Устройство для перемешивания мелкодисперсных порошков с реагентами

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ МЕЖОдаСПЕРСНЫХ ПОРОШКОВ С РЕАГЕНТАМИ, содержащее вертикальную емкость с загрузочным и сливньм патрубками, в которой установлены диффузор и вал с импеллером, размещенным в нижней части диффузора, отличающееся тем что, .с целью увеличения производительности устройства и повышения качества готового продукта за счет интенсификации процесса перемешивания, ди})фузор снабжен струйной решеткой и установленной над импеллером насадкой, выполненной в виде перевернутого стакана с камерой, соединенной посредством трубопровода с загрузочным патрубком , и имеющей в стенке , обращенной к импеллеру , выходные отвестия , при этом струйная решетка размещена над насад кой . 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что площади поперечньк сечений диффузора, насадки и суммарная площадь выходных отверстий каме{%1 связаны между собой соотношениями Рд

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУЬЛИН

4(я) В О! Р 5/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTQPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ вЂ” (1,3-1,4) Гн о в = (О э 8 0 9) F»

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

110 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ (21) 3692451/23-26 (22) 13. 01. 84 (46) 15.06.85. Бюл. В 22 (72) В.М. Иакаричев (53) 621.929(0(88.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Н 865400, кл. В 03 0 1 14, 1980 (прототип). (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕИЕШИВАНИЯ ИЕЛКОДИСПЕРСНЫХ ПОРОШКОВ С

РЕАГЕНТАИИ, содержащее вертикальную емкость с загрузочным н сливин патрубками, в которой установлены диффузор и вал с импеллером, размещенным в нижней части диффузора, . . о т л и ч а ю щ е е с я тем что, е ,с целью увеличения производительности устройства и повышения качества .готового продукта за счет интенсификации процесса .перемешивания, диффузор снабжен струйной решеткой и установленной над импеллером насадкой, выполненной в виде перевернутого стакана с камерой, соединенной посред„„9U„„1161166 А ством трубопровода с загрузочным патрубком, и имеющей в стенке обращенной к импеллеру, выходные отвестия, при этом струйная решетка размещена над насад— кой, 2. Устройство по н.1, о т .л и— ч а ю щ е е с я тем, что площади по-, перечных сечений диффузора, насадки и суммарная площадь выходных отверстий камеры связаны между собой соотношениями где F u F — площади поперечных сечед и ний диффузора и насадки соответственно;

Fq — площадь одного выходного отверстия камеры; и — количество выходных отверстий.

1161166

Изобретение относится к техноло-: гическому оборудованию для производ ства полупроводниковых приборов, в частности. к устройствам .для перемешивания мелкодисперсных порошков с реагентами при приготовлении абразивной суспензии для станков химикомеханической обработки полупроводниковых пластин на операциях шлифовки. и полировки. 10

Растущий объем выпуска полупроводниковых приборов требует повышения производительности технологического оборудования, в том числе и устройств приготовления абразивной суспензии с 15

I одновременным сохранением высокого качества получаемой суспенэии. Гарантией высокого качества суспенэии является получение ее одинаковой плотности во всех измерениях (отсут- 20 ствие комков, пузырей, посторонних включений и т.д.). Требование получения высокого качества суспензии находится в противоречии с производительностью.работы устройств, по- 25 скольку необходимо увеличивает время перемешивания. Одновременное сочетание качества и производительности в известных устройствах получения абразивной суспенэии является в нас- 30 тоящее время задачей, решенной не в достаточной мере.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для контактирования флотационной пульпы с реаген-

35 тами (1 ), содержащее вертикальную емкость цилиндрической формы с загрузочным и сливным патрубками, смеситель, выполненный в виде вращающегося вала с импеллером, циркуля- 40 ционную трубу (диффуэор), установ- . ленную концентрично валу, причем циркуляционная труба имеет окна, сужающиеся в сторону импеллера и расположенные вьш(е него.

Известное устройство обеспечивает интенсификацию процесса перемешива-! ия флотационной пульпы с реагентами за счет того, что суммарная площадь окон диффуэора в 2,5-3,5 раза превышает площадь его поперечного сече:ния.

Недостатком известного устройства является низкое качество получаемой суспензии, обусловленное тем, 55 что при перемешивании мелкодисперс-. ных порошков с реагентами устройство не обеспечивает одинаковой плотности суспензии во всем рабочем объеме.

Действительно, поскольку мелкодисперсный порошок имеет небольшую объемную плотность (порядка 0,01

0,03 г/см ), то при его загрузке в рабочую емкость через загрузочный патрубок, размещенный в верхней части, значительная часть порошка останется на его поверхности ("на плаву"), образуя концентрические наросты на стенках емкости, являющиеся источником загрязнения суспензии. Такая суспензия непригодна для тонкой химико-механической обработки .полупроводниковых пластин иэ-за брака, вызванного появлением .на пластинах царапин.

Недостаточно большая поверхность контактирования порошка с реагентами требует длительного времени процесса перемешивания, что снижает производительность работы устрой;ства.

