CN113874643A - 旋转接头 - Google Patents

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Abstract

旋转接头(1)的各机械密封装置(7)具有：第一轴侧密封环(71)及第二轴侧密封环(72)，它们安装于轴体(5)；以及第一壳体侧密封环(73)及第二壳体侧密封环(74)，它们安装于壳体(2)。第一轴侧密封环(71)和第二轴侧密封环(72具有彼此在轴向上相对且接触的接触面(71b、72b)，在两个接触面(71b、72b)形成有用于构成将第二外侧流路(32)和第二内侧流路(62)连结的第二连通流路(42)的槽(421c、421d)。

Description

旋转接头
技术领域
本发明涉及一种旋转接头。
背景技术
旋转接头用于将固定侧部件的流路和旋转侧部件的流路连接。例如，在用于进行半导体晶圆的表面研磨处理的CMP装置(Chemical Mechanical Polishing装置)中，研磨液、加压用空气、清洗水、纯水、喷气用空气、研磨残渣液等作为被密封流体而在旋转侧部件(旋转台或顶环)与对其进行支撑的固定侧部件(CMP装置主体)之间流动。为了使这种被密封流体不混合而在所述旋转侧部件与所述固定侧部件之间流动，需要在将上述部件之间连接的接头部设置多个独立的流体通路。因此，作为这种接头部，例如使用专利文献1公开的多端口式的旋转接头。
专利文献1的旋转接头具有：筒形的壳体；旋转体，其在壳体内设置为能够旋转；以及多个机械密封件，它们在壳体与旋转体之间的环状空间，在轴向上排列设置。在壳体形成有沿径向贯通的多个壳体侧通路。在旋转体以在旋转体的外周侧开口的方式形成有与壳体侧通路相同数量的旋转体侧通路。
各机械密封件具有：静止密封环，其安装于壳体；以及旋转密封环，其与旋转体一体旋转，旋转密封环相对于静止密封环滑动。在轴向上相邻的旋转密封环彼此之间，套筒外嵌固定于旋转体，在该套筒形成有用于构成将一个壳体侧通路和一个旋转体侧通路连结的连通流路的贯通孔。
专利文献1：日本特开2012-97761号公报
发明内容
关于所述旋转接头，需要在轴向上相邻的旋转密封环彼此之间配置形成有用于构成连通流路的贯通孔的套筒。因此，如果连通流路的个数(端口数)增加，则存在如下问题，即，旋转接头的轴向上的全长增大，无法通过CMP装置而搭载旋转接头。
为了解决所述问题，考虑去除套筒而在一个旋转密封环加工出贯通孔。然而，在该情况下，需要在旋转密封环开设贯通孔的加工，因此在旋转密封环的材质是碳化硅(SiC)等难加工材料的情况下，贯通孔的加工精度容易产生波动。
本发明就是鉴于上述情形而提出的，其目的在于提供一种旋转接头，即使端口数增加也能够抑制轴向上的全长增大，并且能够抑制端口的加工精度产生波动。
(1)本发明的旋转接头具有：筒形的壳体，在其内周侧开口而形成有供被密封流体流动的多个外侧流路；轴体，其以能够相对旋转的方式设置于所述壳体内，在外周侧开口而形成有供被密封流体流动的多个内侧流路；以及多个机械密封装置，它们在轴向上排列配置于在所述壳体与所述轴体之间形成的环状空间，所述各机械密封装置具有：第一壳体侧密封环，其安装于所述壳体；第一轴侧密封环，其以与所述第一壳体侧密封环的轴向一侧相邻的方式安装于所述轴体，相对于所述第一壳体侧密封环相对地滑动；第二轴侧密封环，其以与所述第一轴侧密封环的所述轴向一侧相邻的方式安装于所述轴体；以及第二壳体侧密封环，其以与所述第二轴侧密封环的所述轴向一侧相邻的方式安装于所述壳体，相对于所述第二轴侧密封环相对地滑动，所述第一轴侧密封环以及所述第二轴侧密封环具有彼此在轴向上相对且接触的接触面，在所述第一轴侧密封环以及所述第二轴侧密封环的两个接触面中的至少一个接触面，形成有用于构成将一个所述外侧流路和一个所述内侧流路连结的连通流路的槽。
关于以上述方式构成的旋转接头，各机械密封装置的第一轴侧密封环以及第二轴侧密封环具有彼此在轴向上相对且接触的接触面，在上述接触面中的至少一者形成有用于构成将一个外侧流路和一个内侧流路连结的连通流路的槽。由此，无需在第一轴侧密封环与第二轴侧密封环之间设置如以往那样形成有贯通孔的套筒，因此即使增加连通流路的个数(端口数)也能够抑制轴向上的全长增大。另外，能够利用模具对具有形成有所述槽的接触面的轴侧密封环进行成型加工，因此能够抑制所述槽的加工精度的波动。
