CN104213187B - 一种真空检测保护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及单晶炉检测设备技术领域，旨在提供一种真空检测保护装置。该种真空检测保护装置包括触动开关和金属波纹管，触动开关和单晶炉的开路控制线路或者控制器连接，金属波纹管的一侧安装在副真空***的压力检测口上，副真空***与单晶炉的炉室相通，金属波纹管的另一侧用于和触动开关接触连通，且保证：当单晶炉内的压力为正常状态时，金属波纹管端面与触动开关接触并触发触动开关；当单晶炉内的压力为负压状态时，金属波纹管压缩，进而金属波纹管端面与触动开关脱离接触。本发明触发方式为机械式触发电子元器件，安全系数高，使用寿命长，结构简单，能够在低成本的情况下实现最理想的功能。
Description
技术领域
本发明是关于单晶炉检测设备技术领域，特别涉及一种真空检测保护装置。
背景技术
单晶炉是在惰性气体(氩气)环境中，用石墨电阻加热器将硅半导体材料溶化，用直拉法生长单晶的设备。当单晶炉工作时炉室内处于负压高温状态，如果此时误操作提升炉室，则会发生严重事故，导致设备损坏甚至人员伤亡。而目前传统的技术是通过压力测量元器件来监控炉体内部的压力，控制程序根据压力测试元器件反馈出来的炉内压力数据来限制在真空状态下所有能破坏炉内压力的炉体动作，从而保护炉内的负压状态。但是这种传统的技术措施对压力检测元器件要求非常高，其必须非常精准的反馈出炉内的压力真实值，若压力检测元器件本身出现质量问题，或是反复使用后出现老化，到达寿命极限，而继续使用的话，即会出现元器件的测量失准失效，从而控制程序出现错误判断，在炉内处于负压高温状态时，一旦出现误操作，必将造成重大损失。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种安全系数更高、使用寿命长、基本无失效情况产生的检测保护装置。为解决上述技术问题，本发明的解决方案是：
提供一种真空检测保护装置，用于监控单晶炉内的压力大小，其特征在于，包括触动开关和金属波纹管，触动开关和单晶炉的开路控制线路或者控制器连接；金属波纹管的一侧安装在副真空***的压力检测口上，副真空***与单晶炉的炉室相通，金属波纹管的另一侧用于和触动开关接触连通，且保证：当单晶炉内的压力为正常状态时(即单晶炉内压力在0.9P0≤P＜P0范围内)，金属波纹管端面与触动开关接触并触发触动开关；当单晶炉内的压力为负压状态时(即单晶炉内压力0＜P＜0.9P0范围内)，金属波纹管压缩，进而金属波纹管端面与触动开关脱离接触，其中，P0为1个标准大气压；
金属波纹管和触动开关接触连通，能产生检测信号，检测信号串入开炉控制线路或接入控制器中时，能通过开路控制线路或控制器对单晶炉进行操作；金属波纹管和触动开关脱离接触，没有检测信号串入开炉控制线路或接入控制器中时，不能通过开路控制线路或控制器对单晶炉进行操作。
作为进一步的改进，所述金属波纹管的一端面为封闭的圆形端面，圆形金属波纹管封闭的端面用于与触动开关的触发点接触；波纹管端面与触动开关触发点的距离，能通过微调触动开关的位置进行调整。
作为进一步的改进，所述金属波纹管的一端安装在副真空***的压力检测口上，且通过O形橡胶密封圈密封。
作为进一步的改进，所述金属波纹管是有弹性的材质的波纹管，包括金属材质的波纹管。
作为进一步的改进，所述金属波纹管与触动开关接触的端面为圆形，满足S＝πR2，T＝(P0-P1)×πR2；其中，S、R分别为金属波纹管和触动开关接触的圆形端面的面积和半径，T为金属波纹管和触动开关所接触的端面所受的作用力，P0为1个标准大气压，P1为单晶炉的炉内压力；设定P1＝0.9P0时，金属波纹管脱离触动开关，R选取15mm，通过计算得出T＝7.13N；
根据胡克定律T＝k×△s其中k为弹性系数，△s为金属波纹管脱离触动开关所需变形量；设定2mm＜△s≤5mm，故金属波纹管的弹性系数在1.426N/mm～3.515N/mm之间，且3.515N/mm不能取到(当△s＝2mm时，弹性系数k＝＝3.515N/mm，当△s＝5mm时，弹性系数k＝＝1.426N/mm)。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
触发方式为机械式触发电子元器件，安全系数高，使用寿命长，结构简单，能够在低成本的情况下实现最理想的功能。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的工作原理示意图。
图中的附图标记为：1触动开关；2金属波纹管；3触动开关支架；4单晶炉炉体。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
图1中的一种真空检测保护装置包括触动开关1和金属波纹管2，以及触动开关支架3，用于监控单晶炉内的压力大小，以保护单晶炉工作时内部负压高温状态的稳定。当炉室内处于负压状态时，经程序控制，单晶炉的所有操作自动锁死，操作人员无法操作所有能破坏单晶炉内负压状态的炉体动作；相反当炉室内处于正常压力值范围时，单晶炉的所有操作又自动恢复使用。
触动开关1和单晶炉的开路控制线路或者控制器连接；金属波纹管2的一端安装在副真空***的压力检测口上，且用O形橡胶密封圈密封，副真空***与单晶炉的炉室相通，金属波纹管2的另一端和触动开关1触发点接触连通，且保证：当单晶炉内的压力为正常状态时，即单晶炉内压力0.9Po≤P≤Po时，金属波纹管2能够触发触动开关1；当单晶炉内的压力为负压状态时，即单晶炉内压力0＜P＜0.9Po时，金属波纹管2能够脱离触动开关1的触发点。金属波纹管2用于和触动开关1触发点接触的端，与触动开关1的距离，能通过微调触动开关1的位置进行调整。
