一种磁流体密封轴的制作方法

1.本发明涉及半导体加工设备技术领域，具体涉及一种磁流体密封轴。


背景技术：

2.常规的磁流体密封轴仅能够实现旋转密封，但是，在某些特定的场景中，还希望磁流体密封轴能够输出直线位移，若直接为磁流体密封轴增设驱动机构，则会影响旋转密封的可靠性。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种磁流体密封轴，可以在实现旋转密封的同时输出直线位移。
4.为解决上述技术问题，本发明提供一种磁流体密封轴，包括轴套和轴体，所述轴体安装于所述轴套，且所述轴体能够相对所述轴套进行转动，所述轴体与所述轴套之间设置有磁流体进行密封；还包括伸缩部件，所述伸缩部件包括伸缩轴，所述伸缩轴内置于所述轴体，并能够相对所述轴体进行伸出或者缩回。
5.采用上述结构，伸缩轴和轴体相互独立，轴体用于和轴套相配合以实现旋转密封，而伸缩轴则用于输出直线位移，使得轴体可以不参与直线位移的输出，这样，轴体与轴套之间的旋转密封不至于受到影响，而伸缩轴的引入则可以补充完善常规磁流体密封轴无法输出直线位移的缺陷；同时，伸缩轴采用内置于轴体的设计，可以避免对磁流体密封轴外部空间的占用，进而能够缩减设备的体积，并可提高设备的集成度。
6.可选地，所述轴体设置有自其轴向一端面向轴向另一端面延伸但未贯穿的开槽，所述开槽包括槽底壁和槽周壁，所述伸缩轴外套安装有活塞，所述活塞与所述开槽的槽周壁滑动密封；还包括封盖、第一密封件和流体供给及回收部件，所述封盖密封设置于所述开槽的槽口位置，所述封盖设置有过孔，所述伸缩轴自所述过孔伸出所述开槽，所述第一密封件能够密封所述过孔和所述伸缩轴之间的间隙，所述活塞与所述封盖之间形成第一腔室，所述活塞与所述槽底壁之间形成第二腔室，所述流体供给及回收部件与所述第一腔室、所述第二腔室中的至少一者相连通。
7.可选地，所述槽底壁设置有槽部，所述伸缩轴插接于所述槽部。
8.可选地，所述第一密封件为波纹管，所述波纹管外套于所述伸缩轴，所述波纹管的一个端部与所述封盖相连，所述波纹管的另一个端部与所述活塞相连。
9.可选地，所述开槽的槽口位置设置有台阶面，所述封盖安装于所述台阶面，且所述封盖与所述台阶面之间设置有第二密封件。
10.可选地，还包括转接套，所述转接套固定设置，并与所述轴体转动密封，所述转接套设置有第一流通口和第二流通口，所述第一流通口和所述第二流通口均连接有所述流体供给及回收部件；所述轴体设置有第一流体通道和第二流体通道，所述第一流体通道用于连通所述第一腔室和所述第一流通口，所述第二流体通道用于连通所述第二腔室和所述第
二流通口。
11.可选地，所述转接套与所述轴体之间设置有第三密封件，所述第一流通口、所述第二流通口均位于相邻的两所述第三密封件之间。
12.可选地，所述轴体和所述转接套之间设置有沿轴向间隔设置的第一环形流道和第二环形流道，所述第一流通口通过所述第一环形流道与所述第一流体通道相连通，所述第二流通口通过所述第二环形流道与所述第二流体通道相连通。
13.可选地，所述轴套和所述轴体之间设置有相间隔的两轴承，所述磁流体布置在两所述轴承之间。
14.可选地，所述伸缩轴与所述轴体同轴布置。
附图说明
15.图1为本发明所提供磁流体密封轴的一种具体实施方式(未配置转接套)的立体结构图；
16.图2为本发明所提供磁流体密封轴的一种具体实施方式(配置有转接套)的剖视图；
17.图3为本发明所提供磁流体密封轴的一种具体实施方式在旋转轴处于缩回状态时的结构示意图；
18.图4为本发明所提供磁流体密封轴的一种具体实施方式在旋转轴处于伸出状态时的结构示意图。
19.图1-图4中的附图标记说明如下：
20.1轴套、11磁流体、12轴承、13法兰连接部；
