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DE3544260A1 - Behaelter fuer aggressive fluessigkeiten - Google Patents

Behaelter fuer aggressive fluessigkeiten

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DE3544260A1
DE3544260A1 DE19853544260 DE3544260A DE3544260A1 DE 3544260 A1 DE3544260 A1 DE 3544260A1 DE 19853544260 DE19853544260 DE 19853544260 DE 3544260 A DE3544260 A DE 3544260A DE 3544260 A1 DE3544260 A1 DE 3544260A1
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Werner Gunkel
Frank Dipl Ing Joseph
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Merck Patent GmbH
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Merck Patent GmbH
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Description

Die Erfindung betrifft einen Behälter für aggressive Flüssigkeiten, insbesondere gegenüber Edelstahl aggressive Flüssigkeiten, wie Siliziumtetrachlorid, mit einer durch einen Behälterdeckel verschlossenen Behälteröffnung, der einen mindestens teilweise aus Kunststoff bestehenden Ventilkopf trägt.
Transport- und Entnahmebehälter aus Edelstahl werden für viele aggressive Flüssigkeiten verwendet. Diese Behälter haben den Vorteil, daß sie gegenüber Beschädigungen, wie sie beim Transport auftreten können, wesentlich unempfindlicher sind als aus Glas oder Kunststoff bestehende Behälter. Einige aggressive Flüssigkeiten, wie Siliziumtetrachlorid, greifen jedoch auch Edelstahl an und lösen Verunreinigungen aus dem Edelstahl. Es sind zwar Kunststoffe bekannt, die von Siliziumtetrachlorid und ähnlichen Stoffen nicht ange­ griffen werden, nämlich fluorierte Kohlenwasserstoffe. Die Herstellung von Behälterteilen, insbesondere Ventil­ köpfen aus diesen Materialien bereitet jedoch Schwierig­ keiten, weil die zur Gruppe der fluorierten Kohlenwasser­ stoffe gehörenden Kunststoffe kalt fließen, d.h. unter längerdauernder mechanischer Belastung verändern diese Kunststoffe ihre Form bleibend. Eine gas- und flüssigkeits­ dichte Abdichtung ist mit Bauteilen aus diesen Kunststoffen deshalb bisher nicht möglich gewesen.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen zum Transport und zur Entnahme von aggressiven Flüssigkeiten, insbesondere Siliziumtetrachlorid geeigneten Behälter der eingangs genannten Gattung zu schaffen, der eine hohe Transport­ sicherheit gewährleistet und bei dem auch im Bereich des Ventilkopfes keine Berührung der aufzunehmenden Flüssigkeit mit Edelstahl oder anderen Materialien erfolgt, die von der Flüssigkeit angegriffen werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Innenwände des Behälters und des Behälterdeckels eine voll­ ständige Auskleidung aus fluoriertem Kohlenwasserstoff auf­ weisen und daß im Ventilkopf ein aus fluoriertem Kohlen­ wasserstoff bestehender Ventilblock in einem mit dem Behälter­ deckel lösbar verbundenen Stahlmantel eingesetzt ist und in Ventilblockbohrungen mindestens teilweise aus fluoriertem Kohlenwasserstoff bestehende Ventileinsätze aufnimmt.
Die vollständige Auskleidung des Behälters und des Behälter­ deckels mit einem Kunststoff, der von der aggressiven Flüssigkeit nicht angegriffen wird, schließt in diesem Bereich die Berührung zwischen der aggressiven Flüssigkeit und dem Behälterwerkstoff aus, der vorzugsweise Edelstahl sein kann, so daß die günstigen Festigkeitseigenschaften bei verhältnismäßig geringem Gewicht gewahrt bleiben.
Da alle im Bereich des Ventilkopfes auszuführenden Bohrungen und Leitungen innerhalb des Ventilblockes verlaufen, der vollständig aus dem Kunststoff besteht, der von der aggressiven Flüssigkeit nicht angeqriffen wird, ist auch im gesamten Ventilbereich eine schädliche Berührung mit Bauteilen aus anderem Material ausgeschlossen. Da der aus fluoriertem Kohlenwasserstoff bestehende Ventilblock selbst keine ausreichende Festigkeit über längere Zeit aufweist, weil der verwendete Kunststoff zum Fließen neigt, erhält der Ventilblock seine für die Dichtfunktion notwendige Festigkeit durch den den Ventilblock umhüllenden Stahlmantel, der vorzugsweise ebenfalls aus Edelstahl be­ steht. Die Fließneigung des Ventilblockmaterials wird dadurch unterbunden, daß der Ventilblock allseitig einge­ schlossen ist und somit seine Form auch unter länger­ dauernder mechanischer Beanspruchung nich ändern kann, auch wenn der Ventilblock zur Erzielung einer ausreichen­ den Dichtwirkung mit hoher Kraft gegen den Behälterdeckel gepresst wird.
Dies geschieht vorzugsweise dadurch, daß der den Ventil­ block enthaltende Stahlmantel einen im Abstand zum Behälter­ deckel angeordneten Flansch aufweist, der mittels Flansch­ schrauben mit dem Behälterdeckel verbunden ist.
In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß die jeweils einen Ventileinsatz auf­ nehmenden Ventilblockbohrungen jeweils einen Ventilsitz aufweisen, an dem ein Ventilschließkörper des Ventilein­ satzes anliegt. Damit entfällt die Notwendigkeit, einen gesonderen Ventilsitz vorzusehen, der im Ventilblock ge­ halten und abgedichtet werden müsste.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat der Ventilblock Zylinderform und ist in den zylin­ drischen Innenraum des Stahlmantels passend eingesetzt, wobei eine Stirnfläche des Ventilblockes an der Oberseite des Behälterdeckels dichtend anliegt. Diese Form des Ventilblockes ist nicht nur fertigungstechnisch vorteilhaft; sie führt auch dazu, daß der Ventilblock durch die beim Anpressen an den Behälterdeckel aufgebrachte Druckkraft fast keine Formänderung erfährt. Eine im Bereich der am Behälterdeckel anliegenden Stirnfläche auftretende geringfügige Formänderung hat auf die Funktion der Ventil­ einsätze und insbesondere deren Dichtungsfunktion keinen Einfluß, weil die Ventileinsätze im Abstand zu dieser Stirnfläche angeordnet sind.
