EP2849894A2 - Vorrichtung zum mischen von flüssigkeiten - Google Patents

Vorrichtung zum mischen von flüssigkeiten

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EP2849894A2
EP2849894A2 EP13725065.0A EP13725065A EP2849894A2 EP 2849894 A2 EP2849894 A2 EP 2849894A2 EP 13725065 A EP13725065 A EP 13725065A EP 2849894 A2 EP2849894 A2 EP 2849894A2
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EP
European Patent Office
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liquid
interior
vessel
valve
tube
Prior art date
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EP13725065.0A
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English (en)
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EP2849894B1 (de
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Robert BEIKLER
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PVA TePla AG
Original Assignee
Munich Metrology GmbH
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Publication date
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Application granted granted Critical
Publication of EP2849894B1 publication Critical patent/EP2849894B1/de
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/80—Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/84—Mixing plants with mixing receptacles receiving material dispensed from several component receptacles, e.g. paint tins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
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    • B01F35/10—Maintenance of mixers
    • B01F35/145—Washing or cleaning mixers not provided for in other groups in this subclass; Inhibiting build-up of material on machine parts using other means
    • B01F35/1452—Washing or cleaning mixers not provided for in other groups in this subclass; Inhibiting build-up of material on machine parts using other means using fluids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B2203/00—Details of cleaning machines or methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B2203/02—Details of machines or methods for cleaning by the force of jets or sprays
    • B08B2203/0217—Use of a detergent in high pressure cleaners; arrangements for supplying the same

Definitions

  • the present application is concerned with a device for mixing liquids.
  • the utility model DE 20 205 020 118 U1 shows a sampling device with a cleaning device for a dosing, which is cleaned by means of an ultrasonic actuator.
  • an ultrasonic actuator causes unwanted movements in the fluid, which then splash around.
  • Devices for mixing liquids are shown in DE 102 60 141 A and DE 94 185 38 U1.
  • a device for mixing liquids comprises a vessel having an interior containing an opening at its lower end. The opening can be closed and opened by means of a closure.
  • the apparatus also includes a drain pipe, the interior of which is connected to the opening, and a drain and a first valve for switchably connecting the drain to the drainage pipe.
  • this is not limited to inflexible pipe, it may also be a flexible hose.
  • the apparatus also includes a cleaning fluid reservoir for cleaning fluid and a second valve for switchably connecting the cleaning fluid reservoir to the drainage tube and transport means for transporting cleaning fluid from the cleaning fluid reservoir to the interior.
  • the cleaning fluid reservoir can be designed, for example, as a container or as a supply system for ultrapure water, as is typically provided in clean rooms.
  • the transport means may be a pump which ensures that the cleaning liquid in the first cleaning liquid reservoir is under pressure, so that the cleaning liquid can enter the interior.
  • the device allows the cleaning liquid to be introduced into the vessel not only from above, but also to be passed through the drainage pipe. It may seem unusual at a first glance that cleaning fluid is passed through a drainpipe. However, it has been found that the conventional cleaning with cleaning fluid, for example with ultrapure water only from one side was not sufficient if the highest demands are made on purity. In the conventional cleaning, the flow of the cleaning liquid is only in one direction, so that flushing operations are similar. By contrast, as a result of the fact that cleaning fluid is also conducted through the outflow pipe, a flow is generated whose direction points out of the opening into the interior space. Depositions eg colloids on the walls and edges of the vessel can be better removed.
  • the vessel contains an exterior space for catching liquid overflowing from the interior.
  • the interior can be completely cleaned, that is to say to overflow, by cleaning liquid from the cleaning liquid reservoir.
  • the side walls of the interior can be cleaned and protected up to their upper edge, because if you let the cleaning liquid slowly continue to run, that prevents falling from the top of the container particles pollute the liquid, as they are rinsed out the same.
  • a drainage channel between the outer space and the drain is provided so that liquid, which, coming from inside, overflows, can also run off the same.
  • the device contains a further cleaning liquid reservoir and a liquid dispenser from the further cleaning liquid reservoir, the dispenser being provided above the interior such that liquid from the dispenser falls into the interior.
  • a dosing liquid dispenser in the apparatus serves to dispense liquid to be mixed into the interior of the vessel.
  • an exhaust device and a pump is provided, wherein the exhaust device is connected to the drain pipe and the pump for generating a negative pressure is provided such that liquid particles from the interior into the Extractor be pulled.
  • a drying process can be supported, so that the interior of the vessel is dried before a new dosing.
  • the drain pipe is separated from the interior of the exhaust device when liquid from the drain pipe is not intended to flow inadvertently into the exhaust device.
  • the application also relates to a liquid mixing apparatus comprising:
  • a vessel with an interior for receiving liquids, a first dosing liquid discharge device for injecting liquid to be mixed into the interior, characterized in that the first dosing liquid discharge device has an end which has the shape of a tube and in that the orientation of the tube in an angle greater than 5 degrees to the vertical.
  • the tail can also be referred to as a tip.
  • FIG. 1 shows a device with several stationary vessels for mixing
  • FIG. 2 shows one of the stationary vessels from FIG. 1 in cross section.
  • FIG. 3 shows a device with a stationary vessel.
  • FIG. 4 shows the device from FIG. 3 during filling of the vessel.
  • FIG. 5 shows the device from FIG. 3, but during the emptying of the interior 3 of the vessel 2.
  • FIG. 6 shows the device from FIG. 3 during a rinsing process from above.
  • FIG. 7 shows the device from FIG. 3 during a rinsing process from below.
