專利名稱：用于收集作業(yè)中產(chǎn)生的雜質(zhì)的真空泵吸濾裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及方法和系統(tǒng)，在這些方法和系統(tǒng)中，來自待排空對象的流體流在其進 入真空泵之前被過濾，過濾的最大純度達99 %，粒子大小達0. 3微米，具有最小的壓降，從 而改善泵的壽命和系統(tǒng)的處理性能。簡介1、真空是一種負壓力狀態(tài)，創(chuàng)造這種狀態(tài)是為了將氣體分子從處理工作室去除， 以提供一種不含有影響產(chǎn)品質(zhì)量和處理性能的氣體的清潔工作空間。真空廣泛用于工業(yè)產(chǎn) 品、處理和應(yīng)用中，如照明產(chǎn)品、化學干燥、真空輸送系統(tǒng)、電子工業(yè)、半導體加工、食品和藥 品加工、反應(yīng)堆、顯象管制造處理等。
根據(jù)真空度采用不同種類的真空泵來排空這些處理室。2、真空泵主要有如下四大類a)低度真空760至1托(Torr)(常用的有羅茨泵、螺桿泵、隔膜泵、爪式泵等)；b)中度真空1至0. 001Torr(常用的有油封泵和活塞型泵)；c)高度真空0. 001至IO-7Torr (常用的有擴散泵和渦輪分子泵)；d)超高度真空泵用于10_7TOrr以下的情況。3、以上所述的真空泵用于排空所有工作室或?qū)ο?，以根?jù)處理要求獲得產(chǎn)品、工 藝和性能的理想結(jié)果。4、在該排空過程中，總是會有少量灰塵、潮氣、化學煙塵或外來物質(zhì)進入真空泵的 泵室，從而加大泵的所有運動部件磨損和破損的幾率。這些外來物質(zhì)會污染泵的油和水，從 而顯著降低其效率和功效。因此，油環(huán)真空泵需要定期更換油，以保持泵的性能。如果外來 粒子更大，則不僅會影響各種泵中的所有運動部件的機械性能，還會增加因所有運動部件 的磨損和破損導致的泵維護成本，也會增加動力成本。如果油被污染，真空泵的性能會急劇 降低，無法達成預(yù)定的目標。在有些由作業(yè)過程導致的污染率較高的場合，用戶通常主張采用水環(huán)真空泵，因 為作業(yè)過程中產(chǎn)生的這些雜質(zhì)會與密封水混合，并與水一起排出。然而這些水環(huán)真空泵與 油環(huán)真空泵相比，能耗較高，并且所能達到的真空度較低，還會產(chǎn)生許多廢水。5、為了避免真空泵中雜質(zhì)的問題，現(xiàn)在開發(fā)出了帶有輔助增壓泵的干式螺桿型真 空泵，其可以產(chǎn)生0. ITorr的真空度，并且已在市場上出售，但是很貴。螺桿型真空泵還具 有含塵量的限制。在這樣的情況下，也需要定期清洗，這在美國專利申請No. 20070172361 中有解釋。6、除此之外，如果危險化學品或其它對環(huán)境不利的外來物質(zhì)進入油中，則存在當 污染危及環(huán)境和社會時需要將油處理掉的問題。在處理這樣的油時，如果處置不當或回收 不當，可能對環(huán)境造成很壞的影響。與油環(huán)型/干式螺桿型/爪式真空泵相比，水環(huán)真空泵可以有效承載作業(yè)過程中 產(chǎn)生的大量灰塵和煙塵負荷。但是水環(huán)真空泵能耗高，且需要輔助的水泵向真空泵供水，最 后，水環(huán)真空泵產(chǎn)生的真空度比油環(huán)真空泵低。更重要的是，這些水需要在冷卻塔中冷卻，而處理這些污染的水尤其在污染較高的情況下也是個大問題。如果這些水處置或處理不 當，水質(zhì)將影響環(huán)境。8、現(xiàn)在也有各種蒸汽噴射型真空泵，兩個或多個這樣的泵串聯(lián)布置可以產(chǎn)生 0. ITorr的真空度。但是，這些泵要求大量的熱來產(chǎn)生蒸汽，被外來物質(zhì)所污染的蒸汽導致 蒸汽凝結(jié)質(zhì)量差，且增加水的硬度。如果相同的冷凝水通過鍋爐再循環(huán)，將導致大量的結(jié) 垢，并進一步導致鍋爐熱效率的降低。9、目前采用一些機械過濾器來過濾流體流。在真空泵抽吸管上使用這些過濾器存 在以下類似缺陷a)大的壓降，因此，真空壓力差更大；b)高導通性衰減；c)過濾器的頻繁堵塞/更換；d)周期時間延長；e)最終真空度降低；f)指示過濾器堵塞很困難，因而很昂貴；g)普通機械過濾器無法有效過濾油、潮氣；h)機械過濾器有效工作的上限是5微米。10、有很多不同種類的阱來限制流體煙塵進入真空泵，如冷凝阱、液氮阱等，這些 都很貴且操作成本高。11、通常在葡萄酒加工業(yè)中，流向真空泵的氣流被加熱到110攝氏度，來殺滅從真 空泵出來的細菌。否則所有細菌將出去并影響環(huán)境。在該過程中需要大量的電來加熱氣流。12、擴散泵可用于產(chǎn)生用于高真空應(yīng)用的高達IX KTltlTorr的真空度。這些泵面 臨的問題是油會回流到處理室或/待排空的產(chǎn)品。PPM(百萬分之一)數(shù)量級的油回流將對 處理性能和/或產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生很壞的影響。這在美國專利No. 3782816和No. 5700134中有 詳細描述。
