контейнер для очистки газа

Формула изобретения

Контейнер для очистки газа, содержащий заполненный сорбентом стакан с заправочным отверстием, герметично пристыкованный к нижней грани блока клапанов, имеющего переднюю, заднюю, боковые и верхнюю грани, три гнезда с клапанами, входной и выходной штуцеры, систему каналов и трубопровод с фильтром, помещенный внутрь стакана, отличающийся тем, что клапаны установлены в гнездах, размещенных на передней, задней и верхней гранях блока, при этом находящееся на передней грани гнездо соединено через клапан каналом с распределительным кольцевым коллектором, выполненным на нижней грани блока и отделенным от полости стакана фильтром, причем каналы выполнены перпендикулярно граням, а канал, соединяющий через клапан гнездо, находящееся на задней грани, и через трубопровод с фильтром полость стакана, выполнен соосно со стаканом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологическому оборудованию химических производств, а более конкретно к контейнерам для очистки реагента в производстве полупроводников.

Известен контейнер для систем, регулирующих выход паров топлива в двигателях внутреннего сгорания, содержащий корпус, на одном конце которого расположено входное отверстие для подачи паров топлива, на другом конце - выходное для удаления паров топлива. Корпус заполнен адсорбентом, улавливающим пары топлива. Внутри корпуса имеются три полости. Между первой и второй полостями, заполненными адсорбентом, имеется полость, отделенная от других полостей фильтрующими перегородками (патент США N 4306894, B 01 D 50/00, 55-316, 22.12.1981). Этот контейнер непригоден для очистки высокотоксичных газов, применяемых в производстве полупроводников, так как не имеет автономной системы клапанов, необходимых для безопасной эксплуатации контейнера.

В патентах США (N 3202164, кл. 137/205.5, 1965; N 4094383, кл. 137/205.5, 1978; N 4295545, кл. 137/205.5, 1981) также описан контейнер, в котором имеется заполненный твердым материалом стакан, присоединенный к блоку клапанов. Блок имеет три клапана с мембранами, соединенных каналами между собой, с входом, выходом и со стаканом. Внутри стакана расположены два трубопровода. Устройства по перечисленным патентам нетехнологичны, так как имеют систему каналов, выполненных под острым углом к граням блока клапанов. Эти каналы проходят в непосредственной близости от седел и мест крепления мембран и малейший увод сверла (даже при наличии кондуктора) приводит к отбраковке дорогостоящих блоков.

Из известных контейнеров ближе всех к предлагаемому по технической сущности является устройство, описанное в патенте США N 4738693, кл. 137/205.5, 55/36, апрель 1988 г. Оно содержит заполненный сорбентом стакан с заправочным отверстием, герметично пристыкованный к нижней грани блока клапанов, имеющего переднюю, заднюю, боковые и верхнюю грани, три гнезда с клапанами и седлами, входной и выходной штуцеры, систему каналов и трубопроводы с фильтрами, помещенные внутрь стакана.

Основным недостатком описанного устройства-прототипа является пониженный ресурс работы из-за неоптимального использования сорбента в стакане. Причина этого кроется во взаимном расположении двух трубок с фильтрами: подающей и отбирающей рабочий газ, который от дна стакана по диагонали поднимается к нижней грани блока клапанов. Из-за такой траектории потока газов в стакане остается значительная часть сорбента, который не участвует в процессе очистки. Кроме того, в прототипе хотя бы на одной грани блока расположены или два гнезда, или два штуцера, что не позволяет их расположить осесимметрично. Некоторые каналы расположены под острым углом к плоскости граней. При крайней близости каналов и седел в гнездах это ведет к большим технологическим трудностям их выполнения. Незначительный увод сверла может привести к браку при изготовлении сложного по конструкции блока. Перечисленные выше недостатки делают конструкцию известного контейнера нетехнологичной.

При разработке заявляемого устройства ставилась задача повысить ресурс работы контейнера и улучшить технологичность его конструкции.

Контейнер имеет следующие отличительные от прототипа признаки. В нем клапаны установлены в гнезда, размещенные на передней, задней и верхней гранях блока, при этом гнездо, находящееся на передней грани, соединено через клапан каналом с распределительным кольцевым коллектором, выполненным на нижней грани блока и отделенным от полости стакана фильтром, каналы выполнены перпендикулярно граням, а канал, соединяющий через клапан гнездо, находящееся на задней грани, и через трубопровод с фильтром полость стакана, выполнен соосно стакану.

