CN115287768B - 一种长晶炉中坩埚旋转高精度控制设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于碳化硅生产设备技术领域，具体的说是一种长晶炉中坩埚旋转高精度控制设备，包括坩埚，所述坩埚底端安装有旋转轴，所述旋转轴底端安装有埚转组件，所述埚转组件用以驱动旋转轴进行转动，所述埚转组件外部安装有固定架，所述旋转轴外部固定有连接环，所述连接环外部固定有控制环，所述控制环内部安装有多个转速检测组件，所述转速检测组件用以实时检测旋转轴的转速；通过埚转组件带动旋转轴进行转动，旋转轴转动从而带动坩埚转动从而对碳化硅晶体进行生长作业，在旋转轴转动的过程中，转速检测组件可以实时检测旋转轴的转速，便于对旋转轴的转速精确控制，从而达到了高精度控制转速的效果。

Description

一种长晶炉中坩埚旋转高精度控制设备

技术领域

本发明属于碳化硅生产设备技术领域，具体的说是一种长晶炉中坩埚旋转高精度控制设备。

背景技术

碳化硅因其优越的性能，近年来得到了广泛的关注，特别是一些纯度高的单晶硅，其作为一种比较活泼的非金属元素晶体，是晶体材料的重要组成部分，处于新材料发展的前沿。

在单晶硅制备生长的过程中需要使用到坩埚，并且坩埚在生产碳化硅时往往还需要进行转动，而坩埚的转速对于碳化硅晶体的生长有着较大的影响，一旦坩埚的转速超出预期控制则极有可能对碳化硅晶体的生长造成负面影响，为此，本发明提供一种长晶炉中坩埚旋转高精度控制设备。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，解决背景技术中所提出的至少一个技术问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种长晶炉中坩埚旋转高精度控制设备，包括坩埚，所述坩埚底端安装有旋转轴，所述旋转轴底端安装有埚转组件，所述埚转组件用以驱动旋转轴进行转动，所述埚转组件外部安装有固定架，所述旋转轴外部固定有连接环，所述连接环外部固定有控制环，所述控制环内部安装有多个转速检测组件，所述转速检测组件用以实时检测旋转轴的转速；工作时，通过埚转组件带动旋转轴进行转动，旋转轴转动从而带动坩埚转动从而对碳化硅晶体进行生长作业，而在旋转轴转动的过程中，其会同时带动连接环与控制环进行转动，控制环在转动的过程中会同时带动其内部的转速检测组件进行运动，通过转速检测组件可以实时检测旋转轴的转速，通过转速检测组件测得的转速确定旋转轴的转速是否处于正常范围内，并通过调节埚转组件精准调节旋转轴的转速，从而达到了高精度控制转速的效果。

优选的，所述转速控制组件包括滑动块，所述滑动块外部固定有拨动触点，所述拨动触点外部滑动连接有变阻器，所述变阻器与控制环固定连接，所述滑动块与连接环之间固定有复位弹簧，所述拨动触点与变阻器通过线路与外部的控制系统信号连接；工作时，在控制环转动随着旋转轴进行转动的过程中，其内部的滑动块会在离心力的作用下拉伸复位弹簧后进行滑动，滑动块滑动从而带动拨动触点进行运动，拨动触点运动的过程中会改变变阻器在电路中的阻值，并且变阻器的阻值与控制环的转速存在一定的线性关系，通过监测变阻器在电路中阻值的变化即可实时的测得控制环的转速，如此便达到了可实时对旋转轴的转速进行监测的效果。

优选的，所述滑动块内部固定有配重磁块，所述控制环外部设置有减速环，所述减速环与固定架固定连接，所述减速环内部滑动连接多个有降速块，所述降速块与减速环之间固定有多个减速弹簧，所述降速块内部固定有铁片；工作时，在旋转轴的转速过快同时埚转组件失速不受控制时，此时滑动块受到的离心力便会增大，从而带动配重磁块向着远离连接环的方向滑动，在此过程中，配重磁块会逐渐向着靠近铁片的方向运动，铁片在磁力的作用下会带动降速块拉伸减速弹簧后进行运动，直至降速块与控制环贴合，当降速块与控制环贴合后会提供一个摩擦力，从而主动对控制环进行降速，进而对旋转轴进行降速，保护坩埚内部的碳化硅晶体。

