CN114008385A - 用于消除设备的入口组件 - Google Patents

Abstract

公开了用于消除设备的入口组件以及方法。入口组件用于消除设备并且包括：入口喷嘴，其限定可联接于入口导管从而提供由消除设备处理的废气流的非圆形入口孔、至少一个出口孔和喷嘴孔口，所述喷嘴孔口沿着纵向轴线在所述非圆形入口孔和出口孔之间延伸以便将废气流从非圆形入口孔运送到出口孔从而输送到消除设备的处理腔室，喷嘴孔口限定从所述非圆形入口孔延伸的入口部分、被定位在入口部分下游并且被构造成将废气流分成至少一对废气流的流动分隔结构以及延伸到出口孔并且被构造成将所述一对废气流运送到消除设备的处理腔室的出口部分。以此方式，由入口组件生成或产生多股废气流，这有助于改善消除设备的性能，尤其在低流率下。

Description

用于消除设备的入口组件

技术领域

本发明涉及用于消除设备的入口组件以及方法。

背景技术

诸如等离子消除设备、电消除设备和辐射燃烧器的消除设备是已知的并且通常被用于处理来自例如在半导体或平板显示器制造行业中使用的制造加工工具的废气流。在这种制造期间，在从加工工具泵送的废气流中存在残留的全氟化化合物（PFC）和其他化合物。难以从废气去除PFC，并且因为已知它们具有相对高的温室活性，所以不希望将它们释放到环境中。

已知的辐射燃烧器使用燃烧来从废气流中去除PFC和其他化合物。通常，废气流是含有PFC和其他化合物的氮气流。将燃料气体与废气流混合，并将该气流混合物运送到燃烧室中，所述燃烧室被多孔气体燃烧器的排出表面侧向地包围。燃料气体和空气被同时地供应到多孔燃烧器以便实现在排出表面处的无焰燃烧，其中通过多孔燃烧器的空气的量足以不仅消耗被供应到燃烧器的燃料气体，而且也消耗被喷射到燃烧室内的气流混合物中的所有可燃物。类似技术被用于等离子消除设备和电消除设备。

存在于废气流中的化合物的范围和该废气流的流动特征能够随加工工具而变化，并且因此燃料气体和空气以及需要被引入到辐射燃烧器中的其他气体或流体的范围也将变化。

虽然存在用于加工废气流的技术，不过它们均具有其自身缺点。因此，需要提供一种用于加工废气流的改进技术。

发明内容

根据第一方面，提供一种用于消除设备的入口组件，所述入口组件包括：入口喷嘴，其限定可联接于入口导管从而提供由消除设备处理的废气流的非圆形入口孔、至少一个出口孔和喷嘴孔口，所述喷嘴孔口沿着纵向轴线在所述非圆形入口孔和出口孔之间延伸以便将废气流从非圆形入口孔运送到出口孔从而输送到消除设备的处理腔室，喷嘴孔口限定从所述非圆形入口孔延伸的入口部分、被定位在入口部分下游并且被构造成将废气流分成至少一对废气流的流动分隔结构以及延伸到出口孔并且被构造成将所述一对废气流运送到消除设备的处理腔室的出口部分。

