真空过滤器装置的制作方法

专利名称：真空过滤器装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及真空过滤器装置，特别是涉及用机械方式清扫过滤元件、以从该 元件的表面清除一氧化硅的晶体生长真空过滤器。
背景技术：
单晶体为一种没有晶界的结晶固体，其中全部样品的晶格都为连续的并且至样品 的边缘都保持完整。采用直拉单晶制造法(CZ)，可利用晶体生长炉来生长单晶体。类似地， 可在多晶体凝固炉中形成多晶体。这些晶体通常为硅。硅在位于炉子中心的不锈钢容器中 被熔化，由此生长出晶体。结晶生长过程是在真空环境下发生的。典型地，为了彻底吹洗任 何的杂质，向容器的顶部引入氩。真空管路连接至容器的底部，将吹扫用的气体从容器中吸 出并保持期望的真空水平。在结晶化过程期间，一般采用石英坩锅将硅保存在炉子的内部。该过程的不期望 的副产品为当一部分氧在高温下于石英坩锅外部被分解而形成的一氧化硅(SiO)。这种 SiO具有细粉的坚固性(consistency)。SiO还是一种不稳定的物质，当暴露于空气时会同 氧发生反应，生成二氧化硅(SiO2)。在这种反应过程中，会产生热量。在该应用中利用的真空泵可为几个类型中的一种，包括活塞式、液环式或者干泵。 当今许多泵还利用吹风机来增加抽吸速度。在该过程中，当SiO传送到真空管路并达到真 空泵时，会对运动部件之间具有窄缝隙的干泵或者吹风机造成损害。在活塞式或者液环泵 中，SiO会在油中被困住，并迫使油频繁地变动。因此，为了消除SiO，对于晶体生长炉来说， 过滤器几乎成为一必要部件。当前在市场上能够获得几种不哦能够的过滤器装置。一种为简单的不锈钢壳体中 的褶纸元件。这是一种低成本的解决方案，但是存在以下缺陷。首先，清扫或者更换褶纸元 件是一种脏活，因为壳体必须被打开。第二，如果空气很快地被引进，SiO反应变化为Si02 会在纸元件中烧出洞。褶纸元件的这种破裂会导致对真空泵的损害。另一传统的过滤器装置为利用壳体内部的起褶元件的脉冲反洗(backpulsing) 过滤器单元。通常有四个起褶元件。将氩脉冲引入过滤元件内部，以使得该元件弯曲并使 SiO粉末从该元件的外部脱落，而不是打开壳体来清扫这些元件。这种解决方案具有以下缺 陷(i)这种起褶过滤元件直径为8-10英寸，因此，组合有4个元件的过滤器将需要直径接 近2. 5-3英尺的很大的壳体；(ii)盛装为清扫元件而产生压力脉冲所必要的氩的容量，需 要单独分离的桶；(iii)在过滤器壳体的每一侧都需要真空阀，以使在清扫过程中它能够 被隔离；(iv)未来证实在引入氩脉冲之前真空阀处于关闭状态，需要联动装置。另一种传统的过滤器装置包括脉冲反洗(back pulsing)单元和大量非起褶 (non-pleated)的不锈钢过滤元件。没有如上述的传统的过滤器那样利用氩，而将一阵阵的 室内空气进入过滤器壳体内部，清除该过滤元件的外侧的SiO粉末。首先，该过滤器壳体在 真空条件下被取出并且位于该壳体的每一侧的阀被关闭以与壳体隔离。然后，该过滤器壳 体的顶部的阀被快速地打开以允许空气冲入该壳体。气流流过该元件，消除该元件的外表面的微粒。这种装置具有如下缺陷(i)该装置只能在完成一次运行后才能清扫，因为过滤 器壳体在清扫过程中必须被隔离；(ii)利用室内空气会潜在地导致发生快速的、不期望的 空气中的氧气与SiO微粒之间反应；(iii)脉冲反洗技术常常不能够完全充分地清除掉元 件的SiO层。理想的是开发一种具有较少的元件和较小的过滤器壳体的自清扫的真空过滤器 装置，不需要在用户设备中占用如此大的空间。

