Vorrichtung und Verfahren zur Druckwechselspülung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Druckwech- selspülung eines Raumes, wie z. B. einer Prozeßgasan- lage mit einer mit dem Raum verbundenen Spülgaszulei- tung, in welcher unter Druck stehendes Spülgas zuge- führt wird und einer ebenso mit dem Raum verbundenen Spülgasableitung sowie einem Vakuumgenerator.

Die Erfindung betrifft ebenso ein Verfahren zur Druck- wechselspülung.

Aus der EP 0 382 985A1 ist eine derartige Vorrichtung bekannt. Die Vorrichtung ist in Fig. 1 der Zeichnungen dargestellt, auf welche sich auch die nachfolgend an- gegebenen Bezugszeichen beziehen.

Der zu spülende Raum ist in diesem Fall die Prozeßgas- leitung 4, welche über das Flaschenventil 2 an einer Prozeßgasflasche 1 angeschlossen ist. Die Prozeßgas- leitung 4 kann gegenüber der Prozeßgasanlage durch ein weiteres Ventil 3 abgesperrt werden. Der zu spülende Raum wird somit durch den Bereich zwischen den Venti- len 2 und 3 beschränkt. In einer Spülgaszuleitung 7 wird Spülgas unter Druck in den zu spülenden Raum zu- geführt und in der Spülgasableitung 9 wieder abge- führt. In der Spülgasableitung 9 ist als Vakuumgenera- tor eine Vakuumpumpe 10 vorgesehen, welche das Gas aus der Spülgasleitung 9 somit auch aus dem zu spülenden Raum zieht. Zwischen Vakuumgenerator 10 und Prozeßlei- tung 4 ist in der Spülgasleitung 9 ein Ventil 8 vorge- sehen. Die Spülgaszuleitung weist ebenso ein Ventil 6 auf.

Beim Spülvorgang sind die Ventile 2,3 und 6 geschlos- sen, das Ventil 8 geöffnet. Die Vakuumpumpe reduziert den Druck in der Spülgasleitung 9 sowie in dem zu spü- lenden Raum.

Im nächsten Schritt wird das Ventil 8 geschlossen und das Ventil 6 geöffnet, so daß Spülgas unter Druck in den zu spülenden Raum gelangt. Hat das Spülgas in dem zu spülenden Raum einen bestimmten Druck erreicht, wird das Ventil 6 geschlossen und das Ventil 8 wieder geöffnet, um die Spülleitung und den zu spülenden Raum wieder durch die Vakuumpumpe zu evakuieren.

Diese Vorrichtung weist den Nachteil auf, daß durch den Unterdruck in der Spülleitung 9 sowie in dem zu spülenden Raum das Öl aus der Vakuumpumpe in diesen Bereich gezogen wird und ihn verunreinigt. Dies ist insbesondere bei der Verwendung der Spülmethode in Prozeßgasanlagen für Reinstgas äußerst ungünstig. Der Effekt, da# das 01 in diesen unerwünschten Bereich ge- langt, tritt verstärkt dann auf, wenn das Vakuum so stark ist, daß der Dampfdruck des Öls unterschritten wird. In der EP 0 382 985A1 wurde zur Lösung dieses Problems eine Druckdose 11 vorgeschlagen, welche das Ventil 8 schließt, bevor der Dampfdruck für das 01 in der Vakuumpumpe unterschritten wird.

Die Vorrichtung hat den Nachteil, daß die Ventile 6 und 8 in Abhängigkeit von der Druckdose 11 gesteuert werden müssen, was somit eine aufwendigere Steuerung bedingt. Ein weiterer Nachteil ist, daß beim Versagen der Druckdose die Spülgasleitung und die Prozeßleitung verunreinigt werden. Die Druckdose kann auch nur eine sehr starke Ausbreitung des Öls in Richtung Spülgasab- leitung verhindern, indem der Druck über dem Dampf- druck des Öls gehalten wird. Eine minimale Ausbreitung des Öls im flüssigen Zustand ist jedoch stets gegeben.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Druckwechselspülung vorzuschlagen, welche einfach aufgebaut ist und nicht der Gefahr der Kontamination durch 01 unterliegt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Vakuumgenerator eine Drosseleinrichtung verwendet wird, bei welcher der in Strömungsrichtung unmittelbar nach der Drosselung entstehende Unterdruck genützt wird.

