一种直拉单晶炉副室提升保护结构的制作方法

本实用新型涉及单晶生产领域，尤其涉及一种直拉单晶炉副室提升保护结构。

背景技术：
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硅晶体是半导体行业和太阳能行业最常使用的材料，生产这种材料最常用的方法是丘克劳斯基法(Czochralski法，简称CZ法)，行业内又称为拉晶法或提拉法，丘克劳斯基法制备硅晶体的设备称为拉晶炉。拉晶炉包括主室和副室，主室和副室之间设有隔离阀，可以通过开关隔离阀将主室和副室导通或隔离。拉晶炉在正常工作的过程中，需要启动真空泵，保证拉晶炉内处于高温、低压状态，要求空气绝对不能进入拉晶炉内部。晶体生长完成后，由籽晶提拉机构将晶体提升到副室中，关闭隔离阀后，副室内气压可以通过充入氩气恢复到常压状态，然后打开副室将晶体取出。但是，在拉晶炉工作过程中，经常会出现未拉完的晶体需要从拉晶炉内取出来，在取出晶体的过程中，如果员工误操作，没有关闭隔离阀而直接打开副室，那么空气就会直接进入主室，高温下的单晶硅和石墨热场在遇到空气后，会立刻燃烧起来，造成很严重的事故。

为了避免上述情况发生，现有的解决方案是在副室加装真空计，通过真空计测量副室内部的压力并把压力数据传输给控制器，控制器将测量到的压力数据与大气压进行比较，进而控制副室是否被打开。但是，由于真空计属于高灵敏性的电子设备，特别容易损坏，且真空计价格较高，单台成本通常在2000～3000元人民币，导致生产成本较高，影响企业的生产效益。

技术实现要素：
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本实用新型的目的在于提供一种成本低、灵敏度高、稳定性好、可靠性强的直拉单晶炉副室提升保护结构。

本实用新型由如下技术方案实施：

一种直拉单晶炉副室提升保护结构，其包括设于隔离阀的摇臂上的倾侧开关KR、三相交流电源、真空泵电机M1、副室电机M2、真空泵电机接触器、副室关闭接触器、副室打开接触器、真空泵启动按钮K0、真空泵停止按钮K1、副室关闭按钮K2以及副室打开按钮K3；

三相交流电源的A相、B相、C相通过真空泵电机接触器的第一常开触头KM11与真空泵电机M1的输入端子连接，三相交流电源的A相、B相、C相通过副室关闭接触器的第一常开触头KM21与副室电机M2的正转端子连接，三相交流电源的A相、B相、C相通过副室打开接触器的第一常开触头KM31与副室电机M2的反转端子连接；

真空泵启停控制电路包括依次串联的三相交流电源的零线N、真空泵启动按钮K0、真空泵电动机接触器的线圈KM1以及三相交流电源的A相、B相、C相中的任一端子，其还包括由真空泵停止按钮K1与真空泵电动机接触器的第二常开触头KM12串联而成的第一支路，第一支路与真空泵启动按钮K0并联；

副室开闭控制电路包括依次串联的三相交流电源的零线N、副室关闭按钮K2、副室打开接触器的第一常闭触头KM32、副室电机第一行程末端限位开关KA1、副室关闭接触器的线圈KM2以及三相交流电源的A相、B相、C相中的任一端子，其还包括由副室打开按钮K3、副室关闭接触器的第一常闭触头KM22、副室电机第二行程末端限位开关KA2、倾侧开关KR、副室打开接触器的线圈KM3串联而成的第二支路，第二支路的两端分别与三相交流电源的零线N和三相交流电源的A相、B相、C相中的任一端子连接；

真空泵电动机接触器的第一常闭触头KM13与倾侧开关KR并联。

进一步的，倾侧开关KR为水银开关或滚珠开关。

进一步的，真空泵停止按钮K1为常闭按钮。

本实用新型的优点：

本实用新型在不影响正常打开副室提取晶棒的情况下，可以有效避免在拉晶过程中，当隔离阀没有关闭的情况下，限制其打开副室，避免了由工作人员误操作而引发的事故；由于倾侧开关生产成本相对低、且安装方便，故使本实用新型的成本也相对降低，仅有20元人民币左右，大大地降低了生产成本，提高了企业的生产效益；且倾侧开关的灵敏度较高，可保证本实用新型可靠稳定的运行。

