一种燃烧式POU设备的腔体喷管的制作方法

本发明涉及废气处理技术领域，特别是涉及一种燃烧式pou设备的腔体喷管。

背景技术：

半导体工艺中通常会产生强腐蚀性的废气，这些废气对人体或者环境皆有一定的危害性，因此需要将废气进行处理后才能排放到大气中。目前常通过燃烧式pou设备将废气氧化和热解后排放，但废气管道的喷口及燃烧腔壁面的粉尘积垢一直都是现代pou设备的核心问题，这导致设备的频繁维护。

为了解决上述问题，本发明提供一种燃烧式pou设备的腔体喷管。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种燃烧式pou设备的腔体喷管，用于解决现有技术中废气管道的喷口及燃烧腔壁面粉尘积垢的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种燃烧式pou设备的腔体喷管，所述腔体喷管至少包括中心喷管、外层喷管、惰性气体喷头，所述中心喷管的出口位于所述外层喷管的内部且朝向外层喷管的出口，惰性气体喷头的喷口设置于所述外层喷管的管壁上且朝向外层喷管内部。

所述中心喷管包括相连的第一扩口段与第一窄口段，所述第一扩口段与第一窄口段通过第一喉口连接。所述外层喷管包括相连的第二扩口段与第二窄口段，所述第二扩口段与第二窄口段通过第二喉口连接。

所述第一扩口段设置有废气进口，所述第二窄口段设置有废气出口。

所述第一扩口段由废气进口至第一喉口内径逐渐减小，所述第二扩口段由起始端至第二喉口内径逐渐减小。

所述第一窄口段由第一喉口至出口端内径保持不变。

所述第一窄口段由第一喉口至出口端内径也可以逐渐增大。

所述第一喉口段为所述中心喷管的管内径最小处，所述第二喉口段为所述中心喷管的管内径最小处。

所述中心喷管用于输送废气。在所述第一窄口段废气被加速。

所述第二窄口段由第二喉口至废气出口端内径保持不变。

所述第二窄口段由第二喉口至废气出口端内径也可以逐渐增大。

所述第一窄口段位于所述外层喷管的内部且朝向外层喷管的废气出口。

优选的，所述第一扩口段废气进口端延伸到所述外层喷管的第二扩口段外部，所述第一窄口段出口端延伸至所述第二扩口段五分之二处。

所述第一扩口段与所述第二扩口段为密封连接。

所述外层喷管用于输送废气和惰性气体，废气和惰性气体在所述第二窄口段时被加速。

所述惰性气体喷头的喷口设置于所述外层喷管的管壁上。

优选的，所述惰性气体喷头位于所述第二扩口段管壁上。

如上所述，本发明的一种燃烧式pou设备的腔体喷管，具有以下有益效果：

通过采用惰性气体作为保护气介质，在外层喷管内及离开外层喷管时惰性气体保护气依然存在于外层，废气在内层，可以使废气延迟反应，使废气反应在远离喷口的位置进行，防止废气反应形成的大量颗粒物如二氧化硅在喷口管壁出现积垢或堵塞喷头，从而改善腔内积垢的情况，减少维护和检修频率。

附图说明

图1显示为腔体喷管结构图。

图2显示为中心喷管出口端气体压强图。

图3显示为外层喷管废气出口端气体压强图。

图4腔体喷管内流体加速图。

图5显示为中心喷管废气流速图。

图6显示为外层喷管惰性气体保护层图。

元件标号说明

1废气进口

2中心喷管

21第一扩口段

22第一窄口段

23第一喉口

3外层喷管

31第二扩口段

32第二窄口段

33第二喉口

4惰性气体喷头

5废气出口

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图6。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1所示，本发明提供一种燃烧式pou设备的腔体喷管，所述腔体喷管至少包括中心喷管2、外层喷管3、惰性气体喷头4，所述中心喷管2的喷口位于所述外层喷管3的内部且朝向外层喷管3的出口，惰性气体喷头4的喷口设置于所述外层喷管3的管壁上且朝向外层喷管内部。

所述中心喷管2和外层喷管3用于将管道内流体连续加速。

所述中心喷管2包括相连的第一扩口段21与第一窄口段22，所述第一扩口段21与第一窄口段22通过第一喉口23连接。本申请中，所述扩口段及窄口段为相对概念，是指相对于同一喷管主体，扩口段的开口面积相对窄口段的开口面积更大。

