专利名称：用于收集作业中产生的杂质的真空泵吸滤装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及方法和系统，在这些方法和系统中，来自待排空对象的流体流在其进 入真空泵之前被过滤，过滤的最大纯度达99 %，粒子大小达0. 3微米，具有最小的压降，从 而改善泵的寿命和系统的处理性能。简介1、真空是一种负压力状态，创造这种状态是为了将气体分子从处理工作室去除， 以提供一种不含有影响产品质量和处理性能的气体的清洁工作空间。真空广泛用于工业产 品、处理和应用中，如照明产品、化学干燥、真空输送系统、电子工业、半导体加工、食品和药 品加工、反应堆、显象管制造处理等。
根据真空度采用不同种类的真空泵来排空这些处理室。2、真空泵主要有如下四大类a)低度真空760至1托(Torr)(常用的有罗茨泵、螺杆泵、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 (常用的有扩散泵和涡轮分子泵)；d)超高度真空泵用于10_7TOrr以下的情况。3、以上所述的真空泵用于排空所有工作室或对象，以根据处理要求获得产品、工 艺和性能的理想结果。4、在该排空过程中，总是会有少量灰尘、潮气、化学烟尘或外来物质进入真空泵的 泵室，从而加大泵的所有运动部件磨损和破损的几率。这些外来物质会污染泵的油和水，从 而显著降低其效率和功效。因此，油环真空泵需要定期更换油，以保持泵的性能。如果外来 粒子更大，则不仅会影响各种泵中的所有运动部件的机械性能，还会增加因所有运动部件 的磨损和破损导致的泵维护成本，也会增加动力成本。如果油被污染，真空泵的性能会急剧 降低，无法达成预定的目标。在有些由作业过程导致的污染率较高的场合，用户通常主张采用水环真空泵，因 为作业过程中产生的这些杂质会与密封水混合，并与水一起排出。然而这些水环真空泵与 油环真空泵相比，能耗较高，并且所能达到的真空度较低，还会产生许多废水。5、为了避免真空泵中杂质的问题，现在开发出了带有辅助增压泵的干式螺杆型真 空泵，其可以产生0. ITorr的真空度，并且已在市场上出售，但是很贵。螺杆型真空泵还具 有含尘量的限制。在这样的情况下，也需要定期清洗，这在美国专利申请No. 20070172361 中有解释。6、除此之外，如果危险化学品或其它对环境不利的外来物质进入油中，则存在当 污染危及环境和社会时需要将油处理掉的问题。在处理这样的油时，如果处置不当或回收 不当，可能对环境造成很坏的影响。与油环型/干式螺杆型/爪式真空泵相比，水环真空泵可以有效承载作业过程中 产生的大量灰尘和烟尘负荷。但是水环真空泵能耗高，且需要辅助的水泵向真空泵供水，最 后，水环真空泵产生的真空度比油环真空泵低。更重要的是，这些水需要在冷却塔中冷却，而处理这些污染的水尤其在污染较高的情况下也是个大问题。如果这些水处置或处理不 当，水质将影响环境。8、现在也有各种蒸汽喷射型真空泵，两个或多个这样的泵串联布置可以产生 0. ITorr的真空度。但是，这些泵要求大量的热来产生蒸汽，被外来物质所污染的蒸汽导致 蒸汽凝结质量差，且增加水的硬度。如果相同的冷凝水通过锅炉再循环，将导致大量的结 垢，并进一步导致锅炉热效率的降低。9、目前采用一些机械过滤器来过滤流体流。在真空泵抽吸管上使用这些过滤器存 在以下类似缺陷a)大的压降，因此，真空压力差更大；b)高导通性衰减；c)过滤器的频繁堵塞/更换；d)周期时间延长；e)最终真空度降低；f)指示过滤器堵塞很困难，因而很昂贵；g)普通机械过滤器无法有效过滤油、潮气；h)机械过滤器有效工作的上限是5微米。10、有很多不同种类的阱来限制流体烟尘进入真空泵，如冷凝阱、液氮阱等，这些 都很贵且操作成本高。11、通常在葡萄酒加工业中，流向真空泵的气流被加热到110摄氏度，来杀灭从真 空泵出来的细菌。否则所有细菌将出去并影响环境。在该过程中需要大量的电来加热气流。12、扩散泵可用于产生用于高真空应用的高达IX KTltlTorr的真空度。这些泵面 临的问题是油会回流到处理室或/待排空的产品。PPM(百万分之一)数量级的油回流将对 处理性能和/或产品质量产生很坏的影响。这在美国专利No. 3782816和No. 5700134中有 详细描述。
