CN108517566A - 一种长晶炉的炉身冷却结构 - Google Patents

Abstract

一种长晶炉的炉身冷却结构，包括：圆筒状的内腔；圆筒状的外腔，所述内腔套设在所述外腔内，并且，所述内腔的外壁与所述外腔的内壁之间形成第一冷却腔；第一冷却隔环，所述第一冷却隔环呈环绕所述内腔的外壁的圆柱螺旋状，一面固定在所述内腔的外壁上，另一面靠近或抵接至所述外腔的内壁；所述第一冷却隔环在所述第一冷却腔内将冷却水由上至下地引流；第一进水口，至少在所述外腔的上部设置有一个第一进水口；第一出水口，至少在所述外腔的下部设置有一个第一出水口。本发明可以实现在对蓝宝石长晶炉炉身进行冷却的同时，降低能耗，降低成本。

Description

一种长晶炉的炉身冷却结构

技术领域

本发明涉及炉身的冷却领域，尤其涉及一种长晶炉的炉身冷却结构。

背景技术

蓝宝石材料具有强度高、硬度大、耐冲刷的特点，其作为屏幕材料被广泛应用于智能设备、红外军事装置、卫星空间技术、高强度激光窗口等领域。

现有的蓝宝石长晶炉工作顺序通常包括分为：抽真空、加热、熔化、长晶、退火、冷却等步骤。其中，随着蓝宝石长晶设备和长晶技术的不断发展，对长晶炉炉身的冷却系统的要求也越来越高，在保证冷却系统安全性的前提下，需要对长晶炉炉身的冷却温度进行有效控制。

目前，对长晶炉炉身的冷却，通常包括两种方式，第一：使用氮气做冷却介质，但是，具有投入成本特别高的技术问题；第二：采用冷冻机，控制冷却水系统的水温的波动幅度，但是，具有电能消耗极大的技术问题。

发明内容

本发明针对上述技术问题，提出了一种长晶炉的炉身冷却结构，以实现在对蓝宝石长晶炉炉身进行冷却的同时，降低能耗，降低成本。

一种长晶炉的炉身冷却结构，包括：圆筒状的内腔；圆筒状的外腔，所述内腔套设在所述外腔内，并且，所述内腔的外壁与所述外腔的内壁之间形成第一冷却腔；第一冷却隔环，所述第一冷却隔环呈环绕所述内腔的外壁的圆柱螺旋状，一面固定在所述内腔的外壁上，另一面靠近或抵接至所述外腔的内壁；所述第一冷却隔环在所述第一冷却腔内将冷却水由上至下地引流；第一进水口，至少在所述外腔的上部设置有一个第一进水口；第一出水口，至少在所述外腔的下部设置有一个第一出水口。

优选地，所述第一冷却腔内设置有至少一处第一隔离部，所述第一隔离部沿所述内腔的径向突出于所述内腔的外壁，并且，所述第一隔离部的周向边缘靠近或抵接至所述外腔的内壁，将所述第一冷却腔隔离，以形成至少两个第二冷却腔。

优选地，每个所述第二冷却腔分别包括一个第一进水口及一个第一出水口。

优选地，所述内腔的底部的外壁与所述外腔的底部的内壁之间形成第三冷却腔，所述第三冷却腔内设置有第二冷却隔环，所述第二冷却隔环呈平面螺旋状，一面固定在所述内腔的底部的外壁上，另一面抵接至所述外腔的底部的内壁，所述外腔的下部设置有连通至所述第三冷却腔的第二进水口，所述外腔的底部的中间处设置有第二出水口。

优选地，所述第一冷却腔与所述第三冷却腔之间具有第二隔离部，所述第二隔离部与所述内腔的底部一体设置，沿所述内腔的径向突出于所述内腔的外壁，并且，所述第二隔离部的周向边缘与所述外腔的外壁贴合。

优选地，还包括用于检测所述第一冷却腔内的水温的温度传感器。

优选地，还包括用于检测所述第三冷却腔内的水温的温度传感器。

本发明的长晶炉的炉身冷却结构，通过在内腔的外壁与外腔的内壁之间形成第一冷却腔，并设置有圆柱螺旋状的第一冷却隔环，使冷却水能顺着圆柱螺旋状的第一冷却隔环均匀地输送到内腔的外壁的各处，因此能够实现在对蓝宝石长晶炉炉身进行冷却，不仅如此，由于使用水冷，成本较低，并且水直接与内腔的外壁接触，因此冷却效率高，可降低能耗。

