CN211501641U - 一种离子束刻蚀磁流体密封旋转轴 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种离子束刻蚀磁流体密封旋转轴，包括固定在机体上的定子轴、部分嵌入在定子轴内部的转子轴以及嵌入转子轴内部的绝热筒，其中：定子轴呈筒状，轴向外表面开设有两个气源通道接口、两个低温液体通道接口；转子轴呈筒状且底部为开口，转子轴开设有与两个气源通道接口连通的两个气源通道、轴向分布的电力通道和氦气通道以及两个低温液体通道槽；绝热筒呈圆柱状，绝热筒开设有与两个低温液体通道，两个低温液体通道通过两个低温通道槽与两个低温液体通道接口连通；本实用新型将气、电、液介质直接集成在磁流体旋转轴内部，减少了设备占用空间，降低了成本，提高了效率，给维护也带来了极大的便利。

Description

一种离子束刻蚀磁流体密封旋转轴

技术领域

本实用新型属于离子束刻蚀系统技术领域，具体涉及一种离子束刻蚀磁流体密封旋转轴。

背景技术

目前在离子束刻蚀系统中通常使用磁流体密封作为旋转轴的动密封。磁流体密封在旋转轴动密封方面具有低阻力、高转速、超高真空等突出的优点。离子束刻蚀旋转平台涉及气、电、液等系统的集成，现有技术中是将旋转接头连接在磁流体轴上，气、电、液等介质通过旋转接头传递，即为需要将气、电、液各介质传递装置一个个轴向连接在一起，导致整个设备体积庞大，维护麻烦。

实用新型内容

本实用新型提供一种离子束刻蚀磁流体密封旋转轴，本实用新型将水、电、液等介质直接集成到磁流体旋转轴内部，减少了设备占用空间，降低了成本，提高了效率，给维护也带来了极大的便利。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种离子束刻蚀磁流体密封旋转轴，包括固定在机体上的定子轴、部分嵌入在定子轴内部的转子轴以及嵌入转子轴内部的绝热筒，其中：

所述定子轴呈筒状，轴向表面开设有两个气源通道接口、两个低温液体通道接口；

所述转子轴呈筒状且底部为开口，所述转子轴开设有与两个所述气源通道接口连通的两个气源通道、轴向分布的电力通道和氦气通道以及两个低温液体通道槽；

所述绝热筒呈圆柱状，所述绝热筒开设有与两个低温液体通道，两个所述低温液体通道通过两个所述低温液体通道槽与两个所述低温液体通道接口连通。

优选的，还包括密封区域，所述转子轴未嵌入所述定子轴部分与所述定子轴顶部之间的外部区域为密封区域。

优选的，还包括若干密封圈，两个所述气源通道与两个所述气源通道接口连通处、两个所述低温液体通道接口与两个所述低温液体通道槽连通处、两个所述低温液体通道槽与两个所述低温液体通道连通处均设有所述密封圈。

优选的，还包括沉液区域，所述转子轴底部与所述绝热筒底部以及所述定子轴底部形成的空腔为所述沉液区域。

通过以上技术方案，相对于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型将气、电、液等介质直接集成到磁流体旋转轴内部，减少了设备占用空间，降低了成本，提高了效率，给维护也带来了极大的便利。

2、本实用新型设有沉液区域，低温液体经过低温液体通道会出现冷凝现象，产生的滴液会流入下部的沉液区域，再从沉液区域集中排出到设备外，避免了对设备运行造成影响。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型整体结构轴向剖面图；

图2是本实用新型的俯视图。

图中：102、转子轴；104、定子轴；106、绝热筒；108、密封区域；202、气源通道；2021、气源通道接口；204、低温液体通道；2041、低温液体通道接口；2042、低温液体通道槽；206、电力通道；208、氦气通道；302、密封圈； 402、沉液区域。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