优选的，所述控制环外部固定有摩擦环，所述降速块靠近控制环的一侧固定有降速板，所述降速板与摩擦环相互靠近的一侧均开设有多个凹槽；工作时，降速板与摩擦环与其外部凹槽可以进一步的增大摩擦力，从而进一步的提高了主动对旋转轴进行降速的效果，有效的保护了碳化硅晶体。

优选的，所述摩擦环内部且位于滑动块的外部贯通连接有降速杆，所述降速杆与摩擦环之间固定有多个支撑弹簧；工作时，在滑动块受到过大离心力运动的过程中，其会运动至与降速杆相接触，并带动降速杆拉伸支撑弹簧后自摩擦环的内部滑出，滑出的降速杆会在转动的过程中与摩擦环相接触，从而施加一定的阻力，进一步的提高了降速效果，保护碳化硅晶体。

优选的，所述降速杆远离滑动块的一侧滑动连接有缓冲块，所述缓冲块远离降速杆的一侧转动连接有滚动轮，所述缓冲块与降速杆之间固定有拉力弹簧，所述缓冲块与降速杆之间设置有胶液；工作时，在降速杆滑出的过程中，其在与摩擦环接触后，摩擦环会对缓冲块外部的滚动轮施加一个挤压力，这个力会使得缓冲块压缩拉力弹簧收缩，从而防止转速过快导致降速杆崩断的情况出现，同时缓冲块与降速杆之间的胶液便会喷出，从而进一步提高减速效果，并且需要说明的是，降速杆与缓冲块的内壁之间镀覆有不与胶液粘粘的材料。

优选的，所述降速块远离降速板的一侧且位于多个减速弹簧之间固定有弹性囊，所述弹性囊远离降速块的一侧贯通连接有导流管，所述弹性囊两侧均贯通连接有排气管；工作时，在降速块运动的过程中，其会同时拉伸弹性囊使其形变，在此过程中，弹性囊受拉从而通过导流管吸气，而在滑动块滑动过降速块后，此时配重磁块的磁力减少，从而减速弹簧会发生一定程度的复位，这时弹性囊便会挤压从而将气体喷出，喷出的气体经过排气管喷出，从而对减速环内部进行降温，可以对防止降速板与摩擦环之间的热量过大导致燃烧起到效果。

优选的，所述导流管内部固定有风哨，所述导流管与排气管内部均安装有单向阀；工作时，在弹性囊受拉吸气的过程中，气体会首先流经风哨，从而使得风哨震动产生响音，进而对外部的工作人员进行提醒，及时关闭埚转组件。

优选的，所述弹性囊内壁固定有多个弹性片，所述弹性片远离弹性囊的一端固定有敲击球；工作时，在弹性囊形变的过程中，其会同时带动弹性片运动，弹性片运动从而带动敲击球运动，这时多个敲击球之间便会相互碰撞，从而发出警报音，进一步的提高了对外部员工的报警效果。

优选的，所述降速块顶端的外部固定有限位环，所述限位环外部滑动连接有支撑弹片，所述支撑弹片与减速环固定连接；工作时，在初始状态下，支撑弹片处于受压状态，从而支撑弹片会对限位环施加一个夹持力，从而使得降速块保持在一个稳定的状态，此时减速弹簧处于收缩状态，而在铁片受到磁力的作用后，在磁力与减速弹簧弹力的作用下，限位环会与支撑弹片分离，从而减速弹簧复位推动降速板与摩擦环贴合，防止在正常转速下但转速较高时设备出现误触发的情况。

