旋轉泵、帶旋轉泵的流體動力混合器及旋轉泵的用途的製作方法

2023-07-26 21:34:26 1

專利名稱：旋轉泵、帶旋轉泵的流體動力混合器及旋轉泵的用途的製作方法
技術領域：
根據本發明相應範疇內的獨立權利要求的前序部分，本發明涉及旋轉泵，帶這種旋轉泵的液體動力混合器，並且還涉及用於懸浮液處理的旋轉泵的用途。
背景技術：
在許多工業工藝中，例如在半導體和晶片的製造中，需要以受控的方式混合懸浮液，以便將其通過噴嘴或相似的裝置分配出去。作為一個重要的示例，在半導體工業中使用例如化學機械拋光工藝(CMP，即化學機械研磨)。在諸如這些工藝中，將通常由非常細微的固體材料粒子和液體製成的通常稱為漿液的懸浮液施加在旋轉的晶片上，並在那裡用於進行非常細微的半導體結構的拋光或研磨。另一示例是將光致抗蝕劑施加在晶片上，或者使計算機硬碟驅動器的表面變粗糙，以便防止列印頭/讀磁頭由於結合力，換句話說，通過範德瓦爾斯力而粘著。
圖1中顯示了在原理上適合這種情況並且從現有技術中已知的分配裝置。為了將現有技術與本發明的優選實施例區分開，與現有技術裝置的特徵相關的那些特徵在圖中帶有一個或兩個撇號，而根據本發明的實施例的特徵則不帶有撇號。
圖1的已知分配裝置1′包括填充了流體、例如漿液的存儲容器2′。存儲容器2′具有出口4′，壓力管線5′連接在出口4′上，壓力管線5′通過循環泵R′而延伸到存儲容器2′的入口6′上。在循環泵R′下遊的壓力管線5′中提供了多個抽取點7′，壓力管線5′通向噴嘴或其它裝置，所述裝置通常稱為工具，可利用該工具將流體施加在例如晶片上。各抽取點7′配備了閥門8′，以便打開或關閉至相應裝置的流連接。如果關閉所有的抽取點7′，則循環泵R′僅僅執行流體的循環，從而在存儲容器2′中執行局部稍微受限的流體循環。
通過存儲容器2′中的流體壓力的排放可產生或影響所需的壓力，流體利用該壓力通過壓力管線5′和打開的抽取點進行傳輸，並在那裡獲得流體。另外，在存儲容器2′上提供了入口10′，通過該入口可將壓力介質經由壓力控制閥11′帶入到存儲容器中，如箭頭G象徵性地所示。氣體，例如氮通常用作壓力介質，利用該介質在存儲容器2′保持例如0.5巴的過壓。
然而，這種類型的裝置具有缺點。為了在存儲容器2′中產生過壓，必須將存儲容器設計成為不透氣的，這會使得裝置相當複雜。此外，如果填充液位變得太低，將新的流體填充到存儲容器2′中不是直接可行的。存儲容器2′中的壓力變化，從而泵壓力的變化，也是複雜且耗時的。此外，壓力介質(氣體)可能進入流體或溶解在流體中，這可能導致非預期的流體成分上的變化。
然而，尤其在例如漿液的懸浮液，或在其傾向於分離或凝聚的流體中，更大的問題是循環泵R′導致產生的循環通常太微弱且不規則，以致不能保證存儲容器2′內各處的流體運動，這對於均勻混合而言是合適的。出於這個原因，常常需要進行額外的測量，以確保存儲容器2′中的流體長期充分的運動或混合。
與這相比，在EP 1318306 B1中提出並在圖2中顯示的用於流體混合和分配的裝置已經代表了一個顯著的進步。
例如在半導體工業中，EP 1318306 B1中提出的圖2所示分配裝置1″可用於CMP工藝。在這類工藝中，將稱為漿液的細微固體材料粒子的懸浮液施加在旋轉的液體中的晶片上，並在那裡用於非常細微的半導體結構的研磨或拋光。沒有在圖2中顯示的裝置或工具備包括，例如噴嘴或不同的裝置，利用這些裝置可將流體″F″施加在晶片上。
在本申請的上下文中，術語「旋轉泵」，也稱為離心泵，覆蓋了所有那些具有轉子或葉片的泵，通過轉子或葉片的旋轉將推動力傳遞給待泵送的流體。術語「旋轉泵」尤其包括離心泵、軸流泵和側吸泵。在旋轉泵中，入口和出口通常以恆定的流量相連。因此在例如泵入口和泵出口之間沒有提供任何閥門。
