CN103103603B - 一种可长期在真空设备的高温环境下工作的水冷轴 - Google Patents

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本发明属于真空设备领域，具体地说是一种可长期在真空设备的高温环境下工作的水冷轴，包括轴端、导水管、长轴、进出水嘴，长轴的一端设有盲孔，盲孔的开口端连接有同样内部设有盲孔的轴端，长轴及轴端的两个盲孔对接组成的空间内设有与长轴连接的导水管，导水管的一端密封抵接于长轴的盲孔底部，导水管的另一端为自由端、靠近轴端的盲孔底部，导水管与长轴的内壁之间为出水通道，导水管内为进水通道，进水通道在导水管的自由端与出水通道连通；长轴的另一端分别设有与出水通道连通的出水嘴及与进水通道连通的进水嘴。本发明的水冷轴可长期工作在高温环境中，水冷效果良好；在工作过程中不脱掉样品，拉晶过程平稳，样品成型后方便取样。

Description

一种可长期在真空设备的高温环境下工作的水冷轴
技术领域
本发明属于真空设备领域，具体地说是一种可长期在真空设备的高温环境下工作的水冷轴。
背景技术
目前，公知单晶炉设备中的水冷轴，由于其高温下长期工作的环境，导致水冷轴与工件常发生粘连或脱掉，无法取样，导致样品损坏；此外，因水冷轴在高温环境中工作及工作水流的不稳定性，最终会影响轴的水冷效果，严重时更有可能产生震动，导致轴拉晶失败。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可长期在真空设备的高温环境下工作的水冷轴。该水冷轴在真空环境中，可长期在高温下正常工作，解决了因长期在高温下工作而导致水冷轴与工件粘连或脱掉的问题无法满足长期在高温环境下工作的问题。
本发明的另一目的在于提供一种可长期在真空设备的高温环境下工作的水冷轴，解决了因水冷轴工作不稳定而影响水冷效果、导致轴拉晶失败的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明包括轴端、导水管、长轴、出水嘴及进水嘴，其中长轴的一端设有盲孔，该盲孔的开口端连接有同样内部设有盲孔的轴端，长轴及轴端的两个盲孔对接组成的空间内设有与长轴连接的导水管，该导水管的一端密封抵接于长轴的盲孔底部，导水管的另一端为自由端、靠近轴端的盲孔底部，所述导水管与长轴的内壁之间为出水通道，导水管内为进水通道，该进水通道在导水管的所述自由端与出水通道相连通；所述长轴的另一端分别设有与出水通道连通的出水嘴及与进水通道连通的进水嘴。
其中：所述导水管靠近自由端的外表面上设有隔柱；所述隔柱为至少两个，设置在轴端的盲孔内、均布于导水管轴向截面的外表面上，隔柱与轴端的内壁相贴合；所述隔柱、导水管、长轴、出水嘴及进水嘴的材质为不锈钢；所述出水嘴及进水嘴分别与长轴倾斜设置，即出水嘴的中心轴线与长轴开有盲孔的一段的中心轴线之间的夹角为钝角，进水嘴的中心轴线与导水管的中心轴线之间的夹角为钝角；所述长轴上的盲孔的中心轴线与长轴的中心轴线共线，轴端上的盲孔的中心轴线与轴端的中心轴线共线，长轴的中心轴线、轴端的中心轴线及导水管的中心轴线共线；所述轴端的盲孔开口端与长轴的盲孔开口端相连，轴端的盲孔底部中央沿轴向向上延伸、形成锥柱，该锥柱周围的盲孔底部为过渡圆角；所述锥柱的顶部插入导水管的自由端内，导水管的自由端呈放射状；在轴端、长轴及导水管的水流转向处分别为过渡圆角结构；所述轴端的材质为铜。
本发明的优点与积极效果为：
1.本发明的水冷轴可长期工作在高温环境中，水冷效果良好，可负载约160Kg正常工作；在工作过程中不脱掉样品，拉晶过程平稳，样品成型后方便取样。
2.本发明在导水管的自由端焊接有隔柱，保证无论长轴有多长(设备实际要求)，都可使导水管在工作时不偏，使导水管的中心轴线与长轴的中心轴线共线，从而保证水流顺畅；此外，隔柱还可随时消除导水管产生的震动，保证水冷轴的运动平稳性。
