[发明专利]低压力下降混合器

说明书

技术领域

本发明涉及以非常低的压力下降实现气体或液体的精确混合的混合器系统。

背景技术

很多工业需要流体（例如，气体或液体）的精确混合，供制造过程中使用。通常优选的是就地混合这些流体。例如，电子装置、显示装置和太阳能电池装置的制造在若干制造过程中可能需要使用氟气体。一般而言，在这些过程中使用气体混合物形式的氟，该气体混合物包含约百分之二十（20%）的氟和余量的氩或氮。

因为氟是非常活性的气体并且在运输时需要特殊处理，所以通常希望使用（诸如可从琳德（Linde）公司获得的）氟生成器就地制造氟，该氟生成器以最大20psig（磅/平方英寸）的压力产生氟。这是所制定的自施加的压力限制，以缓和利用较高压力和较大总量的氟有关的安全问题。

为了满足制造过程中的需要，氟一般必须与稀释气体（例如，氩或氮）混合，并且用作制造者所使用的气缸或气体容器的替换气体。该混合物通常非常专用于满足制造过程的特定需要。因此，需要能够提供氟与稀释气体的精确混合。

已知的气体混合器，尤其是用于精确混合的那些气体混合器，通常依赖于两个气体馈送线上的质量流量控制器以提供混合所需的特性。这些质量流量控制器包括导致递送系统中显著的压力下降的控制阀。氟生成的20psig极限结合来自质量流量控制器的压力下降，以及通常很长且复杂的递送歧管使得已知气体混合器所导致的压力下降对于处理工具要求（要求高达10psig）而言是不可接受的。具体地，已知的气体混合器在这些类型的制造应用中完全不工作。此外，质量流量控制器中的控制阀是移动部件，这些移动部件可能出故障并且需要有效的修复或替换来维持操作。

因此，现有技术中需要对用于气体混合的系统的改进。

发明内容

本发明提供了在没有显著压力下降的情况下用于混合流体（例如，气体或液体）的系统和方法。通过本发明的系统维持混合精度同时避免与已知混合系统相关联的压力下降。

附图简述

图1是根据本发明一个实施例的混合系统的示意图。

具体实施方式

本发明提供了在不经历显著压力下降的情况下用于混合两种或更多种流体的系统和方法。具体地，本发明将近零压力下降运行流用于诸如氟之类的主气体，诸如氩或氮之类的稀释分支流被混合到主气体中。根据本发明，通过使分支流的质量流量控制器从属于主气体运行流的质量流量计，来确保混合精度。

根据本发明，通过使用一系列高Cv处理阀以及由精细刻度的压力传感器确定的激活/去激活来解决与气体的向后流动和倒退混合有关的任何问题。

参考图1更全面地描述本发明，图1是根据本发明的一个实施例的混合系统的示意图。如图1所示，诸如氟生成器之类的主气体源10通过阀V1连接到主气体质量流量计20。诸如氩或氮之类的稀释气体源30通过阀V1连接到稀释气体质量流量控制器40。流量控制器V2的操作通过控制器50从属于流量计20的操作。以此方式，离开流量控制器40的稀释气体的量可精确地匹配于与离开流量计20的主气体混合所需的量。具体地，来自流量计20的主气体穿过阀V3并且在混合点60与离开流量控制器40的稀释气体混合。通过由控制器50控制阀V3的操作来维持精确混合的气体的压力。具体地，控制器50从压力传感器PT1和Pt2接受压力信息，并且将这些信息用于控制阀V3，如下文将更全面地描述。可将混合系统提供给处理设备70，或者废气可离开系统至废物处理设施80。当根据本发明操作时，从源10至混合点60的主气体的压力下降非常小，例如，小于1psig；且优选地小于0.3psig。

在操作中，本发明的系统遵循以下描述的一般顺序。阀V1打开并且主气体（诸如氟）流过流量控制器20。另外，阀V2打开，以使稀释流开始流过质量流量控制器40。通过压力传感器PT1和PT2测量阀V3两端的压力差，并且该信息被提供给控制器50。因为流量控制器20不需要控制阀，所以在主气体源10和阀V3之间存在非常小的压力下降。因此，当阀V3关闭时压力传感器PT1的压力读数将大约为从主气体源10产生的主气体的压力，例如，对于来自氟生成器的氟，在15psig至20psig之间。