在由現有技術已知的圖2的示例中，轉子31″直接設置在存儲容器2″的出口中，用於混合流體F″。轉子31″至少部分地突入到存儲容器2″中，以混合流體F″。
也就是說，這是一種帶開式泵殼的旋轉泵，而非帶閉式泵殼的旋轉泵。
因此旋轉泵3″不僅用於泵送流體F″，而且首先是一種攪拌器，其使存儲容器中的流體F″混合。為此，轉子31″具有多個葉片311″，其設計成比已知的相當尺寸的旋轉泵更大得多。葉片311″到達存儲容器2″中，並確保這裡(在轉子31″的旋轉時)存在某一流體F″的循環，如箭頭Z″所示。
轉子31″設置在轉子外殼312″中，轉子外殼312″形成了存儲容器2″壁的一部分。在這裡，開式而非閉式的轉子外殼312″是存儲容器2″的組成部分。其自然還可作為單獨的部件而固定在這個存儲容器上。
旋轉泵3″還包括帶定子線圈322″的定子32″，定子線圈322″電驅動轉子31″。定子32″包圍轉子外殼312″，並且定子32″設計成為所謂的邊撐電動機的定子。這意味著定子32″具有多個通過磁通回返部件而連接的定子齒，各定子齒形成帶一個短分支和一個長分支的L形狀。較長分支在各種情況下都平行於轉子的旋轉軸線而延伸，而較短分支在朝著旋轉軸線的方向上徑向向內延伸。較長分支攜帶有定子繞組322″。
圖2的裝置還具有壓力管線41″，通過該壓力管線可將流體F″泵送到上面提到的圖2中沒有顯示的裝置和工具中，由此可將流體F″帶到例如晶片上。
為了利用圖2裝置來獲得流體2的顯著的完全混合，需要在存儲容器中提供另外的固定葉片21″，這會首先使得流體F″在操作狀態下進行完全混合是完全可能的。
如果人們觀看根據圖2a的裝置，那麼將更易於理解這方面的原因，圖2a的裝置在存儲容器中不具有任何葉片21″。圖2a中以簡化的方式顯示了這種類型的裝置。
圖2a的裝置同樣地包括用於流體F″的存儲容器2″。在存儲容器2″的底座上提供了帶轉子311″的旋轉泵3″。轉子311″在儲槽2″中，在箭頭3000″的方向上旋轉。出於清楚起見並沒有顯示壓力管線41″。
因此，在圖2a的裝置和圖2中所示的裝置之間的唯一的基本區別是沒有葉片21″。
關於圖2a的容器2″中完全混合流體F″的能力，沒有葉片21″將在圖2a的裝置中產生嚴重的後果。流體在圖2a的存儲容器2″中的完全混合實際上根本不會發生。
這是因為存儲容器中的流體F″與轉子31″的旋轉相聯接，並且根據箭頭P″的流體F″設置成在與轉子31″的旋轉方向3000″相同的方向上旋轉，從而在容器中與漏鬥形狀的液體表面形成了渦流V″，也稱為旋渦V″。因為至少在轉子31″附近或在存儲容器2″的中心附近，旋轉的旋渦V″採用了大約轉子31″的旋轉速度，所以，實際上在流體F″中不會發生更多的渦流，因此基本上沒有流體F″的完全混合。
這樣，如果要確保流體F″、優選為懸浮液F″，例如漿液F″的良好的完全混合，那麼就必須提供如圖2中所示的葉片21″，這就防止形成穩定的旋渦V″，即破壞流體的旋轉流。
根據圖2，由現有技術已知的用於混合器的溶液的缺點是明顯的。因為葉片21″在存儲容器2″中是必須的，所以結構是複雜的，昂貴的，並且是非自適應性的。這不僅僅意味著更複雜的結構，而且還意味著更複雜的維護，因為，例如在電動機上進行操作期間，必須以複雜的方式拆除葉片，並再次插入葉片。不僅就獲取方面，而且就修理和維護方面，工廠的清洗相應地變得困難，並且構造也極其昂貴。
