WO2014090925A1 - Gas mixing device - Google Patents

Gas mixing device Download PDF

Info

Publication number
WO2014090925A1
WO2014090925A1 PCT/EP2013/076329 EP2013076329W WO2014090925A1 WO 2014090925 A1 WO2014090925 A1 WO 2014090925A1 EP 2013076329 W EP2013076329 W EP 2013076329W WO 2014090925 A1 WO2014090925 A1 WO 2014090925A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gas
chamber
deflection
mixing chamber
mixing
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/076329
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
WO2014090925A4 (en
Inventor
Baskar Pagadala Gopi
Original Assignee
Aixtron Se
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aixtron Se filed Critical Aixtron Se
Publication of WO2014090925A1 publication Critical patent/WO2014090925A1/en
Publication of WO2014090925A4 publication Critical patent/WO2014090925A4/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45512Premixing before introduction in the reaction chamber
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/10Mixing gases with gases
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/10Mixing by creating a vortex flow, e.g. by tangential introduction of flow components

Definitions

  • the invention relates to a device for mixing together a plurality of gases, with a plurality of gas supply lines, which open into a mixing chamber, with a first Gasumlenk founded to produce a circulating gas stream and with a gas outlet opening or a gas outlet tube, in particular gas mixing tube, in which from the gas supply lines in the mixing chamber fed gas streams flow out of the mixing chamber.
  • a gas mixing device shows the US 2009/0120364 AI.
  • the gas mixing device serves to mix together different gases.
  • the gases are introduced by means of gas supply lines in a premixing chamber, where a first mixing of the gases takes place.
  • the gases are diverted and fed to a gas mixing tube.
  • a Gasumlenk novelty is provided which imposes a swirling the gas.
  • the Gasumlenk novelty is formed by an insert which is inserted into the gas mixing tube.
  • a coating is applied to substrates.
  • process gases are introduced through a gas inlet element into a process chamber where the substrates to be coated are located.
  • chemical reactions take place, resulting in reaction products that deposit on the surface of the substrates.
  • the process gases must first be mixed in suitable mixing devices.
  • suitable mixing devices for example, US Pat. No. 7,540,305 B2 shows a CVD process chamber with a gas inlet organ designed as a shovelhead, in which different from one another Process gases are to be fed.
  • a mixing device is provided in the upstream direction.
  • a process chamber with gas inlet member and the gas inlet member in the direction of flow upstream mixing chamber also shows the US 2003/0019428 AI.
  • the invention is based on the object to develop a gas mixing device nutzsvorteilhaft.
  • the object is achieved by the invention specified in the claims.
  • the claimed gas mixing device is used as an aggregate on a CVD reactor.
  • the CVD reactor consists of a reactor housing in which the process chamber is arranged. Substrates are to be coated in the process chamber. For this purpose, process gases are introduced into the process chamber through a suitable gas inlet element. The latter is heated so that chemical reactions can take place there. In particular, it is provided that the process gases decompose pyrolytically.
  • the device consists of a mixing chamber, into which a plurality of gas lines open.
  • the mixing chamber has a Gasumlenk issued that generates a circulating gas stream.
  • the mixing chamber has an opening through which the circulating gas flow can pass. occurs and is passed through a pipe.
  • the mixing chamber may be a premixing chamber if the pipe is a gas mixing pipe.
  • a first Gasumlenk beautiful is formed as a circulation chamber, which is located in the center of the mixing chamber.
  • the circulation chamber may have a circular cross-section. It then preferably has a diameter which is greater than the diameter of the gas outlet pipe or the gas outlet opening.
  • the circulation chamber or the housing of the gas mixing device can also have a non-circular geometry, for example a polygonal floor plan. Quite generally, it is advantageous if the cross-sectional area of the circulation chamber is greater than the cross-sectional area of the gas outlet pipe or of the gas outlet opening.
  • the diameter is preferably also greater than the diameter of the gas mixing tube.
  • the gas outlet opening may be located in the center of the circulation chamber.
  • the circulation chamber may have a bottom, in the middle of which the gas outlet opening is arranged, to which the gas mixing tube adjoins.
  • Gas guide surfaces can be arranged on the floor. These gas guide surfaces may be formed by Gasleitblechen which are mounted obliquely to the radial direction on the ground, so that an optionally pre-aligned gas flow is made to rotate. The vortex thus produced exits the opening and later into the gas mixing tube, where further Gasumlenkmaschine may be located. There are preferably provided further Gasumlenk stylesen. These may be surrounded by a radially outer zone.
  • the gas streams can be fed from the gas inlets.
  • the second and third gas deflectors may annularly surround the circulation chamber.
  • the second and third gas diverter means may have second and third gas diverter elements. These deflecting elements can be formed by Gasleitblechen.
  • the Gasleitbleche are preferably designed so that they divert a radially outward to radially inwardly flowing gas flow transversely to the radial direction.
  • the deflection can take place in the circumferential direction about the center of the mixing chamber.
  • the mixing chamber has arranged in a plane gas supply lines. The gas deflection can then also take place in a direction transverse to the plane.
  • the gas flow generated by the second or third Gasumlenk beautiful has both a component of motion in the circumferential direction so a rotational component and a component of movement transverse to the plane in which open the gas supply lines.
  • two gas deflection devices are nested radially one inside the other. They have Gasumlenkiano acting in opposite directions.
  • both Gasumlenk stylesen direct the gas flow in the same transverse direction to the plane, but in opposite directions of rotation.
  • a gas diverter may impose a direction of motion component clockwise and the other a counterclockwise direction of motion component to the gas flow.
  • a total flow flowing radially inward from an outer annular channel divides into two substantially equal partial flows, each partial flow flowing through a gas deflection device and being deflected in another direction of rotation.
  • the gas streams deflected in opposite directions in the circumferential direction may recombine before entering the circulation chamber, where they are forced to share a common spin with which the total gas flow can enter the gas mixing tube.
  • twelve gas supply lines can be provided, which are connected in a star-shaped arrangement with an outer annular wall of the mixing chamber. Through the openings of the outer annular wall of the mixing chamber different process gases are fed into the mixing chamber at different circumferential positions. They enter into a common outer Ring channel in which the gas composition depends strongly on the circumferential position.
  • a first mixing takes place in that the inhomogeneous gas stream is divided into two sub-streams, which is deflected in opposite directions.
  • the gas streams leaving the second and third gas deflecting devices with different directions of rotation join together in the first gas deflecting device in which they are forced to rotate in a common direction of rotation in the course of a radial inward flow.
  • the strongly swirling gas mixture then flows through a gas outlet opening of the bottom of the circulation chamber and into a diameter-reduced gas mixing tube, which may have a multiplicity of fourth gas deflection means, so that there takes place a further homogenization of the gas mixture.
  • the mixing of the gas streams entering the device through the various gas supply lines can take place on two levels located one above the other. Each level forms a gas deflection volume.
  • Gasumlenkime In each Gasumlenkvolumen are Gasumlenk sculpture. It may be baffles that are arranged obliquely to a radial direction, so that they not only radially inward, but also in the circumferential direction direct the incoming gas flow, so impose on him a twist or rotation.
  • the baffles can be flat sheets. But you can also be bent, for example, be curved in an S-shape. It is also possible to restrict the baffles so that they have a twist. As a result of this distortion, the gas flow flowing in the radial direction is deflected not only in the circumferential direction but also in the axial direction.
  • the spaces between the baffles extending at an angle to the radial direction form flow-guiding chambers.
  • the gases can flow from one chamber into the adjacent chamber, thereby transferring the baffles. stream.
  • the two gas volumes are separated by a separating bottom, which runs in a plane perpendicular to the axis of the device. The bottom can be located approximately halfway up the gas inlet opening, so that the gas flow entering through the gas inlet opening is divided between the two gas deflection volumes. In each of the two gas volumes, the gas is deflected in the circumferential direction.
  • the gas deflection elements are preferably arranged so that this takes place in different directions of rotation.
  • the gas flow flowing through the upper Gasumlenkvolumen, clockwise and the gas flow, which is fed by the lower Gasumlenkvolumen be turned counterclockwise.
  • the gas stream entering through the gas inlet opening flows in the radial direction only past a gas deflecting element before the gas stream continues to flow through the gas outlet opening in the axial direction.
  • the gas inlet openings can be arranged at a uniform angle distribution about the axis of the device.
  • the gas inlet openings can also be located only on one side, in particular half side of the device. Preferably, however, all gas inlet openings lie in one plane.
  • one or more Gasumlenk stylesen be arranged in a radially outermost annular channel into which open the gas inlet openings.
  • two Gasumlenkvolumina can be arranged one above the other, wherein the two Gasumlenkvolumina are equally supplied by the gas supply lines with gas.
  • the two Gasumlenkvolumina are equally supplied by the gas supply lines with gas.
  • the gas mixing chamber according to the invention is arranged upstream of a CVD reactor in the flow direction.
  • the gas flow exiting the gas mixing tube flows into a gas inlet member of a CVD device.
  • the inventive The gas mixing device has large-area flow cross sections and a multi-axis deflection of the gases introduced into the mixing device, the gases partly flowing against one another.
  • the invention thus provides a gas mixing device in which the gases mix homogeneously at the lowest possible pressure drop between gas inlet and gas outlet of the gas mixing device. All flow cross sections of the mixing chamber are larger than the flow cross sections of the gas outlet tube designated gas mixing tube.
  • the mixing device described above is optimized for low pressures.
  • the mixing device is described in a pressure range of 0.2 mbar. It is designed especially for such a pressure range.
  • FIG. 1 is a perspective view of a first embodiment with removed a mixing chamber 1 closing ceiling plate
  • FIG. 4 shows a representation according to FIG. 3, wherein the section is drawn along an annular wall 11 surrounding a gas deflection element 8
  • 5 shows an illustration according to FIG. 3, wherein the section is drawn along an annular wall 12 surrounding a gas deflection element 16
  • Fig. 8 shows a broken section through a gas mixing tube 2
  • Gas mixing tube 2 are arranged,
  • FIG. 10 is a first perspective view of a second embodiment, also here with the cover removed,
  • FIG. 10 is a side view of the embodiment shown in Figure 10
  • Fig. 12 is a plan view of the embodiment shown in Figure 10
  • Fig. 13 is a section along the line XIII - XIII in Figure 11
  • Fig. 14 is a section along the line XIV XIV in FIG. 12
  • FIG. 15 is a second perspective view of the second embodiment with partially broken annular wall 9, a perspective view of a third embodiment with the ceiling removed and with flanges removed in front of the gas supply lines 3,
  • Fig. 17 is a side view of the embodiment shown in Figure 16,
  • Fig. 20 shows the section along the line XX - XX in Figure 17 and
  • 21 is a second perspective view of the third embodiment with partially broken outer annular wall.
  • the devices shown in the drawings are used to homogeneously mix a plurality of different gases supplied through separate gas supply lines 3 of the device to discharge the homogenized gas flow from a gas mixing tube 2.
  • the device can be flanged to a CVD reactor.
  • the gas mixture emerging from the gas mixing tube 2 is fed into a gas inlet member of the CVD reactor, which introduces the gas mixture into a process chamber in which substrates rest on a susceptor to coat each other after a chemical decomposition of the process gases or a chemical reaction of the process gases to become.
  • the devices shown in the drawings consist of a mixing chamber 1, which can be seen in the figure 1.
  • the ceiling 20 of the mixing chamber 1 is not shown there, so that essential entrails of the mixing chamber 1 can be seen.
  • the mixing chamber has a flat-cylindrical housing with a circular outline.
  • An outer wall of the mixing chamber 1 forms an annular wall 9 with a plurality, for example four, six, eight or twelve openings. At each of the openings a gas inlet flange is attached, so that a total of twelve gas supply lines 3 form.
