-
Gebiet der
Erfindung
-
Die
Erfindung betrifft allgemein Verteiler für Fluidsysteme, und sie betrifft
spezieller ein modulares Gasverteilungssystem zur Verwendung in
Fluidsystemen hohen Reinheitsgrades und korrosiven Fluidsystemen,
wie zum Beispiel Gassysteme, die zum Herstellen von Halbleiterscheiben
verwendet werden.
-
Hintergrund
der Erfindung
-
Diese
Anmeldung nimmt den Nutzen der am 5. März 1999 eingereichten Internationalen
Patentanmeldung Nr. PCT/US 99/04973, der am 18. Mai 1998 eingereichten
Vorläufigen
US-Anmeldung Nr. 60/085 817 und der am 29. September 1998 eingereichten
Vorläufigen
US-Anmeldung Nr. 60/102 277 in Anspruch.
-
Zum
Herstellen von Halbleitern verwendet die Industrie verschiedene
hochreine Gase. Diese Gase werden durch Systeme gesteuert, die aus
Ventilen, Reglern, Druckwandlern, Massendurchsatzreglern und anderen
Bauteilen hohen Reinheitsgrades bestehen und durch Schweißen sowie
Dichtungsarmaturen hochreinen Metalls miteinander verbunden werden.
In einigen Anwendungen können
diese Verbindungen unerwünscht
sein, weil sie zusätzliche Zeit
und Kosten für
Schweißvorgänge und
unnötigen Raum
zwischen Bauteilen bedeuten und es erschweren, ein zwischen anderen
Bauteilen angeordnetes Bauteil auszutauschen. Des Weiteren sind
diese Systeme typischerweise für
Kunden ausgeführt
und hergestellt, was die Herstellungskosten und die Beschaffung
von Ersatzteilen sehr kostspielig macht.
-
Um
diese Probleme zu überwinden,
wurden in der Industrie vor kurzem neue modulare Verteilersysteme
eingeführt.
Typische Bauteile dieser Systeme wie Ventile, Druckregler und andere
typische Fluidkomponenten wurden umgestaltet, so dass ihre Einlass-
und Auslassanschlüsse
und Befestigungsmechanismen mit oberflächenmontierbaren Verteilungen
kompatibel sind. Diese Verteilungen bestehen typischerweise aus
modularen Blöcken,
die maschinell aus hochreinem Metall hergestellt sind und spanend
bearbeitete innen liegende Fluiddurchgänge aufweisen. Typisch ist,
dass diese modularen Systeme im Stand der Technik sowohl eine metallische Dichtung
zwischen dem Bauteil und einer Fläche des modularen Blocks als
auch Gleitringdichtungen nutzen, die auf den außen liegenden Seiten der Flächen des
modularen Blocks zum Abdichteingriff mit passenden modularen Blöcken maschinell
hergestellt sind. Ein Ziel solcher Systeme ist es, normale oberflächenmontierbare
Ausführungen
zu nutzen, die Industriestandards zugrunde gelegt sind, um Austauschbarkeit
von oberflächenmontierbaren
Bauteilen zu erlauben.
-
Ein
Nachteil dieser Art modularer Systeme im Stand der Technik ist,
dass der gesamte modulare Block aus hochreinem Metall hergestellt
ist. Außerdem
weisen diese Blockbauteile auch höhere Herstellungskosten auf,
sowohl aufgrund der Komplexität
der maschinellen Bearbeitung von mehrfachen Durchgängen eines
einzelnen Blocks als auch eines höheren Risikos von teuerem Ausschuss,
der infolge der Herstellungskomplexität gebildet wird. Außerdem erfordern
die Gegenblöcke
die Verwendung von dazwischen passenden Dichtungen, die zusätzliche Herstellungszeit
und des Weiteren eine genaue Installation sowie ein Verschraubungsmoment
der Befestigungselemente erforderlich machen, um eine leckagefreie
Abdichtung zu gewährleisten.
-
WO
99/45302 beschreibt ein modulares Verteilersystem im Stand der Technik,
das eine oder mehrere Brückenfittings
aufweist. Diese Druckschrift bildet die Basis für den vorkennzeichnenden Teil
des hier angefügten
unabhängigen
Patentanspruchs 1.
-
Abriss der
Erfindung
-
So
wird die Bereitstellung einer modularen Verteilerkonstruktion gewünscht, die
die Abdichtungen zwischen modularen Gegenblöcken ausschließt, die
Größe verwendeten
kostspieligen Materials erheblich reduziert und dazu führt, ein
einfacheres und weniger teures System herzustellen, während ein System
mit reduziertem Platzbedarf oder Ummantelung bereitgestellt wird,
das die Leistungsfähigkeit, Vollständigkeit
und Zuverlässigkeit
bestehender Systeme erfüllt
oder übertrifft.
-
Die
Erfindung stellt in einer Ausführung
ein modulares Verteilersystem zum Verbinden von einer oder mehreren
oberflächenmontierbaren
Fluidkomponenten mit einem Einlassanschluss und einem Auslassanschluss
bereit, wobei das modulare System aufweist: eine Stützplatte
mit einem Längskanal
in einer Fläche
davon, ein Brückenfitting
mit einem Einlassanschluss, einem Auslassanschluss und einem dazwischen
liegenden Fluiddurchgang, wobei das Brückenfitting zumindest teilweise
in dem Kanal angeordnet ist und die erste Fluidkomponente und die zweite
Fluidkomponente auf der Oberfläche
montiert sind, wobei der Einlassanschluss des Brückenfittings mit einem Anschluss
einer ersten Fluidkomponente in Verbindung steht, und der Auslassanschluss
des Brückenfittings
mit einem Anschluss einer zweiten Fluidkomponente in Verbindung
steht, dadurch gekennzeichnet, dass das Brückenfitting eine oder mehrere
ebene Flächen
aufweist, die diesen oberflächenmontierbaren
Komponenten bei Zusammenbau gegenüber liegen, wobei die Einlass-
und Auslassanschlüsse
des Brückenfittings
jeweils in einer Ausnehmung in der einen oder mehreren ebenen Flachen ausgebildet
sind.
-
Diese
und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich in
der ausführlichen
Beschreibung und den Patentansprüchen,
die folgen, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Figuren betrachtet
wird.
-
Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
-
Die
Erfindung kann in bestimmten Teilen und Anordnungen von Teilen körperliche
Form annehmen, wobei eine bevorzugte Ausführung derselben in dieser Patentbeschreibung
ausführlich
beschrieben und in den begleitenden Zeichnungen veranschaulicht
werden wird, die einen Teil derselben bilden und in denen:
-
1 ist
eine perspektivische Darstellung der vollständigen Verteilerbaugruppe,
die mit entsprechenden Bauteilen und Dichtungen, die Merkmale des
Standes der Technik beinhalten, dargestellt ist;
-
2 ist
eine perspektivische Darstellung in auseinander gezogener Anordnung
eines Verteilersystems und entsprechender Bauteile und Dichtungen,
die Merkmale des Standes der Technik beinhalten wie es in 1 gezeigt
ist;
-
3 ist
eine Schnittansicht in auseinander gezogener Anordnung eines Teils
des Verteilers von 2, die eine vollständige Gasbrücke zeigt,
die zwischen zwei teilweise dargestellten Gasbrücken angeordnet ist und eine
optionale entsprechende Dichtung zeigt;
-
3A ist
eine Querschnittsansicht des zusammengebauten Verteilerteils von 2;
-
3B ist die Querschnittsansicht einer anderen
Gasbrücke,
die ein T-Formstück
und einen weiteren Rohrabschnitt zusätzlich zu den zwei Winkelstücken und
dem Rohrabschnitt umfasst, die in der in 3 und 3a dargestellten
vollständigen Gasbrücke 8 gezeigt
sind;
-
4 ist
eine perspektivische Ansicht eines anderen Verteilersystems nach
dem Stand der Technik, das mehrere, sich in verschiedenen Richtungen erstreckende
Durchflusswege umfasst;
-
5 ist
eine perspektivische Darstellung in auseinander gezogener Anordnung
einer Verteileranordnung, die Merkmale der betreffenden Erfindung beinhaltet;
-
5A–D sind
perspektivische Ansichten der Halteklammern nach der Erfindung;
-
6 ist
eine Teilansicht im Längsschnitt von
zwei Brückenfittings 50 und
einem entsprechenden abdichtenden Befestigungsteil 90 und
einer Gegenfläche
der Fluidkomponente der Baugruppe in auseinander gezogener Anordnung
wie es in 5 gezeigt ist;
-
7 ist
die Draufsicht eines komplexeren Fluidsystems mit mehreren Fluidleitungen;
-
8 ist
die perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführung der
Verteilerbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung, die eine Vielzahl von
Durchflusskanälen
in einem oberen und unteren Niveau des Trägers verwendet;
-
9 und 9A sind
perspektivische Darstellungen von zwei Verteilerträgern und
einem Querspülkanal;
-
10A–D
stellen verschiedene Montagestufen von zwei endseitig verbundenen
Trägern
dar, wobei 10D ein Querschnitt ist;
-
11A und 11B veranschaulichen eine
andere Ausführung
zum Verbinden von Trägern, die
in einer Verteilerbaugruppe wie in 8 verwendet
werden;
-
12A und 12B stellen
einen Träger mit
einem darin angebrachten Absperrventil dar;
-
13 ist
eine perspektivische Darstellung einer noch weiteren Ausführung einer
Verteilerbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung;
-
14A ist eine perspektivische Ansicht nach der
Erfindung von 13, die mit den aus der Verteilerbaugruppe
entfernten Durchflusskomponenten dargestellt ist;
-
14B ist eine Draufsicht nach der Erfindung wie
sie in 14A gezeigt ist;
-
15A, 15B und 15C stellen jeweils eine perspektivische Ansicht,
eine Draufsicht und eine Seitenansicht einer anderen Ausführung der
Durchflussbrücken
dar;
-
16A–16C stellen eine perspektivische Ansicht, eine
Draufsicht und eine Seitenansicht von einer absenkbaren Durchflussbrücke dar;
-
17 ist
eine Querschnittansicht in Richtung 17-17 der Erfindung wie sie
in 14B dargestellt ist;
-
18 ist
eine Querschnittansicht in Richtung 18-18 der Erfindung wie sie
in 14B dargestellt ist;
-
19 ist
eine Querschnittansicht in Richtung 19-19 der Erfindung wie sie
in 14B dargestellt ist;
-
20A, 20B und 20C stellen jeweils eine perspektivische Ansicht,
Draufsicht und Seitenansicht einer anderen Ausführung der Durchflussbrücken dar;
-
21 stellt
die perspektivische Ansicht einer in unterschiedlichen Größen gezeigten
Durchflussbrücke
mit mehreren Anschlüssen
dar;
-
22A–22B veranschaulichen eine perspektivische Ansicht
und eine Seitenansicht des Dichtungskäfigs, während 22C den
Dichtungskäfig
von 22A–B bei Verwendung mit einer
absenkbaren Durchflussbrücke
darstellt;
-
23A–23C stellen die perspektivische Ansicht und die
Seitenansicht einer anderen Ausführung
des Dichtungskäfigs
dar;
-
24A–24C stellen eine perspektivische Ansicht und eine
Seitenansicht von zusätzlichen
anderen Ausführungen
eines Dichtungskäfigs dar;
-
25A und 25B stellen
jeweils eine Draufsicht und eine perspektivische Ansicht einer anderen
Ausführung
des Trägerverteilers
dar, der plattenförmige
Befestigungsflansche aufweist;
-
26 ist
die perspektivische Ansicht eines mit Befestigungsbügeln dargestellten
Verteilers des unteren Trägers;
-
27A ist die Seitenansicht einer Verteilerbaugruppe
von 26 in Richtung 27A-27A, und 27B–27D sind Querschnittansichten des oberen und unteren
Trägers,
die mit einer alternativen Ausführung
der unteren Trägerstufe
dargestellt ist;
-
28 ist
die perspektivische Ansicht einer anderen Ausführung der oberen und der unteren
Trägerstufe;
-
29A und 29B veranschaulichen
jeweils den Vorspannungs- und Lastzustand einer beheizten Verteilerbaugruppe;
und
-
30A und 30B stellen
Querschnittansichten von anderen Ausführungen der oberen Trägerstufe
dar.
-
Ausführliche
Beschreibung der Erfindung
-
Mit
Bezug jetzt auf die Zeichnungen, die dem Zweck der Veranschaulichung
bevorzugter Ausführungen
nach der Erfindung dienen und nicht dazu, diese einzuschränken, ist
in den 5–30 ein einzigartiges Verteilersystem dargestellt. 1–4 bilden
keinen Teil der Erfindung, sind aber zum Verständnis der Erfindung gut verwendbar.
Die Erfindung, wie sie in den Figuren dargestellt und beschrieben
wird, ist zum Beispiel als Teil eines modularen Gasverteilungssystems
hohen Reinheitsgrades nutzbar, das bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen
oder anderen Fluidsystemen verwendet wird, die korrosiven Flüssigkeiten
standhalten müssen. Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die Verwendung in hochreinen
Fluidsystemen beschränkt,
sondern kann in jeder beliebigen Anwendung nutzbar sein, die sich
auf eine Steuerung des Fluiddurchflusses bezieht. Außerdem können die
hier dargestellten und beschriebenen verschiedenen Ausführungen
der vorliegenden Erfindung getrennt oder in verschiedenen Kombinationen,
wie es für
eine spezielle Anwendung erforderlich ist, genutzt werden. Obwohl
die bevorzugten Ausführungen
hier mit Bezug auf eine beispielhafte modulare Verteilerkonstruktion
beschrieben sind, wird sich dem Fachmann darüber hinaus ohne weiteres erschließen, dass
die Erfindung auch in anderen modularen Systemkonstruktionen verwendet
werden kann.
-
Mit
Bezug jetzt auf die Zeichnungen und spezieller auf 1 ist
ein modulares Fluidverteilersystem 10 zusammen mit den
Durchfluss steuernden Bauteilen wie Ventile 12, Durchflussregler 13,
Filter 14 und dergleichen zusammengebaut dargestellt. Die
Fluidkomponenten können
in Verbindung mit dem Verteilersystem 10 genutzt werden,
sind jedoch nicht Teil des Verteilersystems 10. Die Fluidkomponenten 12 bis 14 sind
vorzugsweise oberflächenmontierbare
Bauteile, wobei jedes Bauteil einen Einlassanschluss 16 aufweist
und zusätzlich
einen oder mehrere Auslassanschlüsse 18 umfassen
kann, wie es in 3A dargestellt ist, die mit
der Fluidkomponente eine Fluidverbindung ermöglichen. Eine Reihe von Befestigungselementen 22 der
Fluidkomponenten verlaufen durch Öffnungen 24 in den
Basisflanschen 26 der Fluidkomponenten, um die Komponenten
an dem modularen Verteilersystem 10 zu befestigen.
-
Das
modulare Verteilersystem 10 kann einen oder mehrere Brückenfittings 50,
als Option eine Aufnahmeplatte 30, eine optionale Stützplatte 40,
optionale Endfittings 45 und als Option Dichtungselemente 60 aufweisen.
Diese Elemente werden nachstehend ausführlicher beschrieben. Die Brückenfittings 50 können gemäß 3 in
Form von zwei Winkelstücken 52 sein,
die durch eine optionale rohrförmige Verlängerung 54 verbunden
dargestellt sind, die an die entsprechenden Winkelstücke 52 durch
herkömmliche
Mittel wie durch Schweißen
angeschlossen werden. Die Winkelstücke 52 weisen einen
innen liegenden Fluiddurchgang 56 mit einem Einlassende 58 und
einem Auslassende 62, 64 auf, wobei das Einlassende 58 in
Bezug auf das Auslassende 62, 64 eine Orientierung
von 90 Grad besitzt. Die rohrförmige
Verlängerung 54 als
Option besitzt einen innen liegenden Fluiddurchgang, der den angrenzenden
Fluiddurchgang der zwei angrenzenden hinteren Winkelstücke 52 nutzt,
so dass im Inneren des Brückenfittings 50 ein
U-förmiger
Fluiddurchgang ausgebildet wird, wobei der Durchgang ein Einlassende 62 und ein
Auslassende 64 aufweist.
-
Gemäß 3A befindet
sich das Einlassende 62 des Brückenfittings 50 mit
einer entsprechenden Auslassöffnung 18 der
Fluidkomponente 12 in Fluidverbindung, und das Auslassende 64 des
Brückenfittings 50 befindet
sich mit dem Einlassanschluss 16 der benachbarten Fluidkomponente 13 in Fluidverbindung.
So ist der Brückenfitting 50 wie
eine „Brücke" wirksam, um Fluid
zwischen benachbarten Fluidkomponenten wie 12, 13 zu übertragen,
ohne dass zwischen benachbarten Brückenfittings 50 Metalldichtungen
erforderlich sind, was typischerweise durch das Ineinandergreifen
von benachbarten modularen Blöcken
im Stand der Technik erforderlich ist. Es ist vorzuziehen, dass
das Brückenfitting 50 aus rostfreiem
Stahl wie 316, Hastelloy, Werkstoff mit Halbleiterqualität („SCQ") oder einem beliebigen
anderen Material, das zum Gebrauch in Verbindung mit Fluiden für Halbleiterverarbeitung
geeignet ist, besteht. Für
typische industrielle Anwendungen würde jedoch ein beliebiges geeignetes
Material wie Kunststoff oder Metall funktionieren.
