阅读说明：本技术 一种滤芯清理装置及方法 (Filter element cleaning device and method ) 是由 樊利宽 张英 于 2019-03-29 设计创作，主要内容包括：本发明涉及尾气处理技术领域,尤其涉及一种滤芯清理装置及方法,滤芯清理装置包括回收腔体以及设置于回收腔体内部的转轴组件、锤击组件和温控组件,转轴组件用于装载滤芯,锤击组件设置于转轴组件的外侧,用于锤击所述滤芯的表面,温控组件用于对回收腔体内部加热和冷却。本发明的结构操作简单,成本较低,可大规模使用,回收腔室内可安装多个滤芯,回收的附着物可根据来源不同做好标记,回收物杂质较少,提纯简单,提纯后可以再次利用,减少原料的浪费,减少填埋造成的环境污染,具有较高的经济效益和社会效益。(The invention relates to the technical field of tail gas treatment, in particular to a filter element cleaning device and a method. The invention has simple structure and operation, low cost and large-scale use, a plurality of filter elements can be arranged in the recovery chamber, the recovered attachments can be marked according to different sources, the impurities of the recovered attachments are less, the purification is simple, the recovered attachments can be reused after the purification, the waste of raw materials is reduced, the environmental pollution caused by landfill is reduced, and the invention has higher economic benefit and social benefit.)

一种滤芯清理装置及方法

技术领域

本发明涉及尾气处理技术领域，尤其涉及一种滤芯清理装置及方法。

背景技术

镀膜是半导体领域的最重要的工艺，采用特种气体在MOCVD设备或者PECVD设备等反应形成特殊需求的半导体膜层或者PN结等。随着半导体产业的发展，特种气体需求量越来越大，特别是砷烷、磷烷、硅烷、乙硅烷等等，这些气体在半导体生产方面起着至关重要的作用，但是这些特殊气体在生产时，利用率一般并不高，比如说砷烷一般利用率为7％～15％，磷烷一般利用率不超过20％等等，大部分工艺气体及反应物等都进入尾气处理系统。

这些特种气体及其反应物的尾气处理，一般采用冷阱过滤、高温分解或反应等处理；冷阱含有两级滤芯，吸附反应物及大分子颗粒，然后剩余气体进行高温分解或化学反应吸附，再经过多级过滤和稀释，使尾气达到排放要求。

尾气处理滤芯需要高频率定期更换，目前还没有滤芯附着物的回收方法，固体滤芯一般采用填埋处理，但是滤芯上吸附大量的反应物如砷化镓、单质砷、砷化铝、铝铟磷等颗粒，这些颗粒本身都是合成特种气体绝佳反应原料，填埋既造成大量的原料浪费，又对环境有一定的破坏作用。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是现有的尾气处理滤芯的附着物无法回收，填埋滤芯容易造成原料浪费和环境污染的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种滤芯清理装置，包括回收腔体以及设置于所述回收腔体内部的转轴组件、锤击组件和温控组件，所述转轴组件用于装载滤芯，所述锤击组件设置于所述转轴组件的外侧，用于锤击所述滤芯的表面，所述温控组件用于对所述回收腔体内部加热和冷却。

其中，所述转轴组件包括驱动轴、偏心轴和从动轴，所述驱动轴一端穿出所述回收腔体，另一端通过联轴器与所述偏心轴一端连接，所述偏心轴的另一端通过联轴器与所述从动轴的一端连接，所述从动轴另一端与所述回收腔体连接。

其中，所述温控组件包括速冷管，所述速冷管沿所述转轴组件的轴向依次贯穿所述驱动轴、所述偏心轴和所述从动轴，所述速冷管的管壁上设有多个通孔，以供所述速冷管内的冷却气喷出。

其中，所述转轴组件的下方设有沉积板。

其中，所述温控组件还包括冷却板，所述冷却板与所述沉积板的底面连接，所述冷却板内置冷却液管路。

其中，还包括抽气组件，所述抽气组件包括抽气杆和抽气泵，所述回收腔体的底壁设有抽气孔，所述抽气杆自上而下依次穿过所述沉积板、所述冷却板和所述抽气孔，并与所述抽气泵连接。

