CN101603778B - 喷泉式冷却水循环的冷坩埚 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种喷泉式冷却水循环的冷坩埚，该冷坩埚包括有坩埚本体(1)、支撑盘(2)、法兰盘(3)、分水埚(6)、圆环(7)、进水管(5)和出水管(4)。坩埚本体(1)的坩埚下边缘(103)安装在支撑盘(2)的上盘体(209)上，支撑盘(2)的下盘体(231)安装在法兰盘(3)上，分水埚(6)和圆环(7)置于坩埚本体(1)的内腔(108)中，进水管(5)套接在出水管(4)的中心通孔(44)内，且进水管(5)的B端连接在分水埚(6)上，出水管(4)的B端连接在法兰盘(3)的接口上。该冷坩埚的进水管(5)与出水管(4)形成管中管结构，循环水通过坩埚本体(1)的背部(109)与分水埚(6)的上盘面(604)形成喷泉式循环水进行冷却。该冷坩埚结构设计紧凑，生产成本低廉，易于实现工业化生产。

Description

喷泉式冷却水循环的冷坩埚

技术领域

本发明涉及一种冷坩埚结构，更特别地说，是指一种采用喷泉式循环水进行冷却坩埚本体的冷坩埚。

背景技术

冷坩埚技术是近些年兴起的新技术，它是将冷坩埚置于交变电流场内，利用交变电磁场产生的热来熔化被熔物。冷坩埚具有无污染，可熔化高熔点被熔物，且制备出的材料组织均匀等优点，因此冷坩埚被广泛地应用到活性金属的熔化、陶瓷材料的熔化、多晶硅连铸技术、雾化沉积技术等。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用喷泉式循环水进行冷却坩埚本体的冷坩埚，该冷坩埚的进水管与出水管为管中管结构，循环水通过坩埚本体底部与分水埚形成喷泉式循环水进行冷却。该冷坩埚结构设计紧凑，生产成本低廉，易于实现工业化生产。

本发明的一种喷泉式冷却水循环的冷坩埚，该冷坩埚包括有坩埚本体(1)、支撑盘(2)、法兰盘(3)、分水埚(6)、圆环(7)、进水管(5)和出水管(4)；

坩埚本体(1)为一体成型件，坩埚本体(1)从上至下设有熔腔(101)、坩埚上边缘(102)、A圆柱段(105)、收缩段(107)、B圆柱段(106)和坩埚下边缘(103)；熔腔(101)的背部(109)与坩埚下边缘(103)之间为内空腔(108)；该内空腔(108)用于放置分水埚(6)和圆环(7)；熔腔(101)用于熔炼被熔物；坩埚下边缘(103)上均匀设有A螺纹孔(104)，将该A螺纹孔(104)与支撑盘(2)的上盘面(201)上的B光孔(207)配合，通过螺钉螺母实现坩埚本体(1)与支撑盘(2)的连接；

支撑盘(2)为一体成型件，支撑盘(2)上有A通孔(201)、上盘体(209)、下盘体(231)和圆柱段(202)，圆柱段(202)设在上盘体(209)与下盘体(231)之间，A通孔(201)设置在支撑盘(2)的轴向中心位置；支撑盘2上的A通孔201一方面用于进水管5的B端52通过，另一方面用于回流的冷却水通过；支撑盘(2)的上盘体(209)上从里向外设有A凸台(203)、B凸台(204)、A凹槽(205)、盘缘(206)，盘缘(206)上设有B光孔(207)；通过螺钉穿过B光孔(207)与坩埚本体(1)的坩埚下边缘(103)上的A螺纹孔(104)配合，实现坩埚本体(1)与支撑盘(2)的安装；坩埚本体(1)在与支撑盘(2)安装时，先在A凹槽(205)中放入塑料密封圈(8)，以保证坩埚本体(1)与支撑盘(2)的密封连接；支撑盘(2)的下盘体(231)内设有圆台(234)，圆台(234)与下盘体(231)的内壁(233)之间为B凹槽(235)，B凹槽(235)上设有C螺纹孔(232)；下盘体(231)的底盘面(236)与法兰盘(3)的上盘面(304)接触，且凸台(302)置于B凹槽(235)内，将C螺纹孔(232)与光孔(303)配合，通过螺钉螺母实现法兰盘(3)与支撑盘(2)的下盘体(231)的连接；

