一种用于碳化硅生产的水冷设备的制作方法

1.本发明属于单晶炉换热器领域领域，具体的说是一种用于碳化硅生产的水冷设备。


背景技术：

2.现如今的碳化硅的生产一般是采用立式感应合成炉，而立式感应合成炉主要是通过中频感应加热方式，将摩尔比配比的高纯碳粉和高纯硅粉加热，加热完成后，再通过不锈钢水冷上炉室进行降温，从而形成碳化硅棒。
3.现有技术也提出一些解决方案，如公开号为cn114018072a的一项中国专利公开了一种注塑模具，包括安装于单晶炉本体中的换热器本体，所述换热器本体为铬锆铜材料制作，所述换热器本体包括外壳和内壳，所述内壳的一侧底端固定安装有进水管，所述内壳的另一侧顶端固定安装有出水管，且内壳整体成圆台形设置，所述外壳和内壳之间开设有螺旋换热腔体，由于换热器本体为铬锆铜材料制作，铬锆铜相比与世面上常用的316不锈钢有着更好的导热效果，铬锆铜材料具有优良的导电性、导热性，硬度高，耐磨抗爆，且抗裂性以及软化温度高，通过材料的改进，不仅提高了换热效率，同时提高了设备的使用寿命。
4.现有技术中通过更换材料，实现更高的热交换效率，但在通入冷却水的过程中，由于冷水流的搅动会将过多的空气带热交换器中，从而降低热交换器的热交换效率，同时冷却水会在热交换器的内壁上产生水垢，造成堵塞。
5.为此，本发明提供一种用于碳化硅生产的水冷设备。


技术实现要素：

6.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。
7.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种用于碳化硅生产的水冷设备，包括单晶炉；所述单晶炉顶部分别固连有进水管和出水管；所述单晶炉内壁固连有加热仓；所述加热仓靠近顶部的内壁固连有水冷仓；所述水冷仓内固连有环形隔板；所述环形隔板的一侧为第一环形水道，且第一环形水道与进水管连通；所述环形隔板的另一侧为第二环形水道，且第一环形水道与出水管连通；所述第一环形水道与第二环形水道于底部连通；工作时，在碳化硅形成碳化硅棒的过程中，需要先在加热仓，通过中频感应的方式加热，再通过冷却装置，最终形成碳化硅棒，在进行冷却操作时，需要使用者先通过进水管将水导入第一环形水道，再通过第一环形水道将冷却水导入第二环形水道，再通过第二环形水道将冷却水从顶部的出水管导出，由于第一环形水道位于加热仓的内侧，使得碳化硅棒在穿过水冷仓中间时，冷却水可以优先通过进水管进入第一环形水道，并对水冷仓外部周围气体的降温，再通过周围气体实现对碳化硅棒本体进行降温，进而促进碳化硅晶体的生长，并最终形成成品碳化硅棒，并从单晶炉顶部抽出。
8.优选的，所述第一环形水道顶面固连有环形蓄水管；所述环形管道的顶面与进水管连通；所述环形蓄水管的底面均匀开设有若干出水口；所述出水口内滑动连接有堵杆；所
述堵杆远离出水口的一端固连有圆形压板；所述堵杆靠近出水口的一端固连有堵头；所述圆形压板与环形蓄水管内壁之间固连有弹簧；工作时，在环形蓄水管中未通入冷却水时，弹簧处于压缩状态，并挤压圆形压板的底面，并通过圆形挡板带动堵杆和堵头，使堵头贴合在出水口的底面，并将出水口封堵，此时再向进水管通入冷却水，冷却水通过进水管导入环形蓄水管，并在环形水管中积蓄，当环形蓄水管中蓄满水后，进水管继续向环形蓄水管内输入冷却水，环形蓄水管内水压增加，并推动圆形压板向出水口运动，并进一步的压缩弹簧，同时推动堵杆，再通过堵杆带动堵头远离出水口，从而打开出水口，使得冷却水从出水口流入第一环形水道，由于有若干均匀布置的出水口，可是冷却水同时均匀的落入第一环形水道内，防止由于冷却水导入从一侧导入，而导致第一环形水道的内的冷却水的温度不均匀，进而造成碳化硅棒的生长的不均匀。
