本發(fā)明涉及藍(lán)寶石制備設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種晶體生長(zhǎng)爐加熱器以及藍(lán)寶石晶體生長(zhǎng)爐。

背景技術(shù)：

藍(lán)寶石即AL₂0₃單晶體，具有熔點(diǎn)高、硬度高、導(dǎo)熱性好、透過(guò)光波段寬、電絕緣性好、耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿腐蝕等特點(diǎn)，因此作為重要的技術(shù)晶體材料，被廣泛應(yīng)用在國(guó)防、軍事、科研等一系列高科技技術(shù)領(lǐng)域，同時(shí)在民用工業(yè)上也有大量的應(yīng)用，如發(fā)光二極管、微電子電路、光學(xué)傳感性、光波導(dǎo)器件及LED節(jié)能領(lǐng)域。。

隨著技術(shù)進(jìn)步，人工生產(chǎn)藍(lán)寶石晶體的方法越來(lái)越多，但無(wú)論哪一種好方法，只有達(dá)到藍(lán)寶石晶體的長(zhǎng)晶溫度，藍(lán)寶石晶體才能生長(zhǎng)，然而現(xiàn)有的很多長(zhǎng)晶爐加熱元件結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，若要使?fàn)t內(nèi)達(dá)到2000多度的高溫，保證藍(lán)寶石晶體生長(zhǎng)的溫度，就得不停的大功率加熱，對(duì)電的消耗巨大，能源浪費(fèi)嚴(yán)重。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為解決上述技術(shù)問(wèn)題的不足，提供一種晶體生長(zhǎng)爐加熱器以及藍(lán)寶石晶體生長(zhǎng)爐，晶體生長(zhǎng)爐內(nèi)的加熱器可靈活調(diào)節(jié)，并且通過(guò)換熱器可將坩堝冷卻循環(huán)水的熱量重新利用，用于爐體內(nèi)部的保溫。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題的不足，所采用的技術(shù)方案是：一種晶體生長(zhǎng)爐加熱器，包括環(huán)形基筒、加熱環(huán)以及用于驅(qū)動(dòng)基筒上下移動(dòng)的電機(jī)，加熱環(huán)設(shè)置在環(huán)形基筒的內(nèi)壁上，且加熱環(huán)通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與爐體外部的加熱元件電源和控制器連接，所述爐體的爐蓋上對(duì)稱(chēng)設(shè)置有兩個(gè)電機(jī)，電機(jī)與控制器通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接，電機(jī)的輸出軸上繞設(shè)有提拉線(xiàn)，提拉線(xiàn)的下端穿過(guò)爐體并與環(huán)形基筒的上端固定連接。

作為本發(fā)明一種晶體生長(zhǎng)爐加熱器的進(jìn)一步改進(jìn)：所述提拉線(xiàn)上設(shè)置有溫度傳感器，溫度傳感器通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與控制器連接。

一種藍(lán)寶石晶體生長(zhǎng)爐，包括上述的生長(zhǎng)爐加熱器。

作為上述一種藍(lán)寶石晶體生長(zhǎng)爐的進(jìn)一步優(yōu)化：生長(zhǎng)爐包括爐體、坩堝、冷卻器和換熱器，所述爐體的內(nèi)壁和底壁上均設(shè)置有隔熱層，爐體的側(cè)壁上部設(shè)置有用于向爐體內(nèi)部充入惰性保護(hù)氣的進(jìn)氣孔，爐體的側(cè)壁下部設(shè)置有用于抽真空的排氣孔，所述坩堝設(shè)置在爐體內(nèi)部，爐體的頂部中心位置設(shè)置可供拉晶桿穿過(guò)的通孔，拉晶桿的下端穿過(guò)該通孔并置于坩堝上方，且拉晶桿的下端端頭設(shè)置有籽晶；

所述坩堝的底部設(shè)置有冷卻組件，冷卻組件包括與坩堝底部緊密貼合的水冷盤(pán)以及用于支撐水冷盤(pán)的支桿，水冷盤(pán)的內(nèi)部盤(pán)設(shè)有水冷管，爐體的底部對(duì)應(yīng)支桿的下端處設(shè)置有管道口，所述支桿為中空桿體，水冷管的進(jìn)水端和出水端均穿過(guò)支桿內(nèi)部并置于爐體外；所述水冷管的出水端連接有排水管，排水管的尾端分為兩根支管，其中一根支管連接至換熱器的循環(huán)水流道進(jìn)口，另外一根支管連接至冷卻器的進(jìn)水口，且兩根支管上均設(shè)置有流量控制閥，流量控制閥通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與控制器連接，換熱器的循環(huán)水流道出口和冷卻器的出水口通過(guò)管道匯集后經(jīng)進(jìn)水管連接至水冷管的進(jìn)水端，所述換熱器的保護(hù)氣流道進(jìn)口連接至供氣系統(tǒng)，換熱器的保護(hù)氣流道出口連接至爐體上的進(jìn)氣孔；