所述第一扩口段21设置有废气进口1。

所述第一扩口段21由废气进口1至第一喉口23内径逐渐减小。

所述第一窄口段22由第一喉口23至出口端内径至少应保持不变。优选的，所述第一窄口段22由第一喉口23至出口端内径逐渐增大。

所述第一扩口段21废气进口端内径小于第二扩口段31起始端内径。

所述废气进口端横截面形状包括但不限于圆形，矩形，梯形，三角形。

在一较佳实施例中，所述废气进口端横截面为圆形。

所述第一窄口段22出口端内径小于第一扩口段21废气进口端的内径。

所述第一窄口段22出口端横截面形状包括但不限于圆形，矩形，梯形，三角形。

在一较佳实施例中，所述出口端横截面为圆形。

所述第一喉口23为连接第一扩口段21和第一窄口段22的管段，所述第一喉口为所述中心喷管的管内径最小处。

所述第一喉口23长度小于第一扩口段21或第一窄口段22的长度。

所述第一扩口段21和第一窄口段22长度可以相等，也可以不相等。

如图5所示，所述中心喷管2用于输送废气。在所述第一窄口段22废气被加速，优选的，废气被加速为超声速。

如图1所示，所述外层喷管3包括相连的第二扩口段与第二窄口段，所述第二扩口段31与第二窄口段32通过第二喉口33连接。

所述第二扩口段31由起始端至第二喉口33内径逐渐减小。

所述第二窄口段32由第二喉口33至外层喷管2出口端内径至少应保持不变。优选的，所述第二窄口段32由第二喉口33至外层喷管2出口端内径逐渐增大。

所述第二扩口段31起始端内径大于第一扩口段21废气进口端内径，优选的，第二扩口段31起始端内径为第一扩口段21废气进口端内径的3-5倍。

所述第二扩口段31起始端横截面形状包括但不限于圆形，矩形，梯形，三角形。

在一较佳实施例中，所述第二扩口段31起始端横截面形状为圆形。

所述第二扩口段31长度大于中心喷管2的总长度。

所述第二扩口段31起始端内径大于第二窄口段32废气出口端内径。优选的，所述第二扩口段31起始端内径为第二窄口段32废气出口端内径的3-4倍。

所述第二窄口段32出口端横截面可以为圆形，矩形，梯形，三角形。

在一较佳实施例中，，所述第二窄口段32出口端横截面为圆形。

所述第二喉口33为连接第二扩口段31和第二窄口段32的管段，所述第二喉口33为所述中心喷管的管内径最小处。

所述第二喉口长度为小于第二扩口段31或第二窄口段32的长度。

第二扩口段31或第二窄口段32的长度可以相等，也可以不相等。

所述第二窄口段设置有废气出口5。

所述第二窄口段32出口端连通pou设备的燃烧室。

所述第一窄口段22位于所述外层喷管3的内部且朝向外层喷管3的出口。

进一步的，所述第一扩口段21废气进口端延伸到所述外层喷管3的第二扩口段31外部，所述中心喷管的第一窄口段22出口端延伸至设于所述第二扩口段31近第二喉口32处，优选的，所述第一窄口段22出口端设于距所述第二扩口段31起始端五分之三处。

所述第一扩口段21与所述第二扩口段31为密封连接。

如图6所示，所述外层喷管3用于输送废气和惰性气体，废气和惰性气体在所述第二窄口段32时被连续加速。

如图1所示，所述惰性气体喷头4的喷口设置于所述外层喷管3的管壁上。

在一较佳实施例中，所述惰性气体喷头4位于所述第二扩口段31管壁上。

在一较佳实施例中，所述惰性气体喷头4的喷口位于所述第二扩口段31远第二喉口处的管壁上，同时位于所述中心喷管2的正下方。

所述惰性气体喷头可以垂直于第一窄口段22轴向方向喷射惰性气体，也可以朝向第二扩口段31内部任何方向喷射惰性气体。优选的，所述惰性气体喷头垂直于第一窄口段22轴向喷射惰性气体，以形成惰性气体保护气层将废气包裹在内层。

所述惰性气体喷头4可以设置一个，也可以设置多个，例如可以是一个，两个，三个，四个或者更多个。所述惰性气体喷头4设置多个时，可以设置在第二扩口段31的管壁外圆周壁上。

所述惰性气体喷头4可以设置有动力源，也可以不设置动力源。当所述惰性气体喷头4设置有动力源时，所述外层喷管3的废气和惰性气体可以被加速为超声速。

所述惰性气体喷头4的材质可以是以下中的一种或几种：电镀不锈钢、聚四氟乙烯。

所述惰性气体喷头4用于喷射惰性气体，所述惰性气体可以是氮、氦、氖、氩、氪、氙。优选的，所述惰性气体为氮气。

喷射的惰性气体隔离废气且不和废气反应，二者在外层喷管内被加速，惰性气体在第二扩口段31整个扩口段内形成惰性气体保护气层，废气在惰性气体保护气内层，形成稳定的层流。

本申请的喷管在使用时，本发明中废气经废气进口1进入第一扩口段21，废气在经过第一喉口23及第一窄口段22被加速，当废气进口1压力足够大时，第一窄口段22出口处的气流可达超声速。废气喷出中心喷管后进入外层喷管的第二扩口段31后端。如图2和图3所示，在中心喷管外气体由于受到反压pt’(惰性气体喷头处压力)的突然压缩而产生不连续的压强增加，因为pe(中心喷管的出口压力)大于pa(外层喷管的压力)，废气处于欠膨胀状态，废气在出中心喷管后持续膨胀并降低压力，压强逐渐降低到pa，而第二扩口段31内由于惰性气体喷头4喷射形成惰性气体保护气层，将喷射入第二扩口段31的废气包裹在惰性气体保护气内层，外层喷管3核心的低压使废气被集中，不易扩散，形成稳定的层流(图2中pt代表废气进口端的压力，图3中惰性气体喷头的方向与中心喷管方向相同)。在废气及惰性气体经过第二喉口与第二窄口段时被再次加速，之后自外层喷管出口喷出(废气及惰性气体在各喷管内的气流情况请参见图4至图6)。如图3所示，pe’(外层喷管的出口压力)小于pa’(环境压力)，在外层喷管出口会形成激波。当废气离开外层喷管3时惰性气体保护气依然存在于外层，废气在内层，可以使废气延迟反应，使废气反应在远离喷口的位置进行，防止废气反应形成的大量颗粒物如二氧化硅在喷管管壁出现积垢或堵塞喷头，从而改善腔内积垢的情况，减少维护和检修频率。

综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。