(2)优选地，所述槽在所述两个接触面分别形成。
在该情况下，能够将在两个接触面分别形成的槽彼此配置于彼此相对的位置而形成1个流路、或者将所述槽彼此配置于互不相对的位置而针对每个槽形成流路。因此，能够提高构成连通流路的自由度。
(3)优选地，在所述被密封流体是气体的情况下，在所述两个接触面分别形成的槽彼此配置于互不相对的位置。
在被密封流体是气体的情况下，第一轴侧密封环和第一壳体侧密封环的滑动、以及第二轴侧密封环和第二壳体侧密封环的滑动是干式滑动，上述滑动部分容易发热。与此相对，在上述(3)中，在两个接触面分别形成的槽彼此配置于互不相对的位置而针对每个槽形成流路，因此与槽彼此配置于彼此相对的位置的情况相比能够形成更多的流路。由此，能够利用从针对每个槽形成的流路通过的气体(被密封流体)而有效地对第一轴侧密封环以及第二轴侧密封环进行冷却，因此能够有效地抑制所述滑动部分的发热。
(4)优选地，在所述被密封流体是液体的情况下，在所述两个接触面分别形成的所述槽彼此配置于彼此相对的位置。
在被密封流体是液体的情况下，在连通流路流动的液体的压力损失增大。与此相对，在上述(4)中，在两个接触面分别形成的槽彼此配置于彼此相对的位置，从而由上述槽彼此形成1个较大的流路，因此能够增大该流路的接液面的面积。由此，能够抑制在连通流路流动的液体的压力损失。
(5)优选地，在所述接触面形成有用于构成所述连通流路的圆周槽，所述圆周槽在内周侧与所述一个内侧流路连通且在外周侧与所述槽连通。
在该情况下，即使所述一个内侧流路和所述槽彼此配置为在周向上错开，也能够利用圆周槽可靠地将所述一个内侧流路和所述槽连通。
(6)优选地，所述槽在所述接触面的周向上形成有多个，所述圆周槽的外周侧与多个所述槽连通。
在该情况下，能够经由圆周槽而使得在接触面的周向上形成的多个所述槽与所述一个内侧流路连通。
发明的效果
根据本发明的旋转接头，即使增加端口数也能够抑制轴向上的全长增大，并且能够抑制端口的加工精度产生波动。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的旋转接头的剖面图。
图2是表示旋转接头的下侧的放大剖面图。
图3是从接触面侧观察轴侧密封环的主视图。
图4是表示使得图3的轴侧密封环的接触面彼此相接触的状态的俯视图。
图5是具有槽流路的变形例的轴侧密封环的主视图。
图6是表示使得图5的轴侧密封环的接触面彼此相接触的状态的俯视图。
图7是具有槽流路的其他变形例的轴侧密封环的主视图。
图8是表示本发明的第2实施方式所涉及的旋转接头的下侧的放大剖面图。
图9是表示使得图8的轴侧密封环的接触面彼此相接触的状态的俯视图。
具体实施方式
接下来，参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。
[第1实施方式]
＜整体结构＞
图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的旋转接头的剖面图。该旋转接头1(下面也称为接头1)具有：筒形的壳体2，其安装于旋转仪器的固定侧部件(例如CMP装置主体)；以及轴体5，其安装于上述旋转仪器的旋转侧部件(例如CMP装置的旋转台)。本实施方式的壳体2以及轴体5配置为以上下方向为轴向。
此外，在本发明中，“轴向”是沿着接头1的中心线的方向(还包含与该中心线平行的方向)。壳体2、轴体5以及后述的机械密封装置7各自的中心线构成为与接头1的中心线一致。另外，在本发明中，“径向”是指与接头1的中心线正交的方向，“周向”是指围绕接头1的中心线的方向。另外，接头1的姿态可以是除了图1所示的姿态以外的姿态，为了便于说明，在本实施方式中，将图1所示的上侧设为接头1的“上侧”，将下侧设为接头1的“下侧”。
＜壳体＞
壳体2是下部凸缘21、多个(图示例子中为4个)流路凸缘22以及上部凸缘23从下方按顺序堆叠而构成的。各凸缘21～23均形成为圆环状，利用多个螺栓25(图1中仅示出1个)将所有凸缘21～23连结固定。由此，壳体2整体形成为筒形的结构体。
在相邻的下部凸缘21与流路凸缘22之间、相邻的流路凸缘22彼此之间、以及相邻的流路凸缘22与上部凸缘23之间，分别设置有O型密封环26。
