CN101447414B - 耐真空及高压有气体保护的可移动密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐真空及高压有气体保护的可移动密封装置，其特征是：装置与密封腔体的结合部位由O型圈密封，上下移动由连接移动机械部分的精抛光的不锈钢旋转升降轴完成，不锈钢旋转升降轴与外壁之间采用两组Y型密封圈进行密封，每组Y型圈可以独立完成对高压和真空的保持，当下方有高压存在时，由于压力的作用会使两组Y型圈中的朝下的一个向外扩张，从而紧贴外套和提拉杆的表面，压力越大，密封圈的接触面积就越大，结合的越紧密阻止气体流出。真空时则相反，两组密封圈中的上边的一只则起到密封作用。若气体有微漏时，有毒有害气体会随保护气体流入尾气，防止污染环境。

Description

耐真空及高压有气体保护的可移动密封装置

技术领域

本发明涉及半导体工业机械制造设备元部件技术领域，具体指一种能耐真空及高压有气体保护的可移动密封装置。

技术背景

半导体材料和器件的生长制作已经有多年历史，由于其特殊要求，比如洁净度、真空、高压以及特种气体使用等等对半导体机械的设计制造使用提出了更高更复杂的要求。比如II-IV族化合物半导体的富汞生长，材料的生长温度达到470℃左右，而融化所需温度更是达到500℃以上，在这个温度下，母液中富汞的蒸汽压达到接近10atm.，生长过程中为了不使母液沸腾还需要腔体内充入高压氢气或者惰性气体，氢气是一种可燃危险气体，若腔体密封不好会导致腔体内的氢气和汞蒸汽流出，从而严重污染环境。在生长之前装样取样则需要抽真空使生长腔体中不存在大气中的水分和灰尘，生长过程中更是需要升降样品，以上的种种要求单独实现并不困难，如果同时需要一种装置完全满足这些条件却提出了一个难题。工业中一般要求的密封方式采用的O型圈方式较多，也有油封或者其他密封方式，但是O型圈无法满足多次升降的要求，而且密封圈的材料一般易掉落杂质污染腔体和腔体中高纯材料。油封由于密封油脂的挥发更是无法满足上述要求。同时，上述方法无法解决腔体内部有害气体泄露的问题，氢气是易燃易爆气体，而汞蒸汽则会严重污染环境，一旦发生泄露，将会对生产安全和环境构成重大威胁。

发明内容

鉴于上述半导体材料生产用机械提出的复杂的要求，本发明提出了一种能耐真空及高压有气体保护的可移动密封装置。

本发明的装置如图1所示，该装置既能满足真空、高压的密封要求，还能够进行上下移动，并且能够阻止有害气体的泄露。该装置的工作原理是：当系统抽真空的时候由下Y型密封圈6的上圈完成密封作用，当抽真空的时候，腔体内压力要小于外部压力，这样受到气体压力的影响，下Y型密封圈6的上圈就会朝外膨胀，里圈紧贴不锈钢旋转升降轴1，外圈则会紧贴外不锈钢套2，真空度越高下Y型密封圈6和二者之间的密封程度越好；反之，若腔体内加压，则下Y型密封圈6的下圈起到密封作用。上Y型密封圈3主要起到对保护气体的密封作用，原理与Y型密封圈6相同。装置与密封高压腔体9的结合部位不锈钢连接平台8由O型圈7来密封。

采用这种密封方法后，半导体材料生产用机械主要由一下几个方面的改进：

a)机械运动灵活性增加，可以在高温状态下对该腔体内部件实现上下、旋转功能，并不会对腔体的密封造成影响，也不会造成腔体内有害气体泄露；

b)增加了保护气体。再好的密封技术也无法完全阻止气体的逸出，可燃可爆以及对人体危险的气体都会对环境造成影响，本装置增加了泄露气体保护装置，这样即使腔体内有害气体有微量泄露的情况下也不会污染环境。

c)采用聚四氟乙烯制作的Y型密封圈3和6有非常好的耐磨性能，在机械部件运动的情形下也不易掉落杂质和碎屑，保证了腔体内洁净材料的纯度。

附图说明

图1：耐真空及高压有气体保护的可移动密封装置结构原理图；

图中：

1——不锈钢旋转升降轴；

2——不锈钢外套；

3——上Y型密封圈；

4——保护气体进气管；

5——保护气体出气管；

6——下Y型密封圈；

7——O型密封圈；

8——不锈钢连接平台；

9——高压腔体。

具体实施方式

1)该装置是为满足高纯和高压环境的要求设计，一般而言，装置中不锈钢旋转升降轴1和不锈钢外套2都需要采用优质不锈钢1Cr18Ni9Ti制作，并且不锈钢旋转升降轴1的外表面以及不锈钢外套2的内表面需要进行精细抛光，要求表面粗糙度低于1微米，以使Y型密封圈3和6与两者紧密结合，达到最好的密封效果；

2)上Y型密封圈3和下Y型密封圈6组合之间需要用聚四氟乙烯圈隔开，以保证密封效果，选用聚四氟乙烯是为了防止在(1)升降旋转拉杆运动时既不会而这摩擦产生划痕也不会因为掉落残渣污染腔体。在上Y型密封圈3上边同样需要用聚四氟乙烯材料制作压圈，用于紧压上Y型密封圈，然后用不锈钢压圈压住聚四氟乙烯圈，紧固在不锈钢外套2上。

3)上Y型密封圈3与下Y型密封圈6的两个Y型圈要背向放置，这样才会起到应有的密封作用。

4)保护气体管道均采用EP级不锈钢管道，保证洁净度的同时可以承受较高压力。管道接头需采用VCR连接方式，该种连接方式可以拆卸并能够保证高压下的气密性。

Claims (2)

1.一种耐真空及高压有气体保护的可移动密封装置，它由能够上下升降和旋转的不锈钢旋转升降轴(1)、上Y型密封圈(3)和下Y型密封圈(6)、O型密封圈(7)、不锈钢外套(2)和保护气体进气管(4)与保护气体出气管(5)构成，其特征在于：所述的不锈钢旋转升降轴(1)和不锈钢外套(2)采用1Cr18Ni9Ti不锈钢材料，不锈钢旋转升降轴(1)的外表面和不锈钢外套(2)的内表面的表面粗糙度低于1微米；所述的装置通过O型密封圈(7)与高压腔体(9)上的不锈钢连接平台(8)之间实现密封连接；不锈钢旋转升降轴(1)与不锈钢外套(2)之间由上Y型密封圈(3)和下Y型密封圈(6)来密封，所述的上Y型密封圈(3)和下Y型密封圈(6)各有两个背向放置的Y形密封圈组成；不锈钢外套(2)上安装有能够通保护气体的进气管(4)和出气管(5)，保护气体的进气管(4)和保护气体的出气管(5)均位于上Y型密封圈(3)和下Y型密封圈(6)之间。

2.根据权利要求1所述的一种耐真空及高压有气体保护的可移动密封装置，其特征在于：所述的上Y型圈(3)和下Y型密封圈(6)中间用聚四氟乙烯圈隔开。

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