9.优选的，所述环形蓄水管底面于圆形压板对应位置固连有若干立柱；所述立柱顶面固连有第一磁铁；工作时，当环形水管内蓄满水后，会挤压圆形压板，使圆形压板向着出水口的方向运动，当圆形压板接触到立柱顶面的第一磁铁，并使圆形压板与第一磁铁吸附着在一起，防止由于进水管输送的冷却水的水压不稳定，而导致堵头不能稳定的被压离出水口，进而造成出水口的冷却水的出水量不稳定，使第一环形水道内的冷却水不能被及时被压入到第二环形水道，再由出水管排出，完成冷却水的循环，造成散热效率的下降。
10.优选的，所述堵头的顶面均匀开设有若干导流孔；所述堵头的底面开设有流道；所述流道与导流孔连通；工作时，当冷却水充满整个水冷仓时，堵头在水压的作用下远离出口，同时环形蓄水管的内的冷却水通过出水口流出，并依次通过导流孔和流道流出，防止冷却水由于堵头的阻碍，而导致冷却水的流速下降，通过导流孔和流道流出，减少对冷却水的阻碍，进而提高冷却水在水冷仓循环效率，从而提高冷却效率。
11.优选的，所述环形隔板于第一环形水道的内壁表面连接有若干导流板；且导流板均位于出水口下方；工作时，当环形蓄水管内蓄满水后，进水管继续向环形蓄水管内输入冷却水，导致环形蓄水管内的水压上升，进而推动堵头打开出水口，冷却水从出水口流出，落至导流板表面，并过导流板流向第一环形水道的侧壁，防止冷却水直接掉落在第一环形水道的底面，造成第一环形水道在开始通入冷却水时会混入大量空气，造成第一环形水道产生大量气泡和空腔，降低了散热的效率，而通过导流板导流将冷却水贴着第一环形水道的内壁滑落，减少了气泡和空腔产生数量，有助于增强水冷仓刚开始工作时的散热效率。
12.优选的，所述导流板与隔板之间转动连接，且连接处设置有扭簧；所述导流板内部固连有第二磁铁；工作时，当第一环形水道蓄满冷却水时，冷却水继续由出水口向第一环形水道水稻内导入，导流到上方的的压力增强，带动导流板向着隔板的方向转动，并最终通过第二磁铁吸附在隔板表面，从而降低冷却水流动式的阻碍，进一步提升热交换效率。
13.优选的，所述水冷仓的内侧外壁表面均匀开设有若干弧形凹槽；工作时，水冷仓内侧外壁表面的弧形凹槽增大水冷仓与内侧气体的接触面积，加快了对周围气体的降温，提高了水冷仓对碳化硅棒的冷却效果。
14.优选的，所述第一环形水道与第二环形水道的连通处的底面固连有若干成对支撑柱；两个所述支撑柱侧表面转动连接有大滚筒，连接处设置有电机，且电机输出轴与大滚筒固连；所述大滚筒表面均匀固连有毛刷；电机的连接方式为现有技术，在本实施例中不做多余赘述；工作时，当第一环形水道与第二环形水道内蓄满冷却水后，使用者可启动电机，并
通过电机带动大滚筒转动，大滚筒表面的毛刷会不断的刮刷第一环形水道与第二环形水道连通处的内壁，防止水垢在第一环形水道与第二环形水道连通处积聚，造成冷却水的流动受阻，甚至堵塞，提高了冷却水的循环效率，延长了水冷仓的使用寿命。