各凸缘21、22、23具有向径向内侧凸出的环状的凸出部211、221、231。在多个流路凸缘22各自的凸出部221，沿径向贯通形成有供被密封流体流动的第一外侧流路31。另外，在多个流路凸缘22各自的除了凸出部221以外的部分，沿径向贯通形成有供被密封流体流动的第二外侧流路32。作为本实施方式的被密封流体，例如使用加压用空气、氮气等惰性气体、喷气用空气等气体。
各外侧流路31、32在流路凸缘22的内周侧和外周侧开口。流路凸缘22的外周侧的开口部形成为供所述固定侧部件的多个配管分别连接的连接端口。
如上所述，在壳体2，沿轴向隔开规定间隔而交替地形成有供被密封流体流动的多个第一外侧流路31以及多个第二外侧流路32。
＜轴体＞
轴体5配置于壳体2的内周侧。多个(图示例子中为4个)套筒52与轴体5嵌合。另外，后述的第一轴侧密封环71以及第二轴侧密封环72也与轴体5嵌合。此外，在本实施方式中，还将第一轴侧密封环71以及第二轴侧密封环72简称为轴侧密封环71、72。轴侧密封环71、72配置于上下配置的套筒52彼此之间。在配置于最下部的套筒52的下侧，配置有后述的第三轴侧密封环81。此外，在本实施方式中，将第三轴侧密封环81还简称为轴侧密封环81。轴侧密封环81与轴体5嵌合。
利用螺栓55将按压部件54固定于轴体5的上方。另外，在轴体5的下端部形成有直径大于其他部分的大径部5a。该大径部5a限制与轴体5嵌合的套筒52以及轴侧密封环71、72、81向下侧移动。
在轴体5、套筒52及轴侧密封环71(72、81)之间、以及轴体5、按压部件54的下端部及轴侧密封环71之间，分别设置有O型密封环56。O型密封环56防止在后述的第一内侧流路61以及第二内侧流路62流动的被密封流体向其他流路浸入或向外部泄漏。
在轴体5的大径部5a与下部凸缘21之间设置有滚动轴承8，在按压部件54与上部凸缘23之间设置有滚动轴承9。由此，轴体5与按压部件54以及轴侧密封环71、72、81一起以能够旋转的方式支撑于壳体2。
在轴体5内形成有多个(图示例子中为4个)流路孔61a、以及多个(图示例子中为4个)流路孔62a。多个流路孔61a、62a各自的上端侧在轴体5的外周面且在轴向(上下方向)上不同的位置开口。多个流路孔61a、62a各自的下端侧在轴体5的端面(下端面)开口，所述旋转侧部件的多个配管分别与该端面的开口连接。
轴体5内的各流路孔61a构成供被密封流体流动的第一内侧流路61。轴体5内的各流路孔62a构成供被密封流体流动的第二内侧流路62。如上所述，在轴体5的外周侧，多个(4个)第一内侧流路61以及多个(4个)第二内侧流路62形成为在轴向上不同的位置开口。
＜机械密封装置＞
在壳体2与轴体5之间形成有环状空间A，多个(图示例子中为4个)机械密封装置7在轴向上排列配置于该环状空间A。由此，本实施方式的接头1形成为在环状空间A的轴向上配置多个机械密封装置7而成的多流路旋转接头。
图2是表示接头1的下侧的放大剖面图。在图2中，各机械密封装置7具有：第一轴侧密封环71及第二轴侧密封环72，它们安装于轴体5；第一壳体侧密封环73及第二壳体侧密封环74，它们安装于壳体2；以及作为按压部件的第一螺旋弹簧75及第二螺旋弹簧76。
各轴侧密封环71、72例如由利用模具对耐磨损性以及密封性能优异的碳化硅(SiC)进行成型加工所成的环状部件构成。如上所述，各轴侧密封环71、72设置为能够与轴体5一体旋转，作为旋转密封环而起作用。第一轴侧密封环71以及第二轴侧密封环72的彼此在轴向上相对的端面，形成为端面彼此相接触的接触面71b、72b。在第一轴侧密封环71的上侧的端面(接触面71b的相反侧的端面)形成有环状的密封面71a。在第二轴侧密封环72的下侧的端面(接触面72b的相反侧的端面)形成有环状的密封面72a。
各壳体侧密封环73、74由环状的部件构成。第一壳体侧密封环73相邻配置于第一轴侧密封环71的上侧。第二壳体侧密封环74相邻配置于第二轴侧密封环72的下侧。
各壳体侧密封环73、74的径向外端部与在流路凸缘22的凸出部221在轴向(上下方向)上凸出固定的销27抵接。由此，各壳体侧密封环73、74相对于壳体2止转而作为静止密封环起作用。
在第一壳体侧密封环73的下侧的端面形成有与第一轴侧密封环71的密封面71a相接触的环状的密封面73a。在第二壳体侧密封环74的上侧的端面形成有与第二轴侧密封环72的密封面72a相接触的环状的密封面74a。
