專利名稱：旋轉(zhuǎn)式活接頭、流體輸送系統(tǒng)以及相關(guān)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及流體輸送系統(tǒng)，尤其是，本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)式活接頭，比如可以用來利于將流體，一般是一種液體，從第一環(huán)境，例如流體供給源，傳送至相對(duì)于第一環(huán)境發(fā)生旋轉(zhuǎn)的第二環(huán)境，例如旋轉(zhuǎn)的使用點(diǎn)。
背景技術(shù)：
通常，旋轉(zhuǎn)式活接頭和流體輸送系統(tǒng)是眾所周知的，特別是在半導(dǎo)體處理工業(yè)中。在半導(dǎo)體處理工業(yè)中，旋轉(zhuǎn)式活接頭通常用來利于將工藝液體從第一環(huán)境傳送至相對(duì)于第一環(huán)境發(fā)生旋轉(zhuǎn)的第二環(huán)境。更為常見的是，來自于通常固定的供給管線的一種或者多種液體，被傳送至旋轉(zhuǎn)的使用點(diǎn)。使用一個(gè)或者多個(gè)旋轉(zhuǎn)式活接頭的示例性半導(dǎo)體處理工具包括能夠從FSI國(guó)際公司以商業(yè)方式購(gòu)買并且以商標(biāo)名稱ZETA和MERCURY銷售的噴射處理工具系統(tǒng)(spray process toolsystems)。
旋轉(zhuǎn)式活接頭可以包括至少兩個(gè)彼此相對(duì)旋轉(zhuǎn)的組成部件。至少一個(gè)組成部件以流通方式聯(lián)接到第一環(huán)境，并且至少另外一個(gè)組成部件以流通方式聯(lián)接到第二環(huán)境。流體，一般為液體，可以被從一個(gè)環(huán)境傳送至另外一個(gè)環(huán)境。在美國(guó)專利No.4848400(Grant等)中公開了一種常規(guī)的旋轉(zhuǎn)式活接頭實(shí)施例。在美國(guó)專利No.5570908(Merritt)中公開了另外一種常規(guī)的旋轉(zhuǎn)式活接頭實(shí)施例。
彼此相對(duì)旋轉(zhuǎn)的常規(guī)組成部件一般在它們之間存在公差，并且保持這種公差非常重要。例如，如果組成部件之間的公差超過了預(yù)期，那么就有可能發(fā)生泄漏和/或組成部件有可能變得過松和/或受損。作為另外一個(gè)例子，如果組成部件之間的公差過小，那么組成部件將發(fā)生摩擦和磨損和/或甚至阻止旋轉(zhuǎn)的組成部件發(fā)生旋轉(zhuǎn)。因此，為了使得旋轉(zhuǎn)式活接頭良好工作，需要在制造旋轉(zhuǎn)式活接頭時(shí)在部件之間設(shè)定一個(gè)或者多個(gè)合適的公差并且在使用過程中適當(dāng)?shù)乇３衷摴睢?br> 某些旋轉(zhuǎn)式活接頭的一個(gè)缺點(diǎn)在于，它們的工作局限于相對(duì)較窄的溫度范圍。例如，隨著溫度變化(例如隨著溫度變得過高和/或過低)，旋轉(zhuǎn)式活接頭中部件之間的配合會(huì)變得過寬和/或過窄。但是，由于許多使用旋轉(zhuǎn)式活接頭的工業(yè)化生產(chǎn)過程均在相對(duì)寬泛的溫度范圍中工作，因此所希望的是使用一種可以在這種相對(duì)寬泛的溫度范圍中良好工作的旋轉(zhuǎn)式活接頭。例如，半導(dǎo)體工業(yè)中的許多工藝?yán)酶鞣N處于不同溫度(或熱或冷)的工藝流體對(duì)半導(dǎo)體晶片進(jìn)行處理。
某些旋轉(zhuǎn)式活接頭的另外一個(gè)缺點(diǎn)在于，即使在該旋轉(zhuǎn)式活接頭的正常工作過程中，也會(huì)在某些應(yīng)用領(lǐng)域(比如微電子和/或醫(yī)用器件的制造過程中)產(chǎn)生碎屑。這些碎屑可能來自于若干方面。其可能由于某些組成部件之間的有意和/或無意摩擦而產(chǎn)生。碎屑也有可能由于某些諸如潤(rùn)滑/涂脂軸承這樣的組成部件產(chǎn)生。這些碎屑將是不希望存在的，因?yàn)樗鼤?huì)玷污工藝流體，相應(yīng)地玷污所制得的產(chǎn)品，而這些產(chǎn)品具有苛刻的產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格(比如微電子器件和醫(yī)用器件)。這些碎屑還有可能對(duì)旋轉(zhuǎn)式活接頭的組成部件和/或下游組成部件產(chǎn)生過度磨損，因此也是不希望存在的。對(duì)于碎屑敏感的應(yīng)用領(lǐng)域和/或下游組成部件來說，當(dāng)碎屑進(jìn)入主流體路徑中時(shí)碎屑的產(chǎn)生更為令人不滿意，但是如果碎屑僅進(jìn)入一條或者多條排放路徑和/或位于主流體和/或排放流體路徑之外，相對(duì)來說不那么不可接受。此外，碎屑進(jìn)入主流體路徑的趨勢(shì)會(huì)受到碎屑產(chǎn)生組成部件相對(duì)于主流體路徑的位置的明顯影響。
不斷地需要研發(fā)出新型的旋轉(zhuǎn)式活接頭和流體輸送系統(tǒng)，包括更能經(jīng)受溫度變化和/或產(chǎn)生令人不滿意的碎屑的風(fēng)險(xiǎn)降低和/或任何產(chǎn)生出的碎屑進(jìn)入主流體路徑的風(fēng)險(xiǎn)降低的旋轉(zhuǎn)式活接頭。
發(fā)明概述本發(fā)明提供了經(jīng)過改進(jìn)的旋轉(zhuǎn)式活接頭和流體輸送系統(tǒng)，它們可以在彼此相對(duì)旋轉(zhuǎn)的多個(gè)位置之間傳送流體(例如一種工藝液體)。本發(fā)明中的旋轉(zhuǎn)式活接頭可以顯現(xiàn)出許多優(yōu)點(diǎn)。例如，根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)式活接頭可以以優(yōu)越的性能在較寬的溫度范圍上工作。還有，與許多其它旋轉(zhuǎn)式活接頭相比，根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)式活接頭可以顯現(xiàn)出較低的碎屑產(chǎn)生水平和/或較低的組成部件磨損水平。隨著部件彼此相對(duì)旋轉(zhuǎn)，本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)式活接頭還可以顯現(xiàn)出較高的旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性(即這種旋轉(zhuǎn)式活接頭顯現(xiàn)出較輕的進(jìn)動(dòng)趨勢(shì))和/或較小的旋轉(zhuǎn)阻力。
根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)式活接頭和流體輸送系統(tǒng)尤其可以適用于微電子器件領(lǐng)域、通訊器件領(lǐng)域和/或醫(yī)用器件領(lǐng)域，在這里通常使用超凈試劑并且希望具有能夠在相對(duì)較寬的溫度范圍上工作的靈活性。
