进口组件的制作方法

文档序号:16518251发布日期:2019-01-05 09:47阅读:173来源:国知局
进口组件的制作方法
本发明涉及用于燃烧器的进口组件和方法。技术背景辐射式燃烧器是已知的且通常用于处理来自在例如半导体或平板显示器制造业中使用的制造过程工具的流出气体流。在这样的制造期间,在从过程工具泵送的流出气体流中存在残留的全氟化合物(pfc)和其他化合物。pfc难以从流出气体移除,且不希望其释放到环境中,因为已知其具有相对高的温室活性。已知的辐射式燃烧器使用燃烧来从流出气体流移除pfc和其他化合物。通常,流出气体流是含有pfc和其他化合物的氮气流。燃料气体与流出气体流混合,且该气体流混合物被输送到由有小孔的气体燃烧器的离开表面侧向环绕的燃烧室。燃料气体和空气被同时供应到有小孔的燃烧器,以影响在离开表面处的无焰燃烧,其中,传递通过有小孔的燃烧器的空气量不仅足以消耗供应至燃烧器的燃料气体,而且还能消耗在喷射到燃烧室中的气体流混合物中的所有易燃物。在流出气体流中存在的化合物的范围和该流出气体流的流动特性能够随着过程工具的不同而变化,且因此,燃料气体和空气连同需要被引入到辐射式燃烧器中的其他气体或流体的范围也将变化。尽管存在用于处理流出气体流的技术,但是其各自具有其自己的缺点。因此,期望提供用于处理流出气体流的改善的技术。技术实现要素:根据第一方面,提供用于燃烧器的进口组件,进口组件包括:进口喷嘴,其限定:能够与提供流出气体流以通过燃烧器处理的进口导管联接的进口孔口;非圆形出口孔口;喷嘴内孔,其在进口孔口和出口孔口之间沿着纵向轴线延伸以用于将流出气体流从进口孔口输送至出口孔口以递送至燃烧器的燃烧室,喷嘴内孔具有从进口孔口延伸的进口部分和延伸至非圆形出口孔口的出口部分;联接进口部分与出口部分的挡板,挡板限定定位在喷嘴内孔内的挡板孔口,挡板孔口相比于邻近挡板的出口部分的横截面面积具有减小的横截面面积;以及第二气体流喷嘴,其能够与提供第二气体流的第二气体流导管联接,第二气体流喷嘴定位成使第二气体流与喷嘴内孔内的流出气体流混合。第一方面认识到,流出气体的处理能够造成问题,尤其是当那些流出气体的流动增加时。例如,过程工具可以输出五种流出气体流以用于处理,每一种均具有多达300升每分钟的流动速率(即,总共1,500升每分钟)。然而,现有的燃烧器进口组件通常具有四个或六个喷嘴,每一个能够支持大约仅50升每分钟的流动速率(总共能够实现仅200至300升每分钟的处理)。这是因为流出物处理机制通常依赖于在辐射式燃烧器内的扩散过程;燃烧副产物需要扩散到流出物流中以便执行消减反应。换言之,燃烧副产物需要从流出物流的外表面一直扩散到流出物流中,并且然后在流出物流离开辐射式燃烧器之前与流出物流反应。不能完全扩散到流出物流中将降低消减效力。如果通过现有的喷嘴的流动速率增加以适应增加量的流出物流,则辐射式燃烧器的长度将需要成比例地增加以确保扩散和反应可以在更快移动的流出物流离开辐射式燃烧器之前发生。同样,如果现有的喷嘴的直径增加以适应增加量的流出物流,则由于在更大直径的流出物流中发生扩散和反应所花费的时间增加,所以辐射式燃烧器的长度将需要成比例地增加。相应地,提供用于燃烧器的进口组件。进口组件可以包括进口喷嘴。进口喷嘴可以限定或成形为提供进口孔口或开口。进口孔口可以与进口导管联接或连接,进口导管提供待通过燃烧器处理的流出气体流。进口喷嘴还可以限定或成形为提供非圆形出口孔口。进口喷嘴还可以限定或成形为提供喷嘴内孔,其在进口孔口和出口孔口之间延伸。喷嘴内孔可以沿着纵向轴线或流出气体流流动轴线延伸,以将流出物流从进口孔口输送至出口孔口,以便被递送至燃烧器的燃烧室。喷嘴内孔还可以由从进口孔口延伸或靠近进口孔口的进口部分形成。喷嘴内孔还可具有出口部分,其延伸至非圆形出口孔口或靠近非圆形出口孔口。进口喷嘴还可具有第二气体流喷嘴,其可以与提供第二气体流的第二气体流导管联接或连接。第二气体流喷嘴可以定位或置放成使第二气体流与喷嘴内孔内的流出气体流混合、掺混或者组合。以这种方式,非圆形出口孔口将与第二气体混合的非圆形流出气体流流动提供到燃烧室中。非圆形流出气体流动使与第二气体混合的更大体积的流出气体流能够被引入到燃烧室中,同时仍然实现或超过所要求的消减水平。这是因为,与等效的圆形流出气体流的扩散和反应需要沿着其发生的距离相比,非圆形流出气体流提供扩散和反应需要沿着其发生的减小的距离。因此,与等效的圆形流出气体流和第二气体流混合物的体积相比,能够消减增加体积的流出气体流。在一个实施例中,第二气体流喷嘴定位成使流出气体流与第二气体流相交。