CN101522087A - 真空管线清洁分离系统 - Google Patents

Abstract

一种包括分离室和相关的收集室的真空清洁系统，其用于从真空排出物中除去液体物质和碎屑以及提供不含污染物的真空返回管线。真空排出管线与在输入真空物流中诱发循环旋转的气旋分离室连接，引起液体和碎屑落到底部，而“清洁的”真空被向上抽入返回管线。收集室处于与分离室相同的负压下，以使得积聚的液体和碎屑容易地排出到收集室。与收集室连接的传感器确定收集室何时充满。那时，分离室与收集室分开，使收集室通气，并排出和/或分析所积聚的物质。分离室可以继续真空清洁过程而不中断。

Description

真空管线清洁分离系统

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2006年10月7日提交的美国临时申请第60/849,896号的权益。

技术领域

本发明涉及真空清洁系统(vacuum clean-out system)，且更具体地，涉及包括用于从真空物流中分离废料并将所收集的废料从真空流中分离出来的多室结构(multi-chamber arrangement)、提供不含污染物的不间断的真空返回管线(vacuum return line)的真空清洁系统。

发明背景

有使用真空系统来将半导体片保持在固定装置中、产生受控环境和/或除去各种类型的不需要的物质的许多应用，主要是工业应用。优选采用封闭系统，在该系统中，恒定地保持负压，并且从返回真空流中分离出所除去的物质，以使得真空管线返回到不含任何污染物的操作中，否则，这些污染物有可能会引起真空泵的问题。

许多适合的真空系统在本领域中是公知的并且被使用，其中这些系统可以在“干的”真空环境或“湿的”真空环境中使用。然而，所有系统的普遍问题是需要定期清洁真空清除系统，以清除已积聚一段时间的颗粒物质。在采用分离器作为颗粒的储存罐的系统中，该分离器本身需要被定期清洁，否则真空效率会开始降低和/或颗粒物质中的一些会通过分离器并有可能再进入系统。

这种定期清洁以前通过所谓的“反流”方法来完成，其中以相反方向引入一股压力，以清除干式分离器的任何颗粒物质。当与干式型分离器一起使用时，这种系统由于颗粒或污染物被从设备吹出到环境或吹出到特殊容器中而引起了不必要的麻烦。这种系统在一定时间之后仍然会堵塞，且需要手动拆卸和重新装配分离器，以恢复适当的通过系统的真空流。湿式分离器也需要定期关闭系统，以便排空和清洁分离器，并且然后使分离器再装满物质。

因此，希望开发一种真空系统，所述真空系统以使得该系统不需要被停止、手动清洁和然后重新加料的方式提供自动的定期的清洁积聚的废料。

发明概述

本发明解决了本领域中存在的上述需求，本发明涉及真空清洁系统，且更具体地涉及以下真空清洁系统：其包括用于从真空物流中分离废料以及将所收集的废料从真空流中分离出来的结构，提供恒定压力且不含污染物的真空返回管线，以及允许排出所分离的废料而不中断真空流。

根据本发明，真空管线清洁系统包括第一分离室和与分离室连接的第二收集室，其中收集室可以定期与分离器分开，以排出积聚的废料，而不用中断分离室内的真空清洁过程。

在本发明的一个实施方案中，分离室被形成为在输入真空废料物流内诱发旋流，使该物流内的液体和碎屑碰撞室的表面并下落到室的底部，而“清洁的”真空流被向上抽到清洁的真空返回管线。收集室与分离室的排出口连接，并且当液体/碎屑向下移出分离室时接收液体/碎屑。收集室还与真空返回管线连接，以保持与分离室相同的负压，从而使液体/碎屑容易排出。

传感器可以与收集室联合使用，以指示收集室何时需要被排空(称为排出过程)。可选地，收集室的排出可以手动控制，或者被配置为定期发生而不论积聚的废料的量如何。

本发明的一个方面是，分离室在排出过程中与收集室分开，因此允许真空清洁过程在排出期间在分离室内继续进行。在排出过程期间积聚的任何液体/碎屑将因此收集在分离室的底部，且一旦排出过程完成就被转移至收集室，在收集室重新建立负压，且在该两个室之间的连接被重新打开。

在本发明的一个实施方案中，分离室内的真空返回管线可以进一步包括过滤元件、减压孔和/或冷凝元件，以进一步确保不允许分离室内的任何液体和/或碎屑进入真空返回管线。

可以使用用于将旋流引入到本发明系统内的各种结构，所述结构包括但不限于在分离室本身内的锥形内壁(tapered inner wall)，或者在分离室内包含用于启动气旋作用的转向器。

