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喷嘴

阅读：1043发布：2020-05-20

IPRDB可以提供喷嘴专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且公开了用于减排设备的喷嘴和方法。喷嘴用于减排设备，该减排设备可操作以处理来自加工工具的废气流，该喷嘴包括：喷嘴主体，其限定喷嘴入口、喷嘴出口和导管，喷嘴入口可操作以接收废气流，导管在喷嘴入口和喷嘴出口之间延伸且可操作以沿从喷嘴入口到喷嘴出口的流动方向运送废气流；和废气流旋转器，其被构造成向废气流赋予旋转分量以使废气流围绕流动方向旋转。以此方式，废气流在其通过喷嘴主体时旋转。已经发现，与不旋转的废气流相比，当接收这种旋转废气流时，减排设备实现的破坏率效率得到显著提高。，下面是喷嘴专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于可操作以处理来自加工工具的废气流的减排设备的喷嘴，所述喷嘴包括：喷嘴主体，其限定

可操作以接收所述废气流的喷嘴入口、

喷嘴出口、和

导管，其在所述喷嘴入口和所述喷嘴出口之间延伸，并且可操作以沿从所述喷嘴入口到所述喷嘴出口的流动方向运送所述废气流；以及废气流旋转器，其被构造成向所述废气流赋予旋转分量以使所述废气流围绕所述流动方向旋转。

2.根据权利要求1所述的喷嘴，其中，所述废气流旋转器被构造成使所述废气流围绕由所述流动方向限定的流动轴线旋转。

3.根据权利要求1或2所述的喷嘴，其中，所述废气流旋转器被构造成使所述废气流旋转成涡流。

4.根据前述权利要求中任一项所述的喷嘴，其中，所述废气流旋转器包括从所述导管的表面直立的突出结构。

5.根据权利要求4所述的喷嘴，其中，所述突出结构是螺旋形的。

6.根据权利要求4或5所述的喷嘴，其中，所述导管具有半径R，并且所述突出结构具有在大约1/16R和3/16R之间且通常为1/8R的进入到所述导管中的直立高度。

7.根据权利要求4-6中任一项所述的喷嘴，包括多个所述突出结构。

8.根据权利要求7所述的喷嘴，其中，所述多个所述突出结构限定多线螺纹布置结构。

9.根据前述权利要求中任一项所述的喷嘴，其中，所述废气流旋转器包括至少一个次级入口，其被定位成运送流体以便向所述废气流赋予所述旋转分量。

10.根据权利要求9所述的喷嘴，其中，所述次级入口被定向成在所述导管内引入具有切向分量的所述流体。

11.根据权利要求9或10所述的喷嘴，其中，所述次级入口被定向成相对于所述导管切向地引入所述流体。

12.根据权利要求9-11中任一项所述的喷嘴，其中，所述次级入口被定向成在所述导管内引入具有流动分量方向的所述流体。

13.根据权利要求9-12中任一项所述的喷嘴，包括多个所述次级入口。

14.根据权利要求13所述的喷嘴，其中，所述多个所述次级入口围绕所述导管周向定位。

15.一种方法，包括：

提供一种用于减排设备的喷嘴，所述减排设备可操作以处理来自加工工具的废气流，所述喷嘴包括喷嘴主体，所述喷嘴主体限定喷嘴入口、喷嘴出口和导管，所述喷嘴入口可操作以接收所述废气流，所述导管在所述喷嘴入口和所述喷嘴出口之间延伸并且可操作以沿从所述喷嘴入口到所述喷嘴出口的流动方向运送所述废气流；以及使用废气流旋转器向所述废气流赋予旋转分量，以使所述废气流围绕所述流动方向旋转。

说明书全文

喷嘴

技术领域

[0001] 本发明涉及用于减排设备的喷嘴和方法。

背景技术

[0002] 减排设备是已知的并且通常用于处理来自在例如半导体或平板显示器制造业中使用的制造加工工具的废气流。在这种制造期间，残留全氟化合物（PFC）和其他化合物存在于从所述加工工具泵送出的废气流中。PFC难以从废气中除去，并且因为已知它们具有相对高的温室活性，因此将它们释放到环境中是不可取的。

[0003] 已知的减排设备使用燃烧以从废气流中除去PFC和其他化合物。通常，废气流是含PFC和其他化合物的氮气流。燃料气体与废气流混合，并且此气流混合物被运送到燃烧室中，所述燃烧室被有孔气体燃烧器的出口表面侧向地包围。燃料气体和空气被同时供应给有孔燃烧器，以影响在出口表面处的无焰燃烧，其中，通过有孔燃烧器的空气的量足以不仅消耗供应给燃烧器的燃料气，而是还消耗被喷射到燃烧室中的气流混合物中的所有可燃物。