背景技術(shù)：
1、在任何涉及在器皿中進行反應(yīng)、熔化、結(jié)晶、涂敷、填充、干燥、發(fā)酵以進行進一 步處理的過程中，必然需要通過真空手段來產(chǎn)生特定的壓力。因此，流入真空泵的氣體的具 體量很少。當該氣體與其它成分一起進入真空泵時，氣體適當?shù)亓鲃?，但處理器皿中的結(jié)晶 會阻礙反應(yīng)，或降低輸送其它成分(包括塵粒)的能力，因此灰塵在真空泵中累積。有若干 項發(fā)明來對付這一難題，并且能夠減少累積的灰塵，但是無助于真空泵的滿意的工作，因而 要求頻繁地清除真空泵中的灰塵。
2、為了防止灰塵流入真空泵，人們試圖通過在真空泵與產(chǎn)生灰塵的設(shè)備之間設(shè)置 過濾器/除塵器、阱、以及阱序列等來將灰塵隔離，然而還沒有一種徹底的解決方案，因為 灰塵導致過濾器中的通過部分堵塞，使得過濾器的效率顯著降低。對于通過反應(yīng)、熔化、結(jié) 晶器皿的生產(chǎn)過程來說，真空泵高效排空的性能持續(xù)地影響所述反應(yīng)過程、熔化過程和結(jié) 晶過程。3、在真空中執(zhí)行的任何處理性能，其效率/效力、產(chǎn)能以及產(chǎn)品質(zhì)量依賴于任何 所述處理中所達到的真空度。如果外來物質(zhì)、煙塵、灰塵、潮氣進入真空泵，將會降低真空度，且影響處理的所有性能。如果灰塵進入處理過程中間的任何真空泵，真空泵的泵吸能力將下降，從而延長處理時間，降低處理性能。4、真空泵泵吸能力將取決于管路和限制裝置(如果有的話)的導通性。例如，如 果真空泵的能力是每分鐘100升(LPM)，且如果在管路中有一個限制裝置，使得真空泵只能 導通至90LPM，則所述真空泵的凈泵吸能力將限制為90LPM。因此，在處理真空比維護真空 泵更重要的情況下，人們不愿安裝任何機械過濾器。5、為了在灰塵/煙塵的排空作業(yè)環(huán)境下工作，合適的泵包括水噴真空泵、水環(huán)真 空泵、蒸汽噴射(單級/多級)真空泵，這些泵可以承受作業(yè)過程中的雜質(zhì)負荷，但其缺陷 是I)與其它油環(huán)螺桿型真空泵系統(tǒng)相比，效率低；II)與油環(huán)真空泵相比，產(chǎn)生的真空度低；III)由于密封流體流中混合有煙塵/灰塵而產(chǎn)生大量廢水(密封流體在蒸汽噴射 真空泵中是蒸汽，在水環(huán)和水噴真空泵中是水)；IV)消耗更多電能；V)消耗更多蒸汽。6、通過采用我們獨特的過濾器，所產(chǎn)生的廢水量將近似為零，真空度也能提高，且 總的能耗節(jié)約達25%。與現(xiàn)有的水環(huán)和蒸汽噴射真空泵相比，通過用任意類型的油環(huán)真空 泵與過濾器一起代替這些泵，真空度可以提高8 %以上。美國專利5776216 披露了一種用于過濾來自半導體系統(tǒng)的碎片的真空泵過濾 器。該真空泵過濾器包括用于與室連接的輸入端口。第一過濾器支撐部連接到該輸入端口， 用于過濾大的碎片。用于過濾中等碎片的第二過濾器支撐部連接到該第一過濾器支撐部。 第三過濾器支撐部連接到該第二過濾器支撐部，用于過濾小的碎片。輸出端口通過一個端 子連接到該第三過濾器支撐部。該輸出端口的其它端子連接到泵系統(tǒng)。美國專利申請#20060276049標題用于沉積處理的高效阱摘要本發(fā)明提供一種用于通過減少或基本消除半導體處理系統(tǒng)的裝置部件中副 產(chǎn)物的累計來改善半導體處理系統(tǒng)(如沉積系統(tǒng))的效率的系統(tǒng)、裝置和方法。本發(fā)明還 涉及改善與半導體處理系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的上游阱的效率，其中所述阱基本上去除來自處理室的廢 氣中的全部副產(chǎn)物。此外，本發(fā)明還提供一種系統(tǒng)、裝置和方法，用于有效地清除阱中累積 的來自半導體處理系統(tǒng)的廢氣的副產(chǎn)物。美國專利6888713標題減輕真空爐中氫爆炸的裝置和方法摘要一種減輕真空爐中氫爆炸的裝置包括至少一個點火器、點火變壓器、以及電 開關(guān)。該至少一個點火器包括一組高壓電極，并通過高壓線連接到所述點火變壓器。該電 開關(guān)激勵所述點火變壓器，以向所述至少一個點火器提供功率，在所述電極之間形成連續(xù) 的電弧。所述至少一個點火器位于所述真空爐內(nèi)的開口處，空氣在此處可以進入所述真空 爐。在意外情況下，該空氣中可能含有氫和蒸汽的混合物。當形成可燃混合物時，該裝置通 過受控燃燒來消耗氫。美國專利申請#20070231162
