Устройство для перемешивания мелкодисперсных порошков с реагентами

4(54) В О Р 5/ Т СССР ОТНРЬТ ПИС ством трубо патрубком, обращенной отвестия ветка раз да с заеющей о грузочным в стенке у , выходные струйная ренасад -е м и ельство ССС4, 1980 ена стройство по те чаю е ПЕРЕМЕШИКОВ Сикальную ливньак еречных сечен О в с- тя площадь связаны(1, 3-1 э 4)Гн (0,8-0, 9)Гнплощади поперечныхний диффузора и нсоответственно;площадь одного выхотверстия камеры;количество выходныхверстий. е ече- адки честна .готоодно тСОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУЬЛИН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТ110 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ,с цельюувеличения проустройства и повышениявого продукта за счетпроцесса .перемешиванияснабжен струйной решетленной над импеллеромполненной в виде перевкана с камерой, соедин установленыллером, разме"диффузора,я тем что,Физводительност интенсификациидиффузор кой и установнасадкой, выернутого стаенной посред 80116.1, о т.личто площади Ффузора, насадвыходных отв ежду собой сИзобретение 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 химико- механической обработки полупроводниковых пластин на операциях шлифовки. и полировки. 0Растущий объем выпуска полупроводниковых приборов требует повышения производительности технологического оборудования, в том числе и устройств приготовления абразивной суспензии с 15 1одновременным сохранением высокого качества получаемой суспенэии. Гарантией высокого качества суспенэии является получение ее одинаковой плотности во всех измерениях (отсут ствие комков, пузырей, посторонних включений и т.д.), Требование получения высокого качества суспензии находится в противоречии с производительностью.работы устройств, по скольку необходимо увеличивает время перемешивания. Одновременное сочетание качества и производительности в известных устройствах получения абразивной суспенэии является в нас- З 0 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 ционную трубу (диффуэор), установ- . ленную концентрично валу, причем циркуляционная труба имеет окна, сужающиеся в сторону импеллера и расположенные вьше него.Известное устройство обеспечивает интенсификацию процесса перемешиваия 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 сечений диффуэора, насадки и суммарная площадь выходных отверстий камеры связаны между собой соотношениямиЕ = (1,3-1,4) ЕРоп = (Оэ 8 Ою 9)Енгде Г и- площади поперечных сечений диффузора и насадки соответственно;1161166 нимается к струйной решетке 13. Сдругой стороны решетки 11 в противотоке с порошком движется реагент, поступающий в диффузор 6 через выйолненные в нем отверстия (окна) иземкости 1 эа счет разности уровней 25 12 Ь 1, которая поддерживается работой импеллера 8 смесителя в пределах 70-80 мм. При этом обеспечивается циркуляция жидкости по всейвысоте емкости 1. Пройдя через пенный слой, образующийся на струйнойрешетке 11, смесь снова контактирует с реагентом, Выделяющийся из смеси воздух, пройдя через влагоотбойную сетку 16, отсасывается черезпатрубок 3, а полученная суспензия 35через сливной патрубок направляетсяк потребителям, например к станкамхимико-механической обработки полупроводниковых пластин.Таким образом, в предложенномустройстве, за счет загрузки мелкодисперсного порошка в нижнюю частьдиффузора реализуется возможностьего многократного диспергирования,что значительно увеличивает площадьконтактированИя порошка с реагентом,в результате чего интенсифицируетсяпроцесс перемешивания с обеспечением одинаковой плотности суспенэии во всем объеме рабочей емкости.Следствием является увеличение производительности работы устройствас 150 л/ч в устройстве-прототипедо 200 л/ч, т,е, в 1,3 раза и повышение качества суспензии, что, всвою очередь, позволит повысить выР - площадь одного выходного,.отверстия камеры;- количество выходных отверстий.На чертеже представлено устройство для перемешивания мелкодисперсныхпорошков с реагентами,Устройство содержит вертикальнуюемкость 1 с крышкой 2, загрузочными 3 и 4 и сливным 5 патрубками, дифОфузор 6, внутри которого находитсявал 7, на конце которого закрепленимпеллер 8. В нижней части диффузора6 установлена насадка 9, выполненнаяв виде перевернутого стакана с камерой 10, соединенной посредством трубопровода 11 с загрузочным патрубкЬм 4. Камера 10 имеет выходныеотверстия 12,На расстоянии Ь от нижнего срезадиффуэора 6 закреплена струйная решетка 13. Кроме. того, устройство содержит электродвигатель 14 приводавала 7 во вращательное движение,направляющие 15, предназначенные дляулучшения циркуляции потока реагентаи влагоотбойную сетку 16.В днище насадки выполнены промывные отверстия 17.Крепление насадки 9 к диффуэоруб осуществляется посредством винтов 18.В конкретном примере выполнениявеличины уровней реагента в емкостии диффузоре Ь 2 и Ь составляют 600и 520 мм, следовательно расстояниеЬ 5,определяемое по формуле Ь11 г", составляет 480 мм. Диа 1 2 метр выходных отверстий камеры зави(сит от вязкости суспензии. Для суспензий с относительной вязкостью1, 1-1,3 (по Энглеру) диаметр отверстия составляет 3-4 мм. В данном слу-.чае диаметр выходного отверстия составляет 3 мм и при диаметре диффузора 230 мм количество отверстий -1470, при этом суммарная площадь, выходных отверстий составляет 415 см,а площадь поперечного сечения диффузора - 529 см,Устройство для перемешивания мелкодисперсных порошков с реагентамиработает по принципу многократногодиспергирования на основе противоточной абсорбции. Необходимымусловием работоспособности устройства является превышение уровня реаген 4та в емкости 1 уровня в диффузоре 6 в процессе работы 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 пузырьковПри этом порошок тщательно перемешивается с реагентом. Часть порошка, не вступающая в контакт с реагечтом, вместе с воздухом подход годных полупроводниковых пластин на 0,57 на операциях шлифовкии полировки.116116 Ь Составитель Т В. Кругловаактор В. Ковтун Техред Ж.Кастелевич Корректор О. Луго Тираж 5871 И Государственного комиделам изобретений и откМосква, Ж, Раушская Подписита СССР тийаб., д. 4/ лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная Сопутствующим эффектом, достигаемым в предлагаемом устройстве, явля ется снижение расхода дорогостоящего мелкодисперсного порошка (на Заказ 38841.2 ВНИК14-157) за счетсокращения егопотерь,атакже улучшение санитарно-гигиенических требований за счетликвидации пылевой зоны при обслуживании устройства,