CN114808146A - 一种带自动冷却设备的单晶炉底盘组件及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及单晶炉部件领域，具体公开了一种带自动冷却设备的单晶炉底盘组件及其使用方法，包括底盘和下炉膛，下炉膛上设有降温装置，降温装置包括套设于下炉膛外的环形固定架；套设于下炉膛外围、开口朝上的水箱，该水箱位于环形固定架的下方；套设于水箱外的环形引风套，该环形引风套下部连接水箱，环形引风套开口朝上，环形引风套的底部设有进风口；环形固定架外圈设有自由转动的环形齿圈，该环形齿圈外圈啮合若干小齿轮，小齿轮连接第一转轴，第一转轴伸入环形引风套内连接风扇；其中一个小齿轮连接电机。本发明只需一个电机即可促进水的旋转循环、水平循环、上下循环、喷水降温，利用风扇降温等等，提高水的散热效率。
Description
技术领域
本发明涉及单晶炉部件领域，尤其是涉及一种带自动冷却设备的单晶炉底盘组件及其使用方法。
背景技术
目前有的单晶炉会将下炉膛和底盘进行组装，然后在与整个单晶炉进行安装。目前对于下炉膛的冷却装置，如专利号为ZL202010147888.7，一种单晶炉结构及其使用方法，该装置采用水冷降温，但其存在缺点：(1)降温装置、冷却机构独立于单晶炉外，占用体积大，结构复杂，制造成本高，而且无法与下炉膛设计成一体结构。(2)无法在使用过程中及时对水进行冷却，进而无法保证冷却效果。(3)无法有效促进水的循环降温，保持水冷效果。(4)所需动力部件多，使用成本高。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种能够集成于下炉膛上，减少空间占用，只需用到一个电机即可促进水循环，对水进行及时降温，使用成本低的一种带自动冷却设备的单晶炉底盘组件及其使用方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种带自动冷却设备的单晶炉底盘组件，包括底盘和连接底盘的下炉膛，所述底盘上设有真空法兰、电极法兰及坩埚法兰，所述下炉膛上设有降温装置，该降温装置包括
套设于下炉膛外的环形固定架；
套设于下炉膛外围、开口朝上的水箱，该水箱位于环形固定架的下方；
套设于水箱外的环形引风套，该环形引风套下部连接水箱，该环形引风套开口朝上，环形引风套的底部设有进风口；
所述环形固定架外圈设有可自由转动的环形齿圈，该环形齿圈外圈啮合若干小齿轮，小齿轮连接第一转轴，第一转轴伸入环形引风套内连接风扇；其中一个小齿轮连接电机；
所述环形固定架位于环形齿圈下方固定有环形的磁圈，该磁圈沿周向交替设置磁极相反的第一磁块；
所述环形固定架位于磁圈的下方设置环形的轨迹环，轨迹环顶面沿周向形成波浪形的轨迹面；所述环形齿圈底部沿周向分布若干水泵，水泵包括一端固定于环形齿圈下端的泵杆、泵体及弹簧，泵杆另一端移动穿入泵体内，泵杆外套设弹簧，弹簧两端压缩于环形齿圈和泵体上，水泵的底部于弹簧作用下压紧于轨迹面，水泵包括穿入水箱内的进水管和喷水管，水泵上设有可水平移动的移动杆，移动杆头端伸入水箱内连接推水部件，移动杆尾端正对磁圈处设有与第一磁块配合的第二磁块，第二磁块磁极为S极或者N极；所述水箱外壁连通U形循环管，U形循环管位于环形引风套内；
所述移动杆头端连接倾斜板，倾斜板下端位水箱上方，倾斜板上端倾斜至环形引风套上方，所述喷水管正对倾斜板上端面。
本发明的水箱、环形固定架及环形引风套均集成于下炉膛上，结构紧凑，减少了空间占用，而且只需一个电机即可驱动推水部件反复升降的时反复水平移动，促进水的水平和上下循环，保证对下炉膛进行充分降温；同时该电机还带动风扇加速环形引风套内的空气流动，加速水的降温，而且该电机还能带动水泵将水箱内的水喷至倾斜板上进行降温，大大降低了使用成本。
进一步地，所述倾斜板朝向喷水管的正面设有蛇形的引水沟，所述风扇位于倾斜板背面处。该蛇形引水沟可延长水在倾斜板上的停留时间，进而提高水的降温效果。
