一种晶体生长炉观察窗的挡板装置的制作方法

1.本实用新型涉及晶体生长技术领域，尤其是一种晶体生长炉观察窗的挡板装置，其中，观察窗用于观察晶体的生长过程。


背景技术：

2.由于晶体生长周期比较长（约2周），在晶体生长过程中，随着生长时间的增加，晶体生长炉内的挥发物就会在观察窗处越聚越多，挥发物的增多会使观察通过观察窗观察到的晶体模糊不清，影响工艺人员对晶体直径的判断，从而影响晶体的质量。
3.现有技术中一般在晶体生长炉内设计一个观察孔挡板，来阻挡挥发物挥发到观察窗上。现有的观察窗挡板装置采用的是圆杆a加密封圈b的密封方式，如图1所示，在晶体生长的过程中，挡板c遮挡观察窗f，当需要观察晶体时，通过调节手柄h带动圆杆a将挡板c移开观察窗f。挡板c的这种运动方式具有如下缺点：第一，挡板c运动时，圆杆a与密封圈b有相对运动，平均约40分钟移动一次挡板c，又由于晶体生长过程中禁止油污进入炉体d，因此，圆杆a和密封圈b之间不能涂覆润滑油，这就导致了圆杆a与密封圈b直接磨擦，密封圈b极易损坏而引起炉体d漏气，导致空气进入到炉体d内，由于晶体生长需要在抽真空的炉体d内充入高纯氮气，晶体在高纯氮气的环境下生长，而空气进入炉体d内会使得晶体生长的质量下降；第二，由于晶体生长炉的炉体d内中心温度长期在1600℃左右，热量会随着圆杆a传到密封圈b上，加速密封圈b的老化损坏，增加了炉体d泄漏的风险。综上，现有技术中的挡板机构导致晶体生长炉的可靠性较差，每两到三个月就需要维护一次，维护成本较高。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种晶体生长炉观察窗的挡板装置，以解决现有炉体容易漏气的问题，增加晶体生长炉的可靠性，保证晶体生长质量。
5.为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：
6.一种晶体生长炉观察窗的挡板装置，包括：波纹管，连杆机构和挡板；
7.所述波纹管的一端穿入晶体生长炉的炉壁，所述波纹管的外壁与所述晶体生长炉的炉壁密封固定；
8.所述连杆机构包括驱动杆和传动机构，所述传动机构与所述挡板连接；所述驱动杆插入所述波纹管，所述驱动杆的一端与位于所述晶体生长炉外的所述波纹管一端密封固定连接，所述驱动杆的另一端伸出位于所述晶体生长炉内的所述波纹管另一端，并与位于所述晶体生长炉内的传动机构连接。
9.进一步，所述连杆机构还包括密封安装在所述波纹管另一端的固定结构，所述固定结构上开设与所述驱动杆配合的杆孔。
10.进一步，所述传动机构包括传动轴和轴承，所述传动轴的一端固定到所述晶体生长炉的炉壁上，所述轴承安装到所述传动轴上；
11.所述轴承的一侧固定连杆，所述连杆与所述驱动杆活动连接，所述轴承的另一侧与所述挡板连接。
12.进一步，所述传动轴的另一端设置用于保护所述轴承的隔热板。
13.进一步，所述挡板装置还包括：控制器，汽缸，连接所述控制器和所述汽缸的气管；所述汽缸的活塞杆沿所述驱动杆的轴线连接到所述驱动杆的一端，所述控制器用于控制气路的接通和关闭。
14.进一步，所述气管包括与所述汽缸的无杆腔连通的第一气管和与所述汽缸的杆腔连通的第二气管。
15.进一步，所述第二气管上设置阀体开关。
16.进一步，所述控制器为气动电磁阀控制器。
17.进一步，所述挡板装置还包括plc控制系统，所述plc控制系统用于控制所述气动电磁阀控制器的开启和关闭。
18.进一步，所述挡板装置还包括支架，所述支架用于支撑所述波纹管，从所述波纹管从其另一端向一端倾斜向下设置。
19.本实用新型晶体生长炉观察窗的挡板装置，通过移动驱动杆的一端，使处于晶体生长炉外部的波纹管压缩和伸展，实现对连杆机构的传动机构驱动，从而实现移开和复位观察窗处挡板的目的。波纹管的设置使晶体生长炉外部的动能传到内部的传动机构，波纹管与晶体生长炉炉壁的密封部位不会发生相对移动，波纹管与晶体生长炉具有较好的密封效果；并且波纹管本身具有较好的耐腐蚀、耐高温、耐磨损等特性，使用寿命比较长（可压缩3万次左右），这样就增加了挡板装置的可靠性。