然而，更為嚴重的缺點是由現有技術已知的裝置通過其結構進行調節的不可適應性。確定混合工藝，並且如果存在壓力管線41″，那麼泵送工藝的重要參數基本上由裝置或裝配部件的幾何形狀來確定。因此，例如，流體F″和7的完全混合強度或質量或轉子31″的泵送功率可能只受到轉子31″在如果完全有限制，則在某些限制下的旋轉速度的影響。完全混合的流體動力幾乎不能進行調節，也就是說，渦流在存儲容器2″中的分布、尺寸和幾何形狀基本上由葉片21″的幾何形狀、尺寸以及在存儲容器2″中的布置以及其它零件和部件來確定。
不經過極大的結構變化而要使根據圖2的裝置適應混合工藝並且達到工藝要求，適應不同的流體F″或適應不同的混合條件，例如流體F″的溫度、粘性等等，這是不可能的。
此外，泵送工藝和混合工藝彼此嚴格地聯在一起，在沒有結構變化的條件下，無法進行適應性修改。

發明內容
因此，由現有技術出發，本發明的目的是構造一種旋轉泵和帶旋轉泵的混合器，它們不具有以上所述的缺點。分配裝置將會是適應性較強的，並且使用簡單，尤其使流體充分的完全混合成為可能。
滿足這些目的的本發明的主題由相應範疇內的獨立權利要求的特徵來表徵。
相應的從屬權利要求涉及本發明的特別有利的實施例。
因此，本發明涉及一種旋轉泵，其包括設置在閉式泵殼中的轉子，轉子與用於流體泵送的驅動裝置操作式地相連接，泵殼上設有用於將流體吸入泵殼的入口孔，並且泵殼上設有將流體從泵殼輸出到存儲容器中的出口孔，存儲容器至少部分地填充了流體。根據本發明，在這種裝置中，出口孔以這樣一種方式設置並設計在泵殼上，使流體可從泵殼經由出口孔而且在沒有管道的條件下直接供給至存儲容器中。
因此，對於本發明重要的是，泵通過出口孔將流體泵送到存儲容器中，通過這種裝置形成渦流和非常良好的流體的完全混合，所述流體尤其可以是懸浮液，例如漿液。應當理解，流體還可以是兩種液體的乳濁液或混合物，尤其是難以混合的兩種液體，根據本發明，所述液體可在存儲容器中利用旋轉泵進行完全和理想的混合。
具體地說，因為完全混合併不由設於存儲容器上的旋轉的混合器來承擔，所以，在存儲容器中不會產生穩定的渦流或旋渦，這妨礙了流體良好的完全混合，或至少極大地破壞了完全混合。事實上，通過經由一個或多個出口孔而將流體直接且無管道地泵送到存儲容器中，從而可獲得理想的完全混合。這是因為，一方面，存儲容器的整個容積被流出出口孔而進入存儲容器的流體理想地完全混合，另一方面，出口孔並不連接在用於將流體輸出到存儲容器外部的泵迴路上，而是直接通向儲槽，沒有與外部管線的連接，並從而可實現流體在存儲容器中進行簡單獨立地完全混合的功能。
因此，根據本發明的出口孔基本上直接將流體排放到存儲容器中，即通過出口孔將流體從泵殼內部直接傳輸到存儲容器中，以便使存儲容器中的流體進行完全混合，出口孔例如可簡單地形成為泵殼中的孔、噴嘴或小的管狀凸起，而無須在從泵殼內部經由出口孔進入存儲容器的流體路徑上使用不同的流體流。因此，流體從泵殼內部通過出口孔進入到存儲容器的流動基本上只用於存儲容器中的流體的完全混合。
在這方面已經顯示，旋轉泵對於本發明是決定性的，因為它傳遞恆定的、即穩態的壓力比。
這是特別重要的，因為，例如半導體工業在日益細微的懸浮液下工作、即與懸浮液一起工作，懸浮液包括尺寸下降到納米範圍內的粒子，而這對於完全混合是特別困難的，或者在這種情況下，只能較困難地保持連續恆定的完全混合。這裡，但不僅僅是這裡，特別重要的是，可實現恆定即穩態的壓力狀態，例如可由旋轉泵來實現。
與由現有技術已知的裝置，例如與圖1中所示的裝置比較而言，優勢是明顯的。在圖1所示的示例中，存儲容器中的流體的完全混合由於介質的回流而非常小，而且與流體在泵的輸出和存儲容器的回流點之間的使用密度直接關聯。如果例如在泵的輸出和存儲容器之間抽取了大量流體，例如用於拋光工藝，那麼，流體至存儲容器的回流是很小的，由此甚至進一步降低了存儲容器中的流體的已經較差的完全混合。