第一方面意识到，在消除设备的入口组件中的入口喷嘴的形状和构造能够对该消除设备的性能具有显著影响。虽然现有喷嘴能够具有适度性能，特别是在较高流率下，但是它们的性能会降低，特别是在较低流率下。因此，提供一种消除设备入口组件。入口组件可以包括入口喷嘴或导管。入口喷嘴可以具有不同于圆形的入口孔，其可以与提供要被消除设备处理的废气流的导管或软管联接。入口也可以也具有一个或更多个出口孔，其可以将废气流输送到消除设备的处理腔室。入口喷嘴可以包括一个或更多个喷嘴孔口，其沿着入口喷嘴的长度从入口孔延伸到所述一个或更多个出口孔。喷嘴孔口可以具有从或邻近入口孔延伸的入口部分或区域。喷嘴孔口可以具有位于入口部分下游或附近的流动分隔、流动分离或堰（weir）结构。流动分隔结构可以是单独的隔离物或将废气流分成一股以上的废气流。喷嘴孔口也可以具有出口部分，其在流动分隔结构和出口孔之间延伸并且将废气流运送到出口孔以便在消除设备的处理腔室中处理废气流。以此方式，由入口组件生成或产生多股废气流，这有助于改善消除设备的性能，尤其在低流率下。这是因为废气处理机制通常依赖于辐射燃烧器内的扩散过程；燃烧副产物需要扩散到废气流中以便进行消除（abatement）反应。换句话说，燃烧副产物需要从废气流的外表面扩散直到废气流中，并且然后在废气流离开辐射燃烧器之前与废气流反应。不能完全扩散到废气流中会减低这种消除效力。与等同单股废气流的发生扩散反应所需的距离相比，通过由进入喷嘴的废气流生成多股单独的废气流提供了发生扩散反应所需的缩短的距离。同样地，即使在低流率下入口喷嘴也能生成多股废气流。

在一个实施例中，流动分隔结构被构造成将废气流分成沿着流动分隔结构的两侧流动的所述一对废气流。因此，流动分隔结构可以通过流动分隔结构的介入而产生废气流。流动分隔结构的存在分离了废气流以便减少再混合并最小化每股废气流的大小。

在一个实施例中，流动分隔结构居中地定位在喷嘴孔口内。将流动分隔结构居中定位能够有助于提供向处理腔室中不对称且均匀的流动且最大化废气流的分离。

在一个实施例中，流动分隔结构被构造成将废气流分成接近喷嘴孔口的表面流动的所述一对废气流。在喷嘴孔口的表面附近生成废气流也有助于分离废气流。

在一个实施例中，入口喷嘴限定从非圆形入口孔延伸到出口孔的单个喷嘴孔口，其中流动分隔结构定位在其内。因此，入口喷嘴可以设置有装纳流动分隔结构的单个、唯一或整体式喷嘴孔口。

在一个实施例中，流动分隔结构被构造成将喷嘴孔口分成一对喷嘴孔口。因此，流动分隔结构可以将喷嘴孔口分成两个或更多个下游喷嘴孔口。

在一个实施例中，入口喷嘴限定从非圆形入口孔延伸到流动分隔结构的单个喷嘴孔口和从流动分隔结构延伸到一对出口孔的所述一对喷嘴孔口。因此，入口喷嘴可以在其入口处具有延伸到流动分隔结构的单个孔口，不过然后具有从流动分隔结构延伸到对应两个或更多个出口孔的一对喷嘴孔口。

在一个实施例中，入口喷嘴限定了经由流动分隔结构从单个喷嘴孔口到所述一对喷嘴孔口的高吊过渡件（lofted transition）。因此，在单个喷嘴孔口和所述一对喷嘴孔口之间可以发生平缓过渡。

在一个实施例中，入口喷嘴具有在废气流的主要流动方向上延伸的纵向长度，并且流动分隔结构减小喷嘴孔口沿着纵向轴线的横截面面积。因此，流动分隔结构的存在可以导致减小、降低或约束喷嘴的横截面面积，这会增加废气流的流量。

在一个实施例中，流动分隔结构被定位成与非圆形入口孔相距不小于纵向长度的约20%。

在一个实施例中，流动分隔结构被成形为呈现相对于纵向轴线以横向分量定向的表面。因此，流动分隔结构可以具有延伸跨过喷嘴孔口的宽度的一部分的部分。

在一个实施例中，所述表面相对于纵向轴线被定向在20度至70度之间。因此，该表面可以被定向成实现废气流的所需流动特征。

在一个实施例中，所述表面是平面和弯曲中的至少一种。因此，所述表面可以被成形为实现废气流的所需流动特征。

在一个实施例中，流动分隔结构被成形为呈现关于纵向轴线以及喷嘴孔口的横于纵向轴线延伸的长和短轴线中的至少一者成镜像的一对表面。因此，流动分隔结构可以是关于入口喷嘴的中央轴线对称。

