CN102677153B - 一种开门式晶体生长设备的自动锁紧机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及开门式晶体生长设备，旨在提供一种开门式晶体生长设备的自动锁紧机构。该机构包括气缸和与气缸相连的进气回路，在进气回路上设电磁阀，通过信号线与控制单元相连；气缸固定于气缸座上，气缸座固定于晶体生长设备的壁上；气缸座内设置滑块，滑块的一端与气缸的轴相连，另一端是密封端；滑块的密封端与门或窗口的侧边相对应，且各设密封面；每个密封面均包括相接的平面部分与斜面部分，两个密封面之间的平面部分与斜面部分相互对应且相互匹配。该机构在设备处于工作状态的时候，锁紧机构可以锁紧门或窗口等可开式结构，保证设备密封性和安全性，并为整体系统控制提供检测的数据信号，在提高生产效率的同时，保证安全性，实现产业化。

Description

一种开门式晶体生长设备的自动锁紧机构

技术领域

本发明涉及一种开门式晶体生长设备，尤其涉及一种提高晶体生长设备自动化程度的锁紧机构。

背景技术

单晶硅是一种比较活泼的非金属元素，是晶体材料的重要组成部分，处于新材料发展的前沿。硅材料是现代信息社会的基础，它不仅是光伏发电等产业的主要功能材料，也是半导体产业，特别是电力电子器件的基础材料。区熔法(FZ)生产单晶硅是区别于直拉炉(CZ)的一种新型的单晶生长方法，它利用高频感应加热线圈将高纯度的多晶料局部融化，熔区依靠熔硅的表面张力和加热线圈提供的磁托浮力而处于悬浮状态，然后从熔区的下方利用籽晶将熔硅拉制成单晶。由于没有坩埚污染，区熔炉生长的单晶硅纯度高，均匀性好，低微缺陷，其优良的电学性能非常适合制作高反压、大电流、大功率的电力电子器件。

区熔单晶硅的制造方式为用高纯度的多晶硅在区熔炉拉制而成，拉制时用高压惰性气体保护晶体，其压力大于0.1Mpa。此类晶体生长设备内直径一般不小于150mm，工作介质为高压气体，属于压力容器的范畴，由于密封、承压及介质等原因，此类设备容易发生泄漏、爆炸、燃烧起火而危及生命财产安全。一种开门式晶体生长设备的自动锁紧机构用于晶体生长设备在工作状态下压紧门或窗口等可开式结构，保证设备密封性，锁紧机构的结构必须具有较高的可靠性，即能够压紧，此外还需具有较高的安全性，在意外发生时降低可能受到的损伤。

现有的开门式晶体生长设备锁紧方法主要为螺钉直接紧定或者快卸法兰密封的方式，其操作繁琐，在大型设备上，需安装的螺钉或者快卸法兰数量多，设备打开关闭时人工操作量大，影响单晶生产的效率，且无法满足自动化生产的要求。本发明旨在提供一种自动化的可嵌入式的开门式晶体生长设备锁紧机构，在提高生产效率的同时，保证其安全性，实现产业化。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种开门式晶体生长设备的自动锁紧机构。

为了实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案：

提供一种开门式晶体生长设备的自动锁紧机构，包括气缸和与气缸相连的进气回路，在进气回路上设有用于启闭气路的电磁阀，电磁阀通过信号线与控制单元相连；所述气缸固定于气缸座上，气缸座固定于晶体生长设备的外壁上；气缸座内设置滑块，滑块的一端与气缸的轴相连，另一端是密封端；滑块的密封端与晶体生长设备的门或窗口的侧边相对应，且各设密封面；每个密封面均包括相接的平面部分与斜面部分，两个密封面之间的平面部分与斜面部分相互对应且相互匹配。设置的斜面部分作为锁紧状态的初始挤压受力面，而平面部分作为锁紧状态的最终挤压受力面，平面部分还作为一种机械限位的安全设置，在意外发生无法压紧的情况下锁住晶体生长设备的平面，防止门或窗口爆开，降低可能受到的损伤。

本发明中，在锁紧状态下，两个密封面的斜面部分和平面部分均相互贴合。

本发明中，在所述气缸上设有磁性开关，磁性开关通过信号线接至控制单元。

本发明中，在所述气缸座中设有油嘴和油槽，用于为滑块在气缸座内运动提供润滑油。

本发明中，在气缸与气缸座之间、气缸座与晶体生长设备的外壁之间均通过螺钉实现固定。

本发明中，所述控制单元通过信号线连接至设于晶体生长设备的工艺介质入口管线上的控制阀门。

本发明中，在晶体生长设备上设有压力检测装置，压力检测装置通过信号线接至控制单元。

本发明中，在所述进气回路上还设有储气罐。当气缸或管路略有泄漏导致进气回路压力下降时，由于储气罐内储存有一定量的压缩空气，可以对气体进行补充，使进气回路的压力不致于下降过快，降低危险发生的可能性。

本发明中，在储气罐上设有压力检测装置，压力检测装置通过信号线接至控制单元。

本发明通过采用气动控制，控制气缸压缩气体供给与排气，并可根据检测到的反馈信号，做出相应的控制行为。

所述滑块与气缸座的配合为间隙配合，为了利于滑动，气缸座与滑块选用强度和硬度较高的材料，配合表面粗糙度较高，且气缸座内带有油槽，其上还安装有油嘴。

压力检测装置检测的项目包括气缸轴位置、容器内压力、进气回路压力。

控制单元根据检测信号做出的控制行为包括：气缸轴伸出状态，允许设备加压，气缸轴退回状态，禁止设备加压；进气回路达到设定压力，系统关闭进气，允许设备加压，进气回路未达到设定压力，系统打开进气，禁止设备加压；设备内压力高于设定压力，系统禁止打开放气回路，设备内压力低于设定压力，允许打开放气回路。