相应地,第二气体流喷嘴可以置放或定位成以便流出气体流流动和第二气体流流动相交、交叉或重叠,以便改善第二气体流与流出气体流的混合。在一个实施例中,第二气体流喷嘴定向成横向于纵向轴线喷射第二气体流。相应地,第二气体流喷嘴可以定向或定位成沿横向、偏斜或倾斜于流出气体流大体沿着其流动的纵向轴线的方向喷射或提供第二气体流流动。再次,这帮助改善第二气体流与流出气体流的混合。在一个实施例中,挡板孔口构造成在出口部分内的流出气体流中产生涡流,且第二气体流喷嘴定位成喷射第二气体流以相切于涡流流动。相应地,挡板孔口可以构造成或布置成在出口部分内的气体流中产生涡流、紊流或漩涡。这样的涡流可以在流出气体流离开挡板孔口时的膨胀期间产生。第二气体流喷嘴可以定位、定向或置放成沿相切于涡流的相交部分流动的方向喷射或提供第二气体流。在一个实施例中,第二气体流喷嘴定位成喷射第二气体流以随着涡流的流动方向相切地流动。相应地,第二气体流喷嘴可以定位、置放或者定向成沿相切地流动的方向连同涡流的相交部分的流动方向喷射或提供第二气体流。相应地,第二气体流可以与涡流的那部分一起流动,以帮助传播涡流,这进一步辅助第二气体流与流出气体流的稳定混合。在一个实施例中,涡流具有靠近挡板孔口的内流动区域和靠近出口部分喷嘴内孔的外流动区域,且第二气体流喷嘴定位成喷射第二气体流以随着内流动区域中的涡流的流动方向相切地流动。相应地,涡流可以具有两个区域或部分。内流动区域可以被提供为最接近挡板孔口的径向最内部,且外流动区域可以被提供为最接近出口部分喷嘴内孔的径向最外部。第二气体流喷嘴可以定位、置放或者定向成沿相切于内流动区域中的涡流的流动方向的方向喷射或提供第二气体流流动。这帮助以稳定方式改善第二气体流与流出气体流的混合。在一个实施例中,第二气体流喷嘴靠近挡板定位。相应地,第二气体流可以靠近、接近或者邻近挡板定位或置放。这帮助确保第二气体流在其中混合是最剧烈的位置处被引入。在一个实施例中,第二气体流喷嘴定位在进口部分和出口部分中的至少一个内。相应地,第二气体流喷嘴可以定位在进口部分或出口部分内,或者第二气体流喷嘴可以放置在两者中。在一个实施例中,第二气体流喷嘴定向成以相对于纵向轴线在0°和90°之间的角度喷射第二气体流。相应地,第二气体流喷嘴可以定向、置放或定位成以相对于流出气体流的流动方向成0°至90°的角度喷射或提供第二气体流流动。这帮助混合第二气体流与流出气体流。在一个实施例中,第二气体流喷嘴定向成以相对于纵向轴线在10°和40°之间的角度喷射第二气体流。在一个实施例中,第二气体流喷嘴定向成以相对于纵向轴线在10°和30°之间的角度喷射第二气体流。在一个实施例中,第二气体流喷嘴定向成以相对于纵向轴线在15°和30°之间的角度喷射第二气体流。相应地,第二气体流可以定向、置放或定位成提供相对于流出气体流的流动方向成一定角度流动的第二气体流。在一个实施例中,出口孔口是细长的且沿着主轴线延伸,且第二气体流喷嘴定向成在通过主轴线限定的平面内喷射第二气体流。相应地,第二气体流喷嘴可以定向、置放或定位成在延伸通过细长的出口孔口的主轴线的平面内提供第二气体流流动。这帮助提供稳定的混合。在一个实施例中,第二气体流喷嘴靠近挡板孔口定位在出口部分内。相应地,第二气体流喷嘴可以靠近、接近或邻近挡板孔口定位在出口部分内。在一个实施例中,第二气体流喷嘴包括孔口和喷枪中的一个。将理解,各种结构可以支持第二气体流的引入。在一个实施例中,进口组件包括多个气体流喷嘴。相应地,可以提供多于一个气体流喷嘴。在一个实施例中,提供至少一对气体流喷嘴,其围绕纵向轴线对称定位。在一个实施例中,挡板孔口构造成在出口部分内的流出气体流中产生多个涡流,且每一个第二气体流喷嘴定位成喷射第二气体流以与涡流中的一个相切地流动。相应地,第二气体流喷嘴可以定位、置放或者定向成将第二气体流提供至每一个涡流。在一个实施例中,进口部分的横截面面积沿着纵向轴线从进口孔口朝出口部分减小。在一个实施例中,进口部分的横截面形状沿着纵向轴线从进口孔口的形状过渡至出口孔口的形状。从进口孔口的形状至出口孔口的形状提供没有间断的逐渐过渡帮助维持层流且最小化由流出物流内的残留物导致的沉积。在一个实施例中,进口孔口是圆形的。将理解,进口孔口可以是匹配提供流出物流的导管的形状的任何形状。在一个实施例中,出口孔口是细长的。提供细长形出口孔口有助于最小化类似形状的流出物流的扩散距离。在一个实施例中,出口孔口是大体四边形狭槽。这提供宽且窄的类似形状的流出物流,从而提供更大的流动速率,同时最小化从流出物流的任一点至流出物流的边缘的距离二者。