CN208816674U - 一种适用于真空炉反应管的密封装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于真空炉反应管的密封装置，包括金属炉门和石英管，所述金属炉门和石英管之间设置有一个两端均开设有密封沟槽的金属过渡法兰，垂直于所述金属过渡法兰轴向方向上设有真空抽气口，所述密封沟槽内均嵌有O型密封圈，所述O型密封圈附近设有水冷管沟槽，所述水冷管沟槽内嵌有缠绕式水冷管道；所述石英管的管口部位设有法兰式石英管口，所述法兰式石英管口一侧设置有使所述法兰式石英管口与O型密封圈贴合的石英管压块，本实用新型通过组合式密封结构结合对密封圈进行水冷设计实现了真空炉反应管在真空、高温环境下的可靠密封，结构简单，实施简便，值得推广。

Description

一种适用于真空炉反应管的密封装置

技术领域

本实用新型涉及电子半导体工艺生产专用装备领域，具体为一种适用于真空炉反应管的密封装置。

背景技术

真空炉是在真空环境中对制品进行热处理的设备，常在真空环境中对制品进行加热、保温和冷却处理。根据工艺需要，在工艺过程中，需要利用真空抽气系统使反应管中的气体达到一定的真空度，使之能满足制品的工艺条件(不同制品对真空度的需求不同)。

真空炉反应管在炉口设有炉门，炉门在驱动机构的作用下可打开和关闭，工艺前，炉门打开，送料机构(送料浆)将载有制品的载料盘送入炉管内，炉门关闭，接着进行电加热和抽真空。工艺过程中，真空炉反应管的压力为负压，工艺过程中反应管的密封性要求极高，如果密封不良，一方面可能无法形成工艺所需要的真空环境，不能满足工艺的真空度要求；另一方面，在外部大气压力作用下，反应管外气体、杂质等可进入反应管中，严重影响制品的质量，导致产品报废。在密封设计中，常采用密封圈实现结构的密封，然而，真空退火炉工作腔工作环境具有一定的特殊性，工作过程中，需要采用真空抽气系统抽气使反应管中的气体达到一定的真空度，且工艺过程中炉管温度很高，需通过加热将真空炉反应腔温度升至600-800度，在如此高的温度环境下，密封圈直接跟炉管接触很容易因温度过高而熔化损坏，导致密封失效，所以在实现高温真空炉工作腔密封时需要考虑到工作环境的特殊性，既要考虑投气管路的结构布置，又需要考虑密封结构的耐高温设计，如何实现真空炉反应管在低压、高温环境下的可靠密封，是真空炉设备的关键技术之一。

传统的真空炉设备采用炉门与石英管通过密封圈直接接触密封的方式，炉管温度很高，密封圈直接跟炉管接触很容易因温度过高而熔化损坏，导致密封失效，可靠性差。

发明内容

为了克服现有技术方案的不足，本实用新型提供一种适用于真空炉反应管的密封装置，能有效的解决背景技术提出的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种适用于真空炉反应管的密封装置，包括金属炉门和石英管，所述金属炉门和石英管之间设置有一个两端均开设有密封沟槽的金属过渡法兰，垂直于所述金属过渡法兰轴向方向上设有真空抽气口，所述密封沟槽内均嵌有O型密封圈，所述O型密封圈附近设有水冷管沟槽，所述水冷管沟槽内嵌有缠绕式水冷管道；

所述石英管的管口部位设有法兰式石英管口，所述法兰式石英管口一侧设置有使所述法兰式石英管口与O型密封圈贴合的石英管压块。

进一步地，所述石英管压块与所述法兰式石英管口的接触部位设置有分散受力的橡胶垫圈。

进一步地，所述石英管压块的一侧设有用于使所述石英管压块压紧法兰式石英管口的弹簧装置。

进一步地，所述O型密封圈与橡胶垫圈均为氟橡胶材质。

进一步地，所述石英管与金属过渡法兰交界处的石英管表面设有隔热包。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)双O圈组合式密封结构实现炉管的可靠密封

本实用新型在金属炉门与石英管中间设置了一个2端各开设有2个密封沟槽的金属过渡法兰，金属过渡法兰的轴向位置开设有真空泵抽口，可以方便的与金属过渡法兰相联接，真空抽气的实现很方便。工艺时，双O圈组合式密封结构实现真空炉炉口及石英管口的轴向密封，提高了密封的可靠性，减少了炉口漏气率；

(2)密封圈水冷，有效避免了密封圈的过热损坏

本实用新型在金属过渡法兰两端的O型密封圈附近位置开设有水冷管沟槽，内嵌有缠绕式水冷管道。通过水冷方式，有效避免了密封圈的过热损坏，延长了O型密封圈的使用寿命；

(3)结构简单，实施简便

本实用新型适用于真空炉反应管的密封装置结构简单，成本低廉，可直接应用于现有标准化的石英炉管，不仅适用于新型真空炉的设计，对于已购置真空炉设备的生产厂商而言，也可在原有机型的基础上进行技术升级改造，普通推广应用简便。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的剖面结构示意图；

图3为本实用新型的金属过渡法兰的结构示意图；

图4为本实用新型的石英管的结构示意图；

图5为本实用新型的石英管连接弹簧装置的结构示意图。

图中标号：

1-金属炉门；2-石英管；3-金属过渡法兰；4-真空抽气口；5-O型密封圈；6-缠绕式水冷管道；7-法兰式石英管口；8-石英管压块；9-橡胶垫圈；10-弹簧装置；11-隔热包。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1至图5所示，本实用新型提供了一种适用于真空炉反应管的密封装置，通过组合式的密封结构实现炉管密封，并通过水冷方式对密封圈进行冷却，以防止密封圈过热损坏。