標題真空泵摘要一種多級真空泵，在相鄰的泵級之間包括連續(xù)的點火源，用于點燃泵送流體 中的燃料。這可以保證從泵排出的流體中的燃料濃度低于其爆炸下限。美國專利申請#20070201988標題真空泵 摘要一種真空泵包括安裝于被驅(qū)動軸上的轉(zhuǎn)子組件，和用于前向和反向旋轉(zhuǎn)驅(qū) 動軸的電機。一被驅(qū)動部件位于該被驅(qū)動軸上，一驅(qū)動部件位于該驅(qū)動軸上，用于嚙合所述 被驅(qū)動部件，以將被驅(qū)動軸耦合到所述驅(qū)動軸。每個部件具有第一和第二接觸面。這些部 件構(gòu)造為在所述驅(qū)動部件的一個面接觸所述被驅(qū)動部件的對應(yīng)面之前，允許所述驅(qū)動部件 相對于所述被驅(qū)動部件旋轉(zhuǎn)至少四分之一圈。這樣使得驅(qū)動部件能夠在接觸被驅(qū)動部件之 前獲得足夠的角動量，從而在接觸時傳遞到被驅(qū)動軸能量足以將被加工沉積物鎖死的泵釋 放。如果“第一次”泵不能重啟，則電機反轉(zhuǎn)，使得其它接觸表面以相同角動量接觸。如需 要，可重復(fù)這一過程，直到泵重啟。美國專利申請#20060228272標題凈化器摘要描述了一種用于氣體處理應(yīng)用的凈化器。該凈化器包括具有氣體入口和氣 體出口的室。在室中設(shè)置一系列的隔板，隔板涂敷有吸氣材料，該材料根據(jù)其與要從氣流中 去除的成分反應(yīng)并形成穩(wěn)定的化合物的能力來選擇。該室內(nèi)還設(shè)置有一個吸氣材料源，該 源被定期激活，以刷新隔板上的吸氣材料涂層。美國專利3782861摘要一種油擴散泵，具有多個同軸布置的圓柱煙囪，這些煙囪從圓柱封套的底部 延伸。所述封套的底部具有中空的突起，這些突起在所述煙 之間向上延伸，且一加熱元件 的一些部分延伸到所述中空突起內(nèi)部。美國專利5700134-擴散泵摘要一種擴散泵包括外體和位于該外體內(nèi)的煙囪。在煙囪的頂部周圍具有頂罩， 以在其間形成一個環(huán)形出入口(或出入口的環(huán)形陣列)。一護圈基本位于所述頂罩的上方。 冷卻器冷卻所述外體和護圈，且外體基部內(nèi)存在的工作流體被加熱，使得汽化的油向上通 過煙囪。在外體內(nèi)部含有基本上與護圈熱隔離的隔板。授予懷特(White)的美國專利2，377，391 (1945)披露了有關(guān)電子空氣清潔器的最 早發(fā)明之一。其中描述了對空氣中的懸浮粒子充電的一種方法和裝置。一旦被充電，一獨 立的電濾器即清除這些粒子。廣義而言，本發(fā)明包括增強放電極與非放電極之間臨近非放 電極的部分的電場強度。這可以通過在放電極和非放電極之間提供前述的非放電輔助或柵 格電極元件，并維持所述輔助電極與非放電極之間的每單位空間電勢差顯著大于所述放電 極與輔助電極之間的每單位空間電勢差來方便地實現(xiàn)。所述輔助電極維持在放電極電勢與 輔助電極電勢之間的電勢，使得放電極與輔助電極之間的場極性和輔助電極與非放電極之 間的場極性相同。授予Permey的美國專利3，915，672 (1975)披露了一種靜電除塵器，具有并聯(lián)接地 的盤電極灰塵收集器。在這些盤電極之間設(shè)置有高壓電暈線。其對灰塵粒子充電，然后灰 塵粒子被吸引到盤電極。電暈線被脈動供電，以防止發(fā)生黑電暈。如果不通過脈動供電，則由于盤電極上累積的灰塵的高電阻率而會發(fā)生黑電暈。授予Nagoshi等的美國專利5，055，118(1991)披露了一種靜電集塵器。第一正電 離電極使灰塵正電離，然后灰塵進入具有一對非絕緣電極的室，該對電極之間具有高電壓， 并被絕緣層隔開。庫侖原理使得灰塵聚集在接地電極上，從而中和灰塵粒子的電荷。由于 層中的特殊間隙，灰塵只在接地電極上聚集，從而防止灰塵在其它部件上累積。其原理在于 灰塵僅在接地電極上聚集不會引起充電性的明顯惡化，因為灰塵粒子的電荷都被中和。但 是，顯然必須清潔負電極來維持氣流。發(fā)明目的 本發(fā)明的目的之一是通過提供一種獨特的過濾器來保護所有類型的真空泵(如 上述第2節(jié)所述)免受灰塵、潮氣和氣態(tài)粒子的污染，該過濾器的工作原理是靜電除塵。本 發(fā)明的另一目的是提供一種低成本的超高壓真空壓力靜電過濾器，其能夠有效過濾精度高 達0. 3微米。本發(fā)明還有一目的是提供用于所有類型真空泵的靜電過濾器，包括超高壓真 空泵。(在線清潔)
