CN113136569A - 具有迷宫式密封结构的旋转装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有迷宫式密封结构的旋转装置，包括：具有反应腔的反应器、旋转轴、旋转盘、支撑筒、石墨托盘和加热组件，加热组件包括加热器、电极板和电极；密封板，设置在电极板的下端；其中，密封板与旋转盘之间形成第一迷宫密封结构，旋转盘与反应器的底壁之间形成第二迷宫密封结构。本发明通过在电极板的下端设置密封板，密封板与旋转盘之间形成第一迷宫密封结构，旋转盘与反应器的底壁之间形成第二迷宫密封结构，从而可以避免沉积物从密封板与旋转盘之间的间隙以及从旋转盘与反应器的底壁之间的间隙进入旋转机构内部而造成旋转机构的损坏。

Description

具有迷宫式密封结构的旋转装置
技术领域
本发明涉及化学气相沉积(CVD)设备领域，尤其涉及一种具有迷宫式密封结构的旋转装置。
背景技术
用于制备薄膜材料的CVD设备(例如MOCVD、SiC-CVD等设备)是一种集真空、高温、高速旋转等技术为一体的高科技装备。反应气体流经被加热的基片(即衬底，衬底放置在石墨托盘上进行加热)表面，发生化学反应生成GaN、AlN、SiC或其他材料的单晶薄膜。为保证衬底的温度和气流场的均匀性，石墨托盘需要高速旋转。
目前，现有技术中采用如图1所示的旋转装置，该旋转装置包括反应器1、石墨托盘2、支撑筒3、旋转盘4、旋转轴6和加热组件7，旋转轴6的一端伸至反应器1的反应腔内且设置有旋转盘4，旋转盘4上通过支撑筒3设置有石墨托盘2，加热组件7设置在支撑筒3内且位于石墨托盘2的下方，加热组件7包括加热器71、电极板72和电极73。
采用上述旋转装置，在反应过程中，除了衬底上产生沉积物，反应器1的侧壁11的内侧也会产生大量的沉积物，这些沉积物会因为设备的升降温而造成剥落形成片状或微粒状，掉落在反应器1的底壁12的内侧，有一部分可以通过真空泵抽走，有一部分则很容易通过上缝隙a和下缝隙b进入旋转机构内部。虽然这部分颗粒非常少，但这些颗粒的硬度值较大，一旦进入旋转机构，所造成的损害也就非常大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有迷宫式密封结构的旋转装置，以解决上述技术问题。
为此，本发明采用的一个技术方案是提供一种具有迷宫式密封结构的旋转装置，包括：
具有反应腔的反应器；
旋转轴，绕自身轴线可转动地设置，所述旋转轴的一端伸至所述反应腔内；
旋转盘，设置在所述旋转轴伸至所述反应腔内的一端；
支撑筒，设置在所述旋转盘上；
石墨托盘，设置在所述支撑筒上；
加热组件，设置在所述支撑筒内且位于所述石墨托盘的下方，包括加热器、电极板和电极，所述加热器设置在所述电极板的一侧，所述电极设置在所述电极板的另一侧且穿过所述旋转轴的中心孔；
密封板，设置在所述电极板的下端；
其中，所述密封板与所述旋转盘之间形成第一迷宫密封结构，所述旋转盘与所述反应器的底壁之间形成第二迷宫密封结构。
本发明的一实施例中，所述第一迷宫密封结构包括相互配合设置的多个第一环形凸起和多个第一环形凹槽，多个所述第一环形凸起沿所述旋转轴的直径方向间隔设置且设置于所述密封板和所述旋转盘中的一个，多个所述第一环形凹槽沿所述旋转轴的直径方向间隔设置且设置于所述密封板和所述旋转盘中的另一个，每个所述第一环形凸起伸入对应的所述第一环形凹槽内使得所述密封板和所述旋转盘之间形成第一蛇形通道。
