CN101916124B - 一种质子交换工艺隔离控温装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于工艺设备控制领域，可用于200～300℃温度范围，控温精度要求高，且对溶液浓度均匀性要求高的一种质子交换工艺隔离控温装置。它是由双结构石英缸体、加热系统、保温系统、磁力搅拌/旋转抖动装置、温度控制系统组成。适用于质子交换工艺，可推广应用于温度范围200～300℃、控温精度要求高、溶液浓度和温度梯度要求高的工艺试验，可满足温控精度1℃、溶液温度梯度小于1℃的工艺要求。此温控设备特点在于：利用空气传导温度，结合磁力搅拌/旋转及上下抖动装置，在密闭的空间内实现了无污染、温度控制精度高、浓度/温度梯度小等特点，可以满足于质子交换工艺对温度、浓度的控制要求，提高工艺稳定性和重复性。

Description

一种质子交换工艺隔离控温装置

技术领域

本发明属于工艺设备控制领域，可用于200～300℃温度范围，控温精度要求高，且对溶液浓度均匀性要求高的一种质子交换工艺隔离控温装置。

背景技术

集成光学领域中大量使用光纤技术，广泛用于各行各业。光纤陀螺器件已被用于航空制导等技术相关中，其核心器件Y波导的制作工艺中质子交换工艺是关键工艺，对工艺设备及其工艺稳定性、重复性要求高。需要控温精度高、温度和浓度稳定性强的控温装置保证此工序的工艺稳定，为Y波导器件的研制提供保证，同时解决以往控温装置的油浴污染、控温精度差、易受环境因素影响等缺点。

发明内容

本发明的目的是：解决以往控温装置的油浴污染、控温精度差、易受环境因素影响等缺点。实现溶液损失小、反应温度均匀、控温精度高、便于操作的一种质子交换工艺隔离控温装置。

本发明的技术方案是：装置包括双点采温程序控制器、罐顶盘管冷却、不锈钢外保温层、加热棒、双层结构石英缸体结构、磁力搅拌装置、石英工件载体、旋转及上下抖动装置，不锈钢外保温层为一筒体，不锈钢外保温层的内壁上粘贴延绵隔离保温材料，加热棒围绕在不锈钢外保温层的下部，依次向上排列，排列三组，不锈钢外保温层的内腔中置入双层结构石英缸体结构中的外层，双层结构石英缸体结构的内层置于双层结构石英缸体结构中的外层中，外层和内层顶部用石英做成空腔环形双层顶盖，环形双层顶盖的上留有Φ8mm导热孔，双层结构石英缸体结构的内层的顶部设有单层圆形顶盖，单层圆形顶盖的中心开有圆孔，旋转及上下抖动装置中的提拉杆的下端穿过圆孔与石英工件载体相接；不锈钢外保温层外部的正下方设有磁力搅拌装置，双层结构石英缸体结构的内层的内壁上放置第一传感器，不锈钢外保温层的内胆壁放置第二传感器，第一传感器和第二传感器连接于采温程序控制器；不锈钢外保温层与双层结构石英缸体结构中的外层的顶部放置一个环形不锈钢冷凝盖，冷凝盖的内壁盘有罐顶冷却盘管，罐顶冷却盘管进口与自来水相接，罐顶冷却盘管出口为排水口。本发明的优点：通过本控制装置，有效的解决以往控温装置的油浴污染、控温精度差、溶液温度梯度大、易受环境因素影响等缺点，对于200～300℃温度范围，控温精度可达到1℃，反应溶液温度梯度小于1℃。此控温装置已应用于质子交换工艺，增强了工艺的稳定性和重复性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明测试过程图。

具体实施方式

装置包括双点采温程序控制器1、罐顶冷却盘管的进出口2、8、不锈钢外保温层3、加热棒4、双层结构石英缸体结构5、磁力搅拌装置6、石英工件载体7、旋转及上下抖动装置9，不锈钢外保温层3为一筒体，不锈钢外保温层3的内壁上粘贴延绵隔离保温材料，加热棒4围绕在不锈钢外保温层3的下部，依次向上排列，排列三组，不锈钢外保温层3的内腔中置入双层结构石英缸体结构中的外层5，双层结构石英缸体结构的内层12置于双层结构石英缸体结构中的外层5中，外层5和内层12顶部用石英做成空腔环形双层顶盖10，环形双层顶盖10的上留有Φ8mm导热孔，双层结构石英缸体结构的内层12的顶部设有单层圆形顶盖13，单层圆形顶盖13的中心开有圆孔，旋转及上下抖动装置9中的提拉杆11的下端穿过圆孔与石英工件载体7相接；不锈钢外保温层3外部的正下方设有磁力搅拌装置6，双层结构石英缸体结构的内层12的内壁上放置第一传感器14，不锈钢外保温层3的内胆壁放置第二传感器15，第一传感器14和第二传感器15连接于采温程序控制器1；不锈钢外保温层3与双层结构石英缸体结构中的外层5的顶部放置一个环形不锈钢冷凝盖16，冷凝盖16的内壁盘有罐顶冷却盘管，罐顶冷却盘管进口2与自来水相接，罐顶冷却盘管出口8为排水口。

