一种检测砂浆沉积速率的装置制造方法
【专利摘要】本发明一种检测砂浆沉积速率的装置，包括测量筒、红外检测仪和驱动装置；所述驱动装置与所述红外检测仪驱动连接，所述红外检测仪能够上下平移；红外检测仪和驱动装置均与中央处理器相连；所述红外检测仪包括红外发射端和红外接收端，红外发射端和红外接收端处于同一水平面且二者之间的距离不小于测量筒外径。本发明使用红外检测仪对切割液的沉积层和清液层分界面进行检测记录，实现了检测自动化，提高了检测稳定性，降低了人力成本，避免了因测量人员长时间守候困乏等出现的记录错误。
【专利说明】一种检测砂浆沉积速率的装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及光伏领域，特别涉及用于检测切割液中砂浆沉积速率的一种检测砂浆沉积速率的装置。
【背景技术】
[0002]光伏行业中硅材料晶片的切割采用多线切割技术。其原理为:超精细切割钢丝高速运转，带动附着于钢丝上的由碳化硅刃料和聚乙二醇配成的砂浆(即切割液)，使碳化硅刃料紧压在待切割的硅块表面，在钢丝的高速运转下，碳化硅颗粒的坚硬特性和锋利菱角将硅块表面磨削，从而逐步将整个硅棒截断。
[0003]目前市场上广泛使用的大部分是水溶性切割液，其主要成分为聚乙二醇(PEG)，其它成分有表面活性剂、螯合剂、渗透剂、粘度调节剂、抗氧剂及稳定剂等添加剂。PEG具有适宜的粘度、良好的流动性和热传导性，对碳化硅微粉具有良好的分散稳定性和悬浮作用；添加剂的主要作用是降低液体表面张力、提高液体的渗透性，使切削液具有良好的流动性及冷却效果，添加表面活性剂使切割过程产生的大量碎屑附着在一起，使其容易脱落清洗。
[0004]随着切割液回收技术应用，经过多次回收过程中切割液的成分逐步发生变化，累积到一定程度，除了经常会出现质量问题例如脏片、线痕片等不利情况，更严重的是成分变化后切割液对于碳化硅的悬浮能力也会随之变化，而悬浮能力则又会对硅块的切割效率和切割面的平整程度具有较大的影响。鉴于切割液在硅片切割过程具有重要作用，其质量检测尤为重要，而这也是光伏切片行业的重点。
[0005]现有对切割液的质量判定的检测项目包括常规检测及成分检测。其中常规检测包括:色泽、PH、粘度、密度、折光率、电导率、酸值、水分等使用如粘度计、酸度计、电导率仪、水分测定仪、相对密度测定仪等类似的简易设备检测，但测定结果有误差很难以其作为质量标准。而对切割液的成份行检测(如使用红外吸收光谱法对液体官能团类型定性定量测定；使用高效色谱分析检测液体主体成份的丰度)时，则要用到精密的大型设备，这又不适于中小型普通切片加工企业。
[0006]除去上述的检测，切割液还有其它补充检测指标:粘度检测。切割液的粘度(运动粘度或动力粘度)。行业内有用测量液体粘度回滞曲线的重合程度来定性判定切割液的方法。液体的粘度主要来自分子引力，温度升高，分子间的距离加大，分子引力减小，内摩擦减弱，粘度就降低；温度较低时，分子间的距离减小，分子引力增大，内摩擦增强，粘度就升高。但升温和降温过程的粘度曲线并不重合，也就是粘度随温度变化并不完全弹性恢复，主要是由大分子的驰豫和热平衡破坏引起的。但由于分子组份的多样性，切割液的粘度并不能直接判定切割液的质量。
[0007]现有技术中并未检测切割液悬浮能力的专用检测装置，现有技术中对于这个指标的检测为自然沉积方式。其具体步骤为将一定密度的砂浆(即切割液)IOOml加入量筒，自由静置，在重力作用下产生沉降，间隔固定时间，记录砂液分层后的分界线高度。通过界面高度来比较不同切割液对碳化硅的悬浮能力。最后可以根据量筒底部沉积碳化硅的团聚紧密状况判定切割液的悬浮性能。但此方法有以下不足:
1)量筒为相对敞口容器，且砂浆易于吸湿，随着水分含量增加会导致砂液的空间位阻能力降低；
2)自由沉降过程中外界温度处于变化阶段(温差可能超过10°C)，而切割液的粘度随之也处于变化阶段；
3)室温情况下，液体的相对粘度较高，自由沉降时间通常在2天以上不便于及时监控。
【发明内容】
[0008]针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种检测砂浆沉积速率的装置，在低成本的情况下实现自动记录功能，解放人力。
[0009]本发明通过如下技术方案实现:
一种检测砂浆沉积速率的装置，包括测量筒、红外检测仪和驱动装置；所述驱动装置与所述红外检测仪驱动连接，所述红外检测仪能够上下平移；红外检测仪和驱动装置均与中央处理器相连；所述红外检测仪包括红外发射端和红外接收端，红外发射端和红外接收端处于同一水平面且二者之间的距离不小于测量筒外径。
[0010]上述检测砂浆沉积速率的装置，所述红外检测仪上设有带有齿状壁的联动杆，所述驱动装置为马达，所述马达的马达轴上安装有与所述联动杆的齿状壁啮合的齿轮；所述驱动装置与所述红外检测仪的驱动连接通过马达轴上齿轮与联动杆的啮合来实现。
[0011]上述检测砂浆沉积速率的装置，还包括水浴槽，所述驱动装置固定安装在水浴槽上，所述水浴槽内设有柱状导轨，所述红外检测仪上设有与所述柱状导轨适配的孔。
[0012]上述检测砂浆沉积速率的装置，所述柱状导轨为平行设置的两根。
[0013]上述检测砂浆沉积速率的装置，所述水浴槽底部设有与测量筒直径适配的电磁搅拌底座。
[0014]上述检测砂浆沉积速率的装置，所述水浴槽内还设有与测量筒适配的支架。
[0015]上述检测砂浆沉积速率的装置，所述支架为圆筒状镂空支架，所述支架上的镂空部分至少覆盖所述红外检测仪所发生的红外线移动路径。
[0016]上述检测砂浆沉积速率的装置，所述测量筒包括筒身和盖子；筒身透明且标有起始位置；盖子上设有利于气体通过且阻止液体通过的孔。
[0017]上述检测砂浆沉积速率的装置，所述水浴槽内设有水域循环风扇。
[0018]上述检测砂浆沉积速率的装置，还包括与中央处理器连接的操作显示屏。
[0019]本发明的有益效果是:
使用红外检测仪对切割液的沉积层和清液层分界面进行检测记录，实现了检测自动化，提高了检测稳定性，降低了人力成本，避免了因测量人员长时间守候困乏等出现的记录错误。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本发明检测砂浆沉积速率的装置结构示意图。
[0021]图2为本发明测量筒的结构示意图。
[0022]上述附图中，1、红外检测仪；2、驱动装置；3、测量筒；4、水浴槽；5、操作显示屏；11、红外发射端；12、联动杆；21、马达轴；22、齿轮；31、盖子；32、起始位置；41、支架；42、电磁搅拌底座；43、水域循环风扇；44、柱状导轨。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
[0024]如图1所示，本发明提供了一种检测砂浆沉积速率的装置，包括测量筒3 (图1中未示出)、红外检测仪I和驱动装置2 ;驱动装置2与红外检测仪I驱动连接，红外检测仪I能够上下平移；红外检测仪I和驱动装置2均与中央处理器(图中未示出)相连；中央处理器根据红外检测仪I的检测结果控制驱动装置2驱动红外检测仪I上下移动。红外检测仪I呈“U”形，“U”形两臂为端部装有红外发射器的红外发射端11和端部装有红外接收器的红外接收端，红外发射器和红外接收器相对设置且互相配合。红外发射端11和红外接收端处于同一水平面且二者之间的距离不小于测量筒3外径；检测时测量筒3置于红外发射端11和红外接收端之间，红外发射端11发射的特定频率的红外线能够穿透测量筒3及筒内的清液被红外接收端接收。