背景技术：
1、在任何涉及在器皿中进行反应、熔化、结晶、涂敷、填充、干燥、发酵以进行进一 步处理的过程中，必然需要通过真空手段来产生特定的压力。因此，流入真空泵的气体的具 体量很少。当该气体与其它成分一起进入真空泵时，气体适当地流动，但处理器皿中的结晶 会阻碍反应，或降低输送其它成分(包括尘粒)的能力，因此灰尘在真空泵中累积。有若干 项发明来对付这一难题，并且能够减少累积的灰尘，但是无助于真空泵的满意的工作，因而 要求频繁地清除真空泵中的灰尘。
2、为了防止灰尘流入真空泵，人们试图通过在真空泵与产生灰尘的设备之间设置 过滤器/除尘器、阱、以及阱序列等来将灰尘隔离，然而还没有一种彻底的解决方案，因为 灰尘导致过滤器中的通过部分堵塞，使得过滤器的效率显著降低。对于通过反应、熔化、结 晶器皿的生产过程来说，真空泵高效排空的性能持续地影响所述反应过程、熔化过程和结 晶过程。3、在真空中执行的任何处理性能，其效率/效力、产能以及产品质量依赖于任何 所述处理中所达到的真空度。如果外来物质、烟尘、灰尘、潮气进入真空泵，将会降低真空度，且影响处理的所有性能。如果灰尘进入处理过程中间的任何真空泵，真空泵的泵吸能力将下降，从而延长处理时间，降低处理性能。4、真空泵泵吸能力将取决于管路和限制装置(如果有的话)的导通性。例如，如 果真空泵的能力是每分钟100升(LPM)，且如果在管路中有一个限制装置，使得真空泵只能 导通至90LPM，则所述真空泵的净泵吸能力将限制为90LPM。因此，在处理真空比维护真空 泵更重要的情况下，人们不愿安装任何机械过滤器。5、为了在灰尘/烟尘的排空作业环境下工作，合适的泵包括水喷真空泵、水环真 空泵、蒸汽喷射(单级/多级)真空泵，这些泵可以承受作业过程中的杂质负荷，但其缺陷 是I)与其它油环螺杆型真空泵系统相比，效率低；II)与油环真空泵相比，产生的真空度低；III)由于密封流体流中混合有烟尘/灰尘而产生大量废水(密封流体在蒸汽喷射 真空泵中是蒸汽，在水环和水喷真空泵中是水)；IV)消耗更多电能；V)消耗更多蒸汽。6、通过采用我们独特的过滤器，所产生的废水量将近似为零，真空度也能提高，且 总的能耗节约达25%。与现有的水环和蒸汽喷射真空泵相比，通过用任意类型的油环真空 泵与过滤器一起代替这些泵，真空度可以提高8 %以上。美国专利5776216 披露了一种用于过滤来自半导体系统的碎片的真空泵过滤 器。该真空泵过滤器包括用于与室连接的输入端口。第一过滤器支撑部连接到该输入端口， 用于过滤大的碎片。用于过滤中等碎片的第二过滤器支撑部连接到该第一过滤器支撑部。 第三过滤器支撑部连接到该第二过滤器支撑部，用于过滤小的碎片。输出端口通过一个端 子连接到该第三过滤器支撑部。该输出端口的其它端子连接到泵系统。美国专利申请#20060276049标题用于沉积处理的高效阱摘要本发明提供一种用于通过减少或基本消除半导体处理系统的装置部件中副 产物的累计来改善半导体处理系统(如沉积系统)的效率的系统、装置和方法。本发明还 涉及改善与半导体处理系统关联的上游阱的效率，其中所述阱基本上去除来自处理室的废 气中的全部副产物。此外，本发明还提供一种系统、装置和方法，用于有效地清除阱中累积 的来自半导体处理系统的废气的副产物。美国专利6888713标题减轻真空炉中氢爆炸的装置和方法摘要一种减轻真空炉中氢爆炸的装置包括至少一个点火器、点火变压器、以及电 开关。该至少一个点火器包括一组高压电极，并通过高压线连接到所述点火变压器。该电 开关激励所述点火变压器，以向所述至少一个点火器提供功率，在所述电极之间形成连续 的电弧。所述至少一个点火器位于所述真空炉内的开口处，空气在此处可以进入所述真空 炉。在意外情况下，该空气中可能含有氢和蒸汽的混合物。当形成可燃混合物时，该装置通 过受控燃烧来消耗氢。美国专利申请#20070231162