[0004] 尽管存在用于处理废气流的技术，但是它们各自具有它们自己的缺点。因此，期望提供一种用于处理废气流的改进技术。

发明内容

[0005] 根据第一方面，提供了一种用于减排设备的喷嘴，该减排设备可操作以处理来自加工工具的废气流，该喷嘴包括：喷嘴主体，其限定喷嘴入口、喷嘴出口和导管，所述喷嘴入口可操作以接收废气流，所述导管在喷嘴入口和喷嘴出口之间延伸并且可操作以沿从喷嘴入口到喷嘴出口的流动方向运送废气流；以及废气流旋转器，其被构造成赋予废气流旋转分量，以使废气流围绕流动方向旋转。第一方面认识到，一些入口喷嘴的问题在于，使用那些喷嘴所实现的废气流破坏率效率可能低于期望。

[0006] 因此，可提供减排设备喷嘴。减排设备可以是处理由加工工具提供的废气流的设备。喷嘴可包括喷嘴主体或壳体。喷嘴主体可提供或限定喷嘴入口或孔口。喷嘴入口可接收或提供有废气流。喷嘴主体还可限定或设置有喷嘴出口或孔口。喷嘴主体可限定或设置有导管或管，导管或管在喷嘴入口和喷嘴出口之间延伸或者将喷嘴入口与喷嘴出口联接。导管可将废气流从喷嘴入口运送或连通到喷嘴出口。废气流从喷嘴入口到喷嘴出口的移动可限定废气流通过喷嘴主体的流动方向。喷嘴还可包括废气流旋转器或回转器。旋转器可被构造成或被设置成将旋转或回转分量赋予、实现或引入到废气流。该旋转分量可使废气流围绕流动方向旋转。以此方式，废气流在其穿过喷嘴主体时旋转。已经发现，与不旋转的废气流相比，当接收这种旋转废气流时减排设备实现的破坏率效率具有显著提高。

[0007] 在一个实施例中，废气流旋转器被构造成使废气流围绕由流动方向限定的流动轴线旋转。因此，废气流旋转器可使废气流围绕延伸通过导管的轴线周向旋转。换言之，旋转可发生在横向于沿着导管延伸的轴线的平面内。

[0008] 在一个实施例中，废气流旋转器被构造成使废气流旋转成涡流。因此，旋转器导致废气流形成从喷嘴出口延伸的涡流。涡流的轴线可以与沿着导管延伸的流动轴线大体对准。

[0009] 在一个实施例中，废气流旋转器包括从导管的表面直立的突出结构。因此，突起或元件可从导管的表面延伸，其与废气流相互作用并且在废气流通过导管时赋予旋转。

[0010] 在一个实施例中，突出结构是细长的并且沿着导管的表面延伸。

[0011] 在一个实施例中，突出结构是螺旋形的。形成诸如螺纹的螺旋形结构是用于使废气流旋转的方便且有效的布置结构。这种结构通常还抵抗原本可能导致在导管内堵塞的碎片或粉末的聚集。

[0012] 在一个实施例中，导管具有半径R，并且突出结构具有在大约1/16R和3/16R之间且通常为1/8R的进入到导管中的直立高度。

[0013] 在一个实施例中，突出结构至少部分地沿着导管延伸。因此，突出结构可以被提供在导管的任何部分上。

[0014] 在一个实施例中，喷嘴包括多个突出结构。因此，该结构可具有不连续性和/或可提供多个结构。将了解，突出结构的数量和它们占据导管的程度将会影响受影响的废气流的流动的量。

[0015] 在一个实施例中，多个突出结构限定多线螺纹布置结构。

[0016] 在一个实施例中，废气流旋转器包括至少一个次级入口，其被定位成运送流体以向废气流赋予旋转分量。因此，可提供流体从其通过并与废气流相互作用的入口或孔口。特别地，流体的动量可导致废气流的流动方向的部分改变，以便导致其旋转。

