CN207576008U - 一种水冷过滤器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水冷过滤器，包括腔体及位于腔体底部的进气口和位于腔体顶部的排气口，所述腔体包括封底、水冷腔、一级过滤腔、二级过滤腔、上盖；所述水冷腔位于腔体下部，包括水冷盘管；所述一级过滤腔位于腔体中部，包括一级过滤滤芯；所述二级过滤腔位于腔体上部，包括二级过滤滤芯；所述腔体腔壁上设置有水冷夹套。本实用新型的水冷过滤器过滤效果好、占地面积小，易于安装、维护，解决了真空排气管道内沉积物较多及收集困难的问题，有效减少了真空管道内、真空阀门处、真空规处和真空泵处的沉积物质的产生，减少了停机维护时间。

Description

一种水冷过滤器

技术领域

本发明涉及过滤装置领域，具体涉及一种尾气处理用水冷过滤器。

背景技术

在半导体行业、太阳能行业、LED行业、平板显示行业、光纤行业快速发展的今天，MOCVD(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition,金属有机化学气相沉积)工艺使用范围越来越广泛。 MOCVD工艺大部分都涉及到使用有毒材料、易燃易爆材料或腐蚀性原材料，有些物质分解后会在MOCVD的真空反应腔室内或真空排气管道内产生大量沉积，还有一些反应后低熔点副产物也大量沉积。这些物质很容易沉积在阀门的缝隙、真空规的检验入口处、真空泵内，造成真空管道堵塞、真空阀门开启失效或关闭不严、真空规读数误差、真空泵失效等不良后果，甚至造成整个工艺线停机的严重后果，影响工艺生产的正常进行。

目前广泛使用于半导体行业的通用型过滤器工作原理见图1所示。MOCVD的尾气从高温反应炉排出后通入通用型过滤器的进口管道1内。通用型过滤器外壳2内安装有4～6个耐高温的不锈钢滤芯4，不锈钢滤芯4通过压板9和滤芯安装板5密封固定到过滤腔的腔室3内。含有颗粒的MOCVD尾气先在过滤腔的腔室3内沉积，沉积后的气体通过不锈钢滤芯4的滤材部分，进入滤芯的芯部8内，过滤后的气体再汇聚到过滤腔的后室7内，然后再通过排出管道6排出。热屏蔽层10通过螺钉安装在过滤筒外壳2和不锈钢滤芯4之间，防止热气体直接接触过滤器外壳2，避免过热的外壳烫伤操作人员。

通用型过滤器是目前国内市场上常见的过滤器，滤芯可以换成耐高温的聚酯滤芯或玻璃纤维滤芯，过滤器的过滤精度可以通过选择不同精度的滤芯来实现。通用型过滤器为既可以过滤液体、也可以过滤气体的综合过滤器。但通用型过滤器一般仅有一级过滤精度，也就是说每次过滤仅能选用过滤精度一样的滤芯，才能保证所有的滤芯一起达到预计的使用寿命周期。要想实现二级过滤，先粗过滤一下，然后再精过滤，就要选用两个单独的过滤器串联使用，这样既增加了占地面积，又增多了很多外接接头，增加了泄露风险。

此外，通用型过滤器没有冷却功能，冷却功能仅依靠过滤器的外壳散热来实现。热屏蔽层10的设计使外壳散热更加困难。为了把易挥发的副产物尽量冷却、沉积和过滤下来，需要在通用型过滤器的进口处设置一个通用型冷阱。通用型冷阱的工作原理见图2所示。

热尾气通过冷阱进气口12进入冷阱腔室14内，冷阱腔室14内有冷却盘管15，对进入冷阱腔室14内的气体进行冷却，冷却后的气体再由冷阱排气口16排出。11是冷却用液体的出口，13是冷却液体的入口，冷却液体可以是水或其他媒介。通用型冷阱的体积一般比较小，可以直接在线安装到管道上。但体积小也是这类冷阱的缺点，存在冷却气体能力差，沉积物容易在冷阱内沉积而堵塞冷阱等问题。由于通用型冷阱是单独的一个设备，因此需要配置单独的占地面积和冷却液体的循环供给位置。