[0025]图1中还示出了红外检测仪I与驱动装置2的连接方式，红外检测仪I上设有带有齿状壁的联动杆12，红外检测仪I和联动杆12相对固定，联动杆12安装于红外检测仪I的“U”形的两臂的连接处，通过这样设置，有利于红外检测仪I移动过程中处于平衡状态。驱动装置2为马达，马达的马达轴21上安装有与联动杆12的齿状壁啮合的齿轮22 ;马达轴21转动带动联动杆12上下移动从而带动红外检测仪I的上下平移，以此实现驱动连接通。而马达轴21的转动与否和转动方向又是由中央处理器根据红外检测仪I的红外接收端传递来的接收信号控制的。
[0026]图1中的检测砂浆沉积速率的装置还包括水浴槽4。驱动装置2 (即马达)固定安装在水浴槽4的侧壁上方，且由壳体包裹在相对密闭的空间内，仅有马达轴21露出空间外侦牝如此可避免水浴槽4内的水飞溅而对马达产生影响，水浴槽4内设有两根平行设置的柱状导轨44，红外检测仪I上设有与柱状导轨44适配的孔，红外检测仪I上的孔套入柱状导轨44，以限定红外检测仪I沿柱状导轨44的轴向平移。除了两根平行设置的柱状导轨44方案，本发明还可采用横截面为不为正圆的单根柱状导轨代替，同样可起到限定红外检测仪I移动轨迹的作用。
[0027]水浴槽4的作用在于给测量筒3提供一个温度可控的恒温环境，保证测量筒3中切割液的粘度不会受到温度变化的影响。为平衡水浴槽4内各部分的水温，水浴槽4内还设有水域循环风扇43。
[0028]如图1所示，为固定测量筒3以及对测量筒3内的沉积物进行电磁搅拌，水浴槽4底部设有与测量筒3直径适配的电磁搅拌底座42和与测量筒3适配的支架41。支架41为圆筒状镂空支架，支架41的镂空部分至少覆盖红外检测仪I所发生的红外线移动路径，避免支架41对于红外检测仪I的检测产生阻挡。图中所示的支架41上端为圆环，圆环与水浴槽4底通过均匀分布的四根立柱连接。电磁搅拌底座42设置于立柱之间。测量筒3(图1中未示出)装入支架的圆环内，安装后的测量筒3四周被立柱包围，位于电磁搅拌底座42上。镂空的支架41不会阻挡红外检测仪I产生的红外线，而且有利于操作人员对测量筒3内沉积状态直接观察。[0029]测量筒3的结构如图2所示，测量筒3包括筒身和盖子31 ;筒身透明且标有起始位置32 ;盖子31上设有利于气体通过且阻止液体通过的孔。盖子31上的孔阻止外界水分的进入，保证测量筒3中的砂浆相对密闭，而加热后微量气体可以通过微孔散发到空气中，保证了测量筒3内压强稳定。
[0030]图1中所示的检测砂浆沉积速率的装置，还包括与中央处理器(图中未示出)连接的操作显示屏5，用于显示测定的结果。
[0031 ] 马达、红外检测仪和中央处理器之间的走线均布设于水浴槽侧壁内部或嵌合在水浴槽侧壁外侧的沟槽内，美观简洁，又不会对操作产生阻碍。
[0032]使用上述检测砂浆沉积速率的装置来检测砂浆沉积速率的方法如下:
1、首先将待测砂浆装入测量筒中直至液面到达测量筒上的起始位置，盖上层盖子，并将测量筒放置于水浴槽内支架上固定好，水浴槽内装有足量的水；测量筒的盖子上的孔能够阻止外界水分的进入，也可保证量筒中的砂浆相对密闭，加热后微量气体可以通过孔散发到空气中，保证测量筒内压强稳定；
2、调整红外检测仪的水平高度，直至使红外发射端发射的红外线恰与测量筒的起始位置所在的水平面持平；
3、开启水浴槽底部的电磁搅拌底座，测量筒内砂浆在电磁搅拌底座的作用下搅拌，待测量筒内砂浆的温度与水浴槽内水温一致后，关闭磁搅拌装置并启动中央处理器的计时测量功能；