[0017] 在一个实施例中，次级入口被定向成在导管内引入具有切向分量的流体。

[0018] 在一个实施例中，次级入口被定向成相对于导管切向地引入流体。

[0019] 在一个实施例中，次级入口被定向成在导管内引入具有流动分量方向的流体。

[0020] 在一个实施例中，喷嘴包括多个次级入口。

[0021] 在一个实施例中，所述多个次级入口围绕导管周向定位。

[0022] 在一个实施例中，流体包括废气流和次级流中的至少一者。

[0023] 根据第二方面，提供了一种方法，其包括：提供一种用于减排设备的喷嘴，该减排设备可操作以处理来自加工工具的废气流，所述喷嘴包括喷嘴主体，其限定喷嘴入口、喷嘴出口和导管，所述喷嘴入口可操作以接收废气流，所述导管在喷嘴入口和喷嘴出口之间延伸并且可操作以沿从喷嘴入口到喷嘴出口的流动方向运送废气流；以及使用废气流旋转器向废气流赋予旋转分量，以使废气流围绕流动方向旋转。

[0024] 在一个实施例中，所述赋予包括使废气流围绕由流动方向限定的流动轴线旋转。

[0025] 在一个实施例中，所述赋予包括使废气流旋转成涡流。

[0026] 在一个实施例中，该方法包括提供从导管的表面直立的突出结构作为废气流旋转器。

[0027] 在一个实施例中，所述突出结构是细长的并且沿着导管的表面延伸。

[0028] 在一个实施例中，突出结构是螺旋形的。

[0029] 在一个实施例中，导管具有半径R，并且突出结构具有在大约1/16R和3/16R之间且通常为1/8R的到导管中的直立高度。

[0030] 在一个实施例中，该方法包括使突出结构至少部分地沿着导管延伸。

[0031] 在一个实施例中，该方法包括提供多个突出结构。

[0032] 在一个实施例中，该方法包括提供多线螺纹布置结构作为所述多个突出结构。

[0033] 在一个实施例中，该方法包括提供至少一个次级入口作为废气流旋转器，并且将所述至少一个次级入口定位成运送流体以向废气流赋予旋转分量。

[0034] 在一个实施例中，该方法包括将次级入口定向成在导管内引入具有切向分量的流体。

[0035] 在一个实施例中，该方法包括将次级入口定向成相对于导管切向地引入流体。

[0036] 在一个实施例中，该方法包括将次级入口定向成在导管内引入具有流动分量方向的流体。

[0037] 在一个实施例中，该方法包括提供多个次级入口。

[0038] 在一个实施例中，该方法包括围绕导管周向定位多个所述次级入口。

[0039] 在一个实施例中，所述流体包括废气流和次级流中的至少一者。

[0040] 在所附独立权利要求和从属权利要求中阐述了其他具体和优选的方面。从属权利要求的特征可以与独立权利要求的特征酌情组合，并且组合成不同于在权利要求中明确阐述的那些组合的组合。

[0041] 在将设备特征描述为可操作以提供功能的情况下，将了解，这包括提供所述功能或者适于或构造成提供所述功能的设备特征。

附图说明

[0042] 现在将参考附图进一步描述本发明的实施例，其中：图1是通过根据一个实施例的减排设备组件的横截面示意图；
图2A至图2C图示了根据实施例的喷嘴；
图3A和图3B图示了根据实施例的螺纹牙型；
图4图示了通过不同构造喷嘴实现的破坏率效率（DRE）；以及
图5A和图5B图示了根据一个实施例的喷嘴。

具体实施方式

[0043] 在对实施例进行任何更详细的讨论之前，首先将提供概述。实施例提供了一种减排设备喷嘴。该喷嘴具有入口、出口和导管。入口接收废气流，废气流通过导管从入口流动到出口。喷嘴具有旋转器，其使废气流在横向于流动方向的平面内旋转。特别地，废气流通常旋转成涡流，其中废气流围绕沿着导管在入口和出口之间延伸的轴线旋转。因此，旋转器使废气流在其通过喷嘴时旋转，该喷嘴将旋转废气流递送到处理室中。在一些实施例中，旋转器包括被放置在导管内的结构，该结构在废气流流动通过导管时与废气流相互作用，通常通过提供延伸到导管中的表面相互作用，该表面的与废气流的流动相互作用并导致其旋转。实施例还提供被喷射到导管中的流体，并且在该流体和废气流之间的相互作用导致废气流旋转。

[0044] 减排设备图1是通过根据一个实施例的减排设备组件（大体为8）的横截面示意图。减排设备组件
8通常借助于真空泵送系统处理从制造加工工具（诸如半导体或平板显示器加工工具）泵送出的废气流。废气流在喷嘴12的入口70处被接收。废气流从喷嘴12的入口70运送到喷嘴12的出口80，并且被喷射到圆柱形处理室14中。在该实施例中，减排设备组件8包括周向设置的四个喷嘴12，其中每个喷嘴运送由相应真空泵送系统从相应工具泵送出的废气流。替代地，来自单个加工工具的废气流可被分成多条流，其中每一条流被运送到相应的喷嘴12。每个喷嘴12定位在形成于陶瓷顶板18中的相应孔16内，陶瓷顶板18限定处理室14的上表面或入口表面。

