Anbringen eines Druckmeßgeräts 1 an einen Fluidbehälter 2, der im vorliegenden Falle eine Fluidleitung ist, und durch die eine flüssige Chemikalie 3 in der durch den Pfeil ange¬ deuteten Richtung fließt. Am Fluidbehälter 2 ist ein Flansch 4 vorgesehen, dessen Öffnung durch eine Membran 5 abgedeckt ist, die zwischen dem Flansch 4 und einem
Flansch 6 des Druckmeßgeräts 1 angeordnet und beispiels¬ weise über Schrauben befestigt ist. Wie durch die Doppel¬ pfeile 7 angedeutet ist, diffundieren Atome, Ionen oder Moleküle des im Fluidbehälter 2 befindlichen Fluids durch die Membran 5 in ein Druckübertragungsmittel 8 des Druck¬ meßgeräts l hinein. Diese Atome, Ionen oder Moleküle ge¬ langen über das Druckübertragungsmittel 8 in das Druck¬ meßgerät 1 und greifen es an, so daß das Druckmeßgerät 1 oder Teile hiervon angeätzt und zerfressen werden und da- durch Ionen, Moleküle oder Atome dieses Materials in das
Druckübertragungsmittel 8 gelangen, die über die Membran 5 in den Fluidbehälter 2 rückdiffundieren, was durch ein¬ fache Pfeile angedeutet ist. Auf diese Weise wird die im Fluidbehälter 2 befindliche Chemikalie verunreinigt, so daß sie in vielen Fällen unbrauchbar wird.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung. Teile, Elemente und Mittel in Fig. 1, die de¬ nen von Fig. 3 entsprechen, sind mit denselben Bezugs- zeichen wie in Fig. 3 versehen und werden nicht nochmals erläutert.
Zusätzlich zu der in Fig. 3 dargestellten Membran 5 weist die erfindungsgemäße Anordnung eine weitere Membran 11 auf, die in einem Abstand und parallel zur Membran 5 an¬ geordnet ist. Der Abstand zwischen den Membranen 5 und 11 ist durch Abstandsstücke 12, 13 festgelegt. Die Membranen 5, 11 und die Abstandsstücke 12, 13 bilden eine Spülkam¬ mer 14 einer Spüleinrichtung 15, bei der ein Spülfluid 18, beispielsweise Wasser, über ein von einer Steuer- Schaltung 16 gesteuertes Ventil 17 in die Spülkammer 14 gelangt, aus der das Spülfluid 18 dann an einer anderen Stelle 19 austritt.
Um den Druck von der Membran 5 auf die weitere Membran 11 zu übertragen, ist ein Druckmittlergranulat 20 in der
Spülkammer 14 angeordnet, das für das Spülfluid 18 durch¬ lässig ist, jedoch den Druck von der Membran 5 auf die weitere Membran 11 überträgt.
Die durch die Membran 5 aus dem Fluid 3, dessen Druck ge¬ messen werden soll, hindurchdiffundierenden Atome, Ionen oder Moleküle gelangen in die Spülkammer 14 und werden mit dem Spülfluid 18, welches durch die Spülkammer 14 hindurchfließt, abtransportiert, so daß die Konzentration derartiger Atome, Ionen oder Moleküle in der Spülkammer 14 gering ist und nicht ansteigen kann. Daher gelangen praktisch auch keine Atome, Ionen oder Moleküle der im Behälter 2 befindlichen Chemikalie in das Druckmeßgerät 1, so daß dieses nicht zerstört werden kann und auch keine Atome, Moleküle oder Ionen aus dem Material frei¬ gesetzt werden, aus dem das Druckmeßgerät 1 besteht. Sollte dies dennoch der Fall sein, wird durch das in der Spülkammer 14 fließende Spülfluid 18 deren Eindiffun¬ dieren in den Behälter 2 sicher vermieden.
