CN219709646U - 一种用于制备yag晶体的自动充气系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及YAG晶体生产设备的领域，公开了一种用于制备YAG晶体的自动充气系统，用于向炉体内充气，炉体连通氩气管路和二氧化碳管路，还包括控制电路和设置于氩气管路上的氩气电磁阀以及设置于二氧化碳管路上的二氧化碳电磁阀，控制电路分别与氩气电磁阀和二氧化碳电磁阀电连接并控制氩气电磁阀和二氧化碳电磁阀的开闭，解决了传统的人工充气方式难以达到生产工艺的精度要求且工序复杂、操作难度大的问题。本实用新型利用电气控制原理并将相关设备与原有充气环节涉及到的设备相结合，将传统的依靠人工经验的充气操作转化为自动化操作，简化了操作步骤，降低了操作难度，充气精度更高，满足YAG晶体生长的工业化及生产自动化需求。

Description

一种用于制备YAG晶体的自动充气系统

技术领域

本实用新型涉及YAG晶体生产设备技术领域，尤其涉及一种用于制备YAG晶体的自动充气系统。

背景技术

YAG晶体一般指钇铝石榴石，是一种人造化合物。YAG晶体没有天然矿物，是一种均质体，硬度高，用于产生激光束的氧化铝合成晶石。对于晶体制备领域来说，在晶体生长过程中，原料的前期处理对晶体生长是十分重要的，原料前期的处理的结果会直接影响到后期晶体生长的质量。现有技术中，在对YAG原料进行前期处理的工艺过程中，涉及到充气处理环节。

如附图1所示，现有的YAG晶体生产设备在充气处理环节涉及到的设备包括炉体1、氩气气瓶2和二氧化碳气瓶3。炉体1上设置有用于检测炉体1内部真空度的真空压力表11；氩气气瓶2、二氧化碳气瓶3与炉体1连接的管路上分别设置有控制阀门。YAG原料被添加到炉体1内部后，当炉体1内的真空度达到10^-3pa以下，且温度达到800℃左右，在这种状态下保持恒温两小时后才能开始充气操作，操作的具体流程如下：

第一步，打开氩气气瓶2上的阀门，将位于氩气气瓶2与炉体1之间的氩气减压阀401的低压端调至0.2Mpa；再打开充气阀门5，密切注视炉体1上的真空压力表11，将炉体1内的气压充至-0.01 Mpa，然后立刻关闭氩气减压阀401，再关闭氩气气瓶2上的阀门；

第二步，打开二氧化碳气瓶3上的阀门，将位于二氧化碳气瓶3与炉体1之间的二氧化碳减压阀402的低压端调至0.2Mpa；与此同时还需要密切注视炉体1上的真空压力表11，将炉体1内的气压充到0 Mpa的位置（即标准大气压力），然后立刻关闭二氧化碳减压阀402，再关闭充气阀门5和二氧化碳气瓶3上的阀门，至此完成全部充气过程。

在上述操作流程中，所充入气体的量和充气的速度受人为因素影响很大，工艺人员的人为操作会导致每次操作中充气的量和充气速度存在较大差异。尤其是二氧化碳的充气量很少，因此充二氧化碳所用的时间很短，需要工艺人员快速反应；同时，生产工艺中对二氧化碳的充入量有着较为严格的要求，传统的人工充气方式难以达到其精度要求；另外，由于YAG晶体生长工艺的需求，生产过程中的充气步骤很多，而且充气的时间也不固定，依靠现有的充气方式不仅工序复杂、操作难度大，而且充气的精度较低，会直接影响到YAG晶体的最终质量，因此这种充气方式有待改进。

实用新型内容

针对现有的充气操作工序复杂、操作难度大，而且充气的精度较低的问题，本实用新型的目的在于提供一种用于制备YAG晶体的自动充气系统，利用电气控制原理并将相关设备与原有充气环节涉及到的设备相结合，从而将传统的依靠人工经验的充气操作转化为自动化操作，工作过程安全可靠，简化了操作步骤，降低了操作难度，而且充气精度更高，满足YAG晶体生长的工业化及生产自动化需求。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种用于制备YAG晶体的自动充气系统，用于向炉体内充气，所述炉体连通氩气管路和二氧化碳管路，还包括控制电路和设置于氩气管路上的氩气电磁阀以及设置于二氧化碳管路上的二氧化碳电磁阀，所述控制电路分别与氩气电磁阀和二氧化碳电磁阀电连接并控制氩气电磁阀和二氧化碳电磁阀的开闭。