MOCVD工艺是比较容易产生很多有毒灰尘和挥发废弃物生产工艺，在工艺生产过程中有很多垃圾和废物，这些物质很容易造成排气管道、阀门、真空泵的堵塞或损坏，一般在真空泵的前面需要配置冷阱和多个单级的过滤器。在真空泵后仍然需要配置冷阱和两个单级的过滤器，以免真空泵后的阀门和管道堵塞。这样的配置不仅占地面积大、需要串联的设备多、管道的接口多、泄露风险大、设备投资大，而且这些设备的清洗非常麻烦，增加了操作人员和剧毒物质接触及吸入体内的机会。

综上所述，如何减少真空管道内、真空阀门处、真空规处和真空泵处的沉积物质产生，尽量减少停机维护时间，延长工艺时间是目前MOCVD工艺面临的一个重要的课题。

发明内容

为了克服现有技术存在的上述不足，本实用新型旨在提供一种水冷过滤器，该水冷过滤器过滤效果好、占地面积小，易于安装、维护，解决了真空排气管道内沉积物较多及收集困难的问题，有效减少了真空管道内、真空阀门处、真空规处和真空泵处的沉积物质的产生，减少了停机维护时间。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

本实用新型所述的一种水冷过滤器，包括腔体及位于腔体底部的进气口和位于腔体顶部的排气口，其特征在于，所述腔体包括封底、水冷腔、一级过滤腔、二级过滤腔、上盖；所述水冷腔位于腔体下部，包括水冷盘管；所述一级过滤腔位于腔体中部，包括一级过滤滤芯；所述二级过滤腔位于腔体上部，包括二级过滤滤芯；所述腔体腔壁上设置有水冷夹套。

一级过滤滤芯通过一级过滤压板和一级滤芯固定板密封固定在一级过滤腔内；二级过滤滤芯通过二级过滤压板和二级滤芯固定板密封固定在二级过滤腔内；所述二级滤芯固定板固定在腔壁上。

所述一级滤芯固定板可以固定在腔壁上，也可以与腔壁无接触。

优选地，一级滤芯固定板与腔壁无接触，所述一级过滤滤芯和二级过滤滤芯通过连杆连接，一级过滤滤芯通过方形密封圈密封到一级过滤腔内，实现了一级过滤腔与二级过滤腔的分离；二级过滤滤芯通过上盖和腔壁直接密封到二级过滤腔内。

所述水冷盘管固定安装在所述封底上，所述封底插接安装在所述腔体内。

所述封底与腔体内壁间设置有密封圈。

所述水冷盘管包括多层阿基米德曲线盘管。

所述一级过滤滤芯和二级过滤滤芯通过连杆连接。

所述一级过滤滤芯与所述一级过滤腔腔壁直接相邻；所述二级过滤滤芯与所述二级过滤腔腔壁直接相邻。

所述一级过滤滤芯、二级过滤滤芯为整体式折叠滤芯，所述整体式折叠滤芯包括复合结构的滤芯、滤芯外环保护圈、滤芯内环保护圈。所述复合结构的滤芯包括聚酯无纺布和不锈钢编织网，所述聚酯无纺布粘结在所述不锈钢编织网正反两面上。

所述一级过滤滤芯与所述二级过滤滤芯的过滤精度可以相同也可以不同。

优选地，所述一级过滤滤芯与所述二级过滤滤芯的过滤精度不同，分为粗过滤和细过滤。

优选地，所述一级过滤滤芯过滤精度为50～100微米；所述二级过滤滤芯过滤精度为20～50微米。

所述过滤腔外壁的水冷夹套内有圆柱螺旋隔板。

可选地，所述腔体由相互可拆分的水冷腔、一级过滤腔、二级过滤腔组成。

所述水冷夹套包括水冷腔水冷夹套、一级过滤腔水冷夹套、二级过滤腔水冷夹套。

本实用新型相对于现有技术具有如下有益效果：

1、本实用新型所述的水冷过滤器包括水冷腔、一级过滤腔、二级过滤腔，一个设备实现了冷却功能和二级过滤功能，提高了过滤器的过滤能力，减少了设备间的接口，节约了占地面积，降低了操作风险，尤其适合于有易燃、易爆、剧毒副产物的MOCVD工艺的尾气处理。

