CN213132242U - 静电减轻过滤器和流体处理系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及静电减轻过滤器和流体处理系统。本实用新型报告用于ESD减轻的具有导电聚合物套筒的流体过滤器的实施例。此过滤器的实施例可包括导电套筒和绑带，以减轻静电放电。

Description

静电减轻过滤器和流体处理系统
技术领域
本实用新型的实施例大体上涉及流体过滤器，且更确切地说，涉及具有静电放电减轻套筒的流体过滤器。
背景技术
高纯度流体处理系统在先进技术应用中具有许多用途。这些应用包括太阳能面板、平板显示器的处理和制造，以及在半导体行业中用于诸如光刻、批量化学物质递送、化学机械抛光(chemical mechanical polishing，CMP)、湿式蚀刻和清洁等应用。这些应用中使用的某些化学物质是具侵蚀性的高纯度有机溶剂，从而妨碍使用一些常规流体处理技术。
为了满足此类应用的高纯度要求，合适的流体处理系统提供由惰性聚合物制成的过滤器、管道、配件、阀门和其它元件。这些惰性聚合物可包括但不限于含氟聚合物，如四氟乙烯聚合物(PTFE)、全氟烷氧基烷烃聚合物(PFA)、乙烯和四氟乙烯聚合物(ETFE)、乙烯、四氟乙烯和六氟丙烯聚合物(EFEP)和氟化乙烯丙烯聚合物(FEP)。这些材料容易发生静电电荷积聚，这可导致流体处理系统受到破坏。
积聚静电静电荷可从流体处理系统内放电到外部环境，潜在地破坏流体处理系统中的组件(例如管道或管路、配件、组件、容器、过滤器等)，其可能会导致泄漏、系统中的流体溢出和组件的性能减弱。在这些情形中，当可燃、有毒和/或腐蚀性流体用于受损流体处理系统时，此类放电可能会导致潜在火灾或爆炸。
静电放电(ESD)是用于半导体行业中和其它技术应用中的流体处理系统的重要技术问题。流体与流体系统中的各种操作组件(例如管道或管路、阀门、配件、过滤器等)的表面之间的摩擦接触可引起静电荷产生和积聚。电荷产生的程度取决于各种因素，包括但不限于组件和流体的性质、流体速度、流体粘度、流体的导电性、到地面的路径、液体中的湍流和剪切、流体中的空气的存在和表面积。一般来说，需要找到用于耗散流体处理系统以及存在于流体处理系统中的过滤器中的静电电荷的解决方案。
实用新型内容
本实用新型的一或多个实施例涉及具有静电减轻套筒的流体过滤器。
在某些实施例中，静电减轻过滤器包含过滤器元件、过滤器壳体、一或多个端盖、导电聚合物套筒和导电聚合物绑带。
在一些实施例中，过滤器具有一个端盖；在其它实施例中，过滤器具有两个端盖。
合适的导电聚合物套筒可包含导电含氟聚合物，例如但不限于选自由以下组成的组的导电聚合物：四氟乙烯聚合物(PTFE)、全氟烷氧基烷烃聚合物(PFA)、乙烯和四氟乙烯聚合物(ETFE)、乙烯、四氟乙烯和六氟丙烯聚合物(EFEP)、氟化乙烯丙烯聚合物(FEP)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)和其混合物。在一个实施例中，导电聚合物套筒包含全氟烷氧基烷烃聚合物。在一些实施例中，导电聚合物套筒为挤压管，在其它实施例中，导电聚合物套筒为圆柱形片，在另外其它实施例中，导电聚合物套筒为扁平片或轧磨片。此外，所公开的导电聚合物套筒可以是可重复使用的。
在一些实施例中，过滤器具有将导电聚合物套筒固持到过滤器壳体且用于连接到地面的第一导电聚合物绑带和还用于将导电聚合物套筒固持到过滤器壳体的第二导电聚合物绑带。适合的导电绑带包含导电含氟聚合物或导电聚烯烃。在一个实施例中，导电绑带包含导电聚丙烯。
