NL1005802C2 - Afvoersysteem voor een reactor alsmede processtelsel voorzien van een dergelijk afvoersysteem. - Google Patents

Description

Afvoersysteem voor een reactor alsmede processtelsel voorzien van een dergeliik afvoersysteem.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een afvoersysteem 5 voor een reactor, zoals een oven, omvattende een afvoerleiding aan te sluiten op de afvoer van die reactor, welke afvoerleiding anderzijds verbonden is met een afvoerkanaal waarin een afzuiginrichting aangebracht is, welke in het afvoerkanaal een onderdruk opwekt, waarbij de afvoerleiding nabij de afvoer van de reactor voorzien is van een ope-10 ning naar de omgeving, in welke opening een klep aangebracht is.

Een dergelijk systeem is bekend uit het Amerikaanse octrooischrift 4.863.374. In de halfgeleiderindustrie en bij andere processen waarbij in een reactor een zeer geringe hoeveelheid gas of ander medium gedoseerd wordt voor het laten verlopen van het desbetreffende proces is 15 het vaak van belang dat de onderdruk aan de afvoerzijde nauwkeurig constant is. Indien een dergelijke onderdruk te veel varieert, va rieert daardoor de doorstroomsnelheid resp. verblijftijd van het betreffende medium door de reactor en wordt daardoor het eindproduct negatief beïnvloed. Dit geldt met name indien het afvoersysteem voor 20 een dergelijke reactor gecombineerd is met het afvoersysteem van andere reactoren. Veranderingen in de procesomstandigheden in die andere reactoren zouden een negatieve invloed kunnen hebben op de procesomstandigheden in die eerste reactor. Dit geldt met name indien het afvoersysteem voorzien is van een centrale afzuiginrichting zoals een 25 waaier en bij het vergroten of verkleinen van het debiet door een reactor zal het debiet in een andere reactor verkleind respectievelijk vergroot worden.

Om dit probleem te vermijden, is in de stand der techniek een aantal voorstellen gedaan.

30 Een eerste voorstel omvat het aanbrengen van een smoorklep in de verbinding tussen de uitlaat van de reactor en de afvoerleiding. Deze smoorklep wordt met de hand op een vaste waarde ingesteld.

Volgens een ander voorstel werd eveneens een dergelijke smoorklep toegepast in de verbinding tussen afvoerleiding en uitlaat, maar deze 35 klep is tijdens het proces stuurbaar. Daartoe is het noodzakelijk een gecompliceerde drukmeter toe te passen en het daardoor gemeten signaal om te zetten in een verplaatsing van de klep met behulp van elektrische, hydraulische of pneumatische middelen. Een dergelijke oplos- 1005802 2 sing is bijzonder kostbaar indien een aantal van dergelijke afvoerlei-dingen en smoorinrichtingen aanwezig is. Bovendien bestaan aanzienlijke inregelproblemen en is het niet eenvoudig mogelijk de druk op een absolute waarde vast te leggen.

5 Bovendien is het bij toepassing van bepaalde giftige gassen nood zakelijk deze voor het uittreden in de vrije atmosfeer minder schadelijk te maken. Dit kan door het aanbrengen van kostbare absorberende middelen. Een ander in de stand der techniek bekend voorstel is het bijmengen van lucht of andere omgevingsgassen waardoor de concentratie 10 vim dergelijke schadelijke producten verminderd wordt. Daartoe wordt een aparte luchtdoseerinrichting voorgesteld waarbij de toevoer van lucht bij voorkeur na de afzuiginrichting plaatsvindt om bedrijf van het afvoersysteem niet onnodig te verstoren.

In het Amerikaanse octrooischrift 4.863-37^ wordt voorgesteld in 15 de afvoerleiding naar het afvoerkanaal een elektrisch bediende klep aan te brengen. Deze klep dient voor het aanzuigen van koude lucht om bij de gassen afkomstig uit een oven bijgemengd te worden. Om het afvoersysteem tegen te hoge temperaturen te beschermen, wordt de toevoer van koude omgevingslucht aan de uitlaat afhankelijk van de tempe-20 ratuur in de oven geregeld. Van een regeling van de druk die heerst in de oven, is geen sprake en gezien het doel van de oven, zijnde het verwarmen van keramische voorwerpen, lijkt dit echter ook niet van belang te zijn.