附图说明：

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实施例的电路原理图。

具体实施方式：

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：

如图1所示的一种直拉单晶炉副室提升保护结构，其包括设于隔离阀的摇臂上的倾侧开关KR、三相交流电源、真空泵电机M1、副室电机M2、真空泵电机接触器、副室关闭接触器、副室打开接触器、真空泵启动按钮K0、真空泵停止按钮K1、副室关闭按钮K2以及副室打开按钮K3；

当隔离阀闭合时，隔离阀的摇臂处于水平状态，倾侧开关KR处于接通状态；当隔离阀打开时，隔离阀摇臂不再处于水平状态，倾侧开关KR处于断开状态。

三相交流电源的A相、B相、C相通过真空泵电机接触器的第一常开触头KM11与真空泵电机M1的输入端子连接，三相交流电源的A相、B相、C相通过副室关闭接触器的第一常开触头KM21与副室电机M2的正转端子连接，三相交流电源的A相、B相、C相通过副室打开接触器的第一常开触头KM31与副室电机M2的反转端子连接；

真空泵启停控制电路包括依次串联的三相交流电源的零线N、真空泵启动按钮K0、真空泵电动机接触器的线圈KM1以及三相交流电源的A相、B相、C相中的任一端子，其还包括由真空泵停止按钮K1与真空泵电动机接触器的第二常开触头KM12串联而成的第一支路，第一支路与真空泵启动按钮K0并联；

副室开闭控制电路包括依次串联的三相交流电源的零线N、副室关闭按钮K2、副室打开接触器的第一常闭触头KM32、副室电机第一行程末端限位开关KA1、副室关闭接触器的线圈KM2以及三相交流电源的A相、B相、C相中的任一端子，其还包括由副室打开按钮K3、副室关闭接触器的第一常闭触头KM22、副室电机第二行程末端限位开关KA2、倾侧开关KR、副室打开接触器的线圈KM3串联而成的第二支路，第二支路的两端分别与三相交流电源的零线N和三相交流电源的A相、B相、C相中的任一端子连接；

真空泵电动机接触器的第一常闭触头KM13与倾侧开关KR并联。

倾侧开关为水银开关或滚珠开关。

真空泵停止按钮K1为常闭按钮。

工作原理：

本实施例中，当按下真空泵启动按钮K0后，真空泵电机接触器的线圈KM1得电，真空泵电机接触器的第一常开触头KM11、真空泵电机接触器的第二常开触头KM12均闭合，真空泵电机M1得电启动；由于真空泵停止按钮K1为常闭按钮，此时，即使断开真空泵启动按钮K0，电流仍可通过真空泵停止按钮K1、真空泵电机接触器的第二常开触头KM12接通真空泵电机接触器的线圈KM1，保证真空泵电机接触器的第一常开触头KM11闭合，真空泵电机M1得电启动。

当按下真空泵停止按钮K1后，此时真空泵停止按钮K1断开，由于，真空泵启动按钮K0也处于断开状态，所以，真空泵电机接触器的线圈KM1失电，真空泵电机接触器的第一常开触头KM11断开，真空泵电机M1停止工作；此时，即使重新闭合真空泵停止按钮K1，由于真空泵电机接触器的第二常开触头KM12处于断开状态，真空泵电机接触器的线圈KM1仍无法得电，真空泵电机M1无法工作。

由于单晶炉在拉晶的过程中真空泵是必须处于开启状态的，不仅如此，在从加热到单晶结束的整个工作过程，真空泵都必须处于打开状态。只有开启真空泵才能保证单晶炉内处于真空状态，只有单晶炉内处于真空状态，才能进行加热拉晶等作业。

当按下副室关闭按钮K2后，若副室电机第一行程末端限位开关KA1处于断开状态，说明副室电机已转动到第一行程末端，副室正处于关闭状态，所以无需启动副室电机M2，副室已关闭；若副室电机第一行程末端限位开关KA1闭合，由于副室打开接触器的第一常闭触头KM32是处于闭合状态的，那么副室关闭接触器的线圈KM2得电，副室关闭接触器的第一常开触头KM21闭合、副室关闭接触器的第一常闭触头KM22断开，副室电机M2正转，使副室关闭，此时，即使同时按下副室打开按钮K3，由于副室关闭接触器的第一常闭触头KM22处于断开状态，副室打开接触器的线圈KM3仍不能得电，副室依旧不能被打开。当副室电机转动到第一行程末端时，副室电机第一行程末端限位开关KA1断开，副室关闭接触器的线圈KM2失电，副室关闭接触器的第一常开触头KM21断开，副室电机M2停止正转，副室处于关闭状态。