根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)式活接頭的部件被組裝成使得限定了主流體路徑和排放路徑的表面可以彼此相對(duì)旋轉(zhuǎn)，而不會(huì)顯著地可旋轉(zhuǎn)和/或可滑動(dòng)地彼此接合。任何可滑動(dòng)和/或可旋轉(zhuǎn)地彼此接合的表面優(yōu)選地均位于這些流體路徑之外。在優(yōu)選實(shí)施例中，可旋轉(zhuǎn)和/或可滑動(dòng)接合的表面局限于流體路徑外部的軸承，并且這些軸承還有助于保持組成部件之間的公差和/或間距。在優(yōu)選實(shí)施例中，保持組成部件之間的公差和/或間距通過下述方式中的一種或者多種來實(shí)現(xiàn)例如在轉(zhuǎn)子與殼體之間對(duì)一個(gè)或者多個(gè)軸承進(jìn)行合適定位；和合適地選取組成部件的材料，例如在部件之間使得材料的尺寸穩(wěn)定性匹配或者以其它方式協(xié)調(diào)。由于可以精確地控制流過所述間隙的流體(例如使其最少)，所以非常希望保持這種公差。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種旋轉(zhuǎn)式活接頭包括具有流體通路的殼體，流體可以通過所述流體通路流過該殼體；具有流體通路的轉(zhuǎn)子，流體可以通過所述流體通路流過該轉(zhuǎn)子；以及具有流體通路的柱子，流體可以通過所述流體通路流過該柱子。所述轉(zhuǎn)子被可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接在所述殼體上，而所述柱子以一種有助于以流通方式聯(lián)接所述轉(zhuǎn)子流體通路和殼體流體通路的方式置于旋轉(zhuǎn)式活接頭中，以便使得流體可以經(jīng)由所述柱子流體通路在所述殼體與轉(zhuǎn)子之間傳送。這種旋轉(zhuǎn)式活接頭還包括圓環(huán)狀間隙，該圓環(huán)狀間隙環(huán)繞在所述柱子的至少一部分的周圍，以便使得該圓環(huán)狀間隙構(gòu)成一條排放路徑的至少一部分，一部分通過所述殼體流體通路輸送的流體通過該排放路徑從旋轉(zhuǎn)式活接頭排出。
在一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)式活接頭包括具有基部的殼體、轉(zhuǎn)子、柱子、第一流體口、第二流體口、流體路徑以及排放路徑。所述轉(zhuǎn)子具有一個(gè)至少部分位于所述殼體內(nèi)部的第一端，并且被可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接至所述殼體。所述柱子從所述殼體的基部至少部分地延伸入所述轉(zhuǎn)子中的腔室內(nèi)，所述腔室的尺寸大于所述柱子，以便使得一個(gè)圓環(huán)狀間隙在所述柱子與轉(zhuǎn)子之間沿著所述柱子的長(zhǎng)度延伸。所述第一流體口與所述殼體相關(guān)，流體可以通過該第一流體口排出或者進(jìn)入所述旋轉(zhuǎn)式活接頭，而所述第二流體口與所述轉(zhuǎn)子相關(guān)，流體可以通過該第二流體口排出或者進(jìn)入所述旋轉(zhuǎn)式活接頭。所述流體路徑至少在第一流體口與第二流體口之間延伸穿過所述旋轉(zhuǎn)式活接頭，并且包括第一路徑部分和第二路徑部分。第一路徑部分延伸穿過所述柱子，而第二路徑部分延伸穿過所述轉(zhuǎn)子，以便使得第一路徑部分經(jīng)由所述轉(zhuǎn)子腔室內(nèi)部的接合部與第二路徑部分流體連通。所述排放路徑具有位于所述轉(zhuǎn)子腔室內(nèi)部接近所述接合部的入口，其中所述柱子與轉(zhuǎn)子之間的圓環(huán)狀間隙構(gòu)成了該排放路徑的至少一部分。
在另外一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)式活接頭包括殼體、轉(zhuǎn)子、柱子、第一流體口、第二流體口、流體路徑以及排放路徑。所述轉(zhuǎn)子具有一個(gè)至少部分位于所述殼體內(nèi)部的第一端，并且被可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接至所述殼體。所述柱子從所述轉(zhuǎn)子的第一端至少部分地延伸入所述殼體中的腔室內(nèi)，所述腔室的尺寸大于所述柱子，以便使得一個(gè)圓環(huán)狀間隙在所述柱子與殼體之間沿著所述柱子的長(zhǎng)度延伸。所述第一流體口與所述殼體相關(guān)，流體可以通過該第一流體口排出或者進(jìn)入所述旋轉(zhuǎn)式活接頭，而所述第二流體口與所述轉(zhuǎn)子相關(guān)，流體可以通過該第二流體口排出或者進(jìn)入所述旋轉(zhuǎn)式活接頭。所述流體路徑至少在第一流體口與第二流體口之間延伸穿過所述旋轉(zhuǎn)式活接頭，并且包括第一路徑部分和第二路徑部分。第一路徑部分延伸穿過所述殼體，而第二路徑部分延伸穿過所述柱子，以便使得第一路徑部分經(jīng)由所述殼體腔室內(nèi)部的接合部與第二路徑部分流體連通。所述排放路徑具有位于所述殼體腔室內(nèi)部接近所述接合部的入口，其中所述柱子與殼體之間的圓環(huán)狀間隙構(gòu)成了該排放路徑的至少一部分。
在優(yōu)選實(shí)施例中，所述轉(zhuǎn)子通過具有至少一個(gè)介于所述轉(zhuǎn)子外部的一部分與所述殼體內(nèi)部的一部分之間的軸承而被可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接至所述殼體。優(yōu)選的是，這些軸承具有利用包括陶瓷材料(比如氮化硅)的材料制成的滾珠和利用包括硬化不銹鋼(例如440C不銹鋼)的材料制成的內(nèi)座圈和外座圈。還有，在優(yōu)選實(shí)施例中，這些軸承是無潤(rùn)滑的。
根據(jù)本發(fā)明的另外一個(gè)方面，一種制造旋轉(zhuǎn)式活接頭的方法包括提供殼體、轉(zhuǎn)子、柱子以及至少一個(gè)軸承；將所述柱子定位在該旋轉(zhuǎn)式活接頭中；以及將所述轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接至所述殼體。所述殼體具有一條流體通路，流體可以通過該流體通路流過此殼體，所述轉(zhuǎn)子具有一條流體通路，流體可以通過該流體通路流過此轉(zhuǎn)子，并且所述柱子具有一條流體通路，流體可以通過該流體通路流過此柱子。所述柱子被以一種有助于以流通方式聯(lián)接所述轉(zhuǎn)子流體通路和殼體流體通路的方式置于所述旋轉(zhuǎn)式活接頭中，以便使得流體可以經(jīng)由所述柱子流體通路在所述殼體與轉(zhuǎn)子之間傳送。所述轉(zhuǎn)子被可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到所述殼體上，以便使得一個(gè)圓環(huán)狀間隙環(huán)繞在所述柱子的至少一部分的周圍，從而使得該圓環(huán)狀間隙構(gòu)成一條排放路徑的至少一部分，一部分通過所述殼體流體通路輸送的流體通過該排放路徑從所述旋轉(zhuǎn)式活接頭中排出。
優(yōu)選的是，將所述轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到所述殼體上包括將至少一個(gè)軸承置于所述轉(zhuǎn)子外部的一部分與所述殼體內(nèi)部的一部分之間。


通過參照下面結(jié)合附圖針對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例進(jìn)行的描述，有利于對(duì)本發(fā)明的前述以及其它優(yōu)點(diǎn)、獲得這些優(yōu)點(diǎn)的方式以及本發(fā)明本身的理解，其中圖1示出了一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)式活接頭的側(cè)向剖視圖。
圖2示出了圖1中所示旋轉(zhuǎn)式活接頭的部件分解透視圖，示出了若干個(gè)內(nèi)部組成部件。
圖3示出了圖1中所示旋轉(zhuǎn)式活接頭的第一透視圖。
圖4示出了圖1中所示旋轉(zhuǎn)式活接頭的第二透視圖。