在一个实施例中,出口孔口是长圆形的。长圆形(其是由通过平行线连接的两个半圆形组成的形状,其中平行线与两半圆的端点相切)提供具有可预测距离的流出物流,扩散和反应需要沿着该距离在该流出物流内发生。在一个实施例中,出口孔口由多个共同定位的、分立的孔口形成。将理解,出口孔口可由单独的,但是共同定位的更小的孔口形成。在一个实施例中,出口部分的横截面面积沿着纵向轴线从出口孔口朝进口部分改变。在一个实施例中,出口部分的横截面面积沿着纵向轴线从出口孔口朝进口部分减小。在一个实施例中,进口组件包括联接进口部分与出口部分的挡板,挡板限定定位在喷嘴内孔内的挡板孔口,挡板孔口与出口部分的邻近挡板的横截面面积相比具有减小的横截面面积。将挡板或限制件置放在喷嘴内孔内提供障碍和间断,以便在下游的出口部分内发生流动的膨胀,这帮助成形流出物流以最小化扩散距离。在一个实施例中,进口部分的横截面面积沿着纵向轴线从进口孔口朝出口部分减小,以匹配挡板孔口的横截面面积。相应地,进口部分的大小和形状可以改变以匹配挡板孔口的大小和形状,以便进一步最小化由于流出物流中的残留物引起的沉积的风险。在一个实施例中,进口部分的横截面形状沿着纵向轴线从进口孔口的形状过渡至挡板孔口的形状。在一个实施例中,挡板孔口的形状匹配出口部分的邻近挡板的形状。在一个实施例中,挡板孔口由多个共同定位的孔口形成。相应地,挡板孔口可以由共同定位但是分立的孔口形成。在一个实施例中,挡板构造成提供具有可改变的横截面面积的挡板孔口。因此,挡板孔口的大小可以变化或改变以便适应操作条件。在一个实施例中,挡板包括遮板,其可操作以提供可改变的横截面面积。在一个实施例中,遮板被偏置以提供可改变的横截面面积,其响应于流出气体流的速度变化。相应地,挡板孔口的面积可以响应于流出气体流的流动速率自动地改变。根据第二方面,提供一种方法,其包括:提供用于燃烧器的进口组件,该进口组件包括进口喷嘴,该进口喷嘴限定:进口孔口,其能够与提供流出气体流以用于通过燃烧器处理的进口导管联接;非圆形出口孔口;喷嘴内孔,其沿着纵向轴线在进口孔口和出口孔口之间延伸以用于将流出气体流从进口孔口输送至出口孔口以递送至燃烧器的燃烧室,喷嘴内孔具有从进口孔口延伸的进口部分和延伸至非圆形出口孔口的出口部分;联接进口部分与出口部分的挡板,挡板限定定位在喷嘴内孔内的挡板孔口,挡板孔口与出口部分的邻近挡板的横截面面积相比具有减小的横截面面积;以及第二气体流喷嘴,其能够与提供第二气体流的第二气体流导管联接,第二气体流喷嘴定位成使第二气体流与喷嘴内孔内的流出气体流混合;以及将流出气体流供应至进口孔口,以及将第二气体流供应至第二气体流喷嘴。在一个实施例中,方法包括定位第二气体流喷嘴,以使流出气体流与第二气体流相交。在一个实施例中,方法包括定向第二气体流喷嘴,以横向于纵向轴线喷射第二气体流。在一个实施例中,方法包括利用挡板孔口在出口部分内的流出气体流中产生涡流,以及定位第二气体流喷嘴以喷射第二气体流以相切于涡流流动。在一个实施例中,方法包括将第二气体流喷嘴定位成喷射第二气体流以随着涡流的流动方向相切地流动。在一个实施例中,涡流被产生为具有靠近挡板孔口的内流动区域和靠近出口部分喷嘴内孔的外流动区域,且方法包括定位第二气体流喷嘴以喷射第二气体流以随着内流动区域中的涡流的流动方向相切地流动。在一个实施例中,方法包括靠近挡板定位第二气体流喷嘴。在一个实施例中,方法包括将第二气体流喷嘴定位在进口部分和出口部分中的至少一个内。在一个实施例中,方法包括将第二气体流喷嘴定向成以相对于纵向轴线在0°和90°之间的角度喷射第二气体流。在一个实施例中,出口孔口是细长的且沿着主轴线延伸,且方法包括将第二气体流喷嘴定向成以在通过主轴线限定的平面内喷射第二气体流。在一个实施例中,方法包括将第二气体流喷嘴定向成以相对于纵向轴线在10°和40°之间、优选地在10°和30°之间以及更优选地在15°和30°之间的角度喷射第二气体流。在一个实施例中,方法包括靠近挡板孔口将第二气体流喷嘴定位在出口部分内。在一个实施例中,第二气体流喷嘴包括孔口和喷枪中的一个。在一个实施例中,方法包括提供多个气体流喷嘴。在一个实施例中,方法包括利用挡板孔口在出口部分内的流出气体流中产生多个涡流,以及将每一个第二气体流喷嘴定位成喷射第二气体流以相切于涡流中的一个流动。在一个实施例中,进口部分的横截面面积沿着纵向轴线从进口孔口朝出口部分减小。在一个实施例中,进口部分的横截面形状沿着纵向轴线从进口孔口的形状过渡至出口孔口的形状。