通过采用上述技术方案，氩气管路和二氧化碳管路上均设置有电磁阀，利用电磁阀的开闭即可实现向炉体内通入氩气或二氧化碳；而氩气管路和二氧化碳管路上的电磁阀的开闭均由控制电路进行控制，简化了工人的操作步骤，降低了操作难度，实现了自动化控制；而且电磁阀反应灵敏，能迅速导通或切断氩气管路和二氧化碳管路，从而使得充气系统具有控制及时、反应灵敏的特点，避免了人为因素的影响，大大提高了向炉体内通气时的精度，进而提高了最终生成的YAG晶体的质量。

本实用新型进一步设置为：所述炉体上设置有用于检测炉体内真空度的真空压力表，所述真空压力表与控制电路电连接。

本实用新型进一步设置为：所述真空压力表内部设置有常闭开关，所述常闭开关在压力达到设定值时断开，所述控制电路包括用于控制氩气电磁阀开闭的氩气控制电路，所述氩气控制电路包括串联设置的常闭开关和充气开关，所述常闭开关和充气开关均闭合时氩气电磁阀的通电回路导通。

本实用新型进一步设置为：还包括接触器，所述接触器的第一常开触点串联于氩气电磁阀与电源之间，所述接触器的第二常开触点与充气开关并联，所述充气开关为按钮开关。

本实用新型进一步设置为：所述控制电路还包括用于控制二氧化碳电磁阀开闭的二氧化碳控制电路，所述二氧化碳控制电路与氩气电磁阀的通电回路并联。

本实用新型进一步设置为：所述二氧化碳控制电路包括时间继电器，所述时间继电器的延时动作触点串联于二氧化碳电磁阀与电源之间。

本实用新型进一步设置为：所述时间继电器为断电延时继电器且所述时间继电器的延时动作触点为常开触点。

本实用新型进一步设置为：还包括流量计，所述氩气电磁阀与炉体之间设置有氩气流量计，所述二氧化碳电磁阀与炉体之间设置有二氧化碳流量计。

本实用新型进一步设置为：所述时间继电器为计时时间可调节的时间继电器，所述时间继电器的计时时间根据二氧化碳流量计的流量进行调节。

本实用新型进一步设置为：所述流量计与炉体之间设置有充气阀门，所述充气阀门与流量计之间设置有三通管，通过所述三通管向多个炉体充气。

综上所述，本实用新型实现的有益效果如下：

（1）通过控制电路来控制真空电磁阀的开闭，进而控制氩气管路和二氧化碳管路通断，并以此来实现向炉体内通入氩气或二氧化碳；控制电路的使用，简化了工人的操作步骤，降低了操作难度，实现了自动化控制；

（2）电磁阀反应灵敏，能迅速导通或切断氩气管路和二氧化碳管路，使得充气系统具有控制及时、反应灵敏的特点，避免了人为因素的影响，大大提高了向炉体内通气时的精度，进而提高了最终生成的YAG晶体的质量；

（3）采用工业上常用的继电器、接触器以及时间继电器来构建控制电路，不仅技术成熟、可靠性高，而且价格相对较低、经济性好。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型背景技术中现有充气设备的管路连接示意图；

图2为本实用新型中自动充气系统的控制原理示意图。

图中：

1、炉体；11、真空压力表；2、氩气气瓶；3、二氧化碳气瓶；401、氩气减压阀；402、二氧化碳减压阀；5、充气阀门；601、氩气电磁阀；602、二氧化碳电磁阀；701、氩气流量计；702、二氧化碳流量计。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。需要说明的是，本实用新型中的实施例及实施例中所涉及的特征在不冲突的情况下可以相互组合。基于本实用新型中的实施例，本领域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，都属于本实用新型保护的范围。

为了易于说明，本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”、“底部”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申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如附图1和附图2所示，一种用于制备YAG晶体的自动充气系统，用于向炉体1内充气，上述自动充气系统包括流量计和控制电路。