Anstelle des Druckmittlergranulats 20 kann auch ein me¬ chanisches Element, beispielsweise ein Druckmittlerbolzen zwischen der Membran 5 und der weiteren Membran 11 ange¬ ordnet sein, der die Bewegung der Membran 5 auf die wei- tere Membran 11 und damit auf das Druckübertragungsmittel 8 des Druckmeßgeräts 1 überträgt. Das aus der Spülkammer 14 an der Stelle 19 austretende Spülfluid 18 wird einer Membran-Überwachungseinrichtung 21 zugeleitet, in der die Konzentration der durch die Membran 5 hindurch diffundierten Atome, Ionen oder Mole¬ küle ermittelt und zur Steuerung der Steuerschaltung 16 oder, wenn ein Membran-Bruch vorliegt, zur Alarmgabe oder Abschaltung herangezogen wird.
Die in Fig. 2 dargestellte alternative Ausfuhrungsform der Erfindung unterscheidet sich gegenüber der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform dadurch, daß eine weitere Membran 11 nicht vorgesehen ist. Stattdessen ist ein Druckelement 22 in Form eines Druckmittlerstiftes zur Übertragung der Bewegung der Membran 5 auf das Druck¬ meßgerät 1 bzw. dessen Anzeigeeinrichtung vorgesehen. Die übrigen Bauelemente, Teile und Mittel entsprechen denen von Fig. 1 und sind mit denselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 versehen.
Auch hier erfolgt wieder eine Spülung an oder in der Nähe der Membran 5, so daß durch die Membran 5 aus dem Fluid¬ behälter 2 hindurchdiffundierenden Atome, Ionen oder Mo¬ leküle ausgespült werden und das Druckmeßgerät 1 nicht erreichen. Auch umgekehrt werden Atome, Ionen oder Mole¬ küle, die in das im Druckmeßgerät enthaltene Fluid ge¬ langen, durch die Spüleinrichtung von der Membran 5 ent¬ fernt gehalten, so daß sie die im Fluidbehälter 2 be¬ findliche Chemikalie nicht verunreinigen können.

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung zum Anbringen eines Druckmeßgeräts an einen Fluidbehälter oder eine Fluidleitung, mit einer Mem¬ bran, die den Fluiddruck auf ein Druckübertragungs- mittel überträgt, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Fluid (2) abgewandten Seite der Membran (5) eine Spüleinrich- tung (15) vorgesehen ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spüleinrichtung (15) eine Spülkammer (14) aufweist, durch die ein Spülfluid (18) hindurch- geleitet wird.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülfluid Wasser ist.
4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (5) eine Be¬ grenzungsfläche der Spülkammer (14) ist.
5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülfluid (18) als
Dauerspülung durch die Spüleinrichtung (15) gepumpt wird.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülfluid (18) periodenweise durch die Spüleinrichtung (15) gepumpt wird.
7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Membranbruch-Überwachungs- einrichtung.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranbruch-Überwachungseinrichtung wenig¬ stens einen Teil des Spulfluids (18) nach Durchgang durch die Spüleinrichtung (15) zugeleitet erhält.
9. Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Membranbruch-Überwachungseinrich¬ tung die Konzentration wenigstens einer Komponente des Fluids, dessen Druck gemessen werden soll, im Spülfluid (18) ermittelt.
10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckübertragungs- mittel ein mit der Membran (5) verbundenes Druck- Übertragungselement (22) ist, das die Bewegung der Membran (5) auf das Druckmeßgerät (1) überträgt (Fig. 2).
11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckübertragungsmittel ein
Druckübertragungsfluid (8) ist.
12. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Spülkammer (14) ein Druckübertragungsmittel (20) zur Druckübertra¬ gung zwischen den beiden Membranen (5, 11) vorgese¬ hen ist.
13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckübertragungsmittel in der Spülkammer ein Granulat (20) ist.
14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckübertragungsmittel in der Spülkammer (14) wenigstens ein Druckelement ist.
PCT/EP1993/002850 1992-10-22 1993-10-15 Anordnung zum anbringen eines druckmessgeräts an einen fluidbehälter oder eine fluidleitung WO1994009349A1 (de)

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