标题真空泵摘要一种多级真空泵，在相邻的泵级之间包括连续的点火源，用于点燃泵送流体 中的燃料。这可以保证从泵排出的流体中的燃料浓度低于其爆炸下限。美国专利申请#20070201988标题真空泵 摘要一种真空泵包括安装于被驱动轴上的转子组件，和用于前向和反向旋转驱 动轴的电机。一被驱动部件位于该被驱动轴上，一驱动部件位于该驱动轴上，用于啮合所述 被驱动部件，以将被驱动轴耦合到所述驱动轴。每个部件具有第一和第二接触面。这些部 件构造为在所述驱动部件的一个面接触所述被驱动部件的对应面之前，允许所述驱动部件 相对于所述被驱动部件旋转至少四分之一圈。这样使得驱动部件能够在接触被驱动部件之 前获得足够的角动量，从而在接触时传递到被驱动轴能量足以将被加工沉积物锁死的泵释 放。如果“第一次”泵不能重启，则电机反转，使得其它接触表面以相同角动量接触。如需 要，可重复这一过程，直到泵重启。美国专利申请#20060228272标题净化器摘要描述了一种用于气体处理应用的净化器。该净化器包括具有气体入口和气 体出口的室。在室中设置一系列的隔板，隔板涂敷有吸气材料，该材料根据其与要从气流中 去除的成分反应并形成稳定的化合物的能力来选择。该室内还设置有一个吸气材料源，该 源被定期激活，以刷新隔板上的吸气材料涂层。美国专利3782861摘要一种油扩散泵，具有多个同轴布置的圆柱烟囱，这些烟囱从圆柱封套的底部 延伸。所述封套的底部具有中空的突起，这些突起在所述烟 之间向上延伸，且一加热元件 的一些部分延伸到所述中空突起内部。美国专利5700134-扩散泵摘要一种扩散泵包括外体和位于该外体内的烟囱。在烟囱的顶部周围具有顶罩， 以在其间形成一个环形出入口(或出入口的环形阵列)。一护圈基本位于所述顶罩的上方。 冷却器冷却所述外体和护圈，且外体基部内存在的工作流体被加热，使得汽化的油向上通 过烟囱。在外体内部含有基本上与护圈热隔离的隔板。授予怀特(White)的美国专利2，377，391 (1945)披露了有关电子空气清洁器的最 早发明之一。其中描述了对空气中的悬浮粒子充电的一种方法和装置。一旦被充电，一独 立的电滤器即清除这些粒子。广义而言，本发明包括增强放电极与非放电极之间临近非放 电极的部分的电场强度。这可以通过在放电极和非放电极之间提供前述的非放电辅助或栅 格电极元件，并维持所述辅助电极与非放电极之间的每单位空间电势差显著大于所述放电 极与辅助电极之间的每单位空间电势差来方便地实现。所述辅助电极维持在放电极电势与 辅助电极电势之间的电势，使得放电极与辅助电极之间的场极性和辅助电极与非放电极之 间的场极性相同。授予Permey的美国专利3，915，672 (1975)披露了一种静电除尘器，具有并联接地 的盘电极灰尘收集器。在这些盘电极之间设置有高压电晕线。其对灰尘粒子充电，然后灰 尘粒子被吸引到盘电极。电晕线被脉动供电，以防止发生黑电晕。如果不通过脉动供电，则由于盘电极上累积的灰尘的高电阻率而会发生黑电晕。授予Nagoshi等的美国专利5，055，118(1991)披露了一种静电集尘器。第一正电 离电极使灰尘正电离，然后灰尘进入具有一对非绝缘电极的室，该对电极之间具有高电压， 并被绝缘层隔开。库仑原理使得灰尘聚集在接地电极上，从而中和灰尘粒子的电荷。由于 层中的特殊间隙，灰尘只在接地电极上聚集，从而防止灰尘在其它部件上累积。其原理在于 灰尘仅在接地电极上聚集不会引起充电性的明显恶化，因为灰尘粒子的电荷都被中和。但 是，显然必须清洁负电极来维持气流。发明目的 本发明的目的之一是通过提供一种独特的过滤器来保护所有类型的真空泵(如 上述第2节所述)免受灰尘、潮气和气态粒子的污染，该过滤器的工作原理是静电除尘。本 发明的另一目的是提供一种低成本的超高压真空压力静电过滤器，其能够有效过滤精度高 达0. 3微米。本发明还有一目的是提供用于所有类型真空泵的静电过滤器，包括超高压真 空泵。(在线清洁)
