一種用于真空環(huán)境中的復(fù)合節(jié)流式靜壓氣體軸承及其使用方法
【專利說明】一種用于真空環(huán)境中的復(fù)合節(jié)流式靜壓氣體軸承及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域
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[0001]—種用于真空環(huán)境中的復(fù)合節(jié)流式靜壓氣體軸承及其使用方法，屬于超精密靜壓氣體潤滑領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
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[0002]靜壓氣體軸承以軸承體和承載面之間的微米級厚度潤滑氣膜實現(xiàn)運動支撐。相對于油潤滑或脂潤滑，氣體潤滑粘性滯后小，無摩擦/極低摩擦。因此，靜壓氣體軸承具有精度高、壽命長，發(fā)熱低、高速運動溫升小，克服了傳統(tǒng)軸承存在潤滑介質(zhì)失效、熱穩(wěn)定性差等不足，廣泛應(yīng)用于光刻曝光、干涉測量和半導(dǎo)體檢測等超精密工程技術(shù)領(lǐng)域。
[0003]隨著微電子制造和超精密測量技術(shù)的快速發(fā)展，不僅要求運動平臺具有更高的運動定位精度，而且必須工作在真空或超潔凈環(huán)境中，但真空環(huán)境中靜壓氣體軸承性能變化顯著，其典型特點是承載能力增大，剛度降低，最佳氣膜厚度增大。另一方面，真空環(huán)境中靜壓氣體軸承潤滑氣體從密封區(qū)域泄漏，將污染真空環(huán)境，甚至導(dǎo)致真空環(huán)境無法滿足光刻曝光、干涉測量和半導(dǎo)體檢測的特殊要求。
[0004]目前單一孔式節(jié)流或多孔材料節(jié)流靜壓氣體軸承采用單個氣源供氣，只能通過調(diào)整供氣壓力改變軸承的靜動態(tài)性能，不能同時充分發(fā)揮孔式節(jié)流和多孔材料節(jié)流各自的優(yōu)點。在潤滑氣體密封方面，目前大都采用在軸承外緣設(shè)置回流系統(tǒng)的方式，存在對回流真空栗要求高，潤滑氣體泄漏量大，軸承密封性不好等問題。
[0005]針對上述問題，本發(fā)明提出一種用于真空環(huán)境中的復(fù)合節(jié)流式靜壓氣體軸承及其使用方法，軸承采用雙供氣系統(tǒng)，同時采用控式節(jié)流和多孔材料節(jié)流，充分發(fā)揮孔式節(jié)流和多孔材料節(jié)流各自的優(yōu)點，從而使靜壓氣體軸承在真空環(huán)境中具有更好的靜動態(tài)性能，同時潤滑氣體更能有效回收，減小潤滑氣體對真空環(huán)境的污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0006]本發(fā)明之目的是:提出一種用于真空環(huán)境中的復(fù)合節(jié)流式靜壓氣體軸承及其使用方法，使真靜壓氣體軸承在空環(huán)境中具有更好的靜動態(tài)特性，并且潤滑氣體泄漏量大幅降低。
[0007]為了實現(xiàn)本發(fā)明之目的，擬采用以下的技術(shù)方案:
[0008]本發(fā)明至少由:軸承體、承載面、多孔材料節(jié)流器、供氣孔1、排氣槽1、回流孔1、排氣槽I1、回流孔I1、真空栗1、真空栗I1、調(diào)壓閥1、氣體壓縮機1、氣體壓縮機I1、調(diào)壓閥I1、真空栗II1、回流孔II1、供氣孔II和小孔節(jié)流器組成，其特征在于，所述的軸承體上設(shè)置小孔節(jié)流器、多孔材料節(jié)流器、排氣槽1、排氣槽II和回流孔III，小孔節(jié)流器通過供氣孔I與調(diào)壓閥II的出氣口連通，調(diào)壓閥II的進氣口與氣體壓縮機II的出氣口連通，多孔材料節(jié)流器通過供氣孔II與調(diào)壓閥I的出氣口連通，調(diào)壓閥I的進氣口與氣體壓縮機I的出氣口連通，排氣槽I通過回流孔I與真空栗II的進氣口連通，排氣槽II通過回流孔II與真空栗I的進氣口連通，回流孔III與真空栗III的進氣口連通，上述的軸承體上至少設(shè)置三個小孔節(jié)流器。
