CN212042690U - 金属靶材车加工冷却装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种金属靶材车加工冷却装置，包括冷却液储存箱、储气瓶、雾化器、与雾化器连接的喷射嘴，喷射嘴的喷射面上设有包括多个第一喷孔的第一喷孔区，第一喷孔区的两侧均设有包括多个第二喷孔的第二喷孔区，第一喷孔的尺寸小于第二喷孔的尺寸。雾化器将冷却液雾化成蒸汽分子以能吹走产品表面的车削飞屑；利用金属靶材车加工冷却装置对金属靶材进行冷却时，金属靶材面对喷射面的待冷却面为弧面，第一喷孔的尺寸小于第二喷孔的尺寸，第二喷孔区可以将更多的蒸汽分子喷至弧面上距离喷射面较远的部位，从而对弧面各处的冷却效果较为接近，最终冷却后能够得到产品表面颜色均一。

Description

金属靶材车加工冷却装置

技术领域

本实用新型涉及金属靶材加工领域，特别是涉及一种金属靶材车加工冷却装置。

背景技术

金属靶材是高速荷能粒子轰击的目标材料，主要应用于太阳能薄膜、半导体等领域。

高纯有色金属靶材例如高纯铝、高纯铜通常采用车削加工而成，在加工成最终应用端成品时，需采用相应的冷却液带走车削增加的热量。但由于金属靶材应用的特殊性，对其加工后的表面要求极高，而普通的冷却液会造成靶材产品表面色差和杂质，这些会对靶材后续磁控溅射产生巨大的影响。

实用新型内容

基于此，有必要提供针对金属靶材冷却后表面出现色差和杂质的问题，提供一种金属靶材车加工冷却装置。

一种金属靶材车加工冷却装置，用于对圆柱形金属靶材的圆柱侧面进行冷却，其包括：冷却液储存箱；储气瓶，储存有高压气体；雾化器，通过管路同时与所述冷却液储存箱及储气瓶连通，用以将所述高压气体和冷却液混合并雾化形成蒸汽分子状态；喷射嘴，与所述雾化器连接，所述喷射嘴具有喷射面，所述喷射面上设有第一喷孔区，所述第一喷孔区的两侧均设有第二喷孔区，其中所述第一喷孔区包括多个第一喷孔，所述第二喷孔区包括多个第二喷孔，所述第一喷孔的尺寸小于所述第二喷孔的尺寸。

上述金属靶材车加工冷却装置，雾化器将冷却液雾化成蒸汽分子利于实现均匀喷射且能吹走产品表面的车削飞屑，同时喷射嘴的喷射面上，位于中间的第一喷孔区的第一喷孔的尺寸小，两侧的第二喷孔区的第二喷孔的的尺寸小；当利用上述金属靶材车加工冷却装置对金属靶材进行冷却时，金属靶材外形为圆柱体，金属靶材面对喷射面的待冷却面为弧面，该弧面的顶部距离喷射面较近，自顶部向两端距离喷射面的距离逐渐变远，由于***部分的喷孔喷出的蒸汽分子量大，可以将更多的蒸汽分子喷至弧面上距离喷射面较远的部位，从而对弧面各处的冷却效果较为接近，最终冷却后得到的产品表面颜色均一，色差极小，且表面无残留车削杂质。

在其中一个实施例中，所述第一喷孔区整体上呈长条形，两个所述第二喷孔区位于所述第一喷孔区宽度方向上的两侧，所述第二喷孔区整体也成长条形且长度方向与所述第一喷孔区的长度方向一致。第一喷孔区和第二喷孔区整体上呈长条形，冷却时，使第一喷孔区的长度方向沿金属靶材的轴向，这样能够一次性的对较长长度的金属靶材的侧面进行冷却效率较高。