Ein erfindungsgemäß besonders bevorzugtes Material für die Auskleidung des Behälters und des Behälterdeckels sowie für den Ventilblock ist das gegenüber Siliziumtetra­ chlorid völlig inerte Polyvinylidenfluorid.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist.
Es zeigt:
Fig. 1 einen Transport- und Entnahmebehälter für Silizium­ tetrachlorid mit aufgesetztem Ventilkopf im senkrechten Schnitt und
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1 durch den Ventilkopf, wobei die senkrechten Ventilein­ sätze der Einfachheit halber weggelassen sind.
Der in Fig. 1 nur teilweise dargestellte Behälter 1 weist einen mit einem Flansch 2 versehene Behälteröffnung 3 auf, deren Durchmesser so groß gewählt ist, beispielsweise 300 mm, daß an der Innenwand des aus Edelstahl bestehenden Behälters 1 eine vollständige Auskleidung 4 aus fluoriertem Kohlenwasserstoff aufgebracht werden kann.
Ein ebenfalls mit einem Flansch 5 versehener Behälterdeckel 6 ist über eine Flanschverschraubung 7 unter Zwischenlage einer Dichtung 8 aus fluoriertem Kohlenwasserstoff mit dem Behälter 1 dicht verbunden. Auch der Behälterdeckel 6 weist an seiner Innenwand eine vollständige Auskleidung 9 aus fluoriertem Kohlenwasserstoff auf.
Auf den Behälterdeckel 6 ist ein Ventilkopf 10 aufgesetzt, der in seinem Inneren einen im wesentlichen zylindrischen Ventilblock 11 aus fluoriertem Kohlenwasserstoff aufweist. Der Ventilblock 11 ist von einem aus Edelstahl bestehenden Stahlmantel an seinem Umfang und an seiner Oberseite um­ schlossen, in den er passend eingesetzt ist.
Die untere Stirnfläche 13 des Ventilblockes 11 wird dichtend auf die Oberseite des Behälterdeckels 6 gepresst. Hierzu ist an dem Stahlmantel 12 ein Flansch 14 angeschweisst, der sich im Abstand zur Oberseite des Behälterdeckels 6 befindet und mit Flanschschrauben 15 gegen den Behälterdeckel 6 gezogen wird.
Im Ventilblock 11 sind zwei senkrechte Ventilblockbohrungen 16 vorgesehen, die mit zwei Öffnungen 17 im Behälterdeckel 6 fluchten. In die eine Ventilblockbohrung 16 ist von unten ein Tauchrohr 18 eingeschraubt, das in die im Behälter 1 aufgenommene Flüssigkeit taucht.
Von oben ragen in die beiden im Abstand zueinander ange­ ordneten senkrechten Ventilblockbohrungen 16 Ventil­ einsätze 19. Einbewegbarer Ventilschließkörper 20 jedes Ventileinsatzes 19 liegt an einem durch einen kegeligen Absatz in jeder senkrechten Ventilblockbohrung gebildeten Ventilsitz 21 dichtend an und schließt im ge­ schlossenen Zustand den jeweils darunter befindlichen Abschnitt der Ventilblockbohrung 16 dicht ab.
Jeder der beiden Ventileinsätze 19 wird durch eine von oben gegen den Deckel des Stahlmantels 12 geschraubte Spannbüchse 22 gegen den Ventilblock 11 gedrückt und dichtend gehalten. Oberhalb der beiden Ventilsitze 21 münden horizontale Zuleitungs- bzw. Ableitungsbohrungen 23 in die Ventilblockbohrung 16. Ein Anschlußgewinde 24 in der Bohrung 23 ist sowohl in den Stahlmantel 12 als auch in den Ventilblock 11 geschnitten, so daß ein einge­ schraubtes (nicht dargestelltes) Anschlußteil an die Bohrung 23 dichtend angeschlossen werden kann.
In einer horizontalen Ventilblockbohrung 25 ist ein Spül­ ventileinsatz 26 in gleicher Weise wie die Ventileinsätze 19 aufgenommen. Spülbohrungen 27 verbinden die horizontale Ventilblockbohrung 25 mit den beiden senkrechten Ventil­ blockbohrungen 16 (Fig. 2). Wenn der Ventileinsatz 26 geöffnet wird, sind die Zuleitungs- und Ableitungsbohrungen 23 miteinander über die Spülbohrungen 27 und die horizontale Ventilblockbohrung 25 verbunden und können mit einem Schutz­ gas gespült werden. Alle Ventileinsätze 19 und 26 sind durch einen zwischen dem Ventilschließkörper 20 bzw. 28 und dem Ventileinsatz 19 bzw. 26 angeordneten Faltenbalg 29 bzw. 30, der beispielsweise aus Polytetrafluorethylen besteht, gegen die aggressive Flüssigkeit geschützt.
Alle Teile, die mit der aufzunehmenden aggressiven Flüssigkeit, beispielsweise Siliziumtetrachlorid in Berührung kommen können, bestehen aus Kunststoffen oder sind mit solchen ausgekleidet, die gegenüber diesen Flüssigkeiten unempfindlich sind, nämlich fluorierte Kohlenwasserstoffe, wie Polyvinylidenfluorid. Dies gilt insbesondere auch im Bereich des Ventilkopfes 10, weil dort der gesamte Ventilblock 11 aus diesem Kunststoff besteht. Der zum Kaltfließen neigende Kunststoff kann jedoch auch unter der Wirkung der gegen den Behälter­ deckel 6 gerichteten Anpresskraft keine oder nur äußerst geringfügige Formänderungen ausführen, weil er vollständig zwischen dem Stahlmantel 12 und dem Behälterdeckel 6 ein­ geschlossen ist. Die Ventileinsätze 19 sind nicht im Ven­ tilblock 11 befestigt, sondern am Stahlmantel 12 und wer­ den von oben gegen den Ventilblock 11 gedrückt.
Als Kunststoff für die Behälterauskleidung und/oder den Ventilblock 11 kann vorteilhaft auch Polytrifluorchlor­ ethylen verwendet werden.

