TW202202221A - 用於自排放氣體中移除粒子之氣體排氣器及具有氣體排氣器之排放氣體處理系統 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種氣體排氣器及一種具有一氣體排氣器之廢氣處理系統，該氣體排氣器用於自一廢氣移除粒子，該氣體排氣器：包括一殼體，其具有一廢氣入口及一廢氣出口；包括一基本上圓形板部件，其配置於該殼體中，使得該基本上圓形板部件可圍繞其自身之軸旋轉，藉此該廢氣可經由該廢氣入口而大約在該板部件之中心饋入；包括一出口噴嘴，其用於將一液體、尤其係一清洗液體或一洗滌液體噴灑至該板部件上以便在該板部件前面獲得廢氣與液體之一混合物之目的；包括至少一個內轉子陣列及位於距該內轉子陣列一定距離處之一個外轉子陣列，該兩者可圍繞該軸旋轉；且包括至少一個內定子陣列及配置於距內定子陣列一定距離處之一個外定子陣列，藉此，為產生紊流，該等轉子陣列與該等定子陣列相對於彼此交替地且同心地配置，使得可將來自廢氣流之粒子轉移至該液體中。此外，提供用於霧化廢氣與液體之該混合物之一旋轉霧化器且該旋轉霧化器尤其配置於該圓形板部件上。

Description

用於自排放氣體中移除粒子之氣體排氣器及具有氣體排氣器之排放氣體處理系統
本發明係關於一種根據技術方案1之通用部分之用於自一廢氣移除粒子之氣體排氣器。本發明亦係關於一種根據技術方案17之具有一氣體排氣器之廢氣處理系統。
在半導體工業中，薄層通常藉助於自氣相之一化學反應(化學汽相沈積—CVD)而被施加至各種基板上且此等層然後透過利用反應氣體進行蝕刻之方式來結構化。此等製程產生有毒、易燃、腐蝕性或冷凝氣體之混合物。出於此原因，此等氣體混合物必須儘可能接近於其產生之地方進行處理。此等混合物之化學反應通常產生藉由習用氣體排氣器無法完全洗掉之以＜1 µm之數量級之超細粒子。在極高粒子濃度之情形中，即使靜電除塵器亦係不適合的。
在使用用於廢氣處理以及用於廢棄空氣處理之系統時，採用不同技術。舉例而言，廢氣可被燒掉、洗掉或去除超細粒子。為處理來自半導體產品(例如，基於矽之太陽能模組或LED)之製造之廢氣，此等系統通常連續地(亦即，每天24小時、每週7天)進行操作。然而，本發明亦囊括用於處理一廢氣流(舉例而言，一製程氣體流)之裝置。此一廢氣流可在於一分離器中被處理之後在一製程鏈內被重新使用。
此等問題可藉由用於處理一氣體流之一通用裝置而解決。原則上，氣體排氣器或者濕式排氣器非常適合自一廢棄空氣流中移除水溶性氣體。藉由利用鹼性或酸性洗滌液體進行化學吸收，可將酸性及鹼性氣體減少至一低位準。
氣體排氣器用於自一氣體中移除固體、液體或氣體污染物，藉此污染物結合至已被引入至氣體流中之洗滌液體且與洗滌液體一起沈澱。
通用氣體排氣器或濕式排氣器或者濕式分離器之作用模式基於一種方法，其中將來自載滿氣體或粒子之一氣體流之氣體或粒子轉移至一液體中。出於此目的，必須在氣體與液體之間形成適當界面，且必須產生此兩個相之間的一相對移動。用於形成需要氣體與液體進行最佳可能緊密混合之界面之一種方法係將一個相分散至另一相中。換言之，舉例而言，在一液體中形成氣泡群，或者在一氣體中形成液滴集合，或者形成其中液體以一或多或少分散之射流形式存在之系統。使氣體與液體彼此接觸之另一基本方法係使氣體在濕的填料周圍通過。
因此，氣體排氣器或濕式排氣器構成用於處理廢棄空氣或廢氣之一簡單方法，藉此使待清洗之氣體與精細分散之水液滴或與另一洗滌液體以一並流或以一逆流接觸，以便清洗受污染氣體流。
氣體排氣器係現有技術已知的。舉例而言，德國專利說明書DE 564 429 C揭示一種具有旋轉及固定桿之氣體排氣器。固定桿與旋轉桿之組合意欲改良由氣體排氣器達成之純度程度。旋轉桿可與氣體排氣器之軸對角地設定，且固定桿可以扁平桿、葉片或角鐵之形式構形。
德國專利說明書DE 358 122 C揭示一種具有兩個或多於兩個同心葉片環以用於清洗、冷卻及混合氣體之目的之裝置。
德國公開申請案DE 369 224 A1揭示一種用以洗掉焦油或者吸收或充實一洗滌液體之裝置。在此製程中，將自含有焦油之熱氣體中分離出焦油且然後採用該焦油來洗滌該等氣體。
此外，歐洲專利EP 0 048 012 B1揭示一種用於無機物質之超細粉碎之裝置。