实用新型内容在这一方面，在详细解释至少一个本实用新型的实施例之强，应当理解的是，本实 用新型并不局限于将其应用于在下述说明或者示例性的附图中提出的详细结构或者元件 布局。除了那些被说明的之外，本实用新型具有能够以各种不同的方式实现或者执行的实 施例。同样地，应当理解，本文所采用的措辞和术语，以及抽象概念都是为了说明的目的，而 不应当被视为一种限制。根据本实用新型的过滤器装置克服了在上述的传统的过滤器装置中碰见的问 题。本实用新型的示例性实施方式包括一种用来用机械的方式在晶体生长过程中清除一 氧化硅的过滤器装置，该过滤器装置包括具有上部和下部的过滤器壳体；接近所述上部、 连接至所述过滤器壳体的过滤器固定台；接近所述下部、连接至所述过滤器壳体的清扫板 (sweep plate)；连接至所述过滤器固定台的多个过滤元件；和装配至所述清扫板的多个环 形刷，其中所述多个环形刷中的至少一个围绕所述多个过滤元件中的每一个。该过滤器壳 体的直径大约为1-2英尺。在本实用新型的示例性实施方式中，该过滤器装置还可包括在过滤器壳体的上部 装配的过滤器顶盖。在示例性的实施方式中，所述多个过滤元件包括12个过滤元件，所述 多个环形刷包括12个环形刷。所述多个过滤元件的每一个的直径大约为2-5英寸并由不 锈钢制成。例如，每个过滤元件可具有大约2. 375英寸的直径。在示例性的实施方式中，每个过滤元件借助环形过滤器锁可移除地连接至所述过 滤器固定台。所述多个环形刷的每一个可包括由尼龙、不锈钢、黄铜或者某种其它适当的材 料制成的刷毛。示例性的实施方式的过滤器装置可包括被配置来在所述过滤器壳体的顶部 和底部之间移动所述清扫板的执行器。该执行器可为气动执行器，并且该过滤器装置还可 包括向该执行器提供空气的入口和出口。本实用新型的其它实施方式包括一种用来用机械的方式在晶体生长过程中清除 一氧化硅的过滤器装置，该过滤器装置包括具有上部、下部和中心部的过滤器壳体；接近所 述上部、连接至所述过滤器壳体的过滤器安装台；连接至所述过滤器安装台的多个过滤元 件；和安装于所述过滤器壳体的中心的圆柱形刷，其中该圆柱形刷具有多个向外散射的刷 毛，所述刷毛与所述多个过滤元件的外部相接触。在示例性的实施方式中，驱动带被配置来 旋转所述多个过滤元件。该驱动带可由电机或者气动执行器所驱动。本实用新型的示例性实施方式包括一种用来用机械的方式在晶体生长过程中清 除一氧化硅的过滤器装置，该过滤器装置包括用来容纳所述过滤器装置的壳体装置；用 来在所述壳体装置内固定(mounting)多个过滤元件的固定装置；用机械的方式刮擦所述 多个过滤元件的外表面的刷装置；和用来沿着所述多个过滤元件的外表面清扫所述刷装置的清扫装置。作为选择，示例性的实施方式包括一种用来用机械的方式在晶体生长过程中清除 一氧化硅的过滤器装置，该过滤器装置包括用来容纳所述过滤器装置的壳体装置；用来 在所述壳体装置内固定多个过滤元件的固定装置；用机械的方式刮擦所述多个过滤元件的 外表面的刷装置；和用来旋转所述多个过滤元件以使所述外表面与所述刷装置接触的清扫装置。本实用新型的示例性的实施方式包括一种用机械的方式在晶体生长过程中清除 来自过滤器装置的一氧化硅的方法，该方法包括在壳体内装配多个过滤元件；用机械方 式刮擦所述多个过滤元件的外表面；和沿所述多个过滤元件的外表面挥动多个环形刷。该 方法还包括将多个环形刷连接至清扫板。在该实施方式中，沿所述多个过滤元件的外表面 挥动多个环形刷的步骤包括运行用来移动所述清扫板的执行器，以使所述多个环形刷沿所 述多个过滤元件的外表面的长度方向刮擦。本实用新型的示例性的实施方式包括一种用机械的方式在晶体生长过程中清除 来自过滤器装置的一氧化硅的方法，该方法包括在壳体内装配多个过滤元件；旋转所述 多个过滤元件，以使所述多个过滤元件的外表面与具有多个向外散射的刷毛的圆柱形刷接 触。该方法中的旋转所述多个过滤元件的步骤包括机动化(motorizing)连接至所述多个 过滤元件的驱动带或者链条。正如那些所属技术领域的技术人员会理解到的，为了执行本实用新型的一些目 的，本实用新型公开所基于的概念可轻易地作为其它结构、方法和系统的基础。因此，重要 的是，在不脱离本实用新型的精神和范围的范围内，权利要求被视为包括这样的等同结构。