附图说明

图1(a)是本发明的长晶炉的炉身冷却结构的一种实施例的上方观察的立体图；

图1(b)是图1的长晶炉的炉身冷却结构的下方观察的立体图；

图2是隐藏外腔的长晶炉的炉身冷却结构的一种实施例的立体图；

图3(a)是长晶炉的炉身冷却结构的第一种实施例的俯视图；

图3(b)是图3(a)A-A处的局部剖视图；

图3(c)是图3(b)中B处的局部放大图；

图4(a)是图3(a)的第一种实施例的改进实施例的俯视图；

图4(b)是图4(a)C-C处的局部剖视图；

图4(c)是图4(b)中D处的局部放大图；

图5(a)是图3(a)的第一种实施例的另一种实施例的俯视图；

图5(b)是图5(a)E-E处的局部剖视图；

图5(c)是图5(b)中F处的局部放大图。

具体实施方式

以下参照图1至图5(c)，对本发明作详细说明。需要指出的是，本发明可以以许多不同的方式实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施例目的是为了使本领域的技术人员对本发明所公开的内容理解更加透彻全面。

参照图1(a)、图1(b)、图2，一种长晶炉的炉身冷却结构，包括：圆筒状的内腔1；圆筒状的外腔2，内腔1套设在外腔2内。内腔1和外腔2之间形成第一冷却腔3，第一冷却腔3里设置有第一冷却隔环31，第一冷却隔环31呈环绕内腔1的外壁11的圆柱螺旋状，大致如扁线螺旋弹簧的形状。外腔2的上部设置有至少一个第一进水口22，外腔2的下部设置有至少一个第一出水口23。第一进水口22及第一出水口23均可以焊接有水管的接头，以方便与外接的软管或者硬管连接。

参照图3(a)、图3(b)、图3(c)，第一冷却腔3在内腔1的外壁11与外腔2的内壁21之间形成，第一冷却腔3为中空的环状结构，第一冷却隔环31呈环绕内腔1的外壁11的圆柱螺旋状，一面固定在内腔1的外壁11上，另一面靠近或抵接至外腔2的内壁21，在实际加工、装配的过程中，由于加工误差、装配误差等，难以做到第一冷却隔环31完全抵接至第一冷却隔环31，因此，本发明可设置为第一冷却隔环31的另一面仅靠近外腔2的内壁21，与外腔2的内壁21之间具有微小的间隙，允许极少量冷却水相互渗透。第一冷却隔环31大致如扁线螺旋弹簧的形状，套设在第一冷却腔3体内。

在第一种实施例中，第一冷却隔环31为不锈钢材质或者铜材料材质，通过焊接的方式固定在内腔1的外壁11上。在该实施例中，通过将第一冷却隔环31焊接在内腔1的外壁11上，加工方便，同时，第一冷却隔环31在第一冷却腔3内将冷却水由上至下地引流，一方面，使冷却水直接与内腔1的外壁11接触，其冷却的效果更为直接、稳定。

在第二种实施例中，第一冷却隔环31可以为不锈钢材质或者铜材料材质，通过螺钉锁紧的方式固定在内腔1的外壁11上。

在第三种实施例中，第一冷却隔环31为不锈钢材质或者铜材料材质，并且在内腔1的外壁11上设置有与第一冷却隔环31的形状匹配的圆柱螺旋凹槽，将第一冷却隔环31卡紧在凹槽中。

本发明优选第一种实施例，第一冷却隔环31的随内腔1的材质，以便于第一冷却隔环31与内腔1焊接。但是，如果第一冷却隔环31的材质与内腔1的材质不一样，如为了提高导热的性能，使用铜材料材质，而内腔1使用不锈钢材质，导致两者不好焊接时，可以选择第二、第三种实施例中的固定方式。

在第四种实施例中，第一冷却隔环31可以是圆柱螺旋状的管道(未图示)，直接容置在第一冷却腔3内。

参照图4(a)、图4(b)、图4(c)，进一步地，作为第一种实施例的改进实施例，为了缩短冷却路径，提高冷却速度，第一冷却腔3内设置有至少一处第一隔离部32，第一隔离部32沿内腔1的径向突出于内腔1的外壁11，并且，第一隔离部32的周向边缘321靠近或者抵接外腔2的内壁21，同样地，在实际加工、装配的过程中，由于加工误差、装配误差等，难以做到第一冷却隔环31完全抵接至第一冷却隔环31，因此，本发明可设置为第一冷却隔环31的另一面仅靠近外腔2的内壁21，与外腔2的内壁21之间具有微小的间隙，允许极少量冷却水相互渗透。将第一冷却腔3隔离，以形成至少两个第二冷却腔33。第一隔离部32可以是不锈钢材质或者铜材料材质的环状体，轴心与内腔1的轴心同轴地焊接在内腔1的外壁11上，以将各第二冷却腔33隔离，实现分别单独进水、单独出水。同样地，每个第二冷却腔33分别包括一个第一进水口22及一个第一出水口23。