附图说明
20.图1为背景技术中晶体生长炉观察窗的挡板装置结构示意图；
21.图2为本实用新型晶体生长炉观察窗的挡板装置结构示意图；
22.图中：
23.11—驱动杆；12—轴承；13—第一固定球；14—第二固定球；15—传动轴；16—隔热板；17—活动关节；20—波纹管；30—挡板；40—气动电磁阀控制器；50—气管；51—第一气管；52—第二气管；521—阀体开关；60—汽缸；61—无杆腔；62—杆腔；63—活塞杆；70—plc控制系统；80—支架；90—观察窗；100—晶体生长炉。
具体实施方式
24.为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的方案，下面结合本实用新型示例中的附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的示例仅仅是本实用新型的一部分示例，而不是全部的示例。基于本实用新型中的示例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施方式都应当属于本实用新型保护的范围。
25.在本实施方式的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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
理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区别类似的对象，而不能理解为特定的顺序或先后次序，应该理解这样的使用在适当情况下可以互换。
26.如图2所示的示例，提供本实用新型一种晶体生长炉观察窗的挡板装置，包括：波纹管20，连杆机构和挡板30；
27.波纹管20的一端穿入晶体生长炉100的炉壁，波纹管20的外壁与晶体生长炉100的炉壁密封固定；
28.连杆机构包括驱动杆11和传动机构，传动机构与挡板30连接；驱动杆11插入波纹管20，驱动杆11的一端与位于晶体生长炉100外的波纹管20一端密封固定连接，驱动杆11的另一端伸出位于晶体生长炉100内的波纹管20另一端，并与位于晶体生长炉100内的传动机构连接。
29.本示例晶体生长炉观察窗的挡板装置，通过移动驱动杆11的一端，使处于晶体生长炉100外部的波纹管20压缩和伸展，实现对连杆机构的传动机构驱动，从而实现移开和复位观察窗处挡板30的目的。波纹管20的设置使晶体生长炉100外部的动能传到内部的传动机构，波纹管20与晶体生长炉100炉壁的密封部位不会发生相对移动，波纹管20与晶体生长炉100具有较好的密封效果；并且波纹管20本身具有较好的耐腐蚀、耐高温、耐磨损等特性，使用寿命比较长（可压缩3万次左右），这样就增加了挡板装置的可靠性。由于传统的观察窗挡板机构，容易引起晶体生长设备漏气，可靠性低下，进而导致晶体质量的下降，本示例中的挡板装置解决了漏气问题，具有较高的可靠性，能够保证晶体的质量。
30.需要说明的是，参见图2，本示例中，驱动杆11的一端设置第一固定球13，第一固定球13与波纹管20密封固定，沿驱动杆11轴向方向移动第一固定球13即可实现挡板30的移开和复位。本示例挡板30的作用是：在不需要观察晶体时，阻止挥发物挥发到观察窗上，保持观察窗整洁干净；在需要观察晶体时，将其移开，以便通过干净的观察窗清晰地观察晶体。
31.优选地，本示例中的波纹管20采用不锈钢材质制作，使波纹管20有更长的使用寿命。
32.优选地，为了保证波纹管20在收缩和拉伸时能够均匀受力，驱动杆11的轴线与波纹管20的轴线平行设置，或者，驱动杆11的轴线与波纹管20的轴线重合。
33.在本示例中，连杆机构还包括密封安装在波纹管20另一端的固定结构，固定结构上开设与驱动杆11配合的杆孔。参见图2，在本示例中，固定结构为密封固定在波纹管20另一端的第二固定球14，第二固定球14上设置杆孔，驱动杆11能够穿过该杆孔并通过该杆孔往复运动。
