EP0226118B1 - Behälter für aggressive Flüssigkeiten - Google Patents

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EP0226118B1
EP0226118B1 EP86116761A EP86116761A EP0226118B1 EP 0226118 B1 EP0226118 B1 EP 0226118B1 EP 86116761 A EP86116761 A EP 86116761A EP 86116761 A EP86116761 A EP 86116761A EP 0226118 B1 EP0226118 B1 EP 0226118B1
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EP
European Patent Office
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valve
container
valve block
container according
container lid
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EP86116761A
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EP0226118A3 (en
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Werner Gunkel
Frank Joseph
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Merck Patent GmbH
Original Assignee
Merck Patent GmbH
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    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/6851—With casing, support, protector or static constructional installations
    • Y10T137/7036—Jacketed

Definitions

  • the invention relates to a container for aggressive liquids, in particular liquids aggressive to stainless steel, such as silicon tetrachloride, with a container opening closed by a container lid, which carries a valve head consisting at least partially of plastic.
  • Stainless steel transport and removal containers are used for many aggressive liquids. These containers have the advantage that they are considerably less sensitive to damage such as can occur during transport than containers made of glass or plastic.
  • some aggressive liquids such as silicon tetrachloride, also attack stainless steel and remove impurities from the stainless steel.
  • plastics are known which are not attacked by silicon tetrachloride and similar substances, namely fluorinated hydrocarbons.
  • the production of container parts, in particular valve heads, from these materials presents difficulties because the plastics belonging to the group of fluorinated hydrocarbons flow cold, i.e. These plastics permanently change their shape under prolonged mechanical stress. A gas and liquid-tight seal has therefore not previously been possible with components made from these plastics.
  • the object of the invention is to provide a container of the type mentioned at the outset which is suitable for the transport and removal of aggressive liquids, in particular silicon tetrachloride, which ensures a high level of transport safety and in which even in the region of the valve head there is no contact of the liquid to be absorbed with stainless steel or other materials takes place, which are attacked by the liquid.
  • aggressive liquids in particular silicon tetrachloride
  • valve block consisting of fluorinated hydrocarbon, which is pressed tightly onto the surface of the container cover, can be detached in a manner with the container cover connected steel jacket is used and in valve block bores at least partially consists of fluorinated hydrocarbon valve inserts.
  • the complete lining of the container and the container lid with a plastic that is not attacked by the aggressive liquid excludes the contact between the aggressive liquid and the container material in this area, which can preferably be stainless steel, so that the favorable strength properties at a relatively low level Weight is maintained.
  • valve block Since all the bores and lines to be made in the area of the valve head run inside the valve block, which is made entirely of plastic and is not attacked by the aggressive liquid, harmful contact with components made of other material is also excluded in the entire valve area. Since the valve block made of fluorinated hydrocarbon itself does not have sufficient strength over a long period of time because the plastic used tends to flow, the valve block obtains its strength necessary for the sealing function through the steel jacket enveloping the valve block, which preferably also consists of stainless steel. The tendency of the valve block material to flow is prevented by the fact that the valve block is enclosed on all sides and thus cannot change its shape even under prolonged mechanical stress, even if the valve block is pressed against the container lid with high force to achieve a sufficient sealing effect.
  • the steel casing containing the valve block has a flange which is arranged at a distance from the container lid and which is connected to the container lid by means of flange screws
  • valve block bores each receiving a valve insert each have a valve seat against which a valve closing body of the valve insert bears. This eliminates the need to provide a separate valve seat that would have to be held and sealed in the valve block.
  • the valve block has a cylindrical shape and is fitted to fit in the cylindrical interior of the steel jacket, an end face of the valve block sealingly abutting the top of the container lid.
  • This shape of the valve block is not only advantageous in terms of production technology; it also leads to the valve block undergoing almost no change in shape due to the pressure force applied to the container lid when pressed. A slight change in shape occurring in the area of the end face resting on the container lid has no influence on the function of the valve inserts and in particular their sealing function, because the valve inserts are arranged at a distance from this end face.
  • a material which is particularly preferred according to the invention for the lining of the container and the container lid and for the valve block is polyvinylidene fluoride which is completely inert to silicon tetrachloride.
  • the container 1 shown only partially in FIG. 1 has a container opening 3 provided with a flange 2, the diameter of which is so large, for example 300 mm, that a complete lining 4 of fluorinated hydrocarbon is applied to the inner wall of the container 1 made of stainless steel can be.