所公开的过滤器的各种实施例具有电荷和电阻率特性。在一个实施例中，当产生电荷的流体流动通过过滤器时，过滤器的测量电荷为约+/-1kV。在其它实施例中，导电聚合物套筒的外表面电阻率为约小于约1E+4欧姆、1E欧姆到约1E+4欧姆或约0.9E+2 欧姆到约4E+3欧姆，优选地，导电聚合物套筒的外表面电阻率为约1E+3欧姆到约3E+3 欧姆。在一些实施例中，导电聚合物套筒的内表面电阻率为小于约1E+4欧姆、1E欧姆到约1E+4欧姆或约0.9E+2欧姆到约2E+3欧姆，优选地，导电聚合物套筒的内表面电阻率为约1E+3欧姆到约1.5E+3欧姆。在一些实施例中，导电绑带的电阻率为小于约1E+4 欧姆、1E欧姆到约1E+4欧姆或约2E+3欧姆到约4E+3欧姆。
一或多个所公开的实施例可包括静电放电套件，其包含导电聚合物套筒和导电聚合物绑带。
额外实施例可包括包含静电减轻过滤器的流体处理系统。
额外实施例还可包括减轻流体处理系统中的静电放电的方法，其包含将静电减轻过滤器安设在流体处理系统中。
以上发明内容并不意图描述本实用新型的所说明的每个实施例或每一种实施方案。本实用新型的实施例能够经受各种修改和替代形式，且某些特殊性已例如在图式中展示且将详细描述。应理解，并不意图将本实用新型限于所描述的特定实施例；意图涵盖属于本实用新型的精神和范围内的所有修改、等效物和替代方案。
附图说明
本实用新型中所包括的图式说明本实用新型的实施例，且连同实施方式用以阐释本实用新型的原理。图式仅说明某些实施例，且不限制本实用新型。
图1a描绘根据本实用新型的一或多个实施例的具有两个端盖的过滤器的分解等距视图。
图1b描绘根据本实用新型的一或多个实施例的具有两个端盖的过滤器的等距视图。
图2a描绘根据本实用新型的一或多个实施例的具有一个端盖的过滤器的分解等距视图。
图2b描绘根据本实用新型的一或多个实施例的一个端盖的等距视图。
图3描绘根据本实用新型的一或多个实施例的用于过滤器的静电减轻套件。
图4描绘根据本实用新型的一或多个实施例的流体处理系统。
图5展示各种流动速率下的来自实例1的静电放电值。
具体实施方式
本实用新型报告用于ESD减轻的具有导电聚合物套筒的流体过滤器的实施例。此过滤器的实施例可包括导电套筒和绑带，以减轻静电放电。
图1a说明ESD减轻过滤器的一个实施例。过滤器100的此分解异构视图包括过滤器壳体102、两个导电端盖104和106以及外部导电聚合物套筒108。壳体102包括内部过滤器元件101，其在一些实施例中为可更换组件；而在其它实施例中，过滤器元件为固定的不可更换组件。在各种实施例中，壳体102可由聚合材料制成，例如四氟乙烯聚合物(PTFE)、全氟烷氧基烷烃聚合物(PFA)、乙烯和四氟乙烯聚合物(ETFE)；乙烯、四氟乙烯和六氟丙烯聚合物(EFEP)和氟化乙烯丙烯聚合物(FEP)、聚氯三氟乙烯 (PCTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)或其混合物。导电端盖104和106两者也可由聚合材料制成，所述聚合材料为与壳体相同或不同的聚合材料，例如四氟乙烯聚合物(PTFE)、全氟烷氧基烷烃聚合物(PFA)、乙烯和四氟乙烯聚合物(ETFE)；乙烯、四氟乙烯和六氟丙烯聚合物(EFEP)和氟化乙烯丙烯聚合物(FEP)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、聚偏二氟乙烯 (PVDF)或其混合物。在一些实施例中，导电聚合物套筒108可为含氟聚合物。