具體實施例方式靜電除塵原理用于在真空泵吸入管上過濾灰塵、潮氣、油和氣態(tài)粒子，以過濾流向 真空泵的流體流，來保護真空泵不受灰塵、潮氣和氣態(tài)粒子的污染。借助于諸如防火板和防火固件等輔助裝置，該過濾器還可有效用于防火環(huán)境，如 溶劑回收系統(tǒng)、半導體批處理系統(tǒng)、藥品和藥劑等，其中爆炸性煙塵來自向著真空泵的處理 過程。為增加收集電極的面積和改善過濾器效率，具有法蘭端部的主外部殼體管(1)連 接到收集負/接地電極，圖3中示出同樣的接地連接。為延長過濾器的清潔周期并具有更多的接地收集面積來收集流體狀態(tài)的煙塵和 收集物，可以設(shè)置如圖4所示的具有排泄閥(20)的獨立阱。在產(chǎn)生煙塵很多且可用于過濾器清洗的時間短的場合，可設(shè)置一獨立的清潔流體 輸入閥(21)，用來在過濾器連接在線狀態(tài)下清洗過濾器(如圖4所示)，其中排泄閥(20) 用于排出清洗過程中產(chǎn)生的清洗流體。參考附圖，真空線性靜電過濾器的剖視圖(圖1)包括以下部件1)具有法蘭端部的外部殼體管(1)；2)氣體分散器(2)；3)電離區(qū)負/接地電極(3)；4)電離區(qū)正電極(4)；5)玻璃_金屬、或陶瓷_金屬、或橡膠_金屬密封件(5)；6)電離區(qū)(6)；7)收集區(qū)(7)；8)電離區(qū)負電極支撐體/導體⑶；9)電離區(qū)正電極支撐體/導體(9)；10)收集區(qū)負/接地電極(10)；11)收集區(qū)正電極(11)；
12)收集區(qū)負電極支撐體/導體(12)；13)收集區(qū)正電極支撐體/導體(13)；14)襯套(絕緣子/保持器)(14)；15) ‘ 0'形環(huán)(15)；16)防火板(16)；17)防火固件(17)；18)真空壓力傳感器(18)；19)控制器(19)；20)排泄閥(20)；21)清潔流體輸入閥(21)；22)絕緣子/保持器(22)；23)用于防火固件的線纜入口(23)；24)電離區(qū)電源電纜H2 (24)；25)收集區(qū)電源電纜Hl (25)26)負/接地電極收集電纜(26)；27)來自真空泵的輸入信號(27)。具有法蘭端部的外部殼體管(1)=由MS、SS316、鉻鎳鐵合金(InconeI)、哈斯特合金(Hastalloy)組成，兩端都具 有法蘭，便于安裝在真空管線上，相同金屬的部件被焊接在頂部，以固定帶有'0'形環(huán) (15)的玻璃-金屬、或陶瓷-金屬、或橡膠-金屬密封件(5)，以可靠地密封，避免在高達 1 X IO-6Torr的真空度下發(fā)生任何真空泄漏。氣體分散器(2)這是由具有高介電強度的絕緣材料組成的，如尼龍、玻璃纖維填充尼龍、塑料、特 氟綸等，以避免意外短路，并均勻分布來自工作室的氣流，其具有中空槽用來在整個過濾器 上均勻分布氣流。電離區(qū)負/接地電極(3)=這是由鋁、SS316、鋼或鎳合金、哈斯特合金、鉻鎳鐵合金組成的負電極，其與電離 區(qū)正電極(4)電絕緣，并電連接到具有法蘭端部的外部殼體管(1)，并由電離區(qū)負電極支撐 體/導體⑶支撐。電離區(qū)lH電極(4)這是由鋁、SS316、鋼或鎳合金、哈斯特合金、鉻鎳鐵合金組成的電極，其與電離區(qū)負/接地電極(3)電絕緣，并與電離區(qū)正電極支撐體/導體(9)連接到玻璃-金屬、或陶 瓷-金屬、或橡膠-金屬密封件(5)，以通過電極輸送高壓直流電。這些電極具有尖銳的角， 如圖10所示，以產(chǎn)生電暈效應(yīng)，使通過的所有粒子電離/充電，并保持水平，以增加電離時 間并提高過濾效率。玻璃-金屬、或_瓷-金屬、或橡膠―金屬密封件(5);在主體和引線桿之間通過玻璃/橡膠/陶瓷電絕緣，并在高達1 X IO-6Torr的真空 度下實現(xiàn)可靠密封。直流電將流過該部件，從而形成電暈，并對通過的粒子充電?？倲?shù)有兩 個，一個用于電離區(qū)(6)，一個用于收集區(qū)(7)，以分別向兩個區(qū)中的正電極提供高壓電流。