在其中一个实施例中，沿所述第一喷孔区的宽度方向，所述第一喷孔区包括多排第一喷孔，每排第一喷孔包括多个沿所述第一喷孔区的长度方向排列的多个第一喷孔；沿所述第一喷孔区的宽度方向，所述第二喷孔区包括多排第二喷孔，每排第二喷孔包括多个沿所述第一喷孔区的长度方向排列的多个第二喷孔。通过上述手段，第一喷孔和第二喷孔均在第一喷孔区长度方向上有序排列，当对金属靶材的侧面进行冷却时，每一排第一喷孔和每一排第二喷孔均沿金属靶材的，能对较长长度的金属靶材的侧面进行冷却，效率较高；同时多排第一喷孔和多排第二喷孔在第一喷孔区宽度方向排列，对应金属靶材的径向，能否在金属靶材的径向上形成有效的覆盖区域，进而利于实现均匀一致的冷却效率，且不需要反复多次沿金属靶材的径向移动喷射嘴，冷却效率较高。

在其中一个实施例中，所述第一喷孔区的面积小于所述第二喷孔区的面积。

在其中一个实施例中，所述第一喷孔和第二喷孔均为圆形孔。

在其中一个实施例中，所述喷射嘴通过柔性管与所述雾化器连接。柔性管可以弯曲方便移动，因此喷射嘴可以移动到至需要的位置。当需要喷射嘴与金属靶材能够相对轴向移动时，移动喷射嘴相对更容简单。

在其中一个实施例中，所述高压气体为惰性气体。

在其中一个实施例中，所述金属靶材车加工冷却装置还包括移动小车，所述冷却液储存箱固定在所述移动小车上，所述储气瓶固定在所述移动小车上。

在其中一个实施例中，所述金属靶材车加工冷却装置还包括过滤装置和回收箱，其中所述过滤装置通过管路与所述冷却液储存箱相连通，所述回收箱通过回收管路与所述过滤装置相连通。

在其中一个实施例中，所述过滤装置固定于所述移动小车，所述回收管路与所述过滤装置或回收箱可拆卸地连接。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的金属靶材车加工冷却装置的组成结构示意图。

图2为本实用新型一实施例的喷射嘴的正面结构示意图。

图3为利用本实用新型一实施例的喷射嘴对金属靶材进行冷却时的工作状态示意图。

图中的相关元件对应编号如下：

100、金属靶材车加工冷却装置；10、冷却液储存箱；110、冷却液；20、储气瓶；210、高压气体；30、雾化器；40、喷射嘴；410、喷射面；420、第一喷孔区；422、第一喷孔；430、第二喷孔区；432、第二喷孔；440、柔性管；50、移动小车；510、车体；520、车轮；60、过滤装置；70、回收箱；710、回收管路；200、金属靶材；201、侧面。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

高纯有色金属靶材例如高纯铝、高纯铜通常采用车削加工而成，在加工成最终应用端成品时，需采用相应的冷却液带走车削增加的热量。但由于金属靶材应用的特殊性，对其加工后的表面要求极高，而普通的冷却液会造成靶材产品表面色差和杂质，这些会对靶材后续磁控溅射产生巨大的影响。

针对上述问题，本实用新型提出一种金属靶材车加工冷却装置，下面结合附图，详细说明本实用新型的较佳实施方式。

参阅图1，图1示出了本实用新型一实施例的金属靶材车加工冷却装置100的组成结构。参阅图3，图3示出了利用本实用新型一实施例的金属靶材车加工冷却装置100的喷射嘴40对金属靶材200进行冷却时的工作状态示意图。如图3所示，本实用新型一实施例的金属靶材车加工冷却装置100用于对圆柱形金属靶材200的表面进行冷却，更具体而言，是对金属靶材200的圆柱侧面进行冷却，可以理解地，该圆柱侧面是一个闭合的曲面。圆柱形金属靶材200的可以是空心圆柱形金属靶材200，也可以是实心圆柱形金属靶材200。金属靶材200是高纯有色金属靶材200例如高纯铝、高纯铜靶材。

如图1所示，本实用新型一实施例的金属靶材车加工冷却装置100包括冷却液储存箱10、储气瓶20、雾化器30和喷射嘴40。雾化器30同时与冷却液储存箱10、储气瓶20、喷射嘴40连通，以使高压气体210和冷却液110混合并雾化形成蒸汽分子状态，然后通过喷射嘴40喷射出蒸汽分子也即高压水雾，进而对金属靶材200的表面进行冷却。