英國專利申請案GB 191 022 433 A揭示一種具有穿孔區段之裝置。此裝置基本上由穿孔圓柱體或圓錐形殼體組成，該等穿孔圓柱體或圓錐形殼體相對於彼此旋轉，或者其中之某些旋轉且其中之某些係固定的。圓柱體或殼體在一或多個室中同心地配置且其可具有向內彎曲之偏轉壁或偏轉桿。
德國專利申請案DE 33 36 840 A1揭示一種具有用於質量運輸以及用於灰塵及液滴之沈澱之穿孔壁之裝置。
此外，PCT國際申請案WO 2012/146558 A2揭示一種具有帶有不同波紋形狀及穿孔側面之兩個單件式波紋片之濕式分離器。
公開國際申請案之德語翻譯DE 602 12 546 T2或歐洲專利EP 1 310 289 B1揭示一種具有一殼體之氣體排氣器，其中一葉輪圍繞其自身之軸旋轉，藉此將一廢氣引入至葉輪之中心中。將一清洗液體噴灑至葉輪中。一擋板配置於距葉輪一定距離處且環繞該葉輪。廢氣與清洗液體之一混合物撞擊擋板。氣體排氣器中之擋板促進廢氣及清洗液體之攪動或移動以及清洗液體之一霧化，作為此之一結果，廢氣中所含有之灰塵粒子應該被高效地吸收於清洗液體中。
公開國際申請案之德語翻譯DE 603 018 64 T2或歐洲專利EP 1 480 731 B1揭示一種用於自一廢氣移除灰塵之氣體排氣器，其包括一殼體，其中一葉輪由一軸件容納並支撐。廢氣中所含有之灰塵應該藉助於一清洗液體而被捕獲。此外，複數個突出部以使得自葉輪排出之廢氣及清洗液體撞擊此等突出部之一方式設置於葉輪周圍。
此等系統之一缺點係其幾何尺寸及較大重量，此乃因由於其大小，因此有時難以將系統運輸至其目的地及/或安裝位點。此等系統之緊湊模型在超細粒子、尤其係具有以小於1 µm之數量級之一直徑之超細粒子之情形中具有極小效應。
在上文所闡述之缺點之背景下，本發明基於提出一種氣體排氣器及一種廢氣處理系統之目標，該氣體排氣器及該廢氣處理系統由於自廢氣對粒子或灰塵之一經改良移除而確保一經清洗廢氣之一較高程度之純度，亦即，本發明提出一種已就關於大小、效率及壓力降之特定限制進行最佳化之氣體排氣器以及一種廢氣處理系統，而不降低廢氣處理系統之容量。
此目標藉由一種根據技術方案1之氣體排氣器以及一種根據技術方案17之廢氣處理系統而達成。
根據本發明，提供一種用於自一廢氣移除粒子、尤其係灰塵之氣體排氣器，該氣體排氣器：包括一殼體，其具有一廢氣入口及一廢氣出口；包括一基本上圓形板部件，其配置於該殼體中，使得該基本上圓形板部件可圍繞其自身之軸旋轉，藉此該廢氣可經由該廢氣入口而大約在該板部件之中心饋入；且包括一出口噴嘴，其用於將一液體、尤其係一清洗液體或一洗滌液體噴灑至該板部件上以便在該板部件前面獲得廢氣與液體之一混合物之目的。
此外，提供至少一個內轉子陣列及位於距該內轉子陣列一定距離處之一個外轉子陣列，該兩者可圍繞該軸旋轉。
此外，該氣體排氣器具有至少一個內定子陣列及配置於距內定子陣列一定距離處之一個外定子陣列，藉此，為產生紊流，該等轉子陣列與該等定子陣列相對於彼此交替地且同心地配置，使得可將來自廢氣流之粒子轉移至該液體中。
根據本發明，該氣體排氣器具有用於霧化該液體之一旋轉霧化器，且該旋轉霧化器尤其配置於該圓形板部件上。
噴灑出的液體撞擊旋轉霧化器之中心。液體以一膜之形式均勻地分佈在旋轉霧化器之表面上且藉由旋轉而向外離心。液體在旋轉霧化器之邊緣處霧化成細小液滴。特定而言，旋轉霧化器之直徑可與廢氣入口之直徑大約相同。
液滴與氣體之混合物撞擊最內定子且然後由最內轉子拾取。隨後，混合物被拋出至外定子上且被拋出至外轉子上。
然後透過廢氣出口將氣體向側面或向上排出於殼體之外部區域中，且透過一液體出口而向下排洩液體。
轉子-定子陣列產生一壓力差，氣體藉助於該壓力差而自廢氣入口被輸送至廢氣出口。
尤其與使用水壓力自一噴嘴進行之霧化相比，旋轉霧化器實現對液體之一精細霧化。
此外，在液體饋送處不需要一高壓力。此外，不需要額外介質(與用於霧化洗滌液體之所謂的雙介質噴嘴之情形一樣)，換言之，尤其亦不需要壓縮空氣。
根據本發明之一第一有利實施例，旋轉霧化器構形為具有一霧化邊緣之一盤狀物。旋轉霧化器形成液滴大小之一窄分佈且不被堵塞，除此之外，該等旋轉霧化器僅需要一低液體壓力且無需壓縮氣體以便產生液滴。一薄液體膜形成於旋轉霧化器上且該薄液體膜由於離心加速度而朝向外部變薄，且該薄液體膜在霧化邊緣處非常均勻地崩解成液滴。