本发明的有益效果如下：

1.本发明所述的一种长晶炉中坩埚旋转高精度控制设备，通过埚转组件带动旋转轴进行转动，旋转轴转动从而带动坩埚转动从而对碳化硅晶体进行生长作业，在旋转轴转动的过程中，转速检测组件可以实时检测旋转轴的转速，便于对旋转轴的转速精确控制，从而达到了高精度控制转速的效果。

2.本发明所述的一种长晶炉中坩埚旋转高精度控制设备，通过滑动块离心力增大带动配重磁块滑动，使得铁片在磁力的作用下会带动降速块运动，直至降速块与控制环贴合，从而主动对控制环进行降速，进而对旋转轴进行降速，保护坩埚内部的碳化硅晶体。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明的立体图；

图2是本发明中减速环结构示意图；

图3是本发明图2中A处局部放大图；

图4是本发明图3中B处局部放大图；

图5是本发明图3中C处局部放大图；

图6是本发明中降速块结构第二种实施例结构示意图；

图7是本发明图6中D处局部放大图。

图中：1、坩埚；2、旋转轴；3、减速环；4、埚转组件；5、固定架；6、连接环；7、控制环；8、滑动块；9、拨动触点；10、变阻器；11、复位弹簧；12、配重磁块；13、降速块；14、铁片；15、降速板；16、摩擦环；17、降速杆；18、支撑弹簧；19、缓冲块；20、拉力弹簧；21、减速弹簧；22、弹性囊；23、风哨；24、敲击球；25、弹性片；26、限位环；27、支撑弹片。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

实施例一

如图1至图2所示，本发明实施例所述的一种长晶炉中坩埚旋转高精度控制设备，包括坩埚1，所述坩埚1底端安装有旋转轴2，所述旋转轴2底端安装有埚转组件4，所述埚转组件4用以驱动旋转轴2进行转动，所述埚转组件4外部安装有固定架5，所述旋转轴2外部固定有连接环6，所述连接环6外部固定有控制环7，所述控制环7内部安装有多个转速检测组件，所述转速检测组件用以实时检测旋转轴2的转速；工作时，通过埚转组件4带动旋转轴2进行转动，旋转轴2转动从而带动坩埚1转动从而对碳化硅晶体进行生长作业，而在旋转轴2转动的过程中，其会同时带动连接环6与控制环7进行转动，控制环7在转动的过程中会同时带动其内部的转速检测组件进行运动，通过转速检测组件可以实时检测旋转轴2的转速，通过转速检测组件测得的转速确定旋转轴2的转速是否处于正常范围内，并通过调节埚转组件4精准调节旋转轴2的转速，从而达到了高精度控制转速的效果。

如图2至图3所示，所述转速控制组件包括滑动块8，所述滑动块8外部固定有拨动触点9，所述拨动触点9外部滑动连接有变阻器10，所述变阻器10与控制环7固定连接，所述滑动块8与连接环6之间固定有复位弹簧11，所述拨动触点9与变阻器10通过线路与外部的控制系统信号连接；工作时，在控制环7转动随着旋转轴2进行转动的过程中，其内部的滑动块8会在离心力的作用下拉伸复位弹簧11后进行滑动，滑动块8滑动从而带动拨动触点9进行运动，拨动触点9运动的过程中会改变变阻器10在电路中的阻值，并且变阻器10的阻值与控制环7的转速存在一定的线性关系，通过监测变阻器10在电路中阻值的变化即可实时的测得控制环7的转速，如此便达到了可实时对旋转轴2的转速进行监测的效果。

如图2至图3所示，所述滑动块8内部固定有配重磁块12，所述控制环7外部设置有减速环3，所述减速环3与固定架5固定连接，所述减速环3内部滑动连接多个有降速块13，所述降速块13与减速环3之间固定有多个减速弹簧21，所述降速块13内部固定有铁片14；工作时，在旋转轴2的转速过快同时埚转组件4失速不受控制时，此时滑动块8受到的离心力便会增大，从而带动配重磁块12向着远离连接环6的方向滑动，在此过程中，配重磁块12会逐渐向着靠近铁片14的方向运动，铁片14在磁力的作用下会带动降速块13拉伸减速弹簧21后进行运动，直至降速块13与控制环7贴合，当降速块13与控制环7贴合后会提供一个摩擦力，从而主动对控制环7进行降速，进而对旋转轴2进行降速，保护坩埚1内部的碳化硅晶体。