Для удобства эксплуатации контейнера в частном случае его выполнения выходной штуцер размещен на задней грани, а гнездо с клапаном, соединенное каналом и трубопроводом с фильтром с полостью стакана, выполнено на боковой грани.

Перечисленные выше признаки являются существенными, так как их совокупность обеспечивает получение положительного эффекта, а отсутствие одного из них не дает возможности получить этот эффект.

В заявляемом контейнере рабочий газ поступает в распределительный коллектор и через фильтр равномерно по периметру кольцевого коллектора опускается к нижним слоям сорбента, где в центре стакана установлен трубопровод с фильтром, через который газ поступает в блок клапанов и далее на выход контейнера. Такое расположение элементов системы подачи и отбора газа из контейнера обеспечивает высокую эффективность его очистки и большой ресурс работы, так как в процессе очистки газа участвует весь сорбент, засыпанный в стакан. Кроме того, осесимметричное расположение всех гнезд, входного и выходного штуцеров на гранях, а также выполнение всех каналов в блоке клапанов перпендикулярно его граням делает конструкцию контейнера технологичной.

Таким образом, совокупность перечисленных существенных признаков обеспечивает заявленному контейнеру более высокий ресурс работы и повышает технологичность его конструкции.

При установке выходного штуцера на заднюю грань блока и перенос гнезда с задней грани на боковую обеспечивает, при необходимости установки контейнера параллельно поверхности земли, удобный доступ к клапанам, что облегчает обслуживание контейнера.

Для подтверждения возможности осуществления заявляемого технического решения и его практической реализации прилагаются чертежи. На фиг. 1 изображен предлагаемый контейнер, вид сверху; на фиг. 2 - сечение контейнера; на фиг. 3 - сечение блока клапанов; на фиг. 4 - частный случай выполнения контейнера, вид сверху.

Заявляемый контейнер состоит из стакана 1, заполненного сорбентом 2 и герметично присоединенного к нижней грани В блока клапанов 3. Стакан в нижней своей части имеет заправочное отверстие 4, закрытое через прокладку 5 заглушкой 6. Блок клапанов 3 имеет переднюю Г, заднюю Д, боковые Е, Ж и верхнюю И грани, три гнезда с клапанами 7, 8, 9, которые взаимодействуют через мембраны 10 с седлами 11. Клапаны с седлами образуют клапанные пары. Гнездо, находящееся на передней грани Г, соединено через клапан 7 каналом 12 с распределительным кольцевым коллектором 13, отделенным от полости К стакана 1 фильтром 14. Все каналы 12, 15, 16, 17, 18 и 19 выполнены перпендикулярно граням блока клапанов 3. Канал 19 соединяет через клапан 8 и трубопровод 20 с фильтром 21 гнездо, находящееся на задней Д грани, и полость стакана 1. На боковых гранях Е и Ж расположены входной 22 и выходной 23 штуцеры.

На фиг. 4 изображен частный случай выполнения контейнера, который устанавливается параллельно земле. В нем угол между осями входного и выходного штуцеров составляет 90^o. Причем выходной штуцер 23 расположили на задней Д грани, а гнездо с клапаном 8, соединенное каналом 19, трубопроводом 20 с фильтром 21 с полостью стакана 1, выполнили на боковой грани Ж.

Работа контейнера осуществляется следующим образом. Рабочий газ поступает через штуцер 22, канал 18, клапан 7, канал 12 и коллектор 13 с фильтром 14 в полость К стакана 1, где контактирует с сорбентом 2. Очищенный в результате контакта газ покидает полость К через фильтр 21, трубопровод 20, канал 19, клапан 8, канал 17 и выходной штуцер 23 и поступает к потребителю. При работе контейнера клапан 9 закрыт. В режиме продувки магистралей инертными газами клапаны 7 и 8 закрыты и полость стакана изолирована от магистралей. Газ через штуцер 22, каналы 18 и 15, клапан 9, каналы 16 и 17 и выходной штуцер 23 поступает в выходную магистраль.

Работа контейнера, изображенного на фиг. 4, аналогична работе контейнера, представленного на фиг. 1.

Заявляемый контейнер прошел цикл производственных испытаний в линиях очистки реагента при производстве полупроводников и подтвердил высокий ресурс работы.