此外，旋轉霧化器之霧化邊緣可經構形以便儘可能地尖銳。霧化邊緣應位於板部件與一蓋盤之間的葉輪通道之中心平面中。
根據本發明之一有利改良方案，旋轉霧化器經定形狀以朝向其外邊緣凹入，以便因此產生液滴之一目標分佈。
旋轉霧化器展現一特別小之液滴譜且實現沈澱速率之一改良。由於霧化係藉助於離心力而達成的，因此當與實心圓錐噴嘴相比時，在液體饋送線中需要較小進入壓力。因此，可使用更廉價且更抵抗污垢粒子之泵。
根據本發明之另一有利變體，規定旋轉霧化器之中心具有較佳地達到或超過霧化邊緣之高度之一凸形隆起。與具有一大約杯狀設計且經由軸件而非經由一外部全射流噴嘴進行饋送之旋轉霧化器之先前技術實施例(在此內容脈絡中，參見(舉例而言)歐洲修訂專利EP 0 463 742 B2)相比，此實施例係有利的。
可規定旋轉霧化器之內部在其旋轉軸上具有一凸形構形，使得該旋轉霧化器可儘可能完全地拾取來自出口噴嘴之液體之射流而不會反濺至表面上，且然後均勻地分佈該射流。
特定而言，旋轉霧化器可具有一墨西哥帽(sombrero)之形狀。墨西哥帽形狀由厚度在邊緣處以及在中心處較大之事實表徵。當相對於直徑而標繪霧化器之總厚度時，厚度之曲線接近一墨西哥帽之形狀。
在本發明之一有利改良方案中，內轉子陣列及外轉子陣列由一共用軸件驅動。此簡化結構，且氣體排氣器整體變得更加緊湊。
以一有利方式，轉子陣列以機械方式操作地連接至圓形板部件、尤其係配置於該圓形板部件上。特別係當涉及高旋轉速度時，使葉輪由由板部件連同轉子陣列組成之一單件製成係有利的。旋轉霧化器可被膠合或焊接上，此乃因該旋轉霧化器較佳地居中配置於板部件上並因此在所有方向上皆經受一均勻力且亦經受並非很大之一離心加速度。
根據本發明之另一有利實施例，一第一擋板設置於氣體排氣器之外圓周上。由液體及氣體組成之混合物撞擊第一擋板且被偏轉至側。一選用第二擋板可使氣體在相反方向上再次偏轉。在此製程中，自氣體中分離出液滴。此外，在第一擋板之端處，可存在一穿孔板，混合物通過該穿孔板。在此製程中，流平靜下來且在切線方向上減速並在徑向方向上向外偏轉。此減少自已被沈澱之液體中形成新液滴。
根據本發明之一有利實施例，一第二擋板配置於距第一擋板一定距離處。氣體圍繞第一擋板輸送且然後在相反方向上圍繞第二擋板輸送，藉此再次分離液體與氣體。然後透過廢氣出口將氣體向側面或向上排出於殼體之外部區域中，且透過液體出口而向下排洩液體。氣體之此偏轉允許液體之一分離，且在途中，仍含於氣體流中之液滴可沈澱於壁上。
特定而言，一排洩狹槽可設置於第二擋板中以便排洩液體。
本發明之一改良方案提出作為圓形板部件之驅動器之一馬達、尤其係一電子換向馬達。與(舉例而言)異步馬達相比，此馬達具有一高功率密度(亦即，其功率相對於馬達尺寸)。此外，此類型之馬達顯示出較高能量效率。其相對較小結構高度及結構寬度促成氣體排氣器之緊湊性，此繼而允許簡單整合至現有系統及裝置(例如，廢氣處理系統)中。
此外，可出於保護在殼體後部之馬達軸件之軸套之目的而在板部件後面設置一墊片、尤其係一曲折墊片。可在軸件附近利用少量之一清洗液體沖洗此墊片，使得可再次自軸件沖洗掉已隨著時間推移而夾帶之粒子。
本發明之一有利實施例提供一可調整旁路。旁路將已通過轉子-定子陣列一次之氣體再次返回至轉子-定子陣列中。此增加穿過轉子-定子陣列之氣體流，且在廢氣入口與廢氣出口之間由轉子產生之壓力降低。由於氣體及液體數次通過陣列，因此氣體與液體之間的相互作用增加且獲得灰塵沈澱之一較高效率。
旁路可在殼體外部以廢氣出口至廢氣入口之一連接件之形式構形。出於旁路調節之目的，此連接件可具有調整穿過旁路之氣體流之一習用控制閥。
旁路亦可實施為殼體內部之一「短路」，藉此氣體自蓋盤後面之第一擋板前面之區域輸送出且自此處輸送回至轉子及定子陣列之區域中。可在蓋盤中、尤其係亦在定子列之間或者在氣體入口之區域中以旁路開口之形式提供用於將氣體流返回至轉子-定子陣列中之出口。舉例而言，可藉由一孔口板而實現旁路調節，該孔口板具有位於蓋盤後面之區域中之定子之外圓周上之可調整開口。