在一个实施例中，非圆形入口孔是细长的和/或大致四边形槽和/或长圆形。

在一个实施例中，入口组件包括被定位在流动分隔结构上游的挡板，挡板限定挡板孔，挡板孔相比于邻近挡板的喷嘴孔口的横截面面积具有减小的横截面面积。

根据第二方面，提供一种方法，包括：在用于消除设备的入口组件处接收废气流，所述入口组件包括入口喷嘴，其限定可联接于入口导管从而提供由所述消除设备处理的所述废气流的非圆形入口孔、至少一个出口孔和沿着纵向轴线在所述非圆形入口孔和所述出口孔之间延伸的喷嘴孔口，喷嘴孔口限定从所述非圆形入口孔延伸的入口部分、被定位在所述入口部分下游的流动分隔结构以及延伸到所述出口孔的出口部分；将所述废气流从所述非圆形入口孔运送到所述流动分隔结构；使用所述流动分隔结构将所述废气流分成至少一对废气流；以及将所述一对废气流运送到所述至少一个出口孔以用于输送到所述消除设备的处理腔室。

在第二方面的实施例中，提供与第一方面的实施例对应的特征。

在所附的独立和从属权利要求中阐述了进一步特定和优选方面。从属权利要求的特征可以适当地与独立权利要求的特征组合，并且以权利要求中明确阐述的组合之外的组合进行组合。

当设备特征被描述为可操作成提供一种功能时，将理解的是，这包括提供该功能或适于或被构造成提供该功能的设备特征。

附图说明

现在将参考附图进一步描述本发明的实施例，在附图中：

图1和图2示出了与辐射燃烧器组件联接的根据一个实施例的头部组件；

图3是贯穿根据一个实施例的入口喷嘴的横截面视图；

图4是贯穿根据一个实施例的入口喷嘴的横截面视图；

图5A和图5B示出了根据一个实施例的入口喷嘴；以及

图6示出被定位在入口喷嘴上游的挡板。

具体实施方式

在任何更详细地讨论实施例之前，首先将提供概述。实施例提供燃烧器入口组件。燃烧器入口组件包括分隔结构或堰，其将接收的废气流分成多个单独的废气流以便输送到消除设备（abatement apparatus）的处理腔室。流动分隔件的存在有助于维持分离的废气流，即使在低流率下也是如此。与等同的单个废气流的扩散反应需要发生的距离相比，这缩短了扩散反应需要发生的距离，这增强了消除性能，尤其是在低流率下的。

虽然以下实施例描述辐射燃烧器的使用，但是将理解，入口组件可以与许多不同燃烧器中的任一种一起使用，所述燃烧器诸如，例如，湍流火焰燃烧器或电加热的氧化器。辐射燃烧器在本领域中是众所周知的，诸如在EP 0 694 735中所描述的那样。

头部组件

图1和图2示出了与辐射燃烧器组件100联接的根据一个实施例的头部组件，其大体上表示为10。在该示例中，辐射燃烧器组件100是具有内部燃烧器130和外部燃烧器110的同心燃烧器（不过其他布置也是可能的）。燃料和氧化剂的混合物经由增压室外壳120内的增压室（未示出）供应到外部燃烧器110并经由导管（未示出）供应到内部燃烧器130。