本发明的一实施例中，多个所述第一环形凹槽设置于所述密封板的下表面，多个所述第一环形凸起设置于所述旋转盘的上表面。
本发明的一实施例中，所述旋转盘的上表面和所述密封板的下表面之间的间隙大于所述第一环形凸起与对应的所述第一环形凹槽之间的间隙。
本发明的一实施例中，所述第一蛇形通道靠近所述旋转轴的一端设置有第一进气口，气体由所述第一进气口进入所述第一蛇形通道并朝向所述第一蛇形通道远离所述旋转轴的一端流动。
本发明的一实施例中，所述第二迷宫密封结构包括相互配合设置的多个第二环形凸起和多个第二环形凹槽，多个所述第二环形凸起沿所述旋转轴的直径方向间隔设置且设置于所述反应器的底壁和所述旋转盘中的一个，多个所述第二环形凹槽沿所述旋转轴的直径方向间隔设置且设置于所述反应器的底壁和所述旋转盘中的另一个，每个所述第二环形凸起伸入对应的所述第二环形凹槽内使得所述反应器的底壁和所述旋转盘之间形成第二蛇形通道。
本发明的一实施例中，多个所述第二环形凹槽设置于所述旋转盘的下表面，多个所述第二环形凸起设置于所述反应器的底壁的内侧。
本发明的一实施例中，所述反应器的底壁的内侧和所述旋转盘的下表面之间的间隙大于所述第二环形凸起与对应的所述第二环形凹槽之间的间隙。
本发明的一实施例中，所述第二蛇形通道靠近所述旋转轴的一端设置有第二进气口，气体由所述第二进气口进入所述第二蛇形通道并朝向所述第二蛇形通道远离所述旋转轴的一端流动。
本发明的一实施例中，所述第一迷宫密封结构和所述第二迷宫密封结构均包括外筒和内筒，所述外筒套设于所述内筒的外侧，所述外筒的内侧壁设置有多个第三环形凹槽，多个所述第三环形凹槽沿所述外筒的轴向间隔设置，所述内筒的外侧壁设置有多个第三环形凸起，多个所述第三环形凸起沿所述内筒的轴向间隔设置，每个所述第三环形凸起伸至对应的所述第三环形凹槽内使得所述外筒和所述内筒之间形成第三蛇形通道；所述外筒轴向上的一端与所述密封板和所述旋转盘中的一个连接或者所述反应器的底壁和所述旋转盘中的一个连接，所述内筒轴向上的一端与所述密封板和所述旋转盘中的另一个连接或者所述反应器的底壁和所述旋转盘中的另一个连接。
本发明的有益之处在于：
区别于现有技术，应用本发明的技术方案，通过在电极板的下端设置密封板，密封板与旋转盘之间形成第一迷宫密封结构，旋转盘与反应器的底壁之间形成第二迷宫密封结构，从而可以避免沉积物从密封板与旋转盘之间的间隙以及从旋转盘与反应器的底壁之间的间隙进入旋转机构内部而造成旋转机构的损坏。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术中的旋转装置的剖视示意图；
图2是本发明一实施例中具有迷宫式密封结构的旋转装置的剖视示意图；
图3是本发明另一实施例中具有迷宫式密封结构的旋转装置的迷宫密封结构的剖视示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
参见图2-图3所示，本发明的一实施例中提供的一种具有迷宫式密封结构的旋转装置，包括：反应器1、石墨托盘2、支撑筒3、旋转盘4、密封板5、旋转轴6和加热组件7。反应器1具有反应腔。旋转轴6绕自身轴线可转动地设置，旋转轴6的一端伸至反应腔内。旋转盘4设置在旋转轴6伸至反应腔内的一端。支撑筒3设置在旋转盘4上。石墨托盘2设置在支撑筒3上。加热组件7设置在支撑筒3内且位于石墨托盘2的下方，包括加热器71、电极板72和电极73，加热器71设置在电极板72的一侧，电极73设置在电极板72的另一侧且穿过旋转轴6的中心孔。密封板5设置在电极板72的下端。其中，密封板5与旋转盘4之间形成第一迷宫密封结构，旋转盘4与反应器1的底壁12之间形成第二迷宫密封结构。