  • the gas supply lines 3 open in a uniform circumferential distribution in an annular channel 10, whose outer side is bounded by the first ring wall 9 and whose inner side is bounded by a second annular wall 11 which is fixed to the ceiling 20.
  • an underflow zone 17 is formed, which is bounded from the bottom 21 of the here also the function of a premixing chamber performing mixing chamber 1 down.
  • the third annular channel 13 is delimited in the radial outer direction by the second annular wall and in the radial direction by a third annular wall 12.
  • the third annular wall 12 has both the ceiling 20 and towards the ground a space.
  • the third annular wall 12 surrounds the third annular channel 15, which is surrounded on the radially inner side by a fourth annular wall 14.
  • the fourth annular wall 14 is connected to the bottom 21 of the mixing chamber 1 and is spaced from the ceiling 20.
  • the second gas deflecting elements 8 are located in the second annular channel 13 and are oblique to the center axis of the cylindrical mixing chamber 1.
  • second Gasumlenk sculpture 8 and third Gasumlenk sculpture are located approximately identically designed second Gasumlenk institute 8 and third Gasumlenkiata arranged. You are able to deflect a flowing from the annular channel 10 in the underflow zone 17 gas flow flowing through the second annular channel 13 from bottom to top in the counterclockwise direction. They thus give the gas stream flowing through the second annular channel 13 an angular momentum directed in the counterclockwise direction.
  • the third Gasumlenkiata 16, which are arranged in the third annular channel 15, are also able to redirect the bottom of the third annular channel 15 by flowing gas stream in Umf angssavory.
  • the third Gasumlenketti 16 formed here by baffles force the gas flow, however, a direction of rotation in a clockwise direction.
  • the underflow zone 17 and the inlet cross sections of the second and third annular channels 13, 15 are designed such that approximately equal gas flows flow through the two annular channels 13, 15.
  • the flowing from the first annular channel 10 in the underflow zone 17 gas stream is thus divided into two approximately equal partial gas flows, both side by side in the axial direction upwardly different ring channels 13, 15 flow through and are rotated in opposite directions.
  • a substantially radial gas flow takes place and in the radially inner annular channels 13, 15 an axial gas deflection.
  • the recombined gas stream then flows radially inwardly into a circulation chamber 4.
  • the circulation chamber 4 has a bottom 7 which extends at the level of the upper edge of the fourth annular wall 14.
  • the bottom 7 is connected to the edge of the upper ring wall 14.
  • the ceiling of the circulation chamber 4 is formed by the ceiling 20 of the mixing chamber 1.
  • FIGS. 1 and 2 show that first gas deflecting elements 5 are located between the floor 7 and the ceiling 20. These are web-like baffles which are connected both to the ceiling 20 and to the floor 7.
  • the baffles 5 extend obliquely to a radial direction with respect to the center of the mixing chamber 1. A gas flow flowing radially outwards in the direction of the center thus becomes a swirling clockwise rotating swirl. With this vortex, the gas flow passes through a gas outlet opening 6 in a arranged under the bottom 7 chamber 19. At the chamber 19, a gas outlet pipe 2 connects.
  • the inner diameter of the opening 6 substantially corresponds to the diameter of the gas outlet pipe 2.
  • the gas mixing tube 2 In the gas mixing tube 2 are fourth Gasumlenketti 18, which are also formed by baffles and which are able to impose a vortex to the gas flowing through the gas mixing tube 2 gas.
  • the gas mixing chamber also performs the function of a premixing chamber, since further gas deflection elements 18 of a gas mixing tube 2 adjoin the gas outlet opening 22, through which the premixed gas leaves the chamber 19.
  • the jacket wall of the gas mixing tube 2 can be tempered.
  • the second embodiment shown in Figures 10 to 15 has a cup-shaped housing with a flat bottom 21 and a parallel extending, but not shown in the figures cover.
  • An outer wall 9 extending on a circular line has a multiplicity of radial openings which in each case form a gas feed line 3. Sitting at the openings
  • the interior of the cylindrical housing forms a circulation chamber 4.
  • the opening cross-sections of the gas supply lines 3 extend almost over the entire axial height of the circulation chamber 4.
  • a bottom plate 7 which has a circular ground plan. It has in the middle of a gas passage opening 6.
  • the bottom 7 is located centrally between the bottom 21 and the ceiling, not shown, and extends parallel thereto.
  • the outer peripheral edge 7 'of the bottom 7 passes approximately through the middle of each gas inlet 3.
  • the edge 7' has a radial distance to the inner surface of the annular wall.
  • the space above the intermediate bottom 7 forms a first Gasumlenkvolumen.
  • the space below the intermediate bottom 7 forms a second Gasumlenkvolumen.
  • both Gasumlenkvolumina flows through the gas supply lines 3 in about the same gas flow.
  • Gasumlenkiata 5 and at the bottom Gasumlenkiata 23 are mounted on the top.
  • the Gasumlenkiata 5, 23 have an S-shaped configuration and are connected with a longitudinal edge to the intermediate bottom 7. One of these longitudinal edges opposite longitudinal edge 5 'and 23' is inclined. This gives the Gasumlenkelement 5, 23 a wedge-shaped shape.
  • the upstream, ie to the gas supply 3 turned end face 5 "', 23"' has a greater axial length than the gas passage opening 6 facing end face 5 ", 23".
  • the Gasumlenk sculpture 5, 23 of the two Gasumlenkvolumen are arranged so net that they generate opposing rotating gas streams.
  • the gases entering through the gas inlet openings 3 can partially flow away via the gas deflecting elements 5, 23 before they pass through the gas outlet openings 6, 22 in the axial direction emerge from the circulation chamber 4.
  • the Gasumlenk sculpture 5, 23 extend continuously from the Gaszu- line 3 to the gas passage opening 6 and the gas outlet opening 22.
  • the gas passage opening 6 and the gas outlet opening 22 are axially superimposed.
  • the mixture of the gases in the circulation chamber 4 is thus effected by only one Gasumlenkhand, each having only one radially acting Gasumlenkelement 5, 23.
  • the Gasumlenk sculpture 5, 23 are not only bent around an axis, but also transversely thereto, for example, wound around a radial axis, so that the Gasumlenk outcome 5, 23 the diverted gas flow not only a directional component in the circumferential direction, but also a directional component in the axial direction.
  • the baffles 5, 23 here form a set of the same gas deflection elements, which extend between the gas inlet opening 3 and the gas outlet opening 6, 22. Between each of a gas inlet opening 3 and the radially inner gas outlet opening 6, 22, only a Gasumlenkelement 5, 23 extends.
  • the third exemplary embodiment illustrated in FIGS. 16 to 21 is similar to the first exemplary embodiment with regard to the radial division of the mixing chamber 1 into a plurality of mixing zones arranged one behind the other in the radial direction in the form of annular channels 10, 13, 15 and a central circulation chamber 4.
  • the gas inlet is similar to the gas inlet of the second embodiment shown in Figures 10 to 15.
  • this embodiment has a circular disk-shaped bottom 21 with a central gas outlet opening 22, to which a not shown gas outlet pipe 2 can connect.
  • the side wall of the mixing chamber is formed by a cylindrical wall 9.
  • This annular wall has a plurality of circular openings which extend substantially over the entire axial height of the annular wall 9.
  • An unillustrated lid closes the mixing chamber 1 and runs parallel to the bottom 21st
  • the gas supply lines 3 open into an outer annular channel 10.
  • an intermediate bottom 26 of the outer annular channel 10 is divided into two superposed Gasumlenkvolumina.
  • the gas deflection elements 23, 24, 25 are arranged so that they impose a component of motion in the circumferential direction to the gas flow flowing in the radial direction through the gas supply line 3.
  • the two gas deflection volumes generate oppositely rotating rotational flows.
  • each Gasumlenkiana 23 of the two superimposed Gasumlenkvolumina aligned with each other and cross the gas supply line 3 through its center. Through the center of the gas supply line 3 and the intermediate bottom 26 extends.
  • a radially outer portion of each Gasumlenkiatas 23 is formed by a substantially rectilinear guide plate.
  • the baffle extends obliquely to the radial direction.
  • At the over the entire axial height of the Gasumlenkvolumen extending guide plate 23 is followed by a likewise extending over the entire height slightly curved portion 25 at.
  • the section 25 extends approximately on a circular arc around the center of the mixing chamber 1.
  • the straight section 23 of the Gasumlenk comprises an arc section 24 connects, which extends only over half the axial height of the Gasumlenkvolumens.
  • the end 24 'of the arcuate Gasumlenk- element 24 extends approximately in the radial direction and is connected to an annular wall 11.
  • the annular wall 11 carries on its side facing the center side Gasumlenkbleche 8, which deflects the flowing into a lower flow zone 17 of the annular wall 11 gas flow upwards and counterclockwise. Between a ring wall 14 and the annular wall 11 thus forms a second annular channel 13.
  • a third annular channel 15 In the axial direction below the second annular channel 13 is a third annular channel 15, the center of the ring wall 14 and radially outward HC of a third annular wall 12 is limited.
  • This third annular wall 12 is connected to Gasumlenk sculpturen 24 of the lower Gasumlenkvolumens and is spaced from the bottom 21, so that an underflow zone 17 'is formed, can pass through the gas to enter the third annular channel 15 and then into the second annular channel thirteenth In the annular channel 13 there is thus a thorough mixing of the gas entering the lower gas deflection volume with the gas entering the upper gas deflection volume.
  • the mixture flows out of the top of the second annular channel 13 and in the radial inward direction, where a central further circulation chamber 4 is arranged.
  • the circulation chamber 4 corresponds in terms of its structure substantially to the circulation chamber described in the first embodiment, but here, the, the gas deflecting 5 forming gas baffles are curved in the plane of the bottom 7. They give the gas flowing out of the annular channel 13 a clockwise directed twist. The gas leaves through the gas passage opening 6, the topmost level and enters in a swirling axial flow in the central chamber 19, the bottom 21, the gas outlet opening 22, to which an unillustrated gas outlet pipe is connected.
  • the above explanations serve to explain the inventions as a whole, which in each case independently develop the prior art at least by the following combinations of features, namely: a device which is characterized in that the first gas deflecting device 4, 5, 18, 23, 24, 25 is arranged in the mixing chamber 1.
  • a device, which is characterized in that the gas deflecting device 4, 5 has a circulation chamber 4, with a chamber cross-sectional area which is greater than the cross-sectional area of the gas outlet tube 2 or the gas outlet opening 6, 22nd
  • a device characterized in that the Gasumlenk issued 4, 5 Gasleitzin 5, 18, 23, 24, 25 in order to impose a swirling radially into the circulation chamber 4 gas flow, wherein the Gasleitzin 5, 18, 23, 24, 25 are formed in particular of at a bottom 7, 21, 26 fixed webs.
  • a device characterized by first, second and / or third Gasumlenk sculpture 5, 8, 16, 23, 24, 25, with which the fed into a radially outer zone 10 of the mixing chamber 1 gas flows are deflected transversely to the radial direction.
  • a device which is characterized in that the gas streams fed into a radially outer zone 10 of the mixing chamber 1 are deflected in the circumferential direction and / or that by means of two Gasumlenk Anlagenen 8, 13; 15, 16 two gas streams are generated, wherein one is deflected in a clockwise direction and / or a counterclockwise direction and at least one flows into the circulation chamber 4 in the radial direction.
  • a device which is characterized in that the second and / or third Gasumlenk sculpture 8, 16, 23, 24, 25 are each associated with an annular channel 13, 15.
  • a device which is characterized in that a plurality of gas supply lines 3 open in a star-shaped manner into a radially outer annular channel 10, to which an underflow zone 17, 17 'adjoins in radial inward direction, whereby the gas stream coming from the annular channel 10 is of substantially equal volume Distribution divided into two gas streams, each by an annular channel 13, 15 with second and third Gasumlenk wornen 8, 13; 15, 16 flow, reunite downstream of the annular channels 13, 15 and flow from radially outside into the circulation chamber 4.
  • a device characterized in that the gas supply lines lie in a common plane and are arranged around the circulation chamber 4, wherein the axis of the gas outlet tube 2 is perpendicular to this plane.
  • a device which is characterized in that fourth gas deflecting elements 18 are arranged in the gas outlet pipe 2.
  • a device which is characterized in that the Gasumlenkmaschine 5 baffles having an axial height, which decreases from radially outside to radially inside.
  • a device which is characterized in that between the gas supply line 3 and the gas outlet opening 6, 22 only one set of identically designed Gasumlenkelement 5, 23 is arranged.