头部组件10包括三组主要部件。第一是金属（通常是不锈钢）外壳20，其提供用于与辐射燃烧器组件100联接所必须的机械强度和构造。第二是绝缘体30，其被设置在外壳20内并且有助于减少来自限定在辐射燃烧器组件100的内部燃烧器130和外部燃烧器110之间的燃烧室内的热量损失，还保护外壳20和与其联接的物品免受燃烧室内产生的热量影响。第三是入口组件60，其在空隙50中接收喷嘴并且由设置在外壳20中的一系列相同的标准化孔40（参见图2）接收。这种布置使得能够移除单独的入口组件60以进行维护，而不需要从辐射燃烧器组件100的剩余部分移除或拆卸整个头部组件10。

图1中所示的实施例使用五个相同的入口组件60，每个入口组件50均被安装在对应的孔40内，第六个孔被示为空的。将理解，不是每个孔40都可以填充有经由其喷嘴接收废气或处理流体或其他流体的入口组件60，并且可以替代地接收断流（blanking）入口组件以完全填充孔40，或者可以替代地接收仪表入口组件外壳传感器，以便监测辐射燃烧器内的状况。而且，将理解，可以设置多于或少于六个孔40，这些孔不需要围绕外壳周向地定位，并且它们也不需要对称地定位。

如在图1和图2中还能够看到，在外壳20中设置有额外孔，以便设置其他物品，诸如例如观察镜70和导向件75A。

入口组件60设置有绝缘体，以保护入口组件60的结构免受燃烧室的影响。入口组件60使用合适的固定件（诸如，例如，螺栓（未示出））来保持，所述固定件被移除以便有利于入口组件的移除，并且这些固定件也用绝缘体（未示出）保护。喷嘴具有一个或更多个出口孔和挡板部分，如下文更详细地解释的。

入口喷嘴–第一实施例

图3是贯穿根据一个实施例的入口喷嘴200A的横截面视图。入口喷嘴200A关于图3所示的横截面视图成镜像。入口喷嘴200A装配到空隙50中，空隙50通常被成形为匹配其外部表面。入口喷嘴200A包括入口孔210A、出口孔220A和喷嘴孔口230A，所述喷嘴孔口230A在入口孔210A和出口孔220A之间沿着纵向轴线A延伸。在这种示例中，喷嘴孔口230A具有长圆形横截面。长圆形（obround）包括两个半圆，所述两个半圆通过与其端点相切的平行线连接。因此，入口喷嘴形成具有平行的主要面和半圆柱形连结面的扁平管。限定喷嘴孔口230A的外壁具有沿着纵向轴线A的均匀横截面。

在喷嘴孔口230A内提供流动分隔件240A。流动分隔件240A从喷嘴孔口230A的两个内部主要面且在其间延伸。特别地，流动分隔件240A呈现从喷嘴孔口230A的主要表面直立的弯曲表面，并且成形为将大致沿纵向轴线A行进的废气流的流动分开，从而形成在喷嘴孔口230A的圆形部分附近流动的两股流。流动分隔件240A的弯曲表面从中央位置延伸到喷嘴孔口230A的弯曲部分，从而形成在图3的横截面中示出的弧形结构，其前表面被成形为大致圆柱形凹槽。

在操作中，废气流通过入口孔210A被引入并且大致在纵向轴线A的方向上行进。废气流被分成两股废气流，在流动分隔件240A的两侧上均有一股通过并且大致作为一对废气流离开出口孔220A。

入口喷嘴–第二实施例

图4是贯穿根据一个实施例的入口喷嘴200B的横截面视图。入口喷嘴200B与上述入口喷嘴相同，但是具有形状不同的流动分隔件240B。流动分隔件240B从喷嘴孔口230B的两个内部主要面且在其间延伸。特别地，流动分隔件240B由一对平面表面形成，所述平面表面从喷嘴孔口230B的主要内部表面直立，并且被成形成将大致沿纵向轴线A行进的废气流的流动分开，从而形成在喷嘴孔口230B的圆形部分附近流动的两股流。流动分隔件240B的平面表面从中央位置朝向喷嘴孔口230B的弯曲部分延伸，从而形成在图4的横截面中示出的倒置V形结构，其前表面被成形为一对大致平坦表面。