15.优选的，所述大滚筒表面开设有若干通孔；所述大滚筒内壁设置有若干成对支撑杆；所述支撑杆远离大滚筒内壁的一端转动连接有转轴；所述转轴的表面转动连接有储料滚筒；所述储料滚筒内设置有除垢剂，且储料滚筒表均匀开设有若干毛细孔；工作时，当冷却水从第一环形水道流动到第二环形水道时，冷却水回通过大滚筒表面的通孔进入到大滚筒内部，此时储料滚筒内部的除垢剂从毛细孔内析出，扩散至冷却水中，将冷却水的水质软化，防止第一环形水道与第二环形水道连通处的内壁上有水垢粘连，从而影响冷却水的流动，进一步提水冷仓的使用寿命降低人力清理的成本。
16.优选的，所述储料滚筒外表面固连有若干扇叶；工作时，在电机带动大滚筒转动时，也会动其中扇叶转动，使除垢剂能在大滚筒内充分的混合，进一步促进除水垢和软化冷却水的效果。
17.本发明的有益效果如下：
18.1.本发明所述的一种用于碳化硅生产的水冷设备，通过使冷却水可以优先通过进水管进入第一环形水道，并对周围气体的降温，再通过周围气体实现对碳化硅棒本体进行降温，进而促进碳化硅晶体的生长，并最终形成成品碳化硅棒，并从单晶炉顶部抽出。
19.2.本发明所述的一种用于碳化硅生产的水冷设备，通过堵杆、堵头和出水口的配合，使冷却水同时均匀的落入第一环形水道内，防止由于冷却水导入从一侧导入，而导致第一环形水道的内的冷却水的温度不均匀，进而造成碳化硅棒的生长的不均匀。
附图说明
20.下面结合附图对本发明作进一步说明。
21.图1是本发明的立体图；
22.图2是本发明的剖视图；
23.图3是本发明中水冷仓的剖视图；
24.图4是图3中a向视图；
25.图5是图3中b处局部放大图；
26.图6是本发明中大滚筒的结构示意图；
27.图7是本发明中储料滚筒的结构示意图；
28.图中：1、单晶炉；2、进水管；3、出水管；4、加热仓；5、水冷仓；6、环形隔板；7、第一环形水道；8、第二环形水道；9、环形蓄水管；10、出水口；11、堵杆；12、圆形压板；13、堵头；14、弹簧；15、立柱；16、第一磁铁；17、导流孔；18、流道；19、导流板；20、第二磁铁；21、弧形凹槽；22、大滚筒；23、支撑柱；24、毛刷；25、通孔；26、支撑杆；27、转轴；28、储料滚筒；29、除垢剂；30、毛细孔；31、扇叶。
具体实施方式
29.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。
30.实施例一
31.如图1至图3所示，本发明实施例所述的一种用于碳化硅生产的水冷设备，包括单晶炉1；所述单晶炉1顶部分别固连有进水管2和出水管3；所述单晶炉1内壁固连有加热仓4；所述加热仓4靠近顶部的内壁固连有水冷仓5；所述水冷仓5内固连有环形隔板6；所述环形隔板6的一侧为第一环形水道7，且第一环形水道7与进水管2连通；所述环形隔板6的另一侧为第二环形水道8，且第一环形水道7与出水管3连通；所述第一环形水道7与第二环形水道8于底部连通；工作时，在碳化硅形成碳化硅棒的过程中，需要先在加热仓4，通过中频感应的方式加热，再通过冷却装置，最终形成碳化硅棒，在进行冷却操作时，需要使用者先通过进水管2将水导入第一环形水道7，再通过第一环形水道7将冷却水导入第二环形水道8，再通过第二环形水道8将冷却水从顶部的出水管3导出，由于第一环形水道7位于加热仓4的内侧，使得碳化硅棒在穿过水冷仓5中间时，冷却水可以优先通过进水管2进入第一环形水道7，并对水冷仓5外部周围气体的降温，再通过周围气体实现对碳化硅棒本体进行降温，进而促进碳化硅晶体的生长，并最终形成成品碳化硅棒，并从单晶炉1顶部抽出。