如图3所示，所述控制环7外部固定有摩擦环16，所述降速块13靠近控制环7的一侧固定有降速板15，所述降速板15与摩擦环16相互靠近的一侧均开设有多个凹槽；工作时，降速板15与摩擦环16与其外部凹槽可以进一步的增大摩擦力，从而进一步的提高了主动对旋转轴2进行降速的效果，有效的保护了碳化硅晶体。

如图3至图4所示，所述摩擦环16内部且位于滑动块8的外部贯通连接有降速杆17，所述降速杆17与摩擦环16之间固定有多个支撑弹簧18；工作时，在滑动块8受到过大离心力运动的过程中，其会运动至与降速杆17相接触，并带动降速杆17拉伸支撑弹簧18后自摩擦环16的内部滑出，滑出的降速杆17会在转动的过程中与摩擦环16相接触，从而施加一定的阻力，进一步的提高了降速效果，保护碳化硅晶体。

如图4所示，所述降速杆17远离滑动块8的一侧滑动连接有缓冲块19，所述缓冲块19远离降速杆17的一侧转动连接有滚动轮，所述缓冲块19与降速杆17之间固定有拉力弹簧20，所述缓冲块19与降速杆17之间设置有胶液；工作时，在降速杆17滑出的过程中，其在与摩擦环16接触后，摩擦环16会对缓冲块19外部的滚动轮施加一个挤压力，这个力会使得缓冲块19压缩拉力弹簧20收缩，从而防止转速过快导致降速杆17崩断的情况出现，同时缓冲块19与降速杆17之间的胶液便会喷出，从而进一步提高减速效果，并且需要说明的是，降速杆17与缓冲块19的内壁之间镀覆有不与胶液粘粘的材料。

如图5所示，所述降速块13远离降速板15的一侧且位于多个减速弹簧21之间固定有弹性囊22，所述弹性囊22远离降速块13的一侧贯通连接有导流管，所述弹性囊22两侧均贯通连接有排气管；工作时，在降速块13运动的过程中，其会同时拉伸弹性囊22使其形变，在此过程中，弹性囊22受拉从而通过导流管吸气，而在滑动块8滑动过降速块13后，此时配重磁块12的磁力减少，从而减速弹簧21会发生一定程度的复位，这时弹性囊22便会挤压从而将气体喷出，喷出的气体经过排气管喷出，从而对减速环3内部进行降温，可以对防止降速板15与摩擦环16之间的热量过大导致燃烧起到效果。

如图5所示，所述导流管内部固定有风哨23，所述导流管与排气管内部均安装有单向阀；工作时，在弹性囊22受拉吸气的过程中，气体会首先流经风哨23，从而使得风哨23震动产生响音，进而对外部的工作人员进行提醒，及时关闭埚转组件4。

如图5所示，所述弹性囊22内壁固定有多个弹性片25，所述弹性片25远离弹性囊22的一端固定有敲击球24；工作时，在弹性囊22形变的过程中，其会同时带动弹性片25运动，弹性片25运动从而带动敲击球24运动，这时多个敲击球24之间便会相互碰撞，从而发出警报音，进一步的提高了对外部员工的报警效果。