该装置一般包括金属炉门1和石英管2，为了提高装置的密封效果在金属炉门1和石英管2之间设置有一个两端均开设有密封沟槽的金属过渡法兰3，垂直于金属过渡法兰3轴向方向上设有真空抽气口4，密封沟槽内均嵌有O型密封圈5，O型密封圈5附近设有水冷管沟槽，水冷管沟槽内嵌有缠绕式水冷管道6。通过水冷方式，带走金属炉门1及石英管2管口的O型密封圈5的热量，O型密封圈5的周围环境温度降低，有效避免了O型密封圈5的过热损坏，延长了O型密封圈5的使用寿命。优选的，在石英管2与金属过渡法兰3交界处的石英管2表面设有隔热包11。

石英管2的管口部位设有法兰式石英管口7，法兰式石英管口7一侧设置有使法兰式石英管口7与O型密封圈5贴合的石英管压块8。优选的，石英管压块8与法兰式石英管口7的接触部位设置有橡胶垫圈9。橡胶垫圈9使法兰式石英管口7的受力得到分散，避免了受力集中。石英管压块8的一侧设有用于使石英管压块8压紧法兰式石英管口7的弹簧装置10。通过弹簧装置10，使石英管压块8对法兰式石英管口7的最大压力得到控制，避免了因为压力过大而使石英材料损坏。

在本实用新型中O型密封圈5与橡胶垫圈9均为氟橡胶材质。从材料角度提升了耐热性能，配合水冷方式，有效避免了O型密封圈5的过热损坏，延长了O型密封圈5的使用寿命。

该技术方案中，在金属炉门1与石英管2中间设置了一个金属过渡法兰3，金属过渡法兰3的轴向位置开设有真空抽气口4，这样，真空炉的真空抽气管道可以方便的与金属过渡法兰3相联接，方便了真空系统的布置和真空抽气的实现。

金属过渡法兰3的两端面各开设有2个密封沟槽，在炉口端，金属炉门1关闭后，在金属炉门1驱动机构气缸的作用力下金属炉门1与金属过渡法兰3端面紧密贴合，2个O型密封圈5受挤压产生变形，实现真空炉炉口的轴向密封，提高了密封的可靠性，减少了炉口漏气率。

该技术方案中，法兰式石英管口7与金属过渡法兰3贴紧时，同样2个O型密封圈5受挤压产生变形，实现真空炉炉口的轴向密封，提高了密封的可靠性，减少了石英管口的漏气率。

优选的实施方式是，设计新的组合式密封结构，新的密封装置不仅适用于新型真空炉的设计，对于已购置真空炉设备的生产厂商而言，也可在原有机型的基础上进行技术升级改造，使真空炉满足工艺要求，实施应用过程如下：

(1)组合式密封结构设计

组合式密封结构包括金属炉门1、O型密封圈5和金属过渡法兰3具体实施时，根据炉管尺寸对金属炉门1、金属过渡法兰3等进行设计，在金属过渡法兰3的2个端面开设内、外两道镶嵌O型密封圈5的环形的密封沟槽。

(2)水冷设计

在金属过渡法兰3两个端面的O型密封圈5的密封沟槽附近开设缠绕水冷管道沟槽，设计缠绕式水冷管道6，通过循环冷却水对密封装置中的金属过渡法兰3的O型密封圈5进行冷却，具体实施时，进行传热计算以确定循环冷却水的流量等参数，使炉管密封圈的最高温度能够得到有效控制。

(3)装配

对金属炉门1、石英管2、金属过渡法兰3、O型密封圈5和缠绕式水冷管道6等进行装配，装配时，将O型密封圈5嵌入金属过渡法兰3的O型圈沟槽中，将缠绕式水冷管道6嵌入金属过渡法兰3的水冷沟槽中。然后采用石英管压块8，通过螺纹联接和弹簧装置10将石英管2与金属过渡法兰3连为一体，共同套装于反应炉管的炉口端，然而再进行水冷管道的外部连接安装。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (5)

1.一种适用于真空炉反应管的密封装置，包括金属炉门(1)和石英管(2)，其特征在于：所述金属炉门(1)和石英管(2)之间设置有一个两端均开设有密封沟槽的金属过渡法兰(3)，垂直于所述金属过渡法兰(3)轴向方向上设有真空抽气口(4)，所述密封沟槽内均嵌有O型密封圈(5)，所述O型密封圈(5)附近设有水冷管沟槽，所述水冷管沟槽内嵌有缠绕式水冷管道(6)；

所述石英管(2)的管口部位设有法兰式石英管口(7)，所述法兰式石英管口(7)一侧设置有使所述法兰式石英管口(7)与O型密封圈(5)贴合的石英管压块(8)。

2.根据权利要求1所述的一种适用于真空炉反应管的密封装置，其特征在于：所述石英管压块(8)与所述法兰式石英管口(7)的接触部位设置有分散受力的橡胶垫圈(9)。

3.根据权利要求1所述的一种适用于真空炉反应管的密封装置，其特征在于：所述石英管压块(8)的一侧设有用于使所述石英管压块(8)压紧法兰式石英管口(7)的弹簧装置(10)。

4.根据权利要求1所述的一种适用于真空炉反应管的密封装置，其特征在于：所述O型密封圈(5)与橡胶垫圈(9)均为氟橡胶材质。

5.根据权利要求1所述的一种适用于真空炉反应管的密封装置，其特征在于：所述石英管(2)与金属过渡法兰(3)交界处的石英管(2)表面设有隔热包(11)。