根據本發明之另一有利實施例，出口噴嘴以一全射流噴嘴之形式構形。構形為一全射流之此噴嘴將一水射流引導至旋轉霧化器之中心上，從而向該中心供應待霧化之液體。與經由旋轉軸件之一饋送相比，此類型之液體饋送相當簡單地以機械方式實施。與其他噴嘴相比，全射流噴嘴可在相同液體壓力下輸送更多液體。特定而言，液體可僅被饋入於旋轉霧化器之中心中，使得一均勻膜可形成於旋轉霧化器之表面上。
與適合用於霧化之其他噴嘴相比，全射流噴嘴不需要窄通道或插入物以便在噴嘴中產生紊流。一全射流噴嘴在內部中具有一簡單通道、不具有用於紊流產生之插入物(舉例而言，如中空圓錐噴嘴或實心圓錐噴嘴)，使得其不會滲透含於液體中之粒子。出於此原因，亦可使用已被粒子污染之洗滌液體(舉例而言，來自位於上游之一濕式排氣器)。
本發明之一有利改良方案提供廢氣入口使其具有一清洗噴嘴、尤其係一中空圓錐噴嘴或一實心圓錐噴嘴，以用於移除去往壁及/或在全射流噴嘴後部之黏附物之目的。
由於大量載滿灰塵之氣體在氣體排氣器中被洗滌，因此預期在饋送線之所有區域中、尤其在流係紊流之彼等地方中具有灰塵沈積。此係為何必須易於清洗整個饋送線(包含廢氣入口)或者整個饋送線必須係自清洗之原因。自清洗噴嘴出來之液體洗滌廢氣入口之壁。一中空圓錐噴嘴之優點在於以下事實：離開之液體主要被引導於氣體入口之壁處，藉此在不破壞旋轉霧化器上之液滴形成之情況下對該壁進行清洗。一實心圓錐噴嘴可影響旋轉霧化器之表面上之液體膜，但其亦移除在出口噴嘴後部之黏附物。構形為一實心圓錐噴嘴之一清洗噴嘴可將額外液體引入至旋轉霧化器之平面之外的轉子-定子陣列中，從而改良氣體排氣器之效率。
根據本發明之另一有利實施例，內轉子陣列及/或外轉子陣列及/或內定子陣列及/或外定子陣列具有較佳地沿著圓周分佈、尤其係呈桿及/或塊及/或葉片形式之複數個突出部。
因此，像一風扇一樣，突出部產生使氣體、尤其係經清洗氣體流動之一壓力。突出部可在垂直於圓形板部件之軸之一平面中具有一矩形、三角形或圓的剖面。此等可為經配置以便旋轉或以便係固定之扁平桿、角鐵、方鐵、翼或葉片環。亦可存在具有邊緣之葉片，使得不需要曲率，從而簡化其生產。此等邊緣可經構形以便係旋轉對稱的。然而，同樣可想到圓弧或徑向側邊緣。可規定外轉子陣列之突出部比內轉子陣列之突出部短。以此方式，增加紊流，從而產生一更高效霧化。
有利地，突出部可在基本上平行於圓形板部件之軸之一方向上延伸。
尤其係同樣可想到之傾斜突出部產生空氣動力學優點。當轉子突出部由一固體材料製成時，若該等轉子突出部平行於軸，則可自葉輪簡單地機械加工該等轉子突出部。
根據本發明之一有利改良方案，規定轉子陣列由塑膠、尤其係玻璃纖維強化塑膠(FRP)或碳纖維強化塑膠(CFRP)製成。作為一替代方案或另外，同樣可想到使定子陣列及/或圓形板部件由此一塑膠製成。
塑膠係防腐蝕的且其重量比由金屬製成之對應版本相對更輕。藉由使用一固體材料或者極堅固之複合材料(諸如FRP或CFRP)，極小直徑及高旋轉頻率係可能的。此外，由塑膠製成之一轉子及/或定子陣列之重量係相對較輕的。總而言之，此轉化為用於分散化應用之氣體排氣器之一緊湊設計。此外，由塑膠製成之版本比由其他材料(例如，防腐蝕金屬合金)製成之版本更廉價。
轉子陣列可與圓形板部件一起由一固體材料研磨而成。因此，不需要膠合或螺旋連接，且確保允許高旋轉速度之一卓越機械穩定性。
在本發明之一特別有利實施例中，用於廢氣出口及用於液體出口之開口以使得氣體排氣器可安裝於一垂直位置以及一水平位置中之一方式進行配置，藉此確保在其安裝時之高度靈活性。換言之，開口以一方式進行配置，使得在氣體排氣器之垂直以及水平安裝位置中，用於液體出口之開口面向下且用於廢氣出口之開口面向側面或面向上。
本發明之一獨立構思提出具有尤其係上文所闡述類型之一氣體排氣器之一廢氣處理系統。
有利地，廢氣處理系統可具有一熱反應器、特別係一燃燒反應器及/或一濕式排氣器。
通常出於處理易燃、有毒及腐蝕性氣體混合物之目的而在半導體工業中採用一熱方法與濕式洗滌之組合。舉例而言，矽質組分之氧化會產生具有遠低於1 µm之粒子大小之極細灰塵，該極細灰塵僅可藉由習用濕式排氣器(例如，填充柱)而被部分地洗滌掉。出於此原因，在涉及一極顯著之粒子形成之製程中，需要一額外處理步驟以便減少剩餘灰塵排放。
在本發明之一改良方案中，當在廢氣流之流動方向上看時，氣體排氣器配置於濕式排氣器之下游。