具体实施例方式静电除尘原理用于在真空泵吸入管上过滤灰尘、潮气、油和气态粒子，以过滤流向 真空泵的流体流，来保护真空泵不受灰尘、潮气和气态粒子的污染。借助于诸如防火板和防火固件等辅助装置，该过滤器还可有效用于防火环境，如 溶剂回收系统、半导体批处理系统、药品和药剂等，其中爆炸性烟尘来自向着真空泵的处理 过程。为增加收集电极的面积和改善过滤器效率，具有法兰端部的主外部壳体管(1)连 接到收集负/接地电极，图3中示出同样的接地连接。为延长过滤器的清洁周期并具有更多的接地收集面积来收集流体状态的烟尘和 收集物，可以设置如图4所示的具有排泄阀(20)的独立阱。在产生烟尘很多且可用于过滤器清洗的时间短的场合，可设置一独立的清洁流体 输入阀(21)，用来在过滤器连接在线状态下清洗过滤器(如图4所示)，其中排泄阀(20) 用于排出清洗过程中产生的清洗流体。参考附图，真空线性静电过滤器的剖视图(图1)包括以下部件1)具有法兰端部的外部壳体管(1)；2)气体分散器(2)；3)电离区负/接地电极(3)；4)电离区正电极(4)；5)玻璃_金属、或陶瓷_金属、或橡胶_金属密封件(5)；6)电离区(6)；7)收集区(7)；8)电离区负电极支撑体/导体⑶；9)电离区正电极支撑体/导体(9)；10)收集区负/接地电极(10)；11)收集区正电极(11)；
12)收集区负电极支撑体/导体(12)；13)收集区正电极支撑体/导体(13)；14)衬套(绝缘子/保持器)(14)；15) ‘ 0'形环(15)；16)防火板(16)；17)防火固件(17)；18)真空压力传感器(18)；19)控制器(19)；20)排泄阀(20)；21)清洁流体输入阀(21)；22)绝缘子/保持器(22)；23)用于防火固件的线缆入口(23)；24)电离区电源电缆H2 (24)；25)收集区电源电缆Hl (25)26)负/接地电极收集电缆(26)；27)来自真空泵的输入信号(27)。具有法兰端部的外部壳体管(1)=由MS、SS316、铬镍铁合金(InconeI)、哈斯特合金(Hastalloy)组成，两端都具 有法兰，便于安装在真空管线上，相同金属的部件被焊接在顶部，以固定带有'0'形环 (15)的玻璃-金属、或陶瓷-金属、或橡胶-金属密封件(5)，以可靠地密封，避免在高达 1 X IO-6Torr的真空度下发生任何真空泄漏。气体分散器(2)这是由具有高介电强度的绝缘材料组成的，如尼龙、玻璃纤维填充尼龙、塑料、特 氟纶等，以避免意外短路，并均勻分布来自工作室的气流，其具有中空槽用来在整个过滤器 上均勻分布气流。电离区负/接地电极(3)=这是由铝、SS316、钢或镍合金、哈斯特合金、铬镍铁合金组成的负电极，其与电离 区正电极(4)电绝缘，并电连接到具有法兰端部的外部壳体管(1)，并由电离区负电极支撑 体/导体⑶支撑。电离区lH电极(4)这是由铝、SS316、钢或镍合金、哈斯特合金、铬镍铁合金组成的电极，其与电离区负/接地电极(3)电绝缘，并与电离区正电极支撑体/导体(9)连接到玻璃-金属、或陶 瓷-金属、或橡胶-金属密封件(5)，以通过电极输送高压直流电。这些电极具有尖锐的角， 如图10所示，以产生电晕效应，使通过的所有粒子电离/充电，并保持水平，以增加电离时 间并提高过滤效率。玻璃-金属、或_瓷-金属、或橡胶―金属密封件(5);在主体和引线杆之间通过玻璃/橡胶/陶瓷电绝缘，并在高达1 X IO-6Torr的真空 度下实现可靠密封。直流电将流过该部件，从而形成电晕，并对通过的粒子充电。总数有两 个，一个用于电离区(6)，一个用于收集区(7)，以分别向两个区中的正电极提供高压电流。
