Способ обеспыливания рабочего объема технологической пылезащитной камеры

(1)5 Р ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНЕДОМСТВО СССРОСПАТЕНТ СССР) ОПИСА К ПАТЕНТУ ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ кийгиен иателградич,Г,Я. аучно-исследовательы труда и профзаболеВсесоюзный ский институт охраны П.Пильвинис, Р,И упкин и Р.Б.Знаедо роф тельскии институт гиаболеваний Санкт-П видеЕ 24 Е льство ССС/06, 1984. Изобретение относится к средствам создания технологического микроклимата, в частности к оборудованию рабочих мест, используемых для выполнения технологических операций с выделением пыли ивредных веществ в условиях обеспыленной атмосферы, например, при производстве электронных микроэлементов, интегральных схем, а также высокочувствительных приборов в радиоэлектронной и приборостроительной промышленности.Известны способы обеспыливания рабочего объема пылезащитных камер путем создания в этих объемах малотурбулентных (ламинарных) потоков чистого воздуха, ко(21) 4936771/29(71) Ленин градсский институт гиванийнаучно-исследовтруда в г. Ленин(54) СПОСОБ ОБЕСПЫЛИВАНИЯ РАБОЧЕГО ОБЪЕМА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПЫЛЕЗАЩИТНОЙ КАМЕРЫ(57) Сущность изобретения: в рабочем объеме создают малотурбулентные потоки чистого воздуха, Чистый воздух подают через отдельные для каждого потока воздухораспределительные решетки, Воздух удаляют из камеры в вытяжную систему. Два мало- турбулентных потока воздуха подают в рабочий объем камеры одновременно в двух взаимоперпендикулярных направляющих, пересекающихся внутри камеры в зоне размещения ее технологического оборудования. Удаление воздуха из камеры осуществляют через одну, общую для обоих потоков вытяжную решетку. ил. М торые, проходя через рабочий объем каме- ф ры, удаляют ("выносят") из него пылевые д частицы, как случайно оказавшиеся в этом обьеме при размещении в ней подлежащих технологическому воздействию деталей и изделий, так и выделяющиеся непосредст- Сд венно при осуществлении предусмотренных технологических операций. Известны также и конструктивные решения пылезащитных камер, реализующие известные способы пылеудаления,При ранее существовавших требовани-, ях к степени чистоты технологического микроклимата, допускающих содержание в 10 л воздуха не более 30-40 пылинок диаметром0,5 мкм и более, известные способы обеспыливания рабочего объема пылезащитных камер обеспечивали необходимую для и ромы шлен н ых условий степень очистки.Однако современные условия миниатюризации радиоэлектронных элементов в сочетании с высокими требованиями к их эксплуатационной стабильности и надежности ставят более жесткие требования к технологи 4 ескйм процессам их производства. Так, в рядеслучаев степень чистоты технологического микроклимата поднимается до содержания в 10 л воздуха не более. 3-4 пылинок размером 0,1 мкм и более.Известны способы обеспыливания рабочего объема технологических пылезащитных камер, в том числе использующих для удаления пылевых частиц два малотурбулентных потока чистого воздуха, не способны обеспечить столь высокие требования по причинам, которые будут раскрыты ниже.Так, в известном способе, раскрытом в описании конструкции и работы пылезащитной камеры по авт.св. СССР М 1320609, используются два малотурбулентных потока чистого воздуха. Один из них проходит через рабочий объем камеры сверху вниз, осуществляя "продувку" зоны выполнения технологической операции. Другой поток воздуха проходит в рабочей полости камеры непосредственно вблизи открытого проема камеры снизу вверх, создавая воздушную завесу открытого проема, Таким образом, первый и второй потоки подаваемого воздуха, проходя параллельно друг другу, практически не взаимодействуют между собой,Способ обеспыливания рабочего объема пылезащитной камеры, раскрытый в описании изобретения по патенту Франции В 2045223, использует также два малотурбулентных потокачистого воздуха, Один из этих потоков, проходящий от одной боковой стенки к другой в горизонтальном направ. лении, омывает зону выполнения технологической операции. Другой поток подается в рабочую полость камеры непосредственно у ее открытого проема, направлен сверху вниз, вертикально и также выполняет функцию воздушной завесы открытого проема, препятствуя как проникновению частиц иэ наружного воздуха внутри рабочего объема пылезащитной камеры, так и выходу вредных веществ из рабочей полости камеры в атмосферу помещения, Подаваемые в рабочую полость камеры упомянутые потоки чистого воздуха взаимно перпендикулярны по направлению, но практически не взаимодействуют друг с другом, так как находятся на некотором расстоянии друг от друга в горизонтальной плоскости. Этот известныйспособ обеспыливания рабочей полости пылезащитной камеры по совокупности сходных признаков принят за прототип изобретения. 