圖5示出了圖1中所示旋轉(zhuǎn)式活接頭的示意性剖視圖，更好地示出了轉(zhuǎn)子與柱子之間的間隙以及轉(zhuǎn)子與殼體之間的間隙(未按比例)。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的第一種替代性旋轉(zhuǎn)式活接頭的示意性剖視圖。
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的第二種替代性旋轉(zhuǎn)式活接頭的示意性剖視圖。
圖8示出了一種結(jié)合有圖1中所示旋轉(zhuǎn)式活接頭的噴射處理系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面描述的本發(fā)明的實(shí)施例并非窮舉或者將本發(fā)明局限于在下面詳細(xì)描述中公開的具體形式。相反，所選取和描述的實(shí)施例的目的在于，有利于本領(lǐng)域的其它技術(shù)人員明白和理解本發(fā)明的原理和實(shí)施方式。
下面參照?qǐng)D1-5描述一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的示例性旋轉(zhuǎn)式活接頭。如圖所示，旋轉(zhuǎn)式活接頭20包括一個(gè)圓柱形殼體24，一根圓柱形柱子58，以及一個(gè)圓柱形轉(zhuǎn)子70，其便于在彼此相對(duì)旋轉(zhuǎn)的多個(gè)位置之間傳送工藝流體。
殼體24具有流體通路31(例如通孔)，流體可以通過該流體通路31流過此殼體24。優(yōu)選的是，殼體24具有底部(或者基部)28。如圖所示，流體通路31延伸穿過底部28。流體通路31形成了流體路徑167(下文中給予描述)的一部分。如圖所示，流體通路31是一條直線通孔，但是形狀也可以發(fā)生彎曲、分叉成一條或者多條路徑等等。直線通孔狀流體通路31是優(yōu)選的，因?yàn)槔缙鋵?duì)流體流動(dòng)的阻力較小。如圖所示，底部28具有第一或者內(nèi)部表面32。優(yōu)選的是，第一表面32具有一個(gè)隆起部分33，該隆起部分33可以有助于提供補(bǔ)強(qiáng)作用和將排放流體導(dǎo)向排出管道35，其中排出管道35貫穿底部28并且一般被連接在其它排放管道設(shè)備(未示出)上。優(yōu)選的是，殼體24還具有一個(gè)相關(guān)的流體口29，流體可以通過該流體口29排出或者進(jìn)入旋轉(zhuǎn)式活接頭20。流體口29可以被連接在其它管道(下文中給予描述)上。
殼體24還具有側(cè)壁37。如圖所示，圓柱形側(cè)壁37從底部28延伸，并且有助于限定殼體內(nèi)部48。在側(cè)壁37的內(nèi)部，接近底部28，是肩部39。在側(cè)壁37的內(nèi)部，較遠(yuǎn)離底部28，是側(cè)壁37的上部區(qū)域41。在側(cè)壁37的端部是表面46，該表面46提供進(jìn)入一個(gè)或者多個(gè)螺紋孔43的入口，以用于將其它組成部件固定到所述殼體上(下文中給予描述)。
旋轉(zhuǎn)式活接頭20還包括一個(gè)流體引導(dǎo)構(gòu)件，其示例形式為柱子58。柱子58被用來有利于通過旋轉(zhuǎn)式活接頭20傳送流體，尤其是有利于在旋轉(zhuǎn)式活接頭20中彼此相對(duì)移動(dòng)的組成部件之間進(jìn)行流體交換。
柱子58具有流體通路62(即通孔)，流體可以通過該流體通路62流過此柱子58，并且此柱子58被以一種有助于以流通方式聯(lián)接轉(zhuǎn)子流體通路76和殼體流體通路31的方式置于旋轉(zhuǎn)式活接頭20中，以便使得流體可以經(jīng)由柱子流體通路62在殼體24與轉(zhuǎn)子70之間傳送。柱子流體通路62限定了流體路徑167(下文中給予描述)的一部分。如圖所示，流體通路62是一條直線通孔，但是形狀也可以發(fā)生彎曲、分叉成一條或者多條路徑等等。直線通孔狀流體通路62是優(yōu)選的，因?yàn)槔缙鋵?duì)流體流動(dòng)的阻力較小。柱子58還具有一個(gè)相關(guān)的流體口61，該流體口61有助于以流通方式聯(lián)接轉(zhuǎn)子流體通路76與殼體流體通路31。柱子58還通過將流體口61在轉(zhuǎn)子70的內(nèi)部置于轉(zhuǎn)子流體口74的附近而以流通方式聯(lián)接至轉(zhuǎn)子70。這種配置有助于在殼體24/柱子58與轉(zhuǎn)子70之間進(jìn)行流體交換。
優(yōu)選的是，如圖所示，柱子58從殼體底部(或者基部)28至少部分地延伸入轉(zhuǎn)子70中的腔室77之內(nèi)，腔室77的尺寸大于柱子58，以便使得一個(gè)圓環(huán)狀間隙158在柱子58與轉(zhuǎn)子70之間沿著柱子58的長(zhǎng)度延伸。如圖所示，柱子58可以通過開口78延伸入腔室77之內(nèi)。轉(zhuǎn)子內(nèi)壁80和“頸縮”部分83有助于限定出腔室77。圓環(huán)狀間隙158環(huán)繞在柱子58的至少一部分的周圍，以便使得該圓環(huán)狀間隙158構(gòu)成排放路徑(下文中給予討論)的至少一部分，一部分通過殼體流體通路31傳送的流體通過所述排放路徑從旋轉(zhuǎn)式活接頭20中排出。如圖所示，圓環(huán)狀間隙158位于轉(zhuǎn)子內(nèi)壁80與柱子外側(cè)區(qū)域66之間。根據(jù)本發(fā)明，第一軸承104和第二軸承113可以有助于將圓環(huán)狀間隙158可靠地保持在極其嚴(yán)格的公差之內(nèi)。由于將圓環(huán)狀間隙158保持在嚴(yán)格的公差之內(nèi)容許精確地控制流過該間隙158的任何排放流體(下文中給予討論)，因此這一點(diǎn)是非常希望的。優(yōu)選的是，排放流體的流速最小化，從而使得輸送至工藝的工藝流體最大化。保持圓環(huán)狀間隙158還可以真正防止轉(zhuǎn)子70和柱子58在轉(zhuǎn)子70環(huán)繞柱子58相對(duì)旋轉(zhuǎn)的過程中發(fā)生可滑動(dòng)和/或可旋轉(zhuǎn)接合，這樣可以減少碎屑的產(chǎn)生，優(yōu)選的是防止碎屑的產(chǎn)生，而如果容許轉(zhuǎn)子70和柱子58可滑動(dòng)和/或可旋轉(zhuǎn)地接合，那么會(huì)產(chǎn)生碎屑。在所述柱子與轉(zhuǎn)子之間減少和/或防止碎屑的產(chǎn)生是非常希望的，因?yàn)橹髁黧w路徑橫穿過間隙160(下文進(jìn)一步給予描述)。
將柱子58定位在轉(zhuǎn)子腔室77中還會(huì)產(chǎn)生軸向間隙160。軸線間隙160位于柱子58的頂表面69與轉(zhuǎn)子腔室77的“頸縮”部分83之間。
柱子58還包括柱子外部65。柱子外部65包括側(cè)區(qū)域66和頂表面69。優(yōu)選的是，柱子側(cè)區(qū)域66包括一個(gè)或者多個(gè)表面間斷部，例如溝槽67，它們以一種下文中描述的方式對(duì)在柱子58與轉(zhuǎn)子70之間流動(dòng)的流體提供可控的阻力。替代性地，這樣的一個(gè)或者多個(gè)表面連續(xù)部可以位于轉(zhuǎn)子70的內(nèi)壁80上或者位于柱子側(cè)區(qū)域66以及轉(zhuǎn)子70的內(nèi)壁80上。還有，可以使用除溝槽67之外的替代性表面連續(xù)部。
如前所述，柱子58從殼體24延伸。柱子58可以是一個(gè)與殼體24分離的組成部件，或者可以與殼體24形成一個(gè)整體式結(jié)構(gòu)。如圖所示，柱子58與殼體24形成了一個(gè)整體式結(jié)構(gòu)。這種整體式結(jié)構(gòu)可以例如通過鑄造或者模制一個(gè)整體結(jié)構(gòu)而形成。優(yōu)選的是，如圖所示，殼體流體通路31以直線流體連通方式與柱子流體路徑62以流通方式聯(lián)接起來。也可以使用其它連通線路(例如曲線)，但是直線是優(yōu)選的，因?yàn)槔缙鋵?duì)流體流動(dòng)提供較小的阻力。