在一个实施例中,进口孔口是圆形的。在一个实施例中,出口孔口是细长的。在一个实施例中,出口孔口是大体四边形狭槽。在一个实施例中,出口孔口是长圆形的。在一个实施例中,方法包括从多个共同定位的、分立的孔口形成出口孔口。在一个实施例中,出口部分的横截面面积沿着纵向轴线从出口孔口朝进口部分改变。在一个实施例中,出口部分的横截面面积沿着纵向轴线从出口孔口朝进口部分减小。在一个实施例中,进口部分的横截面面积沿着纵向轴线从进口孔口朝出口部分减小,以匹配挡板孔口的横截面面积。在一个实施例中,进口部分的横截面形状沿着纵向轴线从进口孔口的形状过渡至挡板孔口的形状。在一个实施例中,挡板孔口的形状匹配出口部分的邻近挡板的形状。在一个实施例中,方法包括从多个共同定位的孔口形成挡板孔口。在一个实施例中,挡板构造成提供具有可改变的横截面面积的挡板孔口。在一个实施例中,挡板包括遮板,其可操作以提供可改变的横截面面积。在一个实施例中,方法包括偏置遮板以提供可改变的横截面面积,该可改变的横截面面积响应于流出气体流的速度变化。在所附的独立权利要求和从属权利要求中陈述更具体和优选的方面。从属权利要求的特征可以酌情与独立权利要求的特征组合,以及可为除在权利要求中明确陈述的那些之外的组合。其中,设备特征被描述为可操作以提供功能,将理解这包括提供该功能或者适于或构造成提供该功能的装置特征。附图说明现在将参考附图进一步描述本发明的实施例,其中:图1是示出根据一个实施例的头组件和燃烧器的底侧的透视图;图2是图1的头组件和燃烧器的底侧平面视图;图3示出根据一个实施例的进口组件;图4示出通过图3的进口组件的横截面;图5示出沿着进口组件的轴向长度观察时的出口孔口;图6和图7示出根据实施例的挡板部分;图8a是图表,其示出针对不同的进口组件构造,对于利用200l/min的氮气稀释的nf3的破坏率效率的图;图8b是图8a的放大图,其示出利用200l/min的氮气稀释的nf3破坏率效率的图,且示出与具有四个16mm内径的圆形进口组件的现有头组件相比,具有实施例的单个进口组件(带有两个不同的挡板孔口)的头组件的性能;图8c是图表,其示出对于利用300l/min的氮气稀释的nf3的破坏率效率的图且示出与具有四个16mm内径的圆形进口组件的现有头组件相比,具有实施例的单个进口组件(带有两个不同的挡板孔口)的头组件的性能;图9示出根据一个实施例的进口组件的气体体积;图10示出根据实施例的第二气体流喷嘴的位置;图11示出没有第二气体流喷嘴的进口组件的流动型态;图12至22示出根据实施例带有定位在不同位置处的第二气体流喷嘴的进口组件的流动型态;以及图23示出根据一个实施例的第二气体流喷嘴的位置。具体实施方式在更详细地讨论实施例之前,将首先提供概述。实施例提供燃烧器进口组件。尽管以下实施例描述了辐射式燃烧器的使用,但是将理解,进口组件可以与若干不同的燃烧器(诸如例如,紊流火焰燃烧器或电加热氧化器)中的任一种一起使用。辐射式燃烧器在本领域中是众所周知的,诸如在ep0694735中描述的。实施例提供一种具有进口喷嘴的燃烧器进口组件,进口喷嘴具有从其进口孔口至出口孔口延伸的非均匀内孔,进口孔口与提供流出气体流的进口导管联接,出口孔口将流出气体流提供至燃烧器的燃烧室。尤其,喷嘴内孔的构造从进口孔口改变,该进口孔口能够与进口导管联接且将流出气体流提供至非圆形出口孔口。非圆形出口孔口将非圆形流出气体流流动提供至燃烧室中。非圆形流出气体流动使更大体积的流出气体流能够被引入到燃烧室中,同时仍然实现或超过所要求的消减水平。这是因为,与等效的圆形流出气体流的扩散和反应需要沿着其发生的距离相比,非圆形流出气体流提供扩散和反应需要沿着其发生的减小的距离。因此,与等效的圆形流出气体流的体积相比,能够消减增加体积的流出气体流。在一些实施例中,通过在进口孔口和出口孔口之间在进口喷嘴内提供挡板或限制件,进一步改善消减的性能。该挡板使用挡板孔口来执行限制,挡板孔口具有大体匹配出口孔口的形状的形状且其横截面面积略微更小。这在挡板的下游提供急剧的间断,这导致在从挡板延伸至非圆形出口孔口的出口部分内发生流动的膨胀。引入第二气体,其辅助消减。第二气体可以是任何合适的气体,诸如氧气、水或其他化学物质。进口喷嘴的形状使其不适用于中心喷枪或同轴喷嘴的使用。然而,进口喷嘴具有邻近挡板孔口的两个肩部,且在流出气体流通过挡板孔口膨胀时,产生涡流。涡流可以被用于在流出气体流流动至燃烧室时改善第二气体流在流出气体流内的分散。以维持这些涡流的稳定的方式引入第二气体流提供第二气体流与流出气体流的可靠、可预测且一致的混合,且改善消减。