电离区(6)该区包括电离区正电极(4)、电离区负/接地电极(3)、电离区负电极支撑体/导 体(8)和电离区正电极支撑体/导体(9)，衬套(绝缘子/保持器)(14)将这些电极绝缘， 并对与空气一起通过的粒子充电/电离。收集区(7)该区包括收集区负/接地电极(10)、收集区正电极(11)、收集区负电极支撑体/ 导体(12)、收集区负电极支撑体/导体(13)、衬套(绝缘子/保持器)(14)和绝缘子/保 持器(22)，用于收集电离区(6)之前的步骤中产生的灰尘、潮气粒子。电离区负电极支撑体/导体(8) &电离区IH电极支撑体/导体(9)这些是由SS316、钢、或镍合金、哈斯特合金、铬镍铁合金组成的金属杆，用于分别 在电离区负/接地电极⑶之间和电离区正电极⑷之间进行电传导。收集区负/接地电极(10)这是由SS316、钢、或镍合金、哈斯特合金、铬镍铁合金组成的负电极，其与收集区 正电极(11)电绝缘，与具有法兰端部的外部壳体管(1)电连接，从而具有更大的收集面积。 其由收集区负电极支撑体/导体(12)支撑，并通过衬套(绝缘子/保持器)(14)与收集区 正电极(11)电绝缘，以收集处理过程中的灰尘、潮气粒子。收集区ιΗ电极(11)这是由SS316、钢、或镍合金、哈斯特合金、铬镍铁合金组成的正电极，其与收集区 负电极(10)电绝缘，且与玻璃-金属、或陶瓷-金属、或橡胶-金属密封件(5)电连接，并 由收集区负电极支撑体/导体(13)和衬套(绝缘子/保持器)(14)支撑，并通过衬套(绝 缘子/保持器)(14)与收集区负电极(10)电绝缘。在正电极的边缘插入绝缘子/保持器 (22)，以维持两个电极之间相等的距离，并维持与具有法兰端部的外部壳体管(1)的电绝 缘以及负电极与正电极间的电绝缘。收集R负电极支撑体/导体(12)&收集R负电极支撑体/导体(13)这些是由SS316、钢、或镍合金、哈斯特合金、铬镍铁合金组成的金属杆，用于支撑 电极，并分别实现所有收集区负/接地电极(10)之间和收集区正/接地电极(11)之间的 电导通。衬套(绝缘子/保持器)(14)由高介电强度的材料如特氟纶、陶瓷、或增强塑料组成，用于绝缘正电极和负电 极，并为电极提供物理支撑，以在电极之间维持相等距离。‘ 0'形环(15)这是由氟橡胶、硅、氯丁橡胶组成，用于密封所有配合，在高达IXlO-6Torr的真空 度实现可靠密封。这些0形环位于法兰结合部、玻璃-金属、或陶瓷-金属、或橡胶-金属 密封件(5)处，用于避免真空系统中的任何泄漏。防火板(16)这是电控制板，通常由轻质铝或任何增强塑料组成，用于安装所有的电气变压器、 继电器、桥式整流器、控制开关等，使其保持在安全环境下，以避免任何意外的火花引起火 灾，并避免任何形式的爆炸。同样的板可以根据安全需求、行业标准和规范在市场上选购。防火固件(17)
由轻质金属(如铝合金)或增强塑料组成，安装在玻璃-金属、或陶瓷-金属、或 橡胶-金属密封件(5)上，用于可靠密封，并承受高达lOkg/cm2的高正压力，以避免产生任 何形式的火花，防止在由于系统周围的任何区域发生泄漏而导致大气中存在可燃气体混合 物或微量可燃气体的情况下引起火灾。设计和安全标准按照行业规范和标准确定。
真空压力传感器(18)=这是真空压力传感器，用于在过滤器侧壳体中测量真空度，并将电信号发送到过 滤器，同时发送真空泵开启信号0N，以向过滤器提供高压直流电。通常根据不同标准，具有 多种压力设置，具体的设置可以在1-760ΤΟΠ·的范围内。优选地设置在45T0rr以下，因为 在45Torr或以下，大部分可燃气体和/或气体混合物在低于60毫巴(45Torr)的压力下都 不会被点燃。根据所需的安全性和标准，该系统仅仅在防火和/或防爆的场合才是需要的。控制器(19)该控制器将从真空泵和真空压力传感器(18)获取信号，处理该两路信号，并向过 滤器的电源继电器发送信号。这样会切断过滤器的电源，作为下列情况下的一种安全手段 1)当真空泵由于任何原因跳闸或停机时，和/或2)当系统压力达到或超过45T0rr真空压 力时。该控制系统只有在过滤器必须工作在防火和防爆环境下时才是需要的。排泄阀(20)&清洁流体输入阀(21)=这些阀用于在系统停机时，通过排出处理过程和清洁过程中的收集物，并输送清 洁流体来在线清洁过滤器，而无须将过滤器从主管线上拆下。绝缘子/保持器(22)=安装于收集区正电极(11)的边缘，优选由高介电强度的材料如橡胶、特氟纶、陶 瓷组成，以在正电极之间和负电极之间保持相等的距离，且与具有法兰端部的外部壳体管 (1)电绝缘。