实施例二

如图6至图7所示，对比实施例一，其中本发明的另一种实施方式为：所述降速块13顶端的外部固定有限位环26，所述限位环26外部滑动连接有支撑弹片27，所述支撑弹片27与减速环3固定连接；工作时，在初始状态下，支撑弹片27处于受压状态，从而支撑弹片27会对限位环26施加一个夹持力，从而使得降速块13保持在一个稳定的状态，此时减速弹簧21处于收缩状态，而在铁片14受到磁力的作用后，在磁力与减速弹簧21弹力的作用下，限位环26会与支撑弹片27分离，从而减速弹簧21复位推动降速板15与摩擦环16贴合，防止在正常转速下但转速较高时设备出现误触发的情况。

工作原理：在使用时，通过埚转组件4带动旋转轴2进行转动，旋转轴2转动从而带动坩埚1转动从而对碳化硅晶体进行生长作业，而在旋转轴2转动的过程中，其会同时带动连接环6与控制环7进行转动，控制环7在转动的过程中会同时带动其内部的转速检测组件进行运动，通过转速检测组件可以实时检测旋转轴2的转速，通过转速检测组件测得的转速确定旋转轴2的转速是否处于正常范围内，并通过调节埚转组件4精准调节旋转轴2的转速，从而达到了高精度控制转速的效果；

在控制环7转动随着旋转轴2进行转动的过程中，其内部的滑动块8会在离心力的作用下拉伸复位弹簧11后进行滑动，滑动块8滑动从而带动拨动触点9进行运动，拨动触点9运动的过程中会改变变阻器10在电路中的阻值，并且变阻器10的阻值与控制环7的转速存在一定的线性关系，通过监测变阻器10在电路中阻值的变化即可实时的测得控制环7的转速，如此便达到了可实时对旋转轴2的转速进行监测的效果；

在旋转轴2的转速过快同时埚转组件4失速不受控制时，此时滑动块8受到的离心力便会增大，从而带动配重磁块12向着远离连接环6的方向滑动，在此过程中，配重磁块12会逐渐向着靠近铁片14的方向运动，铁片14在磁力的作用下会带动降速块13拉伸减速弹簧21后进行运动，直至降速块13与控制环7贴合，当降速块13与控制环7贴合后会提供一个摩擦力，从而主动对控制环7进行降速，进而对旋转轴2进行降速，保护坩埚1内部的碳化硅晶体；而降速板15与摩擦环16与其外部凹槽可以进一步的增大摩擦力，从而进一步的提高了主动对旋转轴2进行降速的效果，有效的保护了碳化硅晶体；在滑动块8受到过大离心力运动的过程中，其会运动至与降速杆17相接触，并带动降速杆17拉伸支撑弹簧18后自摩擦环16的内部滑出，滑出的降速杆17会在转动的过程中与摩擦环16相接触，从而施加一定的阻力，进一步的提高了降速效果，保护碳化硅晶体；而在降速杆17滑出的过程中，其在与摩擦环16接触后，摩擦环16会对缓冲块19外部的滚动轮施加一个挤压力，这个力会使得缓冲块19压缩拉力弹簧20收缩，从而防止转速过快导致降速杆17崩断的情况出现，同时缓冲块19与降速杆17之间的胶液便会喷出，从而进一步提高减速效果，并且需要说明的是，降速杆17与缓冲块19的内壁之间镀覆有不与胶液粘粘的材料；

在降速块13运动的过程中，其会同时拉伸弹性囊22使其形变，在此过程中，弹性囊22受拉从而通过导流管吸气，而在滑动块8滑动过降速块13后，此时配重磁块12的磁力减少，从而减速弹簧21会发生一定程度的复位，这时弹性囊22便会挤压从而将气体喷出，喷出的气体经过排气管喷出，从而对减速环3内部进行降温，可以对防止降速板15与摩擦环16之间的热量过大导致燃烧起到效果；而在弹性囊22受拉吸气的过程中，气体会首先流经风哨23，从而使得风哨23震动产生响音，进而对外部的工作人员进行提醒，及时关闭埚转组件4；在弹性囊22形变的过程中，其会同时带动弹性片25运动，弹性片25运动从而带动敲击球24运动，这时多个敲击球24之间便会相互碰撞，从而发出警报音，进一步的提高了对外部员工的报警效果；