第一螺旋弹簧75在对应的流路凸缘22的凸出部221以被压缩的状态插入于在周向上形成的多个(图中仅示出了1个)插入孔222。第一螺旋弹簧75的一端部与第一壳体侧密封环73抵接。由此，第一壳体侧密封环73被第一螺旋弹簧75的弹性复原力朝向第一轴侧密封环71侧且朝下侧按压，轴向上的按压力作用于两个密封面71a、73a之间。此外，除了第一螺旋弹簧75以外，还可以使用其他按压部件。
第二螺旋弹簧76在对应的流路凸缘22的凸出部221以被压缩的状态插入于在周向上形成的多个(图中仅示出1个)插入孔223。第二螺旋弹簧76的一端部与第二壳体侧密封环74抵接。由此，第二壳体侧密封环74被第二螺旋弹簧76的弹性复原力朝向第二轴侧密封环72侧且朝上侧按压，轴向上的按压力作用于两个密封面72a、74a之间。此外，除了第二螺旋弹簧76以外，还可以使用其他按压部件。
如上所述，轴体5相对于壳体2旋转而使得第一轴侧密封环71和第一壳体侧密封环73的密封面71a、73a彼此在轴向上相互按压的状态下滑动。通过密封面71a、73a彼此的滑动而发挥防止被密封流体从上述两个密封面71a、73a之间泄漏的密封功能。
同样地，轴体5相对于壳体2旋转而使得第二轴侧密封环72和第二壳体侧密封环74的密封面72a、74a彼此在轴向上相互按压的状态下滑动。通过密封面72a、74a彼此的滑动而发挥防止被密封流体从上述两个密封面72a、74a之间泄漏的密封功能。
因此，通过伴随着第一轴侧密封环71的密封面71a和第一壳体侧密封环73的密封面73a的相对旋转的滑动作用、以及伴随着第二轴侧密封环72的密封面72a和第二壳体侧密封环74的密封面74a的相对旋转的滑动作用，从而发挥机械密封装置7的密封功能。下面，将密封面71a、73a彼此的滑动部分称为第一滑动部分77，将密封面72a、74a彼此的滑动部分称为第二滑动部分78。
＜第一连通流路＞
在轴向上的上下相邻的机械密封装置7中，配置于下侧的机械密封装置7的第一壳体侧密封环73、和配置于上侧的机械密封装置7的第二壳体侧密封环74设置为，在其与套筒52的外周面之间具有间隙。由此，在轴向上相邻的壳体侧密封环73、74与套筒52之间形成有供被密封流体流动的圆筒状的间隙流路41a。另外，在轴向上相邻的壳体侧密封环73、74彼此之间形成有供被密封流体流动的环状流路41b。
环状流路41b将径向内侧的间隙流路41a和径向外侧的第一外侧流路31连结。在轴向上相邻的壳体侧密封环73、74的外周面、与流路凸缘22的凸出部221的内周面之间设置有O型密封环79。此外，各壳体侧密封环73、74经由O型密封环79以能够沿轴向移动的状态而相对于凸出部221嵌合。
套筒52配置于与轴体5的各流路孔61a的开口对应的位置。另外，套筒52具有：在其内周侧与轴体5的外周面之间形成的环状的间隙41c；以及在周向上隔开间隔地形成的多个(图中仅示出了1个)贯通孔41d。各套筒52的间隙41c在内周侧与对应的流路孔61a连通，在外周侧与所述多个贯通孔41d连通。各贯通孔41d在外周侧与所述间隙流路41a连通。
如上所述，在轴向的上下相邻的机械密封装置7之间的间隙流路41a、环状流路41b、间隙41c以及贯通孔41d构成将第一外侧流路31(除了最下部的第一外侧流路31以外)和第一内侧流路61(除了最下部的第一内侧流路61以外)连结的第一连通流路41。第一连通流路41内的被密封流体因在轴向的上下相邻的机械密封装置7的第一以及第二滑动部分77、78的密封功能、以及O型密封环56、79的密封功能而不会向外部泄漏。由此，第一外侧流路31、第一连通流路41以及第一内侧流路61构成供被密封流体流动的1个独立的第一流体通路11。
＜第二连通流路＞
在各机械密封装置7中，在供第一壳体侧密封环73嵌合的流路凸缘22的凸出部221与供第二壳体侧密封环74嵌合的流路凸缘22的凸出部221之间，划分出环状空间A而形成供被密封流体流动的环状流路422。环状流路422与径向外侧的第二外侧流路32连通。
在各机械密封装置7的第一轴侧密封环71与第二轴侧密封环72之间形成有供被密封流体流动的槽流路421。槽流路421在内周侧与轴体5的对应的第二内侧流路62连通，在外周侧与环状流路422连通。槽流路421具有：在轴侧密封环71、72的接触面71b、72b的内周侧分别形成的环状的圆周槽421a、421b；以及形成为比接触面71b、72b的圆周槽421a、421b更靠外周侧的槽421c、421d。