上述具有迷宫式密封结构的旋转装置，通过在电极板72的下端设置密封板5，密封板5与旋转盘4之间形成第一迷宫密封结构，旋转盘4与反应器1的底壁12之间形成第二迷宫密封结构，从而可以避免沉积物从密封板5与旋转盘4之间的间隙以及从旋转盘4与反应器1的底壁12之间的间隙进入旋转机构内部而造成旋转机构的损坏。
本发明的一实施例中，第一迷宫密封结构包括相互配合设置的多个第一环形凸起41和多个第一环形凹槽51，多个第一环形凸起41沿旋转轴6的直径方向间隔设置且设置于密封板5和旋转盘4中的一个，多个第一环形凹槽51沿旋转轴6的直径方向间隔设置且设置于密封板5和旋转盘4中的另一个，每个第一环形凸起41伸入对应的第一环形凹槽51内使得密封板5和旋转盘4之间形成第一蛇形通道。
具体到实施例中，多个第一环形凹槽51设置于密封板5的下表面，多个第一环形凸起41设置于旋转盘4的上表面。
进一步地，旋转盘4的上表面和密封板5的下表面之间的间隙大于第一环形凸起41与对应的第一环形凹槽51之间的间隙。如此，可以存储掉落的颗粒。
进一步地，第一蛇形通道靠近旋转轴6的一端设置有第一进气口，气体由第一进气口进入第一蛇形通道并朝向第一蛇形通道远离旋转轴6的一端流动。
本发明的一实施例中，第二迷宫密封结构包括相互配合设置的多个第二环形凸起121和多个第二环形凹槽42，多个第二环形凸起121沿旋转轴6的直径方向间隔设置且设置于反应器1的底壁12和旋转盘4中的一个，多个第二环形凹槽42沿旋转轴6的直径方向间隔设置且设置于反应器1的底壁12和旋转盘4中的另一个，每个第二环形凸起121伸入对应的第二环形凹槽42内使得反应器1的底壁12和旋转盘4之间形成第二蛇形通道。
具体到实施例中，多个第二环形凹槽42设置于旋转盘4的下表面，多个第二环形凸起121设置于反应器1的底壁12的内侧。
进一步地，反应器1的底壁12的内侧和旋转盘4的下表面之间的间隙大于第二环形凸起121与对应的第二环形凹槽42之间的间隙。如此，可以存储掉落的颗粒。
进一步地，第二蛇形通道靠近旋转轴6的一端设置有第二进气口，气体由第二进气口进入第二蛇形通道并朝向第二蛇形通道远离旋转轴6的一端流动。
本发明的另一实施例中，第一迷宫密封结构和第二迷宫密封结构均包括外筒9和内筒8，外筒9套设于内筒8的外侧，外筒9的内侧壁设置有多个第三环形凹槽，多个第三环形凹槽沿外筒9的轴向间隔设置，内筒8的外侧壁设置有多个第三环形凸起，多个第三环形凸起沿内筒8的轴向间隔设置，每个第三环形凸起伸至对应的第三环形凹槽内使得外筒9和内筒8之间形成第三蛇形通道。外筒9轴向上的一端与密封板5和旋转盘4中的一个连接或者反应器1的底壁12和旋转盘4中的一个连接，内筒8轴向上的一端与密封板5和旋转盘4中的另一个连接或者反应器1的底壁12和旋转盘4中的另一个连接。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种具有迷宫式密封结构的旋转装置，其特征在于，包括：
具有反应腔的反应器；
旋转轴，绕自身轴线可转动地设置，所述旋转轴的一端伸至所述反应腔内；
旋转盘，设置在所述旋转轴伸至所述反应腔内的一端；
支撑筒，设置在所述旋转盘上；
石墨托盘，设置在所述支撑筒上；
