[发明专利]用于压力容器的失效保护排气阀

说明书

本发明涉及一种用于像压力容器或充气钢瓶一样的储存容器的排气阀，该压力容器或充气钢瓶设有多道防止容器中的物质意外泄漏的保护装置。

许多工业加工和生产的实施都需要使用剧毒流体。半导体材料的生产就是一种这种实施的例子，其中剧毒含氢的或含卤素的气体的安全储存和盛放是必不可少的。这样的气体包括硅烷、锗烷、氨水、磷化氢、胂(砷化氢)、锑化氢、硫化氢、硒化氢、碲化氢以及其它的卤素化合物。由于考虑到剧毒性和安全性，这些气体必须小心地储存和盛放在工业生产设备中。半导体工业在离子移入技术中特别依赖于作为砷(As)和磷(P)的来源的气态砷化氢(AsH₃)和磷化氢(PH₃)。离子移入技术系统通常使用压力高为10.4MPa(1500psig)的AsH₃和PH₃的稀薄混合物。由于这些气体的剧毒性和较高的蒸气压力，所以对于半导体工业来说，在这些气体的使用、运输以及储存过程中就要提高对安全性的关注。

将胂的盛放作为一个非常具体的例子来说明半导体工业是怎样来使用一种剧毒气体的，胂通常储存在一个压力为1825KPa(250psig)的压力容器中。在生产环境中胂气钢瓶处理具有各种各样的危险情况。一个140克气瓶内胂的泄漏能够污染一个带有高为3米天花板且面积为3，500平方米的建筑物的全部体积空间并达到立即致命(IDLH)的水平。如果泄漏量较大，这可能会在仅仅一两分钟内发生，这将意味着在泄漏源的附近区域内将有数小时处于极度致死的浓度。

一种胂的容器通常是使用一种一端带有一个阀的容量为500cc的气瓶。被增压到1825KPa(250psig)的液态胂将气瓶填充到其容量的20％(140克的胂)。一旦充气完毕，就将阀门关闭且将安全帽盖安装到阀的出口上。该气瓶比较轻(约2.5公斤)且该阀与气瓶的重量相比要结实一些，因此使气瓶阀端朝下从距离水泥地板上方3米或6米处落下将不会破坏阀或气瓶的整体性。这些小容量的气瓶的强度消除了使用通常出现在大容量气瓶上的保护阀的必要性。

一个获得该容器的最终用户将在通风良好的区域内去掉安全帽盖，并以通常的垂直方式将该容器安装一个最终使用装置上并将阀门打开。接着该容器则根据阀端的位置来排送液态或气态的胂。如果阀端向下，将排送胂液。如果阀端向上，将排送胂气。不管阀的位置怎样，最终使用装置使用的总是处于气相状态的胂，这种气态或者从气瓶中排出就是气体，或者在最终使用装置中将液体转换为气体。

在室温(22℃)下液态胂的饱和压力是1825kPa(250psig)。这意味着与装置的接头连接的容器中的任何泄漏或最终使用装置自身内的泄漏都将使胂以1825KPa的压力排到大气中。因此，那些对1825KPa或更高的压力保持绝对的密封的接头必须将这些装置的所有部件和供给容器连接起来。如果最终用户先开启阀门并接着去掉安全冒盖，则140克的胂将在短短的一两秒钟内全部喷出，特别的是阀端向下的情况下更是如此。如果有人以足够大的力矩旋转阀柄使之完全开启，以至阀柄紧紧卡住而使其它人误认为阀门是关闭的，在这种情况下，前述事件就可能会发生。将安全帽盖去掉或在错误地认为阀门是关闭的情况下将气瓶断开都可能导致胂的迅速的释放。

由于存在因为这些流体的不经意的释放会导致一种极其严重的潜在伤害和致死的原因，现有技术公开了一些用于防止剧毒流体出现灾难性释放的系统。目前通常常用的系统是将胂或其它剧毒的参杂剂保持在吸附剂上。例如US-A-4，744，221讲解了一种胂的储存及后续输送，它是通过使温度在-30℃到+30℃的胂与沸石相接触以使胂吸附在用于储存的沸石上来进行的。通过加热可以使胂从温度上升到175℃的沸石上分离出来。US-A-4，744，221所述的方法使得胂的输送具有一个需要加热的缺陷。加热的一个问题是储存容器通常具有一个相当大的热容量。储存容器的热容量在输送操作中会导致一个迟滞时间。而且，加热可能会分解胂而产生具有潜在的爆炸危险的氢气。胂的热解也可能对加工系统造成在气体压力方面的不必要的增加。