氣體排氣器之緊湊性允許在濕式排氣器上、通常甚至在廢氣處理系統之一外殼內部之一緊湊安裝。此配置之另一有利態樣係降低之腐蝕性氣體濃度以及混合物之一較低溫度。此外，來自濕式排氣器之洗滌液體可用於供應氣體排氣器，使得不需要額外消耗水或液體。此外，對於液體不需要額外泵。畢竟，濕式排氣器循環系統之泵輸出通常足以將液體饋送至氣體排氣器之出口噴嘴中，此乃因該泵輸出僅需要一低壓力。
根據本發明之另一變體，可規定當在廢氣流之流動方向上看時，使氣體排氣器配置於濕式排氣器之下游，且使濕式排氣器配置於熱反應器之下游。
以此方式，氣體排氣器並非直接配置於熱反應器之下游，使得氣體已處於一較低溫度下。距反應器之一較大距離提供針對於尤其係在裝置之一突然故障之情形中由來自熱反應器之餘熱導致的過熱之保護。
本發明之額外目標、優點、特徵及應用可能性由參考圖式之一實施例之以下說明而產生。在此內容脈絡中，所有所闡述及/或所繪示特徵(單獨地或以任何有意義之組合)構成本發明之標的物，亦不管該等所闡述及/或所繪示特徵在申請專利範圍中之編譯或其返回參考之申請專利範圍如何。
圖1展示用於自一廢氣移除粒子、尤其係灰塵之一氣體排氣器1。
在氣體排氣器之一殼體10中，存在用於待清洗之廢氣之一廢氣入口2及用於已被清洗之氣體之一廢氣出口3。
氣體排氣器1亦具有一基本上圓形板部件8，該基本上圓形板部件配置於殼體10中，使得該基本上圓形板部件可圍繞其自身之軸11旋轉。廢氣可經由廢氣入口2而大約在板部件8之中心15饋入。
圖1亦展示一出口噴嘴12，該出口噴嘴用於將一液體13、尤其係一清洗或洗滌液體噴灑至板部件8上，以便在板部件8前面獲得由廢氣及液體13組成之一混合物。
在本發明實施例中，出口噴嘴12可以一全射流噴嘴26之形式構形且其可將一液體射流引導至旋轉霧化器20之中心32上，從而向該中心供應待霧化之液體13。與經由旋轉軸件之一饋送相比，此類型之液體饋送相當簡單地以機械方式實施。與其他噴嘴相比，全射流噴嘴可在相同液體壓力下輸送更多液體。特定而言，液體13可僅被饋入於旋轉霧化器20之中心中，使得一均勻膜可形成於旋轉霧化器20之表面上。
氣體排氣器1亦具有至少一個內轉子陣列4及配置於距內轉子陣列4一定距離處之一個外轉子陣列5，該兩者皆可圍繞軸件11旋轉。
此外，存在至少一個內定子陣列6及配置於距內定子陣列6一定距離處之一個外定子陣列7，藉此，為產生紊流，轉子陣列4、5與定子陣列6、7相對於彼此交替地且同心地配置，使得可將來自廢氣流之粒子轉移至液體13中。
圖1展示具有一水平旋轉軸之一實施例。
圖2展示具有一垂直旋轉軸之一實施例。
在如圖1及圖2中所展示之本發明實施例中，內轉子陣列4及外轉子陣列5由一共用軸件驅動。出於此目的，轉子陣列4、5以機械方式操作地連接(在本發明情形中，配置)於圓形板部件8上。
提供一馬達19、尤其係一電子換向馬達作為圓形板部件8之驅動器。
如圖8及圖4中可見，在本發明實施例中，內轉子陣列4及/或外轉子陣列5及/或內定子陣列6及外定子陣列7具有較佳地沿著圓周分佈之複數個突出部24，該複數個突出部此處以桿之形式構形。經配置以便旋轉或以便係固定之其他幾何形狀(諸如塊或扁平桿、角鐵、方鐵、翼或者葉片環)全部同樣係可想到的。亦可存在具有邊緣之葉片，使得不需要曲率，從而簡化其生產。
如圖1及圖2中可見，突出部24在基本上平行於圓形板部件8之軸件11之一方向上延伸。因此，像一風扇一樣，突出部24產生使氣體、尤其係經清洗氣體流動之一壓力。
轉子陣列4、5及/或定子陣列6、7及/或圓形板部件8可由塑膠、尤其係玻璃纖維強化塑膠(FRP)或碳纖維強化塑膠(CFRP)製成。
圖1及圖2同樣展示設置於氣體排氣器1之外圓周上之一第一擋板16。一第二擋板17配置於距第一擋板16一徑向距離處。
由液體13及氣體組成之混合物撞擊第一擋板16且被偏轉至側。第二擋板17可使氣體在相反方向上再次偏轉。在此製程中，自氣體中分離出液滴。此外，在擋板16之端處，可存在一穿孔板，混合物通過該穿孔板。在此製程中，流平靜下來且在切線方向上減速並在徑向方向上向外偏轉。此減少自已被沈澱之液體中形成新液滴。
第二擋板17配置於距第一擋板16一徑向距離處。氣體圍繞第一擋板16輸送且然後在相反方向上圍繞第二擋板17輸送，藉此再次分離液體與氣體。然後透過廢氣出口3將氣體向側面或向上排出於殼體10之外部區域中，且透過液體出口14而向下排洩液體。氣體之此偏轉允許液體之一分離，且在途中，仍含於氣體流中之液滴可沈澱至壁上。特定而言，一排洩狹槽18可設置於第二擋板17中以便排洩液體。
