【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于对惰性化进行监测的设备和方法。
技术介绍
1、惰性化通常是指向一定体积中添加惰性气体、即添加反应迟缓的气体防止在该体积内形成爆炸性混合物的过程。对房间进行惰性化以用于防火和防爆是已知的并且除了其他方面以外用于化学品储存设施、生产工厂和在飞行器构造中使用。
2、例如，de 10 2008 013 150 a1示出了一种用于使飞行器中的气体体积惰性化的系统，在该系统中，两种废气混合以形成惰性气体，并且然后被添加至待惰性化的气体体积中。惰性气体置换或稀释气体体积中的活性气体，使得活性气体不再构成危险。该系统借助于测量探测器来检查是否已经发生了足够的惰性化，该测量探测器布置在待惰性化的气体体积中并且在惰性气体已经被引入以后来确定气体体积的化学和材料成分。如果经惰性化的气体体积中所确定的气体对应于限定的比率，则认为惰性化足够。
3、在半导体工业中，简称为“工具”的专用生产设施用于生产半导体部件。生产设施通常具有封闭的腔室，在该封闭的腔室中组装半导体元件。向腔室中引入过程气体以用于各种操作，这些操作直接用于构建半导体元件或者提供用于制造半导体元件所需的制造环境。一旦制造步骤或半导体元件完成，过程气体就从腔室中去除并被转移至排气管道。
4、过程气体可能含有必须在排气管道中被充分中和的有毒或高活性气体。例如，氢气可以用作过程气体，其与空气中的氧气混合并且可以在被点燃时引起氢氧反应。根据工具如何被设计和该工具带来的集成安全功能，引入的氢气可能在工具的输出端处被再次排出高达100％。由于并非所有
5、为此一种可能性是在排气管道内进行惰性化，其中，经排出的氢气用足够的惰性气体(如氮气)以吹扫的形式被稀释，或者可能存在的任何氧气被置换，使得氢-氧浓度不超过2:1的氢氧体积比(h2:o2)，并且不再具有任何氢氧反应的风险。在非智能系统中，确定被引入氢气的最大可能量，并且基于此，对应量的惰性气体被添加至排气管道，使得可以发生足够的惰性化，即使在被引入的氢气的高达100％被排出到排气管道中的情况下也是如此。然而，这种静态过程消耗了不必要的大量惰性气体。反过来，智能系统将惰性气体的所需量动态地调整到被引入或排出的氢气的实际量。因此，仅用于惰性化实际所需的惰性气体的量被引入排气管道中，这使得惰性化更有效。然而，为了动态惰性化系统的安全操作，必要的是，对惰性化系统进行连续监测并且在故障的情况下触发适当的反应，因此使系统或排气管道进入安全状态。
6、然而，这种监测要求可以充分确定各种气体或至少要被通过惰性化而稀释或置换的气体成分。然而，在实践中，已经表明，如例如在de 10 2008013 150a1中所示的要被惰性化的体积中的探测器不能容易地在生产系统的废气管道中使用。例如，用于确定特定气体含量的简单探测器在检测精度或检测速度方面不具有对应的质量，或者这些简单探测器通常易受故障的影响而不能以足够的确定性来确定足够的惰性化。另一方面，特殊探测器——这些特殊探测器具有较高质量或者以其他方式适于排气管道中的特殊条件——对于经济的解决方案而言通常太昂贵。
技术实现思路
1、因此，本专利技术的目的是公开一种以更安全、更灵活、更经济的方式提供惰性化操作的改进监测的设备和方法。
2、根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于对生产设施的废气排出部中的惰性化进行监测的设备，该设备包括：第一流量测量单元；第二流量测量单元；和监测单元。第一流量测量单元能够连接至第一流量计，该第一流量计布置在通向生产设施的第一气体的第一供应管线中，并且第二流量测量单元能够连接至第二流量计，该第二流量计布置在通向废气排出部的第二气体的第二供应管线中。第一流量测量单元配置成基于由第一流量计提供的测量值来确定被供应至生产设施的第一气体的第一气体量，并且第二流量测量单元配置成基于由第二流量计提供的测量值来确定被供应至废气排出部的第二气体的第二气体量。监测单元配置成基于所确定的第一气体量和所确定的第二气体量来触发与安全相关的控制功能。
3、根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于对生产设施的废气排出部中的惰性化进行监测的方法，该方法包括：
4、-提供第一流量测量单元、第二流量测量单元和监测单元；
5、-将第一流量测量单元连接至第一流量计，该第一流量计设置在通向生产设施的第一气体的第一供应管线中；
6、-将第二流量测量单元连接至第二流量计，该第二流量计设置在通向废气排出部的第二气体的第二供应管线中；
7、-基于由第一流量计提供的测量值来确定被供应至生产设施的第一气体的第一气体量；
8、-基于由第二流量计提供的测量值来确定被供应至废气排出部的第二气体的第二气体量；
9、-根据所确定的第一气体量和所确定的第二气体量来触发与安全相关的控制功能。
10、因此，想法是提供一种具有两个流量测量单元的监测设备。第一流量测量单元连接至供应管线内的流量计，该供应管线提供生产设施内的用于过程的第一气体(过程气体)。第一流量测量单元可以连续检测被供应至生产设施的气体的量。换句话说，流量测量单元基于通向生产设施的气体的供应管线中的流量测量来确定在输入侧被引入的气体的量。第二流量测量单元连接至在通向生产设施的排气管道的供应管线内布置的流量计。第二流量测量单元可以连续确定被供应至排气管道的惰性气体的量。第二流量测量单元基于惰性气体的供应管线中的流量测量来确定气体量。
11、被确定的两种气体量可以关于彼此进行设定(限定的比率)，以便得出与排气管道中的当前惰性化有关的结论。通过将用于特定比率的值限定为阈值，在所限定的比率达到该阈值、特别是下降到该阈值以下并且认为惰性化不足的情况下可以触发反应。例如，所检测的气体量可以与特定的氢-氧浓度相关，并且限定的阈值可以是用于临界氢-氧浓度的极限值，在该极限值以上存在爆炸性氢氧气体。
