CN112121539A - 气体处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及气体处理技术领域，提供的气体处理装置，包括壳体，壳体包括分离部，所述分离部限制出中心风道、旋转风道、回旋风道以及冷却腔，所述中心风道的周向设置所述旋转风道，所述旋转风道连通所述中心风道和所述回旋风道，所述旋转风道连接于所述回旋风道的切向以使所述回旋风道切向进气，所述冷却腔设于所述回旋风道的外侧；所述回旋风道设有排液口和排气口。本发明提出的气体处理装置，通过旋风分离与冷却将气体中的蒸汽分离出来，降低气体的湿度。

Description

气体处理装置

技术领域

本发明涉及气体处理技术领域，尤其涉及气体处理装置。

背景技术

随着半导体生产过程中，会产生各种废气，废气大多对人体和环境具有比较严重的危害性。废气处理设备需求量非常大，受半导体生产环境的限制，现有的废气处理设备难以满足半导体领域的处理需求，尤其是废气处理设备内的各类实用的专用装置，例如，如何分离气体中携带的液滴以及气体经过喷淋处理后如何降低气体湿度等问题，一直困扰着技术人员。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种气体处理装置，通过旋风分离与冷却将气体中的蒸汽分离出来，降低气体的湿度。

根据本发明实施例的气体处理装置，包括：

壳体，包括分离部，所述分离部限制出中心风道、旋转风道、回旋风道以及冷却腔，所述中心风道的周向设置所述旋转风道，所述旋转风道连通所述中心风道和所述回旋风道，所述旋转风道连接于所述回旋风道的切向以使所述回旋风道切向进气，所述冷却腔设于所述回旋风道的外侧；所述回旋风道设有排液口和排气口。

根据本发明的一个实施例，所述旋转风道包括多个第一旋转风道，所述回旋风道包括多个第一回旋风道，每个所述第一回旋风道分别通过所述第一旋转风道与所述中心风道连通。

根据本发明的一个实施例，所述旋转风道包括第二旋转风道，所述回旋风道包括第二回旋风道，所述第二旋转风道连接于所述第二回旋风道的切向以使所述第二回旋风道切向进气；

每个所述第一回旋风道与一个所述第二回旋风道通过所述第二旋转风道连通；

或，所述第一回旋风道与所述第二回旋风道之间以及相邻所述第二回旋风道之间分别通过所述第二旋转风道连通。

根据本发明的一个实施例，所述壳体上设有用于封堵所述排气口的堵头，所述回旋风道设有多个，气体流入的第一个所述回旋风道到气体流过的倒数第二个所述回旋风道上设有所述堵头。

根据本发明的一个实施例，所述壳体包括进气部，所述进气部限制出进气风道以及环绕所述进气风道外周的凹槽，所述进气风道与所述中心风道同轴向，所述排液口伸入所述凹槽内以使所述排液口通过所述凹槽内的液体液封。

根据本发明的一个实施例，所述回旋风道的外壁包括导流部，所述导流部为漏斗形状，所述导流部的下端形成所述排液口。

根据本发明的一个实施例，所述壳体包括壳本体和可拆卸连接于所述壳本体的盖体。

根据本发明的一个实施例，所述回旋风道内设有两端开口的排气管，所述排气管沿所述回旋风道的轴向从所述排气口向所述回旋风道内延伸，所述排气管与所述回旋风道之间限制出横截面为圆环形的区域。

根据本发明的一个实施例，所述壳体包括壳本体和可拆卸连接于所述壳本体的盖体，所述盖体包括盖本体和连接于所述盖本体的所述排气管，所述盖本体包括盖设于所述中心风道的封闭部。

根据本发明的一个实施例，所述壳体上设有连通口，所述连通口连通所述中心风道与外部环境。

本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：

本发明实施例的气体处理装置，包括壳体，壳体包括分离部，分离部限制出中心风道、旋转风道、回旋风道和冷却腔，气体依次进入中心风道、旋转风道、回旋风道，气体在回旋风道内进行旋风分离，并且气体在回旋风道内可以与回旋风道外侧的冷却腔内的冷却介质进行换热，使得气体中的蒸汽冷却降温凝结形成液体，并且气体在回旋风道内旋转运动，有助于气体中的液体在回旋风道内离心分离，并且气体与回旋风道的壁面接触而实现冷却分离以及接触分离，使得气体湿度降低，气液分离效果好并且结构简单、方便加工。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明第一种实施例提供的气体处理装置的立体结构示意图；