在一些实施例中,通过提供带有遮板机构的挡板,能够进一步改善性能,遮板机构操作以在不同的环境下改变挡板孔口的面积。头组件图1和图2示出根据一个实施例的与辐射式燃烧器组件100联接的头组件,大体为10。在该示例中,辐射式燃烧器组件100是同心燃烧器,其具有内燃烧器130和外燃烧器110。燃料和氧化剂的混合物经由充气室壳体120内的充气室(未示出)供应至外燃烧器110,且经由导管(未示出)供应至内燃烧器130。头组件10包括三个主要部件组。第一是金属(通常是不锈钢)壳体20,其提供必需的机械强度和用于与辐射式燃烧器组件100联接的构造。第二是绝缘体30,其在壳体20内提供且其帮助减少来自在辐射式燃烧器组件100的内燃烧器130和外燃烧器110之间限定的燃烧室内的热损失,以及保护壳体20和联接到壳体20的物品不受在燃烧室内生成的热的影响。第三是进口组件50,其被在壳体20中设置的一系列相同、标准化的孔口40(参见图2)接收。该布置使各个进口组件50能够被移除以进行维护,而不需要从辐射式燃烧器组件100的剩余部分移除或拆卸整个头组件10。在图1中示出的实施例利用五个相同的进口组件50,每一个均安装在对应孔口40内,第六个孔口示出为空的。将理解,不是每个孔口40都可以填充有接收流出流体或过程流体或者其他流体的进口组件50,且可以替代地接收空白进口组件以完全填充孔口40,或者可以替代地接收仪器进口组件壳体传感器,以便监测在辐射式燃烧器内的状况。而且,将理解,可以设置比六个孔口40更多或者更少的孔口,其不需要围绕壳体周向定位,且其也不需要对称定位。如还能在图1和图2中看到,在壳体20中设置额外的孔口,以便提供用于其他物品,诸如例如窥镜70和先导件75a。进口组件50设有绝缘体60,以保护进口组件50的结构不受燃烧室影响。使用诸如例如螺栓(未示出)的合适的固定件固持进口组件50,固定件被移除以便便于进口组件50的移除,并且也利用绝缘体(未示出)来保护这些固定件。如下文将更详细地解释的,进口组件50具有出口孔口260和挡板部分210。进口组件图3示出根据一个实施例的进口组件50。图4示出通过进口组件50的横截面。进口组件50形成用于通过进口导管(未示出)提供的流出气体流的递送的导管,进口导管将流出气体流递送至进口组件且至燃烧室。进口组件50接收通过进口导管成形的流出物流且使流出物流重新成形以用于递送至燃烧室。进口组件50具有三个主要部分,其是进口部分200、挡板部分210和出口部分220。将理解,绝缘护罩(未示出)可以设在与孔口40a配合的至少出口部分220的外表面上。进口部分进口部分200包括限定进口孔口240的筒形区段230。将理解,进口部分200可以具有匹配进口导管的形状的任何形状。筒形部分230与进口导管联接以接收流出气体流,流出气体流朝挡板部分210流动。在该实施例中,从50mm内径的进口管道供应给进口部分200。在筒形部分230的下游,进口部分从圆形横截面过渡至非圆形横截面,该非圆形横截面匹配出口部分220的横截面。相应地,存在成角度(lofted)过渡部分250,在那里,进口部分200的横截面形状从圆形过渡至非圆形。在该示例中,横截面形状从圆形变化成长圆形。然而,将理解其他过渡是可能的。在挡板部分210的上游提供匹配的筒形部分230和成角度部分250帮助防止沉积物的积聚。出口部分出口部分220沿着其轴向长度维持相同的长圆形横截面形状和面积且限定出口孔口260,该出口孔口260将流出物流提供至燃烧室。在该实施例中,出口部分具有8mm内半径在50mm的中心部上的长圆形横截面且为75mm长。尽管在该实施例中,出口部分220沿着其轴向长度具有恒定形状,但是将理解,该部分也可以是逐渐变细的。挡板部分挡板部分210定位在进口部分200和出口部分220之间。在该示例中,挡板部分210包括具有挡板孔口270的板。挡板部分210正交于流出物流的流动方向定向且向该流动提供限制。在该示例中,挡板孔口270的形状匹配出口部分220的横截面的形状且对称定位在挡板部分210内。与出口部分220的横截面面积相比,挡板孔口270具有更小的横截面面积。在该实施例中,挡板孔口具有3mm半径在40mm的中心部上。这给出了在300升每分钟下,分别24m/s和5m/s的狭槽速度和名义喷嘴速度,而相比而言,对于传统的16mm内径的喷嘴,在50升每分钟下是4m/s,以及在60升每分钟下是5m/s。相应地,如能够看到,筒形区段230的内部体积提供进口导管的连续延伸,而成角度部分250将导管的形状从圆形过渡到非圆形。