然而，即使在極端的情況下，當在圖2裝置中的泵的輸出和儲槽中的回流點之間由於例如沒有發生使用流體而沒有抽取流體時，儲槽中的流體的完全混合由於流體的回流而仍然是無益地較差的，因為裝置的整個幾何形狀自然是為在泵的輸出與儲槽的回流之間的抽取點理想地供給流體，而不是為儲槽中的流體進行理想的完全混合而設計的。流體至儲槽的回流僅僅用於使未使用的流體返回到儲槽中而使其沒有損失掉，而且可用於進一步使用。
然而，根據本發明的旋轉泵的出口孔只用於對儲槽中的流體進行理想的完全混合，因為它們將流體再次直接從泵殼內部傳輸到儲槽中，儲槽本身是關閉的，從而確保儲槽中的完全混合的質量，以便始終保持完全混合的質量，即使當如將在以下解釋的那樣除了所述出口孔以外，還提供了用於將一部分流體傳輸到供給管線中的另一供給孔時也是如此。這意味著，在具體的實施例中，例如同時將流體傳輸到供某些應用、例如用於晶片拋光的流體使用的外部泵迴路中的實施例中，通過出口孔將流體傳輸到存儲槽中，這種流體傳輸是在獨立於根據本發明的旋轉泵滿足額外目的的條件下發生的。
在一優選的實施例中，可連接在壓力管線上的供給孔設於泵殼上，用於將流體傳輸到壓力管線中。在這方面，供給孔需要與泵殼上的出口孔決不相同，因為在通過出口孔從泵殼輸送到存儲容器中的流體總量也直接地到達、即沒有管道引導而到達存儲容器中的意義上來說，流體通過出口孔而進入存儲容器的輸送在任何情況下與流體經由泵殼上不同的孔，例如用於將流體輸送到壓力管線中的流動是分開的。因此，出口孔和供給孔無論如何都是泵殼中的兩個不同的分開的開孔。
在一個具體實施例中，入口孔和/或出口孔設於泵殼的罩蓋中，尤其是泵殼的可拆下式罩蓋中，並且可由例如孔和/或到達存儲容器中的短管狀凸起簡單地形成。
在一種具體的情形下，入口孔和/或出口孔具有圓形的橫截面和/或橢圓形的橫截面和/或細長的橫截面，尤其是矩形的和/或環形的橫截面和/或其它的橫截面，並且/或者出口孔的橫截面面積是在入口孔的橫截面面積的10％至100％之間，優選在30％至70％之間，特別是在50％至60％之間，即，出口孔的橫截面面積優選小於入口孔的橫截面面積。通過這種方式，就可以確保在任何時候可取走足夠的流體，以便為多個出口孔同時供給足夠的流體，從而確保流體在存儲容器中的均勻且充分的完全混合。此外，相對較小的出口孔的直徑可能導致流體由於噴嘴效應而以增加的速度離開出口孔，通過該裝置而進一步促進了存儲容器中的良好的完全混合。
在這方面和在具體的情形下，在入口孔和/或出口孔處設有調節機構，利用該調節機構可改變入口孔和/或出口孔的橫截面，從而可由調節機構調節通過入口孔和/或出口孔的流體的流量。調節機構可由例如入口孔和/或出口孔處的閥門、網篩、閘門或作為不同的調節機構來提供。
例如，還可通過使入口孔和/或出口孔相對於泵殼的軸線傾斜一個預定的角度，和/或通過將出口孔設計成為相對於泵殼向外朝向的入口短管，和/或使出口孔形成為相對於泵殼而向外朝向的出口短管，來獲得存儲容器中的完全混合的進一步優化，所述入口短管可形成為短的管狀凸起，出口短管同樣地可形成為短的管狀凸起。
在一個優選的實施例中，旋轉泵具有用於驅動轉子的定子，轉子是機械式地和/或靠磁力而形成軸聯的，尤其是相對於定子沒有接觸，並且/或者將旋轉泵設計成無軸承式電動機，並且/或者將轉子設計成整體式轉子，並且/或者轉子是永磁性的。
本發明還涉及一種流體動力混合器，其具有用於接受待混合的流體的存儲容器，以及根據本發明而提供的上述旋轉泵。
在一個具體實施例中，旋轉泵設置在存儲容器的內部，具體地說完全設置在位於存儲容器中的流體儲量內部。這意味著，為了形成根據本發明的流體動力混合器，並不特別需要旋轉泵固定地或剛性地連接在存儲容器上。