[0045] 处理室14具有由有孔套筒20的出口表面21形成的侧壁，有孔套筒20呈圆柱形管的形式。集气室22被限定在有孔套筒20的进入表面23和圆柱形外壳24之间。圆柱形外壳24被同心地围封在外绝缘套筒60内，以便在圆柱形外壳24的温度例如由于杂散加热而升高时将外表面温度降低到安全水平。附加地或替代地，冷却器可定位在外壳内或抵靠外壳以便提供冷却。

[0046] 气体经由入口喷嘴（未图示）被引入到集气室22中。气体可以是空气和可燃气体混合物（诸如碳氢化合物，例如甲烷），或者空气和可燃气体混合物与其他物质（诸如水蒸气、CO2）的共混物。气体被引入并且从有孔套筒20的进入表面23传递到出口表面21，在此其燃烧以加热处理室14。

[0047] 喷嘴图2A至图2C是图示根据实施例的喷嘴的截面图。在这些实施例中，每个喷嘴12A-12C具有16毫米的内直径和76毫米的轴向长度。

[0048] 如在图2A中可见，单线螺纹100A被设置在喷嘴12A的内表面110A上。在操作中，废气流通过入口70A被引入并且朝向出口80A行进。当废气穿过喷嘴12A时，螺纹100A的存在导致废气流开始围绕喷嘴12A的细长轴线沿方向R在喷嘴12A内周向旋转。换言之，废气流与螺纹100A的上游表面相互作用。该相互作用赋予围绕喷嘴12A的中心轴线的旋转分量R。通常呈涡流形式的旋转废气流然后进入处理室14。

[0049] 如在图2B中可见，单线螺纹100B被设置在喷嘴12B的内表面110B上。喷嘴12B具有螺纹100B，螺纹100B的横截面类似于螺纹100A，但具有更细的螺距。也就是说，与喷嘴12A的每单位轴向长度相比，喷嘴12B的每单位轴向长度上有更多圈。特别地，与具有五圈的喷嘴12A相比，喷嘴12B具有九圈。在操作中，废气流通过入口70B被引入并且朝向出口80B行进。
当废气通过喷嘴12B时，螺纹100B的存在导致废气流开始围绕喷嘴12B的细长轴线沿方向R在喷嘴12B内周向旋转。换言之，废气流与螺纹100B的上游表面相互作用。该相互作用赋予围绕喷嘴12B的中心轴线的旋转分量R。通常呈涡流形式的旋转废气流然后进入处理室14。

[0050] 如图2C中可见，单线螺纹100C被设置在喷嘴12C的内表面110C上。喷嘴12C具有螺纹100C，其横截面类似于100A的横截面，但是在该实施例中的螺纹是双线螺纹，与图2A相比，其具有更粗的螺距。也就是说，对于这两个螺纹中的每一者而言，与喷嘴12A的每单位轴向长度相比，喷嘴12C的每单位轴向长度上有更少圈。在操作中，废气流通过入口70C被引入并朝向出口80C行进。当废气流通过喷嘴12C时，螺纹100C的存在导致废气流开始围绕喷嘴12C的细长轴线沿方向R在喷嘴12C内周向旋转。换言之，废气流与螺纹100B的上游表面相互作用。该相互作用赋予围绕喷嘴12B的中心轴线的旋转分量R。通常呈涡流形式的旋转废气流然后进入处理室14。

[0051] 螺纹牙型图3A和图3B图示了根据实施例的螺纹牙型。如图3A所示，螺纹100A的高度H1是2毫米，其宽度T1是2毫米，并且其在螺纹之间具有螺距P1。然而，对于这个大小的喷嘴，高度和宽度通常选择在1至3毫米的范围内。虽然图3A中未予图示，但是螺纹100A的边缘是倒圆的。同样，如图3B中所示，将了解的是，螺纹100A的牙型可反向，其中螺纹100A'相反突出到喷嘴壁自身的厚度中。如图3B所示，其具有高度H1，其具有宽度T2，并且其在螺纹之间具有螺距P1。