-
Außerdem weisen
die Brückenfittings 50 reduzierte
Abmessungen auf, so dass die Menge von teurem Material des modularen
Verteilers wesentlich verringert werden kann. Modulare Systeme im
Stand der Technik nutzen modulare Verteilerblöcke (mit den darauf befindlichen
oberflächenmontierbaren
Bauelementen), die aus kostspieligen Materialien hergestellt sind
und deren inneren Gasdurchflusswege maschinell in einem Stück aus dem
Verteilerblock gefertigt sind. Da sich die Halbleiterindustrie zur
Standardisierung von modularen Gassystemkomponenten hin bewegt,
weisen diese modularen Verteilerblockkomponenten einen normalen
oberen Flanschmontage-Flächenbereich
auf, um mit einem standardisierten Flansch eines oberflächenmontierbaren
Durchflussbauelements zu passen. So sind die oberflächenmontierbaren
Durchflussbauelemente ohne werteres austauschbar. Folglich nutzen
die modularen Komponentenblöcke
im Stand der Technik ein großes
Volumen teuren Materials. Das modulare System 10 bewirkt
einen Gasdurchflusskanal, der durch ein Brückenfitting 50 gebildet
wird, das ein wesentlich verringertes Volumen von kostspieligem
Material im Vergleich zu normalen modularen Komponentenblöcken im
Stand der Technik aufweist. Dies führt zu einer wirtschaftlicheren
Gaswegverteilung, die billiger und leichter als Komponentenblöcke im Stand
der Technik herzustellen ist.
-
Gemäß 1 kann
das modulare System 10 außerdem Anschlussteile 45 umfassen,
die ein Winkelstück
mit einem innen liegenden 90 Grad-Kanal aufweisen, das mit einem
normalen Formstück 46 wie
ein Fitting mit Standardfläche
wie zum Beispiel ein Swagelok VCR® Formstück (Swagelok
Company, Cleveland, Ohio) oder anderes geeignetes Formstück zum Anschluss
an eine Fluidleitung verbunden ist. Das Anschlussteil 45 kann
als ein Einlassfitting oder ein Auslassfitting genutzt werden, das
zu der Fluidleitung passt (nicht gezeigt). So ist das Auslass- oder
Einlassende des Winkelstücks
mit dem jeweiligen Einlass- oder Auslassende einer Fluidkomponente
verbunden. Es wird bevorzugt, dass die Anschlussteile 45 aus
rostfreiem Strahl, 316-rostfreiem Strahl, rostfreiem Material
mit Halbleiterqualität
oder anderem Material bestehen, das zur Verwendung in Verbindung
mit Fluiden zur Halbleiterverarbeitung oder die für eine spezielle
Anwendung interessanten Fluide geeignet ist. Für typische industrielle Anwendungen
können
die Anschlussteile 45 aus einem beliebigen geeigneten Werkstoff
wie Kunststoff oder Metall bestehen.
-
Das
modulare Verteilersystem 10 kann außerdem wahlweise eine Stützplatte 40 aufweisen. Die
Stützplatte 40 kann
eine flache Platte umfassen, die jedoch eine innen liegende Nut
oder Kanal 42 zur Aufnahme einer darin angeordneten Vielzahl
von Brückenfittings 50 und
Anschlussteilen 45 aufweist. Jedes Winkelstück 52 des
Brückenfittings 50 und
des Anschlussteils 45 besitzt einen äußeren geformten Körper passender
Abmessung, der zu der Form der Nut oder des Kanals 42 passt,
um eine Drehung des Brückenfittings 50 innerhalb
des Kanals 42 zu verhindern. Es wird bevorzugt, ist jedoch
nicht erforderlich, dass die äußere Form
des Winkelstücks 52 rechteckig
oder quadratisch ist. Es wird außerdem bevorzugt, dass die
den Kanal 42 bildenden inneren Seitenwände 44 geeignete Abmessungen
aufweisen, um einen quadratischen Körper eng aufzunehmen, oder
dass zwei der gegenüber
liegenden Seitenwände
geeignete Abmessungen besitzen, um einen rechteckigen Körper aufzunehmen.
Das Verteilersystem 10 ist nicht auf die oben erwähnten Formen
beschränkt,
da ein beliebiger komplementär
geformter Kanal in Bezug auf den geformten Körper des Winkelstücks 52 für die Erfindung
funktionieren würde. Die
Stützplatte 40 kann
aus einem beliebigen geeigneten Material wie Metall und Metall-Matrix-Verbundwerkstoffen
bestehen, ist jedoch vorzugsweise aus einem preisgünstigen
leichten Werkstoff wie Aluminium hergestellt. In Abhängigkeit
von der Anwendung können
auch nichtmetallische Werkstoffe wie Kunststoff genutzt werden.
-
Es
ist vorzuziehen, dass das Verteilersystem 10 des Werteren
Dichtungen 60 aufweist, die zwischen den zusammenpassenden
Einlass-/Auslassanschlüssen
der Brückenfittings 50 und
der Fluidkomponenten aufgenommen werden. Die Dichtungen 60 können aus
einem beliebigen geeigneten Material wie Elastomer, Kunststoff,
Gummi oder polymeres Material oder vorzugsweise ein Weichmetall
wie Nickel bestehen. Es können
sowohl C-Dichtungen als auch Kompositwerkstoff-Dichtungen verwendet werden,
um zusätzliche
Beispiele zu nennen. Dem gewöhnlichen
Fachmann werden sich ohne weiteres andere Dichtungstechniken, die
in Verbindung mit dem Verteilersystem 10 genutzt werden
können,
erschließen.
-
In
einer zweiten Ausführung
kann, wie in 2, 3 und 3A dargestellt,
mit der Erfindung eine optionale Aufnahmeplatte 30 genutzt
werden. Die Aufnahmeplatte 30 weist eine Vielzahl von Löchern auf,
die ausgerichtet sind, um die Enden 62, 64 der
Brückenfittings 50 darin
aufzunehmen. Die Enden der Brückenfittings 50 sind
vorzugsweise etwas kürzer
als die Dicke der Aufnahmeplatte 30, so dass darin eine
Aussparung zur Aufnahme einer Dichtung 60 ausgebildet ist.
Die Aufnahmeplatte 30 besitzt außerdem Löcher 32, die zur Aufnahme
von Befestigungselementen 22 darin ausgerichtet sind. Um
das System nach der zweiten Ausführung
zusammen zu bauen, werden folglich die Brückenfittings innerhalb des
Kanals 42 der Stützplatte 40 angebracht,
und anschließend
werden die Löcher
der Aufnahmeplatte mit dem Einlass- und Auslassende der Brückenfittings 50 ausgerichtet.
Dann wird die Aufnahmeplatte in Position abgesenkt, so dass die Enden
von Brückenfittings 50 durch
die ausgerichteten Löcher 34 der
Aufnahmeplatte 30 eingesetzt werden. Die Befestigungselemente 36 werden
anschließend
durch die aus gerichteten Löcher 38 der
Stützplatte
zur Aufnahme in die ausgerichteten Löcher 39 der Aufnahmeplatte 30 eingesetzt.
Zum Schluss werden die Fluidkomponenten 12–14 dann
durch Befestigungselemente 22 an der Aufnahmeplatte 30 befestigt.
-
Eine
andere Ausführung
eines T-förmigen Brückenfittings 70 ist
in 3B dargestellt. Dieses Brückenfitting 70 kann
in Verbindung mit drei benachbarten Fluidkomponenten verwendet werden,
wobei die mittlere Fluidkomponente nur einen Einlassanschluss z.
B. einen Druckwandler oder eine Durchflussumlenkvorrichtung aufweist,
die einen Teil des Fluidstroms in einen anderen Durchflussweg umlenkt.
Das Brückenfitting 70 besteht
aus zwei Winkelstücken 52,
die jeweils einen in Fluidverbindung mit einem T-Formstück 72 befindlichen,
innen liegenden Fluidkanal aufweisen. Das T-Formstück 72 besitzt ein
Einlassende 74 und zwei Auslassenden 76, 78. Das
Auslassende 76 des T-Formstücks 70 befindet sich
mit dem Einlass einer Fluidkomponente mit Einzelanschluss, wie ein
Druckwandler, in Fluidverbindung. Das Auslassende 78 des
T-Formstücks
befindet sich mit dem Auslassende 80 des Brückenfittings in
Fluidverbindung. So besitzt das T-förmige
Brückenfitting 70 ein
Einlassende 82 und zwei Auslassenden 76 und 80 und
kann genutzt werden, um den Durchfluss zwischen drei benachbarten
Fluidkomponenten zu "überbrücken" oder zu übertragen,
wobei die mittlere Fluidkomponente nur einen einzigen, mit dem Durchflusskanal
durch den Fitting 70 in Fluidverbindung befindlichen, Anschluss
aufweist.