它由双点采温PLC程序控制系统、罐顶盘管冷却、不锈钢外保温层、加热棒、双层结构石英缸体结构、磁力搅拌装置、石英工件载体、旋转提升装置构成。利用空气传导热量的特性，采用双层传热结构，与磁力搅拌装置或工件旋转上下抖动装置相结合，并增加罐顶盘管冷却，保证了温度传递均匀和控制精度。对于200～300℃温度要求，温控精度达到1℃，反应溶液温度梯度小于1℃。

1)不锈钢外保温层3的内层采用不锈钢内胆延绵隔离保温圆形结构，不锈钢材料抗腐蚀无污染，对热源具有阻燃洁净等特点，选择采用20MM保温结构，屏蔽外界对内部结构的影响。

2)双层结构石英缸体结构中的外层5和双层结构石英缸体结构的内层12，构成双层空气隔离传热结构，传热结构由两个石英材料(G214)加工的石英缸体，分体结构。在顶部用接合部，有石英做成空腔双层盖顶，并留有Φ8mm导热孔，整体构成双层空气隔离导热结构。

3)环形不锈钢冷凝盖16，在不锈钢外保温层3和双层结构石英缸体结构中的外层5顶部接合面，安装不锈钢冷凝盘管并赋予不锈钢(5MM厚度)环面，作为整个空气导热中顶部冷凝装置，并作为加热腔体的密封盖板，通入自来水。流量可控制在1L/min。

4)加热棒4分别是1KW功率的三组热源，围绕在不锈钢内胆下部，依次向上排列，并且受可编程控制器(PLC)可控硅控制。

5)磁力搅拌装置6在不锈钢外保温层3底部正下方，磁力方向受电机控制，可以使溶液下部相对应的转子均匀转动。在双层结构石英缸体结构的内层12的正上方放置一个可拖动工件旋转并上下抖动的装置9，中间由石英杆11连接，电机转动并带动工件7运动，保持反应溶液与工件的温度均匀。

6)双点采温程序控制器1控制加热棒4，第一传感器14和第二传感器15连接于采温程序控制器1中，采温程序控制器1采用差分控制及时间段积分控制方式控制温度。

实施例

通过了在质子交换溶液中分别进行实测温度，在溶液中分别选取五点(见附图2)，对工作温度进行记录，见下表。

从以上结果看，温控精度达到1℃，整体溶液温度梯度小于1℃，这种新的控温方法达到了温度控制要求：控温精度可达到1℃，反应溶液温度梯度小于1℃。

Claims (1)

1.一种质子交换工艺隔离控温装置，其特征在于：装置包括双点采温程序控制器(1)、罐顶冷却盘管、不锈钢外保温层(3)、加热棒(4)、双层结构石英缸体结构(5)、磁力搅拌装置(6)、石英工件载体(7)、旋转及上下抖动装置(9)，不锈钢外保温层(3)为一筒体，不锈钢外保温层(3)的内壁上粘贴延绵隔离保温材料，加热棒(4)围绕在不锈钢外保温层(3)的下部，依次向上排列，排列三组，不锈钢外保温层(3)的内腔中置入双层结构石英缸体结构中的外层(5)，双层结构石英缸体结构的内层(12)置于双层结构石英缸体结构中的外层(5)中，外层(5)和内层(12)顶部用石英做成空腔环形双层顶盖(10)，空腔环形双层顶盖(10)的上留有Φ8mm导热孔，双层结构石英缸体结构的内层(12)的顶部设有单层圆形顶盖(13)，单层圆形顶盖(13)的中心开有圆孔，旋转及上下抖动装置(9)中的提拉杆(11)的下端穿过圆孔与石英工件载体(7)相接；不锈钢外保温层(3)外部的正下方设有磁力搅拌装置(6)，双层结构石英缸体结构的内层(12)的内壁上放置第一传感器(14)，不锈钢外保温层(3)的内胆壁放置第二传感器(15)，第一传感器(14)和第二传感器(15)连接于双点采温程序控制器(1)；不锈钢外保温层(3)与双层结构石英缸体结构中的外层(5)的顶部放置一个环形不锈钢冷凝盖(16)，环形不锈钢冷凝盖(16)的内壁盘有罐顶冷却盘管，罐顶冷却盘管进口(2)与自来水相接，罐顶冷却盘管出口(8)为排水口。

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