在图2所示的剖面图中，各圆周槽421a(421b)以随着从接触面71b(72b)沿轴向离开而缩径的方式形成为锥状。此外，各圆周槽421a(421b)在剖面图中也可以形成为阶梯状等其他形状。
图3是从接触面71b(72b)侧观察轴侧密封环71(72)的主视图。在图3中，轴侧密封环71(72)的槽421c(421d)在接触面71b(72b)的周向上隔开间隔地形成有多个(图示例子中为5个)。各槽421c(421d)沿径向形成。
各槽421c(421d)的径向内端延伸至接触面71b(72b)的内周端附近、且与圆周槽421a(421b)连通。各槽421c(421d)的径向外端延伸至接触面71b(72b)的外周端、且与环状流路422连通。
图4是表示使得图3的轴侧密封环71、72的接触面71b、72b彼此相接触的状态的俯视图。各槽421c(421d)例如在俯视图中形成为圆弧状。此外，各槽421c(421d)在俯视图中也可以形成为V字状等其他形状。
如图2所示，在两个接触面71b、72b分别形成的圆周槽421a、421b彼此配置于彼此相对的位置。如图2以及图4所示，在两个接触面71b、72b分别形成的槽421c、421d彼此配置于互不相对的位置。具体而言，在第一轴侧密封环71的周向上相邻的槽421c彼此之间的中间配置有第二轴侧密封环72的各槽421d。
由此，本实施方式的槽流路421由如下部件构成：由彼此相对的圆周槽421a、421b彼此形成的1个流路；以及由5个槽421c以及5个槽421d分别独立地形成的合计10个流路。
如上所述，形成于各机械密封装置7的槽流路421以及环状流路422构成将第二外侧流路32和第二内侧流路62连结的第二连通流路42。第二连通流路42内的被密封流体因第一滑动部分77的密封功能、在第一滑动部分77的上侧配置的O型密封环56、79的密封功能、第二滑动部分78的密封功能、在第二滑动部分78的下侧配置的O型密封环56、79的密封功能、以及在环状流路422的径向外侧配置的O型密封环26的密封功能而不会向外部泄漏。由此，第二外侧流路32、第二连通流路42以及第二内侧流路62构成供被密封流体流动的1个独立的第二流体通路12。
＜槽流路的变形例＞
图5是从接触面71b(72b)侧观察具有槽流路421的变形例的轴侧密封环71(72)的主视图。图6是表示使得图5的轴侧密封环71、72的接触面71b、72b彼此相接触的状态的俯视图。在图5以及图6中，关于本变形例的槽流路421，形成为槽421c(421d)的周向的槽宽大于上述实施方式(参照图3)的槽421c(421d)的周向的槽宽。但是，本变形例的槽421c(421d)的轴向(图6的上下方向)的槽深形成为与上述实施方式(参照图4)的槽421c(421d)的轴向的槽深相同的深度。
根据本变形例的槽421c(421d)，即使增大槽宽而扩大由各槽421c、421d形成的流路，槽深也不会变深，因此能够确保各轴侧密封环71、72的轴向的厚度。其结果，能够抑制在各轴侧密封环71、72的密封面71a、72a产生波动，因此能够抑制第二滑动部分78的密封性能下降。
此外，可以将槽421c(421d)的槽宽设为大于图6所示的槽宽。在该情况下，可以将槽421c(421d)的槽宽扩大至使得接触面71b(72b)中槽421c(421d)占据的面积和接触面71b(72b)中除了槽421c(421d)以外的平坦面占据的面积的比率达到1：1。
图7是从接触面71b(72b)侧观察具有槽流路421的其他变形例的轴侧密封环71(72)的主视图。在图7中，关于本变形例的槽流路421，槽421c(421d)形成为从接触面71b(72b)的内周端附近朝向外周端以圆弧状而延伸。
＜第三连通流路＞
在图2中，在轴向的最下部配置的机械密封装置7还具有：第三壳体侧密封环82，其在比第二壳体侧密封环74更靠下侧的位置安装于壳体2；第三轴侧密封环81，其与第三壳体侧密封环82的下侧相邻地安装于轴体5；以及作为按压部件的第三螺旋弹簧83。
与第一以及第二轴侧密封环71、72相同地，第三轴侧密封环81由环状的部件构成。第三轴侧密封环81能够一体旋转地安装于轴体5，作为旋转密封环而起作用。第三轴侧密封环81的下侧的端面与轴体5的大径部5a的端面相接触(参照图1)。在第三轴侧密封环81的上侧的端面形成有环状的密封面81a。