4、红外检测仪检测到测量筒内的当前高度为清液时，中央处理器根据红外接收端传来的信号控制马达运转，进而带动联动杆运动从而使得红外检测仪向下方水平移动；当红外检测仪检测到测量筒内的当前高度为沉积(或浊液)时，中央处理器根据红外接收端的信号控制马达停止运转，从而红外检测仪也就停止在此位置，直至砂浆中的悬浮物沉淀使当前高度的液面再次变为清液，红外检测仪才会在中央处理器的控制下再次向下移动；当30分钟内红外检测仪没有检测到当前液面发生变化(即测量筒内的砂浆已完全沉降)，蜂鸣器报警，中央处理器根据红外接收端的信号将沉积(或浊液)与上层清液的高度按照时间生成结果图像显示在操作显示屏上，一次测量结束；
5、为判定测量筒中底部碳化硅沉积物团聚的紧密程度，开启电磁搅拌底座进行二次搅拌，再次测定并根据测定结果绘制曲线。
[0033]在上述测量过程中，水浴槽内的水温处60-80°C的区间保持恒定，这样的环境温度不仅可降低切割液的粘度而加速沉降，从而较快的检测切割液悬浮性能。
[0034]上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明创造所作的举例，而并非对本发明创造【具体实施方式】的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造权利要求的保护范围之中。
【权利要求】
1.一种检测砂浆沉积速率的装置，其特征在于，包括测量筒、红外检测仪和驱动装置；所述驱动装置与所述红外检测仪驱动连接，所述红外检测仪能够上下平移；红外检测仪和驱动装置均与中央处理器相连；所述红外检测仪包括红外发射端和红外接收端，红外发射端和红外接收端处于同一水平面且二者之间的距离不小于测量筒外径。
2.根据权利要求1所述的检测砂浆沉积速率的装置，其特征在于，所述红外检测仪上设有带有齿状壁的联动杆，所述驱动装置为马达，所述马达的马达轴上安装有与所述联动杆的齿状壁啮合的齿轮；所述驱动装置与所述红外检测仪的驱动连接通过马达轴上齿轮与联动杆的啮合来实现。
3.根据权利要求1所述的检测砂浆沉积速率的装置，其特征在于，还包括水浴槽，所述驱动装置固定安装在水浴槽上，所述水浴槽内设有柱状导轨，所述红外检测仪上设有与所述柱状导轨适配的孔。
4.根据权利要求3所述的检测砂浆沉积速率的装置，其特征在于，所述柱状导轨为平行设置的两根。
5.根据权利要求3所述的检测砂浆沉积速率的装置，其特征在于，所述水浴槽底部设有与测量筒直径适配的电磁搅拌底座。
6.根据权利要求3所述的检测砂浆沉积速率的装置，其特征在于，所述水浴槽内还设有与测量筒适配的支架。
7.根据权利要求6所述的检测砂浆沉积速率的装置，其特征在于，所述支架为圆筒状镂空支架，所述支架上的镂空部分至少覆盖所述红外检测仪所发生的红外线移动路径。
8.根据权利要求1所述的检测砂浆沉积速率的装置，其特征在于，所述测量筒包括筒身和盖子；筒身透明且标有起始位置；盖子上设有利于气体通过且阻止液体通过的孔。
9.根据权利要求3所述的检测砂浆沉积速率的装置，其特征在于，所述水浴槽内设有水域循环风扇。
10.根据权利要求1-9任一所述的检测砂浆沉积速率的装置，其特征在于，还包括与中。
【文档编号】G01N15/04GK103616318SQ201310626610
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年12月2日 优先权日:2013年12月2日
【发明者】于琨, 王伟, 张兴亮 申请人:光为绿色新能源股份有限公司