这提供流出物流的接近层流流动,直到其到达挡板部分210为止。挡板部分210及其孔口270的存在提供急剧间断,以便传递通过挡板孔口270的流出物流在出口部分220内经历流动的膨胀。尽管挡板部分210的存在不是必须的,但如下文中将讨论的,包括挡板部分210改善了随后的消减性能。非圆形出口图5示出在沿着进口组件50的轴向长度观察时的出口孔口260。出口孔口260具有面积a。图5还示出圆形出口孔口260a,其具有等于出口孔口260的面积的面积a。如能够看到,为了提供相等的面积,对于圆形出口孔口260a的扩散长度r2显著长于出口孔口260的扩散长度r1。因此,对于相同的流动速率,在通过圆形出口孔口260a所提供的流出物流上发生扩散和消减所花费的时间显著长于通过出口孔口260提供的流出物流发生扩散和消减所花费的时间。换言之,对通过圆形出口孔口260a提供的相同流动速率的流出物流执行消减反应所需要的燃烧室的长度将需要显著长于对通过出口孔口260提供的相同流动速率的流出物流执行消减反应所需要的燃烧室的长度。换言之,与圆形出口孔口260a所能够实现的相比,使用出口孔口260能够实现更紧凑的辐射式燃烧器。挡板部分-替代实施例图6和图7示出用于挡板部分的替代布置。图6示出挡板部分210a,其具有由一对能滑动地安装的板330a、340a构成的遮板布置,这对能滑动地安装的板330a、340a一起限定可变大小的挡板孔口270a。在该示例中,板30a、240a是l形的。然而,将理解,可设想其他遮板结构和形状。板330a、340a可以移动到一起或者分开,以便改变挡板孔口270a的面积。图7示出利用一对枢转板330b、340b的平行侧狭槽喷嘴布置,枢转板330b、340b通过弹簧350偏置以限制挡板孔口270b的大小。流出气体流的流动作用在枢转板230b、240b上,这增加挡板孔口270b的面积。将理解,可以提供其他偏置的遮板机构。通常,挡板孔口的尺寸能够以两种方式改变:响应于通过喷嘴的气体的低流动速率而手动改变,使得喉部尺寸被优化以适应过程气体加上泵稀释的吞吐量。例如,当消减诸如nf3的气体时,收缩更多的喉部给出改善的消减性能,但是在消减诸如sih4的颗粒形成气体时,该相同的喉部大小导致固体在燃烧器表面上的沉积增加,在该情形中,收缩更少的喉部是有利的。同样,喉部尺寸可以自动地优化,以便挡板部分的喉部可以抵抗弹簧动作或其他回复力变形。将理解,相比调整等效的圆形孔口的面积,使用两个相对的板330a、340a更容易调整。性能结果如能够在图8a至图8c中看到,与现有布置的性能相比,使用实施例的进口组件的辐射式燃烧器的性能得到改善。图8a示出针对不同进口组件构造,对于作为带有200l/min的氮气的模拟流出物流的部分被测量的nf3的破坏率效率的图,所述不同的进口组件构造供应152.4mm(6英寸)内径乘304.8mm(12英寸)轴向长度的辐射式燃烧器,该辐射式燃烧器利用36标准升每分钟(slm)的燃料(在没有流出气体流的情况下测量时,所述燃料提供9.5%的残留氧气浓度)操作。如能够看到,相比使用单个32mm内径的圆形进口组件的现有布置,使用实施例的进口组件提供显著的性能改善。而且,如能够在图8b中更详细地看到,相比使用四个16mm内径的圆形进口组件的现有布置,具有挡板部分的实施例的那些进口组件提供显著的性能改善。图8b是当在与具有4个16mm内径的喷嘴的标准头组件相同的条件下操作时图8a的放大图。在氮气的该稀释情况下,进口组件50(称为具有不同挡板孔口布置的“狭槽喷嘴”)略微胜过标准头组件。图8c示出与图8b相同的布置,但是其中,稀释nf3的氮气的总流动已经增加至300slm。如能够看到,在该增加的流体流动下,与标准头组件的性能相比,进口组件50(具有不同的挡板孔口布置的“狭槽喷嘴”)的性能大为改善。提供可改变大小的挡板孔口帮助在不同的操作条件下进一步改善燃烧器组件的性能。例如,对于100slm的氮气,nf3消减利用更大的挡板孔口(例如,6mm宽)更优,然而,对于更高的流动速率(例如,200和300slm)的氮气,更窄的狭槽表现更好。此外,挡板孔口或小孔的大小可以改变以在流动瞬变(诸如在没有待消减的过程气体时的腔室抽空降压)期间不产生或者减轻高的背压。因此,能够看出实施例将进口组件提供至能燃烧消减系统,该进口组件包括呈狭槽或长圆形的形式构造的单个喷嘴,其与上游的进口管道和下游的燃烧室流动连通。在进口管道和喷嘴之间的接口在下游侧上提供急剧间断,使得在喷嘴内发生流动的膨胀。