进一步地，所述U形循环管沿水箱沿竖直方向分布，风扇设于相邻U形循环管之间。该设计风量大，而且能有效对风扇进行降温。
进一步地，所述相邻第一磁块之间存在间隙。该设计能够在推水部件水平移动后有一段时间的停留，保证水充分移动后，再进行移动。
进一步地，所述推水部件包括连接移动杆的固定头、可转动连接固定头的水平旋转杆、连接于水平旋转杆外的推动水片，所述水箱内正对推水片处设有在移动杆随水泵移动时推动推水片旋转的推柱，推水片上设有水平片。水平片能有效带动水上下移动，推动片能有效带动水水平移动，推动柱还能有效推动水平旋转杆绕固定头转动，进一步提高水循环效果。
进一步地，所述水箱内贴紧下炉膛处设有吸热片。该吸热片能有效将下炉膛的热量穿出到水箱内。
进一步地，所述环形引风套底面与底盘之间形成空气流通间隙，所述进风口设于环形引风套底面；所述水箱的底面和外侧面均设置所述U形循环管。该设计的环形引风套能有效带动水箱外围的空气进行快速流动。
本发明还提供了一种带自动冷却设备的单晶炉底盘组件的使用方法，具体步骤如下：
A.使用时，下炉膛的热量通过吸热片进入水箱内；
B.启动电机，电机带动小齿轮旋转，小齿轮带动环形齿圈旋转，进而带风扇旋转，风扇对U形循环管内的水和水箱外壁进行降温；
C.环形齿圈转动带动水泵沿着轨迹面移动，移动至轨迹面下凹处位置时，弹簧复位，推动泵体远离泵杆，进而泵体将水箱内的水抽至水泵内；水泵移动到轨迹面上凸位置时，弹簧压缩，推动水泵向泵杆移动压缩，泵体将水从喷水管喷至倾斜板上，进行散热后，水沿倾斜板流回水箱内，同时倾斜板风扇也会对倾斜板进行降温；
D.水泵的上下移动，会带动移动杆也一起上下移动，所以推水部件也会上下移动，促进水的上下循环；
E.移动杆随水泵一起绕下炉膛移动，第二磁块反复对应磁圈上的第一磁块，当第一磁块和第二磁块磁极相同时，产生排斥作用，进而推动第二磁块远离第一磁块，带动移动杆沿着水泵外移，带动推水部件外移，将水推入U形循环管内，反之，推水部件内移，将水推向下炉膛，促进水的内外循环。
通过吸热片能有效将下炉膛的热量传输到水箱内，然后电机带动小齿轮旋转即可带动风扇旋转对U形循环管内的水和水箱外壁进行降温，而且带动水泵将水喷至倾斜板进行降温，风扇还能加速倾斜板散热；同时还会带动推水部件升降和水平反复移动，保证水能够充分移动吸收下炉膛的热量，而且还能使水充分进入U形循环管内，加速散热，整个过程只需一个电机驱动，大大降低率使用成本，实现一物多用。
进一步地，还包括：步骤F，移动杆随水泵绕下炉膛移动过程中，推动水片会撞击推柱，并在推柱的阻挡作用下，推动水片带动水平旋转杆绕固定头旋转，带动水进行旋转，进一步促进水的上下循环。
综上所述，本发明的有益效果：本发明的降温装置设置在下炉膛上，结构紧凑，集成度高，占用空间小，结构简单，制造成本低，使用过程中只需一个电机即可促进水的旋转循环、水平循环、上下循环、加速散热，保证对炉膛的充分降温以及喷水降温，引导流入U形管，利用风扇降温等等，提高水的散热效率，有效对水进行冷却，保持水对下炉膛的冷却效果，使用成本低。
附图说明
图1为本发明实施例1的剖视图；
图2为图1中的A部放大图；
图3为图2的变化状态图；
图4为本发明实施例1的轨迹环结构示意图；
图5为本发明实施例1结构示意图二；
图6为图5的B部放大图；
图7为本发明实施例1的小齿轮和磁圈的结构示意图；
图8为本发明实施例1的倾斜板结构示意图；
其中，底盘1；下炉膛2；环形固定架3、环形齿圈31、小齿轮32、电机33、第一转轴34、风扇35；环形引风套4、进风口41；磁圈5、第一磁块51；轨迹环6、轨迹面61；水泵7、喷水管72、弹簧73、泵杆74、泵体75；移动杆8、推水部件81、固定头81a、水平旋转杆81b、推动水片81c、水平片81d；第二磁块82；倾斜板83、引水沟83a；水箱9、U形循环管91、推柱92、吸热片93。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1-8所示，一种带自动冷却设备的单晶炉底盘组件，包括底盘1和连接底盘1的下炉膛2，所述底盘1上设有真空法兰、电极法兰及坩埚法兰，所述底盘1连接在下炉膛2的底部，两者固定密封连接，如法兰连接。所述水箱9内贴紧下炉膛2处设有吸热片93，进而方便下炉膛2的热量传输到水箱9内。