3.本发明在轴端、长轴及导水管的水流转向处设计成过渡圆角结构，这样水流由于局部边界形状和大小的改变产生漩涡，使得水流在局部范围内产生了较大的能量损失降到最小，这样可最大程度地减少水头损失，也可降低由此产生震动的可能。
4.本发明采用了不同材料的焊接结构，使水冷轴在真空环境中，可长期在高温下与钼件连接并负载约160Kg的工况下正常工作。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
其中：1为轴端，2为隔柱，3为导水管，4为长轴，5为出水嘴，6为进水嘴，7为进水通道，8为出水通道，9为锥柱。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
如图1所示，本发明包括轴端1、隔柱2、导水管3、长轴4、出水嘴5及进水嘴6，其中长轴4的一端内部开有盲孔，该盲孔的开口端连接有同样内部设有盲孔的轴端1，长轴4上盲孔的开口端与轴端1上盲孔的开口端先螺纹连接固定，再采用铜焊，且焊后机加工，保证形位公差。在长轴4及轴端1的两个盲孔对接组成的空间内设有导水管3，该导水管3可为中空圆柱、位于长轴4的内部，且与长轴4螺纹连接；该导水管3的一端密封抵接于长轴4的盲孔底部，导水管3的另一端为自由端、靠近轴端1的盲孔底部，导水管3的自由端呈放射状；所述导水管3与长轴4的内壁之间为出水通道8，导水管3内为进水通道7，该进水通道7在导水管3的所述自由端与出水通道8相连通；在长轴4的另一端分别设有与出水通道8连通的出水嘴5及与进水通道7连通的进水嘴6。本发明为焊接一体件，出水嘴5及进水嘴6分别焊接在长轴4的另一端，位于长轴4轴向截面的左右两侧；焊接时，出水嘴5及进水嘴6分别与长轴4倾斜设置，即出水嘴5的中心轴线与长轴4开有盲孔的一段的中心轴线之间的夹角为钝角，进水嘴6的中心轴线与导水管3的中心轴线之间的夹角为钝角；出水嘴5的中心轴线及进水嘴6的中心轴线与长轴4中心轴线之间的钝角在工件允许的情况下越大越好，角度越大，水头损失越小。长轴4上的盲孔的中心轴线与长轴4的中心轴线共线，轴端1上的盲孔的中心轴线与轴端1的中心轴线共线，长轴4的中心轴线、轴端1的中心轴线及导水管3的中心轴线共线，从而保证水流顺畅。
轴端1的盲孔开口端与长轴4的盲孔开口端螺纹连接，轴端1的盲孔底部中央沿轴向向上延伸、形成锥柱9，该锥柱9的顶部插入导水管3的自由端内。本发明在轴端1、长轴4及导水管3的水流转向处分别为过渡圆角结构，这样水流由于局部边界形状和大小的改变产生漩涡，使得水流在局部范围内产生了较大的能量损失降到最小，这样可最大程度地减少水头损失，也可降低由此产生震动的可能。具体为：锥柱9周围的盲孔底部为过渡圆角，长轴4与出水嘴5及进水嘴6的连接处均为过渡圆角，这两处设计主要起到导向水流的作用，减小水头损失及震动；长轴4的盲孔底部为过渡圆角，可使水流顺畅。
在导水管3靠近自由端的外表面上焊接有至少两个隔柱2，该隔柱2在轴端1的盲孔内、均布于导水管3轴向截面的外表面上，隔柱2与轴端1的内壁相抵接。
本发明轴端1的材质为铜，隔柱2、导水管3、长轴4、出水嘴5及进水嘴6的材质均为不锈钢。
本发明的工作原理为：
在轴端1的端头(即轴端1另一端的外表面)处与钼过渡件用螺纹连接，钼过渡件上连有籽晶，籽晶与样品接触，在温度约2200℃～2300℃的工况下，水冷轴水流平稳，水冷效果良好，可连续工作15～30天或更长时间，可生长出约160Kg的优品质的晶体，且在工作过程中不脱掉晶体，拉晶过程平稳，晶体成型后也可方便取样，钼连接件与水冷轴安装方便。
本发明的隔柱2焊接在导水管3的自由端，保证无论长轴4有多长(设备实际要求)，都可使导水管3在工作时不偏，使导水管3的中心轴线与长轴4的中心轴线共线，从而保证水流顺畅；且在水流流出或水流转向180°的时候，管道中的水流速增加，导致水流过管道的阻力变大，阻力变大导致水的流速变慢，水流速变慢后，阻力减小，又导致水流速变快，在一快一慢的过程中，导水管3就可能产生了震动，产生震动时隔柱2可随时消除震动，保证的水冷轴的运动平稳性；出水嘴5与进水嘴6倾斜设置，可减小水头损失。