图2是本发明第一种实施例提供的气体处理装置的俯视结构示意图；

图3是图2中A-A的剖视结构示意图；

图4是本发明第一种实施例提供的气体处理装置的侧视结构示意图；

图5是图4中B-B的剖视结构示意图；

图6是本发明第二种实施例提供的气体处理装置的立体结构示意图；

图7是本发明第二种实施例提供的气体处理装置的侧视结构示意图；

图8是中7中C-C的剖视结构示意图；

图9是本发明第二种实施例提供的气体处理装置的俯视结构示意图；图中示意了采用虚线透视了剖切位置的第一旋转风道；

图10是图9中D-D的剖视结构示意图。

附图标记：

1：壳本体；11：分离部；111：中心风道；112：旋转风道；1121：第一旋转风道；1122：第二旋转风道；113：回旋风道；1131：排气口；1132：排液口；1133：第一回旋风道；1134：第二回旋风道；1135：导流部；114：冷却腔；115：冷却介质进口；116：冷却介质出口；12：进气部；121：进气风道；122：凹槽；123：连通口；124：凸块；

2：盖体；21：盖本体；22：排气管；23：封闭部；

3：堵头。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

本发明的一个实施例，结合图1至图10所示，提供一种气体处理装置，包括壳体，壳体包括分离部11，分离部11限制出中心风道111、旋转风道112、回旋风道113以及冷却腔114，中心风道111的周向设置旋转风道112，旋转风道112连通中心风道111和回旋风道113，旋转风道112连接于回旋风道113的切向以使回旋风道113切向进气，冷却腔114设于回旋风道113的外侧；回旋风道113设有排液口1132和排气口1131。

本实施例的气体处理装置，中心风道111与外部的气体环境连通，气体通过中心风道111进入到分离部11内，中心风道111内的气体再通过旋转风道112进入回旋风道113，回旋风道113内的气体与冷却腔114内的冷却介质进行换热，使得气体中的蒸汽冷凝形成液滴，气体中携带的液滴、固体杂质等可在回旋风道113内旋转并通过离心力进行旋风分离，同时，气体接触回旋风道113的壁面而进行接触分离。气体中分离出的液滴从排液口1132排出，剩余的气体从排气口1131排出，排气口1131排出的气体湿度得以降低。其中，气体在回旋风道113内旋转的过程中，有助于增大气体与冷却腔114中的冷却介质接触面积，以提升冷却效果。并且排液口1132液封，避免气体从排液口1132流出。

需要说明的是，当气体经过多级回旋风道113进行分离处理，气体从最后一个回旋风道113的排气口排出，保证气体进行多级分离。

本发明实施例的气体处理装置，可用于分离气体中的蒸汽，以降低气体湿度，适用于多种领域的气体处理，如应用于泛半导体行业的气体处理，同时，气体旋风分离的过程中，还可以分离出气体中携带的固体杂质。

在一个实施例中，结合图1至图5所示，旋转风道112包括多个第一旋转风道1121，回旋风道113包括多个第一回旋风道1133，每个第一回旋风道1133分别通过一个第一旋转风道1121与中心风道111连通。中心风道111的侧壁的周向开设多个第一旋转风道1121，使得气体可以通过多个第一旋转风道1121通入多个第一回旋风道1133，多个第一回旋风道1133相互独立，形成多条独立的气体处理路径，提升气体处理效率。中心风道111的气体进入第一回旋风道1133进行一级旋转分离处理，处理过程简单。

第一旋转风道1121连接于中心风道111的切向，有助于气体在第一旋转风道1121内旋转流动，并且第一旋转风道1121连接于第一回旋风道1133的切向，保证气体沿切向进入第一回旋风道1133，促进气体中的液滴或杂质旋风分离。

结合图5所示，中心风道111为圆柱形的风道，多个第一回旋风道1133围绕中心风道111的外周均匀分布，冷却腔114围绕多个第一回旋风道1133，分离部11形成一个围绕多个第一回旋风道1133的冷却腔114，冷却腔114的结构简单且方便加工。冷却腔114的轮廓形状设计，要尽量增大冷却腔114与第一回旋风道1133的接触面积，如冷却腔114的轮廓形状为环绕多个第一回旋风道1133的花型。当然，每个第一回旋风道还可以设置独立的冷却腔，可独立控制每个第一回旋风道的换热效率。另外，中心风道上还可以仅连通一个第一回旋风道，可根据实际需要选择。