与第一以及第二壳体侧密封环73、74相同地，第三壳体侧密封环82由环状的部件构成。第三壳体侧密封环82的径向外端部与在流路凸缘22的凸出部221在轴向(上下方向)上凸出固定的销27抵接。由此，第三壳体侧密封环82相对于壳体2止转而作为静止密封环起作用。在第三壳体侧密封环82的下侧的端面形成有与第三轴侧密封环81的密封面81a相接触的环状的密封面82a。
第三螺旋弹簧83在流路凸缘22的凸出部221以被压缩的状态插入于在周向上形成的多个(图中仅示出1个)插入孔222。第三螺旋弹簧83的一端部与第三壳体侧密封环82抵接。由此，第三壳体侧密封环82被第三螺旋弹簧83的弹性复原力朝向第三轴侧密封环81侧且朝下侧按压，轴向上的按压力作用于两个密封面81a、82a之间。此外，除了第三螺旋弹簧83以外，还可以使用其他按压部件。
如上所述，轴体5相对于壳体2旋转，使得第三轴侧密封环81和第三壳体侧密封环82的密封面81a、82a彼此以在轴向上相互按压的状态而滑动。通过密封面81a、82a彼此的滑动而发挥防止被密封流体从这两个密封面81a、82a之间泄漏的密封功能。
因此，通过伴随着第三轴侧密封环81的密封面81a和第三壳体侧密封环82的密封面82a的相对旋转的滑动作用，发挥在最下部配置的机械密封装置7的密封功能。下面，将密封面81a、82a彼此的滑动部分称为第三滑动部分84。
第三壳体侧密封环82和配置于其上侧的第二壳体侧密封环74设置为在其与套筒52之间具有间隙。由此，在轴向上相邻的壳体侧密封环74、82与套筒52之间形成有供被密封流体流动的圆筒状的间隙流路43a。间隙流路43a与在第三轴侧密封环81的上侧相邻的套筒52的各贯通孔41d连通。
在轴向上相邻的壳体侧密封环74、82彼此之间形成有供被密封流体流动的环状流路43b。环状流路43b将径向内侧的间隙流路43a和径向外侧的第一外侧流路31连结。在第三壳体侧密封环82的外周面与流路凸缘22的凸出部221的内周面之间设置有O型密封环79。此外，第三壳体侧密封环82经由O型密封环7以能够沿轴向移动的状态而相对于凸出部221嵌合。
如上所述，最下部的机械密封装置7的第二壳体侧密封环74与第三壳体侧密封环82之间的间隙流路43a、环状流路43b、间隙41c以及贯通孔41d，构成将最下部的第一外侧流路31和最下部的第一内侧流路61连结的第三连通流路43。第三连通流路43内的被密封流体因最下部的机械密封装置7的第二以及第三滑动部分78、84的密封功能、以及O型密封环56、79的密封功能而不会向外部泄漏。由此，最下部的第一外侧流路31、第三连通流路43以及最下部的第一内侧流路61构成供被密封流体流动的1个独立的第一流体通路11。
＜效果＞
如上所述，根据本实施方式的旋转接头1，各机械密封装置7的第一轴侧密封环71以及第二轴侧密封环72具有彼此在轴向上相对且接触的接触面71b、72b，在上述接触面71b、72b形成有用于构成将第二外侧流路32和第二内侧流路62连结的第二连通流路42的槽421c、421d。由此，无需在第一轴侧密封环71与第二轴侧密封环72之间设置如以往那样形成有贯通孔的套筒，因此即使增加第二连通流路42的个数(端口数)，也能够抑制轴向的全长增大。另外，能够利用模具分别对具有形成槽421c、421d的接触面71b、72b的轴侧密封环71、72进行成型加工，因此能够抑制槽421c、421d的加工精度的波动。
另外，槽421c、421d分别形成于两个接触面71b、72b，因此能够通过将分别形成于两个接触面71b、72b的槽421c、421d彼此配置于彼此相对的位置而形成1个流路、或者通过将槽421c、421d彼此配置于互不相对的位置而针对每个槽421c、421d分别形成流路。因此，能够提高构成连通流路42的自由度。
另外，在被密封流体是气体的情况下，第一轴侧密封环71和第一壳体侧密封环73的第一滑动部分77、以及第二轴侧密封环72和第二壳体侧密封环74的第二滑动部分78进行干式滑动，从而上述滑动部分77、78容易发热。与此相对，在本实施方式中，在两个接触面71b、72b分别形成的槽421c、421d彼此配置于互不相对的位置，针对每个槽421c、421d分别形成流路，因此与槽421c、421d彼此配置于彼此相对的位置的情况相比，能够形成更多的流路。由此，能够利用从针对每个槽421c、421d分别形成的流路通过的气体(被密封流体)而有效地对第一轴侧密封环71以及第二轴侧密封环72进行冷却，因此能够有效地抑制滑动部分77、78的发热。