在一些实施例中，含氟聚合物可以选自由以下组成的群组：四氟乙烯聚合物(PTFE)、全氟烷氧基烷烃聚合物(PFA)、乙烯和四氟乙烯聚合物(ETFE)；乙烯、四氟乙烯和六氟丙烯聚合物 (EFEP)、氟化乙烯丙烯聚合物(FEP)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)和其混合物。在一些实施例中，导电聚合物套筒包含全氟烷氧基烷烃聚合物。每一端盖104、 106包括用于将端盖连接到壳体102的配件。在一些实施例中，连接可以是可拆除的，而在其它实施例中，连接可以是固定的或永久性的。另外，每个端盖104和106包括一或多个连接器配件以将每个端盖连接到管道段(未展示)，以便提供从管道段通过一个端盖和壳体到另一个端盖和管道段的流体通道。在某些实施例中，连接器配件包括例如接头部分、带螺纹部分、肩部分(shoulder portion)和配件螺母以提供导电连接以及来自管道段和过滤器100的防泄漏通道。导电聚合物套筒108在壳体102的外部表面上方延伸。在一些实施例中，导电聚合物套筒108包括基底聚合材料和导电填充材料。在一些实施例中，基底聚合材料可为选自由以下组成的群组的含氟聚合物：四氟乙烯聚合物(PTFE)、全氟烷氧基烷烃聚合物(PFA)、乙烯和四氟乙烯聚合物(ETFE)；乙烯、四氟乙烯和六氟丙烯聚合物(EFEP)、氟化乙烯丙烯聚合物(FEP)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、聚偏二氟乙烯 (PVDF)和其混合物。在一些实施例中，导电填充材料包括但不限于碳。在一些实施例中，导电聚合物材料是负载碳的PFA。在一些实施例中，导电聚合物套筒108分别提供过滤器100与绑带118和119之间的导电连接。在一些实施例中，套筒108为挤压管道，在其它实施例中为圆柱形片，且在另外其它元件中由扁平片或轧磨片制成。在一或多个实施例中，绑带118和119为导电聚合物材料，其与导电聚合物套筒108以电力方式和以导电方式连接到地面。举例来说，绑带118和119可连接到电接点，所述电接点接地以便配置用于ESD减轻的过滤器。在一或多个实施例中，绑带具有用于螺栓和螺母、螺钉或其它带螺纹的连接器的凸片附接件(tabattachment)。在一些实施例中，附接部件为凸片、带螺纹孔或用于连接到电接点的其它合适部件。在某些实施例中，附接部件可配置成用于过盈配合、搭扣配合、摩擦配合或具有电接点的其它装配方法。在一些实施例中，绑带118和119可为导电聚合物。在一些实施例中，绑带118和119包括基底聚合材料和导电填充材料。在一些实施例中，基底聚合材料可为选自由以下组成的群组的含氟聚合物：四氟乙烯聚合物(PTFE)、全氟烷氧基烷烃聚合物(PFA)、乙烯和四氟乙烯聚合物 (ETFE)；乙烯、四氟乙烯和六氟丙烯聚合物(EFEP)、氟化乙烯丙烯聚合物(FEP)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)和其混合物。在一些实施例中，基底聚合材料可以是聚烯烃，包括但不限于聚丙烯。在一些实施例中，导电填充材料包括但不限于碳。
在如图1b中所说明的某些实施例中，ESD减轻过滤器100包括壳体102、端盖104 和106、导电聚合物套筒108和绑带118和119。另外，过滤器100包括汲极配件120 和汲极插塞121。