旋轉(zhuǎn)式活接頭20還包括轉(zhuǎn)子70。轉(zhuǎn)子70具有流體通路76(例如通孔)，流體可以通過該流體通路76流過此轉(zhuǎn)子70，并且此轉(zhuǎn)子70被可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到殼體24上。流體通路76形成了一條流體路徑167(下文中給予討論)的一部分。如圖所示，流體通路76是一條直線通孔，但是形狀也可以發(fā)生彎曲，分叉成一條或者多條路徑等等。直線通孔狀流體通路76是優(yōu)選的，因?yàn)槔缙鋵?duì)流體流動(dòng)的阻力較小。優(yōu)選的是，轉(zhuǎn)子70具有一個(gè)至少部分位于殼體內(nèi)部48中的第一端71。第一端71的這種定位方式有助于柱子58以流通方式聯(lián)接轉(zhuǎn)子流體通路76與殼體流體通路31，以便使得流體可以經(jīng)由柱子流體通路62在殼體24與轉(zhuǎn)子70之間傳送。優(yōu)選的是，轉(zhuǎn)子70還具有一個(gè)相關(guān)的流體口75，流體可以通過該流體口75排出或者進(jìn)入旋轉(zhuǎn)式活接頭20。流體口75可以被連接在其它管道設(shè)備(下文中給予描述)上。
如前所述，轉(zhuǎn)子70被可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接在殼體24上。優(yōu)選的是，轉(zhuǎn)子70被可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到殼體24上，以便使得該轉(zhuǎn)子70的第一端71可以至少部分位于殼體內(nèi)部48中，并且如前所述，以便使得轉(zhuǎn)子70裝配在柱子58上方并與其相隔開。根據(jù)轉(zhuǎn)子70和殼體24的特性而定，轉(zhuǎn)子70和殼體24中的任一個(gè)或者兩個(gè)均可以隨著轉(zhuǎn)子70相對(duì)于殼體24發(fā)生旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選的是，在工作過程中轉(zhuǎn)子70發(fā)生旋轉(zhuǎn)而殼體24保持靜止。
優(yōu)選的是，轉(zhuǎn)子70利用至少一個(gè)介于所述轉(zhuǎn)子外部的一部分與所述殼體內(nèi)部的一部分之間的軸承可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接在殼體24上。更為優(yōu)選的是，轉(zhuǎn)子70利用至少兩個(gè)介于所述轉(zhuǎn)子外部的一部分與所述殼體內(nèi)部的一部分之間的軸承可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接在殼體24上。如果不止一個(gè)軸承介于所述轉(zhuǎn)子外部的一部分與所述殼體內(nèi)部的一部分之間，那么這些軸承優(yōu)選地間隔開一定的距離，該距離有助于使得轉(zhuǎn)子70保持旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定。
如圖所示，在旋轉(zhuǎn)式活接頭20中，轉(zhuǎn)子70優(yōu)選地利用第一軸承104和第二軸承113可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接在殼體24上，其中第一軸承104和第二軸承113介于轉(zhuǎn)子外部84的一部分與殼體內(nèi)部48的一部分之間。優(yōu)選的是，第一軸承104和第二軸承113利用間隔元件125相互間隔開。
軸承104的內(nèi)座圈106和軸承113的內(nèi)座圈115被固定聯(lián)接在轉(zhuǎn)子70上，而并非殼體24上，軸承104的外座圈109以及軸承113的外座圈117被固定聯(lián)接在殼體24上，而并非轉(zhuǎn)子70上。內(nèi)座圈106和115由此可以隨同轉(zhuǎn)子70一起旋轉(zhuǎn)，外座圈109和117由此可以隨同殼體24一同旋轉(zhuǎn)。由于軸承104和113中的座圈的這種配置，殼體24和轉(zhuǎn)子70僅經(jīng)由軸承104和113發(fā)生接觸，這樣容許轉(zhuǎn)子70和殼體24相對(duì)旋轉(zhuǎn)，同時(shí)還保持了軸承104和113的滑動(dòng)表面，但并非位于殼體24與轉(zhuǎn)子70之間。所示出的這個(gè)優(yōu)選實(shí)施例可以有助于可靠地保持某些組成部件之間的圓環(huán)狀間隙(例如轉(zhuǎn)子70與柱子58之間的圓環(huán)狀間隙)和/或可以有助于減少碎屑的產(chǎn)生和/或可以有助于保持在流體路徑外部相互可滑動(dòng)和/或可旋轉(zhuǎn)接合的表面(在后面給予討論)。
更為詳細(xì)地說，第一軸承，或者說上部(如圖所示)軸承104有利于通過被置于轉(zhuǎn)子外部84上的第三或者上側(cè)凹槽91與殼體內(nèi)部48的上側(cè)壁區(qū)域41之間而將轉(zhuǎn)子70可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到殼體24上。如圖所示，軸承104包括內(nèi)座圈106、外座圈109以及滾珠111。
第一軸承104的內(nèi)座圈106的一部分位于第三轉(zhuǎn)子凹槽91中，并且與轉(zhuǎn)子70固定接觸。
第一軸承104的外座圈109的一部分位于由上側(cè)壁區(qū)域與間隔元件125的平整頂部129形成的凹槽中。間隔元件125上的第一傾斜部128不與外座圈109接觸。外座圈109的其它部分位于第一夾持元件138的第一凹槽142中。通過利用一個(gè)或者多個(gè)緊固件173將第一夾持元件138緊固在殼體24的上表面46上，第一軸承104就通過被緊固在第一夾持元件138與間隔元件125的平整部分129之間而與殼體24固定接觸。夾持元件138上的一個(gè)或者多個(gè)孔144以及殼體24上的一個(gè)或者多個(gè)螺紋孔43可以接收這些用于可靠緊固的緊固件。
第二軸承，或者說底部(如圖所示)軸承113也有利于通過被置于轉(zhuǎn)子外部84上的第二或者底部凹槽88與殼體內(nèi)部48的側(cè)壁37的肩臺(tái)39之間而將轉(zhuǎn)子70可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接在殼體24上。如圖所示，軸承113包括內(nèi)座圈115、外座圈117以及滾珠119。
第二軸承113的內(nèi)座圈115的一部分位于第二轉(zhuǎn)子凹槽88中，而第二軸承113的內(nèi)座圈115的其余部分位于第二夾持元件146的第一凹槽150中。內(nèi)座圈115通過在內(nèi)座圈115的上方將第二夾持元件146置于第一轉(zhuǎn)子凹槽86中，并且通過將一個(gè)或者多個(gè)緊固件174插入夾持元件146的一個(gè)或者多個(gè)孔152中并且將這些緊固件螺接入一個(gè)或者多個(gè)螺紋孔87內(nèi)而將夾持元件146緊固在轉(zhuǎn)子70上，從而與轉(zhuǎn)子70固定接觸。
第二軸承113的外座圈117的水平底部位于殼體側(cè)壁37的肩臺(tái)39上。外座圈117的豎直側(cè)部與殼體側(cè)壁37接觸。外座圈117的水平上部與間隔元件125的第二平整部或者平整底部133接觸。外座圈117通過利用一個(gè)或者多個(gè)緊固件173將第一夾持元件138緊固在殼體24的上表面46上而與殼體24固定接觸。間隔元件125上的第二傾斜部132不與外座圈117接觸。