冷却液储存箱10中储存有冷却液110。冷却液110具体可以为酒精或其他类可以使产品表面冷却的液体。图1中仅示意性的绘制出了冷却液储存箱10，不应理解为对冷却液储存箱10的限制。

储气瓶20用以储存高压气体210，其内部储存有高压气体210。高压气体210可以是以液态形式储存在储气瓶20内。具体实施时，高压气体210采用惰性气体以吹走产品表面的车削飞屑。惰性气体的具体类型不限制，如可选用氮气、氩气等。

雾化器30通过管路同时与所述冷却液储存箱10及储气瓶20连通，用以将高压气体210和冷却液110混合并雾化形成蒸汽分子状态。雾化器30的具体结构没有限制，凡是能实现上述的雾化功能的雾化器均可。

喷射嘴40的一端与雾化器30的液气出口连通，另一端设有喷射面410。高压水雾从喷射面410喷出。如图2所示，图2示意了本实用新型一实施例的喷射嘴40的正面结构。在本实施例中，喷射面410的外形轮廓设置为常用的圆形，其上设置有多个喷孔以供高压水雾喷出。可以理解地，喷射面410的外形轮廓也可以为其他的形状，例如长方形。

具体的，多个喷孔分布在喷射面410上并形成了第一喷孔区420和两个第二喷孔区430，其中两个第二喷孔区430分别位于第一喷孔区420的两侧。换言之，喷射面410上形成了位于中部的第一喷孔区420和位于两侧的第二喷孔区430。第一喷孔区420包括多个第一喷孔422。第二喷孔区430包括多个第二喷孔432。第一喷孔422的尺寸小于第二喷孔432的尺寸。也就是说，第一喷孔422的喷射量要小于第二喷孔432的喷射量。这样，金属靶材车加工冷却装置100使用时，从第二喷孔432中能够喷出更多的水雾。

如图3所示，上述金属靶材车加工冷却装置100的使用方法简述如下，其中图3中仅示意出喷射嘴40和金属靶材200，省略示意出金属靶材车加工冷却装置100的其他元件。

利用上述金属靶材车加工冷却装置100对金属靶材200进行冷却时，将喷射嘴40置于金属靶材200的侧面的正上方，第一喷孔区420可正对金属靶材200的母线。此时，喷射嘴40的喷射面410朝向的是一弧面(即待冷却面)，其中第一喷孔区420距离该弧面的顶部最近。启动金属靶材车加工冷却装置100，喷射嘴40向外喷出高压水雾。第一喷孔区420喷出的高压水雾对上述弧面的顶部进行冷却，两侧的第二喷孔区430喷出的高压水雾对上述弧面的顶部以下的区域进行冷却。

第二喷孔区430的第二喷孔432尺寸较大，因此能够喷出较大量的高压水雾，从而对距离喷射面410较远的弧面的顶部以下的区域进行有效冷却。如此，上述弧面整体上均能得到冷却，且冷却效果能够较为一致，最终冷却后能够得到产品表面颜色均一，色差极小。并且上述冷却过程中，高压水雾中含有气体，能够吹走产品表面的车削飞屑，冷却后的产品表面无残留车削杂质

金属靶材200为圆柱形，在冷却的过程中，可以使喷射嘴40与金属靶材200在金属靶材200的轴向上相对移动，从而在轴向上对金属靶材200的各处表面进行冷却。另外，朝向喷射面410的一侧冷却后，可及时转动金属靶材200，以使喷射嘴40能够对金属靶材200的侧面上的剩余弧面进行冷却。上述方式适合标准件或非标准件的冷却。