Durch die Verwendung eines Vakuumgenerators in Form einer Drosseleinrichtung ist kein 01 zur Schmierung notwendig, so daß die Gefahr der Kontamination durch O1 ausgeräumt ist. Die Drosseleinrichtung wird vor- zugsweise mit Spülgas betrieben, so daß auch nicht die Gefahr einer Kontamination durch das Gas, mit welcher die Drosseleinrichtung betrieben wird, besteht.

Als Drosseleinrichtung wird vorzugsweise eine Veturi- düse oder eine Meßblende verwendet. Die Vorrichtung gemäß der EP 0 382 985A1 hat den wei- teren Nachteil, daß die zwei Ventile 6 und 8 in Abhän- gigkeit vom Wert der Druckdose gesteuert werden müs- sen. Da sich bei der Druckwechselspülung der Vorgang ständig wiederholt, wird eine relativ aufwendige Steuerung benötigt.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung muß zur Druckwechselspülung nur ein Ventil geöffnet und geschlossen werden. Bei dieser vorteilhaften Weiter- bildung ist ein Leitungsabschnitt der Spülgaszuleitung und ein Leitungsabschnitt der Spülgasableitung mitein- ander über die Drosseleinrichtung verbunden, wobei in Strömungsrichtung der Spülgaszuleitung unmittelbar nach der Drosselung eine gemeinsame Spülgasleitung, welche sowohl als Spülgaszu-und als Spülgasableitung wirkt, die Spülgaszu-bzw. die Spülgasableitung mit dem zu spülenden Raum verbindet. In der Spülgasablei- tung ist in Strömungsrichtung des Spülgases nach der Drosseleinrichtung ein Ventil angeordnet, welches bei der Druckwechselspülung alternierend geöffnet und ge- schlossen wird. Ist das Ventil geschlossen, so strömt das unter Druck stehende Spülgas durch die gemeinsame Spülleitung in den zu spülenden Raum. Wird das Ventil geöffnet, so strömt das Spülgas direkt von der Spül- gaszuleitung durch die Drosselvorrichtung in die Spül- gasableitung, wobei der unmittelbar nach der Drosse- lung entstehende Unterdruck das Gas aus der gemeinsa- men Spülleitung sowie aus dem zu spülenden Raum zieht.

Das Ventil wird vorzugsweise über eine Steuereinrich- tung betätigt, wobei diese äußerst einfach aufgebaut ist, da sie lediglich alternierend das Ventil öffnet und schließt. In der Spülgaszuleitung ist günstigerweise in Strö- mungsrichtung vor der Drosseleinrichtung ein zweites Ventil angeordnet, um ein Auswechseln des Spülgasvor- rats zu ermöglichen.

Die gemeinsame Spülgasleitung kann sich in mehrere Leitungen aufzweigen, wobei diese Zweigleitungen ent- weder an verschiedenen Stellen eines zu spülenden Rau- mes münden, bzw. zu verschiedenen zu spülenden Rumen münden können.

In der gemeinsamen Spülgasleitung bzw. in den Zweig- leitungen sind vorzugsweise Ventile vorgesehen, die nach beendigter Spülung den zu spülenden Raum von der Spülvorrichtung trennen.

Sowohl die Spülgasvorrichtung als auch das beschriebe- ne Verfahren werden vorzugsweise in Gastableaus einge- setzt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand in den Zeichnun- gen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläu- tert.

In den Zeichnungen zeigen Fig. 1 eine Druckwechselspülvorrichutng gemäß dem Stand der Technik ; Fig. 2 eine Schemazeichnung der erfindungsgemäßen Druckwechselspülvorrichtung ; Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht der Drosselvorrich- tung in Ausbildung als Venturidüse ; Fig. 4 ebenfalls eine vergrößerte Ansicht der Drosselvorrichtung in einer Ausbildung mit Meßblende und Fig. 5 ein Gastableau mit der erfindungsgemäßen Spülvorrichtung.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Druck- wechselspülvorrichtung, wie sie in der EP 0 382 985A1 aufgezeigt ist. Die Vorrichtung wurde bereits in der Beschreibungseinleitung beschrieben.

Fig. 2 zeigt eine Schemaskizze der erfindungsgemäßen Druckwechselspülvorrichtung, wobei für identische Bau- teile die gleichen Bezugszeichen wie in der Vorrich- tung nach dem Stand der Technik gemäß Fig. 1 verwendet wurden.