其中，分离部11上开设冷却介质进口115和冷却介质出口116，以使冷却介质可循环流动，方便调节和保证冷却腔114的换热能力。冷却介质可以选用冷空气、冷水、制冷剂或其他冷媒介质。

在一个实施例中，旋转风道112包括第一旋转风道1121和第二旋转风道1122，回旋风道113包括第一回旋风道1133和第二回旋风道1134，第二旋转风道1122连接于第二回旋风道1134的切向以使第二回旋风道1134切向进气，每个第一回旋风道1133与一个第二回旋风道1134通过第二旋转风道1122连通。气体通过中心风道111依次流入第一旋转风道1121、第一回旋风道1133、第二旋转风道1122和第二回旋风道1134，气体流动过程中，气体中分离的液滴通过第一回旋风道1133的排液口1132、第二回旋风道1134的排液口1132排出，并且排液口1132进行液封，避免气体从排液口1132流出；气体通过第二回旋风道1134的排气口1131排出，此时，第一回旋风道1133的排气口1131封闭以使第一回旋风道1133内的气体通过第二旋转风道1122通入第二回旋风道1134。气体通过两级回旋风道113进行旋转分离，充分分离其中的液滴以降低气体的湿度。每个回旋风道113要尽量增大与冷却腔114的接触面积，保证气体中蒸汽的冷凝效果。

本实施例中，中心风道111的周向均匀分布多个第一旋转风道1121，每个第一旋转风道1121均连通一个第一回旋风道1133与中心风道111，一个第一回旋风道1133通过一个第二旋转风道1122与一个第二回旋风道1134连通，使得气体进行两级分离。

其中，第一回旋风道1133的排气口1131可通过下述实施例中的堵头3进行封闭，堵头3可拆卸连接于排气口1131，可根据需要调节排气口1131的开闭状态。第一回旋风道1133的结构、形状均可以与第二回旋风道1134相同，方便加工，且保证气体的流动稳定性，当然第一回旋风道与第二回旋风道的形状、结构还可以不同，满足气体旋风分离能力即可，可根据需要选择。同理，第一旋转风道1121与第二旋转风道1122的结构、形状也可以相同或不同。

在一个实施例中，参考图6至图10所示，与上述实施例的区别在于，每个第一旋转风道所在支路的第二回旋风道大于等于两个，第一回旋风道1133与第二回旋风道1134之间以及相邻第二回旋风道1134之间分别通过第二旋转风道1122连通。每个第一回旋风道1133的气体流动路径上设置多个第二回旋风道1134，气体经过第一回旋风道1133进入第一个第二回旋风道1134，再由第一个第二回旋风道1134进入第二个第二回旋风道1134，再由第二个第二回旋风道1134进入第三个第二回旋风道1134，依次类推，直至最后一个第二回旋风道1134，气体从最后一个第二回旋风道1134的排气口1131排出，其他回旋风道的排气口1131需要封闭。每个回旋风道113的排液口1132均可以将分离出的液体排出，使得液体逐级分离，分离效果更好，并且排液口1132进行液封，避免气体从排液口1132流出。

参考图8所示，分离部11的中心风道111的周向开设六个第一旋转风道1121，每个第一旋转风道1121将一个第一回旋风道1133与中心风道111连通，每个第一回旋风道1133通过一个第二旋转风道1122与第一个第二回旋风道1134连通，第一个第二回旋风道1134通过一个第二旋转风道1122与第二个第二回旋风道1134连通，气体进行三级分离，分离效果更好。第一回旋风道1133和第一个第二回旋风道1134的排气口1131均封闭，每个回旋风道113的排液口1132均可以进行排液，并且排液口1132进行液封，避免气体从排液口1132流出。当然，回旋风道113的数量不限于三级，还可以为多级；中心风道111上连接的第一旋转风道1121的数量也不限于六个，回旋风道113的数量以及第一旋转风道1121的数量均可以根据需要选择。