5 . Известные способы обеспыливания рабочего объема технологических пылезащитных камер, включая и известный способ, принятый эа прототип изобретения (патент Франции М 2045223), обладают общим некоторой осуществляется операция или операции, т.е. именно то место, где размещено технологическое оборудование камеры, омывается только одним малотурбулентным потоком чистого воздуха, подаваемого в рабочую полость камеры. При набегании этого потока воздуха на технологическое оборудование вблизи некоторых поверхностей оборудования неизбежно образуются аэродинамические тени и сопутствующие им локальные объемы замкнутой циркуляции воздуха, располагающиеся, в частности, вблизи поверхности технологического оборудования, находящейся в аэродинамиче 15 20 25 ской тени,Попадающие в локальные объемы замкнутой циркуляции воздуха пылевые части-, цы, образующиеся при осуществлении технологической операций или занесенные 30 в камеру на поверхности размещаемых в ней обрабатываемых деталей и изделий, практически не удаляются из рабочего объема камеры, могут накапливаться в упомянутых локальных объемах, образуя участки 35 загрязненной среды внутри рабочего объема пылезащитной камеры, Наличие подобных загрязнений неизбежно отражается на качестве изделий. Загрязнение образуется именно в тех местах рабочего объема 40 камеры, где они более всего нежелательны, а иногда недопустимы.Во всех известных способах обеспыливания рабочего обьема пылезащитных камер второй, дополнительный поток 45 подаваемого в ее рабочий объем чистого воздуха используется только для создания воздушных завес в открытых проемах этих камер без какого-либо существенного воздействия этого потока именно на ту зону 50 рабочего объема камеры, в которой расположено ее технологическое оборудование, где осуществляется технологическое воздействие на деталь или иэделие.Целью изобретения является повышение степени чистоты (степени обеспыливания) рабочего объема пылезащитной камеры эа счет устранения возможности образования в рабочем обьеме камеры локальных загрязненных участков путем предотвращения возникновения в камере 55 10 достатком: зона рабочей полости камеры, в1787243 35 40 50 55 локальных объемов замкнутой циркуляции воздуха, Повышение степени чистоты атмосферы камеры обеспечивает и повышение качества деталей и изделий, подвергающихся технологическому воздействию в пылезащитной камере, обеспечивает возможность проведения технологических операций в условиях более высоких требований к чистоте микроклимата,В соответствии с изобретением цель достигается тем, что при осуществлении способа обеспыливания рабочего обьема пылезащитной камеры, включающего создание в этом объеме по крайней мере двух малотурбулентных потоков чистого воздуха путем подачи чистого воздуха в рабочий объем камеры через отдельные для каждого потока воздухораспределительные решетки и последующего удаления воздуха из камеры в вытяжную систему, упомянутые два малотурбулентных потока воздуха подают в рабочий объем камеры одновременно в двух взаимно перпендикулярных направлениях, пересекающихся внутри рабочего объема камеры в зоне размещения ее технологического оборудования, а удаление воздуха осуществляют через одну общую для обоих потоков воздуха вытяжную решетку.При подаче чистого воздуха в рабочий объем пылезащитной камеры двумя потоками, направленными перпендикулярно относительно друг друга, с пересечением этих потоков в зоне расположения технологического оборудования камеры осуществляется взаимодействие перемещающихся в рабочем объеме масс воздуха этих потоков.Принимая, например, за основной малотурбулентный поток воздуха, направленный горизонтально, устанавливают выбором высоты воздухораспределительной решетки, через которую осуществляется подача этого потока в рабочий объем камеры, размер потока в вертикальном измерении (толщину потока), превышающий на некоторую величину высоту смонтированного в камере технологического оборудования. При обтекании, омывании этим основным малотурбулентным потоком размещенного в рабочем объеме технологического оборудования, а в некоторых случаях и подлежащих технологическому воздействию изделий (в зависимости от их геометрических Форм и размеров) имеет место аэродинамическое искажение малотурбулентного набегающего потока.