CN113606337A - 一种石英筒内圆高真空密封结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及密封技术领域。一种石英筒内圆高真空密封结构，包括石英筒，还包括上下设置的顶盖支撑环以及顶盖，所述顶盖支撑环设有支撑在所述石英筒上口的外沿；所述顶盖支撑环的外边缘与所述顶盖的外边缘围成一压缩槽，所述压缩槽内安装有一密封圈，所述密封圈抵住所述石英筒的内壁；所述压缩槽的纵向宽度从外至内递减；所述顶盖支撑环与所述顶盖之间通过用于调节两者纵向间距的螺钉相连，且所述螺钉用于夹紧所述密封圈。本专利提供了一种适用于碳化硅炉晶体生长炉的高真空要求的石英筒内圆密封性结构。保证了高真空密封要求和密封圈高温环境的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及密封技术领域，具体是石英筒内圆密封结构。
背景技术
碳化硅晶体生长炉采用石英筒做主腔室已成为行业主流，必需对石英筒高真空密封进行结构设计。石英筒脆性材料，如何避免密封件的高温失效，密封的可靠性，都是设计要面对的问题。目前市场上既有双层石英筒水冷夹层构造，结构比较复杂；也有单层石英筒结构，但是现有的单层石英筒结构安装复杂，且对密封件高温保护不够。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种石英筒内圆高真空密封结构，以解决以上至少一个技术问题。
为了达到上述目的，本发明提供了一种石英筒内圆高真空密封结构，包括石英筒，其特征在于，还包括上下设置的顶盖支撑环以及顶盖，所述顶盖支撑环设有支撑在所述石英筒上口的外沿；
所述顶盖支撑环的外边缘与所述顶盖的外边缘围成一压缩槽，所述压缩槽内安装有一密封圈，所述密封圈抵住所述石英筒的内壁；
所述压缩槽的纵向宽度从外至内递减；
所述顶盖支撑环与所述顶盖之间通过用于调节两者纵向间距的螺钉相连，且所述螺钉用于夹紧所述密封圈。
本专利提供了一种适用于碳化硅炉晶体生长炉的高真空要求的石英筒内圆密封性结构。通过优化密封结构，结构简单，便于安装操作，也保证了密封效果。
采用顶盖支撑环与顶盖可分离的结构，密封圈可以轻松的装入压缩槽内，保证了O型圈形状稳定性。通过压缩槽的结构设计，增加有效密封面宽度，保证密封有效性。
进一步优选的，所述密封圈是O型圈。
便于压缩密封。
进一步优选的，所述螺钉与所述顶盖支撑环转动连接，所述螺钉与所述顶盖螺纹连接。
便于通过螺钉的旋转，实现顶盖与螺钉支撑环纵向间距的调整。
进一步优选的，所述顶盖支撑环包括一环状体，所述环状体设有向下延伸的环状突起，以所述环状突起的下端面为所述压缩槽的上端面；
所述环状体位于所述环状突起外侧区域为所述外沿。
便于实现对密封圈的压缩。
进一步优选的，所述环状突起的下断面为从外至内倾斜向下的锥形面。
便于压缩密封圈。
进一步优选的，所述顶盖包括盖体，所述盖体设有向上延伸的环状凸台，所述环状凸台位于所述环状突起的内侧，所述环状凸台与所述环状突起滑动连接；
所述环状凸台上开设有用于连接螺钉的连接孔。
便于顶盖与顶盖支撑环的相互配合。
进一步优选的，所述盖体位于所述环状凸台外侧的上表面为从外至内倾斜向上的锥形面。
便于压缩密封圈。
进一步优选的，所述顶盖内设有水冷通道。
水冷的设计，O型圈的工作环境温度不超温，提高了可靠性，保证了使用寿命。
进一步优选的，所述顶盖还包括上下设置上部以及下部，所述上部与所述下部焊接相连围成所述水冷通道；
所述上部以及所述下部中央开设有圆孔，所述上部与所述下部的圆孔的内侧焊接固定有一筒口部；
所述顶盖还包括外罩，所述外罩焊接固定在所述筒口部的外围，所述外罩与所述上部焊接相连，所述外罩与筒口部之间的间隙与所述水冷通道导通。
便于实现顶盖的水冷。保证了密封圈高温环境的使用寿命。
进一步优选的，所述下部设有向内延伸的台阶，所述台阶支撑所述上部。便于实现上部与下部焊接时的预定位。
进一步优选地，所述顶盖支撑环的材质是铝合金，所述顶盖的材质为不锈钢；
所述顶盖支撑环的环状突起的外壁与石英筒的内壁之间的间隙为1.427mm-1.509mm；