[0009]本發(fā)明的使用方法如下:
[0010]軸承工作前，啟動真空栗1、真空栗II和真空栗III直至真空栗1、真空栗II和真空栗III的進氣口壓力保持不變，啟動氣體壓縮機I和氣體壓縮機II，通過調(diào)壓閥I調(diào)整供氣孔II內(nèi)的氣體壓力，通過調(diào)壓閥II調(diào)整供氣孔I內(nèi)的氣體壓力，使軸承體和承載面之間形成穩(wěn)定的氣膜。
[0011]本發(fā)明的特點:
[0012]小孔節(jié)流器、供氣孔1、調(diào)壓閥II和氣體壓縮機II構(gòu)成孔式節(jié)流系統(tǒng)，多孔材料節(jié)流器、供氣孔I1、調(diào)壓閥I和氣體壓縮機I構(gòu)成多孔材料節(jié)流系統(tǒng)，形成復(fù)合節(jié)流式靜壓氣體軸承，通過調(diào)壓閥II和調(diào)壓閥I分別控制小孔式流器和多孔材料節(jié)流器的供氣壓力，根據(jù)軸承工作的需要調(diào)整最佳氣膜度，排氣槽1、回流孔I和真空栗II構(gòu)成第一排氣系統(tǒng)，排氣槽I1、回流孔II和真空栗I構(gòu)成第二排氣系統(tǒng)，回流孔III和真空栗III構(gòu)成第三排氣系統(tǒng)，回流孔III和真空栗III構(gòu)成的第三排氣系統(tǒng)可以大幅減小經(jīng)軸承外緣進入真空室內(nèi)的潤滑氣體，并且回流孔III內(nèi)的氣體無法泄漏進入真空室，從而大幅提高軸承的密封效果。
【附圖說明】
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[0013]圖1示意了本發(fā)明的軸承結(jié)構(gòu)
[0014]圖2示意了圖1中軸承體的主視圖
[0015]圖3示意了圖1中軸承體的局部放大圖
[0016]1、軸承體；2、承載面；3、多孔材料節(jié)流器；4、供氣孔I ;5、排氣槽I ;6、回流孔I ;7、排氣槽II ;8、回流孔II ;9、真空栗I ;10、真空栗II ;11、調(diào)壓閥I ;12、氣體壓縮機I ;13、氣體壓縮機II ;14、調(diào)壓閥II ;15、真空栗III ;16、回流孔III ;17、供氣孔II ;18、小孔節(jié)流器。
【具體實施方式】
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[0017]本發(fā)明的軸承體1上設(shè)置小孔節(jié)流器18、多孔材料節(jié)流器3、排氣槽15、排氣槽117和回流孔11116，小孔節(jié)流器18通過供氣孔14與調(diào)壓閥1114的出氣口連通，調(diào)壓閥1114的進氣口與氣體壓縮機II13的出氣口連通，多孔材料節(jié)流器3通過供氣孔II17與調(diào)壓閥111的出氣口連通，調(diào)壓閥111的進氣口與氣體壓縮機112的出氣口連通，排氣槽15通過回流孔16與真空栗1110的進氣口連通，排氣槽117通過回流孔118與真空栗19的進氣口連通，回流孔III16與真空栗III15的進氣口連通。
[0018]上述的軸承體1上至少設(shè)置三個小孔節(jié)流器18。
[0019]本發(fā)明的軸承工作前，啟動真空栗19、真空栗1110和真空栗III15直至真空栗19、真空栗1110和真空栗III15的進氣口壓力保持不變，啟動氣體壓縮機112和氣體壓縮機1113，通過調(diào)壓閥111調(diào)整供氣孔1117內(nèi)的氣體壓力，通過調(diào)壓閥1114調(diào)整供氣孔14內(nèi)的氣體壓力，使軸承體1和承載面2之間形成穩(wěn)定的氣膜。
