专利名称：气体过滤装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是关于一种过滤装置，特别涉及一种通入真空泵前的气体过滤装置。
背景技术：
随着纳米科技的发展，许多关于纳米粉体的制备方法不断被开发。如纳米碳管等纳米材料的制备方法，通常使用方法有化学气相沉积、电弧放电、等离子辅助化学气相沉积等。诸多方法中有一个共同特点，即都在高温及一定气体氛围下发生反应，因此所采用装置中均设有一抽真空系统。但是，当气体经过管道时，由于温度下降，使得气体及其所携带物质沉降于管道中，从而减少管道有效直径甚至阻塞管道，也将损失较多产物。这些纳米级粒子然后还会污染真空泵，因此，往往需要在气体进入真空泵前先经过除尘过滤装置，将未完全反应的气体及其携带物吸附在该装置之中。
目前，除尘过滤装置多采用网状过滤结构，如中国第01116826.9号专利申请揭示一种捕气装置，该装置利用双层中空圆柱形滤网过滤流经其中的气体，并在滤网上吸附未完全反应的气体或副产物。该装置具有一定吸附效率，但是由于气体须流经该滤网，部分气体或气体所载的颗粒首先吸附在滤网上，当使用一段时间后，该滤网使用面积下降，为保证装置吸附效率，滤网必须经常更换，如此则给实际操作带来很大不便，且会增加成本。
此外，美国第6,561,769号专利揭示一种直接应用于真空泵中的气体过滤及缓冲装置，但该装置过于复杂，并且成本过高，不利于应用在化学气相法或电弧放电法等方法的装置。
为获得较为简便的过滤装置，美国第6,254,685号专利揭示一种用于化学气相沉积法中的过滤容器(Trap Filter Chamber)。请参阅图1，该容器包括一连接反应室的进气口1、一集尘容器3及一连接真空泵的出气管4，在进气口1的进入集尘容器3的一端设有一锥形放大入口2，该入口2的口径随着不断深入集尘容器3而逐渐增大，由此产生压降，使得集尘容器3中压力小于反应室中压力，因而可避免由于温度下降所引起副产物颗粒的沉积或聚集在入口2，并使副产物颗粒沉积在集尘容器3底部。此种容器在一定程度上可以起到过滤的效果，然而，该容器结构过于简单，以至于当气体流速较大时，气体滞留在容器中的时间较短，导致容器过滤的效率大大下降，难以达到过滤气体中副产物颗粒的目的，仍会引起管道阻塞，并导致真空泵受到污染。并且该容器底部使用面积有限，从而导致该装置的使用周期较短。
有鉴于此，提供一种过滤效率高及使用周期长的气体过滤装置实为必要。
实用新型内容为克服现有技术中气体过滤装置的过滤效率低及使用周期短等问题，本实用新型提供一种过滤效率高及使用周期长的气体过滤装置。
为实现上述目的，本实用新型提供一种气体过滤装置，其包括一中空集尘容器，其具有一进气口及一出气部位，相对于出气部位的底部设有一顶部具多个凹槽的冷却装置。
其中，该冷却装置为一冷却槽，槽内填充有可浸没多个凹槽外壁之冷却介质，该冷却介质包括液氮。该冷却槽顶端和底部分别设有一容量传感器和一具有阀门的导管。
本新型的进一步改进在于出气部位形成有多个具有绕折结构的风阻。该风阻包括基片、与基片末端相连的上折片及与上折片顶端相连的右折片，该基片、上折片及右折片为直片状或弯曲片状结构，该风阻还可进一步包括一与右折片末端相连的下折片。风阻之间形成有多个弯曲出气通道。
与现有技术相比，本实用新型提供的气体过滤装置通过具有多个凹槽的冷却装置，可形成局部压降，增加副产物颗粒在凹槽内的沉积，从而提高过滤效率；并通过该凹槽结构来增加底部沉积颗粒的面积，以增加装置的使用周期，同时亦增加冷却接触面积，提高冷却效率。另外，本实用新型提供的气体过滤装置还通过风阻结构，增加气流滞留在容器中时间，从而使得气体被充分过滤，进一步提高装置的过滤效率。