2、本实用新型所述的水冷过滤器，将水冷盘管和封底焊接在一起，水冷盘管和封底通过密封圈与腔体安装在一起，方便了水冷盘管的清洗和维护。

3、本实用新型所述的水冷过滤器，一级过滤滤芯、二级过滤滤芯分别与一级过滤腔腔壁、二级过滤腔腔壁直接相邻，滤芯与腔体内壁之间没有隔热屏设计，增加了一级过滤腔、二级过滤腔的容尘能力、增大了流导，也方便清理和更换滤芯。

4、本实用新型所述的水冷过滤器，一级过滤滤芯、二级过滤滤芯为整体式折叠滤芯，表面积非常大，一般是同容积过滤筒用普通滤芯表面积的20～50倍，不容易堵塞，容尘能力非常强，且方便安装和更换。

5、本实用新型所述的水冷过滤器，整体式折叠滤芯包括复合结构的滤芯、所述复合结构的滤芯包括聚酯无纺布和不锈钢编织网，聚酯无纺布粘结在所述不锈钢编织网正反两面上，耐高温聚酯无纺布使得整体式折叠滤芯耐高温；不锈钢编织网的使用，增强了复合结构的滤芯的刚度和强度，可以防止复合结构的滤芯受热变形，进一步提高了整体式折叠滤芯的耐高温性能，可耐150℃高温。

6、本实用新型所述的水冷过滤器，所述水冷盘管包括多层阿基米德曲线盘，该形状的盘管可以实现对进入水冷腔的尾气的快速冷却，分层的阿基米德曲线盘管在清洁处理时候非常方便。

7、本实用新型所述的水冷过滤器采用模块化设计，方便安装和清洗维护，可以水平安装或竖直安装。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是现有技术中通用型过滤器工作原理示意图；

图2 是现有技术中通用型冷阱工作原理示意图；

图3是本实用新型实施例的水冷过滤器原理示意图；

图4是本实用新型实施例的单层阿基米德曲线水冷盘管的示意图；

图5是本实用新型实施例的水冷夹套截面工作原理图；

图6是本实用新型实施例的水冷夹套展开面工作原理图；

图7是本实用新型实施例的聚酯折叠滤芯工作原理示意图；

图8是本实用新型实施例的聚酯折叠滤芯材料结构示意图；

图9是本实用新型另一实施例中水冷过滤器原理示意图

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

本实用新型可以以许多不同的形式实施，而不应该被理解为限于在此阐述实施例。相反，提供这些实施例，使得本公开将是彻底和完整的，并且将把本实用新型的构思充分传达给本领域技术人员，本实用新型将仅由权利要求来限定。在附图中，为了清晰起见，会夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。

实施例1

本实施例1提供一种水冷过滤器，参见图3，所述水冷过滤器包括腔体17及位于腔体底部的进气口19和位于腔体顶部的排气口43，其特征在于，所述腔体17包括封底21、水冷腔22、一级过滤腔25、二级过滤腔35、上盖42；所述水冷腔22位于腔体17下部，包括水冷盘管24；所述一级过滤腔25位于腔体17中部，包括一级过滤滤芯28；所述二级过滤腔35位于腔体17上部，包括二级过滤滤芯36，所述腔体17腔壁上设置有水冷夹套26。

一级过滤滤芯28通过一级过滤压板27和一级滤芯固定板31密封固定在一级过滤腔内；二级过滤滤芯36通过二级过滤压板34和二级滤芯固定板40密封固定在二级过滤腔35内；所述二级滤芯固定板40固定在腔壁上。

所述一级滤芯固定板31可以固定在腔壁上，也可以与腔壁无接触。

优选地，一级滤芯固定板31与腔壁无接触，一级过滤滤芯28和二级过滤滤芯36通过连杆38连接传力，一级过滤滤芯28通过方形密封圈32密封到一级过滤腔25内，实现了一级过滤腔25与二级过滤腔35的分离；二级过滤滤芯36通过上盖和腔壁通过O型密封圈直接密封到二级过滤腔35内。

所述水冷盘管24固定安装在所述封底21上，优选的，所述水冷盘管24焊接在所述封底21上，所述水冷盘管24和封底21插接安装在所述腔体17内，所述封底21与腔体17内壁间设置有密封圈。水冷盘管24和封底21可以一起安装或拆卸，方便水冷盘管24的清洗和维护。