在另一實施例中，旋轉泵的入口孔經過供給管線而連接在供給槽上，從而可將流體從供給槽輸送到旋轉泵上，和/或可將添加劑從另外的容器供給到存儲容器中。這意味著，旋轉泵的入口孔可連接在另一設置在外部的供給槽上，流體例如可從所述供給槽通過重力而輸送到旋轉泵的入口孔中，從而可將流體通過出口孔輸送到存儲容器中，以進行完全混合和存儲容器的再填充。
根據本發明的流體動力混合器中的入口孔和/或出口孔優選但並非必須地設在泵殼的罩蓋中，尤其是可拆式的泵殼罩蓋中，並且/或者將泵殼的罩蓋設置在存儲容器的壁上，尤其設置在存儲容器的底座區域上，並且在這個具體的情形下，罩蓋形成了所述壁的一部分，優選是存儲容器的底座區域的一部分。
在另一實施例中，在流體動力混合器中，可將流體通過壓力管線輸送到抽取點和/或用於控制和/或調節存儲容器中的填充液位的機構，並且/或者提供了可用於控制和/或調節添加劑量的機構，並且優選可通過可編程的數據處理單元來輔助或執行這種控制和/或調節。
在這方面，根據本發明的旋轉泵和/或根據本發明的流體動力混合器優選用於處理懸浮液，尤其是漿液，特別是用於在晶片生產或計算機硬碟驅動器生產的CMP工藝中，並且/或者用於存儲容器中的懸浮液的循環和/或混合和/或泵送，和/或用於粉末與流體的溶解和/或混合，和/或用於乳濁液的製造和/或用於生物反應器的完全混合和/或充氣。
在這方面，根據本發明的旋轉泵首先可特別有利地在其中流體、例如懸浮液如漿液傾向於凝聚，因而必須始終保持移動的情形下使用。在這種配置下，根據本發明的旋轉泵就防止了在存儲容器中形成死區，換句話說，可防止形成流體實際上不移動的區域，如已經提到的那樣，這對於傾向於凝聚的懸浮液的使用尤其適用。


以下將藉助於附圖更詳細地描述本發明。這些附圖以示意圖顯示了圖1現有技術的混合裝置；圖2帶有用於改變流向的葉片的已知混合裝置；圖2a 根據圖2的沒有用於改變流向的葉片的混合裝置；圖3a 根據本發明的流體動力混合器；圖3b 根據圖3a的帶有無軸承式電動機的混合器；圖3c 根據圖3a的帶壓力管線的混合器；圖3d 根據圖3c的帶有無軸承式電動機的混合器；圖4根據本發明的帶旋轉泵的存儲容器；圖5a-e 泵殼的罩蓋的五個不同的實施例；圖6根據本發明的帶旋轉泵的分配裝置。
具體實施例方式
圖1，2和3涉及現有技術，並且在本說明書的開篇處已經進行了詳細論述，所以在這裡不需要對這些圖作進一步的描述。
圖3a以示意性的方式顯示了根據本發明的流體動力混合器的簡單的第一實施例。
圖3a的實施例是純粹的流體動力混合器100，其只用於流體的完全混合，而非用於在例如外部供給迴路中同時產生額外的泵送。在這個裝置中，流體動力混合器100包括存儲容器8，其用於接受流體4，例如漿液4。存儲容器8安裝在旋轉泵1的泵殼2上，使泵殼2的罩蓋11形成了存儲容器8的底板。
如虛線箭頭611所示，流體4在操作狀態下通過入口孔6而引入到泵殼中，並且經由出口孔7通過旋轉泵1，如箭頭711所示，而抽回到存儲容器8中，由此可在存儲容器8中獲得流體4的非常良好的完全混合。
如已經提及的那樣，在這個裝置中，已經顯示了旋轉泵對於本發明是決定性的，因為其傳遞恆定的、即穩態的壓力狀態。這是特別重要的，因為例如在半導體工業中，在越來越細微的懸浮液下進行操作，即，在包括尺寸下降到納米範圍內的粒子的懸浮液下進行操作，這對於完全混合是特別困難的，或者在這種情況下，只能較困難地保持連續恆定的完全混合。在這裡，但不僅僅是這裡，特別重要的是，可實現恆定的、即穩態的壓力狀態，例如這可由旋轉泵實現。