法兰盘(3)为一体成型件，法兰盘(3)上设有凸台(302)、B通孔(301)、接头(305)；B通孔(301)位于法兰盘(3)的中心，凸台(302)设在法兰盘(3)的上盘面(304)上，凸台(302)上设有光孔(303)，接头(305)设在法兰盘(3)的下盘面(306)上；接头(305)与出水管(4)的B端(42)连接；

分水埚(6)为一体成型件，分水埚(6)上设有托盘(602)和中空接头(603)；托盘(602)的中心是中空接头(603)的出水口(601)，中空接头(603)设在托盘(602)的底端的中心位置，中空接头(603)的进水口(606)与进水管(5)的B端(52)连接；

圆环(7)为一体成型件，圆环(7)的底端(71)焊接在A凸台(203)上；

进水管(5)为一管道结构，进水管(5)的A端(51)与冷却水汇集箱的出水口连通，进水管(5)的B端(52)连接在分水埚(6)的中空接头(603)的进水口(606)上；

出水管(4)为一管道结构，出水管(4)上设有出水接口(41)，该出水接口(41)用于与冷却水汇集箱的进水口连通，出水管(4)的A端(43)焊接在进水管(5)上，出水管(4)的B端(42)焊接在法兰盘(3)的接头(305)上；出水管(4)的中心通孔(44)供进水管5通过。

所述的喷泉式冷却水循环的冷坩埚，其分水埚(6)的上埚面(61)与熔腔(101)的背部(109)形成了冷却水A通道(9A)；圆环(7)的外壁(72)与坩埚本体(1)的内壁(110)形成了冷却水B通道(9B)；圆环(7)的内壁(73)与分水埚(6)的下埚面(62)形成了冷却水C通道(9C)。

所述的喷泉式冷却水循环的冷坩埚，其进水管(5)与出水管(4)形成管中管结构。

本发明的喷泉式冷却水循环的冷坩埚优点：

(1)坩埚本体1采用一体成型件，且通过坩埚本体1底部的下埚缘103与支撑盘2连接，有利于与冷却循环水的器件连接与拆卸，同时也使得分水埚6与坩埚本体1内壁之间通道的形成，该通道为形成喷泉式的冷却水循环提供了有利条件。

(2)分水埚6与进水管5连接、出水管4通过法兰盘3与支撑盘2连接，使得管中管结构的冷却水循环更加密封，同时也使得冷却效果比双路冷却管道进行的冷却效果好。

(3)通过设计的圆环7使循环冷却水在坩埚本体1内壁停留，解决了在停止能源进行物料熔炼时，停止冷却水供给带来的坩埚本体1温度未下降造成的坩埚本体1损坏。

(4)在坩埚本体1内安装分水埚6和圆环7，该装配方式构成了循环冷却水的多通道形式，即冷却水A通道9A、冷却水B通道9B和冷却水C通道9C，在冷却水A通道9A中循环冷却水为喷泉式流动对坩埚本体1底部进行冷却，在冷却水B通道9B中，通过停留的冷却水能够有效地保护在停止冷却水供给带来的坩埚本体1温度未下降造成的坩埚本体1损坏，在冷却水C通道9C中能够对分水埚6进行冷却。