图2a还说明ESD减轻过滤器的一个实施例。过滤器200的此分解异构视图包括壳体202、单个端盖204和外部导电聚合物套筒208。壳体202包括内部过滤器元件(未展示)，其在一些实施例中为可更换组件；而在其它实施例中，过滤器元件为固定的不可更换组件。在各种实施例中，壳体202可为聚合材料，且在某些实施例中可为四氟乙烯聚合物(PTFE)、全氟烷氧基烷烃聚合物(PFA)、乙烯和四氟乙烯聚合物(ETFE)、乙烯、四氟乙烯和六氟丙烯聚合物(EFEP)和氟化乙烯丙烯聚合物(FEP)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)或其混合物。端盖204可为与壳体的聚合材料相同或不同的如上文所描述的聚合材料。端盖204包括用于将端盖连接到壳体202的配件。在一些实施例中，连接可以是可拆除的，而在其它实施例中，连接可以是固定的或永久性的。另外，端盖 204包括一或多个连接器配件210以将端盖连接到管道段，以便提供从管道段经由穿过壳体的导体配件到另一导体配件和管道段的连接和流体通道两者。在某些实施例中，连接器配件包括例如如上文所描述的接头部分、带螺纹部分、肩部分和配件螺母，以提供导电连接以及来自管道段和过滤器200的防泄漏流体通道。导电聚合物套筒208在两个壳体202的外部表面上方延伸。套筒208可为与上文参考套筒108所描述的材料相同的材料。在一些实施例中，导电聚合物套筒208为可放置在壳体202的外部上方且通过使用常规设备和方法将热量施加到套筒而连接到外部表面的收缩包装聚合物。ESD减轻过滤器200还分别包括附接绑带212和213。在一或多个实施例中，绑带是导电材料，其与套筒208以导电方式连接以用于附接到外部电接点且接着附接到地面。在一些实施例中，绑带具有凸片、带螺纹孔或用于连接到电接点的其它合适部件。在某些实施例中，绑带可配置成用于过盈配合、搭扣配合、摩擦配合或具有电接点的其它装配方法。绑带 212和213可为与上文参考绑带118和119所描述的材料相同的材料。
图2b说明ESD过滤器200的实施例，所述ESD过滤器200包括壳体202、端盖204、导电聚合物套筒208和绑带212和213。
图3说明静电放电套件和此套件与过滤器的使用。所述套件包含导电聚合物套筒300。在一些实施例中，导电聚合物套筒300可为与上文参考套筒108和208所描述的材料相同的材料。在一些实施例中，导电聚合物套筒300优选地由导电全氟烷烃聚合物制成。套件还分别包含两个绑带302和304。在一些实施例中，绑带302和304可为与上文参考绑带118和119以及绑带212和213所描述的材料相同的材料。在一些实施例中，绑带118和119两者优选地由导电聚丙烯聚合物制成。在一些实施例中，绑带302 进一步包含凸片306和307，其用作附接配件以将绑带和套筒连接到地面，以便减轻静电放电。当使用时，套件300装配在过滤器308的外部上。当套件处于适当位置时，紧固绑带302和304，以便将套筒安全地且以导电方式附接到过滤器并且提供ESD过滤器 310。
本实用新型的ESD减轻过滤器可用于ESD减轻流体线路中。代表性ESD减轻线路例如报告于国际专利申请WO 2017/210293中，其以引用的方式并入本文中，除了其中所含有的明确定义或专利权利要求外。
例示性ESD线路包括图4中所说明的流体处理系统450。系统450提供用于流体从流体供应源452流动到位于流体供应源下游的一或多个过程阶段456的流动路径。系统 450包括流体线路460，其包括流体处理系统450的流动路径的一部分。流体线路460 包括管道段464和经由管道段464互连的多个可操作组件。在图4中，可操作组件包括弯管形配件470、T形配件472、阀门474、ESD减轻过滤器476、流量传感器478和直式配件479。