  • the container lid 6 also has a complete lining 9 made of fluorinated hydrocarbon on its inner wall.
  • a valve head 10 is placed on the container lid 6 and has an essentially cylindrical valve block 11 made of fluorinated hydrocarbon in its interior.
  • the valve block 11 is enclosed by a stainless steel jacket on its circumference and on its top, in which it is inserted appropriately.
  • a flange 14 is welded to the steel jacket 12, which is located at a distance from the top of the container lid 6 and is pulled against the container lid 6 with flange screws 15.
  • valve block 11 two vertical valve block bores 16 are provided which are aligned with two openings 17 in the container lid 6.
  • An immersion tube 18 is screwed into a valve block bore 16 from below and immerses in the liquid received in the container 1.
  • valve inserts 19 protrude from above into the two vertical valve block bores arranged at a distance from one another.
  • a movable valve closing body 20 of each valve insert 19 lies sealingly against a valve seat 21 formed by a conical shoulder in each vertical valve block bore and, in the closed state, closes the section below it Valve block bore 16 tight.
  • Each of the two valve inserts 19 is pressed against the valve block 11 by a clamping sleeve 22 screwed from above against the cover of the steel jacket 12 and held in a sealing manner.
  • a connecting thread 24 in the bore 23 is cut both in the steel jacket 12 and in the valve block 11, so that a screwed-in (not shown) connecting part to the Bore 23 can be sealingly connected.
  • a flush valve insert 26 is received in a horizontal valve block bore 25 in the same way as the valve inserts 19. Flushing bores 27 connect the horizontal valve block bore 25 to the two vertical valve block bores 16 (FIG. 2). When the valve insert 26 is opened, the supply and discharge bores 23 are connected to one another via the purge bores 27 and the horizontal valve block bore 25 and can be purged with a protective gas. All valve inserts 19 and 26 are, for example, consists of polytetrafluoroethylene, protected by a between the valve closure member 20 or 28 and the valve core 19 or 26 arranged bellows 29 and 3 0 against the aggressive liquid.
  • valve head 10 All parts which can come into contact with the aggressive liquid to be absorbed, for example silicon tetrachloride, consist of plastics or are lined with those which are insensitive to these liquids, namely fluorinated hydrocarbons, such as polyvinylidene fluoride.
  • fluorinated hydrocarbons such as polyvinylidene fluoride.
  • the plastic which tends to flow cold, can make no or only extremely slight changes in shape even under the action of the pressing force directed against the container lid 6, because it is completely enclosed between the steel jacket 12 and the container lid 6.
  • the valve inserts 19 are not fastened in the valve block 11, but on the steel jacket 12 and are pressed against the valve block 11 from above.
  • Polytrifluorochloroethylene can also advantageously be used as the plastic for the container lining and / or the valve block 11.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Behälter für aggressive Flüssigkeiten, insbesondere gegenüber Edelstahl aggressive Flüssigkeiten, wie Siliziumtetrachlorid, mit einer durch einen Behälterdeckel verschlossenen Behälteröffnung, der einenmindestens teilweise aus Kunststoff bestehenden Ventilkopf trägt.
  • Transport- und Entnahmebehälter aus Edelstahl werden für viele aggressive Flüssigkeiten verwendet. Diese Behälter haben den Vorteil, daß sie gegenüber Beschädigungen, wie sie beim Transport auftreten können, wesentlich unempfindlicher sind als aus Glas oder Kunststoff bestehende Behälter. Einige aggressive Flüssigkeiten, wie Siliziumtetrachlorid, greifen jedoch auch Edelstahl an und lösen Verunreinigungen aus dem Edelstahl. Es sind zwar Kunststoffe bekannt, die von Siliziumtetrachlorid und ähnlichen Stoffen nicht angegriffen werden, nämlich fluorierte Kohlenwasserstoffe. Die Herstellung von Behälterteilen, insbesondere Ventilköpfen aus diesen Materialien bereitet jedoch Schwierigkeiten, weil die zur Gruppe der fluorierten Kohlenwasserstoffe gehörenden Kunststoffe kalt fließen, d.h. unter längerdauernder mechanischer Belastung verändern diese Kunststoffe ihre Form bleibend. Eine gas- und flüssigkeitsdichte Abdichtung ist mit Bauteilen aus diesen Kunststoffen deshalb bisher nicht möglich gewesen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen zum Transport und zur Entnahme von aggressiven Flüssigkeiten, insbesondere Siliziumtetrachlorid geeigneten Behälter der eingangs genannten Gattung zu schaffen, der eine hohe Transportsicherheit gewährleistet und bei dem auch im Bereich des Ventilkopfes keine Berührung der aufzunehmenden Flüssigkeit mit Edelstahl oder anderen Materialien erfolgt, die von der Flüssigkeit angegriffen werden.
