2. März 2009

Vakuum-Abqasleitunqssvstem

Die Erfindung betrifft ein Vakuum-Abgasleitungssystem zum Abfuhren von toxischen und/oder brennbaren Gasen.

Mit Hilfe von Vakuumpumpen werden Gase aus Behandiungskammern abgesaugt. Je nach Behandlungsprozess können hierbei toxische und/oder brennbare Gase vorhanden sein bzw. entstehen, die abgesaugt werden und durch ein entsprechendes Vakuum-Abgasleitungssystem zu einer Abgasanlage gefördert werden. In der Abgasanlage erfolgt beispielsweise ein Reinigen und/oder Verbrennen der Gase, Derartige toxische und/oder brennbare Gase treten beispielsweise bei der Hersteilung von Kristallinen, Halb-Kristallinen oder Dunnfilmsolarzellen auf. Da die Gase nicht unmittelbar in die Atmosphäre ausgestoßen werden können, ist es erforderlich diese zu einer Abgasanlage zu fördern. Beim Fördern von brennbaren Gasen besteht die Gefahr, dass bei einer entsprechenden Anreicherung von Sauerstoff ein ggf. hochexplosives Gas entsteht. Dies kann durch Austreten des brennbaren Gases aus dem Abgasleitungssystem entstehen, aber auch durch das Eindringen von Sauerstoff in das Abgasleitungssystem. Das selbe Problem besteht bei selbstentzündbaren Stoffen, bzw. Gasgemischen, die bei Kontakt mit der Atmosphäre reagieren, insbesondere explodieren können.

Um ein Entzünden, Selbstentzunden oder Explodieren des Gases zu vermeiden, ist es bekannt, in das Abgasleitungssystem ein Inertgas zuzuführen, so dass ein Gasgemisch entsteht, dass in Verbindung mit

Sauerstoff nicht mehr brennbar ist. üblicherweise wird dem Abgasleitsystem als Inertgas Stickstoff zugeführt. Das Zufuhren von Inertgas hat jedoch den Nachteil, dass relativ große Mengen an Inertgas zugeführt werden müssen, so dass sich die Betriebskosten erhöhen. Ferner muss das zugefuhrte Inertgas zusätzlich zu dem aus der Behandlungskammer abgesaugten Gas von der Vakuumpumpe gefördert werden, so dass es erforderlich ist, größere und ieistungsstärkere Vakuumpumpen einzusetzen.

Ferner besteht bei derartigen Vakuum-Abgasieitungssystemen die Problematik, dass der in dem Abgasleitungssystem herrschende Druck in kurzen Zeiträumen stark schwanken kann, so dass in dem Abgasleitungssystem zeitweise Unterdruck und zeitweise überdruck bezogen auf den Atmosphärendruck herrscht. Bei derartigen Prozessen schwankt der Druck in dem Vakuum-Abgasleitungssystem üblicherweise zwischen 900mbar und 12Q0rnbar Die Anforderung an ein Dichtelement ist daher äußerst hoch, da sowohl ein Austreten von toxischen und/oder brennbaren Gas aus dem Abgasleitungssystem sowie ein Eindringen von Luft bzw. Sauerstoff in das Abgasleitungssystem vermieden sein muss. Da diese Anforderung in jedem Betriebszustand stets gewährleistet sein muss, ist es nicht ausreichend in vorgegebenen Zeitintervalien, beispielsweise mit geeigneten Lecksuchegeräten, die Dichtigkeit der Dichtelemente zu überprüfen.

