Патент на изобретение №2381303
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ КРИСТАЛЛОВ ИЗ РАСТВОРОВ
(57) Реферат:
Изобретение относится к технике выращивания кристаллов из растворов солей, в частности для выращивания кристаллов группы KDP (КН2РO4), которые широко применяются для изготовления элементов нелинейной оптики. Установка содержит кристаллизационный стакан 1, крышку 2 кристаллизационного стакана, платформу 4 с затравочным кристаллом 5 и механизм герметизации затравочного кристалла. В крышке 2 выполнено эксцентрично расположенное герметично закрываемое направляющей втулкой 11 отверстие 10 для ввода механизма герметизации затравочного кристалла 5, который выполнен в виде поджимаемого к поверхности платформы 4 колпачка 6, шарнирно установленного на L-образной штанге 7, имеющей возможность перемещения соосно направляющей втулке 11. Внутри штанги 7 выполнен канал 9 для подключения полости колпачка 6 к источнику давления. Для подключения полости колпачка 6 к каналу 9 внутри L-образной штанги 7 применен гибкий шланг 12. Поджатие колпачка 6 к платформе 4 обеспечивают воздействием груза или воздействием пружины на свободный конец штанги 7. В качестве источника давления, подаваемого внутрь колпачка, используют атмосферный воздух. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.
Предлагаемое изобретение относится к технике выращивания кристаллов из растворов солей, в частности для выращивания кристаллов группы KDP (KH2PO4), которые широко применяются для изготовления элементов нелинейной оптики. Известна установка для выращивания кристаллов (патент США Таким образом, при вращении приводного элемента во вращение приходит и затравочный кристалл. До завершения процесса подготовки рабочего раствора затравочный кристалл изолирован от последнего, поскольку находится внутри выемки вала. После завершения процесса подготовки раствора вал аксиально перемещают вверх, и затравочный кристалл входит в соприкосновение с раствором, начинается рост кристалла. Недостатком известной установки является конструктивная сложность механизма герметизации затравочного кристалла и тот факт, что и после начала кристаллизации вал, снабженный выемкой, остается внутри корпуса кристаллизатора. В результате этого внутри выемки вала возможно появление паразитических кристаллов. Несомненной проблемой также является уплотнение вращающегося приводного трубчатого элемента и уплотнение аксиально перемещающегося вала. Технической задачей настоящего изобретения является изменение конструкции герметизирующего механизма и предотвращения появления паразитных кристаллов. Техническим результатом является упрощение конструкции герметизирующего узла, позволяющее удалить этот механизм из кристаллизатора после завершения цикла подготовки раствора и перед началом процесса кристаллизации, а также предотвращение образования паразитных кристаллов. Поставленная задача решается тем, что в установке для выращивания кристаллов, содержащей кристаллизационный стакан, крышку кристаллизационного стакана, платформу с затравочным кристаллом и механизм герметизации затравочного кристалла, в крышке выполнено эксцентрично расположенное герметично закрываемое направляющей втулкой отверстие для ввода механизма герметизации затравочного кристалла. Этот механизм выполнен в виде поджимаемого к поверхности платформы колпачка, шарнирно установленного на L-образной штанге, имеющей возможность перемещения соосно направляющей втулке. Внутри штанги выполнен канал для подключения полости колпачка к источнику давления. Поджатие колпачка к поверхности платформы осуществляется с помощью груза или пружины. Полость штаги может быть связана с полостью колпачка посредством гибкого шланга. Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 изображена схема установки. На фиг.2 изображена крышка для технологического отверстия. Конструкция установки раскрывается при рассмотрении схем, представленных на фиг.1 и 2. Внутри кристаллизационного стакана 1 кристаллизатора, снабженного крышкой 2 и заполненного раствором 3, размещена платформа 4, на которой установлен затравочный кристалл 5. Затравочный кристалл изолирован от раствора 3 колпачком 6 механизма герметизации, содержащего L-образную штангу 7. Колпачок 6 и штанга 7 соединены посредством шарнирного соединения 8. Внутри штанги выполнен канал 9, предназначенный для соединения полости колпачка 6 с источником давления. В крышке 2 кристаллизатора эксцентрично оси кристаллизатора выполнено технологическое отверстие 10, предназначенное для установки механизма герметизации внутрь корпуса кристаллизатора. Штанга 7 проходит сквозь направляющую втулку 11, которая закрывает технологическое отверстие 10 в период подготовки установки к пуску. Полость колпачка гидравлически соединяется с полостью канала 9 внутри штанги 7, например, посредством гибкого шланга 12. Поджатие колпачка 6 к поверхности платформы обеспечивается устройством 13. К полости канала 9 внутри штаги 7 подключен штуцер 14. По оси кристаллизатора внутри его корпуса размещена мешалка 15. После завершения подготовки раствора и выемки из корпуса кристаллизатора механизма герметизации технологическое отверстие 10 закрывают крышкой 16 (фиг.2). Установка работает следующим образом. Внутрь кристаллизационного стакана 1 кристаллизатора устанавливают