21.2轴体、21开槽、211槽部、21a第一腔室、21b第二腔室、22封盖、23第二密封件、24第一流体通道、25第二流体通道；
22.3伸缩部件、31伸缩轴、32活塞、33第一密封件；
23.4转接套、41第一流通口、42第二流通口、43第三密封件。
具体实施方式
24.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
25.本文中所述“第一”、“第二”等词，仅是为了便于描述结构和/或功能相同或者相类似的两个以上的结构或者部件，并不表示对于顺序和/或重要性的某种特殊限定。
26.请参考图1-图4，图1为本发明所提供磁流体密封轴的一种具体实施方式(未配置转接套)的立体结构图，图2为本发明所提供磁流体密封轴的一种具体实施方式(配置有转接套)的剖视图，图3为本发明所提供磁流体密封轴的一种具体实施方式在旋转轴处于缩回状态时的结构示意图，图4为本发明所提供磁流体密封轴的一种具体实施方式在旋转轴处于伸出状态时的结构示意图。
27.如图1、图2所示，本发明提供一种磁流体密封轴，包括轴套1和轴体2，轴体2安装于轴套1，且轴体2能够相对轴套1进行转动，轴体2与轴套1之间设置有磁流体11进行密封。
28.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。
29.磁流体密封就是用永久磁铁将磁流体固定在轴体2的周围，由于轴体2与轴套1之间的空隙很小，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，以达到密封的效果。
30.详细的说明，轴套1和轴体2之间可以设置有相间隔的两轴承12，轴承12可以为滚珠轴承、滚轴轴承等，用于实现轴套1和轴体2之间的相对转动，磁流体11可以布置在两轴承12之间的区域。磁流体11可以仅布置一道，也可以布置多道，当布置多道时，各道磁流体11也可以沿轴向间隔分布；在图2实施例中，磁流体11存在两道。
31.轴套1可以设有法兰连接部13，该法兰连接部13具体可以是设置在轴套1的一个轴向端部，当然，也可以是设置在轴套1的轴向其他位置，其上可以设有连接孔，用于配合螺钉或者螺栓等形式的连接件和其他部件进行连接，进而可以对轴套1进行固定。在具体实践中，轴套1不转动，而轴体2可以转动。
32.进一步地，本发明所提供磁流体密封轴还可以包括伸缩部件3，伸缩部件3包括伸缩轴31，伸缩轴31内置于轴体2，并能够相对轴体2进行伸出或者缩回。需要说明，这里的伸出或者缩回是由于伸缩轴31能够相对轴体2进行动作而产生的相对轴体2“伸出”或者“缩回”的一种状态，并非是指伸缩轴31自身的长度可以伸长或者缩短。
33.采用上述结构，伸缩轴31和轴体2相互独立，轴体2用于和轴套1相配合以实现旋转密封，而伸缩轴31则用于输出直线位移，使得轴体2可以不参与直线位移的输出，这样，轴体2与轴套1之间的旋转密封不至于受到影响，而伸缩轴31的引入则可以补充完善常规磁流体密封轴无法输出直线位移的缺陷；同时，伸缩轴31采用内置于轴体2的设计，可以避免对磁流体密封轴外部空间的占用，进而能够缩减设备的体积，并可提高设备的集成度。
34.伸缩轴31与轴体2可以同轴设置，此时，如果轴体2进行转动，伸缩轴31也可以绕自身轴线进行转动。或者，伸缩轴31与轴体2也可以不同轴设置，即伸缩轴31的中轴线与轴体2的中轴线之间可以存在一定的偏心量，此时，如果轴体2进行转动，伸缩轴31可以相对轴体2的中轴线进行公转。在具体实践中，上述的两种方案均可以采用，本领域技术人员可以根据需要进行灵活选择。
35.实际上，伸缩轴31的轴向与轴体2的轴向也可以呈角度设置，这样也是可以的。换而言之，伸缩轴31相对轴体2的安装形式可以是多样的，具体可以结合实际需要进行设定。