-
4 stellt
eine noch andere Ausführung
einer Aufnahmeplatte 80 dar, die zur Verwendung mit Fluid
ausgeführt
ist, das in mehreren Durchflusswegen A, B, C und D strömt. Um die
Ausführung
besser darzustellen, ist die Rückseite
der Aufnahmeplatte in Bezug auf die Brücken 50 dargestellt
(d. h. das Gegenteil von 2). Die Anordnung der Brücken 50 in den
Löchern 82 der
Aufnahmeplatte ermöglicht
die Kombination oder das Mischen von Fluiden aus einem oder mehreren
Durchflusswegen. So sind gemäß 4 vier
unabhängige
Durchflusswege dargestellt (A, B, C und D), die miteinander in gewünschten Verhältnissen
durch Fluidkomponenten (nicht gezeigt) gemischt werden, was dazu
führt,
dass der Fluidauslass 86 des Systems aus den Fluiden A,
B, C und D besteht, die in einem gewünschten Verhältnis gemischt
sind. Dies wird durch Verwendung eines Fluidbauteils wie ein Ventil
mit einer 3-Wegeausführung
(an Stellen 84) erreicht, um die Mischung der unterschiedlichen
Fluide aus getrennten Durchflusswegen zu ermöglichen. Es ist anzumerken,
dass die Brückenfittings 50 in
der Art einer Anordnung wie eine "Stecktafel" kombiniert sind, um das gewünschte Ergebnis
wie oben beschrieben zu erzielen. Somit werden Brücken 50 genutzt,
um die getrennten Durchflusswege miteinander zu koppeln oder zu
verbinden, damit das Mischen des Fluides erreicht wird, ohne dass
irgendwelche speziell angepassten Bauteile benötigt werden. Dies ist ein deutlicher
Vorteil gegenüber
modularen Ausführungen
im Blocktyp nach dem Stand der Technik, wenn ein spezieller Block
mit drei Anschlüssen
benötigt
werden würde.
-
In
dieser Ausführung
kann die Aufnahmeplatte 80 sowohl als Unterstützung für die Brücken 50 als
auch als eine "Aufnahme" verwendet werden, ohne
dass eine Stützplatte
benötigt
wird. Die Brückenfittings 50 können des
Werteren ein mit Gewinde versehenes Ende (nicht dargestellt) umfassen,
dass in ausgerichtete Gewindelöcher 82 der
Aufnahmeplatte 80 eingesetzt werden kann. Die Enden 62, 64 der
Brückenfittings 50 können auch
passend in die ausgerichteten Löcher 82 der
Aufnahmeplatte 80 eingepresst oder durch Halteklammern
(nicht dargestellt) an der Aufnahmeplatte befestigt werden. Dem gewöhnlichen
Fachmann werden sich ohne weiteres andere Befestigungsmittel erschließen.
-
Bei
dieser Ausführung
kann die Höhe
der Enden 62, 64 der Brückenfittings 50 variieren,
wobei eine Höhe
ausreichend ist, um mehrere Lagen von Brückenfittings (nicht gezeigt)
zu ermöglichen.
Dieses Merkmal einer Querlage wäre
zum Beispiel gut verwendbar, wenn gewünscht wäre, in Leitung A befindliches
Spülgas
den anderen Gasleitungen B, C und D zur Verfügung zu stellen. Um dies zu
erreichen, wäre
ein modifiziertes Brückenfitting 50 erforderlich,
das zur Paarung mit dem Brückenfitting
einer oberen Lage zusätzlich
ein T-Formstück
aufweisen würde.
Das T-Formstück
würde zwischen
den Winkelstücken,
wie in 3B dargestellt, angeordnet sein
und einen in Verbindung mit den innen liegenden Fluiddurchgängen der
Winkelstücke
befindlichen, innen liegenden Fluiddurchgang aufweisen. Anders als in 3B würde
die Öffnung
des T-Formstücks
jedoch um 180 Grad entgegengesetzt zu den Öffnungen der Winkelstücke liegen,
um sie dem T-Formstück
eines in einer anderen Lage angeordneten Brückenfittings anzupassen. Folglich
würde diese
Ausführung
ein Fluidverteilungssystem mit mehreren Fluiddurchflusswegen ergeben,
wobei diese in der Lage sind, sich in mehreren Richtungen zu erstrecken.
Des Weiteren ermöglicht
diese Ausführung eine
mehrfache oder dreidimensionale Schichtenbildung von Gas-Durchflusswegen,
wobei sich die Fluid- Durchflusswege
von einer Schicht in Verbindung mit dem Fluid-Durchflussweg einer
anderen Schicht (anderen Schichten) befinden kann (können).
-
In
einer Ausführung
nach der Erfindung wurde die optionale Aufnahmeplatte 30,
wie es in 5 und 6 dargestellt
ist, weggelassen. Anstelle der Aufnahmeplatte 30 werden
Dichtungen 60 durch optionale flexible Befestigungsteile 90,
die aus einem dünnen
biegsamen Material wie Kunststoff oder Metall hergestellt sind,
festgehalten. Diese Befestigungsteile 90 sind von EG&G, Inc. handelsüblich erhältlich.
Die Löcher 92 des
Befestigungsteils 90 fluchten mit Aufnahmebefestigungselementen 22,
die in den Löchern 32' der Stützplatte
oder des Kanalblocks 40 aufgenommen sind. Die Dichtungen 60,
wie zum Beispiel C-Dichtungen, werden durch ein oder mehrere Stützelemente 92 festgehalten.
Die Dichtungen 60 werden im Befestigungsteil 90 genau
positioniert, so dass die Dichtungen 60 mit dem Einlass 16 und
dem Auslass 18 der Fluidkomponenten 12, 14 und
dem jeweiligen Auslass 60 und Einlass 62 der benachbarten
Durchflussbrücken
genau fluchten, wenn die Löcher 92 mit
den Befestigungselementen 22 fluchten. Die Durchfluss-Brückenfittings 50 wurden
modifiziert, so dass die vertikalen rohrförmigen Verlängerungen weggelassen worden
sind, so dass die Einlass- und Auslassenden 62, 64 in
Bezug auf die obere Fläche 43 des
Kanalblocks 40 bündig
oder leicht ausgenommen sind, wenn die Durchflussbrücken 50 innerhalb
des Kanals angeordnet werden. Außerdem zeigt 5 eine
andere Form der Winkelstücke 52,
welche die Durchflussbrücke 50 bilden. Die
Winkelstücke 52 sind
als rechteckig geformter Körper
dargestellt, wobei der innen liegende Fluiddurchgang maschinell
so hergestellt ist, dass sich das Einlassende ungefähr über eine
90 Grad Orientierung in Bezug auf das Auslassende befindet. Vorzugsweise
besitzen die Einlass- und Auslassanschlüsse 62, 64 der
Durchflussbrücken 50 zusätzlich einen
kreisförmigen
ausgesparten Bereich über
den Anschlüssen,
um darin teilweise eine Dichtung 60 aufzunehmen.
-
Wie 5 gezeigt
ist, werden die Durchflussbrücken
in dem Kanal der Stützplatte 40 angeordnet,
nachdem alle Winkelstücke 52 miteinander befestigt
sind, um eine Durchflussbrücke 50 zu
bilden. Über
jeder Durchflussbrücke
können
optionale Halteklammern 95 aufgenommen werden, um die Brücken innerhalb
des Kanals festzuhalten. Die Halteklammern 95 können über jeder
Durchflussbrücke 50 zum
Beispiel in den nach unten verjüngten
Bereichen, die die geschweißte
Verbindung zwischen benachbarten Winkelstücken 52 bilden, eingesetzt
werden. Die Halteklammern 95 besitzen, wie es in 5A besser
gezeigt ist, vorzugsweise eine U-förmige Ausführung mit parallelen gebogenen
Schenkeln 96, die einen weiteren Abstand aufweisen als
die Kanalbreite, was zu einer federähnlichen Eigenschaft führt. So
werden die Durchflussbrücken,
wenn die parallelen Schenkel 96 um die Durchflussbrücke 50 herum
innerhalb des Kanals eingesetzt sind, in dem Kanal aufgrund der
Schenkel, die mit den Seitenwänden
des Kanals infolge der Federkraft der Schenkel 96 reibschlüssig eingreifen,
festgehalten. Zusätzlich sind
in 5B–D
alternative Ausführungen
der Halteklammer 97, 98 und 99 dargestellt.
-
Wie
weiter eingeschätzt
werden kann, umfassen Stützplatte
oder Kanalblock 40 gemäß 7 eine
Vielzahl von Kanälen 42 mit
darin angeordneten Durchflussbrücken 50,
um den Fluidstrom vo fluchtenden Durchflusskomponenten in einer
ersten Richtung zu transportieren, und einen oder mehrere verbindende,
quer verlaufende oder sich verzweigende Kanäle 41 mit darin angeordneten
Durchflussbrücken,
um Fluid in einer zweiten Richtung zu transportieren. So werden
mehrere Durchflusswege gebildet, die das Vermischen von Fluid über unterschiedlichen Durchflussleitungen
ermöglichen.
Die sich verzweigenden Kanäle
erstrecken sich vorzugsweise quer über den Kanälen 42 in der ersten
Richtung zu anderen benachbarten Kanälen 42. Dies wäre zum Beispiel
in Fluidsystemen nutzbar, die Spülluft
oder miteinander vermischte Fluidströme erfordern.
