[实用新型]真空过滤器装置

说明书

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SiO2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。