CN202430319U - 一种螺旋型水冷套 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种螺旋型水冷套，包括双螺旋管、连接盘和法兰，双螺旋管的两个螺旋管分别是进水管道和出水管道，连接盘和法兰之间固定连接，法兰上设置有进水口、氩气通道及出水口；法兰朝向双螺旋管的一面沿圆周设置有多个氩气孔，所有氩气孔均与氩气通道连通，进水管道的一端穿过连接盘与法兰上的进水口连通，另一端和出水管道连通，出水管道的另一端穿过连接盘与法兰上的出水口连通。本实用新型的螺旋型水冷套，在拉晶过程中降温作用明显提高，氩气在拉晶过程中得到均匀分布，有利于提高晶体的生长速度。
Description
技术领域
本实用新型属于单晶拉制设备技术领域，涉及一种螺旋型水冷套。
背景技术
现有直拉单晶炉台安装的水冷套，在拉晶过程中水冷套一直通有循环的冷却水，利用循环水带走热量，对晶体起到冷却作用，从而提高等径生长速度，在拉晶过程中能明显提高生产效率；但是现有水冷套在拉晶过程中仍然具有较多的负面不足：由于现有的水冷套为圆筒状，内外不通透，氩气向下流动时分布不够均匀，易出现晶体画弧，致使晶体生长过程中容易断棱。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种螺旋型水冷套，解决了现有水冷套在拉晶过程中存在的氩气向下流动时分布不均匀，易出现晶体画弧的问题。
本实用新型采用的技术方案是，一种螺旋型水冷套，包括双螺旋管、连接盘和法兰，双螺旋管的两个螺旋管分别是进水管道和出水管道，连接盘和法兰之间固定连接，法兰上设置有进水口、氩气通道及出水口；法兰朝向双螺旋管的一面沿圆周设置有多个氩气孔，所有氩气孔均与氩气通道连通，
进水管道的一端穿过连接盘与法兰上的进水口连通，另一端和出水管道连通，出水管道的另一端穿过连接盘与法兰上的出水口连通。
本实用新型装置通过在中空的双螺旋管中通循环水，通过循环水带走大量热量，以降低正在生长的晶体的温度，使其温度急速降低，达到对晶体的冷却作用，这样形成的巨大温差使得晶体散热加快，提高晶体的生长速度，使拉速提升将近一倍。
附图说明
图1是本实用新型螺旋型水冷套的结构示意图；
图2是图1的倒置状态示意图。
图中，1.进水口，2.氩气通道，3.出水口，4.进水管道，5.出水管道，6.氩气孔，7.螺栓孔，8.双螺旋管，9.连接盘，10.法兰。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
参照图1、图2，本实用新型的螺旋型水冷套结构是，包括双螺旋管8、连接盘9及法兰10，法兰10上设置有进水口1、氩气通道2及出水口3，法兰10和连接盘9之间通过连接杆的支撑间隔固定连接，两个双螺旋管8的两个螺旋管分别作为进水管道4和出水管道5，双螺旋管的两个螺旋管之间留有空隙，进水管道4和出水管道5并排螺旋向下设置，进水管道4和出水管道5的下端头连通，进水管道4的另一端口穿过连接盘9与法兰10上的进水口1连通，出水管道5的另一端口穿过连接盘9与法兰10上的出水口3连通，法兰10朝向两个螺旋管的一面沿圆周均匀设置有多个氩气孔6，数量为15-18个，所有氩气孔6均与氩气通道2连通，法兰10圆周设置有多个螺栓孔7，数量为6-8个，螺栓孔7用于安装螺栓将水冷套与单晶炉台连接。
双螺旋管分为进水管道4和出水管道5，循环水从进水口1、进水管道4均匀流入，从出水管道5、出水口3流走时带走水冷套中的热量，管道内保证冷却水是均匀流通的，循环水是螺旋流进，螺旋流出，避免了冷却水直接下降流走，不能最大程度的提高冷却效果。氩气通道2通氩气，各个氩气孔6流出的氩气用以吹走水冷套上的挂灰。