  • FIG. 8 shows a vessel interior with one end of a tube inserted in the tube
  • Figure 1 shows a device 1 for mixing liquids, wherein the device 1 is shown in a plan view.
  • the device 1 contains three stationary vessels 2, in each of which liquids are mixed.
  • the device 1 includes a pivot arm 8 to which a trunk 9 hangs.
  • the swing arm 8 is movable so that it can pivot over the vessels 2 and, when it is above one of the vessels 2, it can stop to dip one end of the snout 9 into each of the vessels.
  • Above the interiors 3 metering devices 6 are provided, from which liquid is discharged into the respective inner space 3.
  • the proboscis 9 is connected to a tube 10 so that liquid sucked in through the proboscis 9 then flows through the interior of the tube 10 finally to the place of determination.
  • Each of the vessels 2 contains an inner space 3, an outer space 4, an intermediate wall 5 and an outer wall 7.
  • the outer wall 7 and the intermediate wall 5 each extend concentrically such that the intermediate wall 5 separates the inner space 3 from the outer space 4 and the outer wall 7 separates the outer space 4 encloses.
  • the interior 3 serves to drain liquids into them. By adjusting the volumes of the different liquids, the mixing ratio is determined. Overall, all edges and corners are rounded, so there are no poorly flowed spaces that are particularly suitable for applying Depositionen invest.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • TFM polytetrafluoroethylene
  • PPVE Perflourvinylesther
  • the components should not be contaminated by tool residues. That is why tools made of solid carbide are preferably used. Solid means that not only the tips of the tools are made of tungsten carbide, but the majority of the tool is made of carbide. It has been found that in tools where only the tips are made of hard metal and these tips are soldered to the rest of the tool, the solder joints contaminate the components to be manufactured. For the same reason diamond tools are not so well suited, as they also have solder joints for fixing the diamonds.
  • FIG. 2 shows a cross section through one of the vessels 2.
  • the intermediate wall 5 is shaped in such a way that the interior 3 tapers downwards.
  • the boundary wall of the interior 3 extends from top to bottom not perpendicular, but at an angle of about 30 0 to the vertical, such that the boundary wall tapers downwards.
  • the diameter of the interior 3 thus decreases steadily from top to bottom.
  • the outer space 4 is separated from the inner space 3 by the intermediate wall 5, however, the intermediate wall 5 is lower than the outer wall 7. When the inner space 3 is so full of liquid that it overflows, a part of the liquid flows into the outer space. 4
  • the interior 3 is open at the bottom, wherein the opening 15 formed thereby can be fired by a plug 14.
  • the plug 14 serves as a closure and is movable up and down by an actuator 13. If the plug 14 is brought by means of the actuator 13 in its lowest position, the opening 10 is closed. On the other hand, when the plug 14 is in an upper position, the opening 15 is open, and then liquid flows through the opening 15 into a space 1 1 below the inner space 4.
  • the space 11 opens down into a discharge hose 12, such that when the plug 14 is lifted, the liquid drains through the gap 11 into the drain hose 12.
  • the outer space also contains at its bottom an opening 16, to which a drain channel 27 is connected, so that liquid, which passes from the top into the outer space 5, flows down into the drainage channel 27.
  • a seal 31 is provided for sealing the gap 11 from the environment in the region of the moving actuator 13.
  • the seal 13 in particular a perflour elastomer is suitable as it is marketed by the company Dupont under the brand name Kalrez®. This material seems to be already treated with strong acids, so that it does not react with hydrofluoric acid.
  • FIG. 3 shows a vessel 2 with further devices connected to the vessel 2. These devices are a first valve 23, a second valve 22, a third valve 21, an exhaust device 17, a pump 18, a reservoir 19 and a drain tank 20.
  • FIG. 3 also shows a tube 24 under nitrogen nitrogen gas is passed into the vessel 2 and two further tubes 25 and 26, the function will be shown with reference to the other figures. The gas jet from the tube 24 is directed into the vessel 2 such that remaining liquid drops in the vessel 2 are pressed down to flow out of the interior 3 through the opening 10.
  • the third valve 21 is provided between the drain pipe 12 and the inlet E of the pump 18, the outlet A of the pump 18 is connected to the exhaust device 17.
  • the second valve 22 is provided between the drain pipe 12 and the reservoir 19.
  • the third valve 23 is connected between the drain pipe 12 and the drain tank.
  • the first, second and third valves each have two switching states, either open or closed. In the state illustrated in FIG. 3, the first valve 22 is open and the second valve 22 and the third valve 23 are closed.
  • FIG. 4 shows the device from FIG.
  • the tube 24 is not shown for clarity, although it is part of the device.
  • the tube 25 is connected via a fourth valve 28 to a container, not shown here, in which there is liquid, which is used for mixing in the vessel.
  • This may, for example, be a highly aggressive liquid such as hydrofluoric acid.
  • the pipe 26 is connected via a fifth valve 27 with a, not shown in this figure, container for ultrapure water.
  • the fourth valve 28 is open and the remaining valves 21, 22, 23 and 27 are closed.
  • liquid flows through the valve 28 into the interior 3 of the vessel 2.
  • the tube may also be referred to as a dosing liquid dispenser.
  • the vessel 3 is filled with various liquids, the plug 4 remains in the lower position, so that the liquid does not drain.
  • the trunk 9 is lowered into the interior 3 of the vessel 2, after which liquid is sucked through the trunk 9 and is brought by this to its destination.
  • Figure 5 shows the device of Figure 3, but during the emptying of the interior
  • FIG. 6 shows the device from FIG. 3 during a first rinsing process.