Ferner ist zu berücksichtigen, dass Vakuum-Abgasleitungssysteme häufig eine Länge von mehreren Metern, bisweilen mehr als 30 Metern aufweisen. Dies hat zur Folge, dass die einzelnen Leitungsabschnitte des Abgasleitungssystems über Flanschverbindungen miteinander verbunden werden müssen. Die Flanschverbindungen, die üblicherweise zwei scheibenförmige Fianschelemeπte aufweisen, zwischen denen die Dichtelemente angeordnet sind, müssen somit eine hohe Dichtigkeit aufweisen, wobei bei bekannten Systemen aufgrund der hohen Sicherheitsanforderungen dennoch ein Vermischen des toxischen und/oder brennbaren Gases mit inertem Gas erfolgt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Vakuum-Abgasleitungssystem zu schaffen, mit dem der Transport von toxischen und/oder brennbaren Gasen bei hoher Sicherheit möglich ist, ohne dem abzuführenden Gas ein Iπertgas oder dergleichen zuzuführen.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Vakuum- Abgasleitungssystem nach Anspruch 1.

Das erfindungsgemäße Vakuurn-Abgasleitungssystem, das insbesondere zum Abfuhren von toxischen und/oder brennbaren Gasen geeignet ist, weist einen ersten Leitungsabschnitt auf, dessen Einiass mit einer Behandiungskammer verbindbar bzw. verbunden ist. Bei der Behandlungskammer handelt es sich um eine Kammer, in der über eine Vakuumpumpe Unterdruck erzeugt wird. Hierbei werden aus der Behandlungskammer toxische und/oder brennbare Gase abgepumpt. Da toxische und/oder brennbare Gase nicht in die Atmosphäre geleitet werden dürfen, ist ein letzter Leitungsabschnitt des Vakuum-Abgasleitungssystems über einen Auslass mit einer Abgasanlage verbindbar bzw. verbunden. In der Abgasaniage erfoigt beispielsweise ein Reinigen und/oder Verbrennen der geförderten Gase. Zwischen dem ersten Leitungsabschnitt und dem letzten Leitungsabschnitt ist mindestens ein mittlerer Leitungsabschnitt angeordnet. Je nach Gesamtlänge des Abgasleitungssystems sind mehrere mittlere Leitungsabschnitte vorgesehen. Die mittleren Leitungsabschnitte sind mit den beiden benachbarten Leitungsabschnitten über eine Flanschverbindung verbunden. Bei einem Abgasleitungssystem aus drei Leitungsabschnitten ist der eine mittlere Leitungsabschnitt auf der einen Seite mit dem ersten Leitungsabschnitt und auf der anderen Seite mit dem letzten Leitungsabschnitt verbunden. Die Flanschverbindung weist zwei üblicherweise scheibenförmige Flanschelemente auf. Beim Vorsehen von scheibenförmigen Flanschelementeπ liegen diese einander gegenüber, wobei zwischen den beiden Flanschelementen Dichtelemente angeordnet sind. Erfindungsgemäß bilden die Dichteiemente eine Dichtkammer aus. In bevorzugter Ausführungsform ist die Dichtkammer

dadurch ausgebildet, dass je Fianschelement zwei Dichteiemeπte vorgesehen sind. Hierbei kann es sich bei den Dichtelementeπ insbesondere um O-Ringe handeln, die im Wesentlichen konzentrisch zueinander um die Abgasleitung zwischen den beiden Flanschelementen angeordnet sind. In radialer Richtung, zwischen den beiden Dichtelementen, ist somit in bevorzugter Ausführungsform eine ringförmige, die Abgasleitung vollständig umgebende Dichtkammer zwischen den beiden Flanschelementen ausgebildet.