Вблизи поверхностей технологического оборудования, направленных навстречу на 10 15 20 25 30 Выбор величин скоростей подаваемых в рабочий объем камеры потоков чистого воздуха осуществляют по тем же известным условиям, что и у широкоизвестных пылезащитных камер аналогичного назначения, реализующих известные способы обеспы 178724310 20 30 ливания их рабочего обьема, в пределах 0,2- 0,4 м/с.Характер взаимодействия горизонтального и вертикального малотурбулентных потоков воздуха определяется не только величинами их скоростей, но и толщиной части горизонтального потока, обтекающей верхние поверхности технологического оборудования, т.е, толщиной слоя воздушного потока, направление движения которого требуется изменить воздействием на него воздушным потоком с ниспадающим вертикальным направлением движения. Расчеты (см. например, Бикмуллин Р.Р. Расчет системы воздухораспределения при локальной вентиляции рабочих мест, В сборнике "Оздоровление условий труда на горно-обогатительных предприятиях цветной металлургии. Труды ЦНИИПП, 1972, вып, 6,Свердловск) показывают, что при равных величинах скоростей горизонтального и вертикального потоков воздуха, лежащих в вышеуказанных пределах, толщина слоя горизонтального потока, направление движения которого изменяется, не должно превышать 0,08 м, Модельные испытания взаимодействия двух взаимно перпендикулярных потоков при обтекании основным их них тела, имеющего форму прямоугольного параллелепипеда (200 х 100 х 200 мм), показывают, что требуемый эффект уменьшения зоны аэродинамической тени может быть достигнут при обтекающем слое основного потока, имеющем толщину от 0,02 до 0,06 м, При этом локальные зоны замкнутой циркуляции воздуха вблизи поверхности любой из граней параллелепипеда не наблюдались.Таким образом, именно новые признаки, приведенные в формуле изобретения заявляемого способа обеспыливания рабочего объема технологической пылезащитной камеры, а именно малотурбулентные потоки чистого воздуха подают в рабочий объем камеры одновременно в двух взаимно перпендикулярных направлениях, пересекающихся внутри рабочего объема камеры в зоне размещения ее технологического оборудования, а удаление воздуха из рабочего объема камеры осуществляю через одну, общую для обоих потоков, вытяжную решетку, Создают новое свойство, присущее только заявляемому способу, - устраняют возможность образования в процессе обеспыливания рабочего обьема пылезащитной камеры локальных эон загрязнения находящегося в ней воздуха. Это свойство позволяет достигнуть при использовании заявляемого способа обеспыливания степень чистоты рабочего обьема пылезащитной камеры на порядок выше, чем при использовании в тех же условиях, ранее известных способов того же назначения,Пример осуществления заявляемого способа,Заявляемый способ обеспыливания рабочего объема технологической пылезащитной камеры может быть использован как в пылезащитных камерах закрытого типа, имеющих герметичный люк для перемещения подлежащих технологическому воздействию деталей и изделий в рабочий обьем камеры, так и в пылезащитных камерах с открытым проемом, более удобных по сравнению с камерами закрытого типа, в частности, в случаях, когда технологическая операция осуществляется с непосредственным применением ручного труда оператора.В настоящем примере рассмотрено осуществление заявляемого способа на варианте пылезащитной камеры с открытым проемом, Схема пылезащитной камеры показана на чертеже,Пылезащитные камеры выполнены в виде рабочего стола 1, снабженного пылезащитным кожухом 2 с открытым проемом 3 с передней стороны кожуха 2. Часть задней стенки 4 кожуха 2 образует сотовая воздухораспределительная решетка 5 со шторкой 6, регулирующей высоту активной зоны этой решетки, Потолок 7 камеры образован верхней сотовой воздухораспределительной решеткой 8, Воздухораспределительные решетки 5 и 8 соединены с фильтрами 9 и 10 тонкой очистки, которые снабжены камерами 11 и 12 подвода воздуха к ним, соединенными с вентилятором 13 через устройство 14 для регулирования расхода воздуха через каждую из воздухораспределительных решеток 5 и 8. Боковые стенки пылезащитного кожуха сплошные. В столешнице 15 рабочего стола 1 вблизи открытого проема 3 кожуха 2 размещена воздуховытяжная решетки 16, занимающая всю ширину кожуха, подключенная к вытяжному коробу 17, соединенному через регулировочное устройство 18 с системой удаления воздуха (на чертеже не показана).Внутри пылезащитного кожуха на столешнице 15 рабочего стола 1 смонтировано технологическое оборудование 19 плохообтекаемой формы для проведения технологических операций по производству изделий электронной техники например, больших интегральных схем), требующих повышенной чистоты воздушной среды.