图1是现有技术的过滤过滤容器剖面图。
图2是本实用新型的气体过滤装置所处系统框架示意图。
图3是本实用新型的气体过滤装置结构示意图。
图4是本实用新型的气体过滤装置纵向剖面示意图。
图5是本实用新型的气体过滤装置风阻结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
请参阅图2，为本实用新型提供的气体过滤装置所处系统框架示意图。该系统包括反应室20、真空泵30及位于反应室20与真空泵30之间的过滤装置10。反应开始时，原料气41(通常包括反应气、保护气或载气)先进入反应室20发生反应，从反应室排出反应后气体42，其包括未完全反应的气体、颗粒状副产物或部分产物，如制备纳米碳管时，原料气为碳源气，并以氢气为保护气，碳源气体反应后生成多种碳纳米颗粒，气体排出时将携带有这些纳米颗粒，如直接进入真空泵30，势必污染真空泵30，因此必须经过气体过滤装置10过滤之后，成为纯净的滤后气体43，才能进入真空泵30，以确保反应的持续进行。
请参阅图3，即本实用新型的气体过滤装置10的结构示意图。气体过滤装置10包括一中空集尘容器11，其一端具有一与反应室20(参见图2)出气管口相配套的进气口12，顶部的出气部位具有多个风阻13，而相对于出气部位的底部设有一冷却装置15。该集尘容器11的截面形状可为半圆形、圆形或方形，本实施例采用半圆形集尘容器11，此时，风阻13即形成在集尘容器11半圆形壳体上。
请参阅图4，即本实用新型的气体过滤装置10纵向剖面示意图。多个风阻13依次间隔排布在集尘容器11半圆形壳体上，风阻13之间的间隙相应形成多个出气通道16，经过滤处理后之气体通过该通道16排出集尘容器11。该冷却装置15为一冷却槽，其内盛有冷却介质，冷却介质包括液氮151。该冷却槽顶部形成有多个凹槽14，其横截面形状可为圆形、方形或其它多边形，侧壁材料选自铜、铝或其合金，且凹槽14具有一定深度与宽度，使得气体能到达凹槽14的底部，以便被充分冷却。当冷却槽内盛有液氮151时，可完全浸没凹槽14的外壁，利用其低温来冷却流经凹槽14的气体。另外，在冷却槽之顶部一侧设有一容量传感器152，用来监测冷却槽内液氮151的容量，而底部位置连接一导管153，导管153上设有一阀门154，以便于灌入或排空冷却槽内液氮151。
请参阅图5，为风阻13的三种可选结构放大示意图。风阻13为一绕折结构，绕折结构包括基片与折片，折片的绕折方向与气流进入方向相反，本发明以三种不同绕折结构为例。第一种绕折结构的制作工艺较为简单，风阻13包括一基片131、在基片末端向上折的上折片132以及在上折片132顶端向右平折的右折片133，即形成风阻13(如图5A所示)，将两相邻风阻13、13’错开一定距离，使得两相邻风阻13、13’间形成一曲折出气通道16。还可在第一种结构上加以改进，风阻13包括一基片131、上折片132以及右折片133，并于右折片133的末端再向下折一部分，形成一下折片134，通过下折片134进一步限制气体排出，达到阻碍气体流动的目的(如图5B所示)，同样两相邻风阻13与风阻13’之间可形成曲折出气通道16。第三种风阻13结构为一曲绕结构，形状类似于一水平放置的“S”形，风阻13也包括基片131、上折片132及右折片133，与前两种结构不同之处在于基片131、上折片132及右折片133均为弯曲片状结构(如图5C所示)，且基片131与右折片133的弯曲弧面的圆心角至少大于90°，且圆心角越大阻碍气流效果越好，可根据具体工艺条件及加工成本而定。将相邻风阻13的弯曲基片131与风阻13’的弯曲右折片133’相互咬合，并相隔一定间隙，该间隙即形成第三种结构的曲线通道16，与前两种结构相比，此种结构具有一定弯曲曲度更大，因此具有更佳阻碍气流的效果。滤后气体即沿着多个通道16曲折排出。