在操作中，废气流通过入口孔210B被引入并且大致在纵向轴线A的方向上行进。废气流被分成两股废气流，在流动分隔件240B的两侧上均有一股通过并且大致作为一对废气流离开出口孔220B。

入口喷嘴–第三实施例

图5A和图5B示出根据一个实施例的入口喷嘴200C。这种实施例与图3的实施例相同，除了流动分隔件240C在纵向轴线A的方向上延伸到出口孔220C、220D的位置，并且已经移除了喷嘴孔口230C的主要表面的冗余的部分。因此，在这种实施例中，入口喷嘴200C具有一个入口孔210C和两个出口孔220C、220D。

在操作中，废气流通过入口孔210C被引入并且大致在纵向轴线A的方向上行进。废气流被分成两股废气流，在流动分隔件240C的两侧上均有一股通过并且作为一对废气流离开两个出口孔220C、220D。

将理解到流动分隔件240A、240B、240C的位置可以被改变以适应流动条件。如果进入入口孔210、210A、210B的废气流的流动不是均匀的或者是不对称的，则流动分隔件240A、240B、240C的位置可以在横于纵向轴线A的轴线上调整以便产生一对对称的废气流。同样地，流动分隔件240A、240B、240C的位置可以改变以改变距入口孔210A、210B、210C的距离来避免任何高扰动区域。同样地，将理解到，流动分隔件240A、240B、240C的所述一对表面的形状和攻角能够改变以适应流动条件。

挡板

在实施例中，挡板250被定位在流动分隔结构240、240A、240B的上游，如图6中所示。挡板250可以被提供在喷嘴孔口230A、230B、230内、在入口孔210A、210B、210C上或者（如所示）在与入口喷嘴200A、200B、200C联接的联接件260中。

因此，能够看出，实施例提供了细分槽喷嘴（sub-divided slot nozzle）。这种布置增强了低流率下现有喷嘴的性能。特别地，虽然一些现有喷嘴能够提供良好的消除性能，尤其在较高流率下，不过实施例将该性能扩展到较低流率。

通常，在实施例中，喷嘴由耐热且耐化学腐蚀的金属合金（例如ANC16）构造而成。喷嘴通常通过铸造工艺形成，例如通过脱蜡铸造（lost wax casting）来形成。至喷嘴的入口呈长圆形孔的形式，在50mm的中心上具有16mm的内部宽度。这种形式通常在总长度的近似25%上持续平行。其后，堰或流动分隔件被形成在中央部分中以驱使流动采用两股单独流。在一个实施例中，堰使得喷嘴具有两个单独的出口。这些出口可以是圆形的。它们可以与长圆形入口在相同的中心上。在其他实施例中，堰朝向喷嘴的排出端延伸更远或更近的距离，其中喷嘴的排出端保持与入口同样的长圆形。堰可以呈V字形的形式并且可以是平坦侧边或可以是弧形的。

虽然本文已经参考附图详细公开了本发明的说明性实施例，但是可以理解的是本发明不限于精确的实施例，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求及其等同物所限定的本发明的范围的情况下能够在其中做出各种改变和改进。

附图标记

头部组件 10

外壳 20

绝缘体 30

孔 40

空隙 50

入口组件 60

观察镜 70

导向件 75A

辐射燃烧器组件 100

外部燃烧器 110

增压室外壳 120

内部燃烧器 130

入口喷嘴 200A、B、C

入口孔 210A、B、C

出口孔 220A、B、C、D

喷嘴孔口 230A、B、C

流动分隔件 240A、B、C

挡板 250

联接件 260。

Claims (15)

1.一种用于消除设备的入口组件，所述入口组件包括:

入口喷嘴，其限定

能够与入口导管联接从而提供由所述消除设备处理的废气流的非圆形入口孔，

至少一个出口孔，和

喷嘴孔口，其沿着纵向轴线在所述非圆形入口孔和所述出口孔之间延伸以便将所述废气流从所述非圆形入口孔运送到所述出口孔从而输送到所述消除设备的处理腔室，所述喷嘴孔口限定

从所述非圆形入口孔延伸的入口部分，

流动分隔结构，其被定位在所述入口部分下游并且被构造成将所述废气流分成至少一对废气流，以及

出口部分，其延伸到所述出口孔并且被构造成将所述一对废气流运送到所述消除设备的所述处理腔室。

2.根据权利要求1所述的入口组件，其中所述流动分隔结构被构造成将所述废气流分成沿着所述流动分隔结构的两侧流动的所述一对废气流。

3.根据权利要求1或2所述的入口组件，其中所述流动分隔结构居中地位于所述喷嘴孔口内。

4.根据任一前述权利要求所述的入口组件，其中所述流动分隔结构被构造成将所述废气流分成接近所述喷嘴孔口的表面流动的所述一对废气流。

5.根据任一前述权利要求所述的入口组件，其中所述入口喷嘴将所述喷嘴孔口限定为从所述非圆形入口孔延伸到所述出口孔的单个喷嘴孔口，其中所述流动分隔结构位于其内。

6.根据任一前述权利要求所述的入口组件，其中所述流动分隔结构被构造成将所述喷嘴孔口分成一对喷嘴孔口。

7.根据权利要求6所述的入口组件，其中所述入口喷嘴限定从所述非圆形入口孔延伸到所述流动分隔结构的单个喷嘴孔口和从所述流动分隔结构延伸到一对所述出口孔的所述一对喷嘴孔口。

8.根据权利要求6或7所述的入口组件，其中所述入口喷嘴限定了经由所述流动分隔结构从所述单个喷嘴孔口到所述一对喷嘴孔口的高吊过渡件。

9.根据任一前述权利要求所述的入口组件，其中所述入口喷嘴具有在所述废气流的主要流动方向上延伸的纵向长度，并且所述流动分隔结构减小所述喷嘴孔口沿着所述纵向轴线的横截面面积。

10.根据权利要求9所述的入口组件，其中所述流动分隔结构被定位成与所述非圆形入口孔相距不小于所述纵向长度的20%。

11.根据任一前述权利要求所述的入口组件，其中所述流动分隔结构被成形为呈现相对于所述纵向轴线以横向分量定向的表面。

12. 根据权利要求11所述的入口组件，其中所述表面是如下中的至少一者：

相对于所述纵向轴线被定向在20度至70度之间；和

平面和弯曲中的至少一种。

13.根据权利要求11-12中的任一项所述的入口组件，其中所述流动分隔结构被成形为呈现关于所述纵向轴线以及所述喷嘴孔口的横于所述纵向轴线延伸的长和短轴线中的至少一者成镜像的一对所述表面。

14.根据任一前述权利要求所述的入口组件，包括被定位在所述流动分隔结构上游的挡板，所述挡板限定挡板孔，所述挡板孔相比于邻近所述挡板的所述喷嘴孔口的横截面面积具有减小的横截面面积。

15.一种方法，包括：

在用于消除设备的入口组件处接收废气流，所述入口组件包括入口喷嘴，所述入口喷嘴限定能够与入口导管联接从而提供由所述消除设备处理的所述废气流的非圆形入口孔、至少一个出口孔和沿着纵向轴线在所述非圆形入口孔和所述出口孔之间延伸的喷嘴孔口，所述喷嘴孔口限定从所述非圆形入口孔延伸的入口部分、被定位在所述入口部分下游的流动分隔结构以及延伸到所述出口孔的出口部分；

将所述废气流从所述非圆形入口孔运送到所述流动分隔结构；

使用所述流动分隔结构将所述废气流分成至少一对废气流；以及

将所述一对废气流运送到所述至少一个出口孔以用于输送到所述消除设备的处理腔室。

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