在一些实施例中，第一喷孔区420整体上呈长条形，两个第二喷孔区430位于所述第一喷孔区420宽度方向上的两侧，第二喷孔区430整体也成长条形且长度方向与第一喷孔区420的长度方向一致。一并结合图2和图3所示，第一喷孔区420和第二喷孔区430整体上呈长条形，冷却时，使第一喷孔区420的长度方向沿金属靶材200的轴向，这样能够一次性的对较长长度的金属靶材200的侧面进行冷却效率较高。图2所示的姿态下，第一喷孔区420的长度方向沿竖直方向，第一喷孔区420的宽度方向沿水平方向。

如图2所示，一些实施例中，第一喷孔区420整体上呈长条形，其包括阵列设置的多个第一喷孔422。即多个第一喷孔422设置成多排，多排第一喷孔422沿第一喷孔区420的宽度方向排列，每排第一喷孔422包括多个沿第一喷孔区420长度方向排列的第一喷孔422。类似地，第二喷孔区430整体上呈长条形，其包括阵列设置的多个第二喷孔432。即多个第二喷孔432设置成多排，多排第二喷孔432沿第一喷孔区420的宽度方向排列，每排第二喷孔432包括多个沿第一喷孔区420长度方向排列的第二喷孔432。

通过上述手段，第一喷孔422和第二喷孔432均在第一喷孔区420长度方向上有序排列，当对金属靶材200的侧面进行冷却时，每一排第一喷孔422和每一排第二喷孔432均沿金属靶材200的，能对较长长度的金属靶材200的侧面进行冷却，效率较高；同时多排第一喷孔422和多排第二喷孔432在第一喷孔区420宽度方向排列，对应金属靶材200的径向，能否在金属靶材200的径向上形成有效的覆盖区域，进而利于实现均匀一致的冷却效率，且不需要反复多次沿金属靶材200的径向移动喷射嘴40，冷却效率较高。

图2中，第一喷孔区420和第二喷孔区430均整体上呈长条形，此时喷射面410的外形轮廓为圆形。在其他的实施方式中，第一喷孔区420和第二喷孔区430均整体上呈长条形时，喷射面410的外形轮廓为长方形，这样第一喷孔区420和第二喷孔区430的长度方向可以与喷射面410的长度方向刚好一致。因此，第一喷孔区420和第二喷孔区430的形状可以与喷射面410的外形轮廓无关。

一些实施例中，第一喷孔区420的面积小于第二喷孔区430的面积。在第二喷孔432的尺寸大于第一喷孔422的尺寸的基础上，第二喷孔区430的面积也设置为较大，这样整个第二喷孔区430喷出的高压水雾量也更大，更好地保证对上述弧面的端部进行冷却的效果。

另外，可以理解的是，具体实施时，喷射面410的大小与待冷却金属靶材200的直径相适应。不应该选择过小的喷射面，以避免第二喷孔区430喷出的高压水雾不能到达弧面靠下的位置。同样地，也不应该使用过大的喷射面410，以避免第二喷孔区430喷出的高压水雾喷在金属靶材200以外的区域，避免第二喷孔区430失去补偿功能。

一些实施例中，第一喷孔422和第二喷孔432均为圆形孔。具体实施时，第二喷孔432的直径大于第一喷孔422的直径。圆形孔为规则孔，较方便设置第一喷孔422和第二喷孔432的尺寸，便于控制第一喷孔422和第二喷孔432的喷射量。

一些实施例中，喷射嘴40通过柔性管440与雾化器30连接。柔性管440可以弯曲方便移动，因此喷射嘴40可以移动到至需要的位置。当需要喷射嘴40与金属靶材200能够相对轴向移动时，移动喷射嘴40相对更容简单。柔性管440具体可以是橡胶管，也可以是金属波纹管。

一些实施例中，如图1所示，金属靶材车加工冷却装置100还包括移动小车50，冷却液储存箱10固定在移动小车50上，储气瓶20固定在移动小车50上。移动小车50包括车体510和支撑车体510的车轮520。移动小车50可以随时移动，方便使用及储存。例如，移动小车50可以随时移动和存放在车床上或仓库里。图1示意性的绘制出两个车轮520，但可以理解，车轮520的数量不局限与此。