[0052] 破坏率效率图4图示了通过不同构造喷嘴实现的破坏率效率（DRE）。

[0053] 结果（1）示出了使用现有的具有锐角区段（dog-leg）部分的入口喷嘴布置结构（诸如在EP 2989387A1中所图示的）在不同废气流速率下的破坏率效率。

[0054] 结果（2）示出了笔直喷嘴（诸如图1中所示的笔直喷嘴）的破坏率效率，该笔直喷嘴省略了内表面上的螺纹。如可以看到的，与现有喷嘴的DRE相比，这种笔直喷嘴的DRE下降。

[0055] 结果（12C）示出了喷嘴12C的DRE。如可以看到的，与在内表面上没有螺纹的笔直喷嘴相比，这种喷嘴的DRE提高了。

[0056] 结果（12A）示出了喷嘴12A的DRE。如可以看到的，与喷嘴12C的DRE相比，喷嘴12A的DRE提高了。

[0057] 结果（12B）示出了喷嘴12B的性能。如可以看到的，DRE比得上或超过现有喷嘴的DRE，并且避免了粉末或碎片聚集在锐角区段中的问题。

[0058] 流体旋转器图5A和图5B图示了根据一个实施例的喷嘴12D。图5A是端部截面图。图5B是侧截面图。
在该实施例中，一个或更多个周向定位的开口180被设置在喷嘴12D的壁中。开口180被定向成将流体流引入到喷嘴12D中以与通过喷嘴12D的废气流的流动相互作用。特别地，开口180被设置成沿一定方向喷射流体，该方向具有横向于废气流的流动方向的流动分量。如在图
5A中可以看到的，通常，每个开口80被定向成沿方向D喷射流体，方向D与喷嘴12D的内表面
110D相切。引入流体与废气流相互作用，以导致废气流以与上文所描述的方式类似的方式围绕喷嘴12D的中央轴线沿方向R旋转。然而，这种布置结构的优点在于排除了对螺纹100A至100C的需要，这降低了碎片在喷嘴12D内聚集的可能性。如在图5B中可以看到的，开口180倾斜，以提供沿废气流的流动方向F的流动分量。换言之，开口180倾斜，以使流体至少部分地沿废气流的流动方向移动。这有助于提供稳定的涡流。

[0059] 因此，实施例提供了对笔直贯穿的喷嘴布置结构的改进，这增强了减排性能。实施例试图将这些喷嘴的有效操作范围扩展到更低的流动速率。

[0060] 在实施例中，喷嘴由耐热和耐化学腐蚀的金属合金（例如ANC16）构造。喷嘴通常通过铸造过程形成，例如通过脱蜡铸造来形成。在一个实施例中，从喷嘴的内壁突出的至少一个螺旋叶片至少部分地沿流动轴线的方向延伸。已经发现，通过该特征，诸如NF3的气体的减排性能得到了非常大的改进。这种改进显著大于通过将喷嘴直径减小至叶片的最窄尺寸所获得的改进，这表明涡流被叶片引入到气体中，从而改进性能。实施例有意地在进入的过程气体中引起涡流。变量包括螺旋的螺距和起始点的数量，还包括深度，即螺旋向气流中的突出。这种喷嘴可用于所有辐射燃烧器产品，包括感应加热和气体燃烧的燃烧器。

[0061] 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，但是应当理解，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方式所限定的本发明的范围的情况下可以实现各种改变和修改。

[0062] 附图标记减排设备组件8
喷嘴12、12A-D
处理室14
孔16
顶板18
有孔套筒20
出口表面21
集气室22
进入表面23
外壳24
绝缘套筒60
入口70、70A-C
出口80、80A-C
螺纹100A-C、100A’
内表面110A-D
开口180
高度H1
宽度T1、T2
螺距P1
方向D
方向R
流动方向F

标题	发布/更新时间	阅读量
喷嘴-专利编号CN109952156A	2020-05-13	775
喷嘴-专利编号CN109863094A	2020-05-13	84
机电操作的燃料喷嘴-专利编号CN101506089A	2020-05-12	352
喷嘴-专利编号CN109567360A	2020-05-13	514
喷嘴-专利编号CN101360534B	2020-05-11	787
喷嘴-专利编号CN101360534A	2020-05-11	736
喷嘴-专利编号CN109625582B	2020-05-12	293
喷雾喷嘴-专利编号CN101652186A	2020-05-11	614
一种多用途截流喷嘴-专利编号CN109822821A	2020-05-11	752
一种截流喷嘴及该截流喷嘴的成型方法-专利编号CN109382972A	2020-05-12	365

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