如圖5中可見，用於廢氣出口3及用於液體出口14之開口以使得氣體排氣器1可安裝於一垂直位置以及一水平位置中之一方式進行配置。取決於所安裝位置，可用一盲凸緣來封閉不需要之開口。
圖1、圖2、圖5及圖6展示用於對由廢氣及液體13組成之混合物進行霧化之旋轉霧化器20，在本發明實施例中，該旋轉霧化器配置於圓形板部件8上。如圖3中所展示之詳細視圖同樣繪示旋轉霧化器20。在此內容脈絡中，旋轉霧化器20配置於圓形板部件8上。尤其與使用水壓力自一噴嘴進行之霧化相比，旋轉霧化器20實現對液體13之一精細霧化。
如亦在圖3中可見，旋轉霧化器20構形為具有一霧化邊緣21之一盤狀物且其經定形狀以朝向其外邊緣凹入，以便儘可能完全地拾取來自出口噴嘴12之液體13之射流而不會反濺至表面上，且然後均勻地分佈該射流。此外，旋轉霧化器20之中心32具有較佳地達到或超過霧化邊緣21之高度之一凸形隆起33。
特定而言，旋轉霧化器20可具有一墨西哥帽之形狀。墨西哥帽形狀由厚度在邊緣處以及在中心處較大之事實表徵。當相對於直徑而標繪霧化器之總厚度時，厚度之曲線接近一墨西哥帽之形狀。
噴灑出的液體13撞擊旋轉霧化器20之中心32。液體13以一膜之形式均勻地分佈在旋轉霧化器20之表面上且藉由旋轉而向外離心。液體13在旋轉霧化器20之邊緣處霧化成細小液滴。特定而言，旋轉霧化器20之直徑可與廢氣入口2之直徑大約相同。
隨後，由液滴及氣體組成之混合物撞擊內定子陣列6且然後由內轉子陣列4拾取。隨後，混合物被拋出至外定子陣列7上且被拋出至外轉子陣列5上。
如上文所提及，由液體13及氣體組成之混合物撞擊第一擋板16並被偏轉至側，且可然後藉由第二擋板17而在相反方向上再次被偏轉。
然後透過廢氣出口將氣體向側面或向上排出於殼體10之外部區域中，且透過一液體出口14而向下排洩液體13。
如圖5中尤其可見，廢氣入口2具有一清洗噴嘴23、尤其係一中空圓錐噴嘴或一實心圓錐噴嘴，以用於移除去往壁及/或在全射流噴嘴26後部之黏附物之目的。
轉子-定子陣列產生一壓力差，氣體藉助於該壓力差而自廢氣入口2被輸送至廢氣出口3。
圖1、圖2、圖5及圖6展示一可調整旁路22。旁路22將已通過轉子-定子陣列一次之氣體返回至轉子-定子陣列中。此增加穿過轉子-定子陣列之氣體流，且在廢氣入口2與廢氣出口3之間由轉子陣列4、5產生之壓力降低。由於氣體及液體13數次通過陣列4、5，因此氣體與液體13之間的相互作用增加且獲得粒子及灰塵之沈澱之一較高效率。
旁路22可在殼體10外部以廢氣出口3至廢氣入口2之一連接件之形式構形。出於旁路調節31之目的，此連接件可具有調整穿過旁路22之氣體流之一習用控制閥。
旁路22亦可實施為殼體10內部之一「短路」，藉此氣體自蓋盤9後面之第一擋板16前面之區域輸送出且自此處輸送回至轉子及定子陣列之區域中。可在蓋盤9中、尤其係亦在定子陣列6、7之間或者在氣體入口2之區域中以旁路開口30之形式提供用於將氣體流返回至轉子-定子陣列中之出口。
舉例而言，可藉由一孔口板而實現旁路調節31，該孔口板具有位於蓋盤9後面之區域中之定子之外圓周上之可調整開口。
圖4展示在殼體蓋及具有圓形板部件8之馬達19已被移除時自上方至蓋盤9上之一視圖。定子陣列6、7配置於蓋盤9上。旁路開口30穿孔於蓋盤上，使得來自旁路之氣體可再次流動回至轉子-定子陣列中。蓋盤9改良流入。
自下方居中地可見廢氣入口2。旁路調節31藉由在蓋盤9與殼體之底部之間配置於蓋盤9之圓周上之一可旋轉孔口板而實現。第二擋板17經構形以便在殼體之中間點處朝向廢氣出口3一直到殼體蓋閉合，使得氣體可僅在殼體之另一半中流動至殼體10之外區域中，因此必須穿過殼體10行進一較長距離直至其到達廢氣出口3。此轉化為液滴自氣體流之一較佳沈澱。
圖5展示在內定子陣列6與外定子陣列7之間的蓋盤9中具有旁路開口30之一實施例。在此內容脈絡中，輔助噴嘴29可將額外液體13穿過旁路開口30帶入至外定子陣列7及轉子陣列5之區域中。若已被旋轉霧化器20噴灑至第一轉子陣列上之液體13已部分地流動至蓋盤9上或流動至圓形板部件8上且因此不再可用於與氣體中所含有之粒子或灰塵相互作用，則此可改良氣體排氣器1之效率。