Erfindungsgemäß weist das Vakuum-Abgasleitungssystem mindestens drei Leitungsabschnitte auf, so dass mindestens zwei Flanschverbindungen vorgesehen sind. Dementsprechend sind erfindungsgemäß auch mindestens zwei Dichtkammern vorgesehen. Die mindestens zwei Dichtkammern sind über Rohrleitungen mit einer Druckeinrichtung verbunden. Mit Hilfe der Druckeinrichtung wird in den Dichtkammern ein Gasdruck erzeugt. Ferner ist zur überwachung des in den Druckkammern herrschenden Drucks und/oder zur überwachung des Gasdurchflusses durch die Druckkammern bzw, die Rohrleitungen eine überwachungseinrichtung vorgesehen. Erfindungsgemäß überprüft die überwachungseinrichtung zeitlich ununterbrochen den Druck und/oder den herrschenden Durchfluss. Bei über- oder Unterschreiten eines Grenzwertes wird ein Warnsignal erzeugt und ggf. unmittelbar der Prozess unterbrochen. Eine signifikante änderung des Drucks und/oder des Durchflusses kann ausschließlich durch eine Undichtigkeit in dem die mindestens zwei Druckkammern verbindenden Rohrleitungssystemen hervorgerufen werden. Dies bedeutet jedoch, dass die die Druckkammern abdichtenden Dichtelemente schadhaft sind. Insofern besteht das Risiko, dass aus dem Abgasleitungssystem über die Flanschdichtungen toxisches und/oder brennbares Gas austritt, bzw. sauerstoffhaltige Luft in das Abgasleitungssystem eindringt. Aus Sicherheitsgründen ist ein unmittelbares Abschalten des Prozesses oder zumindest ein Erzeugen einer Warnung erforderlich. Nach dem Abschalten des Prozesses kann sodann beispielsweise mit Lecksuchgeräten überprüft werden, welche der Flanschverbindungen schadhaft ist.

Besonders bevorzugt ist es, dass mehrere, insbesondere alle Druckkammern gemeinsam mit einer einzigen Druckeinrichtung verbunden sind. In bevorzugter Ausführungsform ist es ausreichend, eine Druckeinrichtung vorzusehen, da es zunächst ausreichend ist, festzustellen, dass eine der Flanschverbindungen undicht ist und der Prozess unterbrochen werden muss. Zur Gewährleistung der Sicherheit ist es zunächst nicht erforderlich, unmittelbar zu erkennen, welche der Flanschverbindungen schadhaft ist.

Die einzelnen Druckkammern sind vorzugsweise seriell miteinander verbunden, wobei es besonders bevorzugt ist, dass sämtliche Druckkammern des Abgasleitungssystem seriell miteinander verbunden sind. Die Druckeinrichtung, durch die ein Gasdruck in den Rohrleitungen sowie in den Druckkammern erzeugt wird, weist vorzugsweise einen Gas-Vorratsbehäiter auf. Besonders bevorzugt ist die Verwendung von inertem Gas, insbesondere Stickstoff. über die Druckeinrichtung wird das Gas aus dem Vorratsbehälter in die Rohrleitungen und somit zu den Druckkammern gepumpt. Hierbei ist es besonders bevorzugt, dass das durch die Rohrleitungen und die Druckkammern gepumpte Gas wieder in den Gas-Vorratsbehälter zurückgeführt wird.

An Stelle des Zurückführens des Gases durch eine weitere Rohrleitung zurück in den Gas-Vorratsbehälter, ist es auch möglich, die Rohrleitung in Strömungsrichtung nach der letzten Druckkammer zu verschließen. Ausgehend von der Druckeinrichtung, wie einer Pumpe, wird das Gas somit in die einzelnen, insbesondere seriell angeordneten Druckkammern gepumpt und ein Gasdruck aufrecht erhalten. Es erfolgt bei dieser Ausführungsform kein Pumpen des Gases im Kreis. Vielmehr ist das Rohrleitungssystem entsprechend einer Sackgasse ausgebildet. Hierbei kann die Rohrleitung in Strömungsrichtung nach der letzten Druckkammer verschlossen werden. Femer ist es möglich, dass das Rohrleituπgssystem durch die letzte

Druckkammer verschlossen ist. Die letzte Druckkammer weist somit nur einen Gaseinlass, jedoch keinen Gasauslass auf.