Der zu spülende Raum besteht bei der Vorrichtung gemäß Fig. 2 aus der Prozeßgasleitung 4, welche auf der ei- nen Seite über ein Flaschenventil 2 an eine Prozeßgas- flasche 1 angeschlossen ist und in die andere Richtung durch ein Ventil 3 von einer Prozeßgasanlage abge- trennt werden kann. In der Prozeßgasleitung 4 kann sich zwischen den Ventilen 2 und 3 ein Flußregler 13 in Form eines weiteren Ventils oder eines Druckminde- rers befinden. Aufgabe der Druckwechselspülung ist es, den Bereich zwischen den Ventilen 2 und 3 in der Pro- zeßgasleitung 4 vom Prozeßgas zu reinigen.

Unter Druck stehendes Spülgas wird über die Spülgaszu- leitung 7,5 in den zu spülenden Bereich eingeleitet und über die Leitungen 5 und 9 wieder abgeleitet. Die Leitung 5 ist somit in einem Spülgaszuleitung sowie auch Spülgasableitung. Im dargestellten Ausführungs- beispiel zweigt sich die Leitung 5 in die Leitungen 5a und 5b auf, welche jeweils vor und nach dem Flußregler 13 in die Prozeßleitung 4 münden. Um die Spülvorrich- tung von der Prozeßgasleitung 4 abzukoppeln, sind in den Spülleitungen 5a und 5b die Ventile 12a und 12b vorgesehen.

Die Spülgaszuleitung 7 geht in der Drosseleinrichtung 10 kontinuierlich in die Spülgasableitung 9 über, wo- bei die Spülgasleitung 5 T-förmig nach der Drosselung abzweigt. In der Spülzuleitung 7 ist vor der Drosse- leinrichtung 10 ein Ventil 6 und in der Spülableitung 9 nach der Drosseleinrichtung 10 ein Ventil 8 angeord- net.

Nachfolgend wird das Prinzip der Druckwechselspulung beschrieben.

Die Ventile 2 und 3 werden geschlossen und die Ventile 6 und 8 sowie 12a und 12b werden geöffnet. Das Spülgas wird über Druck in die Leitung 7 eingeleitet. Es strömt durch die Drosselvorrichtung 10 und fließt über die Leitung 9 wieder ab. Durch den kurz nach der Dros- selung entstehenden Unterdruck wird das Prozeßgas über die Leitungen 5a und 5 sowie 5b und 5 abgezogen, so daß in diesen Leitungen ein gewisser Unterdruck herrscht. Im nächsten Schritt wird das Ventil 8 ge- schlossen, so daß das Spülgas über die Leitungen 7,5, 5a und 5b in den zu spülenden Bereich gelangt und die- sen unter Druck setzt.

Anschließend wird das Ventil 8 wieder geöffnet, wo- durch daß das in den Leitungen 5,5a, 5b und in dem zu spülenden Raum enthaltene Gas abgezogen wird. Zur Druckwechselspülung muß somit lediglich das Ventil 8 geöffnet und geschlossen werden.

Ist die Spülung beendet, werden die Ventile 12a und 12b geschlossen. Fig. 3 zeigt die Drosseleinrichtung 10 in vergrößertem Maßstab, wobei als Drosseleinrichtung eine Venturidüse verwendet wurde. Die Venturidüse ist zwischen den Lei- tungen 7 und 9 angeordnet und unmittelbar nach der Drosselung zweigt die Spülgasleitung 5 ab.

Fig. 4 zeigt ebenfalls die Drosseleinrichtung 10 in vergroßertem Maßstab, wobei hier als Drossel eine Meß- blende verwendet wird. Die Spülgasleitung 5 zweigt un- mittelbar nach der Meßblende von einem zwischen den Leitungen 7 und 9 eingesetzten Leitungsstück 14 ab.

Sowohl bei der Venturidüse gemäß Fig. 3 als auch bei der Meßblende gemäß Fig. 4 ist die Spülgasleitung 5 jeweils an demjenigen Ort nach der Drosselung angeord- net, welcher aufgrund der Strömung den niedrigsten Druck aufweist.

