Дозатор-смеситель
METER-MIXER

Изобретение относится к области дозирования реагентов в поток газа-носителя с раздельной подачей реагентов в реакционную камеру, обеспечивающим получение на выходе из устройства парогазовых смесей с концентрацией паров реагентов, близких к парциальным давлениям паров реагентов при температуре термостатирования, обеспечивает возможность смешения потоков парогазовой смеси и может быть использовано в химической промышленности, производстве полупроводников и других отраслях.
Известен дозатор-смеситель, содержащий последовательно включенные по ходу потока газа испарители (RU №2384652, опубликовано 20.03.2010, МПК С23С 16/448). Однако в данном изобретении не предусмотрена раздельная подача реагентов в реакционную камеру при увеличении пути насыщения увеличивается конструкция испарителя.
Известен способ насыщения газа парами жидкого реагента и устройство для его осуществления (SU №407409, опубликовано 21.11.1973, МПК H01L 7/68), где испарение происходит в канале, изготовленного в виде спирали Архимеда, которая вращается червячным механизмом.
Ближайшим аналогом является дозатор-смеситель (RU №2439196, опубликовано 10.01.2012, МПК С23С 16/448), содержащий корпус, испарители и нагреватели, поддерживающие заданную температуру для испарения реагентов. Известный дозатор-смеситель используется для раздельной подачи реагентов, но пропускная способность прототипа ограничена невозможностью обеспечить полное насыщение газа-носителя парами реагента в силу малой поверхности контакта реагента с газом-носителем, что определяется конструктивными особенностями устройства.
Задачей, на которую направлено настоящее изобретение, является создание дозатора-испарителя, позволяющего обеспечить близкие к равновесным и неизменным при вариациях расхода газа (нагрузки на испарители) концентрации паров реагентов в выходной парогазовой смеси с раздельной подачей газовых смесей в реакционное пространство.
Техническим результатом предлагаемого решения является точность регулирования состава соединений, получаемых в результате взаимодействия реагентов, простота и компактность конструкции.
Данный технический результат достигается тем, что дозатор-смеситель содержит два испарителя, установленные друг над другом и закрытые через прокладки крышками с отверстиями для подачи газа-носителя, при этом испарители выполнены со спиральными перегородками, образующими спиральные каналы, в которые загружен реагент для насыщения газа-носителя, коаксиально установленные сопловые вкладыши, образующие каналы для подачи насыщенной парогазовой смеси по сопловым каналам в реакционную камеру, и буферную зону, расположенную между упомянутыми двумя испарителями, полость которой выполнена герметичной от соседних зон испарения испарителей, для подачи в нее парогазовой смеси, подготовленной вне реактора, и с возможностью подачи парогазовой смеси из нее по сопловому каналу в реакционную камеру.
Испарители могут быть установлены таким образом, что между некоторыми из них образуется буферная зона.
На чертеже показано предложенное устройство, где:
1 - корпус устройства
2 - испарители
3 - реагент
4, 14, 17, 21 - прокладки
5, 23 - крышки
6 - отверстия для подачи газа-носителя
7 - перепускные отверстия
8, 9 - сопловые вкладыши
10 - печи
11 - термопары
12 - буферная полость
13 - сопло
15, 18 - гильза
16, 19, 20 - фланец
22 - патрубки
24 - коллектор
25 - канал
Корпус устройства изготавливается из трубы 1, в которую вложены испарители 2. В испарителях фрезерованы спиральные каналы сеч. А-А для обеспечения максимального пути насыщения газа-носителя над загруженным на дно канала реагентом 3. Для увеличения пути насыщения друг над другом установлено два испарителя с соответствующей организацией входа-выхода парогазовой смеси. Испарители 2 закрываются через прокладки 4 крышками 5 с отверстиями 6 для подачи газа-носителя. Газ эвакуируется с верхнего уровня через перепускные отверстия 7 на нижний уровень, с нижнего через сопловые вкладыши 8, 9 раздельно подается в реактор. Печи 10 поддерживают заданную температуру в зонах испарения реагентов 3, контроль осуществляется термопарами 11. Для исключения влияния температуры между испарителями 2 разных реагентов организована буферная полость 12, в которую подается парогазовая смесь, подготовленная вне реактора. Смесь из буферной полости по соплу 13 подается в реактор без смешения с реагентами 3. Полость буферной зоны 12 герметична от соседних зон испарения прокладками 14, уплотняющими в осевом направлении и по диаметру. Расстояние между испарителями 2 определяется высотой гильзы 15. Верхний испаритель закрывается фланцем 16, который через прокладку 17 гильзу 18 создает осевые усилия для работы прокладок 4, 14. Фланец 16 стягивается к фланцу 19. Прокладка 21, зажатая между фланцами 20 и 19, обеспечивает герметичность по гильзе 15 и фланцу 19. Газ подводится по патрубкам 22 через отверстия в гильзах 15 и 18 в верхний испаритель и буферную зону. Подвод газа к нижнему испарителю осуществляется через крышку 23 с коллектором 24 и каналом 25, по которому насыщаемый газ подводится к центру верхней банки нижнего испарителя.
Дозатор-смеситель работает следующим образом.
В испарители 2 помещаются испаряемые реагенты. 3. По патрубкам 22 (фиг. 1) газ-носитель поступает в каналы 6, 25 и буферную полость 12. Поступая из каналов 6 и 25 в испарители 2, газ-носитель насыщается парами испаряемого вещества, парогазовая смесь поступает в каналы 8, 9, а также в канал 13 из буферной полости 12. Концентрации испаряемых веществ в газе-носителе задаются температурами печей 10, которые контролируются датчиками температуры 11. Смешение потоков происходит на выходе сопловых каналов 8, 9, 13.
Преимуществами заявляемого устройства по сравнению с известными являются:
1. Повышенная точность задания концентраций паров испаряемых веществ в потоке газа-носителя.
2. Независимость концентраций паров испаряемых веществ в потоках газа-носителя от изменения скорости потоков газа-носителя.
3. Простота и компактность конструкции будет способствовать ее широкому применению.