在各种实施例中，流体线路460可包括数目和类型方面额外或更少的可操作组件。举例来说，流体线路460可代替或另外包括泵、混合器、分配头、喷射器喷嘴、压力调节器、流量控制器或其它类型的操作组件。在装配时，可操作组件通过在其相应管道连接器配件处连接到组件的多个管道段464连接在一起。连接在一起的多个管道段 464和可操作组件提供从流体供应源452通过流体线路460并且朝向过程阶段456的流体通道。在某些实施例中，操作组件各自包括例如限定流体流动通道的主体部分482和一或多个管道连接器配件。在一些实施例中，管道连接器配件中的至少一个为用于接收流体进入主体部分482中的入口部分，且管道连接器配件中的至少另一个为用于输出经由入口部分接收的流体的出口部分。举例来说，T形配件472包括一个管道连接器配件，其为从流体供应源452接收流体的入口部分，和两个管道连接器配件486，其为朝向过程阶段456输出流体的出口部分。在某些实施例中，入口部分和出口部分各自连接或可连接到管道段464。在一些实施例中，例如在流体线路460中的可操作组件包括喷射嘴的情况下，仅需要入口部分可连接到管道段464。在一些实施例中，可操作组件中的一或多个包括单个管道连接器或配件479。
所公开的ESD减轻过滤器的各种实施例具有电荷和电阻率特性。在一个实施例中，当产生电荷的流体流动通过过滤器时，过滤器的测量电荷小于+1kV(约-1kV到约+1kV 的范围)。在一些实施例中，导电聚合物套筒的电阻率为约1E+1到约1E+4。在其它实施例中，导电聚合物套筒的外表面电阻率为约0.9E+2欧姆到约4E+3欧姆，优选地，导电聚合物套筒的外表面电阻率为约1E+3欧姆到约3E+3欧姆。在一些实施例中，导电聚合物套筒的内表面电阻率为约1E到约+4E欧姆、约0.9E+2欧姆到约2E+3欧姆，优选地，导电聚合物套筒的内表面电阻率为约1E+3欧姆到约1.5E+3欧姆。在一些实施例中，导电绑带的电阻率为约1E+1欧姆到约1E+4欧姆。在其它实施例中，导电绑带的电阻率为约2E+3欧姆到约4E+3欧姆。
实例1静电减轻测量
此实例测量通过使丙二醇甲醚乙酸酯(PGMEA)流动通过两种市售过滤器，IMPACT8G 7nm PTFE过滤器和IMPACT 2AT 0.05μm过滤器(均购自马萨诸塞州比尔里卡的英特格公司(Entegris,Inc.,Billerica,MA))所产生的电荷的量。使用ESD计测量根据本实用新型的具有ESD套筒的过滤器和不具有ESD套筒的过滤器的电荷积聚。在室温下测量流动速率为50、100、200和300ml/min的ESD。所测量的电荷展示于图5。
数据表明具有ESD套筒的过滤器的ESD电荷值(kV)低于不具有ESD套筒的过滤器的ESD电荷值。
在第一方面中，静电减轻过滤器包含过滤器元件、过滤器壳体、一或多个端盖、导电聚合物套筒和一或多个导电聚合物绑带。
根据第一方面的第二方面，其中所述过滤器具有一个端盖。
根据第一方面的第三方面，其中所述过滤器具有两个端盖。
根据第一方面的第四方面，其中用于连接到地面的第一导电聚合物绑带和用于将导电聚合物套筒固持到过滤器壳体的第二导电聚合物绑带。
根据前述方面中任一个的第五方面，其中所述导电聚合物套筒包含导电含氟聚合物。
根据前述方面中任一个的第六方面，其中所述导电聚合物套筒包含导电聚合物，其选自由以下组成的组：四氟乙烯聚合物(PTFE)、全氟烷氧基烷烃聚合物(PFA)、乙烯和四氟乙烯聚合物(ETFE)、乙烯、四氟乙烯和六氟丙烯聚合物(EFEP)、氟化乙烯丙烯聚合物(FEP)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)和其混合物。