本发明的有益效果是：

自动化的锁紧机构控制机构可以嵌入到晶体生长设备整体系统中，在设备处于工作状态的时候，锁紧机构可以锁紧门或窗口等可开式结构，保证设备密封性和安全性，并为整体系统控制提供检测的数据信号，如此可以在提高生产效率的同时，保证安全性，实现产业化。

附图说明

图1为本发明整体原理图；

图2为图1中锁紧机构示意图；

图中：1控制系统、2储气罐、3储气罐压力检测装置、4磁性开关、5锁紧机构、6晶体生长设备、7设备压力检测装置、8气缸、9气缸座、10油嘴、11滑块、12晶体生长设备的门或窗口。

具体实施方式

为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明中所述控制单元可采用单片机控制技术，通过内置于单片机的软件实现工艺控制要求。单片机接收压力检测装置传送的压力信号，并根据控制要求发送电磁阀的动作信号。

参见图1，一种开门式晶体生长设备的自动锁紧机构，包括：控制单元1、锁紧机构5和检测系统。

锁紧机构的进气回路带有一个储气罐2，当气缸8或管路略有泄漏导致进气回路压力下降时，储气罐2内储存的压缩空气将对其进行补充，这样压力不至于下降过快，造成危险事故。

参见图2，锁紧机构5包括气缸8和气缸座9，气缸座9通过螺钉固定于晶体生长设备6的外壁上，气缸8通过螺钉固定于气缸座9上，气缸座9上的油槽与油嘴为滑块11在气缸座9内运动提供润滑油，滑块11具有一个密封端，它与晶体生长设备的门或窗口12的侧边上各设相互匹配的密封面，两个密封面均包括相接的平面部分与斜面部分。

锁紧机构5的功能是这样实现的：在气缸8的作用下，滑块11伸出，滑块11的斜面压紧晶体生长设备的门或窗口12的斜面部分，斜面部分作为锁紧状态的初始挤压受力面，当晶体生长设备6内部压力增大的时候，滑块11端部平面渐渐靠近晶体生长设备的门或窗口12的平面部分，最终两平面部分接触，锁紧晶体生长设备的门或窗口12；平面部分作为锁紧状态的最终挤压受力面，此时晶体生长设备6内部压力主要通过气缸座9的固定螺钉承受，从而达到良好的密封保压性。当工作完成需打开晶体生长设备6时，先降压至正常压力，然后气缸8反向作用，拉回滑块11，即可打开设备。滑块11的平面部分还作为一种机械限位的安全设置，在意外发生无法压紧的情况下锁住晶体生长设备的门或窗口12上的平面部分，防止门或窗口爆开，降低可能受到的损伤。

参见图1，检测系统包括磁性开关4和压力检测装置3、7，磁性开关4安装与气缸8上，压力检测装置3、7分别安装于储气罐2和晶体生长设备6上。

本发明中，控制单元1还通过信号线连接至设于晶体生长设备6的工艺介质入口管线上的控制阀门。

当磁性开关4检测到气缸轴处于伸出状态，即压紧晶体生长设备的门或窗口12时，控制单元1发出控制信号至电动控制阀门，允许设备加压；当磁性开关4检测到气缸轴处于气缸轴退回状态，即松开晶体生长设备的门或窗口12时，控制单元1发出控制信号至电动控制阀门，禁止设备加压；当储气罐压力检测装置3检测到进气回路达到设定压力时，控制单元1关闭进气，并发出控制信号至电动控制阀门，允许设备加压；当储气罐压力检测装置3检测到进气回路未达到设定压力时，锁紧控制系统打开进气，并发出控制信号至电动控制阀门，禁止设备加压；当设备压力检测装置7检测到晶体生长设备6内压高于设定压力，控制单元1禁止打开放气回路；当设备压力检测装置7检测到晶体生长设备6内压低于设定压力，控制单元1允许打开放气回路。锁紧机构通过这些检测与控制，保证晶体生长设备6工作的安全性。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的原理及其方法，但是应当了解的是，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行修饰和改进，这些修饰和改进也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (3)

1.一种开门式晶体生长设备的自动锁紧机构，包括气缸和与气缸相连的进气回路，在进气回路上设有用于启闭气路的电磁阀，电磁阀通过信号线与控制单元相连；其特征在于，所述气缸固定于气缸座上，气缸座固定于晶体生长设备的壁上；气缸座内设置滑块，滑块的一端与气缸的轴相连，另一端是密封端；滑块的密封端与晶体生长设备的门或窗口的侧边相对应，且各设密封面；每个密封面均包括相接的平面部分与斜面部分，两个密封面之间的平面部分与斜面部分相互对应且相互匹配；在锁紧状态下，两个密封面的斜面部分和平面部分均相互贴合；

所述控制单元通过信号线连接至设于晶体生长设备的工艺介质入口管线上的控制阀门；在晶体生长设备上设有压力检测装置，压力检测装置通过信号线接至控制单元；所述进气回路上还设有储气罐，在储气罐上设有压力检测装置，压力检测装置通过信号线接至控制单元；在所述气缸上设有磁性开关，磁性开关通过信号线接至控制单元。

2.根据权利要求1所述的机构，其特征在于，所述气缸座中设有油嘴和油槽。

3.根据权利要求1所述的机构，其特征在于，气缸与气缸座之间、气缸座与晶体生长设备的壁之间均通过螺钉实现固定。