輔助噴嘴29可指向蓋盤9中之旁路開口30或者向側面(舉例而言，切向地)指向在蓋盤9後面用作旁路22之空間中。
在本發明之範疇內，提出一廢氣處理系統25，其可包括上文所闡述類型之一氣體排氣器1。圖6及圖7展示此一廢氣處理系統25之實施例。通常出於處理易燃、有毒及腐蝕性氣體混合物之目的而在半導體工業中採用一熱方法與濕式洗滌之組合。
圖6展示具有位於廢氣入口2之區域中之旁路開口30之廢氣處理系統25的一實施例。在此內容脈絡中，可藉由採用一滑動或旋轉孔口板改變旁路開口30之自由剖面而直接執行旁路調節31。
在圖6中所展示之實施例中，氣體排氣器1安裝於一濕式排氣器28上。此處，旁路開口30可同時用作液體出口14，使得排洩液體經由廢氣入口2而直接排洩至濕式排氣器28中。在此製程中，廢氣之一部分多次循環通過氣體排氣器1且因此被多次處理。此增加氣體排氣器之效率。
由於為達成一高程度之灰塵沈澱效率，總是需要為板部件8選擇最高可能之旋轉速度，因此藉由經由旁路調節31之方式調節旁路剖面而調整廢氣入口2與廢氣出口3之間的氣體排氣器1上之壓力差。由於藉由氣體排氣器1中所含有之液體對氣體進行冷卻，因此可藉助於旁路22而調節通量率或壓力而不使裝置升溫。另一方面，在「乾式系統」(亦即，在風扇之情形中)，此在不具有液體冷卻之情況下僅可能達到一有限程度，此乃因系統中之循環空氣將升溫且系統將過熱。
圖7展示具有可構形為一燃燒反應器之一熱反應器27之廢氣處理系統25之一實施例。同樣提出一濕式排氣器28。
在本發明實施例中，當在廢氣流之流動方向上看時，氣體排氣器1配置於濕式排氣器28之下游且濕式排氣器28配置於熱反應器27之下游。以此方式，氣體排氣器1並非直接配置於熱反應器27之下游，使得氣體已處於一較低溫度下。
由於氣體排氣器1之緊湊性，因此在濕式排氣器28上獲得一緊湊安裝係可能的。此配置之另一有利態樣係降低之腐蝕性氣體濃度以及混合物之一較低溫度。此外，來自濕式排氣器28之洗滌液體可用作液體13，使得不需要額外消耗水或液體。
1:氣體排氣器 2:廢氣入口/氣體入口 3:廢氣出口 4:內轉子陣列/轉子陣列/陣列 5:外轉子陣列/轉子陣列/陣列 6:內定子陣列/定子陣列 7:外定子陣列/定子陣列 8:圓形板部件/基本上圓形板部件/板部件 9:蓋盤 10:殼體 11:板部件之軸/軸件 12:出口噴嘴 13:液體 14:液體出口 15:板部件之中間/中心 16:第一擋板/擋板 17:第二擋板 18:排洩狹槽 19:馬達 20:旋轉霧化器 21:霧化邊緣 22:旁路/可調整旁路 23:清洗噴嘴 24:突出部 25:廢氣處理系統 26:全射流噴嘴 27:熱反應器 28:濕式排氣器 29:輔助噴嘴 30:旁路開口 31:旁路調節 32:旋轉霧化器之中心 33:凸形隆起/旋轉霧化器之凸形隆起
在此內容脈絡中，有時示意性地展示以下內容： 圖1   具有一水平旋轉軸之氣體排氣器之一示意圖， 圖2   具有一垂直旋轉軸之氣體排氣器之一視圖， 圖3   一旋轉霧化器， 圖4   具有位於一蓋盤上之定子陣列之氣體排氣器之一示意圖， 圖5   具有一旁路及旁路開口之氣體排氣器之一實施例， 圖6   具有一氣體排氣器及一濕式排氣器之一廢氣處理系統， 圖7   具有一氣體排氣器、一濕式排氣器及一熱反應器之一廢氣處理系統，以及 圖8   具有帶有一圓形板部件之一葉輪、一旋轉霧化器及轉子陣列之氣體排氣器之一示意圖。 為了更清晰起見，在下文參考一實施例所闡述之圖式之各圖中，對相同組件或具有相同效應之組件提供相同元件符號。
1:氣體排氣器
2:廢氣入口/氣體入口
3:廢氣出口
4:內轉子陣列/轉子陣列/陣列
5:外轉子陣列/轉子陣列/陣列
6:內定子陣列/定子陣列
7:外定子陣列/定子陣列
8:圓形板部件/基本上圓形板部件/板部件
9:蓋盤
10:殼體
11:板部件之軸/軸件
12:出口噴嘴
13:液體
14:液體出口
15:板部件之中間/中心
16:第一擋板/擋板
17:第二擋板
18:排洩狹槽
19:馬達
20:旋轉霧化器
22:旁路/可調整旁路
32:旋轉霧化器之中心

Claims (20)