Abstract

The invention relates to a device for mixing a number of gases, said device comprising a plurality of gas feeds (3) that lead into a mixing chamber (1), a gas baffle device (4, 5, 18, 23, 24, 25) for generating a circulating gas flow and a gas outlet opening (6, 22) or a gas outlet pipe (2), into which the gas outlet opening (22) leads. The gas flows that are fed into the mixing chamber (1) via the gas feeds (3) flow out of said mixing chamber (1) by means of the outlet opening. In order to further develop the device for advantageous use, according to the invention the first gas baffle device (4, 5,18, 23, 24, 25) is located in the mixing chamber (1).

Description

Gasmischvorrichtung  Gas mixing device
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zusammenmischen mehrerer Gase, mit einer Mehrzahl von Gaszuleitungen, die in eine Mischkammer münden, mit einer ersten Gasumlenkeinrichtung um einen zirkulierenden Gasstrom zu erzeugen und mit einer Gasaustrittsöffnung oder einem Gasaustrittsrohr, insbesondere Gasmischrohr, in das die aus den Gaszuleitungen in die Mischkammer eingespeisten Gasströme aus der Mischkammer ausströmen. Eine Gasmischvorrichtung zeigt die US 2009/0120364 AI. Die Gasmischvorrichtung dient dem Zusammenmischen von einander verschiedener Gase. Die Gase werden mittels Gaszuleitungen in eine Vormischkammer eingeleitet, wo eine erste Durchmischung der Gase stattfindet. Die Gase werden umgelenkt und einem Gasmischrohr zugeleitet. Um die Durchmischung zu verbessern, ist eine Gasumlenkeinrichtung vorgesehen, die dem Gas eine Verwirbelung aufzwingt. Die Gasumlenkeinrichtung wird von einem Einsatz ausgebildet, der in das Gasmischrohr eingesetzt ist. The invention relates to a device for mixing together a plurality of gases, with a plurality of gas supply lines, which open into a mixing chamber, with a first Gasumlenkeinrichtung to produce a circulating gas stream and with a gas outlet opening or a gas outlet tube, in particular gas mixing tube, in which from the gas supply lines in the mixing chamber fed gas streams flow out of the mixing chamber. A gas mixing device shows the US 2009/0120364 AI. The gas mixing device serves to mix together different gases. The gases are introduced by means of gas supply lines in a premixing chamber, where a first mixing of the gases takes place. The gases are diverted and fed to a gas mixing tube. In order to improve the mixing, a Gasumlenkeinrichtung is provided which imposes a swirling the gas. The Gasumlenkeinrichtung is formed by an insert which is inserted into the gas mixing tube.
In CVD-Einrichtungen wird auf Substraten eine Beschichtung aufgebracht. Hierzu werden durch ein Gaseinlassorgan Prozessgase in eine Prozesskammer eingeleitet, wo sich die zu beschichtenden Substrate befinden. In der Prozesskammer finden chemische Reaktionen statt, bei denen Reaktionsprodukte entstehen, die sich auf der Oberfläche der Substrate abscheiden. Soll eine homogene Gasmischung in die Prozesskammer eingeleitet werden, müssen die Pro- zessgase zuvor in geeigneten Mischvorrichtungen gemischt werden. Die US 7,540,305 B2 zeigt beispielsweise eine CVD-Prozesskammer mit einem als Sho- werhead ausgebildeten Gaseinlassorgan, in das von einander verschiedene Prozessgase eingespeist werden sollen. Hierzu ist in Stromaufwärtsrichtung eine Mischvorrichtung vorgesehen. In CVD devices, a coating is applied to substrates. For this purpose, process gases are introduced through a gas inlet element into a process chamber where the substrates to be coated are located. In the process chamber, chemical reactions take place, resulting in reaction products that deposit on the surface of the substrates. If a homogeneous gas mixture is to be introduced into the process chamber, the process gases must first be mixed in suitable mixing devices. For example, US Pat. No. 7,540,305 B2 shows a CVD process chamber with a gas inlet organ designed as a shovelhead, in which different from one another Process gases are to be fed. For this purpose, a mixing device is provided in the upstream direction.
Die DE 10 2005 003 984 AI beschreibt eine ringförmig die Peripherie eines Showerheads umgebende Ringkammer, in der sich in die Ringkammer eingespeiste Prozessgase mischen. DE 10 2005 003 984 A1 describes an annular ring surrounding the periphery of a showerhead, in which process gases fed into the annular chamber mix.
Eine Prozesskammer mit Gaseinlassorgan und dem Gaseinlassorgan in Strömungsrichtung vorgeordneter Mischkammer zeigt auch die US 2003/0019428 AI. A process chamber with gas inlet member and the gas inlet member in the direction of flow upstream mixing chamber also shows the US 2003/0019428 AI.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Gasmischvorrichtung gebrauchsvorteilhaft weiterzubilden. Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung. The invention is based on the object to develop a gas mixing device nutzsvorteilhaft. The object is achieved by the invention specified in the claims.
Die beanspruchte Gasmischvorrichtung wird als Aggregat an einem CVD- Reaktor verwendet. Der CVD-Reaktor besteht aus einem Reaktorgehäuse, in dem die Prozesskammer angeordnet ist. In der Prozesskammer sollen Substrate beschichtet werden. Hierzu werden durch ein geeignetes Gaseinlassorgan Prozessgase in die Prozesskammer eingeleitet. Letztere wird beheizt, so dass dort chemische Reaktionen stattfinden können. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Prozessgase pyrolytisch zerfallen. Zunächst und im Wesentlichen besteht die Vorrichtung aus einer Mischkammer, in die eine Mehrzahl von Gasleitungen münden. Die Mischkammer besitzt eine Gasumlenkeinrichtung, die einen zirkulierenden Gasstrom erzeugt. Die Mischkammer besitzt eine Öffnung, durch die der zirkulierende Gasstrom aus- tritt und durch ein Rohr weitergeleitet wird. Die Mischkammer kann eine Vor- mischkammer sein, wenn es sich bei dem Rohr um ein Gasmischrohr handelt. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist eine erste Gasumlenkeinrichtung als Zirkulationskammer ausgebildet, die sich im Zentrum der Mischkammer be- findet. Die Zirkulationskammer kann einen kreisrunden Querschnitt aufweisen. Sie besitzt dann bevorzugt einen Durchmesser, der größer ist als der Durchmesser des Gasaustrittsrohres bzw. der Gasaustrittsöffnung. Die Zirkulationskammer bzw. das Gehäuse der Gasmischvorrichtung kann aber auch eine unrunde Geometrie, beispielsweise einen vieleckigen Grundriss aufweisen. Ganz allgemein ist es von Vorteil, wenn die Querschnittsfläche der Zirkulationskammer größer ist als die Querschnittsfläche des Gasaustrittsrohres bzw. der Gasaustrittsöffnung. Schließt sich an die Mischkammer ein Gasmischrohr an, so ist der Durchmesser bevorzugt auch größer als der Durchmesser des Gasmischrohres. Die Gasaustrittsöffnung kann sich im Zentrum der Zirkulationskammer befinden. Die Zirkulationskammer kann einen Boden aufweisen, in dessen Mitte die Gasaustrittsöffnung angeordnet ist, an die sich das Gasmischrohr anschließt. Auf dem Boden können Gasleitflächen angeordnet sein. Diese Gasleitflächen können von Gasleitblechen ausgebildet sein, die schräg zur Radialrichtung auf dem Boden befestigt sind, so dass ein gegebenenfalls vorgerichteter Gasstrom in eine Drehung gebracht wird. Der so erzeugte Wirbel tritt aus der Öffnung aus und später in das Gasmischrohr ein, wo sich weitere Gasumlenkelemente befinden können. Es sind bevorzugt weitere Gasumlenkeinrichtungen vorgesehen. Diese können von einer radial außen liegenden Zone umgeben sein. In eine radial außen liegende Zone können die Gasströme aus den Gasein- lässen eingespeist werden. Die zweiten und dritten Gasumlenkeinrichtungen können ringförmig die Zirkulationskammer umgeben. Die zweiten und dritten Gasumlenkeinrichtungen können zweite und dritte Gasumlenkelemente besitzen. Auch diese Umlenkelemente können von Gasleitblechen ausbildet sein. Die Gasleitbleche sind bevorzugt so ausgebildet, dass sie einen von radial außen nach radial innen strömenden Gasstrom quer zur Radialrichtung ableiten. Die Umlenkung kann in Umfangsrichtung um das Zentrum der Mischkammer erfolgen. Bevorzugt besitzt die Mischkammer in einer Ebene angeordnete Gas- Zuleitungen. Die Gasumlenkung kann dann auch in einer Richtung quer zur Ebene erfolgen. Besonders bevorzugt besitzt der von der zweiten bzw. dritten Gasumlenkeinrichtung erzeugte Gasstrom sowohl eine Bewegungskomponente in Umfangsrichtung also eine Rotationskomponente als auch eine Bewegungskomponente quer zur Ebene, in der die Gaszuleitungen münden. In einer be- vorzugten Ausgestaltung sind zwei Gasumlenkeinrichtungen radial ineinander geschachtelt. Sie besitzen in entgegengesetzte Richtungen wirkende Gasumlenkelemente. Beide Gasumlenkeinrichtungen lenken den Gasstrom jedoch in die selbe Querrichtung zur Ebene, allerdings in entgegengesetzte Rotationsrichtungen. Eine Gasumlenkeinrichtung kann beispielsweise dem Gasstrom eine Bewegungsrichtungskomponente im Uhrzeigersinn und die andere eine Bewe- gungsrichtungskomponente im Gegenuhrzeigersinn aufzwingen. Ein von einem äußeren Ringkanal radial einwärts strömender Gesamtstrom teilt sich in zwei im Wesentlichen gleich große Teilströme auf, wobei jeder Teilstrom durch eine Gasumlenkeinrichtung hindurch strömt und in eine andere Rotationsrich- tung umgelenkt wird. Die in entgegengesetzte Richtungen in Umfangsrichtung umgelenkten Gasströme können sich vor dem Eintritt in die Zirkulationskammer wieder vereinigen, wo ihnen ein gemeinsamer Drall aufgezwungen wird, mit dem der Gesamtgasstrom in das Gasmischrohr eintreten kann. Es können beispielsweise zwölf Gaszuleitungen vorgesehen sein, die in einer sternförmi- gen Anordnung mit einer äußeren Ringwand der Mischkammer verbunden sind. Durch die Öffnungen der äußeren Ringwand der Mischkammer werden an voneinander verschiedenen Umfangspositionen verschiedene Prozessgase in die Mischkammer eingespeist. Sie treten dabei in einen gemeinsamen äußeren Ringkanal ein, in dem die Gaszusammensetzung stark von der Umfangspositi- on abhängt. Eine erste Durchmischung findet dadurch statt, dass der inhomogene Gasstrom in zwei Teilströme aufgeteilt wird, der in entgegengesetzte Richtungen umgelenkt wird. Die mit unterschiedlichen Rotationsrichtungen die zweite und dritte Gasumlenkeinrichtung verlassenden Gasströme treten vereinigt in die erste Gasumlenkeinrichtung ein, in der ihnen im Zuge einer Radialeinwärtsströmung eine Rotation in einer gemeinsamen Rotationsrichtung aufgezwungen wird. Das stark wirbelnde Gasgemisch strömt dann durch eine Gasaustrittsöffnung des Bodens der Zirkulationskammer aus und in ein durchmessergeringes Gasmischrohr, welches eine Vielzahl von vierten Gasumlenkmitteln aufweisen kann, so dass dort eine weitere Homogenisierung des Gasgemisches stattfindet. Die Durchmischung der durch die verschiedenen Gaszuleitungen in die Vorrichtung eintretenden Gasströme kann auf zwei ü- bereinanderliegenden Ebenen erfolgen. Jede Ebene bildet dabei ein Gasum- lenkvolumen aus. In jedem Gasumlenkvolumen befinden sich Gasumlenkelemente. Es kann sich dabei um Leitbleche handeln, die schräg zu einer Radialrichtung angeordnet sind, so dass sie den eintretenden Gasstrom nicht nur radial einwärts, sondern auch in Umfangsrichtung leiten, ihm also einen Drall bzw. eine Rotation aufzwingen. Die Leitbleche können ebene Bleche sein. Sie können aber auch gebogen sein, beispielsweise in eine S-Form gewölbt sein. Es ist auch möglich, die Leitbleche zu schränken, so dass sie eine Verwindung aufweisen. Als Folge dieser Verwindung wird der in Radialrichtung einströmende Gasstrom nicht nur in Umfangsrichtung, sondern auch in Axialrichtung umgelenkt. Die Zwischenräume zwischen den sich schräg zur Radialrichtung erstreckenden Leitbleche bilden Strömungsleitkammern aus. Es ist von Vorteil, wenn sich die axiale Höhe der Leitbleche in Strömungsrichtung, also von radial außen nach radial innen vermindert. Hierdurch können die Gase von einer Kammer in die benachbarte Kammer strömen und dabei die Leitbleche über- strömen. Es können mehrere, bevorzugt zwei Gasumlenkvolumina übereinander angeordnet sein. Die beiden Gasvolumina sind durch einen Trennboden voneinander getrennt, der in einer Ebene senkrecht zur Achse der Vorrichtung verläuft. Der Boden kann etwa auf halber Höhe der Gaseintrittsöffnung liegen, so dass der durch die Gaseintrittsöffnung eintretende Gasstrom sich auf die beiden Gasumlenkvolumina aufteilt. In jedem der beiden Gasvolumen wird das Gas in Umfangsrichtung umgelenkt. Die Gasumlenkelemente sind bevorzugt so angeordnet, dass dies in verschiedene Rotationsrichtungen erfolgt. So kann der Gasstrom, der durch das obere Gasumlenkvolumen strömt, im Uhrzeigersinn und der Gasstrom, der durch das untere Gasumlenkvolumen eingespeist wird, im Gegenuhrzeigersinn umgelenkt werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung strömt der durch die Gaseintrittsöffnung eintretende Gasstrom in Radialrichtung lediglich an einem Gasumlenkelement vorbei, bevor