  • distilled water is discharged at a pressure of for example 1, 2 bar to 1, 4 bar from a further cleaning fluid reservoir not shown here via a throttle valve, not shown here and through the valve 27 and the tube 26 into the vessel 2.
  • the distilled water then flows through the opening 10, the space 11, the drain pipe 12 and the valve 23 into the drain tank 20.
  • residues of the mixture are removed from the interior.
  • the vessel-side end of the tube 26 forms a dispenser 260 and is shaped so that the water also flows to where the liquids are dripping, as will be shown in one of the later figures. After this first flushing can still be sucked possibly in the space water by the pump 18.
  • FIG. 7 shows the device from FIG. 3 during a second rinsing process.
  • this distilled water from the cleaning liquid reservoir 19 through the valve 22, the drain pipe 12, the gap 11 and the opening 10 is pressed into the interior 3, in such a way that the water over the intermediate wall 5 over. Subsequently, the overflowed water runs into the channel 17 and then into the discharge tank 20.
  • impurities for example deposited contaminants, collodors or particles from the gap 11 are better detached, since the water not only in one direction during the first rinse, but also flows in a second, opposite direction.
  • all vessel inner surfaces and plug surfaces are wetted even when fully open plug 14.
  • valve 23 is provided so that the water from the reservoir 19 can be pressed into the vessel and does not drain directly into the drain tank.
  • the relatively expensive cleaning solution can act for a long time when the first valve 14 is open. Repeated opening and closing of the plug can move the cleaning fluid, which aids cleaning and conditioning operations. This also improves the decontamination of the gap.
  • Figure 8 shows another embodiment of the shape of a vessel interior 3.
  • the end 31 of the tube 25 is in the form of a tube, with the end 31 not pointing vertically downwards but slightly inwards.
  • the resulting liquid jet does not flow vertically downwards, but at an acute angle to the vertical s of, for example, 10 °.
  • the liquid droplets or the liquid jet of approximately 0.3 mm diameter, impinging on the surface of the liquid also have a velocity component in the horizontal direction. This agitates the liquid, which is aided by fluid swirl caused by the injected air.
  • the exemplary embodiments show possible embodiments. However, other embodiments are possible.
  • a supply network for a laboratory or a factory may be provided instead of the storage tank 19, a supply network for a laboratory or a factory. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Mischen von Flüssigkeiten bereitgestellt. Die Vorrichtung weist ein Gefäß mit einem Innenraum, der an seinem unteren Ende eine Öffnung enthält, auf. Die Öffnung ist mit Hilfe eines Verschlusses verschließbar und zu öffnen. Die Vorrichtung enthält zudem ein Abflussrohr, dessen Inneres mit der Öffnung verbunden ist, und einen Abfluss sowie ein erstes Ventil zum schaltbaren Verbinden des Abflusses mit dem Abflussrohr. Die Vorrichtung enthält zudem einen Reinigungsflüssigkeitsreservoir für Reinigungsflüssigkeit sowie ein zweites Ventil zum schaltbaren Verbinden des Reinigungsflüssigkeitsreservoirs mit dem Abflussrohr und eine Transportmittel zum Transportieren von Reinigungsflüssigkeit aus dem Reinigungsflüssigkeitsreservoir zum Innenraum.

Description

Vorrichtung zum Mischen von Flüssigkeiten
Die vorliegende Anmeldung befasst sich mit einer Vorrichtung zum Mischen von Flüssigkeiten.
Bei Vorrichtungen, bei der es auf hohe Genauigkeit der Mischungsverhältnisse, insbesondere im Ultraspurenbereich, ankommt, ist es notwendig, die Mischgefäße und die Umgebung möglichst gut zu reinigen und anschließend rein zu halten. Dies ist besonders kritisch im sub-ppt-Bereich (unter parts per trillion), in dem der Gewichtsanteil von Fremdstoffen geringer als 10"12 sein muss. Dazu eignen sich besonders Gefäße, die nicht bewegt werden, sondern stationär bleiben und in denen die Mischung angesetzt wird. Stationäre Gefäße ermöglichen, die Mischvorrichtung ohne Personal zu betreiben. Menschen, die in die Nähe der Vorrichtung kommen, können zum Bespiel Natrium absondern, das die Mischung verschmutzt. Zudem können Mischungen von hochaggressiven Flüssigkeiten die Gesundheit der Menschen gefährden. Bei nichtstationären Gefäßen dagegen entstehen durch Bewegungen der Gefäße Luft- Verwirbelungen, durch die die Gefahr vergrößert wird, dass sich Schwebepartikel in den Gefäßen ablagern. Bei stationären Gefäßen muss allerdings darauf geachtet werden, dass die Gefäße gründlich gereinigt werden können.
Die Gebrauchsmusterschrift DE 20 205 020 118 U1 zeigt ein Probenentnahmegerät mit einer Reinigungseinrichtung für ein Dosiergefäß, das mit Hilfe eines Ultraschallaktors gereinigt wird. Allerdings hat sich gezeigt, dass ein solcher bei bestimmten Flüssigkeiten chemische Reaktionen hervorrufen kann. Es ist auch möglich, dass ein Ultraschallaktor unerwünschte Bewegungen in der Flüssigkeit hervorruft, die daraufhin herumspritzt. Zudem hat sich gezeigt, dass die bisherigen Maßnahmen nicht für die höchste Reinheitsklasse ausreichend waren. Vorrichtungen zum Mischen von Flüssigkeiten sind in der DE 102 60 141 A und der DE 94 185 38 U1 gezeigt.