電離區(qū)(6)該區(qū)包括電離區(qū)正電極(4)、電離區(qū)負/接地電極(3)、電離區(qū)負電極支撐體/導 體(8)和電離區(qū)正電極支撐體/導體(9)，襯套(絕緣子/保持器)(14)將這些電極絕緣， 并對與空氣一起通過的粒子充電/電離。收集區(qū)(7)該區(qū)包括收集區(qū)負/接地電極(10)、收集區(qū)正電極(11)、收集區(qū)負電極支撐體/ 導體(12)、收集區(qū)負電極支撐體/導體(13)、襯套(絕緣子/保持器)(14)和絕緣子/保 持器(22)，用于收集電離區(qū)(6)之前的步驟中產(chǎn)生的灰塵、潮氣粒子。電離區(qū)負電極支撐體/導體(8) &電離區(qū)IH電極支撐體/導體(9)這些是由SS316、鋼、或鎳合金、哈斯特合金、鉻鎳鐵合金組成的金屬桿，用于分別 在電離區(qū)負/接地電極⑶之間和電離區(qū)正電極⑷之間進行電傳導。收集區(qū)負/接地電極(10)這是由SS316、鋼、或鎳合金、哈斯特合金、鉻鎳鐵合金組成的負電極，其與收集區(qū) 正電極(11)電絕緣，與具有法蘭端部的外部殼體管(1)電連接，從而具有更大的收集面積。 其由收集區(qū)負電極支撐體/導體(12)支撐，并通過襯套(絕緣子/保持器)(14)與收集區(qū) 正電極(11)電絕緣，以收集處理過程中的灰塵、潮氣粒子。收集區(qū)ιΗ電極(11)這是由SS316、鋼、或鎳合金、哈斯特合金、鉻鎳鐵合金組成的正電極，其與收集區(qū) 負電極(10)電絕緣，且與玻璃-金屬、或陶瓷-金屬、或橡膠-金屬密封件(5)電連接，并 由收集區(qū)負電極支撐體/導體(13)和襯套(絕緣子/保持器)(14)支撐，并通過襯套(絕 緣子/保持器)(14)與收集區(qū)負電極(10)電絕緣。在正電極的邊緣插入絕緣子/保持器 (22)，以維持兩個電極之間相等的距離，并維持與具有法蘭端部的外部殼體管(1)的電絕 緣以及負電極與正電極間的電絕緣。收集R負電極支撐體/導體(12)&收集R負電極支撐體/導體(13)這些是由SS316、鋼、或鎳合金、哈斯特合金、鉻鎳鐵合金組成的金屬桿，用于支撐 電極，并分別實現(xiàn)所有收集區(qū)負/接地電極(10)之間和收集區(qū)正/接地電極(11)之間的 電導通。襯套(絕緣子/保持器)(14)由高介電強度的材料如特氟綸、陶瓷、或增強塑料組成，用于絕緣正電極和負電 極，并為電極提供物理支撐，以在電極之間維持相等距離?！?0'形環(huán)(15)這是由氟橡膠、硅、氯丁橡膠組成，用于密封所有配合，在高達IXlO-6Torr的真空 度實現(xiàn)可靠密封。這些0形環(huán)位于法蘭結(jié)合部、玻璃-金屬、或陶瓷-金屬、或橡膠-金屬 密封件(5)處，用于避免真空系統(tǒng)中的任何泄漏。防火板(16)這是電控制板，通常由輕質(zhì)鋁或任何增強塑料組成，用于安裝所有的電氣變壓器、 繼電器、橋式整流器、控制開關(guān)等，使其保持在安全環(huán)境下，以避免任何意外的火花引起火 災(zāi)，并避免任何形式的爆炸。同樣的板可以根據(jù)安全需求、行業(yè)標準和規(guī)范在市場上選購。防火固件(17)
由輕質(zhì)金屬(如鋁合金)或增強塑料組成，安裝在玻璃-金屬、或陶瓷-金屬、或 橡膠-金屬密封件(5)上，用于可靠密封，并承受高達lOkg/cm2的高正壓力，以避免產(chǎn)生任 何形式的火花，防止在由于系統(tǒng)周圍的任何區(qū)域發(fā)生泄漏而導致大氣中存在可燃氣體混合 物或微量可燃氣體的情況下引起火災(zāi)。設(shè)計和安全標準按照行業(yè)規(guī)范和標準確定。
真空壓力傳感器(18)=這是真空壓力傳感器，用于在過濾器側(cè)殼體中測量真空度，并將電信號發(fā)送到過 濾器，同時發(fā)送真空泵開啟信號0N，以向過濾器提供高壓直流電。通常根據(jù)不同標準，具有 多種壓力設(shè)置，具體的設(shè)置可以在1-760ΤΟΠ·的范圍內(nèi)。優(yōu)選地設(shè)置在45T0rr以下，因為 在45Torr或以下，大部分可燃氣體和/或氣體混合物在低于60毫巴(45Torr)的壓力下都 不會被點燃。根據(jù)所需的安全性和標準，該系統(tǒng)僅僅在防火和/或防爆的場合才是需要的?？刂破?19)該控制器將從真空泵和真空壓力傳感器(18)獲取信號，處理該兩路信號，并向過 濾器的電源繼電器發(fā)送信號。這樣會切斷過濾器的電源，作為下列情況下的一種安全手段 1)當真空泵由于任何原因跳閘或停機時，和/或2)當系統(tǒng)壓力達到或超過45T0rr真空壓 力時。該控制系統(tǒng)只有在過濾器必須工作在防火和防爆環(huán)境下時才是需要的。排泄閥(20)&清潔流體輸入閥(21)=這些閥用于在系統(tǒng)停機時，通過排出處理過程和清潔過程中的收集物，并輸送清 潔流體來在線清潔過濾器，而無須將過濾器從主管線上拆下。絕緣子/保持器(22)=安裝于收集區(qū)正電極(11)的邊緣，優(yōu)選由高介電強度的材料如橡膠、特氟綸、陶 瓷組成，以在正電極之間和負電極之間保持相等的距離，且與具有法蘭端部的外部殼體管 (1)電絕緣。用于防火固件的線纜入口(23)=其裝配有塑料襯套，用于承受正壓力，以避免在防火和防爆環(huán)境下電火花從側(cè)面 出來，從而避免意外事故。