Цель изобретения — увеличение производительности устройства и повышение качества готового продукта эа счет интенсификации процесса перемешивания.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для перемешивания мелкодисперсных порошков с жидкими реагентами, содержащем емкость с загрузочным и сливным патрубками и диффузор, внутри которого размещен вал с импеллером в нижней части, диффузор снабжен струйной решеткой и насадкой, установленными в диффузоре над импеллером, при этом насадка выполнена в виде перевернутого стакана с камерой, соединенной посредством трубопровода с загрузочным патрубком и имеющей в стенке, обращенной к импеллеру, выходные отверстия, а струйная решетка размещена над насадкой.

Кроме того, площади поперечных сечен щ диффуэора, насадки и суммарная площадь выходных отверстий камеры связаны между собой соотношениями

F> = (1,3- l,4).F,< оn = (0,8 0 9) "н где F@ и Fz- площади поперечных сечений диффузора и насадки соответственно;

1161166 нимается к струйной решетке 13. С другой стороны решетки 11 в противотоке с порошком движется реагент, поступающий в диффузор 6 через выйолненные в нем отверстия (окна) из емкости 1 эа счет разности уровней

25 hz — h„, которая поддерживается работой импеллера 8 смесителя в пределах 70-80 мм. При этом обеспечивается циркуляция жидкости по всей высоте емкости 1. Пройдя через пенный слой, образующийся на струйной решетке 11, смесь снова контактирует с реагентом, Выделяющийся из смеси воздух, пройдя через влагоотбойную сетку 16, отсасывается через патрубок 3, а полученная суспензия

35 через сливной патрубок направляется к потребителям, например к станкам химико-механической обработки полупроводниковых пластин.

Таким образом, в.предложенном устройстве, за счет загрузки мелкодисперсного порошка в нижнюю часть диффузора реализуется возможность

его многократного диспергирования, что значительно увеличивает площадь контактированИя порошка с реагентом, в результате чего интенсифицируется процесс перемешивания с обеспечением одинаковой плотности суспенэии во всем объеме рабочей емкости.

Следствием является увеличение производительности работы устройства с 150 л/ч в устройстве-прототипе до 200 л/ч, т.е. в 1,3 раза и повышение качества суспензии, что, в свою очередь, позволит повысить выплощадь одного выходного, .отверстия камеры; — количество выходных отверстий.

На чертеже представлено устройство для перемешивания мелкодисперсных порошков с реагентами, Устройство содержит вертикальную емкость 1 с крышкой 2, загрузочными 3 и 4 и сливным 5 патрубками, диф-10 фузор 6, внутри которого находится вал 7, на конце которого закреплен импеллер 8. В нижней части диффузора

6 установлена насадка 9, выполненная в виде перевернутого стакана с каме- 1, рой 10, соединенной посредством трубопровода 11 с загрузочным патрубкЬм 4. Камера 10 имеет выходные отверстия 12.

На расстоянии h от нижнего среза диффуэора 6 закреплена струйная решетка 13. Кроме. того, устройство содержит электродвигатель 14 привода вала 7 во вращательное движение, направляющие 15, предназначенные для улучшения циркуляции потока реагента и влагоотбойную сетку 16.

В днище насадки выполнены промывные отверстия 17.

Крепление насадки 9 к диффуэору

6 осуществляется посредством винтов 18.

В конкретном примере выполнения величины уровней реагента в емкости и диффузоре h2 и h составляют 600 и 520 мм, следовательно расстояние

h,îïðåäåëÿåìîå по формуле hq

/ 1г

", составляет 480 мм. Диа1 2 метр выходных отверстий камеры зави- 4 сит от вязкости суспензии. Для суспензий с относительной вязкостью

1, 1-1,3 (пб Энглеру) диаметр отверстия составляет 3-4 мм. В данном слу-. чае диаметр выходного отверстия сос- 45 тавляет 3 мм и при диаметре диффузора 230 мм количество отверстий—

1470, при этом суммарная площадь, выходных отверстий составляет 415 см, а площадь поперечного сечения диф- 50 фузора — 529 см .

Устройство для перемешивания мелкодисперсных порошков с реагентами работает по принципу многократного диспергирования на основе противоточной абсорбции. Необходимым условием работоспособности устройства является превышение уровня реаген4 та в емкости l уровня в диффузоре

6 в процессе рабаты устройства.

При откачке воздуха из рабочей емкости 1 через патрубок 3 мелкодисперсный порошок в виде пылевоздушной смеси поступает через загрузочный патрубок 4 и трубопровод 11 в камеру 10 насадки 9, на выходе из которой диспергируется, далее под действием боковых срезающих усилий лопастей импеллера 8 и динамики турбулентного движения реагента в насадке 9 происходит дальнейшее диспергирование смеси до мелких пузырьков ° При этом порошок тщательно перемешивается с реагентом. Часть порошка, не вступающая в контакт с реагечтом, вместе с воздухом под ход годных полупроводниковых пластин на 0,57 на операциях шлифовки и полировки.

11611ЬЬ

Составитель Т В. Круглова

ТехредЖ.Кастелевич Корректор 0. Луговая

Редактор В. Ковтун

Заказ 3884!1.2 Тираж 587 Подписное

8HMHLIH Государственного комитета СССР .по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ИПП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Сопутствующим эффектом, достигаемым в предлагаемом устройстве, явля ется снижение расхода дорогостоящего мелкодисперсного порошка (на

l4-15X) за счетсокращения его потерь,а также улучшение санитарно-гигиенических требований за счетликвидации пылевой зоны при обслуживании устройства.