Het is het doel van de onderhavige uitvinding deze nadelen te 25 vermijden en in een eenvoudig afvoersysteem te voorzien voor het regelen van de onderdruk nabij de uitlaat van een reactor welke op eenvoudige wijze ingeregeld kan worden. Bovendien wordt beoogd in een afvoersysteem te voorzien waarmee het op eenvoudige wijze mogelijk is een verder gas uit de omgeving in de afvoerstroom bij de mengen.

30 Dit doel wordt bij de hierboven beschreven inrichting verwezen lijkt doordat die klep een op het drukverschil daarover reagerende klep is, zodanig ingericht dat ter plaatse van die opening de onderdruk in die afvoerleiding een vooraf bepaalde waarde niet overschrijdt.

35 Aan de uitvinding ligt het inzicht ten grondslag een afzuiginrich ting met een capaciteit toe te passen die voldoende is voor het opwekken van de vereiste onderdruk voor alle reactoren of andere inrichtingen die aangesloten zijn op het afvoersysteem. Vervolgens 1005802 3 laat men deze afzuiginrichting onder optimale bedrijfsomstandigheden werken en wordt het overschot aan debiet steeds bijgeregeld door het toelaten van een grotere of kleinere hoeveelheid lucht met behulp van de klep volgens de uitvinding die zich bevindt 5 nabij de verbinding tussen afvoerleiding en uitlaat van de reac tor. Door het aanzuigen van lucht uit de omgeving wordt de concentratie schadelijke stoffen direct bij de uitlaat van de reactor verlaagd tot een aanvaardbaar niveau. Door bijmengen vein lucht verlaagt de partieeldruk van afgevoerde gassen. Hierdoor wordt 10 condensatie van waterdamp en andere dampen tegengegaan. Wisselin gen in procesomstandigheden in een reactor worden dadelijk gecompenseerd door wijziging van de positie van de klep.

Een dergelijke klep kan elke in de stand der techniek bekende constructie omvatten zoals een veerbelaste al dan niet elektrisch, 15 hydraulisch of pneumatisch bediende klep.

Volgens een bijzonder eenvoudige uitvoering van de uitvinding omvat de klep een gewichtbelaste klep. Door het aanpassen van het gewicht aan het oppervlak van de klep kan in een bijzonder nauwkeurige regeling van de onderdruk ter plaatse voorzien worden. Bij voorkeur is 20 een dergelijke gewichtbelaste klep een schamierklep. Een dergelijke scharnierklep kan in een klephuis opgenomen worden welk klephuis enerzijds deel uitmaakt van de afvoerleiding of een aftakking daarvan en anderzijds voorzien is van een opening die uitmondt in de vrije atmosfeer. Daarbij werkt de eigenlijke klep samen met een ringvormige rand 25 van die opening welke als klepzitting functioneert. Voor optimaal nauwkeurige instelling wordt er de voorkeur aan gegeven dat het scharnier van de klep in gebruikspositie ten minste hoger ligt dan een deel van de klepzitting.

Met de klep volgens de uitvinding is het bijzonder eenvoudig in 30 een terugslagfunctie te voorzien. Dat wil zeggen, mocht op enigerlei wijze op enigerlei plaats in het afvoersysteem een overdruk optreden, dan sluit de klep zodat voorkomen wordt dat schadelijke gassen teruggeblazen worden door de klepopening naar de locatie waar de betreffende reactor opgesteld is.

35 Met de uitvinding kan in een enkele mechanische unit de regeling van de klep alsmede de klep zelf verenigd worden, zodat enige terugkoppeling met de omgeving via complexe systemen, niet noodzakelijk is en steeds gegarandeerd wordt dat de druk in de afvoerleiding en zo de 1005802 4 druk in de betreffende oven geoptimaliseerd is.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een processtelsel omvattende een met een voor de gezondheid schadelijk gas werkende reactor verbonden met het hierboven beschreven afvoersysteem. Als voor-5 beeld van voor de gezondheid schadelijke gassen worden hier genoemd HCl-gassen en PH3. Andere gassen die met het afvoerstelsel volgens de uitvinding afgevoerd kunnen worden, zijn oxidatieproducten, TCA, H2, 02 en waterdamp. Begrepen dient te worden dat dit slechts een beperkte opsomming van de verschillende mogelijkheden is.