在以下论述的过程中且通过参考附图，本发明的其它的和进一步的实施方案和特征将变得明显。

附图简述

现在参考附图，

图1详细示出了根据本发明形成的示例性的真空管线清洁分离系统。

图2示出了处在从收集室排出积聚的废料的过程被启动时的位置的图1的系统。

图3示出了本发明的一个可供选择的实施方案，其包括用于评价排出的废料并利用该评价来控制与真空除去系统相关的工业应用的各个方面的排出物分析系统。

图4示出了本发明的真空管线清洁分离系统的一个可供选择的实施方案。

详述

图1示出了根据本发明形成的示例性的真空管线清洁分离系统10。系统10用于使用工艺真空管线(process Vacuum line)如图1所示的真空管线19从相关的工业应用(未示出)中除去液体废料和碎屑。系统10以下述方式发挥作用：首先在分离室内从输入真空流(incoming vacuum flow)中分离出液体物质和碎屑，然后使液体/碎屑排出到相关的收集室，而“清洁的”真空通过清洁的真空返回管线返回到系统。本发明的一个重要方面是，系统10通过许多阀门来控制，并且(在分离器和收集室中)被保持在负压下，以确保返回真空管线保持不含污染物。另外，该系统的阀门控制允许收集室被定期与分离室分开，以允许排出收集的废料，而不需要停止分离室内的真空清洁过程。

参考图1，使用由第一阀门14控制的第一真空供应管线12从相关应用如利用真空清洁系统的任何工业应用抽出真空排出物。真空排出物不可避免地包含流体和/或碎屑，它们必须在将真空流循环返回到相关应用之前被除去。当第一阀门14处于“开放”位置时，沿着供应管线12流动的真空将通过输入孔16被引入到分离室18。在相关附图中示出的各种阀门以轮廓线的形式显示以界定“开放的”阀门，而以涂黑的形式显示以界定“关闭的”阀门。

根据本发明的教导，分离室18被形成为可诱发真空旋流，以有效地从真空中除去废料。在该特定实施方案中，分离室18被形成为包括在图1中由壁区域20表示的锥形壁。因此，当真空流进入分离室18时，锥形壁20将使真空流转向为旋流形式。可以使用其它旋流构型，在图4的可供选择的实施方案中示出了一种可供选择的结构。

再次参看图1，当真空输入流在分离室18内反复循环时，液体物质和碎屑将被压向锥形壁区域20，并且向下移动至分离室18的顶端22。当液体物质和碎屑被抽向顶端22时，滤过的真空流将被向上引导通过出口孔24，并进入清洁的真空返回管线26。为了进一步确保滤过的真空流完全不含污染物，可以设置过滤元件28以包围出口孔24并捕集任何剩余的颗粒碎屑。

进一步根据本发明，第二阀门30与分离室18的顶端22连接，并用于控制将积聚的液体和碎屑转移至连接的收集室32。在运行时，第二阀门30将正常保持“开放的”，而只有在收集室32充满(如下所述以各种方式确定)时“关闭”。使用第三阀门34将收集室与真空管线36连接，该真空管线36以图1所示的方式与清洁的真空返回管线26连接。真空管线阀门34正常处于“开放”位置，使得真空管线36与收集室32连接，并保持室32内的负压。收集室32内的负压的存在允许废料从分离室18快速而有效地排出到收集室32内。

为了防止积聚的废料过度填充收集室32和污染通过真空管线36被抽出的返回真空，定期使用排出过程来排空收集室32。本发明的一个重要方面是，该排出过程发生而不需要停止分离室18内的真空管线清洁过程。图2示出了排出过程期间的系统10，尤其示出了用于控制室18和室32之间的分开的各种阀门的设置。如所示，在排出过程期间，第二阀门30被关闭，将分离室18与收集室32分开，同时保持分离室18内的真空(负压)。真空管线阀门34也被关闭，以防止积聚的废料进入返回真空管线。通气阀33被打开，以释放负压和/或在收集室32内施加正压，并且排料阀38被打开，以便从收集室32排出积聚的废料。

有利地，在排出过程正在进行之时，真空管线清洁过程在分离室18内不间断地继续，因为室已经被分开，且在分离室18内保持了负压。因此，本发明的系统可以被定期清洁，而不需要真空过程本身被停止，从而实现了在时间和成本方面的重大节约。