  • Diese Aufgabe wird gemäß Kennzeichenteil des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß die Innenwände des Behälters und des Behälterdeckels eine vollständige Auskleidung aus fluoriertem Kohlenwasserstoff aufweisen und daß im Ventilkopf ein aus fluoriertem Kohlenwasserstoff bestehender, dichtend auf der Oberfläche des Behälterdeckels angepresster Ventilblock in einem mit dem Behälterdeckel lösbar verbundenen Stahlmantel eingesetzt ist und in Ventilblockbohrungen mindestens teilweise aus fluoriertem Kohlenwasserstoff bestehende Ventileinsätze aufnimmt.
  • Die vollständige Auskleidung des Behälters und des Behälterdeckels mit einem Kunststoff, der von der aggressiven Flüssigkeit nicht angegriffen wird, schließt in diesem Bereich die Berührung zwischen der aggressiven Flüssigkeit und dem Behälterwerkstoff aus, der vorzugsweise Edelstahl sein kann, so daß die günstigen Festigkeitseigenschaften bei verhältnismäßig geringem Gewicht gewahrt bleiben.
  • Da alle im Bereich des Ventilkopfes auszuführenden Bohrungen und Leitungen innerhalb des Ventilblockes verlaufen, der vollständig aus dem Kunststoff besteht, der von der aggressiven Flüssigkeit nicht angegriffen wird, ist auch im gesamten Ventilbereich eine schädliche Berührung mit Bauteilen aus anderem Material ausgeschlossen. Da der aus fluoriertem Kohlenwasserstoff bestehende Ventilblock selbst keine ausreichende Festigkeit über längere Zeit aufweist, weil der verwendete Kunststoff zum Fließen neigt, erhält der Ventilblock seine für die Dichtfunktion notwendige Festigkeit durch den den Ventilblock umhüllenden Stahlmantel,der vorzugsweise ebenfalls aus Edelstahl besteht. Die Fließneigung des Ventilblockmaterials wird dadurch unterbunden, daß der Ventilblock allseitig eingeschlossen ist und somit seine Form auch unter längerdauernder mechanischer Beanspruchung nicht ändern kann, auch wenn der Ventilblock zur Erzielung einer ausreichenden Dichtwirkung mit hoher Kraft gegen den Behälterdeckel gepresst wird.
  • Dies geschieht vorzugsweise dadurch, daß der den Ventilblock enthaltende Stahlmantel einen im Abstand zum Behälterdeckel angeordneten Flansch aufweist, der mittels Flanschschrauben mit dem Behälterdeckel verbunden ist.<
  • In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß die jeweils einen Ventileinsatz aufnehmenden Ventilblockbohrungen jeweils einen Ventilsitz aufweisen, an dem ein Ventilschließkörper des Ventileinsatzes anliegt. Damit entfällt die Notwendigkeit, einen gesonderen Ventilsitz vorzusehen, der im Ventilblock gehalten und abgedichtet werden müsste.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat der Ventilblock Zylinderform und ist in den zylindrischen Innenraum des Stahlmantels passend eingesetzt, wobei eine Stirnfläche des Ventilblockes an der Oberseite des Behälterdeckels dichtend anliegt. Diese Form des Ventilblockes ist nicht nur fertigungstechnisch vorteilhaft; sie führt auch dazu, daß der Ventilblock durch die beim Anpressen an den Behälterdeckel aufgebrachte Druckkraft fast keine Formänderung erfährt. Eine im Bereich der am Behälterdeckel anliegenden Stirnfläche auftretende geringfügige Formänderung hat auf die Funktion der Ventileinsätze und insbesondere deren Dichtungsfunktion keinen Einfluß, weil die Ventileinsätze im Abstand zu dieser Stirnfläche angeordnet sind.