本实用新型运用于离子束刻蚀，设计磁流体及磁流体密封技术。磁流体又称为磁性液体或铁磁流体，其是一种固液两相组成的胶体材料，固相主要指磁性固体纳米颗粒，液相是指能够承载固体磁性纳米颗粒的液体，磁流体具有液态载体的流动性、润滑性、密封性，同时具有固体纳米颗粒的强磁性及其它特性。

磁流体密封就是用永久磁铁将磁流体固定在回转轴的周围,由于回转轴与周围固定件间的空隙很小,且其磁场强度特别大,从而能承受较大的沿轴线方向的推力,达到密封的效果。

现有技术中离子束刻蚀旋转平台涉及气、电、液等系统的集成，是将旋转接头连接在磁流体轴上，气、电、液等介质通过旋转接头传递，即为将气、电、液各介质传递装置一个个轴向连接在一起，现有技术中存在设备体积庞大，成本较高，维护较麻烦等问题。为解决设备体积过大、成本高、维护麻烦等问题，设计了一种离子束刻蚀磁流体密封旋转轴，优选实施例技术方案如下：

实施例1

如图1所示，本实用新型整体结构轴向剖面图可知，本实用新型可以传递气、电、液等介质，结构简洁紧凑，节省设备空间。本实用新型包括定子轴104、转子轴102以及绝热筒106，所述定子轴104呈筒状，始终保持静止且固定在机体上。所述转子轴102呈底部为开口的筒状，连接运动负载；所述转子轴102与所述定子轴104横截面均呈圆形，所述转子轴102外径与所述定子轴104内径一致，所述转子轴102部分嵌入所述定子轴104内部，使得所述转子轴102底部下表面与所述定子轴104底部上表面接触。所述绝热筒106完全嵌入所述转子轴102 内部，所述绝热筒106顶端上表面与所述转子轴102顶端上表面处于同一平面。所述转子轴102未嵌入所述定子轴104部分与所述定子轴104顶部之间的外部区域为密封区域108，所述密封区域108为磁流体密封。

所述定子轴104轴向外表面开设有两个气源通道接口2021，所述转子轴102 内开设有两个气源通道202，两个所述气源通道202一个为进气接口另一个为出气接口。所述气源通道202包括轴向通道和径向通道两部，即所述气源通道202 轴截面呈L型，所述气源通道202轴向通道从所述转子轴102顶端延伸至所述转子轴102内部，所述气源通道202径向通道为开设在所述转子轴102轴向外表面的一个凹槽，该凹槽开口始终与所述定子轴104上的所述气源通道接口2021连通。

低温液体通常可以达到-20℃，由于磁流体在0℃下无法正常工作，通常可以在磁流体部分通循环水或气，以保证磁流体正常工作，但会导致磁流体体型变大，为了缩小体积，本实用新型在磁流轴内部嵌入绝热筒106，所述绝热筒106 采用的材质可以为石英或者绝热塑料等，厚度为20～30mm。所述定子轴104轴向外表面开设的气源通道接口2021下方还开设有低温液体通道接口2041，所述低温液体通道接口2041具有两个。两个所述低温液体通道接口2041一个为进气接口另一个为出气接口。所述转子轴102轴方向上径向开设有两个低温液体通道槽2042，所述绝热筒106呈圆柱状，所述绝热筒106内开设有两个低温液体通道204，所述低温液体通道204包括轴向通道和径向通道两部，即所述低温液体通道204轴截面呈L型，所述低温液体通道204轴向通道从所述绝热筒106顶端延伸至所述绝热筒106内部，所述绝热筒106径向通道为开设在所述绝热筒106 轴向外表面的一个凹槽，该凹槽与所述转子轴102上的所述低温液体通道槽2042 连通，所述低温液体通道槽2042与所述定子轴104上的低温液体通道接口2041 连通。

所述定子轴104底部上表面、所述转子轴102底部以及所述绝热筒106底部下方为沉液区域402，即所述绝热筒106底部下表面不与所述定子轴104底部上表面接触，两者间的空腔为沉液区域402。本实用新型运行过程中，低温液体在低温液体通道204不断流通会出现冷凝现象，产生的滴液将会流入下方的所述沉液区域402，通过所述沉液区域402将沉液集中排出到设备外，避免了对设备运行造成影响。