本发明的主要改进之处在于：所述下炉膛2上设有降温装置，该降温装置包括环形固定架3、水箱9及环形引风套4。所述环形固定架3套设于下炉膛2外，水箱9也套设于下炉膛2外围，水箱9呈环形，该水箱9位于环形固定架3的下方，且水箱9开口朝上。所述环形引风套4套设于水箱9外，环形引风套4与水箱9之间形成空气流动通道，该环形引风套4下部连接水箱9，该环形引风套4开口朝上，环形引风套4的底部设有进风口41,该环形引风套4与底盘1之间形成间隙。
再者，所述环形固定架3外圈设有环形齿圈31，两者滑动配合，环形齿圈31可绕着环形固定架3自由转动。该环形齿圈31外圈设有外齿面，该外齿面啮合若干小齿轮32，小齿轮32连接第一转轴34，第一转轴34伸入环形引风套4内连接风扇35，小齿轮32顶部转动连接于第一柱体，第一柱体连接于环形固定架3上。其中一个小齿轮32连接电机33；电机33带动与其连接的小齿轮32自转，进而能够带动环形齿圈31转动绕环形固定架3转动，进而带动其余的小齿轮32自转。
优选地，所述环形固定架3位于环形齿圈31下方固定有环形的磁圈5，该磁圈5沿周向交替设置磁极相反的第一磁块51，即任意两个相邻的第一齿块51的磁极相反，即前一个第一齿块51朝环形引风套4的磁极为S极，其后一个第一齿块51朝环形引风套4的磁极为N极。所述相邻第一磁块51之间也可以设置间隙。
如图2和图3所示，所述环形固定架3位于磁圈5的下方设置环形的轨迹环6，环形的轨迹环6也套设于下炉膛2外，轨迹环6顶面沿周向延伸成波浪形的轨迹面61，如图4所示。
如图3和5所示，所述环形齿圈31底部沿周向分布若干水泵7，水泵7包括的泵杆74、泵体75及弹簧73，泵杆74一端固定于环形齿圈31下端，泵杆74另一端移动穿入泵体75内，泵体75可沿泵杆移动，实现水泵的挤压和复位，泵杆74外套设弹簧73，弹簧73两端压缩于环形齿圈31和泵体75上，该水泵7为现有产品，水泵7在移动过程中，水泵7移动过程中可于轨迹面61的挤压和弹簧73的复位作用下实现抽水和喷水。水泵7的底部于弹簧73作用下压紧于轨迹面61，水泵7包括进水管71和喷水管72，进水管71穿入水箱9内可吸取水箱9内的水，水泵7上设有移动杆8，移动杆8可沿水泵7水平移动，最好在水泵7侧面设置套体，移动杆8移动穿设在套体内，移动杆8头端伸入水箱9内连接推水部件81，该推水部件81的具体结构可根据需要设计，但是在本实施例中，如图3所示，所述移动杆8呈7字形，所述推水部件81包括固定头81a、水平旋转杆81b及推动水片81c。固定头81a套设于移动杆8的竖直部分，水平旋转杆81b可转动插设于固定头81a侧面，推动水片81c连接于水平旋转杆81b外，所述水箱9内正对推水片81c处设有推柱92，该推柱92最好设计成沿水箱9靠近下炉膛的内壁周向一圈均匀分布，而且相邻推柱92上下交错分布。在移动杆8随水泵7移动时，推柱92阻碍推水片81c，进而推动推水片81c和移动杆8绕固定头81a旋转，推水片81c上设有水平片81d。每一个移动杆8上的推水部件81的数量可根据需要设计。
所述移动杆8尾端正对磁圈5处设有第二磁块82，第二磁块82与第一磁块51配合，第二磁块82朝向第一磁块51的磁极为S极或者N极，可根据需要设计，最好相邻的第二磁块82的磁极也相反，当第一磁块51与第二磁块82磁极相同时，会推动移动杆8向水箱9外围移动远离磁圈5；当第一磁块51与第二磁块82磁极相反时，会推动移动杆8靠近磁圈31。
所述水箱9外壁连通U形循环管91，所述水箱9的底面和外侧面均设置所述U形循环管91，U形循环管91位于环形引风套4内，通过环形引风套4内的空气流动对U形循环管91进行降温，且所述U形循环管91沿着水箱9周向分布至少3组，每组U形循环管91包括至少3个沿水箱9竖直方向分布U形循环管，风扇最好设置在上下相邻的U形循环管91之间。