優(yōu)選的軸承利用相對(duì)堅(jiān)硬的材料制成，從而使得與不太堅(jiān)硬的材料相比，相對(duì)更耐磨損。優(yōu)選的軸承還是無潤(rùn)滑的(即不含油脂)，以便降低潤(rùn)滑劑從軸承轉(zhuǎn)移至流過旋轉(zhuǎn)式活接頭的流體(例如一種最終輸送至制造工藝的工藝流體)的潛在風(fēng)險(xiǎn)。一種利用顯現(xiàn)出超強(qiáng)磨損耐力的相對(duì)堅(jiān)硬材料制成的優(yōu)選無潤(rùn)滑軸承具有利用包括陶瓷材料(例如氮化硅)在內(nèi)的材料制成的滾珠，和利用包括硬化不銹鋼(例如440C不銹鋼)在內(nèi)的材料制成的內(nèi)、外座圈。這種軸承能夠從KAYDONTM公司以商業(yè)方式獲得。根據(jù)本發(fā)明，這種優(yōu)選軸承可以提高第一軸承104和第二軸承113的性能，以便有助于可靠地保持某些組成部件之間的圓環(huán)狀間隙(例如轉(zhuǎn)子70與柱子58之間的圓環(huán)狀間隙(在后面進(jìn)一步討論))和/或有助于減少碎屑的產(chǎn)生。
如圖所示，將轉(zhuǎn)子70可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到殼體24上優(yōu)選地在轉(zhuǎn)子70的外部與轉(zhuǎn)子組成部件(如果存在)之間以及殼體24與殼體組成部件(如果存在)之間形成間隙，因?yàn)檩S承104和113不會(huì)接觸所述轉(zhuǎn)子(以及如果存在，轉(zhuǎn)子組成部件)的與所述殼體(以及如果存在，轉(zhuǎn)子組成部件)相對(duì)的整個(gè)外部區(qū)域。如圖所示，將轉(zhuǎn)子70可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到殼體24上使得在轉(zhuǎn)子外部84與殼體24之間形成一個(gè)軸向間隙156和三個(gè)圓環(huán)狀間隙(間隙162、164和166)。軸向間隙156位于1)殼體24的底部28的第一表面32與2)轉(zhuǎn)子外部84的端部85和第二夾持元件146的第二主表面148之間。圓環(huán)狀間隙166位于1)側(cè)壁37的下部與2)第二夾持元件146的外部上的側(cè)壁151之間。圓環(huán)狀間隙164位于1)轉(zhuǎn)子外部84的豎直壁94與2)間隔元件125的第一內(nèi)壁135之間。圓環(huán)狀間隙162位于1)轉(zhuǎn)子外部84的豎直壁部96與2)夾持元件138的側(cè)壁143之間。第一軸承104和第二軸承113可以有助于保持圓環(huán)狀間隙163、164和166。這些間隙可以防止轉(zhuǎn)子70與殼體24相互接觸，由此可以減少碎屑的產(chǎn)生。
根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)式活接頭20的組成部件可以由半導(dǎo)體處理工業(yè)中已知的材料或者材料組合制成。在選取構(gòu)造材料時(shí)需要注意的事項(xiàng)包括，殼體所暴露于的物理環(huán)境(例如溫度、壓力以及相關(guān)組成部件的相互作用)和化學(xué)環(huán)境(例如接觸流體的性能)。
在本發(fā)明中一個(gè)非常重要的考慮事項(xiàng)是，保持某些組成部件之間的特定間距(或者間隙)。在一個(gè)實(shí)施例中，殼體24、柱子58和轉(zhuǎn)子70均由包含尺寸穩(wěn)定材料的材料制成，所述尺寸穩(wěn)定材料可以有助于保持轉(zhuǎn)子內(nèi)壁80與柱子外側(cè)區(qū)域66之間的圓環(huán)狀間隙158，特別是保持在極其嚴(yán)格的公差之內(nèi)。優(yōu)選的是，殼體24、柱子58和轉(zhuǎn)子70由同一種尺寸穩(wěn)定材料制成。用于殼體24、柱子58和轉(zhuǎn)子70的尺寸穩(wěn)定的構(gòu)造材料包括這樣的材料，即隨著它們被加熱或者冷卻，殼體24、柱子58和轉(zhuǎn)子70相應(yīng)地膨脹或者收縮，以便使得間隙158保持在公差之內(nèi)。優(yōu)選的是，用在殼體25、柱子58和轉(zhuǎn)子70中的尺寸穩(wěn)定材料在相對(duì)較寬的溫度范圍上尺寸穩(wěn)定，比如從0℃左右至100℃左右。在相對(duì)較寬溫度范圍上尺寸穩(wěn)定的有用材料一般堅(jiān)硬、耐用并且不易于變形。優(yōu)選的是，這些材料還在相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間周期上尺寸穩(wěn)定。優(yōu)選的是，這些材料還能夠與許多工藝流體兼容，比如超純凈水。
一種用于殼體24、柱子58和轉(zhuǎn)子70的在相對(duì)較寬溫度范圍上顯現(xiàn)出優(yōu)越尺寸穩(wěn)定性的優(yōu)選材料能夠從Modern Plastics(位于康奈提格州的布里奇波特)通過商業(yè)方式以商標(biāo)ULTRM1000購(gòu)買到。
由于旋轉(zhuǎn)式活接頭20被用來有利于在多個(gè)彼此相對(duì)旋轉(zhuǎn)的位置之間傳送工藝流體，因此如圖所示，流體可以遵循流體路徑167流動(dòng)。優(yōu)選的是，流體路徑167至少在第一流體口(例如殼體流體口29)和第二流體口(例如轉(zhuǎn)子流體口75)之間延伸穿過旋轉(zhuǎn)式活接頭20。流體路徑167優(yōu)選地包括第一路徑部分168和第二路徑部分169，以便使得第一路徑部分168延伸穿過柱子58而第二路徑部分169延伸穿過轉(zhuǎn)子70，并且使得第一路徑部分168與第二路徑部分169經(jīng)由轉(zhuǎn)子腔室77內(nèi)部的接合部(例如穿過軸向間隙160)保持流體連通。更為詳細(xì)地說，如圖所示，流體路徑167起始于殼體流體口29，遵循殼體流體通路31和柱子流體通路62，并且隨后從柱子流體口61排出。根據(jù)柱子58和/或轉(zhuǎn)子腔室77的特性和/或兩者之間的相對(duì)位置關(guān)系而定，從柱子流體口排出的流體可以遵循一條流體路徑流動(dòng)，比如流體路徑167或者排放路徑170(在下文中進(jìn)一步討論)。在流體路徑167之后，流體口61有助于將殼體流體通路31以流通方式聯(lián)接到轉(zhuǎn)子流體路徑76上。轉(zhuǎn)子流體口75與轉(zhuǎn)子流體通路76相關(guān)，并且容許流體排出或者進(jìn)入旋轉(zhuǎn)式活接頭20。流體口75可以被連接到其它管道設(shè)備(下文中給予描述)上。如圖所示，流體路徑167遵循一條貫穿旋轉(zhuǎn)式活接頭20的直線通路。替代性地，旋轉(zhuǎn)式活接頭20可以具有不止一條流體路徑和/或可以遵循其它形狀的通路(比如曲線通路)。直線通路是優(yōu)選的，因?yàn)槔缙鋵?duì)流體流動(dòng)的阻力較小。