【主權(quán)項】
1.一種用于真空環(huán)境中的復(fù)合節(jié)流式靜壓氣體軸承，它至少由:軸承體(1)、承載面(2)、多孔材料節(jié)流器(3)、供氣孔I (4)、排氣槽I (5)、回流孔I (6)、排氣槽II (7)、回流孔II (8)、真空栗I (9)、真空栗II (10)、調(diào)壓閥I (11)、氣體壓縮機I (12)、氣體壓縮機II (13)、調(diào)壓閥II (14)、真空栗III (15)、回流孔III (16)、供氣孔II (17)和小孔節(jié)流器(18)組成，其特征在于，所述的軸承體(1)上設(shè)置小孔節(jié)流器(18)、多孔材料節(jié)流器(3)、排氣槽1(5)、排氣槽II (7)和回流孔III (16)，小孔節(jié)流器(18)通過供氣孔I (4)與調(diào)壓閥II (14)的出氣口連通，調(diào)壓閥11(14)的進氣口與氣體壓縮機11(13)的出氣口連通，多孔材料節(jié)流器(3)通過供氣孔II (17)與調(diào)壓閥1(11)的出氣口連通，調(diào)壓閥1(11)的進氣口與氣體壓縮機1(12)的出氣口連通，排氣槽1(5)通過回流孔1(6)與真空栗II (10)的進氣口連通，排氣槽II (7)通過回流孔II (8)與真空栗I (9)的進氣口連通，回流孔III (16)與真空栗III (15)的進氣口連通。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于真空環(huán)境中的復(fù)合節(jié)流式靜壓氣體軸承，其特征在于:在軸承體(1)上至少設(shè)置三個小孔節(jié)流器(18)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于真空環(huán)境中的復(fù)合節(jié)流式靜壓氣體軸承的使用方法，其特征在于:軸承工作前，啟動真空栗I (9)、真空栗II (10)和真空栗III (15)直至真空栗1(9)、真空栗11(10)和真空栗111(15)的進氣口壓力保持不變，啟動氣體壓縮機1(12)和氣體壓縮機II (13)，通過調(diào)壓閥1(11)調(diào)整供氣孔II (17)內(nèi)的氣體壓力，通過調(diào)壓閥11(14)調(diào)整供氣孔1(4)內(nèi)的氣體壓力，使軸承體(1)和承載面(2)之間形成穩(wěn)定的氣膜。
【專利摘要】一種用于真空環(huán)境中的復(fù)合節(jié)流式靜壓氣體軸承及其使用方法，它至少由：軸承體(1)、承載面(2)、多孔材料節(jié)流器(3)、供氣孔I(4)、排氣槽I(5)、回流孔I(6)、排氣槽II(7)、回流孔II(8)、真空泵I(9)、真空泵II(10)、調(diào)壓閥I(11)、氣體壓縮機I(12)、氣體壓縮機II(13)、調(diào)壓閥II(14)、真空泵III(15)、回流孔III(16)、供氣孔II(17)和小孔節(jié)流器(18)組成，本發(fā)明可以大幅提高真空環(huán)境中靜壓氣體軸承的承載能力、剛度等靜態(tài)特性，同時便于調(diào)整軸承的動態(tài)特性和最佳氣膜厚度，減小潤滑氣體向真空環(huán)境泄漏。
【IPC分類】F16C32/06
【公開號】CN105275992
【申請?zhí)枴緾N201510828155
【發(fā)明人】李運堂, 吳進田, 梁宏民, 沈傳康, 萬欣
【申請人】中國計量學(xué)院
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年11月18日