附图说明

图1是本发明喷泉式循环水冷却的冷坩埚的结构图。

图1A是本发明喷泉式循环水冷却的冷坩埚的分解图。

图1B是图1的A-A剖视图。

图2是本发明坩埚本体的结构图。

图2A是本发明坩埚本体的另一视角结构图。

图3是本发明支撑盘的结构图。

图4是本发明法兰盘的结构图。

图5是本发明分水埚的结构图。

图中：1.坩埚本体101.熔腔102.坩埚上边缘103.坩埚下边缘104.A螺纹孔105.A圆柱段106.B圆柱段107.收缩段108.内空腔109.背部110.内壁2.支撑盘201.A通孔202.圆柱段203.A凸台204.B凸台205.A凹槽206.盘缘207.B光孔209.上盘体231.下盘体232.C螺纹孔233.内壁234.圆台235.B凹槽236.底盘面3.法兰盘301.B通孔302.凸台303.光孔304.上盘面305.接头306.下盘面4.出水管41.出水接口42.B端43.A端44.中心通孔5.进水管51.A端52.B端6.分水埚601.出水口602.托盘603.中空接头604.上盘面605.下盘面606.进水口7.圆环71.底端72.内壁73.外壁8.塑料密封圈9A.冷却水A通道9B.冷却水B通道9C.冷却水C通道

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。

参见图1、图1A、图1B所示，本发明是一种采用喷泉式循环水进行冷却坩埚本体的冷坩埚，该冷坩埚包括有坩埚本体1、支撑盘2、法兰盘3、分水埚6、圆环7、进水管5和出水管4。

(一)坩埚本体1

参见图1、图1A、图1B、图2、图2A所示，坩埚本体1为一体成型件，坩埚本体1从上至下设有熔腔101、坩埚上边缘102、A圆柱段105、收缩段107、B圆柱段106和坩埚下边缘103；

熔腔101的背部109与坩埚下边缘103之间为内空腔108。该内空腔108一方面用于放置分水埚6和圆环7，另一方面用于循环冷却水在内空腔108中形成喷泉式水循环模式进行对坩埚本体1的降温。在本发明中，喷泉式水循环模式为：冷却水从进水管5进入，经分水埚6的出水口601喷出，喷出的冷却水在冷却水A通道9A内向两侧延展，像喷水池式的将冷却水流下，被流下的冷却水流入由圆环7的外壁73与坩埚本体1的内壁110形成的冷却水B通道9B中；当冷却水B通道9B中的冷却水满时，便溢入冷却水C通道9C中，进而使冷却水经支撑盘2的A通孔201、法兰盘3的B通孔301、出水管4的中心通孔44后，从出水管4的出水接口41流出，最终流入冷却水的汇集箱中，一般冷却水汇集箱至少设有出水口(该出水口通过管道与进水管5的A端51连通)和进水口(该进水口通过管道与出水管4的出水接口41连通)。

本发明设计出的三个冷却水通道分别为：分水埚6的上埚面61与熔腔101的背部109形成了冷却水A通道9A。圆环7的外壁73与坩埚本体1的内壁110形成了冷却水B通道9B。圆环7的内壁72与分水埚6的下埚面62形成了冷却水C通道9C。在坩埚本体1内安装分水埚6和圆环7，该装配方式构成了循环冷却水的多通道形式，即冷却水A通道9A、冷却水B通道9B和冷却水C通道9C，在冷却水A通道9A中循环冷却水为喷泉式流动对坩埚本体1底部进行冷却，在冷却水B通道9B中，通过停留的冷却水能够有效地保护在停止冷却水供给带来的坩埚本体1温度未下降造成的坩埚本体1损坏，在冷却水C通道9C中能够对分水埚6进行冷却，提高了坩埚本体1的使用寿命。

该熔腔101用于熔炼被熔物。

该坩埚下边缘103上均匀设有A螺纹孔104，将该A螺纹孔104与支撑盘2的上盘面201上的B光孔207配合，通过螺钉螺母实现坩埚本体1与支撑盘2的连接。

(二)支撑盘2

参见图1、图1A、图1B、图3所示，支撑盘2为一体成型件，支撑盘2上有A通孔201、上盘体209、下盘体231和圆柱段202，圆柱段202设在上盘体209与下盘体231之间，A通孔201设置在支撑盘2的轴向中心位置。

支撑盘2上的A通孔201一方面用于进水管5的B端52通过，另一方面用于回流的冷却水通过。

支撑盘2的上盘体209上从里向外设有A凸台203、B凸台204、A凹槽205、盘缘206，盘缘206上设有B光孔207；通过螺钉穿过B光孔207与坩埚本体1的坩埚下边缘103上的A螺纹孔104配合，实现坩埚本体1与支撑盘2的安装。坩埚本体1在与支撑盘2安装时，先在A凹槽205中放入塑料密封圈8，以保证坩埚本体1与支撑盘2的密封连接。