32.如图3至图4所示，其中所述第一环形水道7顶面固连有环形蓄水管9；所述环形管道的顶面与进水管2连通；所述环形蓄水管9的底面均匀开设有若干出水口10；所述出水口10内滑动连接有堵杆11；所述堵杆11远离出水口10的一端固连有圆形压板12；所述堵杆11靠近出水口10的一端固连有堵头13；所述圆形压板12与环形蓄水管9内壁之间固连有弹簧14；工作时，在环形蓄水管9中未通入冷却水时，弹簧14处于压缩状态，并挤压圆形压板12的底面，并通过圆形挡板带动堵杆11和堵头13，使堵头13贴合在出水口10的底面，并将出水口10封堵，此时再向进水管2通入冷却水，冷却水通过进水管2导入环形蓄水管9，并在环形水管中积蓄，当环形蓄水管9中蓄满水后，进水管2继续向环形蓄水管9内输入冷却水，环形蓄水管9内水压增加，并推动圆形压板12向出水口10运动，并进一步的压缩弹簧14，同时推动堵杆11，再通过堵杆11带动堵头13远离出水口10，从而打开出水口10，使得冷却水从出水口10流入第一环形水道7，由于有若干均匀布置的出水口10，可是冷却水同时均匀的落入第一环形水道7内，防止由于冷却水导入从一侧导入，而导致第一环形水道7的内的冷却水的温度不均匀，进而造成碳化硅棒的生长的不均匀。
33.如图3至图4所示，其中所述环形蓄水管9底面于圆形压板12对应位置固连有若干立柱15；所述立柱15顶面固连有第一磁铁16；工作时，当环形水管内蓄满水后，会挤压圆形压板12，使圆形压板12向着出水口10的方向运动，当圆形压板12接触到立柱15顶面的第一磁铁16，并使圆形压板12与第一磁铁16吸附着在一起，防止由于进水管2输送的冷却水的水压不稳定，而导致堵头13不能稳定的被压离出水口10，进而造成出水口10的冷却水的出水量不稳定，使第一环形水道7内的冷却水不能被及时被压入到第二环形水道8，再由出水管3排出，完成冷却水的循环，造成散热效率的下降。
34.如图3至图4所示，其中所述堵头13的顶面均匀开设有若干导流孔17；所述堵头13的底面开设有流道18；所述流道18与导流孔17连通；工作时，当冷却水充满整个水冷仓5时，堵头13在水压的作用下远离出口，同时环形蓄水管9的内的冷却水通过出水口10流出，并依次通过导流孔17和流道18流出，防止冷却水由于堵头13的阻碍，而导致冷却水的流速下降，通过导流孔17和流道18流出，减少对冷却水的阻碍，进而提高冷却水在水冷仓5循环效率，从而提高冷却效率。
35.如图3和图5所示，其中所述环形隔板6于第一环形水道7的内壁表面连接有若干导流板19；且导流板19均位于出水口10下方；工作时，当环形蓄水管9内蓄满水后，进水管2继续向环形蓄水管9内输入冷却水，导致环形蓄水管9内的水压上升，进而推动堵头13打开出水口10，冷却水从出水口10流出，落至导流板19表面，并过导流板19流向第一环形水道7的侧壁，防止冷却水直接掉落在第一环形水道7的底面，造成第一环形水道7在开始通入冷却水时会混入大量空气，造成第一环形水道7产生大量气泡和空腔，降低了散热的效率，而通过导流板19导流将冷却水贴着第一环形水道7的内壁滑落，减少了气泡和空腔产生数量，有助于增强水冷仓5刚开始工作时的散热效率。
36.如图3和图5所示，其中所述导流板19与隔板之间转动连接，且连接处设置有扭簧；所述导流板19内部固连有第二磁铁20；工作时，当第一环形水道7蓄满冷却水时，冷却水继续由出水口10向第一环形水道7水稻内导入，导流到上方的的压力增强，带动导流板19向着隔板的方向转动，并最终通过第二磁铁20吸附在隔板表面，从而降低冷却水流动式的阻碍，进一步提升热交换效率。