其中，所述抽气杆的上端设有伞状的护罩。

其中，所述锤击组件包括摆锤和摆杆，所述摆杆的上端与所述回收腔体的顶部铰接，所述摆杆的下端与所述摆锤连接。

其中，所述温控组件还包括加热件，所述加热件设置于所述回收腔体的侧壁上。

本发明还提供了一种应用上述滤芯清理装置进行滤芯清理的方法，包括以下步骤：

S1，开启转轴组件，带动滤芯旋转，并向速冷管中通入常温N₂气体；

S2，开启加热件，使回收腔体内温度升高并保温；

S3，关闭加热件，向速冷管中通入低温N₂气体；

S4，开启锤击组件，摆杆带动摆锤敲击滤芯表面；

S5，抽气杆抽气，使回收腔体内部气流持续向下，滤芯的附着物快速沉积到沉积板；冷却板通入冷却液，使冷却板和沉积板降温；

S6，抽出沉积板，将滤芯附着物装入指定容器。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明的滤芯清理装置，温控组件首先为回收腔体内部空间提供热量升温，形成高温环境，在对回收腔体内部空间进行降温冷却，形成低温环境，通过高低温快速切换，利用附着物和滤芯材料的不同，其热膨胀系数有较大差异，利用热胀冷缩的原理破坏附着物与滤芯表面的结合力，转轴组件转动带动滤芯转动，锤击组件在转轴组件转动的过程中不断敲击滤芯表面，使附着物随着振动被击落与滤芯表面分离，以此实现滤芯附着物的回收利用。本发明的结构操作简单，成本较低，可大规模使用，回收腔室内可安装多个滤芯，回收的附着物可根据来源不同做好标记，回收物杂质较少，提纯简单，提纯后可以再次利用，减少原料的浪费，减少填埋造成的环境污染，具有较高的经济效益和社会效益。

除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本发明的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明。

附图说明

图1是本发明实施例滤芯清理装置的结构示意图；

图2是本发明实施例滤芯清理方法的流程图。

图中：1：回收腔体；2：转轴组件；3：锤击组件；4：加热件；5：温控组件；6：滤芯；7：沉积板；8：抽气组件；21：驱动轴；22：偏心轴；23：从动轴；24：联轴器；31：摆锤；32：摆杆；51：速冷管；52：冷却板；81：抽气杆；811：护罩。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。

如图1所示，本发明实施例提供的滤芯附着物的回收装置，包括回收腔体1以及设置于回收腔体1内部的转轴组件2、锤击组件3和温控组件5，转轴组件2用于装载滤芯6，锤击组件3设置于转轴组件2的外侧，用于锤击滤芯6的表面，温控组件5用于对回收腔体1内部加热或冷却。

本发明的滤芯附着物的回收装置，温控组件首先为回收腔体内部空间提供热量升温，形成高温环境，在对回收腔体内部空间进行降温冷却，形成低温环境，通过高低温快速切换，利用附着物和滤芯材料的不同，其热膨胀系数有较大差异，利用热胀冷缩的原理破坏附着物与滤芯表面的结合力，转轴组件转动带动滤芯转动，锤击组件在转轴组件转动的过程中不断敲击滤芯表面，使附着物随着振动被击落与滤芯表面分离，以此实现滤芯附着物的回收利用。本发明的结构操作简单，成本较低，可大规模使用，回收腔室内可安装多个滤芯，回收的附着物可根据来源不同做好标记，回收物杂质较少，提纯简单，提纯后可以再次利用，减少原料的浪费，减少填埋造成的环境污染，具有较高的经济效益和社会效益。

其中，转轴组件2包括驱动轴21、偏心轴22和从动轴23，驱动轴21一端穿出回收腔体1，驱动轴21另一端通过联轴器24与偏心轴22一端连接，偏心轴22的另一端通过联轴器24与从动轴23的一端连接，从动轴23另一端与回收腔体1连接。转轴组件横贯回收腔体，驱动轴安装在回收腔体的一侧壁上，与回收腔体间安装有减震装置，驱动轴一端与回收腔体外部的动力电机相连，电机旋转带动驱动轴转动，传动方式可选齿轮传动或链条传动均可，驱动轴另一端通过联轴器与偏心轴一端连接，偏心轴上安装滤芯，偏心轴另一端通过联轴器与安装在回收腔体侧壁与驱动轴相对设置的从动轴连接，由此实现电机驱动偏心轴带动滤芯旋转，产生较大的离心力使附着物脱离滤芯表面并甩出，加速附着物与滤芯的脱离。