根据前述方面中任一个的第七方面，其中所述导电聚合物套筒包含全氟烷氧基烷烃聚合物。
根据前述方面中任一个的第八方面，其中所述一或多个导电聚合物绑带包含导电含氟聚合物或导电聚烯烃。
根据前述方面中任一个的第九方面，其中所述一或多个导电聚合物绑带包含导电聚丙烯。
根据前述方面中任一个的第十方面，其中所述导电聚合物套筒为挤压管。
根据前述方面中任一个的第十一方面，其中所述导电聚合物套筒为圆柱形片。
根据前述方面中任一个的第十二方面，当产生电荷的流体流动通过过滤器时，其测量电荷小于+/-1kV。
根据前述方面中任一个的第十三方面，其中所述导电聚合物套筒的外表面电阻率为约0.9E+2欧姆到约1E+4欧姆。
根据第一到第十二方面中任一个的第十四方面，其中所述导电聚合物套筒的外表面电阻率为约1E+3欧姆到约1E+4欧姆。
根据第一到第十二方面中任一个的第十五方面，其中所述导电聚合物套筒的内表面电阻率为约0.9E+2欧姆到约1E+4欧姆。
根据第一到第十二方面中任一个的第十六方面，其中所述导电聚合物套筒的内表面电阻率为约1E+3欧姆到约1E+4欧姆。
根据前述方面中任一个的第十七方面，其中所述一或多个导电聚合物绑带的电阻率为约1E欧姆到约1E+4欧姆。
根据前述方面中任一个的第十八方面，其中所述导电聚合物套筒是可重复使用的。
在第十九方面中，静电放电套件包含导电聚合物套筒和导电绑带。
在第二十方面中，流体处理系统包含第一到第十八方面中任一个的静电减轻过滤器。
在第二十一方面中，一种减轻流体处理系统中的静电放电的方法包含将第一到第十八方面中任一个的静电减轻过滤器安设在流体处理系统中。
已出于说明的目的呈现本实用新型的各种实施例的描述，但所述描述并不意图为穷尽性的或限于所公开的实施例。在不脱离所描述实施例的范围和精神的情况下，对本领域的一般技术人员而言多个修改和变化将是显而易见的。本文中所使用的术语经选择以阐释实施例的原理、实际应用或优于市场中发现的技术的技术改进，或使其它本领域的一般技术人员能够理解本文所公开的实施例。

Claims (9)

1.一种静电减轻过滤器，其特征在于所述过滤器包含过滤器元件、过滤器壳体、一或多个端盖、导电聚合物套筒和一或多个导电聚合物绑带，并且所述过滤器具有用于连接到地面的第一导电聚合物绑带和用于将所述导电聚合物套筒固持到所述过滤器壳体的第二导电聚合物绑带。
2.根据权利要求1所述的静电减轻过滤器，其特征在于所述导电聚合物套筒包含导电含氟聚合物。
3.根据权利要求1或2所述的静电减轻过滤器，其特征在于所述导电聚合物套筒包含全氟烷氧基烷烃聚合物。
4.根据权利要求1或2所述的静电减轻过滤器，其特征在于所述一或多个导电聚合物绑带包含导电含氟聚合物或导电聚烯烃。
5.根据权利要求1或2所述的静电减轻过滤器，其特征在于当产生电荷的流体流动通过所述过滤器时，所述过滤器的测量电荷小于+/-1kV。
6.根据权利要求1或2所述的静电减轻过滤器，其特征在于所述导电聚合物套筒的外表面电阻率为约0.9E+2欧姆到约1E+4欧姆。
7.根据权利要求1或2所述的静电减轻过滤器，其特征在于所述导电聚合物套筒的内表面电阻率为约0.9E+2欧姆到约1E+4欧姆。
8.根据权利要求1或2所述的静电减轻过滤器，其特征在于所述一或多个导电聚合物绑带的电阻率为约1E欧姆到约1E+4欧姆。
9.一种流体处理系统，其特征在于所述流体处理系统包含根据权利要求1或2所述的静电减轻过滤器。
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