当按下副室打开按钮K3后，若副室电机第二行程末端限位开关KA2处于断开状态，说明副室电机已转动到第二行程末端，副室正处于打开状态，所以无需启动副室电机M2，副室已打开；若副室电机第二行程末端限位开关KA2闭合，由于副室关闭接触器的第一常闭触头KM22处于闭合状态，当倾侧开关KR闭合时，副室打开接触器的线圈KM3得电，副室打开接触器的第一常开触头KM31闭合、副室打开接触器的第一常闭触头KM32断开，副室电机M2反转，使副室打开，此时，即使同时按下副室关闭按钮K2，由于副室打开接触器的第一常闭触头KM32处于断开状态，使副室关闭接触器的线圈KM2仍不能得电，副室依旧不能被关闭。当副室电机转动到第二行程末端时，副室电机第二行程末端限位开关KA2断开，副室打开接触器的线圈KM3失电，副室打开接触器的第一常开触头KM31断开，副室电机M2停止反转，副室处于打开状态。此时，由于倾侧开关KR闭合，说明隔离阀处于关闭状态，所以，副室打开不会导致空气进入主室内；

当倾侧开关KR断开时，说明隔离阀处于打开状态，此时，如果真空泵电机接触器的第一常闭触头KM13处于断开状态，即真空泵电机接触器的线圈KM1得电，真空泵电机接触器的第一常开触头KM11闭合，真空泵电机M1处于启动状态，说明处于单晶炉处于拉晶状态，而副室打开接触器的线圈KM3失电，使副室打开接触器的第一常开触头KM31处于断开状态，进而使副室电机M2处于停止状态，副室不被打开，因而避免了在拉晶过程中，隔离阀在打开时，因误操作而直接打开副室引发的事故；

如果真空泵电机接触器的第一常闭触头KM13处于闭合状态，即真空泵电机接触器的线圈KM1失电，真空泵电机接触器的第一常开触头KM11断开，真空泵电机M1处于停止状态，说明单晶炉已完成拉晶过程，电流可通过副室关闭接触器的第一常闭触头KM22接通副室打开接触器的线圈KM3，使副室打开接触器的第一常开触头KM31闭合，副室电机M2反转，使副室打开，因为此时真空泵电机M1停止工作，意味着单晶炉拉晶过程已结束，此时，单晶炉的主室可以回到常压状态，也就是说可以进入空气，所以，副室被打开不会发生事故。

本实施例中，倾侧开关KR和真空泵电机接触器的第一常闭触头KM13只限制副室的打开，不限制副室的关闭，所以不管倾侧开关KR和真空泵电机接触器的第一常闭触头KM13是否闭合，副室关闭按钮K2都可以正常控制副室电机M2的关闭。

由于倾侧开关KR的作用只是用来读取隔离阀的开闭状态，所以本实施例中的倾侧开关KR可以由普通限位开关替代，只是用倾侧的开关KR的效果更好。

本实施例中，当真空泵开启时，真空泵电机M1启动工作，表明真空泵电机接触器的第一常开触头KM11处于闭合状态，进而可表明真空泵电机接触器的线圈KM1处于得电状态，所以真空泵电机接触器的第一常闭触头KM13是处于断开状态的，此时，如果隔离阀处于打开状态，则倾侧开关KR处于断开状态，所以，此时无论副室打开按钮K3是否被按下，副室打开接触器的线圈KM3都不会得电，副室打开接触器的第一常开触头KM31始终处于断开状态，因此，副室电机M2不会工作，副室不会被打开。

如果隔离阀处于闭合状态，则倾侧开关KR处于闭合状态，所以，此时倾侧开关KR不会影响副室关闭按钮K2和副室打开按钮K3的动作，因而可以通过按下副室关闭按钮K2或副室打开按钮K3来控制副室的关闭或打开。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。