12、因此，通过确定被供应至生产设施和排气管道两者的气体量来间接地完成对排气管道中的惰性化的监测。这具有监测设备可以依赖于简单流量计的优点。不需要确定排气管道中的各种气体的实际浓度。流量计可以是简单的传感器，因为简单的传感器可以在优选地仅对待测量的气体进行运输的供应管线中。因此，仅需要测量体积流率，而不必附加地确定气体的类型或浓度。为此目的，各种设计的简单流量计从工艺技术的领域中已知并且可以以低成本获得。因此，惰性化的间接确定能够实现对惰性化的经济有效且可靠的确定，即使对于动态设定惰性化的智能系统也是如此。因此，完全实现了上述目的。
13、在另一实施方式中，该设备还可以包括处理单元，该处理单元配置成根据由第一流量测量单元确定的第一气体量来确定(计算)用于第二气体量的目标值。由此，可以直接确定用于惰性化的过程变量。特别地，监测单元可以配置成在由第二流量本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于对生产设施(12)的废气排出部(26)中的惰性化进行监测的设备(10)，所述设备(10)包括：
2.根据权利要求1所述的设备，还包括：处理单元(42)，所述处理单元(42)配置成根据由所述第一流量测量单元(38)确定的所述第一气体量来确定用于所述第二气体量的目标值。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述监测单元(44)配置成在由所述第二流量测量单元(40)确定的所述第二气体量下降到由所述处理单元(42)确定的所述目标值以下的情况下触发所述与安全相关的控制功能(45)。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的设备，还包括：流率控制单元(46)，所述流率控制单元(46)能够连接至流率控制器(48)，所述流率控制器(48)设置在通向所述废气排出部(26)的所述第二供应管线(30)中，其中，所述流率控制单元(46)配置成基于由所述第一流量测量单元(38)确定的所述第一气体量来控制通过所述第二供应管线(30)的所述第二气体的气体供应。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述流率控制器(48)具有限定的最大输送速率，所述最大输
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的设备，其中，所述与安全相关的控制功能(45)包括(i)切断所述第一气体的供应以及(ii)关断所述生产设施(12)中的至少一者。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的设备，其中，所述与安全相关的控制功能(45)包括启动紧急冲洗。
8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述紧急冲洗包括打开所述第二供应管线(30)中的旁通阀。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的设备，其中，所述第一气体包括氢气。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的设备，其中，所述第二气体是惰性气体。
11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述惰性气体是氮气。
12.根据权利要求1至11中的任一项所述的设备，其中，所述监测单元(44)是多通道冗余设计的。
13.一种用于对生产设施(12)的废气排出部(26)中的惰性化进行监测的方法(1000)，所述方法(1000)包括：
...【技术特征摘要】
1.一种用于对生产设施(12)的废气排出部(26)中的惰性化进行监测的设备(10)，所述设备(10)包括：
2.根据权利要求1所述的设备，还包括：处理单元(42)，所述处理单元(42)配置成根据由所述第一流量测量单元(38)确定的所述第一气体量来确定用于所述第二气体量的目标值。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述监测单元(44)配置成在由所述第二流量测量单元(40)确定的所述第二气体量下降到由所述处理单元(42)确定的所述目标值以下的情况下触发所述与安全相关的控制功能(45)。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的设备，还包括：流率控制单元(46)，所述流率控制单元(46)能够连接至流率控制器(48)，所述流率控制器(48)设置在通向所述废气排出部(26)的所述第二供应管线(30)中，其中，所述流率控制单元(46)配置成基于由所述第一流量测量单元(38)确定的所述第一气体量来控制通过所述第二供应管线(30)的所述第二气体的气体供应。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述流率控制器(48)具有限定的最大输送速率，所述最大输送速率的值能够存储在所述流率控制单元(46)中，并且其中，所述设备具有处理单元(42)，所述处理单元(42)...
【专利技术属性】
技术研发人员：赖因霍尔德约翰尼斯·奥萨波夫斯基，
申请(专利权)人：皮尔茨公司，
类型：发明
国别省市：
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