优选地，所述水冷盘管24包括多层阿基米德曲线盘管。本实施例中阿基米德曲线盘管的具体形状见图4，具体的，阿基米德曲线盘管包括在同一水平上的盘管、向上或向下延伸的中心端67和向下或向上延伸的边缘端68，安装时可根据需要调整中心端67和边缘端68的方向。本实施例水冷盘管24包括自下至上的5层阿基米德曲线盘管，第一层阿基米德曲线盘管边缘端为水冷盘管24的入水口，第一层阿基米德曲线盘管中心端67与第二层阿基米德曲线盘管中心端67连接，第二层阿基米德曲线盘管边缘端68与第三层阿基米德曲线盘管边缘端68连接，第三层阿基米德曲线盘管中心端67与第四层阿基米德曲线盘管中心端67连接，第四层阿基米德曲线盘管边缘端68与第五层阿基米德曲线盘管边缘端68连接，第五层阿基米德曲线盘管中心端67连接水冷盘管的出水口18，该形状盘管可以实现对进入水冷腔22的尾气的快速冷却，分层的阿基米德曲线盘管具有一定间距，方便水冷盘管的清洁维护。

一级过滤滤芯28与一级过滤腔25腔壁直接相邻；二级过滤滤芯36与二级过滤腔35腔壁直接相邻，滤芯与腔体内壁之间没有隔热屏设计，增加了一级过滤腔、二级过滤腔的容尘能力、增大了流导，也方便清理和更换滤芯。

优选地，本实施例的一级过滤滤芯28、二级过滤滤芯36为整体式折叠滤芯，表面积非常大，一般是同容积过滤筒用普通滤芯表面积的20～50倍，不容易堵塞，容尘能力非常强，且方便安装和更换。

本实用新型腔体17腔壁上设置有水冷夹套26，优选地，参见图5、图6，腔体17外壁55与腔体17内壁59密封焊接成水冷夹套26，水冷夹套26下段设有进水口23，上段设有排水口39。所述水冷夹套26内有圆柱螺旋隔板60，圆柱螺旋隔板60的与水平线有一定夹角，这样设计可以对水冷夹套26内的冷却水56起隔离和导向的作用，使冷却水56沿着水冷夹套26沿着圆柱螺旋上升，为水冷腔22提供一个均匀的冷却环境。

尾气处理过程具体如下：

MOCVD排出的高温工艺气体通过气体进口19进入过滤器内部。冷却水由水冷盘管入水口20进入水冷腔22内，冷却水经过水冷盘管24进行热交换后，再由水冷盘管出水口18排出水冷腔22外。水冷腔22的设计尽量保证MOCVD排出的热尾气在气体进口19处冷却，尽量让大颗粒物沉积到水冷腔22的底部。在腔体17的外壁设有水冷夹套26，可以更好对进入水冷过滤器的气体进行冷却。冷却水经过水冷夹套26进水口23进入水冷夹套26内。在水冷夹套26内设置有圆柱螺旋线水道，可以实现对水冷腔22的充分均匀冷却。经过换热后的热冷却水由水冷夹套26的排水口39排出。

经过水冷腔22冷却后的尾气继续进入一级过滤腔25内，气体通过水冷夹套26进行再次冷却后通过一级过滤滤芯28进入的滤芯部空间30内，在此过程中实现了气体中悬浮颗粒物的过滤。一级过滤是粗过滤，过滤精度是50～100微米。

经过一级过滤腔25冷却和过滤后的尾气继续进入二级过滤腔35内，气体通过水冷夹套26进行再一次冷却后通过二级过滤滤芯36进入滤芯的芯部空间37内，在此过程中实现了气体中悬浮颗粒物的二次过滤。二级过滤是细过滤，过滤精度是20～50微米。二级过滤后的气体汇聚到水冷过滤器的上盖42的腔室41内，最后通过水冷过滤器排气口43排出。

实施例2

本实施例2提供一种水冷过滤器，在实施例1的基础上，参见图7、图8，所述整体式折叠滤芯包括复合结构的滤芯48、滤芯外环保护圈47、滤芯内环保护圈51。复合结构的滤芯48固定在滤芯外环保护圈47和滤芯内环保护圈51之间，保护圈起固定、支持和保护滤芯的作用，防止复合结构的滤芯48受力或受热变形开裂。