如圖所示，由于轉(zhuǎn)子70裝配在柱子58上并且利用間隙158和160與柱子58間隔開，并且流體路徑167橫穿過間隙160，因此存在某些工藝流體泄漏入柱子58與轉(zhuǎn)子70之間的圓環(huán)狀間隙158的趨勢(shì)，其中圓環(huán)狀間隙158是排放路徑170的起始點(diǎn)。優(yōu)選的是，排放路徑170具有一個(gè)接近第一路徑部分168與第二路徑部分169流體連通的接合部(例如軸向間隙160)的入口內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)子腔室(an inlet inside rotorchamber)77，以便使得圓環(huán)狀間隙158構(gòu)成排放路徑170的至少一部分。如前所述，根據(jù)本發(fā)明，圓環(huán)狀間隙158可以保持在極其嚴(yán)格的公差之內(nèi)。由于將圓環(huán)狀間隙158保持在嚴(yán)格的公差之內(nèi)容許精確地控制任何流過該間隙158的排放流體，優(yōu)選的是將其減至最少，從而使得傳送至生產(chǎn)線的工藝流體得以最多(即，使得遵循流體路徑167并且在轉(zhuǎn)子流體出口75處排出旋轉(zhuǎn)式活接頭20的工藝流體量最大化)，因此這一點(diǎn)是非常希望的。仍然如前所述，保持圓環(huán)狀間隙158可以防止碎屑產(chǎn)生，由于主流體路徑167近乎橫過間隙160，因此這一點(diǎn)是非常希望的。更為詳細(xì)地說，如圖所示，從間隙158開始，工藝流體可以排放入間隙156內(nèi)，其中間隙156位于1)殼體24的底部28的第一表面32與2)轉(zhuǎn)子外部84的端部85和第二夾持元件146的第二主表面148之間。從這里，排放流體可以進(jìn)入殼體24中的排放管道35，從而經(jīng)由附連在排放管道35上的管道設(shè)備(未示出)得以運(yùn)送/處理。替代性地，旋轉(zhuǎn)式活接頭可以具有不止一條排放路徑。
下面參照?qǐng)D6和7對(duì)若干非限制性的替代實(shí)施例進(jìn)行描述。
圖6示出了旋轉(zhuǎn)式活接頭178，包括殼體180、柱子184、轉(zhuǎn)子182、第一流體口195、第二流體口197、流體路徑198以及排放路徑200。轉(zhuǎn)子182被可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接在殼體180上，并且具有一個(gè)至少部分位于殼體內(nèi)部181中的第一端182.5。柱子184從轉(zhuǎn)子182的第一端182.5至少部分地延伸入殼體180的腔室180.5之內(nèi)，腔室180.5的尺寸大于柱子184的尺寸，以便使得一個(gè)圓環(huán)狀間隙194(例如殼體內(nèi)壁185與柱子外側(cè)區(qū)域187之間的間隙)在柱子184與殼體180之間沿著柱子184的長(zhǎng)度延伸(與如圖1中所示柱子58從殼體底部28至少部分地延伸入腔室77之內(nèi)相反)。如圖所示，殼體180包括一個(gè)開口183和內(nèi)壁185，以便使得內(nèi)壁185從開口183延伸入殼體180之內(nèi)并且有助于限定殼體內(nèi)部181。
第一流體口195與殼體180有關(guān)，流體可以通過該第一流體口195排出或者進(jìn)入旋轉(zhuǎn)式活接頭178。第二流體口197與轉(zhuǎn)子182有關(guān)，流體可以通過該第二流體口197排出或者進(jìn)入旋轉(zhuǎn)式活接頭178。
流體路徑198至少在第一流體口195與第二流體口197之間延伸穿過旋轉(zhuǎn)式活接頭178。流體路徑198包括第一路徑部分198.4和第二路徑部分198.6，以便使得第一路徑部分198.4延伸穿過殼體180而第二路徑部分198.6延伸穿過柱子184，并且使得第一路徑部分198.4經(jīng)由殼體腔室180.5內(nèi)的接合部與第二路徑部分198.6流體連通。
排放路徑200具有一個(gè)位于殼體腔室180.5內(nèi)部接近第一路徑部分198.4與第二路徑部分198.6形成流體連通之處的接合部的入口。柱子184與殼體180之間的圓環(huán)狀間隙194構(gòu)成了排放路徑200的至少一部分。
工藝流體可以通過遵循流體路徑198在多個(gè)彼此相對(duì)旋轉(zhuǎn)的位置之間傳送。由于對(duì)于工藝流體來說存在泄漏入間隙194內(nèi)的趨勢(shì)，因此旋轉(zhuǎn)式活接頭178還包括排放路徑200。這些泄漏流體可以通過排放路徑200并且經(jīng)由排放管道199從旋轉(zhuǎn)式活接頭178中排出。
優(yōu)選的是，轉(zhuǎn)子182利用至少一個(gè)介于轉(zhuǎn)子外部179的一部分與殼體內(nèi)部181的一部分之間的軸承可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接在殼體180上。如圖所示，優(yōu)選的是，通過將軸承186和188置于轉(zhuǎn)子外部179的一部分與殼體內(nèi)部181的一部分之間，轉(zhuǎn)子182得以可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接在殼體180上。
諸如旋轉(zhuǎn)式活接頭178這樣的實(shí)施例可以有助于可靠地保持某些組成部件之間的間距(例如圓環(huán)狀間隙194(類似于前面討論過的轉(zhuǎn)子70與柱子58之間的圓環(huán)狀間隙))和/或可以有助于減少碎屑的產(chǎn)生和/或可以有助于保持在流體路徑外部相互可滑動(dòng)和/或可旋轉(zhuǎn)接合的表面。例如，軸承186和188可以有助于將圓環(huán)狀間隙194保持在極其嚴(yán)格的公差之內(nèi)。由于將圓環(huán)狀間隙194保持在嚴(yán)格的公差之內(nèi)容許精確地控制流過該間隙194的任何排放液體，優(yōu)選的是將其減至最少，從而使得輸送至工藝的工藝流體盡量增多，因此這一點(diǎn)是非常希望的。替代性地，旋轉(zhuǎn)式活接頭178還可以在轉(zhuǎn)子182、柱子184以及殼體180中的一個(gè)或者多個(gè)上包括一個(gè)或者多個(gè)表面間斷部(未示出)，以便有助于控制已經(jīng)從流體路徑198泄漏出來的流體在排放路徑200中的流動(dòng)。
如圖所示，轉(zhuǎn)子182和柱子184還利用其它間隙與殼體180間隔開。間隙190有助于限定轉(zhuǎn)子182的側(cè)面與殼體180之間的間隙。間隙192有助于限定轉(zhuǎn)子182的底部與殼體180之間的間隙，如圖所示。間隙196有助于限定柱子184的底部與間隙180之間的間隙，如圖所示。
圖7示出了旋轉(zhuǎn)式活接頭204。旋轉(zhuǎn)式活接頭204包括殼體206和轉(zhuǎn)子208。殼體206具有殼體內(nèi)部207、位于殼體內(nèi)部207中的表面207.5、以及流體排出口207.8，其中流體排出口207.8位于殼體內(nèi)部207中的表面207.5上，并且朝向殼體內(nèi)部207。轉(zhuǎn)子208包括一個(gè)以流通方式聯(lián)接在殼體流體排出口207.8上的流體入口209，其中該轉(zhuǎn)子208通過至少一個(gè)介于轉(zhuǎn)子外部209.5的一部分與殼體內(nèi)部207的一部分之間的軸承可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到殼體206上。優(yōu)選的是，轉(zhuǎn)子208通過介于轉(zhuǎn)子外部209.5的一部分與殼體內(nèi)部207的一部分之間的第一軸承210和第二軸承212可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接在殼體206上。本實(shí)施例可以有助于保持在流體路徑外部相互可滑動(dòng)和/或可旋轉(zhuǎn)接合的表面。旋轉(zhuǎn)式活接頭204具有一個(gè)軸向間隙211，該軸向間隙211位于殼體內(nèi)部207中的表面207.5與轉(zhuǎn)子外部209.5之間。優(yōu)選的是，殼體206和轉(zhuǎn)子208均由同一種尺寸穩(wěn)定材料制成。如圖所示，旋轉(zhuǎn)式活接頭204還具有一個(gè)圓環(huán)狀間隙214，該圓環(huán)狀間隙214位于轉(zhuǎn)子外部209.5與殼體內(nèi)部207的一部分之間。旋轉(zhuǎn)式活接頭204還包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)式活接頭流體入口217、一個(gè)旋轉(zhuǎn)式活接頭流體出口219以及一條從旋轉(zhuǎn)式活接頭流體入口217延伸至旋轉(zhuǎn)式活接頭流體出口219的流體路徑218，其中該流體路徑218的至少一部分位于殼體206和轉(zhuǎn)子208的內(nèi)部。旋轉(zhuǎn)式活接頭204還包括一條排放路徑220，其具有一個(gè)位于該旋轉(zhuǎn)式活接頭204內(nèi)部的入215，其中此排放路徑220的至少一部分位于殼體內(nèi)部207的表面207.5與轉(zhuǎn)子外部209.5之間的軸向間隙211的至少一部分中。排放流體可以經(jīng)由排放管道222排出旋轉(zhuǎn)式活接頭204。