-
Mit
Bezug als Nächstes
auf 8 ist entsprechend einer werteren Ausführung der
Erfindung das Merkmal einer Querspülung für eine Verteileranordnung dargestellt,
die eine Vielzahl von Durchflusskanalverteilungen verwendet. Die
grundlegenden Komponenten jeder der Durchflusskanalverteilungen können so
sein, wie es hier mit Bezug auf die Ausführung von 5 bis 7 beschrieben
ist, mit einer gewissen Modifizierung wie es hier kurz beschrieben werden
wird.
-
In 8 sind
drei Durchflusskanalverteilungen 100, 102 und 104 vorgesehen.
Jede Verteilung ist hinsichtlich ihrer grundlegenden baulichen Komponenten
den anderen ähnlich,
weshalb hier nur eine Verteilung ausführlich beschrieben werden wird.
In dieser Ausführung
fluchten die drei Verteilungen 100, 102, 104 im
Allgemeinen parallel und liegen miteinander in einer Ebene. Beispielhaft
umfasst die erste Durchflusskanalverteilung 100 eine Reihe
von Trägerstrukturen 106,
die endseitig verbunden sind, um eine Gasstabverteilung zu bilden.
Die anderen Verteilungen 102 und 104 enthalten
Träger 109 von
wiederum verschiedenen verfügbaren
Ausführungen von
Durchflusswegen. Je der Träger 106 ist
in 9 in einer beispielhaften Weise dargestellt. In
diesem Fall ist jeder Träger 106 zumindest
groß genug,
so dass er eine darauf angebrachte oberflächenmontierbare Komponente 10 aufweist.
Alternativ dazu können
verschiedene oder alle der Träger 106 länger gemacht
werden, um mehr als eine oberflächenmontierbare
Komponente darauf anbringen zu können, wie
zum Beispiel die in 5 veranschaulichte Ausführung. Eine
noch andere Möglichkeit
wäre es,
einen einzelnen Träger 106 von
ausreichender Länge zu
besitzen, um alle benötigten
oberflächenmontierbaren
Komponenten für
einen speziellen Gasstab unterzubringen.
-
Mit
Bezug auf 9 sind zwei Träger 106, 109 dargestellt,
die neben einander liegen, wobei jeder Träger von einem der benachbarten
Paare der Verteilungen 100, 102 oder 104 von 8 besteht. Jede
Trägerstruktur
oder Anordnung 106 ist in gewisser Hinsicht der in 5 dargestellten
grundlegenden Trägerstruktur
darin ähnlich,
dass der Träger 106 einen
Kanalblock 108 mit einem darin ausgebildeten Kanal 110 umfasst.
Zumindest eine der aus einer oder mehreren Durchflussbrückenblöcken 52 gebildete
Durchflussbrücke 50 ist
in dem Kanal 110 eng aufgenommen und kann darin bei Bedarf
durch eine Klemme 95 (nicht gezeigt) befestigt werden.
Wie in 5 dargestellt ist, umfasst die Durchflussbrücke 50 zwei
Anschlüsse 62, 64,
die mit Einlass- und Auslassanschlüssen 16, 18 einer
oberflächenmontierbaren
Durchflusssteuervorrichtung (nicht gezeigt) fluchten, wenn die Durchflusssteuervorrichtung
auf dem Träger 106 angebracht
ist.
-
Um
zwischen den Vorrichtungsanschlüssen 12, 14 und
den Brückenblockanschlüssen 114, 116 fluiddichte
Verbindungen zu bilden, können
Dichtungen, wie C-Dichtungen 50 in den früher beschriebenen
Ausführungen,
verwendet werden. Wie es hier zuvor weiter beschrieben wurde, können die
Durchflussbrückenblöcke 30 von
endseitig benachbarten Trägern
(zum Beispiel 106a und 106b 8)
miteinander verschweißt
werden, indem Rohrverlängerungen
genutzt werden.
-
Erfindungsgemäß wird der
Kanalblock 108 vorzugsweise aus einem preisgünstigen,
leichten Werkstoff wie Aluminium hergestellt, während die Durchflussbrückenblöcke 30,
die die Gase zur Halbleiterbearbeitung leiten, aus dem teurerem
Stahl mit Halbleiterqualität
hergestellt werden.
-
Wein 9 dargestellt
ist, können
die drei Gasstabverteilungen 100, 102 und 104 mechanisch verbunden
oder als eine einzelne Anordnung durch einen oder mehrere kreuzweise
angeordnete Kanäle 120 miteinander
gekoppelt werden. In dieser Ausführung
liegen die Querspülkanäle 120 im
Allgemeinen parallel und in derselben Ebene zueinander und sind an
den Unterseiten der Verteilungen 102, 104, 106 angebracht.
Die Spülstromkanäle können zum
Beispiel genutzt werden, um jeder der Gasstabverteilungen 100, 102, 104 Spülgas zuzuführen.
-
Jeder
Spülkanal 120 kann
maschinell aus einem preisgünstigen
Metallblock wie Aluminium oder rostfreiem Stahl ohne Halbleiterqualität gefertigt
werden. Der Spülkanal 120 kann
Aussparungen 122 enthaften, die entsprechende Träger 106 aufnehmen, um
bei einer Montage die Ausrichtung zu vereinfachen. Der Spülkanal 120 besitzt
eine darin ausgebildete Längsaussparung 124,
die eine Anzahl von Spülbrückenblöcken 126 eng
aufnimmt, die endseitig durch Rohrverlängerungen verbunden sind, die
zum Beispiel durch Schweißen
gefügt
werden. Die Spülbrückenblöcke 126 können im
Wesentlichen ähnlich den
Durchflussbrückenblöcken 50 hergestellt
sein und miteinander verbunden werden. In dem Spülblock 126 ist ein
Spülanschluss 128 vorgesehen,
der sich in Fluidverbindung mit einem Spülanschluss einer oberflächenmontierbaren
Komponente 10 (in 9 nicht
dargestellt) über
eine Leitung 130 mit geradem Durchflussweg befindet, die
durch ein Loch in dem oben angebrachten Träger 106 montiert ist.
Es kann ein Adapter oder Übergangsrohrblock 132 verwendet
werden, um bei Bedarf einen Spülanschluss 133 zur
Verbindung mit der oberflächenmontierbaren Komponente 10 zu
bewirken. Wie in 9 dargestellt ist, kann das Übergangsrohr 132 in
Verbindung mit zwei Brückenfittings 50 genutzt
werden, um zum Beispiel Spülgas
einem Dreiwegeventil zuzuführen. Somit
bildet das eine Ende der an jeder Seite des Übergangsrohrs 132 angeordneten
Brückenfittings 3 drei
benachbarte Anschlüsse 114, 133, 116,
wobei 133 der Spülanschluss
ist. Die anderen Enden der Brückenfittings 50 wurden
der Deutlichkeit halber in 9 weggelassen.
-
Es
können
geeignete Dichtungen wie C-Dichtungen verwendet werden, um fluiddichte
Verbindungen zwischen dem Spülblock 126 und
der Leitung 130 sowie zwischen der Leitung 130 und
dem Übergangsblock 132 und/oder
dem Spülanschluss der
oberflächenmontierbaren
Komponente zu bewirken. Halteklammern 95, wie in 5A–D gezeigt, können verwendet
werden, um die Spülblöcke 126 in der
Längsaussparung 124 insbesondere
bei Versand festzuhalten. Das Übergangsrohr 132 kann
in dem Kanal 110 angeordnet werden, so dass es mit dem Spülanschluss
der Durchflusssteuervorrichtung 10 fluchtet, wenn die Vorrichtung 10 auf
dem Träger 106 montiert
wird. In der Ausführung
von 5 und 8 befindet sich der Spülanschluss
im mittleren Bereich zwischen dem Einlassanschluss und dem Auslassanschluss
des Durchflusses.
-
Mit
Bezug auf 10A–D umfasst jeder Träger 106 Längsschlitze 140a und 140b,
die auf gegenüber
liegenden Seiten des Trägers
in der Nähe
der unteren Wand 142 des Trägers ausgebildet sind. In dieser
beispielhaften Ausführung
erstrecken sich die Schlitze 140 in der vollen Länge des
Trägers,
obwohl dies nicht erforderlich ist. Die Schlitze brauchen nur lang
genug zu sein, um einen Steckerbügel,
wie er hier beschrieben wird, aufzunehmen. Jeder Träger 106 umfasst
des Weiteren eine Vielzahl von mit Gewinde versehenen Schraubenlöchern 144,
vorzugsweise eines an jeder Ecke des Trägers 106, die sich nach
unten durch den Träger
zumindest zu den Schlitzen 140 erstrecken.
-
Zwei
Träger 106a und 106b sind
durch Steckerbügel 146,
in diesem Beispiel ein Paar von Steckerbügeln 146a und 146b,
auf Stoß verbunden. Etwa
die Hälfte
jedes Steckerbügels 146 ist
in einem entsprechenden Endabschnitt der benachbarten Schlitze 140 der
zwei Träger 106a und 106b verschiebbar
aufgenommen. In diesem Beispiel passt der erste Steckerbügel 146a in
den Schlitz 140a des ersten Trägers 106a und den
entsprechenden Schlitz 140a des zweiten Trägers 106b.