所述复合结构的滤芯48包括聚酯无纺布53和不锈钢编织网54，所述聚酯无纺布53粘结在所述不锈钢编织网54正反两面上，折叠形成复合结构的滤芯48，耐高温聚酯无纺布53使得整体式折叠滤芯耐高温；不锈钢编织网54的使用，在保证过滤效果的同时增强了复合结构的滤芯的刚度和强度，可以防止复合结构的滤芯受热变形，进一步提高了整体式折叠滤芯的耐高温性能，可耐150℃高温。

图7是聚酯折叠滤芯工作原理示意图，冷却后的尾气49通过复合结构的滤芯48的表面，过滤掉颗粒物后进入到复合结构的滤芯48的内部50内，过滤完毕的气体在复合结构的滤芯48的芯部52处汇合。复合结构的滤芯48是整体式大滤芯，表面积非常大，一般是同容积过滤筒用普通滤芯表面积的20～50倍，不容易堵塞，容尘能力非常强。

实施例3

本实施例3提供一种水冷过滤器，在实施例1或实施例2的基础上，所述腔体17为可拆分的，所述封底21、水冷腔22、一级过滤腔25、二级过滤腔35、上盖42均可单独拆卸，优选地，所述封底21、水冷腔22、一级过滤腔25、二级过滤腔35、上盖42相互按顺序插接组成腔体17，对应地所述水冷夹套包括水冷腔水冷夹套、一级过滤腔水冷夹套、二级过滤腔水冷夹套，水冷腔水冷夹套、一级过滤腔水冷夹套、二级过滤腔水冷夹套分别设有进水口61、63、65和出水口62、64、66，参见图9。一级过滤腔和二级过滤腔采用模块化设计，若在实际的应用过程中发现过滤器的过滤功能不足，可以在本过滤器中任意更换一级过滤滤芯或二级过滤滤芯，直到过滤功能满足MOCVD工艺生产为止。

若在实际的应用过程中发现过滤器的过滤效果能力不够，还可以增加三级过滤腔，四级过滤腔等，可根据需要设置过滤精度，一级过滤腔、二级过滤腔的过滤精度也可相同。

若在实际的应用过程中发现过滤器的水冷效果能力不够，还可以向水冷盘管24和水冷夹套26内通入强制制冷的冷却水或其他冷却效果更好的冷媒。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种水冷过滤器，包括腔体及位于腔体底部的进气口和位于腔体顶部的排气口，其特征在于，所述腔体包括封底、水冷腔、一级过滤腔、二级过滤腔、上盖；所述水冷腔位于腔体下部，包括水冷盘管，所述水冷盘管固定安装在所述封底上，所述封底插接安装在所述腔体内；所述一级过滤腔位于腔体中部，包括一级过滤滤芯；所述二级过滤腔位于腔体上部，包括二级过滤滤芯；所述腔体腔壁上设置有水冷夹套。

2.根据权利要求1所述的水冷过滤器，其特征在于，所述水冷盘管包括多层阿基米德曲线盘管。

3.根据权利要求2所述的水冷过滤器，其特征在于，所述一级过滤滤芯和二级过滤滤芯通过连杆连接。

4.根据权利要求3所述的水冷过滤器，其特征在于，所述一级过滤滤芯与所述一级过滤腔腔壁直接相邻；所述二级过滤滤芯与所述二级过滤腔腔壁直接相邻。

5.根据权利要求1所述的水冷过滤器，其特征在于，所述一级过滤滤芯、二级过滤滤芯为整体式折叠滤芯，所述整体式折叠滤芯包括复合结构的滤芯、滤芯外环保护圈、滤芯内环保护圈，所述复合结构的滤芯包括聚酯无纺布和不锈钢编织网，所述聚酯无纺布粘结在所述不锈钢编织网正反两面上。

6.根据权利要求5所述的水冷过滤器，其特征在于，所述一级过滤滤芯过滤精度为50～100微米；所述二级过滤滤芯过滤精度为20～50微米。

7.根据权利要求1所述的水冷过滤器，其特征在于，所述水冷夹套内有圆柱螺旋隔板。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的水冷过滤器，其特征在于，所述腔体由相互可拆分的水冷腔、一级过滤腔、二级过滤腔组成。

9.根据权利要求8所述的水冷过滤器，其特征在于，所述水冷夹套包括水冷腔水冷夹套、一级过滤腔水冷夹套、二级过滤腔水冷夹套。