参照图2、参照图5(a)、图5(b)、图5(c)，另外，作为第一种实施例的另一种改进实施例，内腔1的底部的外壁11与外腔2的底部的内壁21之间形成第三冷却腔4，第三冷却腔4内设置有第二冷却隔环41，第二冷却隔环41呈平面螺旋状，一面固定在内腔1的底部的外壁11上，另一面抵接至外腔2的底部的内壁21，外腔2的下部设置有连通至第三冷却腔4的第二进水口42，外腔2的底部的中间处设置有第二出水口43。

同样地，第二冷却隔环41可以为不锈钢材质或者铜材料材质，通过焊接的方式固定在内腔1的底部的外壁11上。第二进水口42及第二出水口43均可以焊接有水管的接头，以方便与外接的软管或者硬管连接。

作为该实施例的改进实施例，第一冷却腔3与第三冷却腔4之间具有第二隔离部5，第二隔离部5与内腔1的底部一体设置，沿内腔1的径向突出于内腔1的外壁11，并且，第二隔离部5的周向边缘321与外腔2的内壁21贴合。在该实施例中，第二隔离部5与内腔1的底部可以是使用不锈钢材质加工形成的圆柱形的底板，圆筒状的内腔1的壁部与底板焊接，且底板的外径大于内腔1的壁部的外径，并且，外腔2的壁部分上为上壁部21a及下壁部21b，其中，外腔2的上壁部21a与底板的边缘(第二隔离部5)的上部焊接，从而外腔2的上壁部、内腔1的壁部与底板共同形成第一冷却腔3；外腔2的下壁部21b与底板的边缘(第二隔离部5)的下部焊接，从而外腔2的下壁部21b与底板共同形成第三冷却腔4。

进一步地，冷却机构上还分别设置有用于检测第一冷却腔3或第二冷却腔33和/或第三冷却腔4内的水温的温度传感器(未图示)。温度传感器可以分别在第一进水口22及第一出水口23，或者第二进水口42及第二出水口43的的外腔2的外部各设置至少一个，温度传感器分别与外部的控制系统(如单片机、PLC等)电连接，并根据检测到的第一冷却腔3、第二冷却腔33、第三冷却腔4里面的温度情况，执行各种作业，如水温超过设定值时报警并给控制系统发送进水指令等，从而确保第一冷却腔3、第二冷却腔33、第三冷却腔4内的冷却水的温度稳定。

在上述具体实施方式中所描述的各个具体的技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何方式进行组合，为了不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不另行说明。

以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而并非对其进行限制，凡未脱离本发明范围的任何修改或者等同替换，均应当涵括在本发明的技术方案内。

Claims (7)

1.一种长晶炉的炉身冷却结构，其特征在于，包括：

圆筒状的内腔；

圆筒状的外腔，所述内腔套设在所述外腔内，并且，所述内腔的外壁与所述外腔的内壁之间形成第一冷却腔；

第一冷却隔环，所述第一冷却隔环呈环绕所述内腔的外壁的圆柱螺旋状，一面固定在所述内腔的外壁上，另一面靠近或抵接至所述外腔的内壁；所述第一冷却隔环在所述第一冷却腔内将冷却水由上至下地引流；

第一进水口，至少在所述外腔的上部设置有一个第一进水口；

第一出水口，至少在所述外腔的下部设置有一个第一出水口。

2.根据权利要求1所述的一种长晶炉的炉身冷却结构，其特征在于，所述第一冷却腔内设置有至少一处第一隔离部，所述第一隔离部沿所述内腔的径向突出于所述内腔的外壁，并且，所述第一隔离部的周向边缘靠近或抵接至所述外腔的内壁，将所述第一冷却腔隔离，以形成至少两个第二冷却腔。

3.根据权利要求2所述的一种长晶炉的炉身冷却结构，其特征在于，每个所述第二冷却腔分别包括一个第一进水口及一个第一出水口。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种长晶炉的炉身冷却结构，其特征在于，所述内腔的底部的外壁与所述外腔的底部的内壁之间形成第三冷却腔，所述第三冷却腔内设置有第二冷却隔环，所述第二冷却隔环呈平面螺旋状，一面固定在所述内腔的底部的外壁上，另一面抵接至所述外腔的底部的内壁，所述外腔的下部设置有连通至所述第三冷却腔的第二进水口，所述外腔的底部的中间处设置有第二出水口。

5.根据权利要求4所述的一种长晶炉的炉身冷却结构，其特征在于，所述第一冷却腔与所述第三冷却腔之间具有第二隔离部，所述第二隔离部与所述内腔的底部一体设置，沿所述内腔的径向突出于所述内腔的外壁，并且，所述第二隔离部的周向边缘与所述外腔的外壁贴合。

6.根据权利要求1所述的一种长晶炉的炉身冷却结构，其特征在于，还包括用于检测所述第一冷却腔内的水温的温度传感器。

7.根据权利要求4所述的一种长晶炉的炉身冷却结构，其特征在于，还包括用于检测所述第三冷却腔内的水温的温度传感器。