加热组件，设置在所述支撑筒内且位于所述石墨托盘的下方，包括加热器、电极板和电极，所述加热器设置在所述电极板的一侧，所述电极设置在所述电极板的另一侧且穿过所述旋转轴的中心孔；
密封板，设置在所述电极板的下端；
其中，所述密封板与所述旋转盘之间形成第一迷宫密封结构，所述旋转盘与所述反应器的底壁之间形成第二迷宫密封结构。
2.根据权利要求1所述的具有迷宫式密封结构的旋转装置，其特征在于，所述第一迷宫密封结构包括相互配合设置的多个第一环形凸起和多个第一环形凹槽，多个所述第一环形凸起沿所述旋转轴的直径方向间隔设置且设置于所述密封板和所述旋转盘中的一个，多个所述第一环形凹槽沿所述旋转轴的直径方向间隔设置且设置于所述密封板和所述旋转盘中的另一个，每个所述第一环形凸起伸入对应的所述第一环形凹槽内使得所述密封板和所述旋转盘之间形成第一蛇形通道。
3.根据权利要求2所述的具有迷宫式密封结构的旋转装置，其特征在于，多个所述第一环形凹槽设置于所述密封板的下表面，多个所述第一环形凸起设置于所述旋转盘的上表面。
4.根据权利要求3所述的具有迷宫式密封结构的旋转装置，其特征在于，所述旋转盘的上表面和所述密封板的下表面之间的间隙大于所述第一环形凸起与对应的所述第一环形凹槽之间的间隙。
5.根据权利要求2所述的具有迷宫式密封结构的旋转装置，其特征在于，所述第一蛇形通道靠近所述旋转轴的一端设置有第一进气口，气体由所述第一进气口进入所述第一蛇形通道并朝向所述第一蛇形通道远离所述旋转轴的一端流动。
6.根据权利要求1所述的具有迷宫式密封结构的旋转装置，其特征在于，所述第二迷宫密封结构包括相互配合设置的多个第二环形凸起和多个第二环形凹槽，多个所述第二环形凸起沿所述旋转轴的直径方向间隔设置且设置于所述反应器的底壁和所述旋转盘中的一个，多个所述第二环形凹槽沿所述旋转轴的直径方向间隔设置且设置于所述反应器的底壁和所述旋转盘中的另一个，每个所述第二环形凸起伸入对应的所述第二环形凹槽内使得所述反应器的底壁和所述旋转盘之间形成第二蛇形通道。
7.根据权利要求6所述的具有迷宫式密封结构的旋转装置，其特征在于，多个所述第二环形凹槽设置于所述旋转盘的下表面，多个所述第二环形凸起设置于所述反应器的底壁的内侧。
8.根据权利要求7所述的具有迷宫式密封结构的旋转装置，其特征在于，所述反应器的底壁的内侧和所述旋转盘的下表面之间的间隙大于所述第二环形凸起与对应的所述第二环形凹槽之间的间隙。
9.根据权利要求6所述的具有迷宫式密封结构的旋转装置，其特征在于，所述第二蛇形通道靠近所述旋转轴的一端设置有第二进气口，气体由所述第二进气口进入所述第二蛇形通道并朝向所述第二蛇形通道远离所述旋转轴的一端流动。
10.根据权利要求1所述的具有迷宫式密封结构的旋转装置，其特征在于，所述第一迷宫密封结构和所述第二迷宫密封结构均包括外筒和内筒，所述外筒套设于所述内筒的外侧，所述外筒的内侧壁设置有多个第三环形凹槽，多个所述第三环形凹槽沿所述外筒的轴向间隔设置，所述内筒的外侧壁设置有多个第三环形凸起，多个所述第三环形凸起沿所述内筒的轴向间隔设置，每个所述第三环形凸起伸至对应的所述第三环形凹槽内使得所述外筒和所述内筒之间形成第三蛇形通道；所述外筒轴向上的一端与所述密封板和所述旋转盘中的一个连接或者所述反应器的底壁和所述旋转盘中的一个连接，所述内筒轴向上的一端与所述密封板和所述旋转盘中的另一个连接或者所述反应器的底壁和所述旋转盘中的另一个连接。
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