37.如图3和图5所示，其中所述水冷仓5的内侧外壁表面均匀开设有若干弧形凹槽21；工作时，水冷仓5内侧外壁表面的弧形凹槽21增大水冷仓5与内侧气体的接触面积，加快了对周围气体的降温，提高了水冷仓5对碳化硅棒的冷却效果。
38.实施例二
39.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：所述第一环形水道7与第二环形水道8的连通处的底面固连有若干成对支撑柱23；两个所述支撑柱23侧表面转动连接有大滚筒22，连接处设置有电机，且电机输出轴与大滚筒22固连；所述大滚筒22表面均匀固连有毛刷24；电机的连接方式为现有技术，在本实施例中不做多余赘述；工作时，当第一环形水道7与第二环形水道8内蓄满冷却水后，使用者可启动电机，并通过电机带动大滚筒22转动，大滚筒22表面的毛刷24会不断的刮刷第一环形水道7与第二环形水道8连通处的内壁，防止水垢在第一环形水道7与第二环形水道8连通处积聚，造成冷却水的流动受阻，甚至堵塞，提高了冷却水的循环效率，延长了水冷仓5的使用寿命。
40.如图6至图7所示，其中所述大滚筒22表面开设有若干通孔25；所述大滚筒22内壁设置有若干成对支撑杆26；所述支撑杆26远离大滚筒22内壁的一端转动连接有转轴27；所述转轴27的表面转动连接有储料滚筒28；所述储料滚筒28内设置有除垢剂29，且储料滚筒28表均匀开设有若干毛细孔30；工作时，当冷却水从第一环形水道7流动到第二环形水道8时，冷却水回通过大滚筒22表面的通孔25进入到大滚筒22内部，此时储料滚筒28内部的除垢剂29从毛细孔30内析出，扩散至冷却水中，将冷却水的水质软化，防止第一环形水道7与第二环形水道8连通处的内壁上有水垢粘连，从而影响冷却水的流动，进一步提水冷仓5的使用寿命降低人力清理的成本。
41.如图6至图7所示，其中所述储料滚筒28外表面固连有若干扇叶31；工作时，在电机带动大滚筒22转动时，也会动其中扇叶31转动，使除垢剂29能在大滚筒22内充分的混合，进一步促进除水垢和软化冷却水的效果。
42.工作时，在碳化硅形成碳化硅棒的过程中，需要先在加热仓4，通过中频感应的方式加热，再通过冷却装置，最终形成碳化硅棒，在进行冷却操作时，需要使用者先通过进水管2将水导入第一环形水道7，再通过第一环形水道7将冷却水导入第二环形水道8，再通过
第二环形水道8将冷却水从顶部的出水管3导出，由于第一环形水道7位于加热仓4的内侧，使得碳化硅棒在穿过水冷仓5中间时，冷却水可以优先通过进水管2进入第一环形水道7，并对水冷仓5外部周围气体的降温，再通过周围气体实现对碳化硅棒本体进行降温，进而促进碳化硅晶体的生长，并最终形成成品碳化硅棒，并从单晶炉1顶部抽出。
43.在环形蓄水管9中未通入冷却水时，弹簧14处于压缩状态，并挤压圆形压板12的底面，并通过圆形挡板带动堵杆11和堵头13，使堵头13贴合在出水口10的底面，并将出水口10封堵，此时再向进水管2通入冷却水，冷却水通过进水管2导入环形蓄水管9，并在环形水管中积蓄，当环形蓄水管9中蓄满水后，进水管2继续向环形蓄水管9内输入冷却水，环形蓄水管9内水压增加，并推动圆形压板12向出水口10运动，并进一步的压缩弹簧14，同时推动堵杆11，再通过堵杆11带动堵头13远离出水口10，从而打开出水口10，使得冷却水从出水口10流入第一环形水道7，由于有若干均匀布置的出水口10，可是冷却水同时均匀的落入第一环形水道7内，防止由于冷却水导入从一侧导入，而导致第一环形水道7的内的冷却水的温度不均匀，进而造成碳化硅棒的生长的不均匀。