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung bereitzustellen, mit denen das Mischen bei Anforderung an höchste Reinheit zuverlässig erfolgt. Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst, wobei vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung in den abhängigen Ansprüchen definiert sind. Es wird eine Vorrichtung zum Mischen von Flüssigkeiten bereitgestellt. Die Vorrichtung weist ein Gefäß mit einem Innenraum, der an seinem unteren Ende eine Öffnung enthält, auf. Die Öffnung ist mit Hilfe eines Verschlusses verschließbar und zu öffnen. Die Vorrichtung enthält zudem ein Abflussrohr, dessen Inneres mit der Öffnung verbunden ist, und einen Abfluss sowie ein erstes Ventil zum schaltbaren Verbinden des Abflusses mit dem Abflussrohr. Wenn hier und im folgenden Rohr erwähnt werden, ist dies nicht auf unflexible Rohr beschränkt, es kann sich dabei auch um einen flexiblen Schlauch handeln.
Die Vorrichtung enthält zudem ein Reinigungsflüssigkeitsreservoir für Reinigungsflüssigkeit sowie ein zweites Ventil zum schaltbaren Verbinden des Reinigungsflüssigkeitsreservoirs mit dem Abflussrohr und eine Transportmittel zum Transportieren von Reinigungsflüssigkeit aus dem Reinigungsflüssigkeitsreservoir zum Innenraum. Das Reinigungsflüssigkeitsreservoir kann beispielsweise als ein Behälter oder als ein Versorgungsystem für Reinstwasser, wie es typischerweise in Reinräumen vorgesehen ist, ausgebildet sein. Das Transportmittel kann eine Pumpe sein, die dafür sorgt, dass die Reinigungsflüssigkeit im ersten Reinigungsflüssigkeitsreservoir unter Druck steht, so dass die Reinigungsflüssigkeit in den Innenraum gelangen kann. Alternativ ist es aber beispielsweise auch möglich, das Reinigungsflüssigkeitsreservoir höher als das Gefäß anzubringen, so dass die Reinigungsflüssigkeit allein aufgrund der Schwerkraft bei geöffnetem zweitem Ventil in den Innenraum fließt.
Die Vorrichtung ermöglicht, dass die Reinigungsflüssigkeit in das Gefäß nicht nur von oben eingebracht werden kann, sondern auch durch das Abflussrohr geleitet werden kann. Es mag auf einen ersten Blick ungewöhnlich erscheinen, dass Reinigungsflüssigkeit durch ein Abflussrohr geleitet wird. Es hat sich aber herausgestellt, dass die herkömmliche Reinigung mit Reinigungsflüssigkeit, beispielsweise mit Reinstwasser nur von einer Seite nicht ausreichend war, wenn höchste Anforderungen an Reinheit gestellt werden. Bei der herkömmlichen Reinigung erfolgt der Fluss der Reinigungsflüssigkeit nur in eine Richtung, so dass Spülvorgänge gleichartig erfolgen. Dagegen wird dadurch, dass auch Reinigungsflüssigkeit durch das Abflussrohr geleitet wird, ein Fluss erzeugt, dessen Richtung aus der Öffnung in den Innenraum zeigt. Damit können Depositionen z.B. Kolloide an Wänden und Kanten des Gefäßes besser entfernt werden. Zudem kommt es oft auch zu Ablagerungen oder zu Konzentrationen von Verunreinigungen nahe der Öffnung in dem Zwischenraum zwischen Öffnung und Abflussrohr. Partikel aus diesen Ablagerungen diffundieren auch in den Innenraum, auch wenn die Hauptflussrichtung aus dem Innenraum in den Zwischenraum und nicht umgekehrt zeigt. Es empfiehlt sich damit auch, den ersten Flüssigkeitsbehälter jenseits des Abflussrohrs vorzusehen, um den Zwischenraum gründlich zu reinigen.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Gefäß einen Außenraum zum Auffangen von Flüssigkeit, die aus dem Innenraum überläuft. Damit kann der Innenraum vollständig, dass heißt bis zum Überlaufen, durch Reinigungsflüssigkeit aus dem Reinigungsflüssigkeitsreservoir gereinigt werden. Damit können die Seitenwände des Innenraums bis zu ihrer oberen Kante gereinigt und geschützt werden, denn wenn man die Reinigungsflüssigkeit langsam weiterlaufen lässt, verhindert diese, dass von oben in den Behälter fallende Partikel die Flüssigkeit verschmutzen, da diese gleich heraus gespült werden.
In einer Ausführungsform ist ein Ablaufkanal zwischen dem Außenraum und dem Abfluss vorgesehen, so dass Flüssigkeit, die, aus Innenraum kommend, überläuft, auch gleich abfließen kann.
In einer weiteren Ausführungsform enthält die Vorrichtung ein weiteres Reinigungsflüssigkeitsreservoir sowie eine Abgabevorrichtung für Flüssigkeit aus dem weiteren Reinigungsflüssigkeitsreservoir, wobei die Abgabevorrichtung derart oberhalb des Innenraums vorgesehen ist, dass Flüssigkeit aus der Abgabevorrichtung in den Innenraum fällt. Mit Hilfe der weiteren Reinigungsflüssigkeitsvorrichtung kann von oben gereinigt werden, so dass die Reinigungsvorgänge Flüssigkeitsbewegungen erzeugen, die unterschiedliche Richtungen haben.
Eine Dosierflüssigkeitsabgabevorrichtung in der Vorrichtung dient zum Abgeben von zu mischender Flüssigkeit in den Innenraum des Gefäßes.