金属波纹管2和触动开关1的触发点接触连通，能产生检测信号，检测信号串入开炉控制线路或接入控制器中时，能通过开路控制线路或控制器对单晶炉进行操作；金属波纹管2和触动开关1脱离接触，没有检测信号串入开炉控制线路或接入控制器中时，不能通过开路控制线路或控制器对单晶炉进行操作。
如图2所示，金属波纹管2用于和触动开关1的触发点接触的端面为圆形，满足S＝πR2，T＝P0×πR2-P1×πR2；其中，S、R分别为金属波纹管2和触动开关1触发点接触的端面的圆形面积和半径，T为金属波纹管2和触动开关1的触发点接触的端面所受的作用力，P0为1个标准大气压，P1为单晶炉的炉内负压；设定当P1＝0.9P0时，金属波纹管2脱离触动开关1的触发点，R选取适中值15mm，通过计算得出T＝7.13N；
根据胡克定律T＝k×△s其中k为弹性系数，△s为金属波纹管2脱离触动开关1的触发点所需变形量；设定2mm＜△s≤5mm，当△s＝2mm时，弹性系数k＝＝3.515N/mm，当△s＝5mm时，弹性系数k＝＝1.426N/mm故金属波纹管2的弹性系数在1.426N/mm～3.515N/mm之间，且3.515N/mm不能取到。
当炉室内处于负压状态时，由于外界压强大于炉室内压强，在压强的作用下，金属波纹管2处于压缩状态，无法触发触动开关1，当前无检测信号进入开炉控制线路，所以操作人员无法操作所有能破坏炉内负压状态的炉体动作；当炉室内达到正常压力值范围内时，炉室内压强与外界压强基本一致，金属波纹管2恢复常态，其前端触发触动开关1，检测信号进入开炉控制线路，所有操作恢复使用，操作人员能进行正常的操作。
最后，需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有很多变形。例如圆形金属波纹管2可以做成其他形状，仅仅只需要改变计算波纹管受力的面积即可，亦或是将波纹管的材质更改为非金属的，有一定弹力的材料也可实现本专利的功能，本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种真空检测保护装置，用于监控单晶炉内的压力大小，其特征在于，包括触动开关和金属波纹管，触动开关和单晶炉的开路控制线路或者控制器连接；金属波纹管的一侧安装在副真空***的压力检测口上，副真空***与单晶炉的炉室相通，金属波纹管的另一侧用于和触动开关接触连通，且保证：当单晶炉内的压力为正常状态时，金属波纹管端面与触动开关接触并触发触动开关；当单晶炉内的压力为负压状态时，金属波纹管压缩，进而金属波纹管端面与触动开关脱离接触；
金属波纹管和触动开关接触连通，能产生检测信号，检测信号串入开炉控制线路或接入控制器中时，能通过开路控制线路或控制器对单晶炉进行操作；金属波纹管和触动开关脱离接触，没有检测信号串入开炉控制线路或接入控制器中时，不能通过开路控制线路或控制器对单晶炉进行操作。
2.根据权利要求1所述的一种真空检测保护装置，其特征在于，所述金属波纹管的一端面为封闭的圆形端面，圆形金属波纹管封闭的端面用于与触动开关的触发点接触；波纹管端面与触动开关触发点的距离，能通过微调触动开关的位置进行调整。
3.根据权利要求1所述的一种真空检测保护装置，其特征在于，所述金属波纹管的一端安装在副真空***的压力检测口上，且通过O形橡胶密封圈密封。
4.根据权利要求1所述的一种真空检测保护装置，其特征在于，所述金属波纹管是有弹性的材质的波纹管。
5.根据权利要求1所述的一种真空检测保护装置，其特征在于，所述金属波纹管与触动开关接触的端面为圆形，满足S＝πR2，T＝(P0-P1)×πR2；其中，S、R分别为金属波纹管和触动开关接触的圆形端面的面积和半径，T为金属波纹管和触动开关所接触的端面所受的作用力，P0为1个标准大气压，P1为单晶炉的炉内压力；设定P1＝0.9P0时，金属波纹管脱离触动开关，R选取15mm，通过计算得出T＝7.13N；
根据胡克定律T＝k×△s其中k为弹性系数，△s为金属波纹管脱离触动开关所需变形量；设定2mm＜△s≤5mm，故金属波纹管的弹性系数在1.426N/mm～3.515N/mm之间，且3.515N/mm不能取到。
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| CN104213187A CN104213187A (zh) | 2014-12-17 |
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|---|---|---|---|---|
| CN1605780A (zh) * | 2003-10-08 | 2005-04-13 | 太平洋工业株式会社 | 压力控制阀 |
| CN102242396A (zh) * | 2011-06-23 | 2011-11-16 | 西安隆基硅材料股份有限公司 | 一种单晶炉副室提升操作的自动保护方法 |
| CN204111915U (zh) * | 2014-08-21 | 2015-01-21 | 杭州慧翔电液技术开发有限公司 | 一种真空检测保护装置 |
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