需要说明的是，要尽量增大每个回旋风道113与冷却腔114的接触面积，保证气体中蒸汽的冷却分离效果。

在一个实施例中，参考图6和图9所示，壳体上设有用于封堵排气口1131的堵头3，回旋风道113设有多个，气体流入的第一个回旋风道到气体流过的倒数第二个回旋风道上设有堵头3。通过中心风道111进入到回旋风道113的气体，可经过多个回旋风道113进行多级冷却分离后排出，气体需要从最后一个回旋风道的排气口1131排出，其他回旋风道的排气口1131通过堵头3封堵，避免气体直接流出。

其中，堵头3的结构与排气口1131的形状相适配，保证对排气口1131的封堵效果。并且堵头3可拆卸连接于排气口1131，方便拆装。

在一个实施例中，参考图1、图3、图4、图6、图7和图10所示，壳体包括进气部12，进气部12限制出进气风道121以及环绕进气风道121外周的凹槽122，进气风道121与中心风道111同轴向，排液口1132伸入凹槽122内以使排液口1132通过凹槽122内的液体液封。进气部12既能将气体导入分离部11的中心风道111，还通过凹槽122对排液口1132进行液封，结构简单且紧凑。

气体通过进气风道121进入中心风道111，再进入旋转风道112、回旋风道113，进气风道121方便将气体导入到中心风道111。其中，进气风道121为喇叭口，进气风道121的小端连接于分离部11，并且进气风道121的小端与中心风道111的直径相同，进气风道121的大端用于进气，大端的进气口的面积大，有助于气体进入气体处理装置中进行处理。其中，进气风道121的大端与废气处理设备的排气管路连通，方便待处理的气体进入气体处理装置。

凹槽122设有溢流口，方便凹槽122内的液体排出，保证凹槽122和回旋风道113的压力平衡，凹槽122内的液体高度需要能够淹没排液口1132，保证排液口1132的封闭效果。结合图1、图3、图6和图10所示，凹槽为上端敞口的槽，液体可直接从凹槽的侧壁上端溢出。

其中，进气部12的侧壁上设有向外突出的凸块124，凸块124可以连接在其安装位置上，如凸块可以插接到到安装槽内、凸块可以焊接在安装位置上。

在一个实施例中，回旋风道113的外壁包括导流部1135，导流部1135为漏斗形状，导流部1135的下端形成排液口1132。每个回旋风道113均包括导流部1135，使得每个回旋风道113内分离出的液体均可以通过导流部1135导流到排液口1132，结构简单且有助于液体排出。

在一个实施例中，壳体包括壳本体1和可拆卸连接于壳本体1的盖体2，壳体可通过壳本体1与盖体2进行拆卸，壳本体1与盖体2拆卸后，可以对壳本体1与盖体2进行清洁，方便清理各个风道内的杂质，也方便检查各部分结构的损耗状况，方便检修，保证气体处理装置的安全性。

在一个实施例中，结合图3和图10所示，回旋风道113内设有两端开口的排气管22，排气管22沿回旋风道113的轴向从排气口1131向回旋风道113内延伸，排气管22与回旋风道113之间限制出横截面为圆环形的区域。排气管22的设置使得回旋风道113内形成圆环形的区域，有助于气体在回旋风道113内旋转流动，使得气体的分离效果更好，并且气体与排气管22的侧壁接触，增大了接触分离的面积，有助于气液分离。其中，排气口1131位于排气管22的上端开口位置，保证气体在回旋风道内充分旋转分离后通过排气管下端的开口进入排气管22内，再将气体排出，气体的分离效果更好。排气管22可以连接在分离部11的回旋风道113内，结构简单。

其中，圆环形的区域位于上述实施例的导流部1135的上方，保证气体进行旋风分离的面积，并且有助于收集液体。

在一个实施例中，壳体包括壳本体1和可拆卸连接于壳本体1的盖体2，盖体2包括盖本体21和连接于盖本体21的排气管22，排气管22可通过盖体2进行拆卸，盖体2拆卸后，可对盖体2与壳本体1进行清洁，清洁简便。

在一个实施例中，盖本体21包括盖设于中心风道111的封闭部23，封闭部23将中心风道111的上端进行封闭，结构简单，可减少零部件数量。当然，封闭部23还可以通过独立的封堵块替换。

本实施例的气体处理装置，壳体包括壳本体1和盖体2两部分，并配设堵头3，壳本体1包括分离部11和进气部12两部分，分离部11与进气部12可以一体成型或可拆卸连接。

在一个实施例中，壳体上设有连通口123，连通口123连通中心风道111与外部环境。气体处理装置外部的气体可通过连通口123进入中心风道111，保证气体充分进入到中心风道111进行处理。