炉体1作为反应容器，用于容纳YAG原料并最终生成YAG晶体，炉体1上设置有用于检测炉体1内真空度的真空压力表11，炉体1同时与氩气管路和二氧化碳管路连通。

本实施例中的自动充气系统还包括安装在二氧化碳管路上的二氧化碳电磁阀602和安装在氩气管路上的氩气电磁阀601，其中，二氧化碳电磁阀602和氩气电磁阀601均为真空电磁阀。

流量计包括安装在二氧化碳管路上的二氧化碳流量计702和安装在氩气管路上的氩气流量计701。

氩气管路上设置有依次连通的氩气气瓶2、氩气减压阀401、氩气电磁阀601与氩气流量计701；二氧化碳管路上设置有依次连通的二氧化碳气瓶3、二氧化碳减压阀402、二氧化碳电磁阀602与二氧化碳流量计702。

控制电路包括用于控制氩气电磁阀601开闭的氩气控制电路以及用于控制二氧化碳电磁阀602开闭的二氧化碳控制电路。

在本实施例中，真空压力表11选用机械开关式的真空压力表11；真空压力表11与控制电路电连接。真空压力表11内部设置有触点式常闭开关SB1，常闭开关SB1在炉体1内的压力达到设定值时会自动断开。在本实施例中，真空压力表11的气压值设定为-0.01Mpa。

氩气控制电路接入220V交流电，电路中接触器选用交流接触器KM。氩气控制电路设置有交流接触器KM、熔断器FU以及串联设置的常闭开关SB1和充气开关SB2。

在本实施例中，为便于区分同一接触器或继电器的线圈与其对应的多个常开触点或常闭触点，特此规定：交流接触器KM的线圈符号为KM1，交流接触器KM的第一常开触点的符号为KM11，交流接触器KM的第二常开触点的符号为KM12；时间继电器的线圈符号为KT1，时间继电器的常开触点的符号为KT11。

熔断器FU与常闭开关SB1、充气开关SB2以及交流接触器线圈KM1串联设置，常闭开关SB1和充气开关SB2均闭合时氩气电磁阀601的通电回路才能导通。

交流接触器KM的第一常开触点KM11串联于氩气电磁阀601与电源之间，当第一常开触点KM11闭合时，氩气电磁阀601的通电回路导通，氩气电磁阀601打开。

交流接触器KM的第二常开触点KM12与充气开关SB2并联，充气开关SB2为按钮开关，当充气开关SB2按下后，氩气控制电路中的交流接触器KM的线圈KM1通电，交流接触器KM的第二常开触点KM12闭合，形成自锁。

二氧化碳控制电路与氩气电磁阀601的通电回路并联，二氧化碳控制电路包括时间继电器KT，时间继电器KT的延时动作触点串联于二氧化碳电磁阀602与电源之间。

在本实施例中，时间继电器KT为断电延时继电器，且优选为计时时间可调节的断电延时继电器。时间继电器KT的线圈KT1与氩气电磁阀601并联，当氩气电磁阀601断电关闭时，时间继电器KT的线圈KT1同时断电。

时间继电器KT的延时动作触点为常开触点KT11，当时间继电器KT断电后，常开触点KT11闭合且延时断开，在常开触点KT11延时断开的期间内二氧化碳电磁阀602通电打开。

时间继电器KT的计时时间是根据二氧化碳流量计702的流量来进行调节的。在本实施例中，氩气流量计701的流量设定为15L/min，二氧化碳流量计702的流量设定为3L/min，根据实际生产工艺对二氧化碳量的需求，时间继电器KT的计时时间设定为20秒。氩气减压阀401和二氧化碳减压阀402的低压端均设定为0.2Mpa。

流量计与炉体1之间设置有充气阀门5，用于控制气体进入炉体1，是气体进入炉体1的最后一道阀门。在一些其他优选实施例中，充气系统可为多个炉体1充气，即在每个炉体1对应的充气阀门5与流量计之间安装三通管，通过三通管与不同炉体1对应的充气阀门5配合实现向多个炉体1充气。