Bevorzugt ist auch eine Abluftvorrichtung sowie eine Pumpe vorgesehen, wobei die Abluftvorrichtung mit dem Abflussrohr verbunden ist und die Pumpe zum Erzeugen eines Unterdruck derart vorgesehen ist, dass Flüssigkeitspartikel aus dem Innenraum in die Abluftvorrichtung gezogen werden. Damit kann ein Trocknungsvorgang unterstützt werden, so dass der Innenraum des Gefäßes vor einem neuen Dosiervorgang getrocknet wird.
Mit einem dritten Ventil zwischen der Abluftvorrichtung und dem Abflussrohr wird das Abflussrohr von dem Inneren der Abluftvorrichtung getrennt, wenn Flüssigkeit aus dem Abflussrohr nicht unbeabsichtigt in die Abluftvorrichtung fließen soll.
Die Anmeldung betrifft auch eine Vorrichtung zum Mischen von Flüssigkeit, die folgendes aufweist:
- ein Gefäß mit einem Innenraum zur Aufnahme von Flüssigkeiten, - eine erste Dosierflüssigkeitsablassvorrichtung zum Injizieren von zu mischender Flüssigkeit in den Innenraum, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dosierflüssigkeitsablassvorrichtung ein Endstück aufweist, das die Form einer Röhre hat, und dass die Ausrichtung der Röhre in einem Winkel von größer 5 Grad zur Senkrechten steht. Das Endstück kann auch als Spitze bezeichnet werden.
Mit dieser Vorrichtung wird beim Ablassen der Flüssigkeit eine Bewegung der abgelassenen Flüssigkeitsmengen bewirkt, die eine Geschwindigkeitskomponente in waagerechter Richtung aufweist. Die Bewegung erfolgt somit nicht nur senkrecht. Dadurch bewegt sich ein auftreffender Flüssigkeitstropfenstrahl von etwa 0,3 mm Durchmesser etwas seitlich, wodurch die Flüssigkeit, die sich bereits in dem Innenraum des Gefäßes befindet, auch in Bewegung versetzt wird, so dass die Flüssigkeit in dem Innenraum umgerührt wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert.
Figur 1 zeigt eine Vorrichtung mit mehreren stationären Gefäßen zum Mischen von
Flüssigkeiten.
Figur 2 zeigt eines der stationären Gefäße aus Figur 1 im Querschnitt.
Figur 3 zeigt eine Vorrichtung mit einem stationären Gefäß.
Figur 4 zeigt die Vorrichtung aus Figur 3 während eines Befüllens des Gefäßes. Figur 5 zeigt die Vorrichtung aus Figur 3, allerdings während des Entleerens des Innenraums 3 des Gefäßes 2.
Figur 6 zeigt die Vorrichtung aus Figur 3 während eines Spülvorgangs von oben.
Figur 7 zeigt die Vorrichtung aus Figur 3 während eines Spülvorgangs von unten.
Figur 8 zeigt einen Gefäß-Innenraum mit einem Ende eines Rohres, das in dem
Innenraum endet.
Figur 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zum Mischen von Flüssigkeiten, wobei die Vorrichtung 1 in einer Draufsicht gezeigt ist. Die Vorrichtung 1 enthält drei stationäre Gefäße 2, in denen jeweils Flüssigkeiten gemischt werden. Zudem enthält die Vorrichtung 1 einen Schwenkarm 8, an dem ein Rüssel 9 hängt. Der Schwenkarm 8 ist beweglich, so dass er über den Gefäßen 2 schwenken kann und, wenn er sich über einem der Gefäße 2 befindet, er stehenbleiben kann, um ein Ende des Rüssels 9 in jeweils eines der Gefäße zu tauchen. Oberhalb der Innenräume 3 sind Dosiervorrichtungen 6 vorgesehen, aus denen Flüssigkeit in den jeweiligen Innenraum 3 abgelassen wird. Der Rüssel 9 ist mit einem Schlauch 10 verbunden, so dass Flüssigkeit, die durch den Rüssel 9 eingesaugt wird, anschließend durch das Innere des Schlauchs 10 schließlich zum Ort der Bestimmung fließt.
Jedes der Gefäße 2 enthält einen Innenraum 3, einen Außenraum 4, eine Zwischenwand 5 und eine Außenwand 7. Die Außenwand 7 und die Zwischenwand 5 verlaufen jeweils konzentrisch derart, dass die Zwischenwand 5 den Innenraum 3 vom Außenraum 4 trennt und die Außenwand 7 den Außenraum 4 umschließt. Es sind auch andere Bauarten insbesondere des Außenraums 4 möglich. Dieser kann beispielsweise rechteckig sein. Allerdings ist ein runder Außenraum 4 besonders gut zu fertigen. Der Innenraum 3 dient dazu, dass Flüssigkeiten in diese abgelassen werden. Durch Einstellen der Volumina der unterschiedlichen Flüssigkeiten wird das Mischungsverhältnis bestimmt. Insgesamt sind alle Kanten und Ecken abgerundet, wodurch es keine schlecht durchflossenen Räume gibt, die sich besonders zum Anlegen von Depositionen anlagern eignen.
Als Material für die Bauteile der der Gefäße 2 kommen vor allem organische Materialen in Einsatz, die besonders glatte Oberflächen haben und besonders chemisch resistent, auch wenn sehr aggressive Materialen wie zum Beispiel Flusssäure auf sie einwirken, sind. Ein solches Material ist das unter dem Markennamen TFM vertriebenen Polytetrafluorethylen (PTFE), das als Kopolymer den Modifier Perflourvinylesther (PPVE) aufweist. Dieses PTFE ist weich und lässt sich spanend bearbeiten.