  • Ein erfindungsgemäß besonders bevorzugtes Material für die Auskleidung des Behälters und des Behälterdeckels sowie für den Ventilblock ist das gegenüber Siliziumtetrachlorid völlig inerte Polyvinylidenfluorid.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
  • Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist.
  • Es zeigt:
    • Fig. 1 einen Transport- und Entnahmebehälter für Siliziumtetrachlorid mit aufgesetztem Ventilkopf im senkrechten Schnitt und
    • Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1 durch den Ventilkopf, wobei die senkrechten Ventileinsätze der Einfachheit halber weggelassen sind.
  • Der in Fig. 1 nur teilweise dargestellte Behälter 1 weist einen mit einem Flansch 2 versehene Behälteröffnung 3 auf, deren Durchmesser so groß gewählt ist, beispielsweise 3oo mm, daß an der Innenwand des aus Edelstahl bestehenden Behälters 1 eine vollständige Auskleidung 4 aus fluoriertem Kohlenwasserstoff aufgebracht werden kann.
  • Ein ebenfalls mit einem Flansch 5 versehener Behälterdeckel 6 ist über eine Flanschverschraubung 7 unter Zwischenlage einer Dichtung 8 aus fluoriertem Kohlenwasserstoff mit dem Behälter 1 dicht verbunden. Auch der Behälterdeckel 6 weist an seiner Innenwand eine vollständige Auskleidung 9 aus fluoriertem Kohlenwasserstoff auf.
  • Auf den Behälterdeckel 6 ist ein Ventilkopf 10 aufgesetzt, der in seinem Inneren einen im wesentlichen zylindrischen Ventilblock 11 aus fluoriertem Kohlenwasserstoff aufweist. Der Ventilblock 11 ist von einem aus Edelstahl bestehenden Stahlmantel an seinem Umfang und an seiner Oberseite umschlossen, in den er passend eingesetzt ist.
  • Die untere Stirnfläche 13 des Ventilblockes 11 wird dichtend auf die Oberseite des Behälterdeckels 6 gepresst. Hierzu ist an dem Stahlmantel 12 ein Flansch 14 angeschweisst, der sich im Abstand zur Oberseite des Behälterdeckels 6 befindet und mit Flanschschrauben 15 gegen den Behälterdeckel 6 gezogen wird.
  • Im Ventilblock 11 sind zwei senkrechte Ventilblockbohrungen 16 vorgesehen, die mit zwei Öffnungen 17 im Behälterdeckel 6 fluchten. In die eine Ventilblockbohrung 16 ist von unten ein Tauchrohr 18 eingeschraubt, das in die im Behälter 1 aufgenommene Flüssigkeit taucht.
  • Von oben ragen in die beiden im Abstand zueinander angeordneten senkrechten Ventilblockbohrungen 16 Ventileinsätze 19. Ein bewegbarer Ventilschließkörper 2o jedes Ventileinsatzes 19 liegt an einem durch einen kegeligen Absatz in jeder senkrechten Ventilblockbohrung gebildeten Ventilsitz 21 dichtend an und schließt im geschlossenen Zustand den jeweils darunter befindlichen Abschnitt der Ventilblockbohrung 16 dicht ab.
  • Jeder der beiden Ventileinsätze 19 wird durch eine von oben gegen den Deckel des Stahlmantels 12 geschraubte Spannbüchse 22 gegen den Ventilblock 11 gedrückt und dichtend gehalten. Oberhalb der beiden Ventilsitze 21 münden horizontale Zuleitungs- bzw. Ableitungsbohrungen 23 in die Ventilblockbohrung 16. Ein Anschlußgewinde 24 in der Bohrung 23 ist sowohl in den Stahlmantel 12 als auch in den Ventilblock 11 geschnitten, so daß ein eingeschraubtes (nicht dargestelltes) Anschlußteil an die Bohrung 23 dichtend angeschlossen werden kann.
  • In einer horizontalen Ventilblockbohrung 25 ist ein Spülventileinsatz 26 in gleicher Weise wie die Ventileinsätze 19 aufgenommen. Spülbohrungen 27 verbinden die horizontale Ventilblockbohrung 25 mit den beiden senkrechten Ventilblockbohrungen 16 (Fig. 2). Wenn der Ventileinsatz 26 geöffnet wird, sind die Zuleitungs- und Ableitungsbohrungen 23 miteinander über die Spülbohrungen 27 und die horizontale Ventilblockbohrung 25 verbunden und können mit einem Schutzgas gespült werden. Alle Ventileinsätze 19 und 26 sind durch einen zwischen dem Ventilschließkörper 20 bzw. 28 und dem Ventileinsatz 19 bzw. 26 angeordneten Faltenbalg 29 bzw. 30, der beispielsweise aus Polytetrafluorethylen besteht, gegen die aggressive Flüssigkeit geschützt.