圖3b顯示了根據圖3a的混合器100，其裝備了無軸承式電動機。在這個具體實施例中，旋轉泵1以本質上已知的方式包括用於驅動轉子3的定子12，其中，轉子3是機械地和/或靠磁力而形成軸聯的，尤其是靠磁力而形成軸聯，並且相對於定子12是非接觸的，即，優選將旋轉泵1設計成無軸承式電動機13。在這種具體的情況下，可將轉子3設計成一種整體式轉子3，並且優選是永磁性的。這種類型的旋轉泵1包括作為驅動裝置的非接觸式的靠磁力形成軸聯的轉子3，當必須泵送機械腐蝕性的液體，換句話說帶機械腐蝕性粒子的懸浮液時，旋轉泵1總是特別有利的，通常，這種機械旋轉的泵非常快速地導致機械軸承和泵的其它部件的損壞。然而，即使必須輸送來自化學領域、藥物領域、醫學領域的超純液體或高度敏感性的液體或流體，例如血或其它敏感性的和/或超純的材料，使用根據圖3b或根據圖3d的無軸承式電動機也是特別合適的。
圖3c和3d中顯示了根據本發明的圖3a所示流體動力混合器的又一實施例。在圖3c和3d的實施例中，額外提供了供給孔10，其可連接在壓力管線9上，從而通過旋轉泵1可額外地為外部工具提供流體。外部工具可以是例如用於晶片拋光的拋光機，或必須為之輸送良好混合的流體4的任何其它裝置。圖3d的示例僅僅是根據圖3c的一個具體實施例，其包括利用無軸承式電動機作為旋轉泵1的旋轉泵，如圖3b中所述。再次強調，供給孔10和出口孔7決不是相同的，供給孔10和出口孔7也不是直接相連的，例如如同在由現有技術已知的圖1構造的情況一樣，而是只可將流體4從出口孔7間接地傳送到，例如經由泵殼2傳送到供給孔10中，或者反之亦然。
再次強調，根據本發明的所有旋轉泵1基本上是閉式旋轉泵1，其與如圖2所示的這些現有技術的旋轉泵是有顯著區別的。
圖4中顯示了帶旋轉泵1的流體動力混合器100的另一實施例，其中，旋轉泵1完全放置在存儲容器8的內部。在這種裝置中，旋轉泵1可利用固定裝置，例如螺釘而固定在存儲容器8上，或簡單地在不固定在存儲容器8上的條件下，可簡單地插入到存儲容器中。在圖4的這個具體實施例中，混合器100還包括連接在壓力管線9上的供給孔10，從而除了由圖3a-3d相應的箭頭611和711象徵性所示的流體4的完全混合以外，還可由旋轉泵1通過壓力管線9將流體4同時泵送出存儲容器8，以進行進一步處理。
應當理解，在根據圖4的另一實施例中，也可將旋轉泵1放置到存儲容器8中，所述存儲容器8沒有額外的供給孔，因此只用於流體4的完全混合。
此外，如圖4中示意性所示，可提供徑向入口孔6和/或徑向出口孔7，其可極大地改進流體4在存儲容器8中的混合。
根據圖4所示實施例的一個特定優點自然是這種裝置的非凡的可適應性。旋轉泵1可以特別簡單的方式放置在存儲容器8中，或者可從存儲容器8中拆下，而無須昂貴的裝配工作，因此最重要的是，可以特別簡單且經濟地實現旋轉泵1的更換或這類旋轉泵單元的修理或維護。
作為一個示例，圖5a-5e中示意性地顯示了泵殼2的罩蓋11的五種不同的變型，其特徵具體優點取決於各種要求，即取決於流體4的性質或特性，待混合的流體4的性能，存儲容器8的尺寸或幾何形狀，或者取決於是否需要通過供給孔10而在外部迴路中獲得泵送性能等等。
例如圖5a，5b和5c中所示，入口孔6和出口孔7可具有圓形的橫截面61，71，或者根據圖5e，出口孔7可具有橢圓形的、環形的或細長的橫截面63，73，尤其是根據圖5d的矩形的橫截面63，73。不言而喻，在入口孔6和出口孔7處，所示形狀的所有可能的合適組合都是可行的。具體地說，在所有可能的變型和組合的每一種情況下，可有利地使用一個以上的入口孔6或/和比四個更多或更少的出口孔7，而不只是圖5a-5e中所示的橫截面面積61，71和/或入口短管6和/或出口短管7的具體實施例。應當理解，入口短管6和/或出口短管7還可很大程度地延伸到存儲容器8中，從而可獲得流體4的甚至更好的混合性能。因此，入口短管6和/或出口短管7可通過例如軟管或導管而加長，軟管或導管能夠以某種方式分布在存儲容器8中，從而可甚至進一步優化混合性能。