根據(jù)本發(fā)明，殼體內(nèi)部207與轉(zhuǎn)子外部209.5之間的軸向間隙211可以保持在極其嚴(yán)格的公差之內(nèi)。由于將軸向間隙211保持在嚴(yán)格的公差之內(nèi)容許精確地控制任何流過該間隙211的排放流體，優(yōu)選的是將其減至最少，從而使得傳送至生產(chǎn)線的工藝流體增至最多，因此這一點(diǎn)是非常希望的。保持間隙211還在實(shí)際上防止了殼體206和轉(zhuǎn)子208在它們相對(duì)旋轉(zhuǎn)的過程中可滑動(dòng)和/或可旋轉(zhuǎn)地發(fā)生接合，這樣可以減少碎屑的產(chǎn)生，優(yōu)選的是防止碎屑的產(chǎn)生，否則如果容許殼體206與轉(zhuǎn)子208可滑動(dòng)和/或可旋轉(zhuǎn)地發(fā)生接合，可能會(huì)產(chǎn)生碎屑。減少和/或防止在殼體206與轉(zhuǎn)子208之間產(chǎn)生碎屑是非常希望的，因?yàn)橹髁黧w路徑橫過軸向間隙211的至少一部分。
本發(fā)明包括制取和使用根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)式活接頭和/或流體輸送系統(tǒng)的方法。
圖8示出了一種典型方式，利用這種方式，可以將本發(fā)明的原理結(jié)合入一種晶片處理系統(tǒng)224，比如能夠從FSI International，Inc.，Chaska，MN獲得的MERCURY或者ZETA噴射處理系統(tǒng)中的沖洗和干燥部分。具體來說，所述旋轉(zhuǎn)式活接頭組成部分經(jīng)過致動(dòng)以便在相對(duì)較寬的溫度范圍上很好地工作和/或組成部分產(chǎn)生較少的碎屑。除了如前所述的對(duì)旋轉(zhuǎn)式活接頭的這種改進(jìn)之外，本示例性實(shí)施方式中的系統(tǒng)224在其它方面與能夠以商業(yè)方式獲得的MERCURY或者ZETA噴射處理系統(tǒng)相同，并且為了清楚目的，這些系統(tǒng)中的其它常規(guī)組成部分未予示出。
在系統(tǒng)224中，旋轉(zhuǎn)式活接頭20可以便于將一種或者多種工藝流體從第一環(huán)境226(利用虛線指示)傳送至第二環(huán)境239，其中第二環(huán)境239相對(duì)于第一環(huán)境226發(fā)生旋轉(zhuǎn)。如圖所示，作為一種或者多種工藝流體的輸出源的第一環(huán)境226，經(jīng)由供給管路230和聯(lián)接元件228(任何合適的流體聯(lián)接元件均能夠滿足要求)以流通方式聯(lián)接到旋轉(zhuǎn)式活接頭20的殼體24上。替代性地，旋轉(zhuǎn)式活接頭可以以流通方式聯(lián)接到不止一根供給管路上。相對(duì)于殼體24和第一環(huán)境226發(fā)生旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子70，如圖所示，利用穿過該轉(zhuǎn)子70上的槽232的緊固夾233，被以流通方式聯(lián)接到可旋轉(zhuǎn)馬達(dá)軸234(利用箭頭指示)上。轉(zhuǎn)子70經(jīng)由第一馬達(dá)軸234、馬達(dá)236以及第二馬達(dá)軸238以流通方式聯(lián)接至第二環(huán)境239。第二環(huán)境239包括帶有一個(gè)或者多個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)噴射柱/晶片匣支撐件242的轉(zhuǎn)臺(tái)240。轉(zhuǎn)臺(tái)噴射柱/晶片匣支撐件242均可以支撐起晶片匣244，并且包括用于排放出一種或者多種氣體和液體來對(duì)晶片進(jìn)行處理的流體出口(未示出)。第二環(huán)境239由馬達(dá)236帶動(dòng)，并且可以相對(duì)于第一環(huán)境226發(fā)生旋轉(zhuǎn)。第二環(huán)境239位于處理腔室246中，處理腔室246由噴射工具殼體248包圍并且由蓋子250罩蓋起來。如圖所示，噴射工具225還包括側(cè)面碗狀噴射柱(side-bowl spraypost)256和中心噴射柱252，它們均可以將一種或者多種氣體和/或液體分別從供給源258(利用虛線指示)和供給源254(利用虛線指示)導(dǎo)入處理腔室246之內(nèi)。在工具225中分配的流體可以用于處理晶片和/或沖洗處理腔室246。工具225的優(yōu)選實(shí)施例可以包括沖洗和干燥組成部分，它們均得以改良，以便結(jié)合入吸引功能，容許吸回液體，優(yōu)選的是在從沖洗處理向干燥處理過渡的過程中進(jìn)行。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)式活接頭，包括具有流體通路的殼體，流體可以通過所述流體通路流過該殼體；具有流體通路的轉(zhuǎn)子，流體可以通過所述流體通路流過該轉(zhuǎn)子，其中該轉(zhuǎn)子被可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接在所述殼體上；具有流體通路的柱子，流體可以通過所述流體通路流過該柱子，該柱子被以一種有助于以流通方式聯(lián)接所述轉(zhuǎn)子流體通路和殼體流體通路的方式置于旋轉(zhuǎn)式活接頭中，以便使得流體可以經(jīng)由所述柱子流體通路在所述殼體與轉(zhuǎn)子之間傳送；以及環(huán)繞在所述柱子的至少一部分周圍的圓環(huán)狀間隙，其中該圓環(huán)狀間隙構(gòu)成了一條排放路徑的至少一部分，一部分通過所述殼體流體通路輸送的流體通過此排放路徑從旋轉(zhuǎn)式活接頭排出。
2.如權(quán)利要求1中所述的旋轉(zhuǎn)式活接頭，還包括至少一個(gè)介于所述轉(zhuǎn)子外部的一部分與所述殼體內(nèi)部的一部分之間的軸承。
3.如權(quán)利要求2中所述的旋轉(zhuǎn)式活接頭，其特征在于，所述至少一個(gè)軸承包括利用包括陶瓷材料的材料制成的滾珠；以及利用包括硬化不銹鋼的材料制成的內(nèi)座圈和外座圈。
4.如權(quán)利要求2中所述的旋轉(zhuǎn)式活接頭，其特征在于，所述至少一個(gè)軸承是無潤(rùn)滑的。