10 De uitvinding zal hieronder nader aan de hand van in de tekening afgeheelde uitvoeringsvoorbeelden verduidelijkt worden. Daarbij tonen:

Fig. 1 schematisch in zijaanzicht het afvoersysteem volgens de uitvinding in combinatie met een reactor;

Fig. 2 in detail en gedeeltelijk in doorsnede de klep volgens de 15 uitvinding; en

Fig. 3 in zijaanzicht de klep volgens de uitvinding.

In fig. 1 is met 1 een oven aangegeven. De uitvinding zal aan de hand van een dergelijke oven besproken worden, maar begrepen dient te worden dat elke andere installatie met het afvoersysteem volgens de 20 uitvinding gecombineerd kan worden. In het onderhavige voorbeeld is de oven een inrichting waarin wafers behandeld worden door het langslei-den van een procesgas. Voor bepaalde toepassingen zijn bijzonder lage concentraties van een te doteren gas noodzakelijk en is het van het grootste belang dat een zeer gelijkmatige concentratie van deze lage 25 dotatie over de hele reactor aanwezig is om een uniform proces te verkrijgen. Gas wordt toegevoerd via leiding 20 en beweegt met een constante verblijftijd door de oven. Daartoe is het van belang dat de onderdruk ter plaatse van de uitlaat 19 van de oven tijdens het proces constant is. Deze uitlaat 19 van de oven is via een afvoerleiding 2 30 verbonden met een afvoerkanaal 3· Daarbij is afvoerkanaal 3 voorzien van een afzuiginrichting 4 zoals een waaier die in het algemeen op het dak van de betreffende hal of dergelijke aangebracht zal zijn. Behalve afvoerleiding 2 zijn afvoerleidingen 5 en 6 aanwezig die leiden naar niet nader afgeheelde reactoren of andere afzuigpunten. Afvoerleiding 35 2 is voorzien van een aftakleiding 7 waarop een klep 8 aangebracht is.

21 geeft een af voer vein stikstof aan, die voor koeling en afscheiding gebruikt wordt. Details van de klep 8 blijken uit fig. 3 en 4.

In fig. 3 en 4 is het klephuis van deze klep 8 met 9 aangegeven.

1005802 5

Dit klephuis 9 is enerzijds verbonden met aftakleiding 7 en is anderzijds voorzien van een luchtinlaatopening 10. De doorlaat van lucht door deze opening 10 wordt beheerst door de sturing van een klep 12 die aan kan liggen op een klepzitting 11. Klep 12 bestaat uit een 5 schijfvormig lichaam dat scharnierend bevestigd is via klepschamier 13 met een contragewicht 14. Uitslag van klep 12 wordt beperkt door een aanslagschroef 15. Het kleplichaam is voorzien van een V-afdichting l8 die aangrijpt op klepzitting 11.

Zoals uit fig. 4 blijkt is scharnieras 13 door het huis heen aan 10 ten minste een zijde verlengd en is daarop een wijzer 16 aangebracht die samenwerkt met een schaalverdeling 17 aangebracht op klephuis 9· De positie van klep 12 geeft nauwkeurig het debiet lucht aan dat door opening 10 verplaatst wordt.