作为优选，所述移动杆8头端靠近水泵7处连接倾斜板83，倾斜板83下端位水箱9开口正上方，倾斜板83上端向外倾斜至环形引风套4上方，所述喷水管72正对倾斜板83上端面，从喷水管喷出的水进入倾斜板上端面，然后流回水箱9内。最好将所述倾斜板83朝向喷水管72的正面设计出蛇形的引水沟83a，水可沿引水沟83a流动，进而延长水在倾斜板上停留的时间，提高散热效果，最好在倾斜板83背面处补充一个风扇，该风扇连接第一转轴34。
实施例2
本实施例是实施例1的使用方法，即一种带自动冷却设备的单晶炉底盘组件的使用方法，具体步骤如下：
A.使用时，下炉膛2的热量通过吸热片93进入水箱9内。
B.启动电机33，电机33带动与其连接的小齿轮32顺时针旋转，小齿轮32带动环形齿圈31逆时针旋转，进而带其余的小齿轮32顺时针旋转，小齿轮32带动风扇35旋转，进而加速风从底部进风口41进入环形引风套4内，然后从顶部排出，风扇35对U形循环管91内的水和水箱9外壁进行加速降温。
C.环形齿圈31逆时针转动带动水泵7绕下炉膛2逆时针旋转，水泵7旋转时沿着轨迹面61移动，移向轨迹面61下凹处位置时，弹簧73复位，推动泵体75远离泵杆74，进而泵体75将水箱9内的水抽至水泵7内；水泵7移向轨迹面61上凸位置时，弹簧73压缩，推动水泵7向泵杆74移动压缩，泵体75将水从喷水管72喷至倾斜板83上进行散热后，水沿倾斜板83上蛇形的引水沟83a流回水箱9内，同时倾斜板83背面的风扇也会对倾斜板83进行降温，加速水的散热。
D.水泵7沿轨迹面61移动时会上下移动，进而带动移动杆8也一起上下移动，所以推水部件81也会上下移动，即水平旋转杆81b、推动水片81c、水平片81d一起上下移动,促进水的上下循环。
E.移动杆8随水泵7一起绕下炉膛2逆时针转动时，第二磁块82反复对应磁圈5上的不同的第一磁块51，当第一磁块51和第二磁块82磁极相同时，产生排斥作用，第二磁块82远离第一磁块51，带动移动杆8沿着水泵7外移，带动推水部件81外移，将水推入U形循环管91内，反之，当第一磁块51和第二磁块82磁极相反时，产生吸引作用，第二磁块82靠近第一磁块51，带动移动杆8沿着水泵7内移，推水部件81内移，将水推向下炉膛2，促进水的内外循环。
F，移动杆8随水泵7绕下炉膛2逆时针移动过程中，推动水片81c会撞击推柱92，推柱92挡住推动水片81c的移动，于是推动水片81c开始转动，带动水平旋转杆81b绕固定头81a旋转，带动水进行旋转，进一步促进水的旋转循环。即在使用时，水平旋转杆81b的旋转、升降、水平移动是同时进行的，达到最好的促进水循环的散热效果。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种带自动冷却设备的单晶炉底盘组件，包括底盘(1)和连接底盘(1)的下炉膛(2)，所述底盘(1)上设有真空法兰(11)、电极法兰(12)及坩埚法兰(13)，其特征在于：所述下炉膛(2)上设有降温装置，该降温装置包括
套设于下炉膛(2)外的环形固定架(3)；
套设于下炉膛(2)外围、开口朝上的水箱(9)，该水箱(9)位于环形固定架(3)的下方；
套设于水箱(9)外的环形引风套(4)，该环形引风套(4)下部连接水箱(9)，该环形引风套(4)开口朝上，环形引风套(4)的底部设有进风口(41)；
所述环形固定架(3)外圈设有可自由转动的环形齿圈(31)，该环形齿圈(31)外圈啮合若干小齿轮(32)，小齿轮(32)连接第一转轴(34)，第一转轴(34)伸入环形引风套(4)内连接风扇(35)；其中一个小齿轮(32)连接电机(33)；
所述环形固定架(3)位于环形齿圈(31)下方固定有环形的磁圈(5)，该磁圈(5)沿周向交替设置磁极相反的第一磁块(51)；