出口孔7的橫截面面積71，72，73在入口孔6的橫截面面積61，62，63的10％至100％之間，優選是在30％至70％之間，尤其是在50％至60％之間，並且/或者將圖5a-5e中未示出的調節機構設於入口孔6和/或出口孔7處，利用該調節機構，可改變入口孔6的橫截面61，62，63和/或出口孔7的橫截面71，72，73，從而可調節通過入口孔6和/或通過出口孔7的流體4的流量，或者可調節到預定的值。
不言而喻，還可以通過合適的裝置，來改變例如出口短管700和/或入口短管600可相對於泵殼2的軸線A傾斜的角度α，或者，所述角度α可被調節到預定的值，由此可進一步優化流體4在存儲容器8中的混合。
最後，圖6中示意性地顯示了帶有根據本發明的流體動力混合器100的完整的分配裝置1000，所述流體動力混合器100帶有旋轉泵1。
圖6的分配裝置1000包括儲槽8，其例如包含漿液形式的流體4，其例如用於晶片的拋光，晶片可在未顯示出的拋光裝置中進行拋光，所述拋光裝置連接在用於供給流體4的抽取點13上。為此，根據本發明的旋轉泵1從存儲容器8中將漿液4通過供給孔10泵送到壓力管線9中，壓力管線9在當前情況下成形成環形管線90，從而可將不是從其中一個抽取點13上抽取的流體4，經由環形管線90和回流孔80而返回到存儲容器8中，以做進一步使用。
根據本發明，通過旋轉泵1可使流體4同時理想地混合在存儲容器8中，即，如上面已經詳細描述的那樣，流體通過入口孔6，根據箭頭611導入到旋轉泵1的泵殼2中，並通過出口孔7再次輸送回到儲槽中，以與流體4混合。
應當理解，根據本發明的上述所有實施例只應該被理解為示例性的，並且本發明尤其包括，但不僅僅包括所述實施例的所有合適的組合。
權利要求
1.一種旋轉泵，包括設置在閉式泵殼(2)中的轉子(3)，所述閉式泵殼(2)與用於泵送流體(4)的驅動裝置(5)操作式地相連，其中，在所述泵殼(2)上設有用於將所述流體(4)吸入到所述泵殼(2)中的入口孔(6)，並且在所述泵殼(2)上設有用於將所述流體(4)從所述泵殼輸出到存儲容器(8)中的出口孔(7)，所述存儲容器(8)至少部分地填充了所述流體(4)，其特徵在於，所述出口孔(7)以這樣的方式在所述泵殼上設置並設計成可使流體(4)直接地並且在無管道的條件下從所述泵殼(2)經由所述出口孔(7)供給至所述存儲容器(8)。
2.根據權利要求1所述的旋轉泵，其特徵在於，在所述泵殼(2)上設有可連接在壓力管線(9)上以用於將所述流體(4)輸送到所述壓力管線(9)中的供給孔(10)。
3.根據權利要求1或2中任一權項所述的旋轉泵，其特徵在於，所述入口孔(6)和/或出口孔(7)設於所述泵殼(2)的罩蓋(11)上，尤其是所述泵殼的可拆式罩蓋(11)上。
4.根據前述權利要求中任一權項所述的旋轉泵，其特徵在於，所述入口孔(6)和/或出口孔(7)具有圓形的橫截面(61，71)和/或橢圓形的橫截面(62，72)和/或細長的橫截面，尤其是矩形的和/或環形的橫截面(63，73)和/或另一橫截面，並且/或者所述出口孔(7)的橫截面面積(71，72，73)在所述入口孔(6)的橫截面面積(61，62，63)的10％至100％之間，優選在30％至70％之間，尤其是在50％至60％之間，並且/或者在所述入口孔(6)和/或出口孔(7)處設有調節機構，利用所述調節機構可改變所述入口孔(6)的橫截面(61，62，63)和/或所述出口孔(7)的橫截面(71，72，73)。
5.根據前述權利要求中任一權項所述的旋轉泵，其特徵在於，所述入口孔(6)和/或出口孔(7)相對於所述泵殼(2)的軸線(A)傾斜預定的角度(α)。