Die Steckerbügel 146 sind
vorzugsweise nicht weiter als die Schlitze 140, so dass
glatte Formen der Seitenwand der Träger aufrechterhalten werden.
Die Steckerbügel 146 sind
mit Löchern 148 versehen,
die im Allgemeinen mit den Schraubenlöchern 144 fluchten.
In die Löcher 144 können Gewindestellschrauben 150 eingeschraubt
werden, die eine ausreichende Länge
haben, um auch in die Löcher 148 in
den Steckerbügeln 146 eingeschraubt
zu werden. Um die Träger 106a und 106b miteinander
festzuhalten, sind die Löcher 148 der
Steckerbügel
jedoch vorzugsweise mit einer leichten Versetzung in ihrem Abstand,
zum Beispiel 0,51 mm (0,020 Zoll) im Vergleich zum Abstand der Stellschrauben 144 ausgebildet,
wenn die Träger 106a und 106b an
den Enden anstoßen.
Wenn die Stellschrauben 150 in die Löcher 148 der Steckerbügel eingeschraubt
werden, werden die Träger 106a und 106b wie
in 10D fest zusammengezogen.
-
Mit
Bezug wieder auf 8 und 9A sind einige
der Träger 106 auch
mit den Querspülkanälen 120 verbunden.
Der Querspülkanal 120 umfasst
Gewindelöcher 152,
die Halteschrauben 180 aufnehmen. In der beispielhaften
Ausführung
sind die Träger,
die über
dem Querspülkanal 120 liegen,
mit einem Befestigungsbügel 182 versehen,
der einen sich nach außen
erstreckenden Ansatz 184 aufweist. Der Ansatz 184 enthält Durchgangslöcher, die
mit den Löchern 152 des
Spülkanals
fluchten, so dass die Schrauben 180 den Träger 106 an
dem Querspülkanal 120 befestigen.
Da die Vielzahl von Trägem 106 in
einem einzelnen Gasstab ebenfalls über die Steckerbügel miteinander
verbunden sind, ist die gesamte Anordnung von 8 eine
zusammen festgehaltene, starre Anordnung. In der alternativen Ausführung von 11A ist der Träger 106,
wenn die Steckerstifte 164 genutzt werden, mit dem Ansatz 172 und
entsprechenden Löchern
versehen, die mit den Löchern 152 Spülkanals
fluchten. Somit befestigen die Schrauben 180 den Träger an dem
Spülkanal 120.
-
Mit
Bezug auf 11A und 11B ist
eine andere Ausführung
zur gemeinsamen Verbindung der Träger 106 an den Enden
vorgesehen. Anstelle der Schlitze 140 ist jeder Träger 106 an
angrenzenden Flächen
der Träger
(106a und 106b in der Darstellung von 11) und auf jeder Seite des Durchflussbrückenaufnahmekanals 110 mit
Bohrungen 160 versehen, die sich in der Länge erstrecken.
In den Bohrungen 160 sind Rundstifte 162 eng anliegend
aufgenommen. Jeder Stift 62 erstreckt sich in entsprechende
und fluchtende Bohrungen 160, um die Träger 106a, 106b miteinander
zu verbinden. Jeder Stift 162 kann außerdem Aussparungen 164 enthalten.
Stellschrauben 166 können
in Eingriff mit den Stiften 162 an den Aussparungen 164 wie
durch fluchtende Schraubenlöcher 162 eingeschraubt
werden. Wenn jedes Schraubenende 170 mit einer entsprechenden
Stiftaussparung 164 in Eingriff kommt, wird der Stift 162 innerhalb
des Trägerkörpers 160 festgehalten.
Der axiale Abstand der Aussparungen 164 im Verhältnis zum
Abstand der Schraubenlöcher 168 kann
versetzt werden, um zu bewirken, dass die Träger zusammengezogen werden,
wenn die Schrauben 166 nach unten befestigt werden.
-
In
dieser Ausführung
sind die Träger 106 mit Basisverlängerungslippen 172 versehen,
die den Träger
an einem Querspülkanal 120 wie
mit Schrauben (in 11 nicht gezeigt
siehe jedoch 9 und 9A) befestigen.
-
12A und 12B stellen
eine andere Ausführung
der Erfindung dar. In dieser Ausführung ist ein Träger 200 wie
einer der in den Gasstäben
in 8 verwendeten Träger modifiziert, um eine mittlere Öffnung 202 zu
umfassen, die zu der Durchflussblockausnehmung 110 in dem
Träger
offen ist. In die Öffnung 202 wird
eine Rückschlagventilgruppe 202 eingesetzt.
Das Rückschlagventil
umfasst einen Einlassanschluss 206 und einen Auslassanschluss 208. Wie
es am besten in 12A dargestellt ist, umfasst das
Rückschlagventil 204 einen
Durchflussblock 210, der in den Kanal 110 eingesetzt
wird. Zusätzliche
Durchflussblöcke 30 (nicht
gezeigt) können
in die Aussparung 110 auf jeder Seite des Rückschlagventilblocks 210 eingesetzt
werden. Das Rückschlagventil 204 kann
zum Beispiel zum Prüfen
des Spülgasdurchflusses
verwendet werden. In einem solchen Beispiel würde der Rückschlagventilblock 210 den Übergangsblock 132 (9)
ersetzen.
-
Mit
Bezug als nächstes
auf 13 ist entsprechend einer anderen Ausführung der
Erfindung eine Mehrebenen-Verteileranordnung 300 zur Leitung
von Fluid in mehreren Durchflusswegen in zwei oder mehreren Ebenen
dargestellt. Die grundlegenden Systemkomponenten können so
sein, wie es hier mit Bezug auf die oben beschriebenen Ausführungen beschrieben
ist, mit einer gewissen Modifizierung wie es hier kurz beschrieben
werden wird. Das Verteilersystem 300 umfasst eine optionale
Basisplatte 310 und optionale Stützblöcke 312, die es ermöglichen, das
System vor Installierung zu montieren. Wie 14A, 14B und 15 mit den
entfernten Durchflusskomponenten gezeigt ist, umfasst das System eine
obere Trägerlage 314 und
eine untere Trägerlage 316.
Die obere Trägerebene 314 umfasst
eine Vielzahl von Kanalblöcken 40,
die veränderliche
Längen
besitzen können
und außerdem
in einer parallelen Ausrichtung wie gezeigt eng beabstandet sein können. Die
Kanalblöcke 40 können an
den Stützblöcken 312 durch
Befestigungselemente befestigt werden, und die Stützblöcke 312 können wiederum
an der Stützplatte 310 befestigt
werden.
-
Innerhalb
von jedem Kanal 42 der Kanalblöcke 40 sind die Durchflussbrücken 50 angeordnet
wie es in den 15A–15C und 16A–C
am besten dargestellt ist. Wie 15A gezeigt
ist, umfasst eine weitere Ausführung
der Durchflussbrücke 50 zwei
quadratische Winkelstücke 52 mit
rohrförmigen
Verlängerungen,
die zusammengefügt
werden, so dass sie einen U-förmigen
Durchflusskanal bilden. Die äußere Fläche von
Einlassanschluss und Auslassanschluss der Durchflussbrücke 50 sind
unter der oberen Fläche 43 des
Kanalblocks 40 vorzugsweise bündig oder leicht ausgespart.
Der Einlassanschluss 62 und der Auslassanschluss 64 der
Durchflussbrücken 50 weisen
einen ausgesparten Bereich auf, um darin teilweise eine Dichtung 60 aufzunehmen,
so dass zwischen den Anschlüssen 64, 62 der
Durchflussbrücken
und der passenden Anschlüsse 16, 18 der
Durchflusskomponenten 12–14 eine Abdichtung aufrechterhalten
wird.
-
Gemäß 16A–C
ist eine absenkbare Brücke 320 zur
Ermöglichung
einer Fluidverbindung zwischen benachbarten Durchflusskomponenten
in der oberen Trägerebene,
und eine Durchflussbrücke oder
Mehrfachanschluss-Durchflussbrücke 400 (siehe 21)
in den unteren Trägerebene
zur Verwendung gezeigt. Wein 16 gezeigt
wird, besteht die absenkbare Brücke 320 aus
einem Winkelstück 52 und
einem T-Formstück 322 mit
einer rohrförmigen Verlängerung 324 passender
Länge,
so dass sich der Einlassanschluss 326 mit einem ausgerichteten
Anschluss der Durchflussbrücke 50 oder
der Mehrfachanschluss-Durchflussbrücke 400 in der unteren
Trägerebene 316 in
Fluidverbindung befindet. Die absenkbare Brücke 320 umfasst außerdem zwei
Anschlüsse 328, 330 der
oberen Trägerebene
und einen unteren Trägeranschluss 326.