本实用新型设有若干密封圈302，所述气源通道202与所述气源通道接口 2021连通处、所述低温液体通道接口2041与所述低温液体通道槽2042连通处、所述低温液体通道槽204与两个所述低温液体通道204连通处均设有所述密封圈 302。为保证冷却液达到最低温度-20℃时，磁流体能正常工作，所述隔热筒106 与所述转子轴102连通处通过所述密封圈302密封，所述隔热筒106与所述转子轴102二者相对保持静止，为了方便制造，将所述密封槽302开设在所述隔热筒 106上，所述隔热筒106从磁流体轴顶部装入。所述密封槽302压缩量约5％-10％。

如图2所示，本实用新型所述定子轴104上还开设有两个电力通道206和氦气通道208，两个所述电力通道206连接电力，所述氦气通道208连接氦气。如图1所示，本实用新型中两个气源通道接口2021不处于同一水平面，两个所述低温液体通道接口2041不处于同一水平面，两个所述气源通道202径向通道不处于同一水平面，以及两个低温液体通道槽2042也不处于同一水平面，即为两个所述气源通道接口2021、两个所述低温液体通道接口2041、两个所述气源通道202径向通道以及两个所述低温液体通道槽2042相互非对称错开分布。该结构设计是为了保证每个所述气源通道接口2021、每个所述低温液体通道接口 2041均能一直连通相应的介质，相互间又互不干扰。

综上所述，本实用新型将气、电、液等介质直接集成到磁流体旋转轴内部，即将原先的一个个连接设备设计成一个设备，减少了设备占用空间，降低了成本，而且提高了效率，同时给维护也带来了极大的便利。

本实用新型还设有沉液区域，低温液体经过低温液体通道会出现冷凝现象，产生的滴液会流入下部的沉液区域，再从沉液区域集中排出到设备外，避免了对设备运行造成影响。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本申请中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。

本申请中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (4)

1.一种离子束刻蚀磁流体密封旋转轴，其特征在于：包括固定在机体上的定子轴(104)、部分嵌入在定子轴(104)内部的转子轴(102)以及嵌入转子轴(102)内部的绝热筒(106)，其中：

所述定子轴(104)呈筒状，轴向外表面开设有两个气源通道接口(2021)、两个低温液体通道接口(2041)；

所述转子轴(102)呈筒状且底部为开口，所述转子轴(102)开设有与两个所述气源通道接口(2021)连通的两个气源通道(202)、轴向分布的电力通道(206)和氦气通道(208)以及两个低温液体通道槽(2042)；

所述绝热筒(106)呈圆柱状，所述绝热筒(106)开设有与两个低温液体通道(204)，两个所述低温液体通道(204)通过两个所述低温液体通道槽(2042)与两个所述低温液体通道接口(2041)连通。

2.根据权利要求1所述的一种离子束刻蚀磁流体密封旋转轴，其特征在于：还包括密封区域(108)，所述转子轴(102)未嵌入所述定子轴(104)部分与所述定子轴(104)顶部之间的外部区域为密封区域(108)。

3.根据权利要求1所述的一种离子束刻蚀磁流体密封旋转轴，其特征在于：还包括若干密封圈(302)，两个所述气源通道(202)与两个所述气源通道接口(2021)连通处、两个所述低温液体通道接口(2041)与两个所述低温液体通道槽(2042)连通处、两个所述低温液体通道槽(2042)与两个所述低温液体通道(204)连通处均设有所述密封圈(302)。

4.根据权利要求1所述的一种离子束刻蚀磁流体密封旋转轴，其特征在于：还包括沉液区域(402)，所述转子轴(102)底部与所述绝热筒(106)底部以及所述定子轴(104)底部形成的空腔为所述沉液区域。

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