支撑盘2的下盘体231内设有圆台234，圆台234与下盘体231的内壁233之间为B凹槽235，B凹槽235上设有C螺纹孔232；下盘体231的底盘面236与法兰盘3的上盘面304接触，且凸台302置于B凹槽235内，将C螺纹孔232与光孔303配合，通过螺钉螺母实现法兰盘3与支撑盘2的下盘体231的连接。

(三)法兰盘3

参见图1、图1A、图1B、图4所示，法兰盘3为一体成型件，法兰盘3上设有凸台302、B通孔301、接头305；B通孔301位于法兰盘3的中心，凸台302设在法兰盘3的上盘面304上，凸台302上设有光孔303，接头305设在法兰盘3的下盘面306上。接头305与出水管4的B端42连接。

B通孔301一方面用于进水管5通过，另一方面用于回流的循环冷却水通过。

法兰盘3的凸台302上开有光孔303，该凸台302置于支撑盘2的下盘体231的D凹槽235内，且通过螺钉穿过光孔303连接在C螺纹孔232内，从而实现法兰盘3与支撑盘2的下盘体231之间的连接。为了密封不漏水、不透水，连接时可以放置塑料密封圈。

(四)分水埚6

参见图1A、图1B、图5所示，分水埚6为一体成型件，分水埚6上设有托盘602和中空接头603；托盘602的中心是中空接头603的出水口601，中空接头603设在托盘602的底端的中心位置，中空接头603的进水口606与进水管5的B端52连接。

在本发明中，分水埚6的上盘面604与坩埚本体1的熔腔101的背部109形成冷却水A通道9A。该冷却水A通道9A的高度为1mm～2cm，如图1B所示。

分水埚6的上盘面604的外形与坩埚本体1的熔腔101的背部109外形相同。在装配时，上盘面604与背部109之间留有一段间距(该间距也是指冷却水A通道9A的高度，图1B所示)，该间距为1mm～2cm。

(五)圆环7

参见图1A、图1B所示，圆环7为一体成型件，圆环7的底端71焊接在A凸台203上。在本发明中，圆环7能够将从分水埚6中分流下的冷却水分为两个水通道，即冷却水B通道9B(坩埚本体1的内壁110与圆环7的外壁73之间的空间)和冷却水C通道9C(圆环7的内壁72与分水埚6的下盘面605、中空接头603之间的空间)。在停止注入冷却水结束熔炼被熔物时，通过冷却水B通道9B中留下的冷却水能够继续为坩埚本体1提供冷却，这样有利于提高坩埚本体1的使用寿命。

(六)进水管5

参见图1、图1A、图1B所示，进水管5为一管道结构，进水管5的A端51与冷却水汇集箱的出水口连通，进水管5的B端52连接在分水埚6的进水口606上。进水管5的管内流动的是循环冷却水。循环冷却水从进水管5的A端51注入，经中空接头603后，从出水口601中流出，并在上盘面604上进行如喷泉式的分流。

(七)出水管4

参见图1、图1A、图1B所示，出水管4为一管道结构，出水管4上设有出水接口41，该出水接口41用于与冷却水汇集箱的进水口连通，出水管4的A端43焊接在进水管5上，出水管4的B端42焊接在法兰盘3的接头305上。出水管4的中心通孔44供进水管5通过。

本发明设计的一种采用喷泉式循环水进行冷却坩埚本体的冷坩埚，该冷坩埚的进水管5与出水管4形成管中管结构，循环水通过坩埚本体1的背部109与分水埚6的上盘面604形成喷泉式循环水进行冷却。该冷坩埚结构设计紧凑，生产成本低廉，易于实现工业化生产。

Claims (3)