所述顶盖的外壁与所述石英筒的内壁之间的间隙为1.427mm-1.509mm。
石英管材料高纯石英材料，热稳定性好，受热几乎不变形；石英管管材直径偏差大，壁厚受成本影响不能做的很厚；为了保证顶盖支撑环及顶盖受热膨胀变形不撑到石英筒，造成石英筒损坏，通过单边间隙大到1.5mm；正常金属轴孔配合间隙要小很多，同样基准尺寸轴孔选配合公差D10/d9，孔和轴的外径差值不大于0.8mm。
附图说明
图1为本发明的一种剖视图；
图2为本发明局部放大图。
其中，1为石英筒，2为顶盖，3为密封圈，4为顶盖支撑环，5为螺钉。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
参见图1至图2，具体实施例1：一种石英筒内圆高真空密封结构，包括石英筒1，还包括上下设置的顶盖支撑环4以及顶盖2，顶盖支撑环4设有支撑在石英筒1上口的外沿；顶盖支撑环4的外边缘与顶盖2的外边缘围成一压缩槽，压缩槽内安装有一密封圈3，密封圈3抵住石英筒1的内壁；压缩槽的纵向宽度从外至内递减；顶盖支撑环4与顶盖2之间通过用于调节两者纵向间距A的螺钉5相连，且螺钉5用于夹紧密封圈3。本专利通过优化密封结构，结构简单，便于安装操作，也保证了密封效果。采用顶盖支撑环4与顶盖2可分离的结构，密封圈3可以轻松的装入压缩槽内，保证了O型圈形状稳定性。通过压缩槽的结构设计，增加有效密封面宽度，保证密封有效性。
密封圈3是O型圈。便于压缩密封。
螺钉5与顶盖支撑环4转动连接，螺钉5与顶盖2螺纹连接。便于通过螺钉5的旋转，实现顶盖2与螺钉5支撑环纵向间距的调整。顶盖支撑环上开设有用于转动连接螺钉的通孔。
顶盖支撑环4包括一环状体，环状体设有向下延伸的环状突起，以环状突起的下端面为压缩槽的上端面；环状体位于环状突起外侧区域为外沿。便于实现对密封圈3的压缩。环状突起的下断面为从外至内倾斜向下的锥形面。便于压缩密封圈3。
顶盖2包括盖体，盖体设有向上延伸的环状凸台，环状凸台位于环状突起的内侧，环状凸台与环状突起滑动连接；环状凸台上开设有用于连接螺钉5的连接孔。连接孔为盲孔螺纹孔。便于顶盖2与顶盖支撑环4的相互配合。螺钉依次穿过环状体与环状凸台螺纹连接。便于透过环状体与环状凸台之间的间隙获知压缩量。环状体的内径大于环状凸台的内径。便于对间隙处的防尘处理。将特定厚度的标尺插入环状体与环状凸台之间的间隙，进而调节顶盖支撑环与顶盖之间的间隙。
盖体与石英筒的桶口之间夹设有石墨纸。石墨纸的厚度为0.1-0.2mm。通过石墨纸避免金属与石英筒的的直接接触，以免造成撞击损坏。
盖体位于环状凸台外侧的上表面为从外至内倾斜向上的锥形面。便于压缩密封圈3。
顶盖2内设有水冷通道。水冷的设计，O型圈的工作环境温度不超温，提高了可靠性，保证了使用寿命。
顶盖2还包括上下设置上部以及下部，上部与下部焊接相连围成水冷通道；上部以及下部中央开设有圆孔，上部与下部的圆孔的内侧焊接固定有一筒口部；顶盖2还包括外罩，外罩焊接固定在筒口部的外围，外罩与上部焊接相连，外罩与筒口部之间的间隙与水冷通道导通。便于实现顶盖2的水冷。下部设有向内延伸的台阶，台阶支撑上部。便于实现上部与下部焊接时的预定位。
进一步优选地，顶盖支撑环的材质是铝合金，顶盖的材质为不锈钢；
顶盖支撑环的环状突起的外壁与石英筒的内壁之间的间隙为1.427mm-1.509mm；
顶盖的外壁与石英筒的内壁之间的间隙为1.427mm-1.509mm。
石英管材料高纯石英材料，热稳定性好，受热几乎不变形；石英管管材直径偏差大，壁厚受成本影响不能做的很厚；为了保证顶盖支撑环及顶盖受热膨胀变形不撑到石英筒，造成石英筒损坏，通过单边间隙大到1.5mm。同时，还可以保证大气压对密封圈的作用力。正常金属轴孔配合间隙要小很多，同样基准尺寸轴孔选配合公差D10/d9，孔和轴的外径差值不大于0.8mm。
顶盖支撑环的环状突起的下端面与石英筒的内壁围成第一夹角；
盖体位于环状凸台外侧的上表面为从外至内倾斜向上的锥形面与石英筒的内壁围成第二夹角，第一夹角大于第二夹角。第一夹角优选为85°，第二夹角优选为60°。