在上述实施方式的基础上，金属靶材车加工冷却装置100还包括过滤装置60和回收箱70，其中过滤装置60通过管路与冷却液储存箱10相连通，回收箱70通过回收管路710与过滤装置60相连通。冷却时，回收箱70置于喷射嘴40和金属靶材200的正下方，过滤装置60将回收箱70内的冷却废液抽取并过滤后再输送到冷却液储存箱10中，达到循环利用的效果。

对于过滤装置60，需要说明的是，此处的过滤装置60应理解为具备过滤功能和液体抽取功能。更详细地说，该过滤装置60包含了过滤单元和泵组件，泵组件的存在使得回收箱70内的冷却废液能够流向过滤单元，经过滤单元过滤后后输送至冷却液储存箱10。当然，泵组件可以设置控制单元，且并非需要一直保持在启动状态，也可以是根据需要启动。

回收箱70可以是任意的具有液体储存功能的容器。甚至，回收箱70可以是普通的水桶。

进一步地，金属靶材车加工冷却装置100还包括移动小车50时，过滤装置60也可固定于移动小车50，此时回收管路710与过滤装置60或回收箱70可拆卸地连接。这样，不使用时，回收箱70可以单独移开，方便移动小车50移动。而使用时，可以因地制宜灵活地设置回收箱70。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种金属靶材车加工冷却装置，用于对圆柱形金属靶材的圆柱侧面进行冷却，其特征在于，包括：

冷却液储存箱；

储气瓶，储存有高压气体；

雾化器，通过管路同时与所述冷却液储存箱及储气瓶连通，用以将所述高压气体和冷却液混合并雾化形成蒸汽分子状态；

喷射嘴，与所述雾化器连接，所述喷射嘴具有喷射面，所述喷射面上设有第一喷孔区，所述第一喷孔区的两侧均设有第二喷孔区，其中所述第一喷孔区包括多个第一喷孔，所述第二喷孔区包括多个第二喷孔，所述第一喷孔的尺寸小于所述第二喷孔的尺寸。

2.根据权利要求1所述的金属靶材车加工冷却装置，其特征在于，所述第一喷孔区整体上呈长条形，两个所述第二喷孔区位于所述第一喷孔区宽度方向上的两侧，所述第二喷孔区整体也呈长条形且长度方向与所述第一喷孔区的长度方向一致。

3.根据权利要求2所述的金属靶材车加工冷却装置，其特征在于，沿所述第一喷孔区的宽度方向，所述第一喷孔区包括多排第一喷孔，每排第一喷孔包括多个沿所述第一喷孔区的长度方向排列的多个第一喷孔；沿所述第一喷孔区的宽度方向，所述第二喷孔区包括多排第二喷孔，每排第二喷孔包括多个沿所述第一喷孔区的长度方向排列的多个第二喷孔。

4.根据权利要求1所述的金属靶材车加工冷却装置，其特征在于，所述第一喷孔区的面积小于所述第二喷孔区的面积。

5.根据权利要求1所述的金属靶材车加工冷却装置，其特征在于，所述第一喷孔和第二喷孔均为圆形孔。

6.根据权利要求1所述的金属靶材车加工冷却装置，其特征在于，所述喷射嘴通过柔性管与所述雾化器连接。

7.根据权利要求1所述的金属靶材车加工冷却装置，其特征在于，所述高压气体为惰性气体。

8.根据权利要求1所述的金属靶材车加工冷却装置，其特征在于，所述金属靶材车加工冷却装置还包括移动小车，所述冷却液储存箱固定在所述移动小车上，所述储气瓶固定在所述移动小车上。

9.根据权利要求8所述的金属靶材车加工冷却装置，其特征在于，所述金属靶材车加工冷却装置还包括过滤装置和回收箱，其中所述过滤装置通过管路与所述冷却液储存箱相连通，所述回收箱通过回收管路与所述过滤装置相连通。

10.根据权利要求9所述的金属靶材车加工冷却装置，其特征在于，所述过滤装置固定于所述移动小车，所述回收管路与所述过滤装置或回收箱可拆卸地连接。

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