  • Alle Teile, die mit der aufzunehmenden aggressiven Flüssigkeit, beispielsweise Siliziumtetrachlorid in Berührung kommen können, bestehen aus Kunststoffen oder sind mit solchen ausgekleidet, die gegenüber diesen Flüssigkeiten unempfindlich sind, nämlich fluorierte Kohlenwasserstoffe, wie Polyvinylidenfluorid. Dies gilt insbesondere auch im Bereich des Ventilkopfes 10, weil dort der gesamte Ventilblock 11 aus diesem Kunststoff besteht. Der zum Kaltfließen neigende Kunststoff kann jedoch auch unter der Wirkung der gegen den Behälterdeckel 6 gerichteten Anpresskraft keine oder nur äußerst geringfügige Formänderungen ausführen, weil er vollständig zwischen dem Stahlmantel 12 und dem Behälterdeckel 6 eingeschlossen ist. Die Ventileinsätze 19 sind nicht im Ventilblock 11 befestigt, sondern am Stahlmantel 12 und werden von oben gegen den Ventilblock 11 gedrückt.
  • Als Kunststoff für die Behälterauskleidung und/oder den Ventilblock 11 kann vorteilhaft auch Polytrifluorchlorethylen verwendet werden.

Claims (10)

1. Behälter (1) für aggressive Flüssigkeiten, insbesondere gegenüber Edelstahl aggressive Flüssigkeiten, wie Siliziumtetrachlorid, mit einer durch einen Behälterdeckel (6) verschlossenen Behälteröffnung (3), der einen zumindest teilweise aus Kunststoff bestehenden Ventilkopf (10) trägt, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwände des Behälters (1) und des Behälterdeckels (6) eine vollständige Auskleidung (4, 9) aus fluoriertem Kohlenwasserstoff aufweisen und daß im Ventilkopf (10) ein aus fluoriertem Kohlenwasserstoff bestehender, dichtend auf der Oberfläche des Behälterdeckels angepressterVentilblock (11) in einem mit dem Behälterdeckel (6) lösbar verbundenen Stahlmantel (12) eingesetzt ist und in Ventilblockbohrungen (16, 25) zumindest teilweise aus fluoriertem Kohlenwasserstoff bestehende Ventileinsätze (19, 26) aufnommen sind.
2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der den Ventilblock (11) enthaltende Stahlmantel (12) einen im Abstand zum Behälterdeckel (6) angeordneten Flansch (14) aufweist, der mittels Flanschschrauben (15) mit dem Behälterdeckel (6) verbunden ist.
3. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilblockbohrungen (16) jeweils einen Ventilsitz (21) aufweisen, an dem ein Ventilschließkörper (20) des Ventileinsatzes (19) anliegt.
4. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß der Ventilblock (11) Zylinderform aufweist und in den zylindrischen Innenraum des Stahlmantels (12) passend eingesetzt ist und daß eine Stirnfläche (13) des Ventilblocks (11) an der Oberseite des Behälterdeckels (6) dichtend anliegt.
5. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Ventilblock (11) zwei senkrechte Ventilblockbohrungen (16) im Abstand nebeneinander angeordnet sind und daß ein Spülventileinsatz (26) in einer horizontalen Ventilblockbohrung (25) aufgenommen ist, die über Spülbohrungen (27) mit den beiden senkrechten Ventilblockbohrungen (16) verbunden ist.
6. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Ventilblockbohrungen (16) mündende Zuleitungs- und Ableitungsbohrungen (23) durch den Stahlmantel (12) und den Ventilblock (11) verlaufen und daß jeweils ein Anschlußgewinde (24) in den Stahlmantel (12) und in den Ventilblock (11) geschnitten ist.
7. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilblock aus Polyvinylidenfluorid besteht.
8. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung (4 bzw. 9) des Behälters (1) und des Behälterdeckels (6) aus Polyvinylidenfluorid besteht.
9. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahlmantel (12) des Ventilkopfes (10) aus Edelstahl besteht.
10. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er aus Edelstahl besteht.
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