這與防火和防爆環(huán)境的行業(yè)標準和安全規(guī)范一致。電離區(qū)電源電纜H2(24)和收集區(qū)電源電纜Hl (25)這是具有雙層或三層絕緣以承受高達20000V直流電壓的高壓電纜，用于輸送分 別用于電離和收集區(qū)的電流。負/接地電極收集電纜(26)=這是具有雙層或三層絕緣以承受高達20000V直流電壓的高壓電纜，用于閉合電 路并將負電極接地，如圖2所示。來自真空泵的輸入信號(27)=這是來自真空泵啟動/停止(ON/OFF)位置的電信號，通過處理該信號，以及來自 真空壓力傳感器(18)的信號，提供給過濾器的電信號將由控制器(19)處理，作為過濾器在 防火和防爆環(huán)境下工作的一種安全手段。


1)圖1、真空泵和過濾器安裝的示意2)圖2、示意電路圖；
3)圖3、過濾器構(gòu)造/詳細視圖；4)圖4、具有在線清潔排泄系統(tǒng)的過濾器構(gòu)造/詳細視圖；5)圖5、用于防火應(yīng)用的過濾器構(gòu)造/詳細視圖；6)圖6、用于防火應(yīng)用的示意電路圖；7)圖7、用于較大真空泵的高容量過濾器(立式)的示意圖；8)圖8、電離&收集區(qū)中的電暈分布圖案；9)圖9、將過濾器串聯(lián)布置以提高效率的示意圖；10)圖10、電離區(qū)正電極(4)的示意圖。流體首先通過電離區(qū)(6)，該區(qū)被位于內(nèi)表面上絕緣的氣體分散器(2)覆蓋。具 有法蘭端部的外部殼體管⑴被可靠密封，并在lX10_6Torr的真空度下測試。氣體分散 器(2)由高介電強度材料如玻璃纖維填充尼龍或玻璃纖維填充的特氟綸或陶瓷材料組成， 用于避免接觸電極時發(fā)生電極的意外短路，并在并行的電離區(qū)負/接地電極(3)和電離區(qū) 正電極(4)之間均勻分布流體流，以電離所有的氣載粒子，如灰塵、潮氣、煙塵、以及流體粒 子，同時使流通過由電離區(qū)負電極支撐體/導體(8)和電離區(qū)正電極支撐體/導體(9)支 撐的均勻間隔的電極。這些電極通過玻璃-金屬、或陶瓷-金屬、或橡膠-金屬密封件(5) 連接到高達12000V的直流高壓上，并用于在高達1 X IO-6Torr真空度下可靠密封過濾器，以 及通過正電極傳輸高壓直流電流，從而完成電路，并產(chǎn)生電暈效應(yīng)，以對通過的所有氣載粒 子充電。圖8清晰示出電暈結(jié)構(gòu)。沿流向具有電暈放電點的長盤將有助于將過濾器效率提 高到0. 3微米和99%。電離正電極是具有簡單設(shè)計尺寸的鋁、鋼、SS316、哈斯特合金、因科鎳合金、鎳合 金的金屬電極，在所有四面都具有鋸齒狀突起，從而具有尖銳點來產(chǎn)生電暈效應(yīng)，用來釋放 電暈，以電離所有氣載粒子，如圖10所示。襯套(絕緣子/保持器)(14)和絕緣子/保持器(22)也將作為電極之間的絕緣 介質(zhì)，并物理支撐所述電極，以在電極之間維持相等的距離，并分別將具有法蘭端部的外部 殼體管(1)之間的正電極電絕緣。來自外部電源的電力將通過升壓變壓器和橋式整流器以高達12000V的直流供應(yīng) 給這些電極，如圖2和圖6所示。主電源通過兩個可靠密封的玻璃-金屬、或陶瓷-金屬、 或橡膠-金屬密封件(5)連接到電離區(qū)(6)和收集區(qū)(7)中的電極，這兩個密封件(5)設(shè) 置在外部室上，在圖3-圖5中，該外部室設(shè)置在具有法蘭端部的外部殼體管(1)的兩個端 部，用于通過電能(高壓直流)，并在高達IXlO-6Torr的超高真空下可靠密封。然后該流體流向收集區(qū)(7)移動，該收集區(qū)包含收集區(qū)負/接地電極(10)和收 集區(qū)正電極(11)，由收集區(qū)負電極支撐體/導體(13)支撐，而收集區(qū)負電極支撐體/導體
(13)由收集區(qū)負電極支撐體/導體(12)支撐，收集區(qū)負電極支撐體/導體(12)由鋼、MS、 鎳、鉻鎳鐵合金組成，與襯套(絕緣子/保持器)(14)垂直絕緣，襯套(絕緣子/保持器)