在初始状态下，支撑弹片27处于受压状态，从而支撑弹片27会对限位环26施加一个夹持力，从而使得降速块13保持在一个稳定的状态，此时减速弹簧21处于收缩状态，而在铁片14受到磁力的作用后，在磁力与减速弹簧21弹力的作用下，限位环26会与支撑弹片27分离，从而减速弹簧21复位推动降速板15与摩擦环16贴合，防止在正常转速下但转速较高时设备出现误触发的情况。

上述前、后、左、右、上、下均以说明书附图中的图1为基准，按照人物观察视角为标准，装置面对观察者的一面定义为前，观察者左侧定义为左，依次类推。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种长晶炉中坩埚旋转高精度控制设备，其特征在于：包括坩埚(1)，所述坩埚(1)底端安装有旋转轴(2)，所述旋转轴(2)底端安装有埚转组件(4)，所述埚转组件(4)用以驱动旋转轴(2)进行转动，所述埚转组件(4)外部安装有固定架(5)，所述旋转轴(2)外部固定有连接环(6)，所述连接环(6)外部固定有控制环(7)，所述控制环(7)内部安装有多个转速检测组件，所述转速检测组件用以实时检测旋转轴(2)的转速；

所述转速控制组件包括滑动块(8)，所述滑动块(8)外部固定有拨动触点(9)，所述拨动触点(9)外部滑动连接有变阻器(10)，所述变阻器(10)与控制环(7)固定连接，所述滑动块(8)与连接环(6)之间固定有复位弹簧(11)，所述拨动触点(9)与变阻器(10)通过线路与外部的控制系统信号连接；

所述滑动块(8)内部固定有配重磁块(12)，所述控制环(7)外部设置有减速环(3)，所述减速环(3)与固定架(5)固定连接，所述减速环(3)内部滑动连接多个有降速块(13)，所述降速块(13)与减速环(3)之间固定有多个减速弹簧(21)，所述降速块(13)内部固定有铁片(14)；

所述控制环(7)外部固定有摩擦环(16)，所述降速块(13)靠近控制环(7)的一侧固定有降速板(15)，所述降速板(15)与摩擦环(16)相互靠近的一侧均开设有多个凹槽；

所述降速块(13)远离降速板(15)的一侧且位于多个减速弹簧(21)之间固定有弹性囊(22)，所述弹性囊(22)远离降速块(13)的一侧贯通连接有导流管，所述弹性囊(22)两侧均贯通连接有排气管。

2.根据权利要求1所述的一种长晶炉中坩埚旋转高精度控制设备，其特征在于：所述摩擦环(16)内部且位于滑动块(8)的外部贯通连接有降速杆(17)，所述降速杆(17)与摩擦环(16)之间固定有多个支撑弹簧(18)。

3.根据权利要求2所述的一种长晶炉中坩埚旋转高精度控制设备，其特征在于：所述降速杆(17)远离滑动块(8)的一侧滑动连接有缓冲块(19)，所述缓冲块(19)远离降速杆(17)的一侧转动连接有滚动轮，所述缓冲块(19)与降速杆(17)之间固定有拉力弹簧(20)，所述缓冲块(19)与降速杆(17)之间设置有胶液。

4.根据权利要求1所述的一种长晶炉中坩埚旋转高精度控制设备，其特征在于：所述导流管内部固定有风哨(23)，所述导流管与排气管内部均安装有单向阀。

5.根据权利要求1所述的一种长晶炉中坩埚旋转高精度控制设备，其特征在于：所述弹性囊(22)内壁固定有多个弹性片(25)，所述弹性片(25)远离弹性囊(22)的一端固定有敲击球(24)。

6.根据权利要求1所述的一种长晶炉中坩埚旋转高精度控制设备，其特征在于：所述降速块(13)顶端的外部固定有限位环(26)，所述限位环(26)外部滑动连接有支撑弹片(27)，所述支撑弹片(27)与减速环(3)固定连接。