44.当环形水管内蓄满水后，会挤压圆形压板12，使圆形压板12向着出水口10的方向运动，当圆形压板12接触到立柱15顶面的第一磁铁16，并使圆形压板12与第一磁铁16吸附着在一起，防止由于进水管2输送的冷却水的水压不稳定，而导致堵头13不能稳定的被压离出水口10，进而造成出水口10的冷却水的出水量不稳定，使第一环形水道7内的冷却水不能被及时被压入到第二环形水道8，再由出水管3排出，完成冷却水的循环，造成散热效率的下降。
45.当冷却水充满整个水冷仓5时，堵头13在水压的作用下远离出口，同时环形蓄水管9的内的冷却水通过出水口10流出，并依次通过导流孔17和流道18流出，防止冷却水由于堵头13的阻碍，而导致冷却水的流速下降，通过导流孔17和流道18流出，减少对冷却水的阻碍，进而提高冷却水在水冷仓5循环效率，从而提高冷却效率。
46.当环形蓄水管9内蓄满水后，进水管2继续向环形蓄水管9内输入冷却水，导致环形蓄水管9内的水压上升，进而推动堵头13打开出水口10，冷却水从出水口10流出，落至导流板19表面，并过导流板19流向第一环形水道7的侧壁，防止冷却水直接掉落在第一环形水道7的底面，造成第一环形水道7在开始通入冷却水时会混入大量空气，造成第一环形水道7产生大量气泡和空腔，降低了散热的效率，而通过导流板19导流将冷却水贴着第一环形水道7的内壁滑落，减少了气泡和空腔产生数量，有助于增强水冷仓5刚开始工作时的散热效率。
47.当第一环形水道7蓄满冷却水时，冷却水继续由出水口10向第一环形水道7水稻内导入，导流到上方的的压力增强，带动导流板19向着隔板的方向转动，并最终通过第二磁铁20吸附在隔板表面，从而降低冷却水流动式的阻碍，进一步提升热交换效率。
48.水冷仓5内侧外壁表面的弧形凹槽21增大水冷仓5与内侧气体的接触面积，加快了对周围气体的降温，提高了水冷仓5对碳化硅棒的冷却效果。
49.当第一环形水道7与第二环形水道8内蓄满冷却水后，使用者可启动电机，并通过电机带动大滚筒22转动，大滚筒22表面的毛刷24会不断的刮刷第一环形水道7与第二环形水道8连通处的内壁，防止水垢在第一环形水道7与第二环形水道8连通处积聚，造成冷却水的流动受阻，甚至堵塞，提高了冷却水的循环效率，延长了水冷仓5的使用寿命。
50.当冷却水从第一环形水道7流动到第二环形水道8时，冷却水回通过大滚筒22表面
的通孔25进入到大滚筒22内部，此时储料滚筒28内部的除垢剂29从毛细孔30内析出，扩散至冷却水中，将冷却水的水质软化，防止第一环形水道7与第二环形水道8连通处的内壁上有水垢粘连，从而影响冷却水的流动，进一步提水冷仓5的使用寿命降低人力清理的成本。
51.在电机带动大滚筒22转动时，也会动其中扇叶31转动，使除垢剂29能在大滚筒22内充分的混合，进一步促进除水垢和软化冷却水的效果。
52.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。
53.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。
54.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。