其中，温控组件5包括速冷管51，速冷管51沿转轴组件2的轴向依次贯穿驱动轴21、偏心轴22和从动轴23，速冷管51的管壁上设有多个通孔，以供速冷管51内的冷却气喷出。速冷管贯穿转轴组件并与转轴组件同轴设置，为安装在转轴组件上的待处理滤芯降温冷却，形成低温环境，本实施例中驱动轴、联轴器、偏心轴和从动轴均具有轴向通孔，速冷管依次贯穿驱动轴、联轴器、偏心轴和从动轴上的通孔，并且安装在偏心轴轴心线上，偏心轴的偏心距一般控制在10mm～30mm，以实际滤芯大小为参考标准，滤芯直径＜100mm偏心距偏上限30mm设置，以得到较大偏心力，滤芯直径＞300mm采用偏下限10mm设置，保证偏心轴受力情况。本实施例中，转轴组件转动过程中，速冷管保持固定不随各轴转动，速冷管采用金属或耐高温有机材质均可，金属优先选择不锈钢或铜，耐高温有机材质可用PEEK或者聚酰亚胺PI材料；速冷管一端开口另一端封闭，管壁上有若干通孔，低温N₂气体从开口端进入速冷管内，从管壁通孔吹向滤芯，从而为滤芯降温冷却，管壁通孔要求尽可能小而多，孔径和数量不做限制，随着转轴组件带动滤芯转动，全面对滤芯整体进行冷却降温，保证附着物充分脱离。

其中，转轴组件2的下方设有沉积板7。滤芯上脱落的附着物落在转轴组件下方的承接附着物的沉积板上，本实施例中沉积板为不锈钢平面板，且沉积板的顶面涂敷氧化硅涂层，一方面减少划伤风险，另一方面减少铁元素对附着物提纯的影响。

其中，温控组件5还包括冷却板52，冷却板52与沉积板7的底面连接，冷却板52内置冷却液管路。沉积板的底面设置冷却板，冷却板内置冷却液管路，本实施例中，冷却液管路为金属不锈钢材质，采用常规水冷的方式为沉积板降温，便于附着物快速沉积。

其中，本发明滤芯清理装置还包括抽气组件8，抽气组件8包括抽气杆81和抽气泵，回收腔体1的底壁设有抽气孔，抽气杆81自上而下依次穿过沉积板7、冷却板52和抽气孔，并与抽气泵连接。抽气组件通过抽气泵和抽气杆控制回收腔体内气流向下，本实施例中抽气泵采用泵加电磁阀控制，泵用来抽气，电磁阀控制气路的开关，达到间歇性抽气方式防止抽气孔堵塞。抽气杆采用陶瓷杆，耐高温、形变小，抽气杆自上而下依次穿过沉积板、冷却板和回收腔底板的抽气孔与抽气泵连接，抽气杆可上下移动，根据沉积板上沉积物的厚度调整，尽可能使抽气杆位于回收腔体底部，减少沉积物在抽气杆底部的聚集。

其中，抽气杆81的上端设有伞状的护罩811。抽气杆的上端设置伞状护罩，避免滤芯掉落的附着物堵塞抽气孔的可能。

其中，锤击组件3包括摆锤31和摆杆32，摆杆32的上端与回收腔体1的顶部铰接，摆杆32的下端与摆锤31连接。锤击组件设置在回收腔体的顶部，可安装多组同时使用，外部电机驱动摆杆摆动，摆锤击打滤芯表面，方法简单，成本低廉。本实施例中摆杆采用合金材料或耐高温有机树脂材料，要求重量轻，塑性好，不易变形，优选的选择合成树脂材料或特种工程塑料；摆锤为实心结构，采用铸铁或铅金属材料，固定安装在摆杆的下端，摆杆和摆锤尺寸大小需根据实际情况进行设计，原则是摆杆在保证强度要求下尽量轻质，摆锤尽量小而重。