der Gasstrom durch die Gasaustrittsöffnung in Axialrichtung weiterströmt. Die Gaseintritts- Öffnungen können in gleichmäßiger Winkel Verteilung um die Achse der Vorrichtung angeordnet sein. Die Gaseintrittsöffnungen können sich aber auch nur auf einer Seite insbesondere Halbseite der Vorrichtung befinden. Bevorzugt liegen aber sämtliche Gaseintrittsöffnungen in einer Ebene. In einem radial äußersten Ringkanal, in den die Gaseintritts Öffnungen münden, können ein oder mehrere Gasumlenkeinrichtungen angeordnet sein. Auch hier können zwei Gasumlenkvolumina übereinander angeordnet sein, wobei die beiden Gasumlenkvolumina gleichermaßen durch die Gaszuleitungen mit Gas versorgt werden. In jeder der beiden Gasumlenkvolumen erfolgt eine Umlenkung der Gase in jeweils eine andere Drehrichtung. The claimed gas mixing device is used as an aggregate on a CVD reactor. The CVD reactor consists of a reactor housing in which the process chamber is arranged. Substrates are to be coated in the process chamber. For this purpose, process gases are introduced into the process chamber through a suitable gas inlet element. The latter is heated so that chemical reactions can take place there. In particular, it is provided that the process gases decompose pyrolytically. First and foremost, the device consists of a mixing chamber, into which a plurality of gas lines open. The mixing chamber has a Gasumlenkeinrichtung that generates a circulating gas stream. The mixing chamber has an opening through which the circulating gas flow can pass. occurs and is passed through a pipe. The mixing chamber may be a premixing chamber if the pipe is a gas mixing pipe. In a preferred embodiment, a first Gasumlenkeinrichtung is formed as a circulation chamber, which is located in the center of the mixing chamber. The circulation chamber may have a circular cross-section. It then preferably has a diameter which is greater than the diameter of the gas outlet pipe or the gas outlet opening. However, the circulation chamber or the housing of the gas mixing device can also have a non-circular geometry, for example a polygonal floor plan. Quite generally, it is advantageous if the cross-sectional area of the circulation chamber is greater than the cross-sectional area of the gas outlet pipe or of the gas outlet opening. If a gas mixing tube adjoins the mixing chamber, the diameter is preferably also greater than the diameter of the gas mixing tube. The gas outlet opening may be located in the center of the circulation chamber. The circulation chamber may have a bottom, in the middle of which the gas outlet opening is arranged, to which the gas mixing tube adjoins. Gas guide surfaces can be arranged on the floor. These gas guide surfaces may be formed by Gasleitblechen which are mounted obliquely to the radial direction on the ground, so that an optionally pre-aligned gas flow is made to rotate. The vortex thus produced exits the opening and later into the gas mixing tube, where further Gasumlenkelemente may be located. There are preferably provided further Gasumlenkeinrichtungen. These may be surrounded by a radially outer zone. In a radially outer zone, the gas streams can be fed from the gas inlets. The second and third gas deflectors may annularly surround the circulation chamber. The second and third gas diverter means may have second and third gas diverter elements. These deflecting elements can be formed by Gasleitblechen. The Gasleitbleche are preferably designed so that they divert a radially outward to radially inwardly flowing gas flow transversely to the radial direction. The deflection can take place in the circumferential direction about the center of the mixing chamber. Preferably, the mixing chamber has arranged in a plane gas supply lines. The gas deflection can then also take place in a direction transverse to the plane. Particularly preferably, the gas flow generated by the second or third Gasumlenkeinrichtung has both a component of motion in the circumferential direction so a rotational component and a component of movement transverse to the plane in which open the gas supply lines. In a preferred embodiment, two gas deflection devices are nested radially one inside the other. They have Gasumlenkelemente acting in opposite directions. However, both Gasumlenkeinrichtungen direct the gas flow in the same transverse direction to the plane, but in opposite directions of rotation. For example, a gas diverter may impose a direction of motion component clockwise and the other a counterclockwise direction of motion component to the gas flow. A total flow flowing radially inward from an outer annular channel divides into two substantially equal partial flows, each partial flow flowing through a gas deflection device and being deflected in another direction of rotation. The gas streams deflected in opposite directions in the circumferential direction may recombine before entering the circulation chamber, where they are forced to share a common spin with which the total gas flow can enter the gas mixing tube. For example, twelve gas supply lines can be provided, which are connected in a star-shaped arrangement with an outer annular wall of the mixing chamber. Through the openings of the outer annular wall of the mixing chamber different process gases are fed into the mixing chamber at different circumferential positions. They enter into a common outer Ring channel in which the gas composition depends strongly on the circumferential position. A first mixing takes place in that the inhomogeneous gas stream is divided into two sub-streams, which is deflected in opposite directions. The gas streams leaving the second and third gas deflecting devices with different directions of rotation join together in the first gas deflecting device in which they are forced to rotate in a common direction of rotation in the course of a radial inward flow. The strongly swirling gas mixture then flows through a gas outlet opening of the bottom of the circulation chamber and into a diameter-reduced gas mixing tube, which may have a multiplicity of fourth gas deflection means, so that there takes place a further homogenization of the gas mixture. The mixing of the gas streams entering the device through the various gas supply lines can take place on two levels located one above the other. Each level forms a gas deflection volume. In each Gasumlenkvolumen are Gasumlenkelemente. It may be baffles that are arranged obliquely to a radial direction, so that they not only radially inward, but also in the circumferential direction direct the incoming gas flow, so impose on him a twist or rotation. The baffles can be flat sheets. But you can also be bent, for example, be curved in an S-shape. It is also possible to restrict the baffles so that they have a twist. As a result of this distortion, the gas flow flowing in the radial direction is deflected not only in the circumferential direction but also in the axial direction. The spaces between the baffles extending at an angle to the radial direction form flow-guiding chambers. It is advantageous if the axial height of the baffles in the flow direction, that is reduced from radially outside to radially inside. As a result, the gases can flow from one chamber into the adjacent chamber, thereby transferring the baffles. stream. There may be several, preferably two Gasumlenkvolumina arranged one above the other. The two gas volumes are separated by a separating bottom, which runs in a plane perpendicular to the axis of the device. The bottom can be located approximately halfway up the gas inlet opening, so that the gas flow entering through the gas inlet opening is divided between the two gas deflection volumes. In each of the two gas volumes, the gas is deflected in the circumferential direction. The gas deflection elements are preferably arranged so that this takes place in different directions of rotation. Thus, the gas flow flowing through the upper Gasumlenkvolumen, clockwise and the gas flow, which is fed by the lower Gasumlenkvolumen be turned counterclockwise. In a preferred embodiment, the gas stream entering through the gas inlet opening flows in the radial direction only past a gas deflecting element before the gas stream continues to flow through the gas outlet opening in the axial direction. The gas inlet openings can be arranged at a uniform angle distribution about the axis of the device. The gas inlet openings can also be located only on one side, in particular half side of the device. Preferably, however, all gas inlet openings lie in one plane. In a radially outermost annular channel into which open the gas inlet openings, one or more Gasumlenkeinrichtungen be arranged. Here, too, two Gasumlenkvolumina can be arranged one above the other, wherein the two Gasumlenkvolumina are equally supplied by the gas supply lines with gas. In each of the two Gasumlenkvolumen there is a deflection of the gases in each case a different direction of rotation.
Die erfindungsgemäße Gasmischkammer ist in Strömungsrichtung einem CVD- Reaktor vorgeordnet. Die aus dem Gasmischrohr austretende Gasströmung strömt in ein Gaseinlassorgan einer CVD-Einrichtung ein. Die erfindungsgemä- ße Gasmischvorrichtung besitzt großflächige Strömungsquerschnitte und eine Mehrf achumlenkung der in die Mischvorrichtung eingeleiteten Gase, wobei die Gase zum Teil gegeneinander strömen. Die Erfindung schafft somit eine Gasmischvorrichtung, bei der sich die Gase bei einem möglichst geringen Druckab- fall zwischen Gaseinlass und Gasauslass der Gasmischvorrichtung homogen mischen. Sämtliche Strömungsquerschnitte der Mischkammer sind größer als der Strömungsquerschnitte des mit Gasmischrohr bezeichneten Gasauslassrohres. The gas mixing chamber according to the invention is arranged upstream of a CVD reactor in the flow direction. The gas flow exiting the gas mixing tube flows into a gas inlet member of a CVD device. The inventive The gas mixing device has large-area flow cross sections and a multi-axis deflection of the gases introduced into the mixing device, the gases partly flowing against one another. The invention thus provides a gas mixing device in which the gases mix homogeneously at the lowest possible pressure drop between gas inlet and gas outlet of the gas mixing device. All flow cross sections of the mixing chamber are larger than the flow cross sections of the gas outlet tube designated gas mixing tube.
Die zuvor beschriebene Mischvorrichtung ist für Niedrigdrucke optimiert. Bevorzugt wird die Mischvorrichtung in einem Druckbereich von 0,2 mbar beschrieben. Sie ist insbesondere für einen derartigen Druckbereich ausgelegt. The mixing device described above is optimized for low pressures. Preferably, the mixing device is described in a pressure range of 0.2 mbar. It is designed especially for such a pressure range.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen: Embodiments of the invention are explained below with reference to accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels mit abgenommener eine Mischkammer 1 verschließenden Deckenplatte, 1 is a perspective view of a first embodiment with removed a mixing chamber 1 closing ceiling plate,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die in der Figur 1 dargestellte Vorrichtung, 2 is a plan view of the device shown in Figure 1,
Fig. 3 einen Schnitt gemäß der Linie III - III in Figur 1, 3 is a section along the line III - III in Figure 1,
Fig. 4 eine Darstellung gemäß Figur 3, wobei der Schnitt entlang einer Gasumlenkelemente 8 umgebenden Ringwand 11 gezogen ist, Fig. 5 eine Darstellung gemäß Figur 3, wobei der Schnitt entlang einer Gasumlenkelemente 16 umgebenden Ringwand 12 gezogen ist, 4 shows a representation according to FIG. 3, wherein the section is drawn along an annular wall 11 surrounding a gas deflection element 8, 5 shows an illustration according to FIG. 3, wherein the section is drawn along an annular wall 12 surrounding a gas deflection element 16,
Fig. 6 eine teilweise aufgebrochene perspektivische Darstellung, 6 is a partially broken perspective view,
Fig. 7 herausgelöst aus der Mischkammer eine Ringwand 12 mit daran befestigten Gasumlenkelementen 8, 16, Fig. 7 dissolved out of the mixing chamber, an annular wall 12 with attached Gasumlenkelementen 8, 16,
Fig. 8 einen aufgebrochenen Schnitt durch ein Gasmischrohr 2 und Fig. 8 shows a broken section through a gas mixing tube 2 and
Fig. 9 in perspektivischer Darstellung Gasumlenkelemente 18, wie sie im Fig. 9 in perspective Gasumlenkelemente 18, as in the
Gasmischrohr 2 angeordnet sind,  Gas mixing tube 2 are arranged,
Fig. 10 eine erste perspektivische Darstellung eines zweiten Ausführungsbei- spiels, auch hier bei abgenommenem Deckel, 10 is a first perspective view of a second embodiment, also here with the cover removed,