Durch das erfindungsgemäße Vakuum-Abgasleϊtungssystem kann sichergestelit werden, dass insbesondere toxische und/oder brennbare und/oder selbstentzundbare Gase an den Flanschdichtungen nicht austreten, bzw. ein Austreten zeitnah detektiert wird und der Prozess abgeschaltet werden kann. Dies gilt auch für Gase wie Luft, die durch schadhafte Dichtungen in das Abgasleitsystem eindringt, da hierdurch ebenfalls eine Undichtigkeit der Dichtelemente bestehen würde, die unmittelbar detektiert werden kann. Da die Druckkammern in bevorzugter Ausfuhrungsform im Bereich der Flanschverbindung das Leitungssystem umgeben und die Druckkammer vorzugsweise mit Inertgas gefüllt sind, wäre ferner die durch eine Undichtigkeit des inneren Dichtelements bestehende Gefahr verringert, da zunächst nur Inertgas in das Leitungssystem strömt und das Einströmen von Sauerstoff somit zusätzlich verhindert ist.

Mit dem erfindungsgemäßen Vakuum-Abgasleitsystem würden somit unmittelbar FehSmontagen an den Flanschverbindungen detektiert. Auch das Lösen von Flanschverbindungen durch Vibration oder thermische Beanspruchungen wurde unmittelbar durch die überwachungseinrichtung festgestellt. Dies gilt ebenso für die Beschädigung einer Dichtung oder einen unsachgemäßen Einbau einer Dichtung.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausfuhrungsform unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer bevorzugten

Ausfύhruπgsform des erfindungsgemäßen Vakuum-

Abgasleitungssystems und

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zweiten bevorzugten

Ausfύhrungsform des erfindungsgemäßen Vakuum-

Abgasleitungssystems.

Im dargestellten ersten Ausführungsbeispiel (Fig, 1) handelt es sich um ein Vakuum-Abgasleitungssystem mit drei Leitungsabschnitten, einem ersten Leitungsabschnitt 10, einem mittlerem Leitungsabschnitt 12, sowie einem letzten Leitungsabschnitt 14, Selbstverständlich können bei längeren Systemen mehrere mittlere Leitungsabschnitte 12 vorgesehen sein.

Der erste Leitungsabschnitt 10 weist einen Einiass 16 auf, der mit einer nicht dargestefiten Behandlungskammer verbunden ist. Ferner ist in der Verbindungsleitung mit der Behandtungskammer mindestens eine Vakuumpumpe vorgesehen, die Gas aus der Behandlungskammer absaugt und in eine Abgasleitung 18 pumpt.

Der letzte Leitungsabschnitt 14 weist einen Auslass 20 auf, der mit einer nicht dargestellten Abgasanlage verbindbar ist. In der Abgasanlage erfolgt beispielweise ein Reinigen oder Verbrennen der durch das Abgasleitungssystem geförderten, insbesondere toxischen und/oder brennbaren Gase.

Das toxische und/oder brennbare und/oder selbstentzundbare Gas wird über eine Vakuumpumpe aus der Behandlungskammer abgesaugt und in Richtung der Pfeile 22 durch eine Rohrleitung 18 des ersten Leitungsabschnitts, in eine

Rohrleitung 24 des mittleren Leitungsabschnitts 12 und sodann in eine Rohrleitung 26 des letzten Leitungsabschnitts 14 gefördert, um einer Abgasanlage zugeführt zu werden.

Die einzelnen Leitungsabschnitte 10, 12, 14 sind über Flanschverbindungen 28 miteinander verbunden. Jede Flanschverbindung 28 weist zwei im dargestellten Ausführungsbeispiel als kreisringsförmige Scheibe ausgebildete Flanschelemente 30 auf. Die Flanschelernente 30 sind in einem Abstand zueinander und zueinander parallel angeordnet. Die beiden Flanschelemente 30, die eine Flanschverbindung bilden, sind über nicht dargestelite Schrauben, Bolzen oder dergleichen, fest miteinander verbunden. Zwischen den beiden Flanschelementen 30 sind zwei Dichtelemente angeordnet. Im dargestellten Ausfuhrungsbeispiel handelt es sich um zwei O-Rϊnge _f wobei ein inneres Dichtelement 32 einen geringeren Durchmesser ats das äußere Dichtelement 34 aufweist- Die beiden O-Ringe 32, 34 sind konzentrisch zueinander angeordnet und umgeben die Abgasleitungen 18, 24, 26. In radialer Richtung zwischen den beiden O-Ringen 32, 34 ist eine Dichtkammer 36 ausgebildet. Die Dichtkammer 36 ist ringförmig und umgibt entsprechend den beiden Dichtungen 32, 34 die Leitungen 18, 24, 26.