用于防火固件的线缆入口(23)=其装配有塑料衬套，用于承受正压力，以避免在防火和防爆环境下电火花从侧面 出来，从而避免意外事故。这与防火和防爆环境的行业标准和安全规范一致。电离区电源电缆H2(24)和收集区电源电缆Hl (25)这是具有双层或三层绝缘以承受高达20000V直流电压的高压电缆，用于输送分 别用于电离和收集区的电流。负/接地电极收集电缆(26)=这是具有双层或三层绝缘以承受高达20000V直流电压的高压电缆，用于闭合电 路并将负电极接地，如图2所示。来自真空泵的输入信号(27)=这是来自真空泵启动/停止(ON/OFF)位置的电信号，通过处理该信号，以及来自 真空压力传感器(18)的信号，提供给过滤器的电信号将由控制器(19)处理，作为过滤器在 防火和防爆环境下工作的一种安全手段。
1)图1、真空泵和过滤器安装的示意2)图2、示意电路图；
3)图3、过滤器构造/详细视图；4)图4、具有在线清洁排泄系统的过滤器构造/详细视图；5)图5、用于防火应用的过滤器构造/详细视图；6)图6、用于防火应用的示意电路图；7)图7、用于较大真空泵的高容量过滤器(立式)的示意图；8)图8、电离&收集区中的电晕分布图案；9)图9、将过滤器串联布置以提高效率的示意图；10)图10、电离区正电极(4)的示意图。流体首先通过电离区(6)，该区被位于内表面上绝缘的气体分散器(2)覆盖。具 有法兰端部的外部壳体管⑴被可靠密封，并在lX10_6Torr的真空度下测试。气体分散 器(2)由高介电强度材料如玻璃纤维填充尼龙或玻璃纤维填充的特氟纶或陶瓷材料组成， 用于避免接触电极时发生电极的意外短路，并在并行的电离区负/接地电极(3)和电离区 正电极(4)之间均勻分布流体流，以电离所有的气载粒子，如灰尘、潮气、烟尘、以及流体粒 子，同时使流通过由电离区负电极支撑体/导体(8)和电离区正电极支撑体/导体(9)支 撑的均勻间隔的电极。这些电极通过玻璃-金属、或陶瓷-金属、或橡胶-金属密封件(5) 连接到高达12000V的直流高压上，并用于在高达1 X IO-6Torr真空度下可靠密封过滤器，以 及通过正电极传输高压直流电流，从而完成电路，并产生电晕效应，以对通过的所有气载粒 子充电。图8清晰示出电晕结构。沿流向具有电晕放电点的长盘将有助于将过滤器效率提 高到0. 3微米和99%。电离正电极是具有简单设计尺寸的铝、钢、SS316、哈斯特合金、因科镍合金、镍合 金的金属电极，在所有四面都具有锯齿状突起，从而具有尖锐点来产生电晕效应，用来释放 电晕，以电离所有气载粒子，如图10所示。衬套(绝缘子/保持器)(14)和绝缘子/保持器(22)也将作为电极之间的绝缘 介质，并物理支撑所述电极，以在电极之间维持相等的距离，并分别将具有法兰端部的外部 壳体管(1)之间的正电极电绝缘。来自外部电源的电力将通过升压变压器和桥式整流器以高达12000V的直流供应 给这些电极，如图2和图6所示。主电源通过两个可靠密封的玻璃-金属、或陶瓷-金属、 或橡胶-金属密封件(5)连接到电离区(6)和收集区(7)中的电极，这两个密封件(5)设 置在外部室上，在图3-图5中，该外部室设置在具有法兰端部的外部壳体管(1)的两个端 部，用于通过电能(高压直流)，并在高达IXlO-6Torr的超高真空下可靠密封。然后该流体流向收集区(7)移动，该收集区包含收集区负/接地电极(10)和收 集区正电极(11)，由收集区负电极支撑体/导体(13)支撑，而收集区负电极支撑体/导体
(13)由收集区负电极支撑体/导体(12)支撑，收集区负电极支撑体/导体(12)由钢、MS、 镍、铬镍铁合金组成，与衬套(绝缘子/保持器)(14)垂直绝缘，衬套(绝缘子/保持器)