Claims (9)

1.一种可长期在真空设备的高温环境下工作的水冷轴，其特征在于：包括轴端(1)、导水管(3)、长轴(4)、出水嘴(5)及进水嘴(6)，其中长轴(4)的一端设有盲孔，该盲孔的开口端连接有同样内部设有盲孔的轴端(1)，长轴(4)及轴端(1)的两个盲孔对接组成的空间内设有与长轴(4)连接的导水管(3)，该导水管(3)的一端密封抵接于长轴(4)的盲孔底部，导水管(3)的另一端为自由端、靠近轴端(1)的盲孔底部，所述导水管(3)与长轴(4)的内壁之间为出水通道(8)，导水管(3)内为进水通道(7)，该进水通道(7)在导水管(3)的所述自由端与出水通道(8)相连通；所述长轴(4)的另一端分别设有与出水通道(8)连通的出水嘴(5)及与进水通道(7)连通的进水嘴(6)；所述出水嘴(5)及进水嘴(6)分别与长轴(4)倾斜设置，即出水嘴(5)的中心轴线与长轴(4)开有盲孔的一段的中心轴线之间的夹角为钝角，进水嘴(6)的中心轴线与导水管(3)的中心轴线之间的夹角为钝角。
2.按权利要求1所述可长期在真空设备的高温环境下工作的水冷轴，其特征在于：所述导水管(3)靠近自由端的外表面上设有隔柱(2)。
3.按权利要求2所述可长期在真空设备的高温环境下工作的水冷轴，其特征在于：所述隔柱(2)为至少两个，设置在轴端(1)的盲孔内、均布于导水管(3)轴向截面的外表面上，隔柱(2)与轴端(1)的内壁相抵接。
4.按权利要求2所述可长期在真空设备的高温环境下工作的水冷轴，其特征在于：所述隔柱(2)、导水管(3)、长轴(4)、出水嘴(5)及进水嘴(6)的材质为不锈钢。
5.按权利要求1所述可长期在真空设备的高温环境下工作的水冷轴，其特征在于：所述长轴(4)上的盲孔的中心轴线与长轴(4)的中心轴线共线，轴端(1)上的盲孔的中心轴线与轴端(1)的中心轴线共线，长轴(4)的中心轴线、轴端(1)的中心轴线及导水管(3)的中心轴线共线。
6.按权利要求1或2所述可长期在真空设备的高温环境下工作的水冷轴，其特征在于：所述轴端(1)的盲孔开口端与长轴(4)的盲孔开口端相连，轴端(1)的盲孔底部中央沿轴向向上延伸、形成锥柱(9)，该锥柱(9)周围的盲孔底部为过渡圆角。
7.按权利要求6所述可长期在真空设备的高温环境下工作的水冷轴，其特征在于：所述锥柱(9)的顶部插入导水管(3)的自由端内，导水管(3)的自由端呈放射状。
8.按权利要求1或2所述可长期在真空设备的高温环境下工作的水冷轴，其特征在于：在轴端(1)、长轴(4)及导水管(3)的水流转向处分别为过渡圆角结构。
9.按权利要求1或2所述可长期在真空设备的高温环境下工作的水冷轴，其特征在于：所述轴端(1)的材质为铜。
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