(14)由尼龍/特氟綸/陶瓷或任意高介電強度的材料桿組成，用于正確地支撐，以根據(jù)設(shè)計 要求精確地維持相等的距離，并絕緣電極。這些襯套在正電極和負電極之間隔開相等的距 離，將電極絕緣，物理地支撐電極，并在電極之間維持相等的距離。絕緣子/保持器(22)安 裝在收集區(qū)正電極(11)上，用于絕緣，并在正電極之間和負電極之間維持相等的距離，并避免正電極和具有法蘭端部的外部殼體管(1)的短路。正電極(11)和所有被充電的正粒子將移動到收集區(qū)負/接地電極(10)。有些灰 塵會附著到收集區(qū)正電極(11)上。同樣，如前所述，所有充電粒子會附著到收集區(qū)負電極 (10)?；覊m和潮氣以及煙塵也會附著聚集到具有法蘭端部的外部殼體管(1)，因此需要連接 來將負電極接地。新鮮的無塵/無煙空氣將進入真空泵。正電極和負電極的邊緣將用特殊涂層涂 敷，以避免反向電暈和電弧。在這樣的情況下，如果粒子大小小于等于0. 3微米，則可以采 用較高電壓來改善過濾器性能，將系統(tǒng)效率提高到99%。通過串聯(lián)設(shè)置兩個或更多的過濾 器，過濾效率可達99. 99%。通過改變過濾器的垂直朝向，使得過濾流程的入口在過濾器底側(cè)，出口在過濾器 頂側(cè)，如圖7所示，可以使過濾器的操作和維護更容易。擴散泵的問題是油煙塵會回流到工作室，從而影響處理和/或污染工作室。在這 樣的情況下，油煙塵將首先進入收集區(qū)，然后進入電離區(qū)。這會將回流的油煙過濾掉98%。當細菌、真菌、藻類通過高強度電暈區(qū)時，該細菌將當然會被殺死。在防火環(huán)境下工作的過濾器即使很小的意外的反向電暈/電火花也會點燃過濾器中的可燃煙氣。若煙氣濃度 在爆炸下限(LEL)與爆炸上限(UEL)之間，則會點燃煙氣。如果煙氣被點燃，管線中的壓 力將比點燃之前的實際壓力增加10倍。點燃后的壓力等于或小于大氣壓。這在美國專利 No. 6888713和美國專利申請No. 20070231162中有清晰的描述。對大部分氣體來說，在低于60毫巴(45Torr)的壓力下不會發(fā)生點燃。因此，可燃 性問題通常僅僅在真空系統(tǒng)中當氣體被壓縮至該壓力值以上之后才會出現(xiàn)。因此，根據(jù)行 業(yè)要求和安全標準規(guī)范，在該壓力下要設(shè)置真空壓力傳感器(18)，來向過濾器的電路發(fā)送 信號。如果真空泵出于任何原因跳閘或停機，即使真空壓力小于45T0rr或真空壓力傳感器 (18)中的設(shè)定點，也要切斷向過濾器的電力供應(yīng)。真空壓力傳感器可以安裝在過濾器上和 /或真空處理室上。作為安全性的措施，為了避免由真空壓力傳感器的故障導致的問題，可 以選擇雙真空壓力傳感器，在要求遵循安全標準以符合特定需要的情況下，也可選擇雙傳 感器。此處，根據(jù)在防火和防爆環(huán)境中安裝過濾器的行業(yè)標準和規(guī)范，在真空管線上可 能要求特定的操作實踐、程序以及裝備，如阻爆器和阻焰器。這些規(guī)范和標準隨著行業(yè)不 同、過程不同、位置不同、國家不同而不同。在制造過濾器的過程中，總會要求執(zhí)行不同的標 準和規(guī)范以及實踐，以及要求過濾器安全措施符合在上述環(huán)境下安全工作的具體要求。根據(jù)有關(guān)在防火和/或防爆環(huán)境下過濾器安全操作的行業(yè)標準和適用于具體國 家的政府規(guī)則，通過使用輔助的防火固件(17)和防火板(16)，以及來自真空泵的輸入信 號(27)和真空壓力傳感器(18)，同樣的過濾器可用于防火環(huán)境，如藥品、藥材、半導體處理等。主過濾器由真空 泵的輸入信號(27)和真空壓力傳感器(18)控制。當泵出于運行 狀態(tài)以及真空度達到設(shè)定點時，信號將通過控制器(19)發(fā)送到過濾器電控電路，過濾器將 開始工作，通過(Hl和H2)發(fā)送電離和收集電流，來對所有通過的氣載粒子電離和充電，并 收集這些粒子，阻止這些雜質(zhì)進入真空泵系統(tǒng)。在這樣的情況下，對于防火環(huán)境過濾器，其過濾效率將會降低，該效率依賴于要排空的室的大小、管線尺寸、距離、過濾器工作所需的 最小真空壓力、達到要求的真空度所需的時間等等。根據(jù)管理機構(gòu)的標稱標準和安全實踐以及行業(yè)安全規(guī)范和標準，真空度設(shè)定點在 爆炸限制等級下，將依賴于來自真空處理工作室中的可燃雜質(zhì)的存在及其屬性。
根據(jù)便利性和系統(tǒng)要求，真空壓力傳感器的真空連接可以取自過濾器殼體和/或 真空處理工作室。設(shè)計數(shù)據(jù)過濾器直徑將主要依賴于下列要素A)真空泵容量；B)雜質(zhì)存在情況；C)所需的過濾器清潔周期；D)污染物屬性(液體/固體)。根據(jù)流體流中存在的雜質(zhì)和要求的清潔度，考慮流體流的速度為每秒0. 1-2.0 米。流速(立方米每秒)=(Q)。速度(米每秒)= (N)。管的橫截面積(平方米)=(A) = Q/N。管的直徑=(1. 3X管面積)的平方根。電離時間(T)為6-30毫秒。(再次說明，電離時間依賴于雜質(zhì)存在情況和要求的清潔度)。于是，每個電極的長度=流體流的速度(N)/電離時間(T)。根據(jù)該公式，可計算出電極的長度。電離區(qū)電勢差直流電壓(Vl)=最高12000VDC。收集區(qū)直流輸入電壓=最高6000V DC。在電離區(qū)和收集區(qū)之間將有收集罐，該收集罐使得頂部能夠保持更多的流體污染 物，并在收集處理過程中的流體雜質(zhì)之后再安全地保持和處理一段時間。上述公式可用于 大致確定過濾器尺寸。如果過濾器直徑過大，無法手動操作和清潔過濾器電極組件，則過濾器的朝向設(shè) 置為垂直，如圖7所示，以便于清潔，而不必從主管線上拆下。