参考图3和图10所示，当壳体包括进气部12，连通口123开设在进气部12的侧壁上，使气体通过进气部12的进气风道121进入中心风道111。连通口123在进气部12的周向均匀分布多个。当气体处理装置安装在气体环境中，如废气管道中，一部分废气通过进气风道121进入、一部分废气可通过连通口123进入，当然，连通口123进入的废气为少部分。

上述实施例中，气体处理装置的结构可以通过3D打印一体成型，还可以为塑料、橡胶等注塑成型，还可以为焊接成型的金属材料制成。冷却腔114的外轮廓形状可以为圆柱形，也就是分离部11的上半部分为圆柱形，分离部11的下半部分设置多个漏斗形状，凹槽122的外轮廓形状为圆柱形，使得气体处理装置的整体轮廓形状近似圆柱形，方便在管道内安装。

当上述实施例中的气体处理装置，用于分离气体中的水汽，可通过焓湿图得出湿气在降温的过程中，凝结出的水汽量。水汽在旋转过程中，受离心力使水汽中的小水珠撞击在回旋风道113内壁，小水珠顺回旋风道113内壁下流至排液口1132并进行水封，通过凹槽122将分离出的水排出。

本发明另一方面的实施例，结合图1至图10所示，提供一种废气处理设备，包括上述实施例中的气体处理装置，则具有上述的全部有益效果，此处不再赘述。气体处理装置安装在废气环境中，如管道中、喷淋除尘设备中等，以对废气处理设备中的气体携带的水分、液滴等进行分离，以降低排气湿度。

以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (10)

1.一种气体处理装置，其特征在于，包括：

壳体，包括分离部，所述分离部限制出中心风道、旋转风道、回旋风道以及冷却腔，所述中心风道的周向设置所述旋转风道，所述旋转风道连通所述中心风道和所述回旋风道，所述旋转风道连接于所述回旋风道的切向以使所述回旋风道切向进气，所述冷却腔设于所述回旋风道的外侧；所述回旋风道设有排液口和排气口。

2.根据权利要求1所述的气体处理装置，其特征在于，所述旋转风道包括多个第一旋转风道，所述回旋风道包括多个第一回旋风道，每个所述第一回旋风道分别通过所述第一旋转风道与所述中心风道连通。

3.根据权利要求2所述的气体处理装置，其特征在于，所述旋转风道包括第二旋转风道，所述回旋风道包括第二回旋风道，所述第二旋转风道连接于所述第二回旋风道的切向以使所述第二回旋风道切向进气；

每个所述第一回旋风道与一个所述第二回旋风道通过所述第二旋转风道连通；

或，所述第一回旋风道与所述第二回旋风道之间以及相邻所述第二回旋风道之间分别通过所述第二旋转风道连通。

4.根据权利要求1所述的气体处理装置，其特征在于，所述壳体上设有用于封堵所述排气口的堵头，所述回旋风道设有多个，气体流入的第一个所述回旋风道到气体流过的倒数第二个所述回旋风道上设有所述堵头。

5.根据权利要求1所述的气体处理装置，其特征在于，所述壳体包括进气部，所述进气部限制出进气风道以及环绕所述进气风道外周的凹槽，所述进气风道与所述中心风道同轴向，所述排液口伸入所述凹槽内以使所述排液口通过所述凹槽内的液体液封。

6.根据权利要求5所述的气体处理装置，其特征在于，所述回旋风道的外壁包括导流部，所述导流部为漏斗形状，所述导流部的下端形成所述排液口。

7.根据权利要求1所述的气体处理装置，其特征在于，所述壳体包括壳本体和可拆卸连接于所述壳本体的盖体。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的气体处理装置，其特征在于，所述回旋风道内设有两端开口的排气管，所述排气管沿所述回旋风道的轴向从所述排气口向所述回旋风道内延伸，所述排气管与所述回旋风道之间限制出横截面为圆环形的区域。

9.根据权利要求8所述的气体处理装置，其特征在于，所述壳体包括壳本体和可拆卸连接于所述壳本体的盖体，所述盖体包括盖本体和连接于所述盖本体的所述排气管，所述盖本体包括盖设于所述中心风道的封闭部。

10.根据权利要求1至7中任意一项所述的气体处理装置，其特征在于，所述壳体上设有连通口，所述连通口连通所述中心风道与外部环境。

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