1.一种喷泉式冷却水循环的冷坩埚，其特征在于：该冷坩埚包括有坩埚本体(1)、支撑盘(2)、法兰盘(3)、分水埚(6)、圆环(7)、进水管(5)和出水管(4)；坩埚本体(1)为一体成型件，坩埚本体(1)从上至下设有熔腔(101)、坩埚上边缘(102)、A圆柱段(105)、收缩段(107)、B圆柱段(106)和坩埚下边缘(103)；熔腔(101)的背部(109)与坩埚下边缘(103)之间为内空腔(108)；该内空腔(108)用于放置分水埚(6)和圆环(7)；熔腔(101)用于熔炼被熔物；坩埚下边缘(103)上均匀设有A螺纹孔(104)，将该A螺纹孔(104)与支撑盘(2)的上盘体（209）上的B光孔(207)配合，通过螺钉螺母实现坩埚本体(1)与支撑盘(2)的连接；

支撑盘(2)为一体成型件，支撑盘(2)上有A通孔(201)、上盘体(209)、下盘体(231)和圆柱段(202)，圆柱段(202)设在上盘体(209)与下盘体(231)之间，A通孔(201)设置在支撑盘(2)的轴向中心位置；支撑盘(2)上的A通孔(201)一方面用于进水管(5)的B端(52)通过，另一方面用于回流的冷却水通过；支撑盘(2)的上盘体(209)上从里向外设有A凸台(203)、B凸台(204)、A凹槽(205)、盘缘(206)，盘缘(206)上设有B光孔(207)；通过螺钉穿过B光孔(207)与坩埚本体(1)的坩埚下边缘(103)上的A螺纹孔(104)配合，实现坩埚本体(1)与支撑盘(2)的安装；坩埚本体(1)在与支撑盘(2)安装时，先在A凹槽(205)中放入塑料密封圈(8)，以保证坩埚本体(1)与支撑盘(2)的密封连接；支撑盘(2)的下盘体(231)内设有圆台(234)，圆台(234)与下盘体(231)的内壁(233)之间为B凹槽(235)，B凹槽(235)上设有C螺纹孔(232)；下盘体(231)的底盘面(236)与法兰盘(3)的上盘面(304)接触，且凸台(302)置于B凹槽(235)内，将C螺纹孔(232)与光孔(303)配合，通过螺钉螺母实现法兰盘(3)与支撑盘(2)的下盘体(231)的连接；

法兰盘(3)为一体成型件，法兰盘(3)上设有凸台(302)、B通孔(301)、接头(305)；B通孔(301)位于法兰盘(3)的中心，凸台(302)设在法兰盘(3)的上盘面(304)上，凸台(302)上设有光孔(303)，接头(305)设在法兰盘(3)的下盘面(306)上；接头(305)与出水管(4)的B端(42)连接；

分水埚(6)为一体成型件，分水埚(6)上设有托盘(602)和中空接头(603)；托盘(602)的中心是中空接头(603)的出水口(601)，中空接头(603)设在托 盘(602)的底端的中心位置，中空接头(603)的进水口(606)与进水管(5)的B端(52)连接；

圆环(7)为一体成型件，圆环(7)的底端(71)焊接在A凸台(203)上；

进水管(5)为一管道结构，进水管(5)的A端(51)与冷却水汇集箱的出水口连通，进水管(5)的B端(52)连接在分水埚(6)的中空接头(603)的进水口(606)上；

出水管(4)为一管道结构，出水管(4)上设有出水接口(41)，该出水接口(41)用于与冷却水汇集箱的进水口连通，出水管(4)的A端(43)焊接在进水管(5)上，出水管(4)的B端(42)焊接在法兰盘(3)的接头(305)上；出水管(4)的中心通孔(44)供进水管（5）通过。

2.根据权利要求1所述的喷泉式冷却水循环的冷坩埚，其特征在于：分水埚(6)的上埚面(61)与熔腔(101)的背部(109)形成了冷却水A通道(9A)；圆环(7)的外壁(73)与坩埚本体(1)的内壁(110)形成了冷却水B通道(9B)；

圆环(7)的内壁(72)与分水埚(6)的下埚面(62)形成了冷却水C通道(9C)。

3.根据权利要求1所述的喷泉式冷却水循环的冷坩埚，其特征在于：进水管(5)与出水管(4)形成管中管结构。 

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