相比现有的构造,证明该布置给出对含有例如nf3的流出物流或过程气体的增强的破坏。事实上,带有该构造的单个喷嘴的性能超过在现有的燃烧器组件中使用的多个单独喷嘴的性能。第二气体流如上文中提到的,可以引入第二气体流,以便进一步改善消减。图9示出通过根据一个实施例的进口喷嘴(未示出以改善清楚性)限定的气体体积,其排出到燃烧室(同样未示出以改善清楚性)中。限定该气体体积的进口喷嘴类似于在图1至图7中示出(且尤其如在图3和图4中示出)的进口喷嘴,但是成角度过渡部分250从圆形过渡至非圆形,从进口孔口直接过渡至挡板孔口270。换言之,进口部分200从筒形区段230直接过渡至挡板孔口270,而不是过渡至挡板部分210的外部边缘。这意味着,不存在与流出气体流的流动相交的板,但是通过挡板孔口270的间断导致的膨胀和在挡板孔口270的下游经历的流动的膨胀仍然发生。在该实施例中,提供单个进口组件,其排放到燃烧室300中,但是将理解,可以提供多于一个进口组件,如在图1和图2中所示。如还能在图9中看到,接近挡板孔口的气体体积的两个肩部区域310是用于提供第二气体流的合适的位置,如现在将解释。图10示出用于引入第二气体流的六个位置,其将在下文中参考模拟结果讨论。对于每一个位置,一个喷枪被放置在每一个肩部310上且具有0.004米的内径。喷枪进口点在z轴上大体居中放置(参见图9)且仅沿x方向移动以调整几何形状。在一个实施例中,如在图23中所示,喷枪进口点在z轴上居中放置(参见图9)且沿x方向和z方向两者移动以调整几何形状。布置1–竖直进入肩部中尝试了三个位置:(i)紧邻挡板孔口;(ii)在肩部上居中定位;以及(iii)紧邻出口部分喷嘴内孔的外侧。布置2–水平进入肩部中尝试了一个位置:(iv)水平地,进入肩部310的顶部外侧边缘,径向进入喷嘴内孔的出口部分。布置3–成角度进入肩部中尝试了一个位置:(v)喷枪在与(i)相同的位置处被引入到肩部310中,但是在xy平面中与竖直(y)轴线成10°和40°之间的角度,从而远离挡板孔口成角度。在一个实施例中,喷枪在与(i)相同的位置处被引入到肩部310中,但是与竖直(y)轴线和z轴线两者成20°的角度,从而远离挡板孔口成角度(参见图23)。布置4–在挡板孔口正上方成角度进入挡板孔口尝试了一个位置:(vi)喷枪在挡板孔口的恰好上游,以与竖直成10°的角度被引入,从而在xy平面中远离进口部分成角度。如在图11至图21中所示,这些布置连同没有第二气体流的布置使用计算流体动力(cfd)建模模拟。结果示出各种进口位置的混合和流动分布。在主进口部分(200a)中的流出气体流的主过程流动被设定为是在300slm的氮气中的1%的nf3混合物。喷枪各自具有33slm的氧气的流动。数据以两种方式展示。首先是示出氧气对nf3的比率的图像。该比率已经被限于0至200的范围,其中,0表示仅存在nf3,而200表示其中仅存在氧气。理想地,低混合区域将在出口部分220a中及接近出口部分220a通过混合效应耗散。仅nf3或仅氧气的长“射流”是无效混合的象征。其次是示出通过进口组件并进入燃烧室中的流动型态的图像。这示出流动的分裂效应,且因此与燃烧器气体的良好混合的可能性是否被维持。图11示出当没有喷枪进口时的流动型态以及尤其通过在挡板部分和出口部分之间的膨胀产生的流动型态以及其如何传播到燃烧器中。如能够在图12至图14中看到,标记为(i)、(ii)和(iii)的竖直进口都是部分成功的。图12示出对于进口位置(i),氧气对nf3的比率(上图)以及气体在出口部分下方的有效散布(下图)。图13示出对于进口位置(ii),氧气对nf3的比率(上图)以及气体在出口部分下方的有效散布(下图)。图14示出对于进口位置(iii),氧气对nf3的比率(上图)以及气体在出口部分下方的有效散布(下图)。在所有三个设置中,都发生氧气和nf3的混合。在出口部分220a的下游气体到燃烧室300中的散布(通过在图11中的系统的出口部分220a中看到的涡流产生)主要通过将氧气引入到出口部分220a的肩部310中失效。失效的程度从(i)至(ii)至(iii)增加。这可能并不令人惊讶,因为在设置(i)中,氧气差不多被相切地引入到涡流中,且随着流动的方向,但是在(iii)中,氧气瞄准朝喷枪进口点向上旋转回来的涡流的一部分。图15示出对于进口位置(iv),氧气对nf3的比率(上图)以及气体在出口部分下方的有效散布(下图)。如能够在图15中看到,相比三个在前的选项,位置(iv)具有大大缩短的氧气“射流”(图15,顶部图片),意味着与nf3的更好混合,但是气体到燃烧室300中的混合(图15,底部图片)显著更差,这是因为涡流被完全破坏/中断,且在前述选项中看到的流动的分裂在此处看不到。