Fig. 11 eine Seitenansicht auf das in Figur 10 dargestellte Ausführungsbeispiel, Fig. 12 eine Draufsicht auf das in Figur 10 dargestellte Ausführungsbeispiel, Fig. 13 einen Schnitt gemäß der Linie XIII - XIII in Figur 11, Fig. 14 einen Schnitt gemäß der Linie XIV - XIV in Figur 12 10 is a side view of the embodiment shown in Figure 10, Fig. 12 is a plan view of the embodiment shown in Figure 10, Fig. 13 is a section along the line XIII - XIII in Figure 11, Fig. 14 is a section along the line XIV XIV in FIG. 12
Fig. 15 eine zweite perspektivische Darstellung des zweiten Ausführungsbeispiels mit teilweise weggebrochener Ringwand 9, eine perspektivische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels mit entfernter Decke und mit entfernten Flanschen vor den Gaszuleitungen 3, Fig. 17 eine Seitenansicht auf das in Figur 16 dargestellte Ausführungsbeispiel, 15 is a second perspective view of the second embodiment with partially broken annular wall 9, a perspective view of a third embodiment with the ceiling removed and with flanges removed in front of the gas supply lines 3, Fig. 17 is a side view of the embodiment shown in Figure 16,
Fig. 18 den Schnitt gemäß der Linie XVIII - XVIII in Figur 17, Fig. 19 den Schnitt gemäß der Linie XIX - XIX in Figur 17, 18 shows the section according to the line XVIII - XVIII in Figure 17, Figure 19 shows the section along the line XIX - XIX in Figure 17,
Fig. 20 den Schnitt gemäß der Linie XX - XX in Figur 17 und Fig. 20 shows the section along the line XX - XX in Figure 17 and
Fig. 21 eine zweite perspektivische Darstellung des dritten Ausführungsbeispiels mit teilweise weggebrochener äußeren Ringwand 9. 21 is a second perspective view of the third embodiment with partially broken outer annular wall. 9
Die in den Zeichnungen dargestellten Vorrichtungen finden Verwendung, um eine Vielzahl verschiedener Gase, die durch getrennte Gaszuleitungen 3 der Vorrichtung zugeleitet werden, homogen zu mischen, um den homogenisierten Gasstrom aus einem Gasmischrohr 2 abzuleiten. Die Vorrichtung kann an einen CVD-Reaktor angeflanscht werden. Die aus dem Gasmischrohr 2 austretende Gasmischung wird dabei in ein Gaseinlassorgan des CVD-Reaktors eingespeist, der die Gasmischung in eine Prozesskammer einleitet, in der Substrate auf einem Suszeptor aufliegen, um nach einer chemischen Zerlegung der Prozessgase bzw. einer chemischen Reaktion der Prozessgase untereinander beschichtet zu werden. The devices shown in the drawings are used to homogeneously mix a plurality of different gases supplied through separate gas supply lines 3 of the device to discharge the homogenized gas flow from a gas mixing tube 2. The device can be flanged to a CVD reactor. The gas mixture emerging from the gas mixing tube 2 is fed into a gas inlet member of the CVD reactor, which introduces the gas mixture into a process chamber in which substrates rest on a susceptor to coat each other after a chemical decomposition of the process gases or a chemical reaction of the process gases to become.
Die in den Zeichnungen dargestellten Vorrichtungen bestehen aus einer Mischkammer 1, die in der Figur 1 zu sehen ist. Die Decke 20 der Mischkammer 1 ist dort nicht dargestellt, so dass wesentliche Innereien der Mischkammer 1 erkennbar sind. Die Mischkammer besitzt ein flachzylindrisches Gehäuse mit einem kreisförmigen Grundriss. Eine Außenwandung der Mischkammer 1 bildet eine Ringwand 9 mit mehreren, beispielsweise vier, sechs, acht oder zwölf Öff- nungen. An jeder der Öffnungen ist ein Gaseinlassflansch befestigt, so dass sich insgesamt zwölf Gaszuleitungen 3 ausbilden. The devices shown in the drawings consist of a mixing chamber 1, which can be seen in the figure 1. The ceiling 20 of the mixing chamber 1 is not shown there, so that essential entrails of the mixing chamber 1 can be seen. The mixing chamber has a flat-cylindrical housing with a circular outline. An outer wall of the mixing chamber 1 forms an annular wall 9 with a plurality, for example four, six, eight or twelve openings. At each of the openings a gas inlet flange is attached, so that a total of twelve gas supply lines 3 form.
Beim ersten Ausführungsbeispiel münden die Gaszuleitungen 3 in gleichmäßiger Umfangs Verteilung in einen Ringkanal 10, dessen Außenseite von der ers- ten Ringwand 9 begrenzt ist und dessen Innenseite von einer zweiten Ringwand 11 begrenzt ist, die an der Decke 20 befestigt ist. Unter der zweiten Ringwand 11 bildet sich eine Unterströmungszone 17 aus, die nach unten vom Boden 21 der hier auch die Funktion einer Vormischkammer ausübenden Mischkammer 1 begrenzt ist. In the first embodiment, the gas supply lines 3 open in a uniform circumferential distribution in an annular channel 10, whose outer side is bounded by the first ring wall 9 and whose inner side is bounded by a second annular wall 11 which is fixed to the ceiling 20. Under the second annular wall 11, an underflow zone 17 is formed, which is bounded from the bottom 21 of the here also the function of a premixing chamber performing mixing chamber 1 down.
An die zweite Ringwand 11 schließen sich zwei radial ineinander geschachtelte Ringkanäle 13, 15 an. Der dritte Ringkanal 13 wird in Radialaußenrichtung von der zweiten Ringwand und in Radialinnenrichtung von einer dritten Ringwand 12 begrenzt. Die dritte Ringwand 12 besitzt sowohl zur Decke 20 hin als auch zum Boden hin einen Freiraum. Die dritte Ringwand 12 umgibt den dritten Ringkanal 15, der auf der radial innen liegenden Seite von einer vierten Ringwand 14 umgeben ist. Die vierte Ringwand 14 ist mit dem Boden 21 der Mischkammer 1 verbunden und ist von der Decke 20 beabstandet. Im zweiten Ringkanal 13 und im dritten Ringkanal 15 befinden sich jeweils in etwa gleich gestaltete zweite Gasumlenkelemente 8 und dritte Gasumlenkelemente 16. Die zweiten Gasumlenkelemente 8 befinden sich im zweiten Ringkanal 13 und sind schräg zur Zentrumsachse der zylindrischen Mischkammer 1 angeordnet. Sie sind in der Lage, einen vom Ringkanal 10 in die Unterströmungszone 17 einströmenden Gasstrom, der durch den zweiten Ringkanal 13 von unten nach oben strömt im Gegenuhrzeigersinn umzulenken. Sie geben dem durch den zweiten Ringkanal 13 strömenden Gasstrom somit einen in den Gegenuhrzeigersinn gerichteten Drehimpuls. Die dritten Gasumlenkelemente 16, die im dritten Ringkanal 15 angeordnet sind, sind ebenfalls in der Lage, den von unten nach oben den dritten Ringkanal 15 durchströmenden Gasstrom auch in Umf angsrichtung umzulenken. Die auch hier von Leitblechen gebildeten dritten Gasumlenkelemente 16 zwingen dem Gasstrom allerdings eine Drehrichtung im Uhrzeigersinn auf. At the second annular wall 11, two radially nested annular channels 13, 15 close. The third annular channel 13 is delimited in the radial outer direction by the second annular wall and in the radial direction by a third annular wall 12. The third annular wall 12 has both the ceiling 20 and towards the ground a space. The third annular wall 12 surrounds the third annular channel 15, which is surrounded on the radially inner side by a fourth annular wall 14. The fourth annular wall 14 is connected to the bottom 21 of the mixing chamber 1 and is spaced from the ceiling 20. The second gas deflecting elements 8 are located in the second annular channel 13 and are oblique to the center axis of the cylindrical mixing chamber 1. In the second annular channel 13 and in the third annular channel 15 are located approximately identically designed second Gasumlenkelemente 8 and third Gasumlenkelemente arranged. You are able to deflect a flowing from the annular channel 10 in the underflow zone 17 gas flow flowing through the second annular channel 13 from bottom to top in the counterclockwise direction. They thus give the gas stream flowing through the second annular channel 13 an angular momentum directed in the counterclockwise direction. The third Gasumlenkelemente 16, which are arranged in the third annular channel 15, are also able to redirect the bottom of the third annular channel 15 by flowing gas stream in Umf angsrichtung. However, the third Gasumlenkelemente 16 formed here by baffles force the gas flow, however, a direction of rotation in a clockwise direction.
Die Unterströmungszone 17 und die Einlassquerschnitte des zweiten und dritten Ringkanals 13, 15 sind so ausgestaltet, dass durch die beiden Ringkanäle 13, 15 in etwa gleiche Gasströme fließen. Der vom ersten Ringkanal 10 in die Unterströmungszone 17 einströmende Gasstrom wird somit in zwei in etwa gleich große Teilgasströme aufgeteilt, die beide nebeneinander in Achsrichtung nach oben voneinander verschiedene Ringkanäle 13, 15 durchströmen und dabei in entgegengesetzte Richtungen gedreht werden.  The underflow zone 17 and the inlet cross sections of the second and third annular channels 13, 15 are designed such that approximately equal gas flows flow through the two annular channels 13, 15. The flowing from the first annular channel 10 in the underflow zone 17 gas stream is thus divided into two approximately equal partial gas flows, both side by side in the axial direction upwardly different ring channels 13, 15 flow through and are rotated in opposite directions.
In einer Zone unmittelbar oberhalb des zweiten Ringkanals 13 und des dritten Ringkanals 15 bildet sich eine stark verwirbelte Zone aus, in der zwei Gasströme gegeneinander strömen. Dies führt zu einer starken Durchmischung der beiden Gasströme. In a zone immediately above the second annular channel 13 and the third annular channel 15, a strongly swirled zone is formed, in which two gas streams flow against each other. This leads to a strong mixing of the two gas streams.
Es findet also zunächst in einer Ringkammer 10 eine im Wesentlichen radiale Gasströmung statt und in den radial innen liegenden Ringkanälen 13, 15 eine axiale Gasumlenkung. Der sich wieder vereinigte Gasstrom strömt sodann radial einwärts in eine Zirkulationskammer 4. Die Zirkulationskammer 4 besitzt einen Boden 7, der auf dem Niveau des oberen Randes der vierten Ringwand 14 verläuft. Der Boden 7 ist mit dem Rand der oberen Ringwand 14 verbunden. Die Decke der Zirkulati- onskammer 4 wird von der Decke 20 der Mischkammer 1 gebildet. Thus, initially in an annular chamber 10 a substantially radial gas flow takes place and in the radially inner annular channels 13, 15 an axial gas deflection. The recombined gas stream then flows radially inwardly into a circulation chamber 4. The circulation chamber 4 has a bottom 7 which extends at the level of the upper edge of the fourth annular wall 14. The bottom 7 is connected to the edge of the upper ring wall 14. The ceiling of the circulation chamber 4 is formed by the ceiling 20 of the mixing chamber 1.
Den Figuren 1 und 2 ist zu entnehmen, dass sich zwischen dem Boden 7 und der Decke 20 erste Gasumlenkelemente 5 befinden. Es handelt sich dabei um stegartige Leitbleche, die sowohl mit der Decke 20 als auch mit dem Boden 7 verbunden sind. Die Leitbleche 5 verlaufen schräg zu einer Radialrichtung bezogen auf das Zentrum der Mischkammer 1. Ein von radial außen in Richtung auf das Zentrum strömender Gasstrom wird somit zu einem sich im Uhrzeigersinn drehenden Wirbel. Mit diesem Wirbel tritt der Gasstrom durch eine Gasaustrittsöffnung 6 in eine unter dem Boden 7 angeordnete Kammer 19. An die Kammer 19 schließt sich ein Gasaustrittsrohr 2 an. Der Innendurchmesser der Öffnung 6 entspricht im Wesentlichen dem Durchmesser des Gasaustrittsrohres 2. FIGS. 1 and 2 show that first gas deflecting elements 5 are located between the floor 7 and the ceiling 20. These are web-like baffles which are connected both to the ceiling 20 and to the floor 7. The baffles 5 extend obliquely to a radial direction with respect to the center of the mixing chamber 1. A gas flow flowing radially outwards in the direction of the center thus becomes a swirling clockwise rotating swirl. With this vortex, the gas flow passes through a gas outlet opening 6 in a arranged under the bottom 7 chamber 19. At the chamber 19, a gas outlet pipe 2 connects. The inner diameter of the opening 6 substantially corresponds to the diameter of the gas outlet pipe 2.
Im Gasmischrohr 2 befinden sich vierte Gasumlenkelemente 18, die ebenfalls von Leitblechen ausgebildet sind und die in der Lage sind, dem durch das Gasmischrohr 2 strömenden Gas einen Wirbel aufzuzwingen. Die Gasmischkammer übernimmt bei diesem Ausführungsbeispiel auch die Funktion einer Vormischkammer, da sich an die Gasaustrittsöffnung 22, durch die das vorgemischte Gas die Kammer 19 verlässt, sich weitere Gasumlenkelemente 18 eines Gasmischrohres 2 anschließen. In the gas mixing tube 2 are fourth Gasumlenkelemente 18, which are also formed by baffles and which are able to impose a vortex to the gas flowing through the gas mixing tube 2 gas. In this exemplary embodiment, the gas mixing chamber also performs the function of a premixing chamber, since further gas deflection elements 18 of a gas mixing tube 2 adjoin the gas outlet opening 22, through which the premixed gas leaves the chamber 19.