所述加熱系統(tǒng)包括環(huán)形基筒、加熱環(huán)以及用于驅(qū)動(dòng)基筒上下移動(dòng)的電機(jī)，環(huán)形基筒罩設(shè)在坩堝的外部，加熱環(huán)設(shè)置在環(huán)形基筒的內(nèi)壁上，且加熱環(huán)通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與爐體外部的加熱元件電源和控制器連接，所述爐體的爐蓋上對(duì)稱(chēng)設(shè)置有兩個(gè)電機(jī)，電機(jī)與控制器通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接，電機(jī)的輸出軸上繞設(shè)有提拉線(xiàn)，提拉線(xiàn)的下端穿過(guò)爐體并與環(huán)形基筒的上端固定連接。

作為上述藍(lán)寶石晶體生長(zhǎng)爐的進(jìn)一步優(yōu)化：所述爐體的側(cè)壁還開(kāi)設(shè)有觀察窗。

作為上述藍(lán)寶石晶體生長(zhǎng)爐的進(jìn)一步優(yōu)化：所述隔熱層的材質(zhì)為氧化鋯。

有益效果

一、本發(fā)明的晶體生長(zhǎng)爐加熱器以及藍(lán)寶石晶體生長(zhǎng)爐具有低能耗的優(yōu)點(diǎn)，晶體生長(zhǎng)爐內(nèi)的加熱器可靈活調(diào)節(jié)，不需要完全包裹坩堝的加熱元件，但是通過(guò)加熱器的不斷移動(dòng)，就能夠保證坩堝達(dá)到所需的長(zhǎng)晶溫度，另外本發(fā)明的晶體生長(zhǎng)爐還配有換熱器，換熱器用于保護(hù)氣和冷卻循環(huán)水之間的熱量交換，利用冷卻循環(huán)水的熱量使充入爐體內(nèi)的保護(hù)氣升溫，帶有一定溫度的保護(hù)氣進(jìn)入爐體內(nèi)，能進(jìn)一步提高爐內(nèi)的保溫效果，實(shí)現(xiàn)了坩堝冷卻循環(huán)水熱量的重新利用；

二、本發(fā)明的藍(lán)寶石晶體生長(zhǎng)爐還具有可智能調(diào)節(jié)的循環(huán)水冷卻器，冷卻器的冷卻管道進(jìn)水端設(shè)置分流調(diào)節(jié)閥，出水端設(shè)置溫度傳感器，根據(jù)溫度傳感器的反饋調(diào)節(jié)分流調(diào)節(jié)閥，控制需要冷卻的水走直流管或者螺旋管，使出水口流出的水再要求溫度下，有利于維持藍(lán)寶石晶體生長(zhǎng)爐的冷卻系統(tǒng)的穩(wěn)定性和冷卻效果。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明晶體生長(zhǎng)爐加熱器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明藍(lán)寶石晶體生長(zhǎng)爐的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明冷卻器中冷卻管道與分流器和匯流器的連接意圖；

圖4是本發(fā)明冷卻器中分流器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明冷卻器中匯流器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明冷卻器的外部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)記：1、爐體，2、坩堝，3、冷卻器，4、換熱器，5、隔熱層，6、進(jìn)氣孔，7、排氣孔，8、拉晶桿，9、籽晶,10、水冷盤(pán)，11、支桿，12、水冷管，13、排水管，14、流量控制閥，15、進(jìn)水管，16、環(huán)形基筒，17、加熱環(huán)，18、電機(jī)，19、提拉線(xiàn)，20、箱體，21、分流器，22、匯流器，23、直流管，24、螺旋管。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

如圖1所示：一種晶體生長(zhǎng)爐加熱器，包括環(huán)形基筒16、加熱環(huán)17以及用于驅(qū)動(dòng)基筒上下移動(dòng)的電機(jī)18，環(huán)形基筒16罩設(shè)在坩堝2的外部，加熱環(huán)17設(shè)置在環(huán)形基筒16的內(nèi)壁上，且加熱環(huán)17通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與爐體1外部的加熱元件電源和控制器連接，所述爐體1的爐蓋上對(duì)稱(chēng)設(shè)置有兩個(gè)電機(jī)18，電機(jī)18與控制器通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接，電機(jī)18的輸出軸上繞設(shè)有提拉線(xiàn)19，提拉線(xiàn)19的下端穿過(guò)爐體1并與環(huán)形基筒16的上端固定連接。提拉線(xiàn)19上設(shè)置有溫度傳感器，溫度傳感器通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與控制器連接。