另外,由于离开出口部分220a的非对称流动,所以来自燃烧室300的气体被向上抽到出口部分220a中,而这是非期望的。图16示出对于进口位置(v),氧气对nf3的比率(上图)以及气体在出口部分下方的有效散布(下图),该进口位置(v)设置成偏离竖直(纵向)(y)轴线10°,从而在xy平面中远离进口部分成角度。图17示出对于进口位置(v),氧气对nf3的比率(上图)以及气体在出口部分下方的有效散布(下图),该进口位置(v)设置成偏离竖直(纵向)(y)轴线15°,从而在xy平面中远离进口部分成角度。图18示出对于进口位置(v),氧气对nf3的比率(上图)以及气体在出口部分下方的有效散布(下图),该进口位置(v)设置成偏离竖直(纵向)(y)轴线20°,从而在xy平面中远离进口部分成角度。图19示出对于进口位置(v),氧气对nf3的比率(上图)以及气体在出口部分下方的有效散布(下图),该进口位置(v)设置成偏离竖直(纵向)(y)轴线30°,从而在xy平面中远离进口部分成角度。如能够在图16至图19中看到,在10°和30°之间的成角度进口全部表现得很好,其中,“最佳”范围在15°和30°之间。这些全部维持涡流以产生分流效应,且由于被相切地供应到涡流中的氧气,所以使氧气“射流”迅速耗散(图8–11)。图20示出对于进口位置(v),氧气对nf3的比率(上图)以及气体在出口部分下方的有效散布(下图),该进口位置(v)设置成偏离竖直(纵向)(y)轴线40°,从而在xy平面中远离进口部分成角度。如能够在图20中看到,在40°处,角度变得太大,且混合效果更类似于通过由图15中的位置(iv)示出的完全水平进口看到的那样。图22示出对于进口位置(v),氧气对nf3的比率(上图)以及气体在出口部分下方的有效散布(下图),该进口位置(v)设置成偏离竖直(纵向)(y)轴线和z轴线20°,从而远离进口部分成角度。如能够在图22中看到,该布置没有完全毁坏涡流,但是其确实破坏/中断了它们且因此不如使喷枪在中心(xy)平面上的布置有效。图21示出对于进口位置(vi),氧气对nf3的比率(上图)以及气体在出口部分下方的有效散布(下图)。如能够在图21中看到,氧气的引入是经由位置(vi)且在挡板孔口的恰好上游进入进口部分200a中。虽然能够看到这还未破坏/中断涡流,但是数据是非对称的,这暗示流动是不稳定的。如能够从图8a看到,没有喷枪的喷嘴布置示出取决于挡板部分的构造的破坏移除效率(dre)的范围。在与cfd数据相比时,导致良好dre的挡板构造是那些看起来产生在图11中看到的在出口部分中的涡流的那些。因此,在引入额外的氧气或其他第二气体流时,期望维持这些涡流。上文中提到的cfd(其使氧气成角度进入出口部分中,以便其相切地流动到涡流中且沿相同的流动方向)产生氧气与nf3的良好混合并且也维持改善dre的涡流。实施例提供带有侧喷枪的狭槽喷嘴。实施例认识到将需要将第二气体引入到标准喷嘴系统中,不管是中心喷枪抑或同轴喷嘴。由于狭槽喷嘴的形状,其本身不直接适用于该方法。然而,存在狭槽喷嘴的两个“肩部”,在其处,过程气体膨胀通过窄的间隙到更大的扁圆区段中。cfd分析暗示,喷嘴的“肩部”产生涡流,其改善过程气体到燃烧器区段中的分散且因此改善dre。到喷嘴的该区域中的任何侧喷枪喷射将理想地不破坏该功能。尽管参考关于图9描述的进口组件描述了实施例,但是将理解,还可通过将第二气体出口定位在参考图1至图7示出的进口组件上的类似位置处来提供第二气体流。尽管已经参考附图在本文中详细地公开了本发明的说明性实施例,但是应当理解,本发明不受限于精确的实施例,且在不脱离如通过所附权利要求及其等效物限定的本发明的范围的情况下,能够在其中通过本领域技术人员实现各种改变和修改。附图标记头组件10壳体20绝缘体30孔口40进口组件50绝缘体60窥镜70先导件75a辐射式燃烧器组件100外燃烧器110充气室壳体120内燃烧器130进口部分200、200a挡板部分210、210a、210b出口部分220、220a筒形部分230进口孔口240成角度部分250出口孔口260圆形出口孔口260a挡板孔口270、270a、270b燃烧室300肩部310板330a、340a枢转板330b、340b弹簧350面积a扩散长度r1、r2当前第1页12
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