另外，在接触面71b、72b形成有在内周侧与第二内侧流路62连通且在外周侧与槽421c、421d连通的圆周槽421a、421b，因此即使将第二内侧流路62和槽421c、421d配置为在周向上彼此错开，也能够利用圆周槽421a、421b而可靠地使得第二内侧流路62和槽421c、421d连通。
另外，槽421c、421d在接触面71b、72b的周向上形成有多个，圆周槽421a、421b的外周侧与多个槽421c、421d连通，因此能够经由圆周槽421a、421b而使上述多个槽421c、421d与第二内侧流路62连通。
[第2实施方式]
图8是表示本发明的第2实施方式所涉及的旋转接头的下侧的放大剖面图。第2实施方式的旋转接头1与第1实施方式的不同点在于，用作被密封流体的流体不同、以及第二连通流路42的槽流路421的结构不同。
在本实施方式中，作为被密封流体，例如采用研磨液、清洗水、纯水、研磨残渣液等液体。
图9是表示使得图8的轴侧密封环71、72的接触面71b、72b彼此相接触的状态的俯视图。如图8以及图9所示，关于本实施方式的第二连通流路42的槽流路421，在轴侧密封环71、72的两个接触面71b、72b分别形成的槽421c、421d彼此配置于彼此相对的位置。此外，本实施方式的槽421c、421d例如与第1实施方式同样地分别形成有5个。
由此，本实施方式的槽流路421由如下部件构成：由彼此相对的圆周槽421a、421b彼此形成的1个流路；以及由彼此相对的槽421c、421d彼此形成的合计5个流路。
在以上述方式构成的旋转接头1中，在壳体2和套筒52由合成树脂制成的情况下，壳体2以及套筒52容易变形。因此，如果将形成于套筒52的贯通孔41d、和轴侧密封环71、72的彼此相对的圆周槽421a、421b彼此形成的流路配置为彼此在周向上一致，则在第一滑动部分77以及第二滑动部分78的周向上面压力产生偏差，密封性能有可能下降。因此，在壳体2和套筒52由合成树脂制成的情况下，为了使第一滑动部分77以及第二滑动部分78的周向上的面压力分散，优选将贯通孔41d和所述流路配置为在周向上错开。
此外，本实施方式的其他结构与第1实施方式相同，因此标注相同的标号并省略其说明。另外，第2实施方式的槽流路421的槽421c、421d可以形成为图5或图7的变形例所示的形状。
如上所述，在本实施方式的旋转接头1中，各机械密封装置7的第一轴侧密封环71以及第二轴侧密封环72也在彼此在轴向上相对且接触的接触面71b、72b，形成有用于构成将第二外侧流路32和第二内侧流路62连结的第二连通流路42的槽421c、421d。由此，无需在第一轴侧密封环71与第二轴侧密封环72之间设置如以往那样形成有贯通孔的套筒，因此即使增加第二连通流路42的个数(端口数)也能够抑制轴向的全长增大。另外，能够分别利用模具对具有形成有槽421c、421d的接触面71b、72b的轴侧密封环71、72进行成型加工，因此能够抑制槽421c、421d的加工精度的波动。
另外，在被密封流体是液体的情况下，在第二连通流路42流动的液体的压力损失增大。与此相对，在本实施方式中，在两个接触面71b、72b分别形成的槽421c、421d彼此配置于彼此相对的位置，由槽421c、421d彼此形成1个较大的流路，因此能够增大其流路的接液面的面积。由此，能够抑制在第二连通流路42流动的液体的压力损失。
[其他]
上述各实施方式的旋转接头1可以在轴向上上下颠倒配置，也可以配置为使得轴向成为水平方向。另外，除了CMP装置以外，旋转接头1还可以应用于溅射装置、蚀刻装置等其他装置。另外，旋转接头1并不限定为用于半导体领域。
在上述各实施方式中，将壳体2安装于固定侧部件，将轴体5安装于旋转侧部件，但也可以将壳体2安装于旋转侧部件，将轴体5安装于固定侧部件。
配置于最下部的机械密封装置7并非必须具有第三轴侧密封环81以及第三壳体侧密封82。
在上述第1实施方式中，在轴侧密封环71、72的两个接触面71b、72b形成的槽421c、421d彼此配置于互不相对的位置，但也可以如第2实施方式那样配置于彼此相对的位置。