(14)由尼龙/特氟纶/陶瓷或任意高介电强度的材料杆组成，用于正确地支撑，以根据设计 要求精确地维持相等的距离，并绝缘电极。这些衬套在正电极和负电极之间隔开相等的距 离，将电极绝缘，物理地支撑电极，并在电极之间维持相等的距离。绝缘子/保持器(22)安 装在收集区正电极(11)上，用于绝缘，并在正电极之间和负电极之间维持相等的距离，并避免正电极和具有法兰端部的外部壳体管(1)的短路。正电极(11)和所有被充电的正粒子将移动到收集区负/接地电极(10)。有些灰 尘会附着到收集区正电极(11)上。同样，如前所述，所有充电粒子会附着到收集区负电极 (10)。灰尘和潮气以及烟尘也会附着聚集到具有法兰端部的外部壳体管(1)，因此需要连接 来将负电极接地。新鲜的无尘/无烟空气将进入真空泵。正电极和负电极的边缘将用特殊涂层涂 敷，以避免反向电晕和电弧。在这样的情况下，如果粒子大小小于等于0. 3微米，则可以采 用较高电压来改善过滤器性能，将系统效率提高到99%。通过串联设置两个或更多的过滤 器，过滤效率可达99. 99%。通过改变过滤器的垂直朝向，使得过滤流程的入口在过滤器底侧，出口在过滤器 顶侧，如图7所示，可以使过滤器的操作和维护更容易。扩散泵的问题是油烟尘会回流到工作室，从而影响处理和/或污染工作室。在这 样的情况下，油烟尘将首先进入收集区，然后进入电离区。这会将回流的油烟过滤掉98%。当细菌、真菌、藻类通过高强度电晕区时，该细菌将当然会被杀死。在防火环境下工作的过滤器即使很小的意外的反向电晕/电火花也会点燃过滤器中的可燃烟气。若烟气浓度 在爆炸下限(LEL)与爆炸上限(UEL)之间，则会点燃烟气。如果烟气被点燃，管线中的压 力将比点燃之前的实际压力增加10倍。点燃后的压力等于或小于大气压。这在美国专利 No. 6888713和美国专利申请No. 20070231162中有清晰的描述。对大部分气体来说，在低于60毫巴(45Torr)的压力下不会发生点燃。因此，可燃 性问题通常仅仅在真空系统中当气体被压缩至该压力值以上之后才会出现。因此，根据行 业要求和安全标准规范，在该压力下要设置真空压力传感器(18)，来向过滤器的电路发送 信号。如果真空泵出于任何原因跳闸或停机，即使真空压力小于45T0rr或真空压力传感器 (18)中的设定点，也要切断向过滤器的电力供应。真空压力传感器可以安装在过滤器上和 /或真空处理室上。作为安全性的措施，为了避免由真空压力传感器的故障导致的问题，可 以选择双真空压力传感器，在要求遵循安全标准以符合特定需要的情况下，也可选择双传 感器。此处，根据在防火和防爆环境中安装过滤器的行业标准和规范，在真空管线上可 能要求特定的操作实践、程序以及装备，如阻爆器和阻焰器。这些规范和标准随着行业不 同、过程不同、位置不同、国家不同而不同。在制造过滤器的过程中，总会要求执行不同的标 准和规范以及实践，以及要求过滤器安全措施符合在上述环境下安全工作的具体要求。根据有关在防火和/或防爆环境下过滤器安全操作的行业标准和适用于具体国 家的政府规则，通过使用辅助的防火固件(17)和防火板(16)，以及来自真空泵的输入信 号(27)和真空压力传感器(18)，同样的过滤器可用于防火环境，如药品、药材、半导体处理等。主过滤器由真空 泵的输入信号(27)和真空压力传感器(18)控制。当泵出于运行 状态以及真空度达到设定点时，信号将通过控制器(19)发送到过滤器电控电路，过滤器将 开始工作，通过(Hl和H2)发送电离和收集电流，来对所有通过的气载粒子电离和充电，并 收集这些粒子，阻止这些杂质进入真空泵系统。在这样的情况下，对于防火环境过滤器，其过滤效率将会降低，该效率依赖于要排空的室的大小、管线尺寸、距离、过滤器工作所需的 最小真空压力、达到要求的真空度所需的时间等等。根据管理机构的标称标准和安全实践以及行业安全规范和标准，真空度设定点在 爆炸限制等级下，将依赖于来自真空处理工作室中的可燃杂质的存在及其属性。