36.伸缩部件3还可以包括动力部件，动力部件用于为伸缩轴31提供动力，以驱使伸缩轴31完成轴向上的位移。
37.上述动力部件的结构形式可以存在较多的选择。例如，该动力部件可以采用气缸、液压缸等动力缸形式的动力元件，此时，伸缩轴31可以相当于动力缸的活塞杆，能够直接输出直线位移；或者，该动力部件也可以包括电机等形式的动力元件，但由于这种形式的动力元件所直接输出的位移形式为旋转位移，因此，还需要配置齿轮齿条结构或者丝杠结构等形式的动力转换结构，以将动力元件直接输出的旋转位移转换为伸缩轴31所需的直线位移。
38.具体到本发明实施例中，可以采用类似气缸或者液压缸等形式的动力元件，以减少零部件数量，并简化结构。
39.如图2所示，轴体2可以设置有自其轴向一端面向轴向另一端面延伸但未贯穿的开槽21，开槽21包括槽底壁和槽周壁，伸缩轴31可以外套安装有活塞32，活塞32可以与开槽21的槽周壁滑动密封。即活塞32与开槽21的槽周壁可以为紧密接触，能够避免活塞32轴向两侧的流体通过活塞32与槽周壁之间的缝隙进行连通，同时，活塞32又可以在开槽21内进行轴向滑动。
40.进一步地，还可以包括封盖22，封盖22可以密封设置于开槽21的槽口位置，此时，封盖22与开槽21的槽内壁面可以围合形成缸内腔。活塞32可以将缸内腔沿轴向分隔为两部分，为便于描述，可以将活塞32与封盖22之间的空间称之为第一腔室21a，并将活塞32与槽底壁之间的空间称之为第二腔室21b。
41.封盖22与轴体2之间可以是借助螺钉等形式的连接件进行连接。具体而言，开槽21的槽口位置可以设置有台阶面(图中未标注)，封盖22可以安装于台阶面，且封盖22与台阶面之间可以设置有第二密封件23，以对封盖22和台阶面之间的间隙进行密封处理；第二密封件23的种类可以为橡胶圈等。当然，上述的台阶面也可以不设置，此时，封盖22可以直接与轴体2的轴向端面进行对接装配。
42.封盖22可以设置有过孔(图中未标注)，伸缩轴31可以自过孔伸出开槽21，以对外输出直线位移。
43.进一步地，还可以包括第一密封件33，第一密封件33能够密封过孔和伸缩轴31之间的径向间隙(以下称之为孔轴间隙)，以避免第一腔室21a通过上述的孔轴间隙与外界相连通，进而可以保证第一腔室21a的密封性能。
44.第一密封件33的种类在此不做限定，只要能够实现上述的密封效果即可。在一种示例性的方案中，第一密封件33可以为波纹管，波纹管可以外套安装于伸缩轴31，波纹管的一个端部可以与封盖22相连，波纹管的另一个端部可以与活塞32相连，进而可以隔离第一腔室21a和上述的孔轴间隙；如此设置，不仅可以实现上述孔轴间隙处的密封隔离，还可以避免伸缩轴31动作过程中对第一密封件33造成磨损，还有利于保证第一密封件33在长期使用过程中的使用寿命。
45.进一步地，还可以包括流体供给及回收部件，流体供给及回收部件与第一腔室21a、第二腔室21b中的至少一者相连通，进而可以为第一腔室21a或者第二腔室21b提供流体，或者，可以从第一腔室21a或者第二腔室21b抽取流体，以改变活塞32轴向两侧的压力，从而驱使伸缩杆31沿轴向进行位移。流体供给及回收部件所供给的流体可以为气体，也可以为液体，具体的气体以及液体的种类在此不做限定。
46.第一腔室21a、第二腔室21b可以均连通有流体供给及回收部件。如此设置，当向第一腔室21a内填充流体时，第二腔室21b内的流体需要被抽出，使得活塞32以及伸缩轴31可以朝向压缩第二腔室21b的方向进行位移(附图中为向下位移，如图3所示)；而当向第二腔室21b内填充流体时，第一腔室21a内的流体需要被抽出，使得活塞32以及伸缩轴31可以朝向压缩第一腔室21a的方向进行位移(附图中为向上位移，如图4所示)。也就是说，在第一腔室21a和第二腔室21b均连通有流体供给及回收部件时，两腔室内的抽取流体和填充流体的操作是相反的。