34.参见图2，传动机构包括传动轴15和轴承12，传动轴15的一端固定到晶体生长炉100的炉壁上，轴承12安装到传动轴15上；轴承12的一侧固定连杆，连杆与驱动杆11活动连接，轴承12的另一侧与挡板30连接，图中，连杆与驱动杆11在活动关节17处连接，通过驱动杆11的动作通过活动关节17带动连杆动作，从而带动轴承12转动，进而带动挡板30动作。
35.需要说明的是，由于晶体生长需要在无油污的条件下进行，因此，本示例的轴承12为无油轴承。本示例的传动轴15焊接固定到晶体生长炉100的炉膛顶部。
36.在本示例中，传动轴15的另一端设置用于保护轴承12的隔热板16。参见图2，传动轴15的底端设置隔热板16，防止热量直接辐射到轴承12、传动轴15等零件上去，提高挡板装置整体的可靠性。
37.本示例的挡板装置还包括：控制器，汽缸60，连接控制器和汽缸60的气管50；汽缸60的活塞杆63沿驱动杆11的轴线连接到驱动杆11的一端，控制器用于控制气路的接通和关闭。参见图2，本示例的活塞杆63与第一固定球13连接。
38.本示例的气管50实现对气体的运输，来控制气缸60的打开或者关闭，具体地，气管50包括与汽缸60的无杆腔61连通的第一气管51和与汽缸60的杆腔62连通的第二气管52。
39.优选地，第二气管52上设置阀体开关521。阀体开关521开启程度的大小可以控制驱动气缸60的速度，根据汽缸60需要的驱动速度，可以通过多次试验来确定阀体开关521开启程度的大小。
40.当需要将遮挡观察窗90的挡板30移开时，通过控制器控制气路接通，此时，阀体开关521关闭或者开启程度较小，气体通过第一气管51进入气缸60的无杆腔61，驱动活塞杆63推动驱动杆11驱动轴承12带动挡板30移开观察窗90的下方；当需要挡板30再次遮挡观察窗90时，开启阀体开关521完全开启或者开启程度较大，气体进入汽缸60的杆腔62，使活塞杆63带动驱动杆11复位，驱动杆11通过轴承12而带动挡板30复位，完成对观察窗30再次遮挡。
41.在本示例中，控制器为气动电磁阀控制器40。
42.本示例的挡板装置还包括plc控制系统70，plc控制系统70用于控制气动电磁阀控制器40的开启和关闭。plc控制系统70上的控制程序实现对气动电磁阀控制器40的控制，从而实现对气缸60的驱动，进而实现挡板30移开观察窗90的下方和复位遮挡观察窗90。
43.本示例的挡板装置还包括支架80，支架80用于支撑波纹管20，波纹管20从其另一端向一端倾斜向下设置。波纹管20的倾斜向下设置，可以借助重力作用便于汽缸60的复位，从而便于挡板30的复位。
44.支架80可以按照图2中所示的结构进行设置，由于支架穿透晶体生产炉100，因此，需要将晶体生长炉100的炉壁与支架80的连接处进行密封处理。也可以将支架80设置成两部分，即位置晶体生长炉100内的部分和位于晶体生长炉100外的部分，该两部分协同对波纹管20进行倾斜支撑。
45.本示例挡板装置的工作过程可以是：plc控制系统70发出打开指令信号控制气动电磁阀控制器40，使气路接通，气体经过气管50使得驱动气缸60的杆腔62压缩，活塞杆63通过驱动杆11带动轴承12从而使挡板30移开观察窗90；plc控制系统70发出关闭指令信号控制气动电磁阀控制器40，使气缸60的无杆腔61恢复压缩状态，活塞杆63通过驱动杆11带动轴承12从而使挡板30复位遮挡观察窗90。
46.需要说明的是，本实用新型的挡板装置也可以设置为：汽缸60的杆腔62压缩时，挡板30复位遮挡观察窗90；汽缸60复位时，挡板30移开观察窗90。考虑到通过观察窗90对晶体观察的时间相对晶体整个生长时间较短，即大部分时间挡板30是需要复位对观察窗90进行遮挡，考虑到plc控制系统、气动电磁阀控制器40和汽缸60等机构运行的经济性，以及波纹管20的使用寿命，采用本示例的设置方式较为经济。
47.最后，可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的原理和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。