Bei der Herstellung der Bauteile der Vorrichtung sollen die Bauteile nicht durch Werkzeugrückstände verschmutzt werden. Darum werden vorzugsweise Werkzeuge aus massivem Hartmetall verwendet. Massiv bedeutet, dass nicht nur die Spitzen der Werkzeuge aus Hartmetall sind, sondern der Großteil des Werkzeugs aus Hartmetall besteht. Es hat sich herausgestellt, dass bei Werkzeugen, bei denen lediglich die Spitzen aus Hartmetall sind und diese Spitzen mit dem übrigen Werkzeug verlötet sind, die Lötstellen die herzustellenden Bauteile kontaminieren. Aus dem selben Grund sind Diamantwerkzeuge nicht so gut geeignet, da auch diese Lötstellen zum Befestigen der Diamanten aufweisen.
Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch eines der Gefäße 2. Die Zwischenwand 5 ist derart geformt, dass der Innenraum 3 nach unten konisch zuläuft. Mit anderen Worten, die Begrenzungswand des Innenraums 3 verläuft von oben nach unten nicht senkrecht, sondern unter einem Winkel von etwa 30 0 zur Senkrechten, derart, dass die Begrenzungswand sich nach unten verjüngt. Der Durchmesser des Innenraums 3 sinkt somit stetig von oben nach unten. Der Außenraum 4 ist von dem Innenraum 3 durch die Zwischenwand 5 getrennt, allerdings ist die Zwischenwand 5 niedriger als die Außenwand 7. Wenn der Innenraum 3 so voller Flüssigkeit ist, dass er überläuft, fließt ein Teil der Flüssigkeit in den Außenraum 4.
Der Innenraum 3 ist nach unten hin offen, wobei die dabei gebildete Öffnung 15 durch einen Stöpsel 14 verschießbar ist. Der Stöpsel 14 dient als Verschluss und ist dabei durch eine Aktor 13 hoch- und herunter bewegbar. Ist der Stöpsel 14 mit Hilfe der Aktors 13 in seine unterste Position gebracht, so ist die Öffnung 10 verschlossen. Wenn der Stöpsel 14 sich dagegen in einer oberen Position befindet, so ist die Öffnung 15 offen und dann fließt Flüssigkeit durch die Öffnung 15 in einen sich unter dem Innenraum 4 liegenden Zwischenraum 1 1. Der Zwischenraum 11 öffnet sich nach unten in einen Ablassschlauch 12, so dass, wenn der Stöpsel 14 gehoben ist, die Flüssigkeit durch den Zwischenraum 11 in den Ablassschlauch 12 abfließt. Der Außenraum enthält an seinem Boden ebenfalls eine Öffnung 16, an die ein Abflusskanalkanal 27 angeschlossen ist, so dass Flüssigkeit, die von oben in Außenraum 5 gelangt, nach unten in den Abflusskanal 27 abfließt. Zum Abdichten des Zwischenraums 11 vor der Umgebung im Bereich des sich bewegenden Aktors 13 ist eine Dichtung 31 vorgesehen. Für Dichtungen, zum Beispiel die Dichtung 13, kommt insbesondere ein Perflourelastomer in Frage wie es von der Firma Dupont unter dem Markennamen Kalrez® vertrieben wird. Dieses Material scheint schon mit starken Säuren behandelt zu sein, so dass es mit Flusssäure nicht mehr reagiert.
Figur 3 zeigt ein Gefäß 2 mit weiteren, an das Gefäß 2 angeschlossenen Geräten. Bei diesen Geräten handelt es sich um ein erstes Ventil 23, ein zweites Ventil 22, ein drittes Ventil 21 , eine Abluftvorrichtung 17, eine Pumpe 18, ein Vorratsbehälter 19 und einen Abflussbehälter 20. Figur 3 zeigt zudem ein Rohr 24, durch unter Druck Stickstoffgas in das Gefäß 2 geleitet wird sowie zwei weitere Rohre 25 und 26, deren Funktion anhand der weiteren Figuren gezeigt werden wird. Der Gasstrahl aus dem Rohr 24 ist derart in das Gefäß 2 gerichtet, dass verbliebene Flüssigkeitstropfen in dem Gefäß 2 nach unten gedrückt werden, um durch die Öffnung 10 aus dem Innenraum 3 abzufließen.
Das dritte Ventil 21 ist zwischen dem Abflussrohr 12 und dem Eingang E der Pumpe 18 vorgesehen, der Ausgang A der Pumpe 18 ist mit der Abluftvorrichtung 17 verbunden. Das zweite Ventil 22 ist zwischen dem Abflussrohr 12 und dem Vorratsbehälter 19 vorgesehen. Das dritte Ventil 23 ist zwischen dem Abflussrohr 12 und dem Abflussbehälter geschaltet. Das erste, das zweite und das dritte Ventil haben jeweils zwei Schaltzustände, entweder sind sie offen oder geschlossen. In dem Zustand, der in Figur 3 dargestellt wird, sind das erste Ventil 22 offen und das zweite Ventil 22 und das dritte Ventil 23 sind geschlossen.