Die Mantelwand des Gasmischrohres 2 kann temperiert werden. Das in den Figuren 10 bis 15 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel besitzt ein topfförmiges Gehäuse mit einem ebenen Boden 21 und einem parallel dazu verlaufenden, in den Figuren jedoch nicht dargestellten Deckel. Eine sich auf einer Kreislinie erstreckende Außenwandung 9 besitzt eine Vielzahl radialer Öffnun- gen, die jeweils eine Gaszuleitung 3 ausbilden. An den Öffnungen sitzenThe jacket wall of the gas mixing tube 2 can be tempered. The second embodiment shown in Figures 10 to 15 has a cup-shaped housing with a flat bottom 21 and a parallel extending, but not shown in the figures cover. An outer wall 9 extending on a circular line has a multiplicity of radial openings which in each case form a gas feed line 3. Sitting at the openings
Flanschabschnitte, an die Leitungen angeflanscht werden können. Das Innere des zylinderförmigen Gehäuses bildet eine Zirkulationskammer 4 aus. Die Öffnungsquerschnitte der Gaszuleitungen 3 erstrecken sich nahezu über die gesamte axiale Höhe der Zirkulationskammer 4. In der Mitte der Zirkulations- kammer befindet sich eine Bodenplatte 7, die einen kreisringförmigen Grund- riss aufweist. Sie besitzt in der Mitte eine Gasdurchtrittsöffnung 6. Der Boden 7 befindet sich mittig zwischen dem Boden 21 und der nicht dargestellten Decke und verläuft parallel dazu. Die äußere Randkante 7' des Bodens 7 geht etwa durch die Mitte einer jeden Gaszuleitung 3. Der Rand 7' besitzt einen radialen Abstand zur Innenoberfläche der Ringwand 9. Flange sections to which pipes can be flanged. The interior of the cylindrical housing forms a circulation chamber 4. The opening cross-sections of the gas supply lines 3 extend almost over the entire axial height of the circulation chamber 4. In the middle of the circulation chamber is a bottom plate 7, which has a circular ground plan. It has in the middle of a gas passage opening 6. The bottom 7 is located centrally between the bottom 21 and the ceiling, not shown, and extends parallel thereto. The outer peripheral edge 7 'of the bottom 7 passes approximately through the middle of each gas inlet 3. The edge 7' has a radial distance to the inner surface of the annular wall. 9
Der Raum oberhalb des Zwischenbodens 7 bildet ein erstes Gasumlenkvolumen. Der Raum unterhalb des Zwischenbodens 7 bildet ein zweites Gasumlenkvolumen. In beide Gasumlenkvolumina strömt durch die Gaszuleitungen 3 in etwa der selbe Gasfluss ein. The space above the intermediate bottom 7 forms a first Gasumlenkvolumen. The space below the intermediate bottom 7 forms a second Gasumlenkvolumen. In both Gasumlenkvolumina flows through the gas supply lines 3 in about the same gas flow.
An dem Zwischenboden 7 sind auf der Oberseite Gasumlenkelemente 5 und an der Unterseite Gasumlenkelemente 23 angebracht. Die Gasumlenkelemente 5, 23 besitzen eine S-förmige Gestalt und sind mit einer Längskante mit dem Zwi- schenboden 7 verbunden. Eine dieser Längskante gegenüberliegende Längskante 5' bzw. 23' verläuft geneigt. Dies verleiht dem Gasumlenkelement 5, 23 eine keilförmige Gestalt. Die nach stromaufwärts, also zur Gaszuleitung 3 ge- wandte Stirnseite 5"', 23"' hat eine größere axiale Länge als die zur Gasdurch- trittsöffnung 6 gewandte Stirnseite 5", 23". At the intermediate bottom 7 Gasumlenkelemente 5 and at the bottom Gasumlenkelemente 23 are mounted on the top. The Gasumlenkelemente 5, 23 have an S-shaped configuration and are connected with a longitudinal edge to the intermediate bottom 7. One of these longitudinal edges opposite longitudinal edge 5 'and 23' is inclined. This gives the Gasumlenkelement 5, 23 a wedge-shaped shape. The upstream, ie to the gas supply 3 turned end face 5 "', 23"' has a greater axial length than the gas passage opening 6 facing end face 5 ", 23".
Die Gasumlenkelemente 5, 23 der beiden Gasumlenkvolumen sind so angeord- net, dass sie gegensinnig drehende Gasströme erzeugen. Das in den Figuren oben liegende Gasumlenkvolumen erzeugt mit seinen Gasumlenkelementen 5 einen Gasstrom im Gegenuhrzeigersinn. Das darunter liegende Gasumlenkvolumen erzeugt mit seinen Gasumlenkelementen 23 einen im Uhrzeigersinn gerichteten Gasstrom. Aus der Figur 15 ist zu entnehmen, dass vor der Mündung einer jeden Gaszuleitung 3 die längere Stirnseite 5"', 23"' eines Gasumlenkelementes 23, 5 liegt. The Gasumlenkelemente 5, 23 of the two Gasumlenkvolumen are arranged so net that they generate opposing rotating gas streams. The Gasumlenkvolumen lying in the figures above generated with its Gasumlenkelementen 5 a gas flow in the counterclockwise direction. The underlying Gasumlenkvolumen generated with its Gasumlenkelementen 23 a clockwise gas flow. From the figure 15 it can be seen that before the mouth of each gas inlet 3, the longer end face 5 "', 23"' of Gasumlenkelementes 23, 5 is located.
In dem sich die Gasumlenkelemente 5, 23 in Strömungsrichtung, also von radial außen nach radial innen in axialer Richtung verjüngen, können die durch die Gaseintrittsöffnungen 3 eintretenden Gase über die Gasumlenkelemente 5, 23 teilweise hinwegströmen, bevor sie in Achsrichtung durch die Gasaustrittsöffnungen 6, 22 aus der Zirkulationskammer 4 austreten. In which the gas deflecting elements 5, 23 taper in the axial direction in the flow direction, ie from radially outside to radially inside, the gases entering through the gas inlet openings 3 can partially flow away via the gas deflecting elements 5, 23 before they pass through the gas outlet openings 6, 22 in the axial direction emerge from the circulation chamber 4.
Die Gasumlenkelemente 5, 23 erstrecken sich ununterbrochen von der Gaszu- leitung 3 bis zur Gasdurchtrittsöffnung 6 bzw. zur Gasaustrittsöffnung 22. Die Gasdurchtrittsöffnung 6 und die Gasaustrittsöffnung 22 liegen axial übereinander. Die Mischung der Gase in der Zirkulationskammer 4 wird somit durch lediglich eine Gasumlenkstufe, die jeweils nur ein in Radialrichtung wirkendes Gasumlenkelement 5, 23 besitzt, bewirkt. The Gasumlenkelemente 5, 23 extend continuously from the Gaszu- line 3 to the gas passage opening 6 and the gas outlet opening 22. The gas passage opening 6 and the gas outlet opening 22 are axially superimposed. The mixture of the gases in the circulation chamber 4 is thus effected by only one Gasumlenkstufe, each having only one radially acting Gasumlenkelement 5, 23.
In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Gasumlenkelemente 5, 23 nicht nur um eine Achse gebogen, sondern auch quer dazu, beispielsweise um eine Radialachse gewunden, so dass die Gasumlenkelemente 5, 23 dem umgelenkten Gasstrom nicht nur eine Stromrichtungskomponente in Umfangs- richtung, sondern auch eine Stromrichtungskomponente in Axialrichtung geben. Die Leitbleche 5, 23 bilden hier einen Satz jeweils gleich gestalteter Gasumlenkelemente, die sich zwischen der Gaseintrittsöffnung 3 und der Gasaustrittsöffnung 6, 22 erstrecken. Zwischen jeweils einer Gaseintrittsöffnung 3 und der radial innen liegenden Gasaustrittsöffnung 6, 22 erstreckt sich nur ein Gasumlenkelement 5, 23. In an embodiment not shown, the Gasumlenkelemente 5, 23 are not only bent around an axis, but also transversely thereto, for example, wound around a radial axis, so that the Gasumlenkelemente 5, 23 the diverted gas flow not only a directional component in the circumferential direction, but also a directional component in the axial direction. The baffles 5, 23 here form a set of the same gas deflection elements, which extend between the gas inlet opening 3 and the gas outlet opening 6, 22. Between each of a gas inlet opening 3 and the radially inner gas outlet opening 6, 22, only a Gasumlenkelement 5, 23 extends.
Das in den Figuren 16 bis 21 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel ähnelt hinsichtlich der radialen Aufteilung der Mischkammer 1 in mehrere in Radialrichtung hintereinander angeordnete Mischzonen in Form von Ringkanälen 10, 13, 15 und einer zentralen Zirkulationskammer 4 dem ersten Ausführungsbeispiel. Der Gaseintritt erfolgt allerdings ähnlich dem Gaseintritt des in den Figuren 10 bis 15 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiels. The third exemplary embodiment illustrated in FIGS. 16 to 21 is similar to the first exemplary embodiment with regard to the radial division of the mixing chamber 1 into a plurality of mixing zones arranged one behind the other in the radial direction in the form of annular channels 10, 13, 15 and a central circulation chamber 4. The gas inlet, however, is similar to the gas inlet of the second embodiment shown in Figures 10 to 15.
Auch dieses Ausführungsbeispiel besitzt einen kreisscheibenförmigen Boden 21 mit einer zentralen Gasaustrittsöffnung 22, an die sich ein nicht dargestelltes Gasaustrittsrohr 2 anschließen kann. Die Seitenwandung der Mischkammer wird von einer zylinderförmigen Wand 9 ausgebildet. Diese Ringwand besitzt eine Vielzahl von kreisförmigen Öffnungen, die sich im Wesentlichen über die gesamte axiale Höhe der Ringwand 9 erstrecken. Ein nicht dargestellter Deckel verschließt die Mischkammer 1 und verläuft parallel zum Boden 21. Also, this embodiment has a circular disk-shaped bottom 21 with a central gas outlet opening 22, to which a not shown gas outlet pipe 2 can connect. The side wall of the mixing chamber is formed by a cylindrical wall 9. This annular wall has a plurality of circular openings which extend substantially over the entire axial height of the annular wall 9. An unillustrated lid closes the mixing chamber 1 and runs parallel to the bottom 21st
Die Gaszuleitungen 3 münden in einen äußeren Ringkanal 10. Durch einen Zwischenboden 26 ist der äußere Ringkanal 10 in zwei übereinander liegende Gasumlenkvolumina aufgeteilt. In jedem der beiden Gasumlenkvolumina be- finden sich im Wesentlichen gleichgestaltete Gasumlenkelemente 23, 24, 25. Die Gasumlenkelemente 23, 24, 25 sind so angeordnet, dass sie dem in Radialrichtung durch die Gaszuleitung 3 einströmenden Gasstrom eine Bewegungskomponente in Umfangsrichtung aufzwingen. Dabei erzeugen die beiden Gasum- lenkvolumina entgegengesetzt drehende Rotationsströmungen. The gas supply lines 3 open into an outer annular channel 10. By an intermediate bottom 26 of the outer annular channel 10 is divided into two superposed Gasumlenkvolumina. In each of the two gas deflection volumes The gas deflection elements 23, 24, 25 are arranged so that they impose a component of motion in the circumferential direction to the gas flow flowing in the radial direction through the gas supply line 3. The two gas deflection volumes generate oppositely rotating rotational flows.
Auch hier fluchten die radial nach außen weisenden Stirnrandkanten der Gasumlenkelemente 23 der beiden übereinander liegenden Gasumlenkvolumina miteinander und kreuzen die Gaszuleitung 3 durch ihren Mittelpunkt. Durch den Mittelpunkt der Gaszuleitung 3 verläuft auch der Zwischenboden 26. Ein radial äußerer Abschnitt jedes Gasumlenkelementes 23 wird von einem im Wesentlichen gradlinig verlaufenden Leitblech ausgebildet. Das Leitblech verläuft schräg zur Radialrichtung. An das sich über die gesamte axiale Höhe des Gasumlenkvolumen erstreckende Leitblech 23 schließt sich ein ebenfalls über die gesamte Höhe verlaufender leicht gewölbter Abschnitt 25 an. Der Abschnitt 25 verläuft in etwa auf einer Kreisbogenlinie um das Zentrum der Mischkammer 1. An den gradlinigen Abschnitt 23 des Gasumlenkelementes schließt sich ein Bogenabschnitt 24 an, der sich nur über die halbe axiale Höhe des Gasumlenkvolumens erstreckt. Das Ende 24' des bogenförmig verlaufenden Gasumlenk- elementes 24 verläuft etwa in Radialrichtung und ist mit einer Ringwand 11 verbunden. Die Ringwand 11 trägt auf ihrer zum Zentrum weisenden Seite Gasumlenkbleche 8, die den in eine Unter Strömungszone 17 der Ringwand 11 einströmenden Gasstrom nach oben und im Gegenuhrzeigersinn umlenkt. Zwischen einer Ringwand 14 und der Ringwand 11 bildet sich somit ein zweiter Ringkanal 13 aus. Again, the radially outwardly facing end edge edges of the Gasumlenkelemente 23 of the two superimposed Gasumlenkvolumina aligned with each other and cross the gas supply line 3 through its center. Through the center of the gas supply line 3 and the intermediate bottom 26 extends. A radially outer portion of each Gasumlenkelementes 23 is formed by a substantially rectilinear guide plate. The baffle extends obliquely to the radial direction. At the over the entire axial height of the Gasumlenkvolumen extending guide plate 23 is followed by a likewise extending over the entire height slightly curved portion 25 at. The section 25 extends approximately on a circular arc around the center of the mixing chamber 1. The straight section 23 of the Gasumlenkelementes an arc section 24 connects, which extends only over half the axial height of the Gasumlenkvolumens. The end 24 'of the arcuate Gasumlenk- element 24 extends approximately in the radial direction and is connected to an annular wall 11. The annular wall 11 carries on its side facing the center side Gasumlenkbleche 8, which deflects the flowing into a lower flow zone 17 of the annular wall 11 gas flow upwards and counterclockwise. Between a ring wall 14 and the annular wall 11 thus forms a second annular channel 13.