根据便利性和系统要求，真空压力传感器的真空连接可以取自过滤器壳体和/或 真空处理工作室。设计数据过滤器直径将主要依赖于下列要素A)真空泵容量；B)杂质存在情况；C)所需的过滤器清洁周期；D)污染物属性(液体/固体)。根据流体流中存在的杂质和要求的清洁度，考虑流体流的速度为每秒0. 1-2.0 米。流速(立方米每秒)=(Q)。速度(米每秒)= (N)。管的横截面积(平方米)=(A) = Q/N。管的直径=(1. 3X管面积)的平方根。电离时间(T)为6-30毫秒。(再次说明，电离时间依赖于杂质存在情况和要求的清洁度)。于是，每个电极的长度=流体流的速度(N)/电离时间(T)。根据该公式，可计算出电极的长度。电离区电势差直流电压(Vl)=最高12000VDC。收集区直流输入电压=最高6000V DC。在电离区和收集区之间将有收集罐，该收集罐使得顶部能够保持更多的流体污染 物，并在收集处理过程中的流体杂质之后再安全地保持和处理一段时间。上述公式可用于 大致确定过滤器尺寸。如果过滤器直径过大，无法手动操作和清洁过滤器电极组件，则过滤器的朝向设 置为垂直，如图7所示，以便于清洁，而不必从主管线上拆下。
权利要求
1.一种真空泵系统，包括一个位于真空管线上的单级/双级静电除尘部件，其流向是向着各种真空泵，所 述真空泵目的是在意图的主要对象中创造真空，一个过滤器适用于所有真空度能达到 1 X IO-6Torr的各种类型的真空泵；所述过滤器，其过滤空气的效率为99 %，过滤精度达0. 3微米w/w ；所述过滤器，用于减少80%以上的化学烟尘和溶剂。
2.如权利要求1所述的真空泵系统，其中安装有两个或多个串联的过滤器，以在过滤 过程中实现99. 99%的纯度。
3.如权利要求1和2所述的真空泵系统，其中向过滤器供电的装置通过馈通部连接传 输高压电，采用玻璃-金属密封、陶瓷-金属密封、橡胶-金属密封以达到高达1 X IO-6Torr 的真空度。
4.如权利要求1-3所述的真空泵系统，其中包括过滤器壳体，该壳体优选由低碳钢、碳 钢、不锈钢、铬镍铁合金、哈斯特合金组成，在高达1 X IO-6Torr真空度下能实现可靠密封。
5.如权利要求1-4所述的真空泵系统，其中过滤器由正电极和负电极顺序组成，正电 极和负电极材料为铝、钢、不锈钢、铬镍铁合金、哈斯特合金。
6.如权利要求1-5所述的真空泵系统，其中在电极的端部之间维持相等的距离，电极 的端部用由塑料、橡胶、特氟纶或陶瓷组成的具有高介电强度的材料覆盖。
7.如权利要求1-6所述的真空泵系统，其中通过过滤器到真空泵的蒸汽的优选速度是 每秒0. 1米-2. O米。
8.如权利要求1-7所述的真空泵系统，包括过滤器壳体，该壳体被电气接地，以获得最 大的收集面积，从而提高和扩大收集面积和安全性。
9.如权利要求1-8所述的真空泵系统，其中在电离区与收集区之间设置有具有接地连 接的罐状、阱状或壶状的收集装置，用于提高流体滴的收集量，使收集的流体能安全而容易 地保持或排出。
10.如权利要求1-9所述的真空泵系统，所述过滤器的方向为垂直朝向，以用于较大尺 寸，方便手动操作，在底部具有入口连接，顶部具有出口连接。
11.如权利要求1-11所述的真空泵系统，应用于扩散型真空泵的情况下，能避免98% 以上的油回流。
12.如权利要求1-11所述的真空泵系统，其中包含沿流方向并联的电离区正/电晕放 电电极，用于延长电离时间和改善过滤效率。
13.如权利要求1-12所述的真空泵系统，其中在顶部具有在线清洁位置，并从底部排泄。
14.如权利要求1-13所述的真空泵系统，其中嵌入有一个系统，该系统具有防火防爆 板、固件、和自动真空压力控制器系统，用于所有防火环境和区域。
15.如权利要求1-14所述的真空泵系统，其中真空压力传感器连接部可以位于过滤器 上，也可以位于真空处理室上。
16.如权利要求1-15所述的真空泵系统，其中真空压力传感器是双传感器，将两个传 感器串联连接，来测量真空和控制过滤器，以在防火和防爆环境下实现过滤器的更安全操 作。
全文摘要
本发明涉及一种方法和系统，来自待排空对象的流体流在其进入真空泵之前被过滤，过滤的最大纯度达99％，粒子大小达0.3微米，具有最小的压降，从而改善泵的寿命和系统的处理性能。
文档编号B03C3/017GK102006939SQ200980112742
公开日2011年4月6日 申请日期2009年2月9日 优先权日2008年2月11日
发明者亚达帕丽·空达拉·姚 申请人:亚达帕丽·空达拉·姚