In dem in Figur 3 gezeigten Zustand ist der Stöpsel in einer oberen Posititon, dies bedeutet, dass die Öffnung 10 offen ist. Zudem ist die Pumpe 18 eingeschaltet, die daraufhin an ihrem Eingang einen Unterdruck an ihrem Ausgang A einen Überdruck erzeugt. Dies bewirkt, dass ein Sog entsteht, der das Gas aus dem Abflussrohr 12 und somit auch das noch im Inneren 3 des Gefäßes 2 befindliche Gas ansaugt, damit die Flüssigkeit beziehungsweise Flüssigkeitspartikel aus dem Inneren 3 durch den Zwischenraum 11 , den Abflussrohr 12, das dritte Ventil 21 und die Pumpe 18 in die Abluftvorrichtung 17 entweicht beziehungsweise entweichen. Mit Hilfe dieser Vorrichtung wird die Flüssigkeit aus dem Inneren 3 des Gefäßes 3 und aus dem Zwischenraum 11 entfernt, diese Bauteile werden somit getrocknet, damit zukünftig das Gefäß 2 neu zum Mischen verwendet werden kann und keine Fehler durch Restmengen verursacht werden. Figur 4 zeigt die Vorrichtung aus Figur 3 während eines Befüllens des Gefäßes. In dieser Figur ist das Rohr 24 der Übersicht halber nicht dargestellt, obwohl sie Teil der Vorrichtung ist. Das Rohr 25 ist über ein viertes Ventil 28 mit einem hier nicht gezeigten Behältnis verbunden, in dem sich Flüssigkeit befindet, die zum Mischen in dem Gefäß genutzt wird. Dabei kann es sich zum Beispiel um eine hochaggressive Flüssigkeit wie Flusssäure handeln.
Das Rohr 26 ist über ein fünftes Ventil 27 mit einem, in dieser Figur ebenfalls nicht gezeigten, Behälter für Reinstwasser verbunden. In diesem Zustand ist das vierte Ventil 28 offen und die restlichen Ventile 21 , 22, 23 und 27 sind geschlossen. Somit fließt Flüssigkeit durch das Ventil 28 in das Innere 3 des Gefäßes 2. Wenn weitere Flüssigkeiten in das Gefäß
2 gefüllt werden soll, kann dies über das Rohr 25 oder weitere, hier nicht gezeigte Rohren erfolgen. Das Rohr kann auch als Dosierflüssigkeitsabgabevorrichtung bezeichnet werden.
Damit wird das Gefäß 3 mit diversen Flüssigkeiten gefüllt, wobei der Stöpsel 4 in der unteren Position bleibt, womit die Flüssigkeit nicht abfließt. Wenn alle Flüssigkeiten eingefüllt sind und der Mischvorgang abgeschlossen ist, wird der Rüssel 9 in das Innere 3 des Gefäßes 2 gesenkt, wonach Flüssigkeit durch den Rüssel 9 abgesaugt wird und durch diesen zu ihrem Bestimmungsort gebracht wird.
Figur 5 zeigt die Vorrichtung aus Figur 3, allerdings während des Entleerens des Innenraums
3 des Gefäßes 2. Dabei sind die Ventile 21 , 22, 27 und 28 geschlossen, während das Ventil 23 offen steht. Zudem ist der Stöpsel 14 in einer oberen Position. Flüssigkeit fließt somit aus dem Innenraum 3 durch den Zwischenraum 11 , durch den Abflussrohr 12 und das Ventil 23 in den Abflussbehälter 20.
Figur 6 zeigt die Vorrichtung aus Figur 3 während eines ersten Spülvorgangs. Dabei wird destilliertes Wasser mit einem Druck von beispielsweise 1 ,2 bar bis 1 ,4 bar aus einem hier nicht gezeigten weiteren Reinigungsflüssigkeitsreservoir über ein hier nicht gezeigte Drosselventil und durch das Ventil 27 und das Rohr 26 in das Gefäß 2 abgelassen. Das destillierte Wasser fließt dann durch die Öffnung 10, den Zwischenraum 11 , den Abflussrohr 12 und das Ventil 23 in den Ablassbehälter 20. Damit werden Rückstände der Mischung aus dem Innenraum entfernt. Das Gefäß-seitige Ende des Rohrs 26 bildet eine Abgabevorrichtung 260 und ist so geformt, dass das Wasser auch dorthin fließt, wo die Flüssigkeiten hin tropfen, was in einer der späteren Figuren gezeigt werden wird. Nach dem ersten Spülvorgang kann noch eventuell im Zwischenraum befindliches Wasser durch die Pumpe 18 abgesaugt werden.
Figur 7 zeigt die Vorrichtung aus Figur 3 während eines zweiten Spülvorgangs. Bei diesem wird destilliertes Wasser aus dem Reinigungsflüssigkeitsreservoir 19 durch das Ventil 22, den Abflussrohr 12, den Zwischenraum 11 und die Öffnung 10 in den Innenraum 3 gedrückt, und zwar derart, dass das Wasser über die Zwischenwand 5 herüberläuft. Anschließend läuft das übergelaufene Wasser in den Kanal 17 und anschließend in den Abflussbehälter 20. Damit werden Verunreinigungen, zum Beispiel deponierte Kontaminationen, Kollodoide oder Partikel aus dem Zwischenraum 11 besser abgelöst, da das Wasser nicht nur in eine Richtung während des ersten Spülvorgangs, sondern auch in eine zweite, entgegengesetzte Richtung fließt. Außerdem werden auch bei vollständig offenem Stöpsel 14 alle Gefäßinnenflächen und Stöpseloberflächen benetzt. Es ist darum wichtig, dass das Ventil 23 vorgesehen ist, damit das Wasser aus dem Vorratsbehälter 19 in das Gefäß gedrückt werden kann und nicht direkt in den Abflussbehälter abfließt. Außerdem kann bei geschlossenem Ventil 23 die relativ teure Reinigungslösung bei geöffnetem ersten Ventil 14 über lange Zeit einwirken. Durch wiederholtes Öffnen und Schließen des Stöpsels kann die Reinigungsflüssigkeit bewegt werden, was Reinigungsvorgänge und Konditioniervorgänge unterstützt. Damit wird auch die Dekontamination des Zwischenraums verbessert.