在上述第2实施方式中，在轴侧密封环71、72的两个接触面71b、72b形成的槽421c、421d彼此配置于彼此相对的位置，但也可以如第1实施方式那样配置于互不相对的位置。
在上述各实施方式中，在轴侧密封环71、72的两个接触面71b、72b分别形成有槽421c、421d，但也可以仅在一个接触面71b形成槽421c，还可以仅在另一个接触面72b形成槽421d。
另外，槽421c、421d的个数只要大于或等于1个即可。但是，根据抑制在各轴侧密封环71、72的密封面71a、72a产生的波动的观点，优选槽421c、421d大于或等于2个。
在上述各实施方式中，在轴侧密封环71、72的接触面71b、72b形成有圆周槽421a、421b，但只要在轴体5的外周面与轴侧密封环71、72之间存在供被密封流体流动的间隙，则无需形成圆周槽421a、421b。但是，在第2实施方式中，根据抑制液体(被密封流体)的压力损失的观点，优选即使存在所述间隙也形成圆周槽421a、421b。
在上述各实施方式中，在轴侧密封环71、72的两个接触面71b、72b分别形成有圆周槽421a、421b，但也可以仅在一个接触面71b形成圆周槽421a，还可以仅在另一个接触面72b形成圆周槽421b。此时，可以在未形成槽的接触面形成圆周槽。例如，在仅在一个接触面71b形成槽421c的情况下，可以仅在另一个接触面72b形成圆周槽421b。在该情况下，只要在使得两个接触面71b、72b彼此相接触的状态下使得槽421c和圆周槽421b连通即可。
应当理解，此次公开的实施方式在所有方面都是示例，并不局限于这些实施方式。本发明的范围并不意味着上述范围，其由权利要求书表示，还包含与权利要求书的范围等同的范围、以及该范围内的所有变更。
标号的说明
1 旋转接头
2 壳体
5 轴体
7 机械密封装置
32 第二外侧流路(外侧流路)
42 第二连通流路(连通流路)
62 第二内侧流路(内侧流路)
71 第一轴侧密封环
71b 接触面
72 第二轴侧密封环
72b 接触面
73 第一壳体侧密封环
74 第二壳体侧密封环
421a 圆周槽
421b 圆周槽
421c 槽
421d 槽
A 环状空间

Claims (6)

1.一种旋转接头，其中，
所述旋转接头具有：
筒形的壳体，在其内周侧开口而形成有供被密封流体流动的多个外侧流路；
轴体，其以能够相对旋转的方式设置于所述壳体内，在外周侧开口而形成有供被密封流体流动的多个内侧流路；以及
多个机械密封装置，它们在轴向上排列配置于在所述壳体与所述轴体之间形成的环状空间中，
所述各机械密封装置具有：
第一壳体侧密封环，其安装于所述壳体；
第一轴侧密封环，其以与所述第一壳体侧密封环的轴向一侧相邻的方式安装于所述轴体，相对于所述第一壳体侧密封环而相对地滑动；
第二轴侧密封环，其以与所述第一轴侧密封环的所述轴向一侧相邻的方式安装于所述轴体；以及
第二壳体侧密封环，其以与所述第二轴侧密封环的所述轴向一侧相邻的方式安装于所述壳体，相对于所述第二轴侧密封环而相对地滑动，
所述第一轴侧密封环以及所述第二轴侧密封环具有彼此在轴向上相对且接触的接触面，
在所述第一轴侧密封环以及所述第二轴侧密封环的两个接触面中的至少一个接触面，形成有用于构成将一个所述外侧流路和一个所述内侧流路连结的连通流路的槽。
2.根据权利要求1所述的旋转接头，其中，
所述槽在所述两个接触面分别形成。
3.根据权利要求2所述的旋转接头，其中，
所述被密封流体是气体，
在所述两个接触面分别形成的槽彼此配置于互不相对的位置。
4.根据权利要求2所述的旋转接头，其中，
所述被密封流体是液体，
在所述两个接触面分别形成的所述槽彼此配置于彼此相对的位置。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的旋转接头，其中，
在所述接触面形成有用于构成所述连通流路的圆周槽，所述圆周槽在内周侧与所述一个内侧流路连通，并且在外周侧与所述槽连通。
6.根据权利要求5所述的旋转接头，其中，
所述槽在所述接触面的周向上形成有多个，
所述圆周槽的外周侧与多个所述槽连通。
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