排出过程可以手动控制或在定时器的控制下被提供(例如每隔30分钟启动排出过程)。用于启动和控制排出过程的各种其它过程是可能的，并且被认为落在本发明的精神和范围内。

的确，如图1和图2所示，控制根据本发明的排出过程的一种可供选择的方法利用沿着收集室32的侧壁设置的高度水平传感器(high levelsensor)40。使用高度水平传感器40来监测当真空系统在运转中时的液体/碎屑的上升水平以及触发排出过程的启动。代替感测所收集的液体的“水平”，可以使用其它传感装置，并且认为这些传感装置落在本发明的范围内(例如监测所收集的液体的重量)。然而，在任何情况下，传感器40优选被配置为在积聚的废料接近真空管线36的入口之前启动排出过程，这样防止了任何碎屑侵入到返回真空流中。

另外，如图1和图2所示，在本发明系统10中还可以利用应急关闭传感器42。具体地说，应急关闭传感器42与分离室18连接，且如果有故障以致于废料在分离室18中积聚至不希望的或者危险的水平时，那么应急关闭传感器42用于使整个系统停止运转。系统10可以进一步包括冲洗应用，定期用于洗涤分离室18和收集室32的壁，以确保所有积聚的物质从系统中除去。参考图1，一种示例性的冲洗应用被显示为包括受冲洗阀23和通气阀25控制的冲洗水进水管线21。该冲洗应用被认为改进了物质通过系统的输送，其中冲洗应用可以以类似于排出过程的方式手动地或自动地来控制。

图3示出了本发明的一个可供选择的实施方案，其中排出物分析单元44通过排料阀38与收集室32连接。在该实施方案中，分析单元44起到取样和评价液体废料和污染物碎屑的作用。物质的各种化学性质和物理性质可以例如提供与特定工业应用相关的指示，所述指示可用于反馈系统以控制该应用。可选地，可以评价废料的特性，以便从环境的观点来确定最佳的处理机制。废料分析的特定/具体用途被认为是本发明主题的补充，其涉及以受控方式积聚废料，以使得废料同样可以在受控系统中被分析。

应该理解的是，本发明的清洁和分离系统还可以在正压环境而非上述负压(真空)环境中使用。本发明的一个重要方面是如图1-3所示的自动化的、受控的和分离的结构，其中独立的收集室(保持在与分离室基本上相同的压力下)的使用允许除去和处理废料而不中断清洁过程。

图4示出了根据本发明形成的一种可供选择的真空管线清洁系统50。与上述实施方案一样，系统50包括分离室52和收集室54。来自工业应用(未示出)的输入真空管线56经由第一阀门58控制而进入分离室52。根据本发明的该实施方案，独立的转向元件60设置在分离室52的入口区域，并且起到诱导输入真空流的旋流的作用。与上述实施方案一样，输入真空流的旋流将液体和任何颗粒碎屑压向分离室52的侧壁62，然后下落到其底部。清洁的真空流被向上抽到(例如通过转向器60的开口)系统50的清洁的真空返回管线55中。与上述结构一样，可以沿着出口路径设置另外的过滤元件61，以确保残留在真空流中的任何颗粒被阻止进入清洁的真空返回管线55。

积聚的液体/碎屑然后排出到连接的收集室54。与上述实施方案一样，收集室54经由与“清洁的”真空返回管线55连接的真空管线66保持在与分离室52基本上相同的压力下。

图4示出了就地传感元件(in-situ sensing element)64，其设置在分离室52和收集室54之间，并用于确定何时预定量的碎屑已经积聚在收集室54内和需要被排出。当收集室54是充分“满的”(如由传感元件64所确定的)时，传感元件64关闭分离室52和收集室54之间的连接，将真空清洁过程与收集室54分开，并且允许所积聚的废料从收集室54中被排出。如上所述，在收集室54的通气口66被打开，以释放负压并允许废料通过排出口68被排出。在排出期间，分离室52保持在负压(由于与收集室54分开)下，且继续过滤输入的废料真空管线并将“清洁的”真空流返回至返回管线55。

此外，系统50可以以类似于前述实施方案的方式被形成，包括使用手动控制代替就地传感元件64。可选地，可以使用以定期的时间间隔自动地排出所收集的物质的定期排出系统。不管用于启动排出过程的具体结构如何，本发明的一个重要方面是在排出期间收集室与分离室分开，从而允许真空管线清洁过程继续而不中断。