47.针对这种方案，流体供给及回收部件的数量可以为两个，两流体供给及回收部件可以一一对应地与第一腔室21a、第二腔室21b相连通，进而分别对两腔室进行操作；或者，
流体供给及回收部件也可以仅存在一个，其可以包括供给部和回收部，二者可以搭配一定的阀体和管路均与第一腔室21a、第二腔室21b相连通，当供给部对第一腔室21a进行供流时、回收部可以对第二腔室21b内的流体进行回收，而当供给部对第二腔室21b进行供流时、回收部可以对第一腔室21a内的流体进行回收。
48.或者，第一腔室21a、第二腔室21b中也可以仅存在一者与流体供给及回收部件相连通。为简化描述，这里仅以第一腔室21a与流体供给及回收部件相连通为例进行说明，第二腔室21b内可以预留一定量的可压缩流体(如气体)或者可以预设弹性件；这样，当向第一腔室21a内填充流体时，第一腔室21a内的压力可以增大，能够驱使活塞32连同伸缩杆31朝向压缩第二腔室21b的方向进行位移，第二腔室21b内的可压缩流体或者弹性件可以处于压缩状态，以积聚能量；而当抽取第一腔室21a内的流体时，第二腔室21b内可压缩流体或者弹性件所积聚的能量可以释放，以推动活塞32连同伸缩杆31朝向压缩第一腔室21a的方向进行位移。弹性件可以为弹簧、拉力绳等各种形式的弹性元件，在此不做限定；以弹簧为例，其可以外套安装于伸缩轴31。
49.进一步地，还可以包括转接套4，转接套4可以固定设置，并可以与轴体2转动密封，转接套4可以设置有第一流通口41和第二流通口42，第一流通口41和第二流通口42均可以连接有流体供给及回收部件，流体供给及回收部件的数量以及连接方式可以参见前述的描述；轴体2可以设置有第一流体通道24和第二流体通道25，第一流体通道24用于连通第一腔室21a和第一流通口41，第二流体通道25用于连通第二腔室21b和第二流通口42。
50.采用这种结构，转接套4不发生转动，流体供给及回收部件与转接套4的连接管路不会发生扭转，更有利于保证连接的可靠性。
51.更为详细的说明，第一流通口41和第二流通口42的内端部均可以与一个环形流道相连通，该环形流道可以设置于转接套4的内壁面和/或轴体2的外壁面。为便于描述，可以将与第一流通口41相连通的环形流道称之为第一环形流道、与第二流通口42相连通的环形流道称之为第二环形流道，第一流通口41可以通过第一环形流道与第一流体通道24相连通，第二流通口42可以通过第二环形流道与第二流体通道25相连通；如此设置，即便轴体2相对转接套4发生转动，也不会影响第一流通口41和第一流体通道24之间的正常连通以及第二连通口42和第二流体通道25之间的正常连通。
52.转接套4与轴体2之间还可以设置有第三密封件43，第一流通口41、第二流通口42均位于相邻的两第三密封件43之间，以对第一流通口41轴向两侧的、第二流通口42轴向两侧的转接套4和轴体2之间的缝隙进行封堵。
53.第三密封件43也可以为橡胶圈等形式的密封元件。或者，第三密封件43也可以采用和轴套1与轴体2之间相类似的磁流体密封结构。
54.开槽21的槽底壁还可以设置有槽部211，伸缩轴31可以插接于该槽部211，用于对伸缩轴31的动作进行避让，使得活塞32可以具有更大的位移空间。进一步地，也可以对槽部211的形状和尺寸进行设计，使得槽部211的轴向截面可以与伸缩轴31的轴向截面相匹配，这样，在伸缩轴31插接于槽部211时，还可以对伸缩轴31的位移进行导向。
55.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。