Перед началом работы перед размещением иэделия внутри камеры производят ее настройку.40 45 50 55 Включают подачу чистого воздуха и осуществляют регулировку активной зоны воздухораспределительной решетки 5, создающей горизонтальный поток подаваемого воздуха.Посредством шторки 6 задают такую высоту активной зоны этой решетки, чтобы толщина слоя горизонтального потока воздуха, огибающего верхнюю поверхность технологического оборудования 19, лежала в пределах 15-20 мм,Регулировочным устройством 14 воздухораспределительных решеток 5 и 8 задают скорости горизонтального и вертикального (ниспадающего) потоков подаваемого чистого воздуха, равного 0,25-0,3 м/с, а также с помощью регулированного устройства 18 обеспечивают заданный инструкцией на данную пылезащитную камеру расход воздуха через вытяжную решетку 16 системы удаления воздуха. После настройки подачи и отвода воздуха из камеры последняя готова к использованию.В камере размещают изделия, подлежащие технологическому воздействию. После этого в течение заданного времени осуществляют "продувку" рабочего объема камеры чистым воздухом для удаления пылевых частиц, внесенных совместно с изделием. По истечении требуемого времени предварительного обеспыливания камеры, приступают к выполнению технологической операции, в процессе которой "продуву" камеры продолжают до конца операции.При взаимодействии двух подаваемых в рабочий объем камеры потоков чистого воздуха происходит вышеописанное изменение характера обтекания подаваемыми потоками чистого воздуха поверхностей технологического оборудования 19, при котором практически отсутствуют аэродинамические тени вблизи поверхности оборудования 19. Взаимодействуя друг с другом, воздушные потоки, как было описано выше, следуя геометрическим формам поверхности технологического оборудования 19, огибают эти поверхности практически без зон аэродинамических теней. Этим предотвращается возможность образования вблизи указанных поверхностей локальных зон замкнутой циркуляции воздуха, обеспечивается непосредственный вынос пылевых частиц из рабочего объема камеры вместе с удаляемым воздухом. Устраняется возможность "задержки" пылевых частйц и их накапливания в локальных зонах замкнутой циркуляции воздуха. Зкономическая эффективность промышленного использования изобретениязависит от целого ряда факторов реальныхусловий его применения, иэ которых следу 5 ет указать только основные, а именно требуемую по конструкторско-технологическимусловиям степень обеспыливания средыосуществления технологической операции,сущность самой технологической операции,10 сущность самой технологической операции, включая факторы возможного пылеобраэования в процессе проведенияоперации, свойств пылевых частиц в зависимости от их физико-химического состава,15 степени влияния возможных нарушений кчистоте среды осуществления технологической операции на работоспособность и надежность иэделия, и ряда других, в связи счем величина стоимостного экономического20 эффекта от использования изобретения намомент подачи заявки определена быть неможет.Техническая эффективность изобретения заключается в обеспечении возможно 25 сти достижения при использованиизаявляемого способа обеспыливания рабочего объема технологических пылезащитных камер, степени чистоты,соответствующей содержанию в 10 л возду 30 ха не более 3-4 пылевых частиц с диаметромменее 0,0005 мм.Известные способы обеспыливания рабочих объемов технологических пылезащит-.ных камер способны обеспечить степень35 чистоты на порядок ниже, т.е. с содержанием в 10 л воздуха до 35-40 пылевых частицуказанного размера,Формула изобретения Способ обеспыливания рабочего объема технологической пылезащитной камеры созданием в нем по крайней мере двух малотурбулентных потоков чистого воздуха путем подачи чистого воздуха в рабочий объем камеры через отдельные для каждого потока воздухораспределительные решетки и последующего удаления воздуха из камеры в вытяжную систему, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что два малотурбулентных потока чистого воздуха подают в рабочий объем камеры одновременно в двух взаимно перпендикулярных направлениях, пересекающихся внутри камеры в зоне размещения ее технологического оборудования, а удаление воздуха из камеры осуществляют через одну общую для обоих потоков вытяжную решетку.1787243 ставитель М,Алексовичхред М. Моргентал Реда кто рректор Н,Ревска Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гага 10 3 271 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5