虽然已关于优选的实施方案描述了本发明，但本领域技术人员应理解，本发明并不限于所述优选的实施方案，且可以对所述优选的实施方案进行改变和变更，而不偏离由以下权利要求界定的本发明的精神和范围。

Claims (16)

1.一种真空管线清洁系统，其包括：

第一室，其用于接收输入废料真空流，所述第一室被形成为在所述第一室内诱发旋流，以将存在于输入废料流中的液体/碎屑压向排出孔，并将清洁的真空流引向清洁的真空出口孔；以及

第二室，其与所述第一室的排出孔连接，用于接收液体/碎屑，所述第二室包括真空出口孔和隔离阀，所述真空出口孔用于保持所述第二室内的负压，所述隔离阀用于关闭与所述第一室的连接，并且允许从所述第二室排出积聚的液体/碎屑，同时，在所述第一室继续处理输入废料真空流。

2.如权利要求1所述的真空管线清洁系统，其中所述系统进一步包括传感器，所述传感器与所述第二室连接以监测积聚的液体/碎屑的量，并当存在预定的量时启动排出过程，所述过程包括关闭所述隔离阀以使所述第一室与所述第二室在排出期间分开。

3.如权利要求1所述的真空管线清洁系统，其中所述第一室进一步包括出口过滤器，所述出口过滤器与所述真空出口孔连接，用于防止液体/碎屑进入所述真空出口孔。

4.如权利要求1所述的真空管线清洁系统，其中所述系统进一步包括系统传感器，所述系统传感器与所述第一室连接以监测所述第一室内的液体/碎屑的收集，并且当不希望的量的物质已积聚在所述第一室时关闭所述系统。

5、如权利要求4所述的真空管线清洁系统，其中所述系统传感器在积聚的碎屑接近所述真空出口孔时启动系统关闭。

6.如权利要求1所述的真空管线清洁系统，其中所述第一室包括用于在所述第一室内诱发真空旋流的向内的锥形侧壁。

7.如权利要求1所述的真空管线清洁系统，其中所述第一室包括位于输入孔处的转向元件，所述转向元件用于产生循环真空流和在所述第一室内诱发真空旋流。

8.如权利要求1所述的真空管线清洁系统，其中所述系统进一步包括排出物分析单元，所述排出物分析单元与所述第二室连接，用于监测和评价所收集的液体/碎屑。

9.如权利要求1所述的真空管线清洁系统，其中所述系统进一步包括用于将冲洗水流引导通过所述第一室和所述第二室的冲洗元件。

10.一种方法，其用于清洁真空输入流以形成清洁的返回真空流，所述方法包括下列步骤：

将真空流引入到第一室，所述第一室包括清洁的真空返回管线出口孔和排出孔；

在所述真空流内诱发旋流，以将任何污染物从所述真空流中分离出来，其中所述污染物被向下引导至所述排出孔，而清洁的真空被引导至所述清洁的真空返回管线出口孔；以及

将所述污染物排出到连接的第二室，所述连接的第二室包括与所述清洁的真空返回管线连接的真空管线。

11.如权利要求10所述的方法，其中所述方法进一步包括下列步骤：

将所述第二室与所述第一室分开，包括断开真空管线连接和使所述第二室通气；以及

从所述第二室排出积聚的污染物，而分开的第一室继续接收输入真空流，并产生清洁的真空流。

12.如权利要求11所述的方法，其中所述方法进一步包括以下步骤：

监测所述第二室内的积聚的污染物，以确定何时启动所述分开的步骤和所述排出的步骤。

13.如权利要求11所述的方法，其中所述方法定期启动所述分开的步骤和所述排出的步骤。

14.如权利要求11所述的方法，其中所述方法进一步包括以下步骤：

分析从所述第二室排出的污染物。

15.如权利要求11所述的方法，其中在完成所述排出的步骤之后，所述方法进一步包括下列步骤：

使所述真空管线连接与所述第二室再连接；以及

去除在所述第一室和所述第二室之间的分开，以重新启动所述第二室内的积聚的污染物的排出。

16.如权利要求11所述的方法，其中所述方法进一步包括下列步骤：

监测所述第一室内的积聚的污染物；以及

如果所述积聚的污染物达到预定的水平，则停止清洁过程。

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