图1为根据本实用新型的一个实施方式的真空过滤器装置的平面图；图2为图1的真空过滤器装置的下部的放大图；图3为图1的真空过滤器装置的截面图；图4为图1的真空过滤器装置的过滤器固定台的下侧的放大图；图5为根据本实用新型的预备实施例的透过真空过滤器装置的外壳而得到的平 面图；图6为图5的真空过滤器装置的顶视图；图7为透过图5的真空过滤器装置的外壳的上部得到的平面图。
具体实施方式
本实用新型的示例性的实施方式提供了一种真空过滤器装置，用机械方式清扫过 滤元件，以在晶体生长过程中清除该元件表面的一氧化硅。由于该装置需求的部件更少，因 此可降低生产该过滤器设备的成本。现在将参照附图描述一些优选实施方式，其中相同的 参考数字指示相同的所有的相同的部件。图1为根据本实用新型的具体实施方式
的真空过滤器装置100的平面图。在本实 用新型的示例性的实施方式中，真空过滤器装置100包括多个过滤元件105、过滤器固定台 (mounting plate) 110、清扫板(sweep plate) 115、移动清扫板115的气动执行器120和多个安装至清扫板115的环形的刷125。在本实用新型的示例性实施方式中，多个过滤元件 105于一端子处连接至过滤器固定台110。在本实用新型的示例性实施方式中，多个过滤元 件105可由不锈钢或者一些其它的适当的金属制成，过滤器固定台110可由铝、不锈钢或者 任何其它适当的材料制成。在一些实施例中，可能有8-12个过滤元件105来提供足够的表 面积，以不造成跨该过滤器的过大的压力差。多个过滤元件105中的每一个的直径近似为 2-5英寸，例如，直径大约为2. 375英寸，从而能够实现较小的过滤器壳体，正如下面将进一 步讨论的。图2为图1中的真空过滤器装置100的下部的放大图，详细示出了带有多个环形 刷125的清扫板115。在示例性的实施方式中，清扫板115包括用于多个过滤元件105的 孔，并且多个环形刷125中的一个围绕每个元件。在其它的实施方式中，过滤器装置100可 包括2个或者更多个的清扫板115和/或2个或者更多的围绕多个过滤元件105中的每一 个的环形刷125。在本实用新型的示例性的实施方式中，清扫板115可由铝、不锈钢或者任 何其它适当的材料制成，多个环形刷125的刷毛可由尼龙、黄铜、不锈钢或者任何其它适当 的材料制成。图3是图1的真空过滤器装置100的截面图。在本的实施方式中，多个环形刷125 中的每一个可手工操作地来清扫多个过滤元件105中的每一个。当每个不锈钢过滤元件 105的表面被刷时，SiO粉末很轻易地脱离掉。在使用时，清扫板115在多个过滤元件105 的长度方向上上下循环移动，以允许多个环形刷125清扫元件105的外表面。清扫板115 借助执行器120上下循环移动。如图3所示，过滤器装置100具有壳体330、顶盖335和用于清洁气体从装置100 流出的出口 340。在示例性的实施方式中，过滤器装置100还可包括用于含尘气体流入装 置100的入口(如图5所示)。典型地，过滤器壳体330应被在真空条件下操作。由于具有 更小的过滤元件105，因此，过滤器壳体也比上述的代表性的直径为2. 5英尺或者更大的传 统过滤器装置的壳体要小。