Figur 8 zeigt eine weitere Ausführungsform der Form eines Gefäß-Innenraums 3. Das Endstück 31 des Rohrs 25 hat die Form einer Röhre, wobei das Endstück 31 nicht senkrecht nach unten, sondern etwas nach innen zeigt. Wenn Flüssigkeit aus der Spitze abgelassen wird, fließt der sich ergebene Flüssigkeitsstrahl nicht senkrecht nach unten, sondern in einem spitzen Winkel zur Senkrechten s von zum Beispiel 10 ° gerichtet ist. Dadurch haben die auf die Oberfläche der Flüssigkeit auftreffenden Flüssigkeitstropfen beziehungsweise des Flüssigkeitsstrahls, von etwa 0,3 mm Durchmesser, auch eine Geschwindigkeitskomponente in waagerechter Richtung. Damit wird die Flüssigkeit umgerührt, was durch Flüssigkeits- Verwirbelung, die durch die eingeblasene Luft verursacht wird, unterstützt wird.
Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsformen. Es sind aber auch andere Ausführungsformen möglich. Zum Beispiel kann anstelle des Vorratsbehälters 19 ein Versorgungsnetz für ein Labor oder eine Fabrik vorgesehen werden. Bezugszeichenliste:
1 Vorrichtung
2 Gefäß
3 Innenraum
4 Außenraum
5 Zwischenwand
6 Dosiervorrichtung
7 Außenwand
8 Schwenkarm
9 Rüssel
10 Schlauch
11 Zwischenraum
12 Abflussrohr
13 Aktor
14 Stöpsel
15 Öffnung
16 Öffnung
17 Abluftvorrichtung
18 Pumpe
19 Reinigungsflüssigkeitsreservoir
20 Abflussbehälter
21 Ventil
22 Ventil
23 Ventil
24 Rohr
25 Rohr
26 Rohr
27 Abflusskanal
30 Dosierflüssigkeitsablassvorrichtung
31 Dichtung
190 Reinigungsflüssigkeit
260 Endstück
310 Rohr

Claims

Patentansprüche:
1. Vorrichtung (1) zum Mischen von Flüssigkeiten, folgendes aufweisend:
- ein Gefäß (2) mit einem Innenraum (3), der an seinem unteren Ende eine Öffnung (15) aufweist, die mit Hilfe eines Verschlusses (14) verschließbar ist und zu öffnen ist,
- ein Abflussrohr (12), dessen Inneres mit der Öffnung (15) verbunden ist,
- einen Abfluss (20) sowie ein erstes Ventil (23) zum schaltbaren Verbinden des Abflusses (20) mit dem Abflussrohr (12),
- ein Reinigungsflüssigkeitsreservoir (19) für Reinigungsflüssigkeit (190) sowie ein zweites Ventil (22) zum schaltbaren Verbinden des Reinigungsflüssigkeitsreservoirs (19) mit dem Abflussrohr,
- ein Transportmittel (p) zum Transportieren von Reinigungsflüssigkeit (190) aus dem Reinigungsflüssigkeitsreservoir (19) zum Innenraum (3).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass das Gefäß einen Außenraum (4) zum Auffangen von Flüssigkeit, die aus dem Innenraum (3) überläuft.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Ablaufkanal (27) zwischen dem Außenraum (4) und dem Abfluss (20) vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres Reinigungsflüssigkeitsreservoir sowie eine Abgabevorrichtung (260) für Flüssigkeit aus dem weiteren Reinigungsflüssigkeitsreservoir vorgesehen ist, wobei die Abgabevorrichtung (260) derart oberhalb des Innenraum (3) vorgesehen ist, dass Flüssigkeit aus der Abgabevorrichtung (260) in den Innenraum (3) fällt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Dosierflüssigkeitsabgabevorrichtung (25) vorgesehen ist zum Abgeben von zu mischender Flüssigkeit.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abluftvorrichtung (17) sowie eine Pumpe (18) vorgesehen ist, wobei die Abluftvorrichtung (17) mit dem Abflussrohr (12) verbunden ist und die Pumpe (18) zum Erzeugen eines Unterdrucks derart vorgesehen ist, dass Flüssigkeitspartikel aus dem Innenraum (3) in die Abluftvorrichtung (17) gezogen werden.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass ein drittes Ventil (21) zwischen der Abluftvorrichtung (17) und dem Abflussrohr (12) vorgesehen ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass das Gefäß aus Polytetrafluorethylen, insbesondere aus einem kopolymerisieren Polytetrafluorethylen, ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Dichtung (31) zum Abdichten eines Zwischenraums, wobei die Dichtung (31 ) aus Perfluorelastomer ist.
10. Vorrichtung zum Mischen von Flüssigkeit, folgendes aufweisend:
- ein Gefäß (2) mit einem Innenraum (3) zur Aufnahme von Flüssigkeiten
- eine erste Dosierflüssigkeitsablassvorrichtung (30) zum Injizieren von zu mischender Flüssigkeit in den Innenraum,
dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dosierflüssigkeitsablassvorichtung ein Endstück aufweist, das die Form einer Röhre hat und die Ausrichtung der Röhre des Endstücks in einem Winkel von größer 5 Grad zur Senkrechten steht.
1 1. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch
- eine zweite Dosierflüssigkeitsablassvorrichtung zum Fallenlassen von zu mischender Flüssigkeit in den Innenraum, wobei die erste Dosierflüssigkeitsablassvorichtung (30) ein Endstück (310) aufweist, das die Form einer Röhre hat und die Ausrichtung der Röhre des Endstücks in einem Winkel von größer 5 Grad zur Senkrechten steht.
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