其中，温控组件5还包括加热件4，加热件4设置于回收腔体1的侧壁上。回收腔体内的高温环境通过加热装置实现，加热装置设置在回收腔体内侧壁上，可采用电阻丝或红外加热结构，优选的采用钨丝加热方式，盘状设置，增大加热面积，分段设置进行控温，加热装置外接工控触摸屏，显示屏上设置加热温度即可，回收腔体内安装热电偶，监控腔体内温度，本发明对温度管控宽松，热电偶安装位置可根据实际情况设置。

使用时，本发明还具有为各组件提供电力支持的电源组件，加热件的电源和其他组件的电源分开单独设置，电源组件可提供380V和220V三相电，使用规格根据具体要求采用；还具有为速冷管和冷却板供应冷却气或冷却液的冷却源组件，包括冷却水供应、低温N₂气体供应、CDA供应等。回收腔体内壁选用导热系数较低的材料，比如陶瓷、玻璃、耐高温有机材料等，外壁采用金属材质，保证机械强度，优选不锈钢材质。本发明单个回收腔体可同时进行多个滤芯附着物回收，仅相应增加偏心轴即可，可大规模应用，提高产能。

如图2所示，本发明实施例还提供了应用上述实施例滤芯清理装置进行滤芯清理的方法，包括以下步骤：

S1，打开回收腔体1，将滤芯6安装到偏心轴22上；关闭回收腔体1，开启转轴组件2，带动滤芯6旋转，由回收腔体1底部的抽气杆81低流量抽气，并向速冷管51中通入常温N₂气体，排出回收腔体1内H₂O、O₂分子等；

S2，开启加热件4，使回收腔体1内温度升高至200摄氏度左右，并保温2～5分钟；

S3，关闭加热件4，向速冷管51中通入低温N₂气体，低温N₂气体通过速冷管51上多个通孔吹向滤芯6，使滤芯6快速降温5～10分钟；

S4，开启锤击组件3，外置电机驱动摆杆32带动摆锤31敲击滤芯6表面若干次；锤击组件3开启时，偏心轴22处于静止状态或者旋转状态均可，若偏心轴22旋转，由于离心力作用，滤芯6附着物被甩出；偏心轴22转速设定为500～1000转/分钟，转速可调；锤击组件3处于开启状态，与转轴组件2同时作用于滤芯6；

S5，抽气组件8开启，抽气杆81间歇性低流量抽气，使回收腔体1内部气流持续向下，滤芯6的附着物快速沉积到沉积板7；冷却板52通入冷却液，使冷却板52和沉积板7降温，沉积板7保持较低温度，防止沉积板7成分或杂质与滤芯6附着物反应或者粘接；

S6，抽出沉积板7，将滤芯6附着物装入指定特殊容器，完成滤芯6的附着物回收处理。

本发明滤芯清理方法的各步骤顺序可以根据实际情况调整，各步骤也可以循环、重复进行，各温度、转速、抽气流量、冷却温度等参数均可调整或者根据实际情况设置。

综上所述，本发明的滤芯清理装置，温控组件首先为回收腔体内部空间提供热量升温，形成高温环境，在对回收腔体内部空间进行降温冷却，形成低温环境，通过高低温快速切换，利用附着物和滤芯材料的不同，其热膨胀系数有较大差异，利用热胀冷缩的原理破坏附着物与滤芯表面的结合力，转轴组件转动带动滤芯转动，锤击组件在转轴组件转动的过程中不断敲击滤芯表面，使附着物随着振动被击落与滤芯表面分离，以此实现滤芯附着物的回收利用。本发明的结构操作简单，成本较低，可大规模使用，回收腔室内可安装多个滤芯，回收的附着物可根据来源不同做好标记，回收物杂质较少，提纯简单，提纯后可以再次利用，减少原料的浪费，减少填埋造成的环境污染，具有较高的经济效益和社会效益。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。