Die Anschlüsse 328, 330 besitzen
einen ausgesparten kreisförmigen Bereich 332 zur
Aufnahme einer Dichtung wie ein O-Ring, eine Metalldichtung, C-Dichtung
oder andere an sich bekannte elastomere/polymere Dichtung. Die absenkbare
Brücke 320 ist
in dem Kanal des Kanalblocks 40 angeordnet, so dass die
rohrförmige
Verlängerung 324 innerhalb
des Loches 325 (siehe 14B)
der Kanalwand 42 aufgenommen wird. Der Anschluss 326 der
rohrförmigen
Verlängerung
ist in 19 mit einer Mehrfachanschluss-Durchflussbrücke 400 in
Fluidverbindung dargestellt.
-
Die
Anschlüsse 326, 328, 330 der
absenkbaren Brücke 320 können entweder
als Einlassanschluss oder Auslassanschluss in Abhängigkeit
von der Richtung des Durchflusses arbeiten. Zum Beispiel wird der
Anschluss 326 wie ein Einlassanschluss wirksam sein, wenn
eine Mehrfachanschluss-Durchflussbrücke 400 der unteren
Trägerebene 316 verwendet
wird, um Spülgas
nach oben den Durchflusskomponenten 12–14 bereitzustellen, während die
Anschlüsse 328, 330 als
Auslassanschlüsse
wirksam werden, um den benachbarten Durchflusskomponenten Spülgas bereitzustellen.
Ein anderes Beispiel wäre,
dass einer der Anschlüsse 328, 330 mit
einem Zweiwegeventil 12 der Durchflusskomponente verbunden
wäre, sodass
Fluid entweder zu der oberen Trägerebene 314 oder
der unteren Trägerebene 316 in
Abhängigkeit
von der Ventileinstellung und der Richtung des Durchflusses geleitet
werden könnte.
So wird die Ausführung
der absenkbaren Brücke 320 es
ermöglichen,
dass sich der Gasstrom in jeder Richtung, d. h. von einer Trägerlage
zur anderen bewegt. Eine alternative Ausführung der absenkbaren Brücke 320 wäre das Übergangsrohr 132 wie
es oben beschrieben ist, in dem ein geradliniger Durchflussweg genutzt
wird. Diese Ausführung
ist am nützlichsten
in Kombination mit einem Dreiwegeventil und zwei benachbarten Durchflussbrücken 50 am
nützlichsten.
Das Übergangsrohr 132 kann
mit dem mittleren Anschluss des Ventils verbunden werden, um Spülgas dem
Ventil von der unteren Trägerebene
bereitzustellen.
-
Um
die Abdichtung zwischen dem Anschluss 326 der absenkbaren
Brücke 320 und
den Anschlüssen 16, 18 einer
in der unteren Trägerebene 316 befindlichen
Durchflussbrücke 50 zu
erleichtern, kann eine optionale absenkbare Klammer 350,
wie in 22A–C gezeigt, genutzt werden,
um die Dichtung 60 in einer abdichten Beziehung mit dem
Anschluss 326 zu halten. Die absenkbare Klammer 350 erleichtert
die genauere Anordnung der Dichtung 60 zwischen den Gegenanschlüssen. Die
absenkbare Klammer 350 besteht aus einem elastischen C-förmigen Ansatz,
der auf dem Ansatz 352 der absenkbaren Brücke 320 aufgenommen
wird. Optionale Ausschnitte 354 ermöglichen größere Flexibilität beim Einbauen
der Klammer 350 auf dem Ansatz 352. Um die Klammer 350 auf
dem Ansatz 352 zu installieren, wird zuerst die Dichtung 60 auf
dem unteren Rand 356 montiert, indem die Dichtung 60 durch
die Öffnung 358 eingesetzt
wird. Als Nächstes
wird der Ansatz 352 der absenkbaren Brücke 320 durch die Öffnung 358 eingesetzt,
so dass der Ansatz 352 mit dem oberen Rand 359 der
Klammer 350 in Eingriff gelangt. Eine alternative Ausführung 360 der
absenkbaren Klammer ist in den 23A–B gezeigt.
In dieser Ausführung
kommt der obere Rand 362 mit dem Ansatz 352 der
absenkbaren Brücke 320 in
Eingriff, ermöglicht
jedoch, dass die Klammer 360 entweder von der seitlichen Öffnung oder
von der oberen Öffnung der
Klammer auf der Unterseite der Brücke 320 eingebaut
wird. 24A zeigt eine noch weitere
Ausführung
der absenkbaren Klammer 370, die innerhalb einer zylindrischen
Aussparung 372 der absenkbaren Brücke 320 aufgenommen
ist. Die Klammer 370 ist ähnlich der absenkbaren Klammer 350 gemäß 22A–C,
jedoch ohne den oberen Rand 359 geformt. Die Klammer 370 wird
innerhalb der Aussparung 372 der Brücke 320 eingesetzt,
nachdem die Dichtung 60 darin eingesetzt wurde, und wird
leicht zusammengedrückt,
so dass sie innerhalb der Aussparung aufgrund der federähnlichen
Wirkung festgehalten wird. Schließlich veranschaulichen 24B und 24C eine
noch andere Ausführung der absenkbaren
Klammer 380, die eine Vielzahl von plattenförmigen Umfangsenden 382 nutzt,
die die Klammer 380 auf dem äußeren Durchmesser der rohrförmigen Verlängerung 324 der
absenkbaren Brücke 320 aufgrund
einer federähnlichen
Wirkung festhalten. Die Umfangseinschnitte 384 haften die Dichtung
innerhalb der Klammer 380 fest, indem eine Spannung in
Umfangsrichtung genutzt wird. Die Umfangseinschnitte 384 bilden
einen Durchmesser, der etwas kleiner ist als der Durchmesser der
Dichtung, indem ein Festsitz gebildet wird, der dazu führt, dass die
Dichtung in der Halteklammer 380 festgehalten wird. Jede
der oben beschriebenen Ausführungen der
absenkbaren Klammer kann aus einem beliebigen elastischen Material
wie Kunststoff oder Metall bestehen.
-
Wie
es oben beschrieben ist, umfasst die untere Trägerschicht 316 eine
Vielzahl von Durchflussbrücken 50 und/oder
Mehrfachanschluss-Durchflussbrücken 400 wie
es in 20A–C und 21 dargestellt
ist. Die Mehrfachanschluss-Durchflussbrücken 400 umfassen
einen oder mehrere Einlassanschlüsse 402 und
einen oder mehrere Auslassanschlüsse 404,
die sich in Fluidverbindung mit Anschlüssen von einer absenkbaren
Brücke 320 in
der oberen Trägerebene 314 befinden
können.
Die Mehrfachanschluss-Durchflussbrücke 400 kann
aus zwei Winkelstücken 52 mit
einem rechtwinklig geformten Körper und
einem mittleren Abschnitt 410 gebildet sein, der vorzugsweise
einen rechteckig geformten Körper
mit einem innen liegenden, geraden Durchflussweg mit einem oder
mehreren Anschlüssen 404 aufweist.
Zusätzlich
kann die Mehrfachanschluss-Durchflussbrücke 400 anstelle
eines Winkelstücks 52 auch
ein normales Endformstück 46 wie
ein VCR-Fitting aufweisen.
-
Die
untere Trägerschicht 316 kann
Kanalblöcke 40 veränderlicher
Längen
mit Schlitzen 412 aufweisen, um Heizelemente (nicht dargestellt)
aufzunehmen. Die Kanalblöcke 40 werden
an den in der oberen Trägerschicht 316 befindlichen
Kanalblöcken über Befestigungselemente 422 befestigt,
die in Löchern 414 der
oberen Kanalblöcke
und in ausgerichteten Löchern 416 der
unteren Kanalblöcke 40 angeordnet
sind. Dies ermöglicht
es, die Kanalblöcke 40 von
der oberen Trägerschicht
zu trennen und von unten heraus zu schieben, was eine leichtere
Zugänglichkeit
ermöglicht.
-
25B veranschaulicht eine alternative Ausführung der
Kanalblöcke 500 mit
plattenförmigen Flanschen 502,
die mit benachbarten Aussparungen 504 eines angrenzenden Kanalblocks
ineinander kommen oder miteinander verriegelt sind. Die plattenförmigen Flansche 502 besitzen
Befestigungslöcher 506,
um darin Befestigungselemente (nicht gezeigt) aufzunehmen. Das Verriegeln
der plattenförmigen
Flansche 502 ermöglicht
es, dass die Blöcke 500 eng
beanstandet sind, während
es ermöglicht
wird, dass die Befestigungselemente zugänglich sind, ohne die oberflächenmontierbaren
Durchflusskomponenten 12–14 entfernen zu müssen. Der
Kanalblock 40 des unteren Trägers kann an dem Kanalblock 500 über Befestigungsteile
befestigt werden, die in diagonal gegenüber liegenden Löchern 508 befestigt
werden. Somit kann der gesamte Kanalblock 500 mit den darauf
montierten Fluidkomponenten 12–14 vollständig aus
der Anordnung entnommen werden, da die Befestigungsteile, die die
Blöcke 500 an
den Halteblöcken 312 und
an der unteren Trägerebene 316 befestigen, über die
plattenähnlichen
Flansche 502 vollständig
zugänglich
sind.