權(quán)利要求
1.一種真空泵系統(tǒng)，包括一個位于真空管線上的單級/雙級靜電除塵部件，其流向是向著各種真空泵，所 述真空泵目的是在意圖的主要對象中創(chuàng)造真空，一個過濾器適用于所有真空度能達到 1 X IO-6Torr的各種類型的真空泵；所述過濾器，其過濾空氣的效率為99 %，過濾精度達0. 3微米w/w ；所述過濾器，用于減少80%以上的化學煙塵和溶劑。
2.如權(quán)利要求1所述的真空泵系統(tǒng)，其中安裝有兩個或多個串聯(lián)的過濾器，以在過濾 過程中實現(xiàn)99. 99%的純度。
3.如權(quán)利要求1和2所述的真空泵系統(tǒng)，其中向過濾器供電的裝置通過饋通部連接傳 輸高壓電，采用玻璃-金屬密封、陶瓷-金屬密封、橡膠-金屬密封以達到高達1 X IO-6Torr 的真空度。
4.如權(quán)利要求1-3所述的真空泵系統(tǒng)，其中包括過濾器殼體，該殼體優(yōu)選由低碳鋼、碳 鋼、不銹鋼、鉻鎳鐵合金、哈斯特合金組成，在高達1 X IO-6Torr真空度下能實現(xiàn)可靠密封。
5.如權(quán)利要求1-4所述的真空泵系統(tǒng)，其中過濾器由正電極和負電極順序組成，正電 極和負電極材料為鋁、鋼、不銹鋼、鉻鎳鐵合金、哈斯特合金。
6.如權(quán)利要求1-5所述的真空泵系統(tǒng)，其中在電極的端部之間維持相等的距離，電極 的端部用由塑料、橡膠、特氟綸或陶瓷組成的具有高介電強度的材料覆蓋。
7.如權(quán)利要求1-6所述的真空泵系統(tǒng)，其中通過過濾器到真空泵的蒸汽的優(yōu)選速度是 每秒0. 1米-2. O米。
8.如權(quán)利要求1-7所述的真空泵系統(tǒng)，包括過濾器殼體，該殼體被電氣接地，以獲得最 大的收集面積，從而提高和擴大收集面積和安全性。
9.如權(quán)利要求1-8所述的真空泵系統(tǒng)，其中在電離區(qū)與收集區(qū)之間設(shè)置有具有接地連 接的罐狀、阱狀或壺狀的收集裝置，用于提高流體滴的收集量，使收集的流體能安全而容易 地保持或排出。
10.如權(quán)利要求1-9所述的真空泵系統(tǒng)，所述過濾器的方向為垂直朝向，以用于較大尺 寸，方便手動操作，在底部具有入口連接，頂部具有出口連接。
11.如權(quán)利要求1-11所述的真空泵系統(tǒng)，應(yīng)用于擴散型真空泵的情況下，能避免98% 以上的油回流。
12.如權(quán)利要求1-11所述的真空泵系統(tǒng)，其中包含沿流方向并聯(lián)的電離區(qū)正/電暈放 電電極，用于延長電離時間和改善過濾效率。
13.如權(quán)利要求1-12所述的真空泵系統(tǒng)，其中在頂部具有在線清潔位置，并從底部排泄。
14.如權(quán)利要求1-13所述的真空泵系統(tǒng)，其中嵌入有一個系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有防火防爆 板、固件、和自動真空壓力控制器系統(tǒng)，用于所有防火環(huán)境和區(qū)域。
15.如權(quán)利要求1-14所述的真空泵系統(tǒng)，其中真空壓力傳感器連接部可以位于過濾器 上，也可以位于真空處理室上。
16.如權(quán)利要求1-15所述的真空泵系統(tǒng)，其中真空壓力傳感器是雙傳感器，將兩個傳 感器串聯(lián)連接，來測量真空和控制過濾器，以在防火和防爆環(huán)境下實現(xiàn)過濾器的更安全操 作。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種方法和系統(tǒng)，來自待排空對象的流體流在其進入真空泵之前被過濾，過濾的最大純度達99％，粒子大小達0.3微米，具有最小的壓降，從而改善泵的壽命和系統(tǒng)的處理性能。
文檔編號B03C3/017GK102006939SQ200980112742
公開日2011年4月6日 申請日期2009年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月11日
發(fā)明者亞達帕麗·空達拉·姚 申請人:亞達帕麗·空達拉·姚