In Achsrichtung unterhalb des zweiten Ringkanals 13 befindet sich ein dritter Ringkanal 15, der zum Zentrum hin von der Ringwand 14 und nach radial au- ßen von einer dritten Ringwand 12 begrenzt ist. Diese dritte Ringwand 12 ist mit Gasumlenkelementen 24 des unteren Gasumlenkvolumens verbunden und ist vom Boden 21 beabstandet, so dass sich eine Unterströmungszone 17' ausbildet, durch die Gas hindurchtreten kann, um in den dritten Ringkanal 15 ein- zutreten und anschließend in den zweiten Ringkanal 13. Im Ringkanal 13 findet somit eine Durchmischung des in das untere Gasumlenkvolumen eingetretenen Gases mit dem in das obere Gasumlenkvolumen eingetretenen Gases statt. Die Mischung strömt oben aus dem zweiten Ringkanal 13 aus und in Radialeinwärtsrichtung, wo eine zentrale weitere Zirkulationskammer 4 angeordnet ist. Die Zirkulationskammer 4 entspricht von ihrem Aufbau her im Wesentlichen der im ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Zirkulationskammer, wobei jedoch hier die, die Gasumlenkelemente 5 ausbildenden Gasleitbleche in der Ebene des Bodens 7 gewölbt sind. Sie verleihen dem aus dem Ringkanal 13 ausströmenden Gas einen im Uhrzeigersinn gerichteten Drall. Das Gas verlässt durch die Gasdurchtrittsöffnung 6 die oberste Ebene und gelangt in einer wirbelnden Axialströmung in die zentrale Kammer 19, deren Boden 21 die Gasaustrittsöffnung 22 aufweist, an die sich ein nicht dargestelltes Gasaustrittsrohr anschließt. Die vorstehenden Ausführungen dienen der Erläuterung der von der Anmeldung insgesamt erfassten Erfindungen, die den Stand der Technik zumindest durch die folgenden Merkmalskombinationen jeweils eigenständig weiterbilden, nämlich: Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die erste Gasumlenkeinrichtung 4, 5,18, 23, 24, 25 in der Mischkammer 1 angeordnet ist. Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Gasumlenkeinrichtung 4, 5 eine Zirkulationskammer 4 aufweist, mit einer Kammerquerschnittsfläche, die größer ist als die Querschnittsfläche des Gasaustrittsrohres 2 oder der Gasaustrittsöffnung 6, 22. In the axial direction below the second annular channel 13 is a third annular channel 15, the center of the ring wall 14 and radially outward ßen of a third annular wall 12 is limited. This third annular wall 12 is connected to Gasumlenkelementen 24 of the lower Gasumlenkvolumens and is spaced from the bottom 21, so that an underflow zone 17 'is formed, can pass through the gas to enter the third annular channel 15 and then into the second annular channel thirteenth In the annular channel 13 there is thus a thorough mixing of the gas entering the lower gas deflection volume with the gas entering the upper gas deflection volume. The mixture flows out of the top of the second annular channel 13 and in the radial inward direction, where a central further circulation chamber 4 is arranged. The circulation chamber 4 corresponds in terms of its structure substantially to the circulation chamber described in the first embodiment, but here, the, the gas deflecting 5 forming gas baffles are curved in the plane of the bottom 7. They give the gas flowing out of the annular channel 13 a clockwise directed twist. The gas leaves through the gas passage opening 6, the topmost level and enters in a swirling axial flow in the central chamber 19, the bottom 21, the gas outlet opening 22, to which an unillustrated gas outlet pipe is connected. The above explanations serve to explain the inventions as a whole, which in each case independently develop the prior art at least by the following combinations of features, namely: a device which is characterized in that the first gas deflecting device 4, 5, 18, 23, 24, 25 is arranged in the mixing chamber 1. A device, which is characterized in that the gas deflecting device 4, 5 has a circulation chamber 4, with a chamber cross-sectional area which is greater than the cross-sectional area of the gas outlet tube 2 or the gas outlet opening 6, 22nd
Eine Vorrichtung gekennzeichnet durch eine erste Gasaustrittsöffnung 6, die im Zentrum des Bodens 7 der Zirkulationskammer 4 angeordnet ist und die in das Gasaustrittsrohr 2 mündet. Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Gasumlenkeinrichtung 4, 5 Gasleitflächen 5, 18, 23, 24, 25 aufweist, um einem radial in die Zirkulationskammer 4 einströmenden Gasstrom eine Verwirbelung aufzuzwingen, wobei die Gasleitflächen 5, 18, 23, 24, 25 insbesondere von an einem Boden 7, 21, 26 befestigten Stegen ausgebildet sind. A device characterized by a first gas outlet opening 6, which is arranged in the center of the bottom 7 of the circulation chamber 4 and which opens into the gas outlet pipe 2. A device, characterized in that the Gasumlenkeinrichtung 4, 5 Gasleitflächen 5, 18, 23, 24, 25 in order to impose a swirling radially into the circulation chamber 4 gas flow, wherein the Gasleitflächen 5, 18, 23, 24, 25 are formed in particular of at a bottom 7, 21, 26 fixed webs.
Eine Vorrichtung gekennzeichnet durch erste, zweite und/ oder dritte Gasumlenkelemente 5, 8, 16, 23, 24, 25, mit denen die in eine radial außen liegende Zone 10 der Mischkammer 1 eingespeisten Gasströme quer zur Radialrichtung umgelenkt werden. A device characterized by first, second and / or third Gasumlenkelemente 5, 8, 16, 23, 24, 25, with which the fed into a radially outer zone 10 of the mixing chamber 1 gas flows are deflected transversely to the radial direction.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die in eine radial außen liegende Zone 10 der Mischkammer 1 eingespeisten Gasströme in Umfangsrich- tung umgelenkt werden und/ oder dass mittels zwei Gasumlenkeinrichtungen 8, 13; 15, 16 zwei Gasströme erzeugt werden, wobei einer im Uhrzeigersinn und/ oder einer im Gegenuhrzeigersinn umgelenkt wird und zumindest einer in Radialrichtung in die Zirkulationskammer 4 einströmt. Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die zweiten und/ oder dritten Gasumlenkelemente 8, 16, 23, 24, 25 jeweils einem Ringkanal 13, 15 zugeordnet sind. Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Vielzahl von Gaszuleitungen 3 sternförmig in einen radial äußeren Ringkanal 10 münden, an den sich in Radialeinwärtsrichtung eine Unterströmungszone 17, 17' anschließt, wobei sich der aus dem Ringkanal 10 kommende Gasstrom in im Wesentlichen gleicher Volumen Verteilung auf zwei Gasströme aufteilt, die jeweils durch ei- nen Ringkanal 13, 15 mit zweiten und dritten Gasumlenkeinrichtungen 8, 13; 15, 16 strömen, sich stromabwärts der Ringkanäle 13, 15 wieder vereinigen und von radial außen her in die Zirkulationskammer 4 einströmen. A device, which is characterized in that the gas streams fed into a radially outer zone 10 of the mixing chamber 1 are deflected in the circumferential direction and / or that by means of two Gasumlenkeinrichtungen 8, 13; 15, 16 two gas streams are generated, wherein one is deflected in a clockwise direction and / or a counterclockwise direction and at least one flows into the circulation chamber 4 in the radial direction. A device, which is characterized in that the second and / or third Gasumlenkelemente 8, 16, 23, 24, 25 are each associated with an annular channel 13, 15. A device which is characterized in that a plurality of gas supply lines 3 open in a star-shaped manner into a radially outer annular channel 10, to which an underflow zone 17, 17 'adjoins in radial inward direction, whereby the gas stream coming from the annular channel 10 is of substantially equal volume Distribution divided into two gas streams, each by an annular channel 13, 15 with second and third Gasumlenkeinrichtungen 8, 13; 15, 16 flow, reunite downstream of the annular channels 13, 15 and flow from radially outside into the circulation chamber 4.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Gaszuleitungen in einer gemeinsamen Ebene liegen und um die Zirkulationskammer 4 herum angeordnet sind, wobei die Achse des Gasaustrittsrohres 2 senkrecht zu dieser Ebene verläuft. A device, characterized in that the gas supply lines lie in a common plane and are arranged around the circulation chamber 4, wherein the axis of the gas outlet tube 2 is perpendicular to this plane.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass im Gasaustrittsrohr 2 vierte Gasumlenkelemente 18 angeordnet sind. A device which is characterized in that fourth gas deflecting elements 18 are arranged in the gas outlet pipe 2.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Gasumlenkelemente 5 Leitbleche sind, die eine axiale Höhe aufweisen, die sich von radial außen nach radial innen vermindert. A device which is characterized in that the Gasumlenkelemente 5 baffles having an axial height, which decreases from radially outside to radially inside.
Eine Vorrichtung gekennzeichnet durch zwei Gasumlenkvolumina, in die die Gaszuleitungen 3 münden, wobei die Gasumlenkvolumina in Achsrichtung durch einen Boden 26, 7 voneinander getrennt sind und jeweils Gasumlenkele- mente 5, 23, 24, 25 aufweisen, mit denen der radial in das jeweilige Gasumlenkvolumen einströmende Gasstrom in eine Drehbewegung um die Achse umgelenkt wird, wobei die Gasumlenkelemente 5, 23, 24, 25 der verschiedenen Gasumlenkvolumina Gasströmungen in verschiedene Drehrichtungen erzeugen. A device characterized by two Gasumlenkvolumina into which the gas supply lines 3 open, wherein the Gasumlenkvolumina in the axial direction by a bottom 26, 7 are separated from each other and each Gasumlenkele 5, 23, 24, 25, with which the radially flowing into the respective Gasumlenkvolumen gas flow is deflected in a rotational movement about the axis, the Gasumlenkelemente 5, 23, 24, 25 of the different Gasumlenkvolumina gas flows generate in different directions.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass zwischen Gaszuleitung 3 und Gasaustrittsöffnung 6, 22 jeweils nur ein Satz gleichgestalteter Gasumlenkelement 5, 23 angeordnet ist. Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, das Gasumlenkelement 5, 23, 24, 25 eine Bogenform aufweist. A device which is characterized in that between the gas supply line 3 and the gas outlet opening 6, 22 only one set of identically designed Gasumlenkelement 5, 23 is arranged. A device characterized in that the gas deflecting element 5, 23, 24, 25 has an arcuate shape.
Die Verwendung einer Vorrichtung der zuvor beschriebenen Art bei einem Totaldruck von weniger als 10 mbar, bevorzugt kleiner als 1 mbar, bevorzugt bei 0,2 mbar. The use of a device of the type described above at a total pressure of less than 10 mbar, preferably less than 1 mbar, preferably at 0.2 mbar.
Alle offenbarten Merkmale sind (für sich, aber auch in Kombination untereinander) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/ beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren mit ihren Merkmalen eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen. Bezugszeichenliste All disclosed features are essential to the invention (individually, but also in combination with one another). The disclosure of the associated / attached priority documents (copy of the prior application) is hereby also incorporated in full in the disclosure of the application, also for the purpose of including features of these documents in claims of the present application. The subclaims characterize with their features independent inventive developments of the prior art, in particular to make on the basis of these claims divisional applications. LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Mischkammer 22 Gasaustrittsöffnung1 mixing chamber 22 gas outlet opening
2 Gasmischrohr/ Gasaustrittsrohr 23 Gasumlenkelement2 gas mixing tube / gas outlet tube 23 Gasumlenkelement
3 Gaszuleitung 23' Längskante 3 gas supply line 23 'longitudinal edge
4 Zirkulationskammer 23" Stirnseite  4 circulation chamber 23 "front side
5 Gasumlenkelement (erstes) 23'" Stirnseite  5 Gasumlenkelement (first) 23 '"front side
5' Längskante 24 Gasumlenkelement 5 'longitudinal edge 24 Gasumlenkelement
5" Stirnseite 24' Ende 5 "front side 24 'end
5'" Stirnseite 25 Gasumlenkelement 5 '' end 25 Gasumlenkelement
6 Gasaustrittsöffnung 26 Boden 6 gas outlet opening 26 floor
7 Boden  7 soil
7' Rand  7 'edge
8 Gasumlenkelement (zweites)  8 gas deflector (second)
9 Ringwand (erste)  9 ring wall (first)
10 Ringkanal (erster)  10 ring channel (first)
11 Ringwand (zweite)  11 ring wall (second)
12 Ringwand (dritte)  12 ring wall (third)
13 Ringkanal (zweiter)  13 ring channel (second)
14 Ringwand (vierte)  14 ring wall (fourth)
15 Ringkanal (dritter)  15 ring channel (third)
16 Gasumlenkelement (drittes)  16 gas deflector (third)
17 Unterströmungszone  17 underflow zone
17' Umströmungszone  17 'flow zone
18 Gasumlenkelement (viertes)  18 gas deflector (fourth)
19 Kammer  19 chamber
20 Decke  20 blanket
21 Boden  21 floor