Claims (10)

1. Behälter für aggressive Flüssigkeiten, insbesondere gegenüber Edelstahl aggressive Flüssigkeiten, wie Siliziumtetrachlorid, mit einer durch einen Behälter­ deckel verschlossenen Behälteröffnung, der einen mindestens teilweise aus Kunststoff bestehenden Ventilkopf trägt, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwände des Behälters (1) und des Behälterdeckels (6) eine vollständige Auskleidung (4, 9) aus fluorier­ tem Kohlenwasserstoff aufweisen und daß im Ventilkopf (10) ein aus fluoriertem Kohlenwasserstoff bestehender Ventilblock (11) in einem mit dem Behälterdeckel (6) lösbar verbundenen Stahlmantel (12) eingesetzt ist und in Ventilblockbohrungen (16, 25) mindestens teil­ weise aus fluoriertem Kohlenwasserstoff bestehende Ventileinsätze (19, 26) aufnimmt.
2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der den Ventilblock (11) enthaltende Stahlman­ tel (12) einen im Abstand zum Behälterdeckel (6) angeordneten Flansch (14) aufweist, der mittels Flanschschrauben (15) mit dem Behälterdeckel (6) verbunden ist.
3. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilblockbohrungen (16) jeweils einen Ventil­ sitz (21) aufweisen, an dem ein Ventilschließkörper (20) des Ventileinsatzes (19) anliegt.
4. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilblock (11) Zylinderform aufweist und in den zylindrischen Innenraum des Stahlmantels (12) passend eingesetzt ist und daß eine Stirnfläche (13) des Ventilblocks (11) an der Oberseite des Behälter­ deckels (6) dichtend anliegt.
5. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Ventilblock (11) zwei senkrechte Ventilblock­ bohrungen (16) im Abstand nebeneinander angeordnet sind und daß ein Spülventileinsatz (26) in einer ho­ rizontalen Ventilblockbohrung (25) aufgenommen ist, die über Spülbohrungen (27) mit den beiden senkrech­ ten Ventilblockbohrungen (16) verbunden ist.
6. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Ventilblockbohrungen (16) mündende Zuleitungs­ und Ableitungsbohrungen (23) durch den Stahlmantel (12) und den Ventilblock (11) verlaufen und daß jeweils ein Anschlußgewinde (24) in den Stahlmantel (12) und in den Ventilblock (11) geschnitten ist.
7. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilblock aus Polyvinylidenfluorid besteht.
8. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung (4 bzw. 9) des Behälters (1) und des Behälterdeckels (6) aus Polyvinylidenfluorid besteht.
9. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahlmantel (12) des Ventilkopfes (10) aus Edel­ stahl besteht.
10. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er aus Edelstahl besteht.
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