双螺旋管水冷套采用不锈钢螺旋管，其上部设置的法兰10与单晶炉台法兰相配合，通过螺栓固定安装在炉子炉盖的法兰上，并以O型橡胶圈密封水冷套，进水管道口和出水管道口设于法兰处便于连接冷却水的进水和出水管道。双螺旋管的安装位置为：其最低端距离石英坩埚中的熔硅液面100-500mm。双螺旋管的内径为150-400mm，或根据炉体内径的尺寸而定。
本实用新型装置，将原有的筒状水冷套结构改为双螺旋管结构，双螺旋管结构在表面与热量的接触方面要大于筒状结构，吸收热量能力也优于筒状水冷套，降温幅度明显加大，明显降低了炉内的温度；温度降得越低单晶棒的生长速度也就越容易提升，因此改进后的双螺旋管水冷套能够使单晶棒的生长速度在原有基础之上继续提升；双螺旋管结构的两个螺旋管所留的空隙，可以使氩气不是朝着一个方向流通，目的在于使拉晶过程中的氩气分布更加均匀，解决拉晶过程中的划弧现象；在水冷套法兰下面多增加了一些氩气孔，能够使挥发物不会附着在水冷套上，降低成品断线的几率。
本实用新型双螺旋管状水冷套比筒状水冷套多带走热量计算如下：
第一、1kg水降低1℃带走热量是：Q＝CmΔt，
其中的Q：冷却水带走热量(J)；
C：水的比热容(4.2*103J/kg.℃)；
m：水的质量(kg)；
Δt：冷却水温度变化(℃)，简化为：Q＝4.2*103*1*1＝4.2*103J。
第二、现有结构的水冷套表面积是：
S原＝2*PI*(R内+R外)*h+PI*(R内+R外)*d
S原：水冷套表面积(mm2)；
R内：内圆半径(mm)；
R外：外圆半径(mm)；
H：水冷套高度(mm)；
d：水冷套厚度(mm)，
则S原＝2*3.14*(125+149)*450+3.14*(149+125)*250＝989414mm2。
第三、本实用新型双螺旋管水冷套的表面积是：S＝2*(2*PI*R*A)*S1，
其中的S：水冷套表面积；
R：螺旋管环状半径；
A：螺旋圈数；
S1：螺旋管口径面积；
S＝2*(2*3.14*139*10)*3.14*52＝1370484mm2。
4、本实用新型双螺旋管状水冷套比筒状水冷套表面积对比差值为：
ΔS＝S原-S＝1370484-989414＝381070mm2
从以上计算可见，由于冷却水所带走的热量与水冷套表面积大小成正比，双螺旋管状水冷套表面积比筒状水冷套大，所以双螺旋管状水冷套比筒状水冷套带走的热量多。
本实用新型的双螺旋管状水冷套，还能够使单晶炉内的氩气均匀分布，双螺旋管状水冷套在单晶炉内热量的接触面积明显增大，散热效果更加显著，有效解决了拉晶过程中的划弧、断线、挂灰、拉速提升等问题。
Claims (3)
1.一种螺旋型水冷套，其特征在于：包括双螺旋管(8)、连接盘(9)和法兰(10)，双螺旋管(8)的两个螺旋管分别是进水管道(4)和出水管道(5)，所述的连接盘(9)和法兰(10)之间固定连接，法兰(10)上设置有进水口(1)、氩气通道(2)及出水口(3)；法兰(10)朝向双螺旋管(8)的一面沿圆周设置有多个氩气孔(6)，所有氩气孔(6)均与氩气通道(2)连通，
进水管道(4)的一端穿过连接盘(9)与法兰(10)上的进水口(1)连通，另一端和出水管道(5)连通，出水管道(5)的另一端穿过连接盘(9)与法兰(10)上的出水口(3)连通。
2.根据权利要求1所述的螺旋型水冷套，其特征在于：所述的法兰(10)圆周设置有多个螺栓孔(7)。
3.根据权利要求2所述的螺旋型水冷套，其特征在于：所述的螺旋型水冷套的螺旋直径为150-400mm。
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