圖2所示：一種藍(lán)寶石晶體生長(zhǎng)爐，包括爐體1、坩堝2、加熱器、冷卻器3、換熱器4和控制器，加熱器用于爐體1內(nèi)部的加熱，冷卻器3用于冷卻循環(huán)水，換熱器4具有可進(jìn)行熱交換的循環(huán)水流道和保護(hù)氣流道，所述爐體1的側(cè)壁還開(kāi)設(shè)有觀察窗。所述爐體1的內(nèi)壁和底壁上均設(shè)置有隔熱層5，隔熱層5的材質(zhì)為氧化鋯。爐體1的側(cè)壁上部設(shè)置有用于向爐體1內(nèi)部充入惰性保護(hù)氣的進(jìn)氣孔6，爐體1的側(cè)壁下部設(shè)置有用于抽真空的排氣孔7，所述坩堝2設(shè)置在爐體1內(nèi)部，爐體1的頂部中心位置設(shè)置可供拉晶桿8穿過(guò)的通孔，拉晶桿8的下端穿過(guò)該通孔并置于坩堝2上方，且拉晶桿8的下端端頭設(shè)置有籽晶9。所述坩堝2的底部設(shè)置有冷卻組件，冷卻組件包括與坩堝2底部緊密貼合的水冷盤(pán)10以及用于支撐水冷盤(pán)10的支桿11，水冷盤(pán)10的內(nèi)部盤(pán)設(shè)有水冷管12，爐體1的底部對(duì)應(yīng)支桿11的下端處設(shè)置有管道口，所述支桿11為中空桿體，水冷管12的進(jìn)水端和出水端均穿過(guò)支桿11內(nèi)部并置于爐體1外；所述水冷管12的出水端連接有排水管13，排水管13的尾端分為兩根支管，其中一根支管連接至換熱器4的循環(huán)水流道進(jìn)口，另外一根支管連接至冷卻器3的進(jìn)水口，且兩根支管上均設(shè)置有流量控制閥14，流量控制閥14通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與控制器連接，換熱器4的循環(huán)水流道出口和冷卻器3的出水口通過(guò)管道匯集后經(jīng)進(jìn)水管15連接至水冷管12的進(jìn)水端，所述換熱器4的保護(hù)氣流道進(jìn)口連接至供氣系統(tǒng)，換熱器4的保護(hù)氣流道出口連接至爐體1上的進(jìn)氣孔6。

如圖3-6所示：為本發(fā)明中冷卻器的具體結(jié)構(gòu)，所述所述冷卻器包括箱體20、分流器21、匯流器22和三組平行設(shè)置的冷卻管道，分流器21和匯流器22分別設(shè)置在箱體20相對(duì)的兩端，分流器21包括前表面設(shè)置的一個(gè)進(jìn)水口和后表面設(shè)置的三組分流口，每組分流口包括兩個(gè)通水口，分流器21的每一組分流口都設(shè)置一個(gè)分流調(diào)節(jié)閥，且分流調(diào)節(jié)閥與控制器通過(guò)線(xiàn)路控制連接，匯流器22包括前表面設(shè)置的三組匯流口和后表面設(shè)置的一個(gè)出水口，每組匯流口包括兩個(gè)通水口，匯流器22的出水口處設(shè)置有溫度傳感器，且溫度傳感器與控制器通過(guò)線(xiàn)路控制連接，所述冷卻管道包括直流管23和螺旋管24，直流管23設(shè)置在螺旋管24的螺旋中心，冷卻管道的前端通過(guò)分流調(diào)節(jié)閥與分流器21連接，末端與匯流器22的匯流口連接。

冷卻器中的溫度傳感器用于檢測(cè)匯流器的出水口排出水的溫度，通過(guò)設(shè)定對(duì)比值，當(dāng)感應(yīng)到的溫度低于設(shè)定值時(shí)指示燈為綠色，說(shuō)明冷卻效果符合要求，感應(yīng)到的溫度值高于設(shè)定值時(shí)說(shuō)明冷卻水未達(dá)到需求的溫度，需要調(diào)節(jié)分流調(diào)節(jié)閥，使冷卻水得到更充分的冷卻，操作臺(tái)上的控制器設(shè)有手動(dòng)工作模式和自動(dòng)工作模式兩種，自動(dòng)工作模式下分流調(diào)節(jié)閥根據(jù)溫度傳感器的反饋進(jìn)行智能調(diào)節(jié)，手動(dòng)工作模式可根據(jù)操作臺(tái)上的指示燈情況人工調(diào)節(jié)分流調(diào)節(jié)閥的工作情況，自動(dòng)工作模式用于正常情況，手動(dòng)工作模式用于冷卻系統(tǒng)冷卻效果不穩(wěn)定，內(nèi)部出現(xiàn)故障或維修時(shí)的調(diào)節(jié)等突發(fā)狀況。通過(guò)傳感器進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)，設(shè)置自動(dòng)工作模式和手動(dòng)工作模式，可應(yīng)對(duì)使用中遇見(jiàn)的多種狀況，可以大大減少冷卻系統(tǒng)的冷卻水的儲(chǔ)備量，對(duì)冷卻系統(tǒng)的冷卻工作有很大的幫助。

以上說(shuō)明對(duì)本發(fā)明而言只是說(shuō)明性的，而非限制性的，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解，在不脫離權(quán)利要求所限定的精神和范圍的情況下，可作出許多修改、變化或等效，但都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。