通过将第二夹角加大，便于提供了密封圈与石英筒接触侧的纵向长度的加大程度。通过第一夹角，便于给予大气压对于密封圈的作用力，进而实现大气压与盖体以及顶盖支撑环间隙调节的作用力对密封圈的夹紧，进而实现密封圈与石英筒接触侧的纵向长度的加大。
密封圈压缩过程中，通过调整逐步减小顶盖支撑环4与顶盖2之间的纵向间距，密封圈从预紧状态压缩到填充状态，此时压缩槽的梯形断面区域等于密封圈的截面积；进一步减小顶盖支撑环4与顶盖2之间的纵向间距，密封圈也逐渐从填充状态压缩到工作状态，保证了O型圈的压缩量。
螺钉与顶盖支撑环转动连接，螺钉的头部设有径向延伸的定位标识。顶盖支撑环上设有用于螺钉旋转程度的角度刻度线。便于控制螺钉旋转至特定角度，保证对密封圈的压缩量。螺钉的外壁上焊接固定有限位环。顶盖支撑环上开设有周向排布的盲孔。定位柱插过限位环与盲孔。实现螺钉的防松控制。
有益效果：提供了一种适用于碳化硅炉晶体生长炉的高真空要求的石英筒内圆密封性结构。保证了高真空密封要求和密封圈高温环境的使用寿命。
通过顶盖的水冷通道可以对密封圈进行冷却，水冷的设计，密封圈的工作环境温度不超温，提高了可靠性，保证了使用寿命。安装时由于顶盖与顶盖支撑环是分开设计，套密封圈时不用撑开很大，可以轻松套在顶盖的密封圈安装区域，保证了密封圈形状稳定性，不用等待密封圈的回弹或者可能破坏密封圈原始状态的造成密封不可靠的风险。
实际使用中高真空可以到10E-5Pa，密封圈的温度在70℃以下。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种石英筒内圆高真空密封结构，包括石英筒，其特征在于，还包括上下设置的顶盖支撑环以及顶盖，所述顶盖支撑环设有支撑在所述石英筒上口的外沿；
所述顶盖支撑环的外边缘与所述顶盖的外边缘围成一压缩槽，所述压缩槽内安装有一密封圈，所述密封圈抵住所述石英筒的内壁；
所述压缩槽的纵向宽度从外至内递减；
所述顶盖支撑环与所述顶盖之间通过用于调节两者纵向间距的螺钉相连，且所述螺钉用于夹紧所述密封圈。
2.根据权利要求1所述的一种石英筒内圆高真空密封结构，其特征在于：所述密封圈是O型圈。
3.根据权利要求1所述的一种石英筒内圆高真空密封结构，其特征在于：所述螺钉与所述顶盖支撑环转动连接，所述螺钉与所述顶盖螺纹连接。
4.根据权利要求1所述的一种石英筒内圆高真空密封结构，其特征在于：所述顶盖支撑环包括一环状体，所述环状体设有向下延伸的环状突起，以所述环状突起的下端面为所述压缩槽的上端面；
所述环状体位于所述环状突起外侧区域为所述外沿。
5.根据权利要求4所述的一种石英筒内圆高真空密封结构，其特征在于：所述环状突起的下断面为从外至内倾斜向下的锥形面。
6.根据权利要求4所述的一种石英筒内圆高真空密封结构，其特征在于：所述顶盖包括盖体，所述盖体设有向上延伸的环状凸台，所述环状凸台位于所述环状突起的内侧，所述环状凸台与所述环状突起滑动连接；
所述环状凸台上开设有用于连接螺钉的连接孔。
7.根据权利要求6所述的一种石英筒内圆高真空密封结构，其特征在于：所述盖体位于所述环状凸台外侧的上表面为从外至内倾斜向上的锥形面。
8.根据权利要求1所述的一种石英筒内圆高真空密封结构，其特征在于：所述顶盖内设有水冷通道。
9.根据权利要求8所述的一种石英筒内圆高真空密封结构，其特征在于：所述顶盖还包括上下设置上部以及下部，所述上部与所述下部焊接相连围成所述水冷通道；
所述上部以及所述下部中央开设有圆孔，所述上部与所述下部的圆孔的内侧焊接固定有一筒口部；
所述顶盖还包括外罩，所述外罩焊接固定在所述筒口部的外围，所述外罩与所述上部焊接相连，所述外罩与筒口部之间的间隙与所述水冷通道导通；
所述下部设有向内延伸的台阶，所述台阶支撑所述上部。
10.根据权利要求9所述的一种石英筒内圆高真空密封结构，其特征在于：所述顶盖支撑环的材质是铝合金材料，所述顶盖的材质为不锈钢材料；
所述顶盖支撑环的环状突起的外壁与石英筒的内壁之间的间隙为1.427mm-1.509mm；
所述顶盖的外壁与所述石英筒的内壁之间的间隙为1.427mm-1.509mm。
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