Die Dichtkammer 36 der ersten Flanschverbindung, die zwischen dem ersten Leitungsabschnitt 10 und dem mittleren Leitungsabschnitt 12 angeordnet ist, ist über eine Rohrleitung 38 mit einer Druckeinrichtung, wie einer Pumpe 40 verbunden. Die Pumpe 40 ist in der Rohrleitung 38 angeordnet und pumpt in bevorzugter Ausführungsform ein Inertgas wie Stickstoff aus einem Gas- Vorratsbehälter 42 in Richtung der ersten Dichtkammer 36. Die in Fig. 1 erste bzw. linke Dichtkammer 36 weist somit ein Gaseinlass 44 auf, dem im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Gasausiass 46 gegenüberliegend angeordnet ist. Mit dem Gasausiass 46 ist eine weitere Rohrleitung 48 verbunden, durch die das Inertgas in die nächste in Fig. 1 rechte Druckkammer 36 geleitet wird, die in der Flanschverbindung 28 zwischen dem

mittleren Leitungsabschnitt 12 und dem letzten Leitungsabschnitt 14 angeordnet.

über eine Rohrleitung 50 wird das Inertgas in den Gasvorratsbehälter 42 zurückgeführt. Hierbei ist in der Ruckfuhrleitung 50 eine Drossel 56 angeordnet, um in dem Rohrleitungssystem 38, 48, 50 einen Druck von beispielsweise 1300 bis 1400 mbar zu erzeugen.

Um eine Undichtigkeit der Flanschdichtungen 32, 34 zeitnah detektieren zu können, ist eine Uberwachungseinrichtung vorgesehen. Diese umfasst im dargestellten Ausführungsbeispiel einen Drucksensor 58, sowie einen Durchflussmesser 60. Beide Sensoren sind über elektrische Leitungen 62 mit einer Steuer- bzw. Auswerteeiπrichtung 64 verbunden. Bei über- oder Unterschreiten eines definierten Grenzwertes des Drucks und/oder des Durchflusses erfolgt durch die Auswerte- bzw. Steuereinrichtung 64 das Erzeugen eines Alarmsignais und/oder das unmittelbare Abschalten der Anlage.

Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Uberwachungseinrichtung 58, 60, 64 ist es somit möglich, Undichtigkeiten der Fianschdϊchtungen 32 und/oder 34 zeitnah zu detektieren und somit die Gefahr des Austretens größerer Mengen an toxischem und/oder brennbarem Gas zu vermeiden. Dies gilt auch für das Eindringen von Luft bzw. Sauerstoff in das Leitungssystem 18, 24, 26.

Bei der in Fig. 2 dargestellten zweiten bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung sind identische Bauteile mit den selben Bezugszeichen wie in Rg, 1 gekennzeichnet.

Der einzige Unterschied der beiden Ausführungsformen besteht darin, dass die letzte in Fig. 2 rechte Druckkammer 36 keinen Gasauslass 46 aufweist. Vielmehr enden die Rohrleitungen 38, 48 in der in Strömungsrichtung letzten Druckkammer 36. Die Rohrleitung 38, 48 ist somit entsprechend einer

Sackgase ausgebildet, so dass durch die Druckeinrichtung bzw. Pumpe 40 bei intakten Dichtungen 32, 34 ein konstanter Druck in den Rohrleitungen 38, 48 sowie in den Druckkammern 36 erzeugt wird. Undichtigkeiten können entsprechend der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform durch die überwachungseinrichtungen 58, 60, 64 festgestellt werden.