  1. 一種用於自一廢氣移除尤其係灰塵之粒子之氣體排氣器(1)，其包括： 一殼體(10)，其具有一廢氣入口(2)及一廢氣出口(3)， 一基本上圓形板部件(8)，其配置於該殼體(10)中，使得該基本上圓形板部件(8)可圍繞其自身之軸(11)旋轉，藉此該廢氣可經由該廢氣入口(2)而大約在該板部件(8)之中心(15)饋入， 一出口噴嘴(12)，其用於將一液體(13)、尤其係一清洗液體或一洗滌液體噴灑至該板部件(8)上以便在該板部件(8)前面獲得廢氣與液體(13)之一混合物之目的， 至少一個內轉子陣列(4)及位於距該內轉子陣列(4)一定距離處之一個外轉子陣列(5)，該兩者可圍繞該軸(11)旋轉， 至少一個內定子陣列(6)及配置於距內定子陣列(6)一定距離處之一個外定子陣列(7)，藉此，為產生紊流，該等轉子陣列(4、5)與該等定子陣列(6、7)相對於彼此交替地且同心地配置，使得可將來自廢氣流之粒子轉移至該液體(13)中， 其特徵在於提供用於霧化該液體(13)之一旋轉霧化器(20)且該旋轉霧化器(20)尤其配置於該圓形板部件(8)上。
  2. 如請求項1之氣體排氣器(1)，其中該旋轉霧化器(20)構形為具有一霧化邊緣(21)之一盤狀物。
  3. 如請求項1或2之氣體排氣器(1)，其中該旋轉霧化器(20)經定形狀以便朝向其外邊緣凹入。
  4. 如請求項1或2之氣體排氣器(1)，其中該旋轉霧化器(20)之中心(32)具有較佳地達到或超過該霧化邊緣(21)之高度之一凸形隆起(33)。
  5. 如請求項1或2之氣體排氣器(1)，其中該內轉子陣列(4)及該外轉子陣列(5)由一共用軸件驅動。
  6. 如請求項1或2之氣體排氣器(1)，其中該轉子陣列(4、5)以機械方式操作地連接至該圓形板部件(8)、尤其係配置於該圓形板部件(8)上。
  7. 如請求項1或2之氣體排氣器(1)，其中一第一擋板(16)設置於該氣體排氣器(1)之外圓周上。
  8. 如請求項7之氣體排氣器(1)，其中一第二擋板(17)尤其配置於距第一擋板(16)一徑向距離處。
  9. 如請求項1或2之氣體排氣器(1)，其中提供一馬達(19)、尤其係一電子換向馬達作為該圓形板部件(8)之驅動器。
  10. 如請求項1或2之氣體排氣器(1)，其中提供一可調整旁路(22)。
  11. 如請求項1或2之氣體排氣器(1)，其中該出口噴嘴(12)以一全射流噴嘴(26)之形式構形。
  12. 如請求項11之氣體排氣器(1)，其中該廢氣入口(2)具有一清洗噴嘴(23)、尤其係一中空圓錐噴嘴或一實心圓錐噴嘴，以用於移除去往壁及/或在全射流噴嘴(26)後部之黏附物之目的。
  13. 如請求項1或2之氣體排氣器(1)，其中該內轉子陣列(4)及/或該外轉子陣列(5)及/或該內定子陣列(6)及/或該外定子陣列(7)具有較佳地沿著圓周分佈、尤其係呈桿及/或塊及/或葉片形式之複數個突出部(24)。
  14. 如請求項13之氣體排氣器(1)，其中該等突出部(24)在基本上平行於該圓形板部件(8)之該軸(11)之一方向上延伸。
  15. 如請求項1或2之氣體排氣器(1)，其中該轉子陣列(4、5)及/或該定子陣列(6、7)及/或該圓形板部件(8)由塑膠、尤其係玻璃纖維強化塑膠(FRP)或碳纖維強化塑膠(CFRP)製成。
  16. 如請求項1或2之氣體排氣器(1)，其中用於該廢氣出口(3)及用於液體出口(14)之開口以使得該氣體排氣器(1)可安裝於一垂直位置以及一水平位置中之一方式進行配置。
  17. 一種具有如前述請求項中任一項之氣體排氣器(1)之廢氣處理系統(25)。
  18. 如請求項17之廢氣處理系統(25)，其中提供一熱反應器(27)、特定而言一燃燒反應器及/或一濕式排氣器(28)。
  19. 如請求項18之廢氣處理系統(25)，其中當在廢氣流之流動方向上看時，該氣體排氣器(1)配置於該濕式排氣器(28)之下游。
  20. 如請求項18或19之廢氣處理系統(25)，其中當在該廢氣流之該流動方向上看時，該氣體排氣器(1)配置於該濕式排氣器(28)之下游，且該濕式排氣器(28)配置於該熱反應器(27)之下游。
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