本实用新型的过滤器壳体330的直径可为1-2英尺，例如，壳体 330的直径可为1. 5英尺。顶盖335还可包括减压阀口 342，被用来防止过滤器装置100发 生过压。装置100还可包括压力计(没有示出)，以使得用户能监控过滤器壳体100是否处 于压力之下。图4是图1的过滤器装置100的过滤器固定台110的下侧的放大图。在本实用新 型的示例性的实施方式中，进入/离开口 445的空气被用来提供运行气动执行器120需要 的空气。提供给执行器120的空气可穿过管450。在本实用新型的示例性的实施方式中，环 形过滤器锁(lock) 455被用来将多个过滤元件105中的每一个可移除地安装至过滤器固定 台110。将过滤元件105插入过滤器固定台110，然后将其扭曲以在环形过滤器锁455和过 滤器固定台110之间锁住它的突出部(tabs)或者耳状物(ears)(未示出)，通过这样来安 装每个过滤元件105。图5为根据本实用新型的预备实施例的透过真空过滤器装置500的外壳530而得 到的平面图。过滤器装置500包括过滤器壳体530、过滤器顶盖535、用来让清洁气体流出 装置500的出口 540和用来让含尘气体流入该装置的入口 560、多个过滤元件505、过滤器 固定台510和位于该过滤器壳体530的中心、具有向外散射的刷毛的中心圆柱形刷525。顶 盖535可利用卡子螺栓562连接至壳体530，卡子螺栓钩住顶盖535的标签为563的唇部。在示例性的实施方式中，可用螺帽564来将卡子螺栓562紧固到唇部563上。图6是图5的真空过滤器装置的顶视图。在该实施方式中，多个过滤元件505围 绕该中心刷525的外围成圆周排列，以使刷毛与过滤元件505的外表面接触。然后，每个过 滤元件505被旋转，以对元件505的整个外表面进行清扫。图7为透过图5的真空过滤器装置的外壳530的上部得到的平面图。在本实用新 型的示例性的实施方式中，如图7所示，当元件505被电机或者气动执行器565旋转时，刷 525对过滤元件505的整个外表面进行清扫。利用单个的驱动带或者链条570，将多个过滤 元件505中的每一个都连接上。当电机565转动时，多个过滤元件505发生旋转，并且它们 的外表面被中心刷525擦净。因此，本实用新型提供了真空过滤器装置100、500，采用机械的方式清扫多个过滤 元件，以从每个元件的外表面移除一氧化硅。根据本实用新型的真空过滤器装置的另外的 好处在于这些元件在晶体生长过程中可被擦净。因此，需要更少的元件并且可降低该装置 的成本。为了能够更好地理解本文的详细描述，并为了能更好地理解本实用新型对技术的 贡献，已经概括论述了本实用新型的某些而不是广泛的实施例。当然，还存在另外的下面将 要说明的本实用新型的实施例，这些实施例构成所附的权利要求的主题。从详细说明中可以得出本实用新型的许多特征和优势是明显的，因此，所附的权 利要求将要覆盖所有落入本实用新型的真实精神和范围的这类特征和优势。而且，由于所 属技术领域的技术人员可轻易地作出许多修正和改变，因此，并不期望将本实用新型限制 为举例说明和描述的确切的结构和操作，并且因此，所有适当的修正和等同替代都被诉诸 于落入本实用新型的范围。
权利要求1.一种用来用机械的方式在晶体生长过程中清除一氧化硅的过滤器装置，包括 具有上部和下部的过滤器壳体；接近所述上部、连接至所述过滤器壳体的过滤器固定台； 接近所述下部、连接至所述过滤器壳体的清扫板； 连接至所述过滤器固定台的多个过滤元件；和装配至所述清扫板的多个环形刷，其中所述多个环形刷中的至少一个围绕所述多个过 滤元件中的每一个。
2.如权利要求1所述的过滤器装置，还包括被配置来在所述过滤器壳体的顶部和底部 之间移动所述清扫板的执行器。