所述环形固定架(3)位于磁圈(5)的下方设置环形的轨迹环(6)，轨迹环(6)顶面沿周向形成波浪形的轨迹面(61)；所述环形齿圈(31)底部沿周向分布若干水泵(7)，水泵(7)包括一端固定于环形齿圈(31)下端的泵杆(74)、泵体(75)及弹簧(73)，泵杆(74)另一端移动穿入泵体(75)内，泵杆(74)外套设弹簧(73)，弹簧(73)两端压缩于环形齿圈(31)和泵体(75)上，水泵(7)的底部于弹簧作用下压紧于轨迹面(61)；水泵(7)包括穿入水箱(9)内的进水管(71)和喷水管(72)，水泵(7)上设有可水平移动的移动杆(8)，移动杆(8)头端伸入水箱(9)内连接推水部件(81)，移动杆(8)尾端正对磁圈(5)处设有与第一磁块(51)配合的第二磁块(82)，第二磁块(82)磁极为S极或者N极；所述水箱(9)外壁连通U形循环管(91)，U形循环管(91)位于环形引风套(4)内；
所述移动杆(8)头端连接倾斜板(83)，倾斜板(83)下端位水箱(9)上方，倾斜板(83)上端倾斜至环形引风套(4)上方，所述喷水管(72)正对倾斜板(83)上端面。
2.根据权利要求1所述的带自动冷却设备的单晶炉底盘组件，其特征在于：所述倾斜板(83)朝向喷水管(72)的正面设有蛇形的引水沟(83a)，所述风扇位于倾斜板(83)背面处。
3.根据权利要求2所述的带自动冷却设备的单晶炉底盘组件，其特征在于：所述U形循环管(91)沿水箱(9)沿竖直方向分布，风扇设于相邻U形循环管之间。
4.根据权利要求3所述的带自动冷却设备的单晶炉底盘组件，其特征在于：所述相邻第一磁块(51)之间存在间隙。
5.根据权利要求4所述的带自动冷却设备的单晶炉底盘组件，其特征在于：所述推水部件(81)包括连接移动杆(8)的固定头(81a)、可转动连接固定头(81a)的水平旋转杆(81b)、连接于水平旋转杆(81b)外的推动水片(81c)，所述水箱(9)内正对推水片(81c)处设有在移动杆(8)随水泵移动时推动推水片(81c)旋转的推柱(92)，推水片(81c)上设有水平片(81d)。
6.根据权利要求5所述的带自动冷却设备的单晶炉底盘组件，其特征在于：所述水箱(9)内贴紧下炉膛(2)处设有吸热片(93)。
7.根据权利要求6所述的带自动冷却设备的单晶炉底盘组件，其特征在于：所述环形引风套(4)底面与底盘(1)之间形成空气流通间隙，所述进风口(41)设于环形引风套(4)底面；所述水箱(9)的底面和外侧面均设置所述U形循环管(91)。
8.一种权利要求7所述的带自动冷却设备的单晶炉底盘组件的使用方法，具体步骤如下：
A.使用时，下炉膛(2)的热量通过吸热片(93)进入水箱(9)内；
B.启动电机，电机带动小齿轮(32)旋转，小齿轮带动环形齿圈(31)旋转，进而带风扇(35)旋转，风扇(35)对U形循环管内的水和水箱(9)外壁进行降温；
C.环形齿圈转动带动水泵沿着轨迹面移动，水泵移动至轨迹面下凹处位置时，弹簧复位，推动泵体远离泵杆，进而泵体将水箱内的水抽至水泵内；水泵移动到轨迹面上凸位置时，弹簧压缩，推动水泵向泵杆移动压缩，泵体将水从喷水管喷至倾斜板上，进行散热后，水沿倾斜板流回水箱内，同时倾斜板风扇也会对倾斜板进行降温；
D.水泵的上下移动，会带动移动杆也一起上下移动，所以推水部件(81)也会上下移动，促进水的上下循环；
E.移动杆随水泵一起绕下炉膛(2)移动，第二磁块反复对应磁圈上的第一磁块，当第一磁块和第二磁块磁极相同时，产生排斥作用，进而推动第二磁块远离第一磁块，带动移动杆沿着水泵外移，带动推水部件(81)外移，将水推入U形循环管内，反之，推水部件(81)内移，将水推向下炉膛(2)，促进水的内外循环。
9.一种权利要求7所述的带自动冷却设备的单晶炉底盘组件的使用方法，其特征在于：还包括：步骤F，移动杆随水泵绕下炉膛(2)移动过程中，推动水片(81c)会撞击推柱(92)，并在推柱(92)的阻挡作用下，推动水片(81c)带动水平旋转杆(81b)绕固定头(81a)旋转，带动水进行旋转，进一步促进水的上下循环。
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