6.根據前述權利要求中任一權項所述的旋轉泵，其特徵在於，所述入口孔(6)形成為相對於所述泵殼(2)向外朝向的入口短管(600)，並且/或者所述出口孔(7)形成為相對於所述泵殼(2)向外朝向的出口短管(700)。
7.根據前述權利要求中任一權項所述的旋轉泵，其特徵在於，所述旋轉泵具有驅動所述轉子(3)的定子(12)，其中所述轉子(3)是機械地和/或靠磁力地而形成軸聯的，尤其是靠磁力而形成軸聯，並且相對於所述定子(12)是非接觸的，和/或所述旋轉泵設計成無軸承式電動機(13)，和/或所述轉子(3)設計為整體式轉子(3)，和/或所述轉子(3)是永磁性的。
8.一種流體動力混合器，帶有用於接受待混合流體(4)的存儲容器(8)，其特徵在於，提供了根據權利要求1至7中任一權項所述的旋轉泵(1)。
9.根據權利要求8所述的流體動力混合器，其特徵在於，所述旋轉泵(1)設置在所述存儲容器(8)內部，尤其是完全設置在位於所述存儲容器(8)中的流體(4)的儲量內部。
10.根據權利要求8或9所述的流體動力混合器，其特徵在於，所述旋轉泵(1)的入口孔(6)通過供給管線而與供給槽相連，從而使所述流體(4)可從所述供給槽供給至所述旋轉泵(1)，並且/或者可將另外的材料從另外的容器供給至所述存儲容器(8)。
11.根據權利要求8至10中任一權項所述的流體動力混合器，其特徵在於，所述入口孔(6)和/或出口孔(7)設於所述泵殼(2)的罩蓋(11)中，尤其是所述泵殼(2)的可拆式罩蓋(11)中，並且/或者所述泵殼(2)的罩蓋(11)設置在所述存儲容器(8)的壁(800)上，尤其是所述存儲容器(8)的底座區域(800)上，所述罩蓋(11)尤其形成了所述壁(800)的一部分，並且優選形成了所述存儲容器(8)的底座區域(800)的一部分。
12.根據權利要求8至11中任一權項所述的流體動力混合器，其特徵在於，所述流體(4)可通過所述壓力管線(9)泵送到抽取點(13)，並且/或者提供了用於控制和/或調節流體流量，尤其是用於控制和/或調節所述供給容器(8)中的填充液位的機構，並且/或者提供了用於控制和/或調節添加劑量的機構。
13.根據權利要求1至7中任一權項所述的旋轉泵(1)和/或根據權利要求8-12中任一權項所述的流體動力混合器(100)在用於尤其在晶片生產或計算機硬碟驅動器生產的CMP工藝中的流體，尤其是懸浮液(4)，特別是漿液(4)的處理，和/或用於存儲容器(8)內懸浮液(4)的循環和/或混合和/或泵送，和/或用於粉末與流體(4)的溶解和/或混合，和/或用於乳濁液(4)的製造，和/或用於生物反應器的完全混合和/或充氣方面的用途。
全文摘要
本發明涉及一種旋轉泵(1)，其包括設置在閉式泵殼(2)中的轉子(3)，轉子(3)與用於泵送流體(4)的驅動裝置(5)操作式地相連，其中，泵殼(2)上設有用於將流體(4)吸入到泵殼(2)中的入口孔(6)，並且泵殼(2)上設有將流體(4)從泵殼(2)輸出到存儲容器(8)中的出口孔(7)，存儲容器(8)至少部分地填充了流體(4)。根據本發明，出口孔(7)以這樣一種方式在泵殼上設置並設計成使流體(4)可從泵殼(2)經由出口孔(7)而直接地且在沒有管道的條件下供給至存儲容器(8)。本發明還涉及一種流體動力混合器(100)，其帶有根據本發明的旋轉泵(1)，並且還涉及用於處理流體(4)的旋轉泵(1)和流體動力混合器(100)的用途。
文檔編號F04D13/16GK101025166SQ200710085248
公開日2007年8月29日 申請日期2007年2月15日 優先權日2006年2月23日
發明者J·哈恩, 餘水元 申請人:列維特龍尼克斯有限責任公司