请再参阅图4，以说明本实用新型所提供的过滤装置10的工作过程。过滤装置10工作前，可通过导管153向冷却槽内灌入液氮151，然后关闭阀门154，过滤装置10即可开始工作。工作时，反应后气体42从进气口12进入集尘容器11；由于冷却槽内的液氮151冷却凹槽14，使得集尘容器11底部温度较低，造成局部压降，气体42将先流经凹槽14，使得气体42所载的颗粒即沉积附着在凹槽14的侧壁或底部；然后气流上升，到达风阻13位置，由于风阻13的曲折结构，迫使气流通过时沿通道16曲线绕出，从而延长气体滞留在集尘容器11中的时间，使得气流在集尘容器11中被充分过滤，能进一步增加过滤装置10的过滤效果；最后从通道16排出的气体43即为纯净气体，可安全地通往真空泵30，使得反应能持续进行。
当过滤装置10工作一段时间后，冷却槽中液氮151的容量将减少，此时顶端传感器152将显示冷却槽中液氮151容量不足，则打开阀门154，通过导管153向冷却槽内补充液氮151，从而保证冷却槽始终能充分冷却凹槽14，也即保证过滤装置10持续高效地工作。而且，在过滤装置10工作后，同样可以通过导管153排空冷却槽内液氮151，并引到一贮存容器(图未示)中，以备后用。另外，冷却槽与环境接触的界面可包覆一绝热层(图未示)，以增加冷却槽的使用时间。
权利要求1.一种气体过滤装置，其包括一中空集尘容器，其具有一进气口及一出气部位；其特征在于相对于出气部位的底部设有一顶部具多个凹槽的冷却装置。
2.如权利要求1所述的气体过滤装置，其特征在于该冷却装置为一冷却槽。
3.如权利要求2所述的气体过滤装置，其特征在于该冷却槽内填充有浸没多个凹槽外壁之冷却介质。
4.如权利要求3所述的气体过滤装置，其特征在于该冷却介质包括液氮。
5.如权利要求2所述的气体过滤装置，其特征在于该冷却槽顶端和底部分别设有一容量传感器和一具有阀门的导管。
6.如权利要求1所述的气体过滤装置，其特征在于该出气部位形成有多个具有绕折结构的风阻。
7.如权利要求8所述的气体过滤装置，其特征在于该风阻包括基片、与基片末端相连的上折片及与上折片顶端相连的右折片。
8.如权利要求9所述的气体过滤装置，其特征在于该基片、上折片及右折片为直片状或弯曲片状结构。
9.如权利要求9所述的气体过滤装置，其特征在于该风阻还可进一步包括一与右折片末端相连的下折片。
10.如权利要求8所述的气体过滤装置，其特征在于该风阻之间形成有多个弯曲出气通道。
专利摘要本实用新型提供一种气体过滤装置，包括一中空集尘容器，其具有一进气口及一出气部位。其中，相对于出气部位的底部设有一顶部具多个凹槽的冷却装置，而出气部位形成有多个具绕折结构的风阻。该冷却装置包括一容量传感器，通过容量传感器随时监控冷却装置中的液氮容量，以便及时补充液氮。风阻之间形成有曲折出气通道，以增加气流滞留时间。本实用新型所提供的气体过滤装置具有过滤效率高及使用周期长等特点。
文档编号B01D46/00GK2756643SQ20042007182
公开日2006年2月8日 申请日期2004年7月16日 优先权日2004年7月16日
发明者翁维襄 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司