上述实施例的实施原理为：

在自动充气系统首次使用或检修调整后，需要对系统进行预设操作：首先打开氩气气瓶2和二氧化碳气瓶3，将氩气减压阀401和二氧化碳减压阀402的低压端调至合适数值，真空压力表11的气压值设定为合适数值，选定氩气流量计701的流量和二氧化碳流量计702的流量，并根据二氧化碳流量计702的流量设定时间继电器KT的计时时间；

设定完毕后，当需要充气时，按下充气开关SB2，氩气控制电路中的交流接触器KM的线圈KM1通电，交流接触器KM的第二常开触点KM12闭合，形成自锁，松开充气开关SB2后线圈KM1仍持续通电；同时，第一常开触点KM11闭合，氩气电磁阀601的通电回路导通，氩气电磁阀601打开，氩气通入炉体1内。随着氩气的通入，当炉体1内压力达到真空压力表11设定的气压值后，真空压力表11内部设置的触点式常闭开关SB1自动断开，使得氩气控制电路中的交流接触器KM的线圈KM1断电，氩气电磁阀601断电，氩气停止通入；

线圈KM1断电的同时，时间继电器KT的线圈KT1同时断电，时间继电器KT的常开触点KT11瞬间闭合且延时断开，在常开触点KT11延时断开的期间内二氧化碳电磁阀602通电打开，二氧化碳通入炉体1内。当时间继电器KT计时结束，常开触点KT11断开，二氧化碳电磁阀602断电关闭，二氧化碳停止通入。至此，充气系统完成全部充气过程，所有开关、继电器和接触器已经复位为初始状态，随时可进行下一次充气。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种用于制备YAG晶体的自动充气系统，用于向炉体内充气，所述炉体连通氩气管路和二氧化碳管路，其特征在于，还包括控制电路和设置于氩气管路上的氩气电磁阀以及设置于二氧化碳管路上的二氧化碳电磁阀，所述控制电路分别与氩气电磁阀和二氧化碳电磁阀电连接并控制氩气电磁阀和二氧化碳电磁阀的开闭。

2.根据权利要求1所述的一种用于制备YAG晶体的自动充气系统，其特征在于，所述炉体上设置有用于检测炉体内真空度的真空压力表，所述真空压力表与控制电路电连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于制备YAG晶体的自动充气系统，其特征在于，所述真空压力表内部设置有常闭开关，所述常闭开关在压力达到设定值时断开，所述控制电路包括用于控制氩气电磁阀开闭的氩气控制电路，所述氩气控制电路包括串联设置的常闭开关和充气开关，所述常闭开关和充气开关均闭合时氩气电磁阀的通电回路导通。

4.根据权利要求3所述的一种用于制备YAG晶体的自动充气系统，其特征在于，还包括接触器，所述接触器的第一常开触点串联于氩气电磁阀与电源之间，所述接触器的第二常开触点与充气开关并联，所述充气开关为按钮开关。

5.根据权利要求3所述的一种用于制备YAG晶体的自动充气系统，其特征在于，所述控制电路还包括用于控制二氧化碳电磁阀开闭的二氧化碳控制电路，所述二氧化碳控制电路与氩气电磁阀的通电回路并联。

6.根据权利要求5所述的一种用于制备YAG晶体的自动充气系统，其特征在于，所述二氧化碳控制电路包括时间继电器，所述时间继电器的延时动作触点串联于二氧化碳电磁阀与电源之间。

7.根据权利要求6所述的一种用于制备YAG晶体的自动充气系统，其特征在于，所述时间继电器为断电延时继电器且所述时间继电器的延时动作触点为常开触点。

8.根据权利要求6所述的一种用于制备YAG晶体的自动充气系统，其特征在于，还包括流量计，所述氩气电磁阀与炉体之间设置有氩气流量计，所述二氧化碳电磁阀与炉体之间设置有二氧化碳流量计。

9.根据权利要求8所述的一种用于制备YAG晶体的自动充气系统，其特征在于，所述时间继电器为计时时间可调节的时间继电器，所述时间继电器的计时时间根据二氧化碳流量计的流量进行调节。

10.根据权利要求8所述的一种用于制备YAG晶体的自动充气系统，其特征在于，所述流量计与炉体之间设置有充气阀门，所述充气阀门与流量计之间设置有三通管，通过所述三通管向多个炉体充气。