Durch den Einsatz einer Drosseleinrichtung in der An- lage genmä# Figur 2 wird der Verbrauch von Spülgas im Vergleich zu der gleichen Anlage ohne Drosseleinrich- tung erheblich herabgesetzt.

Die nachstehende Tabelle zeigt die Verdünnungen bei einer Anlage gemäß Figur 2 über 20 Spülzyklen, bei welcher einmal mit Venturi-Düse (siehe linke Spalte) und einmal ohne Venturi-Düse (siehe mittlere Spalte) gearbeitet wurde. In der rechten Spalte ist der Gas- verbrauch in ccm pro Meter 6xl Rohr aufgeführt.

Druckwechselspülung mit ohne Gasverbrauch ccm Venturidüse Venturidüse pro m 6x1 Rohr 1 3, 33E-02 1, 67E-01 300 2,78E-0260021,11E-03 3 3, 70E-05 4, 63E-03 900 4 1, 23E-06 7, 72E-04 1200 1,29E-04150054,12E-08 6 1, 37E-09 2, 14E-05 1800 7 4, 57E-11 3, 57E-06 2100 8 1, 52E-12 5, 95E-07 2400 9 5, 08E-14 9, 92E-08 2700 10 1, 69E-15 i, 65E-08 3000 11 5, 65E-17 2, 76E-09 3300 12 1, 88E-18 4 59E-10 3600 13 6, 27E-20 7 66E-11 3900 1,28E-114200142,09E-21 15 6, 97E-23 2, 13E-12 4500 3,54E-134800162,32E-24 5,91E-145100177,74E-26 9,85E-155400182,58E-27 19 8, 60E-29 1 64E-15 5700 2,74E-166000202,87E-30 Durch den Einsatz der Venturi-Düse wird bereits nach 11 Spülzyklen eine höhere Verdünnung erreicht, als bei einer Druckwechselspülung ohne Venturi-Düse nach 20 Spülzyklen erreicht wird.

Wie aus den absoluten Werten für den Gasverbrauch pro Meter zu spülendes 6xl Rohr zu sehen ist, wird durch den Einsatz einer Venturi-Düse bei bereits einer sehr geringen Spülgasmenge eine hohe Verdünnung und somit eine sehr gute Effizienz erreicht.

Das Verhältnis von Spülgasmenge zu Effizienz ist auch erheblich günstiger als in anderen aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren.

Fig. 5 zeigt die erfindungsgemäße Druckwechselvor- richung in einem Gastableau. Für die Bauteile wurden die selben Bezugszeichen wie in Fig. 2 verwendet, so- weit sich die Bauteile identisch entsprechen. In der Prozeßgasleitung 4 sind eine Reihe weiterer Instrumen- te angeordnet, welche für die Druckwechselspülung von untergeordneter Bedeutung sind. Von der Prozeßgaslei- tung 4 zweigt eine Notleitung 15 ab, in welcher eine Berstscheibe 16 enthalten ist, die bei zu hohem Druck in der Prozeßgasleitung 4 bricht, und das Prozeßgas kontrolliert ableitet.

An der Spülgaszuleitung 7 kann eine Spülgasflasche mit einem Flaschenventil 6a angeschlossen werden. Der schematische Aufbau des Gastableaus entspricht dem in der Fig. 2 und das Verfahren zur Druckwechselspülung ist ebenso identisch wie in Fig. 2 beschrieben.

Die Spülgasleitung 5b mündet direkt an den Anschluß fur die Prozeßgasflasche. Dies hat den Vorteil, daß beim Wechseln der Prozeßgasflasche der Anschluß ge- trennt gespült werden kann, damit beim Flaschenwechsel kein giftiges Gas ins Freie tritt. Zum Wechseln der Prozeßgasflasche wird das Ventil 2 geschlossen und das Ventil 12b geöffnet. Die Druckwechselspülung erfolgt wie zu Fig. 2 beschrieben, wobei das Spülgas über die Leitungen 7,5,5b zugeleitet wird und über die Lei- tungen 5b und 9 wieder abgezogen wird.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausfüh- rungsbeispiel beschränkt. Ebenso sind Ausführungsfor- men denkbar, in denen sich die Spülgasleitung 5 nicht aufzweigt. Ebenso ist es möglich, in einer Vorrichtung, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, anstatt der Vakuumpumpe ei- ne mit Spülgas betriebene Drosseleinrichtung als Vaku- umgenerator zu verwenden.