платформу 4, на которой закреплен затравочный кристалл 5. Затем на корпусе кристаллизатора размещают крышку 2. Через технологическое отверстие 10 в крышке 3 вводят герметизирующий механизм, содержащий L-образную штангу 7 и колпачок 6, которые соединяются посредством шарнирного соединения 8. При монтаже герметизирующего механизма направляющая втулка 11 находится на штанге 7. Указанный механизм собирается таким образом, что при сборке колпачок 6 полностью закрывает затравочный кристалл 5, а втулка 11 входит внутрь технологического отверстия 10. Втулку 11 уплотняют относительно полости корпуса с помощью прокладки и разъемного крепежа, например винтового соединения. К штанге 7 с помощью устройства 13, в качестве которого используют груз или пружину, прикладывают усилие, обеспечивающее плотное прижатие колпачка 6 к поверхности платформы 4. Внутрь корпуса кристаллизатора заливают раствор 3. Одновременно через штуцер 14, канал 9 и гибкий шланг 12 под защитный колпачок 6 подают газ под давлением, уравновешивающим давление раствора внутри кристаллизатора. В качестве газа может быть использован атмосферный воздух. По окончании процесса заливки раствора включают мешалку 15 и производят с раствором все необходимые манипуляции (перегрев, декантацию, фильтрацию и т.п.), затравочный кристалл при этом не подвергается воздействию раствора и остается сухим. После обработки раствора производят демонтаж герметизирующего механизма, для чего отворачивают крепеж втулки 11 и вынимают из корпуса штангу 7 с колпачком 6. Затравочный кристалл входит в соприкосновение с раствором. Технологическое отверстие 10 герметично закрывают крышкой 16. Далее реализуют технологический процесс выращивания монокристалла. Применение в конструкции герметизирующего устройства колпачка как специального предохранительного устройства позволяет применять затравочные кристаллы практически любого размера – от точечных до большого размера площадью в несколько десятков квадратных сантиметров. Таким образом, установка легко масштабируется, обеспечивая изготовление как больших промышленных установок, так и малогабаритных лабораторных кристаллизаторов. Наличие связи внутреннего объема защитного колпачка с атмосферой позволяет при небольших прижимных усилиях препятствовать контакту раствора с затравкой при манипуляциях с раствором. Кроме того, предлагаемую конструкцию возможно использовать как в кристаллизаторах, снабженных неподвижным кристаллоносцем (платформа 4) и вращающейся мешалкой (фиг.1), так и в кристаллизаторах с вращающимся кристаллоносцем (прототип). Упрощение конструкции установки по сравнению с известным прототипом позволяет снизить ее стоимость, повысить надежность и качество выращиваемых кристаллов. Указанные факторы свидетельствуют о промышленной применимости установки.
Формула изобретения
1. Установка для выращивания кристаллов, содержащая кристаллизационный стакан, крышку кристаллизационного стакана, платформу с затравочным кристаллом и механизм герметизации затравочного кристалла, отличающаяся тем, что в крышке выполнено эксцентрично расположенное герметично закрываемое направляющей втулкой отверстие для ввода механизма герметизации затравочного кристалла, который выполнен в виде поджимаемого к поверхности платформы колпачка, шарнирно установленного на L-образной штанге, имеющей возможность перемещения соосно направляющей втулке, причем внутри штанги выполнен канал для подключения полости колпачка к источнику давления. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что для подключения полости колпачка к каналу внутри L-образной штанги применен гибкий шланг. 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что поджатие колпачка к платформе обеспечивают воздействием груза на свободный конец штанги. 4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что поджатие колпачка к платформе обеспечивают воздействием пружины на свободный конец штанги. 5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве источника давления, подаваемого внутрь колпачка, используют атмосферный воздух.
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
5.904.772, МПК С30В 7/00, опубликован 18 мая 1999 года), содержащая кристаллизационный стакан, крышку кристаллизационного стакана, платформу с затравочным кристаллом и механизм, обеспечивающий герметизацию кристалла от раствора в начальный период пуска установки, когда необходимо выполнить фильтрацию раствора и обеспечить его перегрев до температуры, превышающий значение температуры перегрева. Герметизация затравочного кристалла от раствора в этот период необходима для предотвращения его загрязнения, повреждения и частичного растворения. Механизм защиты затравочного кристалла в соответствии с названным патентом выполнен в виде установленного по оси корпуса кристаллизатора вала с выемкой на одном из его концов. Путем аксиального перемещения вала обеспечивают размещение помещенного на платформу затравочного кристалла внутри выемки и тем самым изолируют кристалл от раствора в начальный период действия установки. Вал телескопически размещен внутри трубчатого приводного элемента, который через подшипниковый узел приводится во вращение. В свою очередь платформа с затравочным кристаллом через поддерживающие стойки соединена с пластиной, крепящейся к трубчатому элементу.