Tijdens normaal bedrijf zal de afzuiginrichting 4 overbemeten 15 zijn, d.w.z. zonder de aanwezigheid van klep 8 zou te grote onderdruk heersen ter plaatse van uitlaat 19 van oven 1. Echter door de aanwezigheid van klep 8 wordt de omvang van een dergelijke onderdruk tot de gewenste waarde gereduceerd. Afhankelijk van de instelling van het gewicht zal het kleplichaam 12 meer of minder verwijderd worden van 20 zitting 11 en zal meer of minder lucht toegelaten worden. Mocht door buitengewone omstandigheden de onderdruk minder worden, d.w.z. dat bijvoorbeeld een van de andere afvoerleidingen 5 of 6 meer gas afgeeft, dan zal klep 12 in sluitrichting bewegen. In het omgekeerde geval zal klep 12 openen. Mocht door een onregelmatigheid in de pro-25 ductie een overdruk ontstaan binnen het systeem dan zal klep 12 volledig sluiten waardoor voorkomen wordt dat via opening 10 voor de gezondheid schadelijk gas in de omgeving komt.

Door gebruik van klep 8 wordt ter plaatse van de uitlaat 19 onder normale bedrijfsomstandigheden direct lucht bijgemengd. Dit is met 30 name wenselijk in het geval waarin voor de gezondheid schadelijke en/of condenserende gassen afgevoerd dienen te worden. Door het bij-mengen van lucht zal de concentratie daarvan verlagen waardoor de vereiste norm gehaald kan worden.

Als voorbeeld kan een klep volgens de uitvinding gebruikt worden 35 voor een debiet liggend tussen 20 en 80 m3 lucht/uur bij een onderdruk van ongeveer £ inch waterkolom.

Gebleken is dat het onder een hoek aanbrengen van kleplichaam 12 ten opzichte van de inlaat van klephuis 9 in een optimaal stabiele 1005802 6 stroming voorziet waardoor het niet noodzakelijk is bijzondere dem-pingsmiddelen aan te brengen voor kleplichaam 12. Een en ander wordt nog bevorderd door de positionering van scharnier 13 onder de bovenrand van klepzitting 11.

5 Hoewel de uitvinding hierboven aan de hand van een voorkeursuit voering beschreven is, dient begrepen te worden dat daaraan talrijke wijzigingen aangebracht kunnen worden zonder buiten het bereik van de onderhavige aanvrage te geraken. Zo is het mogelijk het afvoersysteem volgens de uitvinding toe te passen bij andere reactoren of installa-10 ties die bedreven worden met andere gassen of media. Deze en andere wijzigingen worden alle geacht binnen het bereik van de bijgevoegde conclusies te liggen.

1005802

Claims (8)

1. Afvoersysteem voor een reactor zoals een oven (1), omvattende een afvoerleiding (2) aan te sluiten op de afvoer van die reactor, welke afvoerleiding anderzijds verbonden is met een afvoerkanaal (3) 5 waarin een afzuiginrichting (4) aangebracht is, welke in het afvoerkanaal een onderdruk opwekt, waarbij de afvoerleiding nabij de afvoer van de reactor voorzien is van een opening naar de omgeving, in welke opening (10) een klep (12) aangebracht is, met het kenmerk, dat die klep een op het drukverschil daarover reagerende klep is, zodanig 10 ingericht dat ter plaatse van die opening de onderdruk in die afvoerleiding een vooraf bepaalde waarde niet overschrijdt.

2. Afvoersysteem volgens conclusie 1, waarbij die klep omvat een gewicht (14) belaste klep.

3· Afvoersysteem volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij 15 die klep een scharnierklep omvat.

4. Afvoersysteem volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij die klep in een klephuis (9) opgenomen is, waarbij het inwendige vein het klephuis met die afvoerleiding verbonden is, welk klephuis van een opening voorzien is begrensd door een ringvormige rand (11), welke 20 rand de klepzitting omvat.

5. Afvoersysteem volgens een van de voorgaande conclusies in combinatie met conclusie 3 en 4, waarbij dat scharnierpunt (13) in ge-bruikspositie lager dan een deel van die ringvormige rand ligt.

6. Afvoersysteem volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij 25 die klep een terugslagfunctie omvat.

7· Afvoersysteem volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij op dat afvoerkanaal verschillende afvoerleidingen (2, 5, 6) zijn aangesloten.

8. Processtelsel omvattende een met een voor de gezondheid schade-30 lijk gas bedreven reactor verbonden met een afvoersysteem volgens een van de voorgaande conclusies. 1005802