3.如权利要求1所述的过滤器装置，还包括于所述过滤器壳体的上部装配的过滤器顶盖ο
4.如权利要求1所述的过滤器装置，其中所述多个过滤元件包括12个过滤元件，所述 多个环形刷包括12个环形刷。
5.如权利要求2所述的过滤器装置，其中所述执行器为气动执行器，并且所述过滤器 装置还包括向所述执行器提供空气的入口和出口。
6.如权利要求1所述的过滤器装置，其中所述多个过滤元件中的每一个的直径大约为 2-5英寸。
7.如权利要求6所述的过滤器装置，其中所述多个过滤元件中的每一个的直径大约为 2. 375英寸。
8.如权利要求1所述的过滤器装置，其中所述多个环形刷中的每一个包括刷毛。
9.如权利要求8所述的过滤器装置，其中所述刷毛由尼龙、不锈钢或者黄铜制成。
10.如权利要求1所述的过滤器装置，其中所述多个过滤元件由不锈钢制成。
11.如权利要求1所述的过滤器装置，其中所述多个过滤元件中的每一个借助环形过 滤器锁可移除地连接至所述过滤器固定台。
12.如权利要求1所述的过滤器装置，其中所述过滤器壳体的直径为1-2英尺。
13.一种用来用机械的方式在晶体生长过程中清除一氧化硅的过滤器装置，包括 具有上部、下部和中心部的过滤器壳体；接近所述上部连接至所述过滤器壳体的过滤器安装台； 连接至所述过滤器安装台的多个过滤元件；和安装于所述过滤器壳体的中心的圆柱形刷，其中该圆柱形刷具有多个向外散射的刷 毛，所述刷毛与所述多个过滤元件的外部相接触。
14.如权利要求13所述的过滤器装置，还包括被配置来旋转所述多个过滤元件的驱动带ο
15.如权利要求13所述的过滤器装置，还包括被配置来旋转所述多个过滤元件的链条ο
16.如权利要求14所述的过滤器装置，还包括用来驱动所述驱动带的电机。
17.如权利要求14所述的过滤器装置，还包括用来驱动所述驱动带的气动执行器。
18.如权利要求13所述的过滤器装置，其中所述多个过滤元件的每一个的直径大约为 2-5英寸。
19.如权利要求18所述的过滤器装置，其中所述多个过滤元件的每一个的直径大约为 2. 375英寸。
20.一种用来用机械的方式在晶体生长过程中清除一氧化硅的过滤器装置，包括 用来容纳所述过滤器装置的壳体装置；用来在所述壳体装置内固定多个过滤元件的固定装置； 用机械的方式刮擦所述多个过滤元件的外表面的刷装置；和 用来沿着所述多个过滤元件的外表面清扫所述刷装置的清扫装置。
21.一种用来用机械的方式在晶体生长过程中清除一氧化硅的过滤器装置，包括 用来容纳所述过滤器装置的壳体装置；用来在所述壳体装置内固定多个过滤元件的固定装置；用机械的方式刮擦所述多个过滤元件的外表面的刷装置；和用来旋转所述多个过滤元件以使所述外表面与所述刷装置接触的清扫装置。
专利摘要一种用来用机械的方式在晶体生长过程中清除一氧化硅的过滤器装置，该过滤器装置具有过滤器壳体，连接至该过滤器壳体的过滤器固定台，连接至该过滤器壳体的清扫板，连接至所述过滤器固定台的多个过滤元件，和装配至该清扫板的多个环形刷，其中所述多个环形刷中的至少一个围绕所述多个过滤元件中的每一个。或者，一种用来用机械的方式在晶体生长过程中清除一氧化硅的过滤器装置，包括具有上部、下部和中心部的过滤器壳体，接近所述上部、连接至所述过滤器壳体的过滤器安装台，连接至所述过滤器安装台的多个过滤元件，和安装于所述过滤器壳体的中心的圆柱形刷，其中该圆柱形刷具有多个向外散射的刷毛，所述刷毛与所述多个过滤元件的外部相接触。
文档编号B01D46/42GK201776044SQ20102017963
公开日2011年3月30日 申请日期2010年4月20日 优先权日2009年4月21日
发明者韦布·理查德 申请人:斯必克公司