5.一種旋轉(zhuǎn)式活接頭，包括具有基部的殼體；轉(zhuǎn)子，具有一個(gè)至少部分位于所述殼體內(nèi)部的第一端，其中所述轉(zhuǎn)子被可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接在所述殼體上；柱子，從所述殼體的基部至少部分地延伸入所述轉(zhuǎn)子中的腔室內(nèi)，所述腔室的尺寸大于該柱子，以便使得一個(gè)圓環(huán)狀間隙在該柱子與轉(zhuǎn)子之間沿著該柱子的長(zhǎng)度延伸；與所述殼體相關(guān)的第一流體口，流體可以通過該第一流體口排出或者進(jìn)入旋轉(zhuǎn)式活接頭；與所述轉(zhuǎn)子相關(guān)的第二流體口，流體可以通過該第二流體口排出或者進(jìn)入這種旋轉(zhuǎn)式活接頭；流體路徑，至少在第一流體口與第二流體口之間延伸穿過旋轉(zhuǎn)式活接頭，所述流體路徑包括第一路徑部分和第二路徑部分，其中第一路徑部分延伸穿過所述柱子，而第二路徑部分延伸穿過所述轉(zhuǎn)子，并且其中第一路徑部分經(jīng)由所述轉(zhuǎn)子腔室內(nèi)部的接合部與第二路徑部分流體連通；以及排放路徑，具有一個(gè)位于所述轉(zhuǎn)子腔室內(nèi)部接近所述接合部的入口，其中所述柱子與轉(zhuǎn)子之間的圓環(huán)狀間隙構(gòu)成了該排放路徑的至少一部分。
6.如權(quán)利要求5中所述的旋轉(zhuǎn)式活接頭，還包括至少一個(gè)介于所述轉(zhuǎn)子外部的一部分與所述殼體內(nèi)部的一部分之間的軸承。
7.如權(quán)利要求6中所述的旋轉(zhuǎn)式活接頭，其特征在于，所述至少一個(gè)軸承包括利用包括陶瓷材料的材料制成的滾珠；以及利用包括硬化不銹鋼的材料制成的內(nèi)座圈和外座圈。
8.如權(quán)利要求6中所述的旋轉(zhuǎn)式活接頭，其特征在于，所述至少一個(gè)軸承是無潤(rùn)滑的。
9.如權(quán)利要求6中所述的旋轉(zhuǎn)式活接頭，包括至少兩個(gè)介于所述轉(zhuǎn)子外部的一部分與所述殼體內(nèi)部的一部分之間的軸承。
10.如權(quán)利要求5中所述的旋轉(zhuǎn)式活接頭，其特征在于，所述柱子外側(cè)區(qū)域具有一個(gè)或者多個(gè)表面間斷部。
11.一種包含權(quán)利要求5中所述的旋轉(zhuǎn)式活接頭的流體輸送系統(tǒng)，包括流體供給源，其中所述第一流體口以流通方式聯(lián)接在該流體供給源上；和旋轉(zhuǎn)的使用點(diǎn)，其中所述第二流體口以流通方式聯(lián)接在該旋轉(zhuǎn)的使用點(diǎn)上。
12.一種使用權(quán)利要求5中所述的旋轉(zhuǎn)式活接頭的方法，包括將所述第一流體口以流通方式聯(lián)接在工藝流體供給源上；將所述第二流體口以流通方式聯(lián)接在一個(gè)旋轉(zhuǎn)的使用點(diǎn)上；以及將工藝流體從所述工藝流體供給源傳送至所述旋轉(zhuǎn)的使用點(diǎn)。
13.一種旋轉(zhuǎn)式活接頭，包括殼體；轉(zhuǎn)子，具有一個(gè)至少部分位于所述殼體內(nèi)部的第一端，其中所述轉(zhuǎn)子被可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接在所述殼體上；柱子，從所述轉(zhuǎn)子的第一端至少部分地延伸入所述殼體中的腔室內(nèi)，所述腔室的尺寸大于該柱子，以便使得一個(gè)圓環(huán)狀間隙在該柱子與殼體之間沿著該柱子的長(zhǎng)度延伸；與所述殼體相關(guān)的第一流體口，流體可以通過該第一流體口排出或者進(jìn)入旋轉(zhuǎn)式活接頭；與所述轉(zhuǎn)子相關(guān)的第二流體口，流體可以通過該第二流體口排出或者進(jìn)入旋轉(zhuǎn)式活接頭；流體路徑，至少在第一流體口與第二流體口之間延伸穿過旋轉(zhuǎn)式活接頭，所述流體路徑包括第一路徑部分和第二路徑部分，其中第一路徑部分延伸穿過所述殼體，而第二路徑部分延伸穿過所述柱子，并且其中第一路徑部分經(jīng)由所述殼體腔室內(nèi)部的接合部與第二路徑部分流體連通；以及排放路徑，具有一個(gè)位于所述殼體腔室內(nèi)部接近所述接合部的入口，其中所述柱子與殼體之間的圓環(huán)狀間隙構(gòu)成了該排放路徑的至少一部分。
14.如權(quán)利要求13中所述的旋轉(zhuǎn)式活接頭，還包括至少一個(gè)介于所述轉(zhuǎn)子外部的一部分與所述殼體內(nèi)部的一部分之間的軸承。
15.如權(quán)利要求14中所述的旋轉(zhuǎn)式活接頭，其特征在于，所述至少一個(gè)軸承包括利用包括陶瓷材料的材料制成的滾珠；以及利用包括硬化不銹鋼的材料制成的內(nèi)座圈和外座圈。
16.一種制造旋轉(zhuǎn)式活接頭的方法，包括提供具有流體通路的殼體，流體可以通過所述流體通路流過該殼體；具有流體通路的轉(zhuǎn)子，流體可以通過所述流體通路流過該轉(zhuǎn)子；具有流體通路的柱子，流體可以通過所述流體通路流過該柱子；至少一個(gè)軸承；以一種有助于以流通方式聯(lián)接所述轉(zhuǎn)子流體通路和殼體流體通路的方式將所述柱子置于所述旋轉(zhuǎn)式活接頭中，以便使得流體可以經(jīng)由所述柱子流體通路在所述殼體與轉(zhuǎn)子之間傳送；將所述轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到所述殼體上，以便使得一個(gè)圓環(huán)狀間隙環(huán)繞在所述柱子的至少一部分的周圍，其中所述圓環(huán)狀間隙構(gòu)成了一條排放路徑的至少一部分，一部分通過所述殼體流體通路輸送的流體通過所述排放路徑從所述旋轉(zhuǎn)式活接頭中排出。
17.如權(quán)利要求16中所述的方法，其特征在于，將所述轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到所述殼體上包括將至少一個(gè)軸承置于所述轉(zhuǎn)子外部的一部分與所述殼體內(nèi)部的一部分之間。
18.如權(quán)利要求17中所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)軸承包括利用包括陶瓷材料的材料制成的滾珠；以及利用包括硬化不銹鋼的材料制成的內(nèi)座圈和外座圈。
19.如權(quán)利要求17中所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)軸承是無潤(rùn)滑的。
20.如權(quán)利要求17中所述的方法，其特征在于，包括至少兩個(gè)介于所述轉(zhuǎn)子外部的一部分與所述殼體內(nèi)部的一部分之間的軸承。
全文摘要
一種旋轉(zhuǎn)式活接頭(20)，具有殼體(37)、轉(zhuǎn)子(70)以及一根柱子，以便使得流體可以通過該旋轉(zhuǎn)式活接頭(20)進(jìn)行輸送。轉(zhuǎn)子(70)被可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接在殼體(37)上，優(yōu)選的是利用至少一個(gè)介于轉(zhuǎn)子外部的一部分與殼體內(nèi)部的一部分之間的軸承來聯(lián)接。所述柱子被以一種有助于以流通方式聯(lián)接轉(zhuǎn)子(70)和殼體(37)的方式置于旋轉(zhuǎn)式活接頭(20)中，并且使得一個(gè)圓環(huán)狀間隙環(huán)繞在所述柱子的至少一部分的周圍，以便使得該圓環(huán)狀間隙構(gòu)成一條排放流體路徑的至少一部分。本發(fā)明還包括具有這種旋轉(zhuǎn)式活接頭(20)的流體輸送系統(tǒng)和制取和/或使用這種旋轉(zhuǎn)式活接頭(20)的方法。
文檔編號(hào)F16L27/00GK1946962SQ200580012646
公開日2007年4月11日 申請(qǐng)日期2005年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月12日
發(fā)明者A·C·本森, E·D·漢茲利克 申請(qǐng)人:Fsi國(guó)際公司