Claims

ANSPRÜCHE EXPECTATIONS
1. Vorrichtung zum Zusammenmischen mehrerer Gase, mit einer Mehrzahl von Gaszuleitungen (3), die in eine Mischkammer (1) münden, mit einer Gasumlenkeinrichtung (4, 5, 18, 23, 24, 25) um einen zirkulierenden Gasstrom zu erzeugen und mit einer Gasaustrittsöffnung (6, 22) oder einem Gasaustrittsrohr (2), in das die Gasaustrittsöffnung (22) mündet, aus der die durch die Gaszuleitungen (3) in die Mischkammer (1) eingespeisten Gasströme aus der Mischkammer (1) ausströmen, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gasumlenkeinrichtung (4, 5,18, 23, 24, 25) in der Mischkammer (1) angeordnet ist. 1. Device for mixing several gases together, with a plurality of gas supply lines (3) which open into a mixing chamber (1), with a gas deflection device (4, 5, 18, 23, 24, 25) to generate a circulating gas stream and with a gas outlet opening (6, 22) or a gas outlet pipe (2), into which the gas outlet opening (22) opens, from which the gas streams fed into the mixing chamber (1) through the gas supply lines (3) flow out of the mixing chamber (1), characterized that the first gas deflection device (4, 5, 18, 23, 24, 25) is arranged in the mixing chamber (1).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasumlenkeinrichtung (4, 5) eine Zirkulationskammer (4) aufweist, mit einer Kammerquerschnittsfläche, die größer ist als die Querschnittsfläche des Gasaustrittsrohres (2) oder der Gasaustrittsöffnung (6, 22). 2. Device according to claim 1, characterized in that the gas deflection device (4, 5) has a circulation chamber (4) with a chamber cross-sectional area that is larger than the cross-sectional area of the gas outlet pipe (2) or the gas outlet opening (6, 22).
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine erste Gasaustrittsöffnung (6), die im Zentrum des Bodens (7) der Zirkulationskammer (4) angeordnet ist und die in das Gasaustrittsrohr (2) mündet. 3. Device according to one of the preceding claims, characterized by a first gas outlet opening (6) which is arranged in the center of the bottom (7) of the circulation chamber (4) and which opens into the gas outlet pipe (2).
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasumlenkeinrichtung (4, 4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the gas deflection device (4,
5) Gasleitflächen (5, 18, 23, 24, 25) aufweist, um einem radial in die Zirkulationskammer (4) einströmenden Gasstrom eine Verwirbelung aufzuzwingen, wobei die Gasleitflächen (5, 18, 23, 24, 25) insbesondere von an einem Boden (7, 21, 26) befestigten Stegen ausgebildet sind. 5) has gas guide surfaces (5, 18, 23, 24, 25) in order to impose turbulence on a gas stream flowing radially into the circulation chamber (4), the gas guide surfaces (5, 18, 23, 24, 25) in particular on a floor (7, 21, 26) attached webs are formed.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch erste, zweite und/ oder dritte Gasumlenkelemente (5, 8, 16, 23, 24, 25), mit denen die in eine radial außen liegende Zone (10) der Mischkammer (1) eingespeisten Gasströme quer zur Radialrichtung umgelenkt werden. Device according to one of the preceding claims, characterized by first, second and/or third gas deflection elements (5, 8, 16, 23, 24, 25) with which the gas streams fed into a radially outer zone (10) of the mixing chamber (1). be deflected transversely to the radial direction.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die in eine radial außen liegende Zone (10) der Mischkammer (1) eingespeisten Gasströme in Umfangsrichtung umgelenkt werden und/ oder dass mittels zwei Gasumlenkeinrichtungen (8, 13; 15, 16) zwei Gasströme erzeugt werden, wobei einer im Uhrzeigersinn und/ oder einer im Gegenuhrzeigersinn umgelenkt wird und zumindest einer in Radialrichtung in die Zirkulationskammer (4) einströmt. 6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the gas streams fed into a radially outer zone (10) of the mixing chamber (1) are deflected in the circumferential direction and / or that by means of two gas deflection devices (8, 13; 15, 16) two gas streams are generated, one being deflected clockwise and/or one counterclockwise and at least one flowing into the circulation chamber (4) in the radial direction.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten und/ oder dritten Gasumlenkelemente (8, 16, 23, 24, 25) jeweils einem Ringkanal (13, 15) zugeordnet sind. 7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the second and / or third gas deflection elements (8, 16, 23, 24, 25) are each assigned to an annular channel (13, 15).
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Gaszuleitungen (3) sternförmig in einen radial äußeren Ringkanal (10) münden, an den sich in Radialeinwärtsrichtung eine Unterströmungszone (17, 17') anschließt, wobei sich der aus dem Ringkanal (10) kommende Gasstrom in im Wesentlichen gleicher Volumen Verteilung auf zwei Gasströme aufteilt, die jeweils durch einen Ringkanal (13, 15) mit zweiten und dritten Gasumlenkeinrichtungen (8, 13; 15, 16) strömen, sich stromabwärts der Ringkanäle (13, 15) wieder vereinigen und von radial außen her in die Zirkulationskammer (4) einströmen. 8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of gas supply lines (3) open in a star shape into a radially outer annular channel (10), which is followed by an underflow zone (17, 17 ') in the radially inward direction, the The gas stream coming from the annular channel (10) is divided into two gas streams in a substantially equal volume distribution, each of which flows through an annular channel (13, 15) with second and third gas deflection devices (8, 13; 15, 16), downstream of the annular channels (13 , 15) again combine and flow into the circulation chamber (4) from the radial outside.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaszuleitungen in einer gemeinsamen Ebene lieg< und um die Zirkulationskammer (4) herum angeordnet sind, wobei die Achse des Gasaustrittsrohres (2) senkrecht zu dieser Ebene verläuft. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the gas supply lines lie in a common plane and are arranged around the circulation chamber (4), the axis of the gas outlet pipe (2) running perpendicular to this plane.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Gasaustrittsrohr (2) vierte Gasumlenkelemente (18) angeordnet sind. Device according to one of the preceding claims, characterized in that fourth gas deflection elements (18) are arranged in the gas outlet pipe (2).
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasumlenkelemente (5) Leitbleche sind, die eine axiale Höhe aufweisen, die sich von radial außen nach radial innen vermindert. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the gas deflection elements (5) are baffles which have an axial height which decreases from radially outside to radially inside.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zwei Gasumlenkvolumina, in die die Gaszuleitungen (3) münden, wobei die Gasumlenkvolumina in Achsrichtung durch einen Boden (26, 7) voneinander getrennt sind und jeweils Gasumlenkelemente (5, 23, 24, 25) aufweisen, mit denen der radial in das jeweilige Gasumlenkvolumen einströmende Gasstrom in eine Drehbewegung um die Achse umgelenkt wird, wobei die Gasumlenkelemente (5, 23, 24, 25) der verschiedenen Gasumlenkvolumina Gasströmungen in verschiedene Drehrichtungen erzeugen. 12. Device according to one of the preceding claims, characterized by two gas deflection volumes into which the gas supply lines (3) open, the gas deflection volumes being separated from one another in the axial direction by a base (26, 7) and each gas deflection elements (5, 23, 24, 25 ) with which the gas stream flowing radially into the respective gas deflection volume is deflected into a rotational movement about the axis, the gas deflection elements (5, 23, 24, 25) of the different gas deflection volumes generating gas flows in different directions of rotation.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Gaszuleitung (3) und Gasaustrittsöffnung (6, 22) jeweils nur ein Satz gleichgestalteter Gasumlenkelement (5, 23) angeordnet ist. 13. Device according to one of the preceding claims, characterized in that only one set of identically designed gas deflection elements (5, 23) is arranged between the gas supply line (3) and the gas outlet opening (6, 22).
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasumlenkelement (5, 23, 24, 25) eine Bogenform aufweist. 14. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the gas deflection element (5, 23, 24, 25) has an arcuate shape.
15. Verwendung einer Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche bei einem Druckbereich kleiner als 10 mbar, bevorzugt kleiner als 1 mbar, bevorzugt bei 0,2 mbar. 15. Use of a device according to one or more of the preceding claims at a pressure range of less than 10 mbar, preferably less than 1 mbar, preferably at 0.2 mbar.
16. Vorrichtung oder Verwendung einer Vorrichtung, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der kennzeichnenden Merkmale eines der vorhergehenden Ansprüche. 16. Device or use of a device, characterized by one or more of the characterizing features of one of the preceding claims.
PCT/EP2013/076329 2012-12-14 2013-12-12 Gas mixing device WO2014090925A1 (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012112262 2012-12-14
DE102012112262.8 2012-12-14
DE102013113817.9A DE102013113817A1 (en) 2012-12-14 2013-12-11 Gas mixing device
DE102013113817.9 2013-12-11

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2014090925A1 true WO2014090925A1 (en) 2014-06-19
WO2014090925A4 WO2014090925A4 (en) 2014-09-04

Family

ID=50821571

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2013/076329 WO2014090925A1 (en) 2012-12-14 2013-12-12 Gas mixing device

Country Status (3)

Country Link
DE (1) DE102013113817A1 (en)
TW (1) TW201433355A (en)
WO (1) WO2014090925A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015169882A1 (en) * 2014-05-09 2015-11-12 Aixtron Se Device and method for providing a process gas mixture to a cvd or pvd coating device

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107213809B (en) * 2016-03-22 2023-06-02 中国石油化工股份有限公司 Method for mixing oxygen and combustible gas by rotational flow
CN107213810B (en) * 2016-03-22 2023-06-27 中国石油化工股份有限公司 Method for high-efficiency and safe mixing of oxygen and combustible gas
JP6792786B2 (en) * 2016-06-20 2020-12-02 東京エレクトロン株式会社 Gas mixer and substrate processing equipment
CN110386609B (en) * 2018-04-23 2024-03-26 中国石油天然气股份有限公司 Gas mixing equipment and synthetic ammonia reactor

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5950925A (en) * 1996-10-11 1999-09-14 Ebara Corporation Reactant gas ejector head
US6068703A (en) * 1997-07-11 2000-05-30 Applied Materials, Inc. Gas mixing apparatus and method
JP2001110797A (en) * 1992-09-07 2001-04-20 Mitsubishi Electric Corp Method for forming nitride film
US20030019428A1 (en) 2001-04-28 2003-01-30 Applied Materials, Inc. Chemical vapor deposition chamber
US20030043689A1 (en) * 2001-08-29 2003-03-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Fluid mixing apparatus
DE102005003984A1 (en) 2005-01-28 2006-08-03 Aixtron Ag Gas inlet element for a chemical vapor deposition (CVD) reactor useful in CVD reactors with base outlets for introduction of process gas via edge side access holes and mixing chamber upstream of access holes for homogenizing gas composition
US20090120364A1 (en) 2007-11-09 2009-05-14 Applied Materials, Inc. Gas mixing swirl insert assembly
US7540305B2 (en) 2003-02-14 2009-06-02 Tokyo Electron Limited Chemical processing system and method

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001110797A (en) * 1992-09-07 2001-04-20 Mitsubishi Electric Corp Method for forming nitride film
US5950925A (en) * 1996-10-11 1999-09-14 Ebara Corporation Reactant gas ejector head
US6068703A (en) * 1997-07-11 2000-05-30 Applied Materials, Inc. Gas mixing apparatus and method
US20030019428A1 (en) 2001-04-28 2003-01-30 Applied Materials, Inc. Chemical vapor deposition chamber
US20030043689A1 (en) * 2001-08-29 2003-03-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Fluid mixing apparatus
US7540305B2 (en) 2003-02-14 2009-06-02 Tokyo Electron Limited Chemical processing system and method
DE102005003984A1 (en) 2005-01-28 2006-08-03 Aixtron Ag Gas inlet element for a chemical vapor deposition (CVD) reactor useful in CVD reactors with base outlets for introduction of process gas via edge side access holes and mixing chamber upstream of access holes for homogenizing gas composition
US20090120364A1 (en) 2007-11-09 2009-05-14 Applied Materials, Inc. Gas mixing swirl insert assembly

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015169882A1 (en) * 2014-05-09 2015-11-12 Aixtron Se Device and method for providing a process gas mixture to a cvd or pvd coating device

Also Published As

Publication number Publication date
TW201433355A (en) 2014-09-01
DE102013113817A1 (en) 2014-06-18
WO2014090925A4 (en) 2014-09-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2014090925A1 (en) Gas mixing device
WO2015169882A1 (en) Device and method for providing a process gas mixture to a cvd or pvd coating device
EP1325177B1 (en) Method for depositing, in particular, crystalline layers, a gas inlet element, and device for carrying out said method
EP3268120A1 (en) Mixing device
DE102008000004B4 (en) Nozzle device and fuel injection valve having it
EP2657599B1 (en) Burner for dust and/or particulate fuels with variable spin
EP0526393A1 (en) mixing-in device
EP2258983B1 (en) Mixer device for a gas burner
EP3084163B1 (en) Mixing pipe arrangement with housing
DE102015103303B3 (en) Mix box
EP1981621A1 (en) Method and device for mixing a gaseous fluid with a large gas flow, especially to introduce a reducing agent into a flue gas containing nitrogen oxides
DE102006054415A1 (en) Method and device for injecting oxygen into a reaction gas flowing through a synthesis reactor
DE102017116529B4 (en) burner
DE10322922A1 (en) Static mixer, for mixing at least two components with paste consistency, e.g. in plastics injection molding, has successive mixing elements within pipe, with deflectors to move material to center with low flow resistance
EP4069882A1 (en) Gas inlet device for a cvd reactor
DE539423C (en) Device for mixing gases or liquids by means of baffle surfaces offset from one another on the walls of the mixing channel, primarily for producing a fuel-air mixture
WO2018172187A1 (en) Base for a mass-transfer column
EP0504550B1 (en) Mixing chamber
DE10060050C2 (en) Arrangement for setting the basis weight cross section with dilution water on paper machines
DE102010048626A1 (en) Mixing device for mixing two fluid streams, particularly for exhaust system of internal combustion engine, comprises primary pipeline for primary fluid stream, and secondary pipeline for secondary fluid stream
DE102016103719A1 (en) Device for fluid guidance
DE102016109639A1 (en) Device for the atomic or molecular restructuring of educts
DE102017220111B4 (en) Mixing device for mixing an exhaust gas flow, catalyst housing with such a mixing device, and internal combustion engine with such a mixing device
EP3624929A1 (en) Fluid-mixing device
DE102005007289A1 (en) Distributor bottom for columns

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13831931

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13831931

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1