-
In
einer anderen Ausführung
der Erfindung können
gemäß 26 und 27A die Durchflussbrücken 50 oder Mehrfachanschluss-Durchflussbrücken 400 an
den Kanalblöcken 40 der
oberen Trägerebene 316 über Bügel 550 befestigt
werden. Die Bügel 550 können veränderliche
Längen
und einen darin ausgebildeten Kanal 552 aufweisen, um die Durchflussbrücke 50 und
die Mehrfachanschluss-Durchflussbrücke 400 aufzunehmen
und zu unterstützen.
Die Bügel
können über Befestigungselemente 554 oder
eine beliebige andere Methode, die dem Fachmann auf dem Gebiet der
Mechanik bekannt ist, an den Kanalblöcken 40 befestigt
werden. Der Kanalblock 40 kann optional Aussparungen 556 umfassen,
um die Mehrfachanschluss-Durchflussbrücken 400 oder die
Durchflussbrücken 50 darin
teilweise aufzunehmen.
-
Einige
Anwendungen von Gasverteilungssystemen benötigen erhitztes Gas, was durch
Heizelemente 570 erreicht wird, die in Schlitzen der modularen
Blockverteiler wie im Schlitz 560 von Kanalblocks 40 vorgesehen
sind. Andere Heizelemente wie ein Heizband können ebenso verwendet werden. Das
Beheizen der Gaswegkomponenten 40, 50 wird zu
einer thermischen Ausdehnung führen,
wenn die Komponenten aus unterschiedlichen Werkstoffen hergestellt
sind. Für
Halbleitersysteme wird bevorzugt, dass die Durchflussbrücken 50 einen
Werkstoff von Halbleiterqualität
wie zuvor erörtert
aufweisen, während
vorzugsweise Aluminium für
die Verteilerkanalblöcke 40 genutzt
werden kann. Die Kanalblöcke 40 aus
Aluminium werden sich thermisch in einem größeren Verhältnis als die Durchflussbrücken 50 aus
Stahl ausdehnen, was zu einem Spalt zwi schen den Durchflussbrücken 50 und
dem Gegenanschluss der Oberflächenkomponente 12 oder
einer Komponente in der oberen Trägerebene führt. Wie es in der 29A in übertrieben
dargestellter Weise gezeigt ist, kann das System so ausgelegt werden,
dass es vorbelastet wird, um die thermische Ausdehnung zu kompensieren.
Um dies zu erreichen, wird die Höhe der
Durchflussbrücken 50 oder
der Mehrfachanschlussbrücken 400 etwas
größer als
die Höhe
des Kanals gemacht, so dass, wenn das System auf seine Betriebstemperatur
erwärmt
ist, die obere Fläche der
Durchflussbrücke 50 oder
Mehrfachanschlussbrücke 400 in
Bezug auf die Oberfläche
des Kanals bündig
ist wie es in 29B dargestellt ist. Zusätzlich werden
die Schrauben 22 vorbelastet, so dass die Schrauben eine
ausreichende Spannung darin aufweisen, wenn das System auf seine
Betriebstemperatur erwärmt
wird.
-
Andere
Wege zur Kompensierung der thermischen Ausdehnung sind in 27B–C
dargestellt. Ein gestanztes Blech 580 besitzt einen darin
ausgebildeten Kanal, um eine Mehrfachanschlussbrücke 400 oder Durchflussbrücke 50 aufzunehmen.
Der Kanal 582 besitzt einen erhöhten Vorsprung 584,
der eine federähnliche
Wirkung besitzt. Das gestanzte Blech 580 besteht vorzugsweise
aus Stahl und wird zwischen zwei Klammem 600, die ebenfalls
vorzugsweise aus Stahl bestehen, getragen. Das gestanzte Blech 580 und
die Klammem 600 können
durch Befestigungselemente an der oberen Trägerebene befestigt werden,
die aus einem anderen Material wie zum Beispiel Aluminium hergestellt
sein können.
Um die thermische Ausdehnung des Systems zu kompensieren, wird die
Höhe der
Durchflussbrücken 50 oder
der Mehrfachanschlussbrücken 400 etwas
größer gemacht
als die Höhe
des Kanals des gestanzten Blechs, was zu einer Verformung des erhöhten Vorsprungs
aufgrund seiner federähnlichen
Eigenschaft führt.
Wenn das System auf seine Betriebstemperatur erwärmt ist, wird so die Oberfläche der
Durchflussbrücke 50 oder
Mehrfachanschlussbrücke 400 in
Bezug auf die Oberfläche
des Kanals bündig
sein, wenn der erhöhte
Vorsprung 584 in seine ursprüngliche Form zurückkehrt.
Folglich wirkt der erhöhte
Vorsprung 584 wie eine Feder, die die Durchflussbrücke 50 oder
Mehrfachanschlussbrücken 400 erhöht und absenkt,
um die Fehlanpassung durch thermische Ausdehnung zwischen der oberen
Trägerebene
und unteren Trägerebene
zu kompensieren. Alternativ dazu kann das gestanzte Blech so hergestellt
werden, dass es einen U-förmigen
Kanal mit einer darin eingelegten Feder 590 aufweist, wie
es in 27C dargestellt ist. Es kann
eine beliebige Feder wie zum Beispiel eine gewellte Feder genutzt
werden. 27D stellt eine weitere Ausführung der Erfindung dar,
die 27B ähnlich ist, in der jedoch die
Feder entfernt und die Ecken 603 weg geschnitten sind wie es 27D dargestellt ist. Das gestanzte Blech 580 wirkt
wie eine "Feder" aufgrund des gelockerten
Eingriffs der Ecken 581 des gestanzten Blechs gegenüber den
Ecken 605. Folglich wirkt das gestanzte Blech 580 wie
eine vorspringende Feder, bei der sich die Ecken 581 nach
unten biegen können,
um Raum für
die größere Mehrfachanschlussbrücke 400 zu
ermöglichen.
Wenn das System erwärmt
wird, erfährt das
gestanzte Metallblech eine thermische Ausdehnung in einem größeren Verhältnis als
die Mehrfachanschlussbrücke 400,
was somit verursacht, dass das gestanzte Metallblech wie oben beschrieben
entlastet wird.
-
28 stellt
eine noch weitere Ausführung der
Erfindung dar, in der die obere Trägerebene 316 aus zwei
unterschiedlichen Werkstoffen gebildet ist. Wie in 28 gezeigt
ist, bildet eine Grundplatte 610 einen U-förmigen Kanalblock
zusammen mit Seitenstreben 620, die Seitenwände 622 bilden.
Die Basisplatte 600 kann aus Stahl oder einem Metallwerkstoff gebildet
sein, während
die Seitewände 620 aus
einem anderen leichteren und weniger teuren Material wie Aluminium
ausgebildet sind. Die Verwendung der Seitenstreben 620 aus
Stahl zusammen mit der Stahlplatte 610 ergibt einen Kanalblock
mit einer reduzierten Fehleranpassung der thermischen Ausdehnung
mit den aus einem Material mit Halbleiterqualität geformten Durchflussbrücken 50.
-
30A und 30B veranschaulichen eine
noch andere Ausführung
des Kanalblocks 700. Wie in den Abbildungen gezeigt ist,
kann eine leichte, nicht kostspielige Alternative zur Bildung eines
Kanalblocks 700 erreicht werden, indem eine Basisplatte 710 verwendet
wird, die aus Metallblech gebildet werden kann, zusammen mit Seitenwänden, die
aus etwas U-förmigen
gestanzten Metallblechen gebildet ist. Ein ausgesparter Bereich
ist vorgesehen, um zu ermöglichen,
dass Befestigungselemente die Seitenwandstruktur an der Basisplatte
befestigen, während es
ermöglicht
wird, dass der Kopf der Befestigungselemente mit der oberen Fläche der
Durchflussbrücken 50 oder
Mehrfachanschlussbrücken 400 bündig sind,
wenn sie im Kanal montiert werden. 30B ist eine Änderung
von 30A, bei der ein oberes gestanztes
Blech 730 mit äußeren Wänden und
einem darin ausgebildeten U-förmigen
Kanal zu einer unteren Basisplatte passt, die mit Flanschen versehene Enden
aufweist, die mit der Innenseite der äußeren Wände verschweißt sind.
-
Während die
bevorzugten Ausführungen
der Erfindung dargestellt und beschrieben worden sind, soll verständlich werden,
dass sich dem Fachmann Änderungen
erschließen
werden. Folglich ist die Erfindung nicht auf die hier dargestellten
und beschriebenen spezifischen Ausführungen beschränkt, sondern
vielmehr soll der wahre Umfang und Geist der Erfindung durch Bezug
auf die angefügten
Patentansprüche
bestimmt werden.