一种热交换器的制作方法

1.本实用新型涉及晶体生长设备技术领域，具体为一种热交换器。


背景技术：

2.蓝宝石具有高硬度，耐高温、耐腐蚀、透过光谱范围宽、透过率高、优良的介电性能。蓝宝石以其优良的性能在窗口材料领域、led衬底领域得到广泛应用。热交换法蓝宝石晶体生长，又称hem法，是目前世界上两种主要的大尺寸蓝宝石晶体生长技术之一，其主要的工作原理，就是在坩埚下方放置一个热交换器，通过热交换器内部氦气的流动带走热量，形成坩埚内晶体生长的驱动力，直至晶体生长过程结束。
3.但上述热交换法中籽晶放置在坩埚底部，直接与坩埚底部接触，使得晶体后期生长过程中均与坩埚接触，造成晶体生长品质不好，且晶体生长的体积和重量都不大。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题在于如何提高晶体生长品质和增大晶体生长的体积和重量。
5.为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：
6.一种热交换器，包括换热管、进气管、连接结构和冷却装置，所述换热管内部设置有通向换热管底部的进气管，所述进气管外壁与所述换热管内壁之间间隙形成换气腔，所述换气腔与所述进气管的输出端连通，所述换热管底部固定有连接籽晶的连接结构，所述换热管顶部固定所述冷却装置。
7.该热交换器通过连接结构将籽晶与所述换热管连接，使得籽晶可以悬挂在坩埚内部，不与坩埚直接接触，不影响后期晶体的生长，提高晶体生长品质，增大晶体生长的体积和重量；并且还通过冷却装置对受热后的换气腔内的气体进行冷却，提高气体的热交换效率，同时还使得该热交换器可以通过冷却装置外侧与炉体进行软密封，从而使得该热交换器可以进行上下移动，方便籽晶的安装和后期晶体生长后的取出。
8.优选地，所述连接结构为籽晶夹头，所述籽晶夹头中心设有竖向贯通的内腔，所述换热管的底部伸入内腔并与所述籽晶夹头顶部连接，籽晶的顶部伸入内腔并与所述籽晶夹头底部连接。
9.优选地，所述籽晶夹头为钨质夹头。
10.优选地，所述换热管的底部与所述籽晶夹头顶部螺纹连接。
11.优选地，所述籽晶夹头底部设置有缩口部，所述籽晶顶部设置成与缩口部配合的扩口部，籽晶只要从籽晶夹头顶部放入内腔即可实现对籽晶的安装，组装快速方便，且籽晶不易脱落。
12.优选地，所述换热管与籽晶之间的内腔内还设置有导热杆，增加了所述籽晶夹头的长度，使得籽晶夹头与热交换器的连接端远离高温区域，从而防止籽晶夹头与换热管的连接端粘连，并且由于导热杆有较好的导热作用，也保证了该热交换器的热交换效率。
13.优选地，所述导热杆底面和顶面分别与所述籽晶顶面和换热管的底面贴合设置，保证换热管的热交换效率。
14.优选地，所述导热杆为实心钼杆，导热效果好。
15.优选地，所述冷却装置包括冷却管、进水管和出水管，所述冷却管套接固定在所述换热管的外侧，所述冷却管内壁与所述换热管外壁之间间隙形成冷却水腔，所述冷却管顶部设置有进水管和出水管。
16.优选地，所述进水管的输出端朝冷却管底部设置，使得进水管的冷却液从冷却管底部输出并对换气腔内的气体进行冷却，冷却后的冷却液从上端的出水管排出，提高冷却液的冷却效率，进而提高气体的冷却能力。
17.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
18.1、该热交换器通过连接结构将籽晶与所述换热管连接，使得籽晶可以悬挂在坩埚内部，不与坩埚直接接触，不影响后期晶体的生长，提高晶体生长品质，增大晶体生长的体积和重量；并且还通过冷却装置对受热后的换气腔内的气体进行冷却，提高气体的热交换效率，同时还使得该热交换器可以通过冷却装置外侧与炉体进行软密封，从而使得该热交换器可以进行上下移动，方便籽晶的安装和后期晶体生长后的取出。
19.2、通过导热杆的设置，增加了所述籽晶夹头的长度，使得籽晶夹头与热交换器的连接端远离高温区域，从而防止籽晶夹头与换热管的连接端粘连，并且由于导热杆有较好的导热作用，也保证了该热交换器的热交换效率。
20.3、通过籽晶的扩口部与籽晶夹头底部的缩口部配合设置，籽晶只要从籽晶夹头顶部放入内腔即可实现对籽晶的安装，组装快速方便，且籽晶不易脱落。
21.4、通过进水管的输出端朝冷却管底部设置，使得进水管的冷却液从冷却管底部输出并对换气腔内的气体进行冷却，冷却后的冷却液从上端的出水管排出，提高冷却液的冷却效率，进而提高气体的冷却能力。
附图说明
22.图1为本实用新型实施例的一种热交换器的结构示意图；
23.图2为图1中a的放大图。
具体实施方式
24.为便于本领域技术人员理解本实用新型技术方案，现结合说明书附图对本实用新型技术方案做进一步的说明。
25.在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
26.在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描
述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
27.参阅图1和图2，本实施例公开了一种热交换器，包括换热管1、进气管2、连接结构3和冷却装置4，在本实施例中，所述换热管1和进气管2均为钼质管道，厚度5
‑
6mm；所述换热管1内部设置有通向换热管1底部的进气管2，所述进气管2外壁与所述换热管1内壁之间的间隙形成换气腔5，所述换气腔5与所述进气管2的输出端连通，所述换热管1底部固定有连接籽晶6的连接结构3，所述换热管1顶部固定有冷却换气腔5的所述冷却装置4；该热交换器通过连接结构3将籽晶6与所述换热管1连接，使得籽晶6可以悬挂在坩埚(图中未示)内部，不与坩埚直接接触，不影响后期晶体的生长，提高晶体生长品质，增大晶体生长的体积和重量；并且还通过冷却装置4对受热后的换气腔5内的气体进行冷却，提高气体的冷却能力。
28.另外，需要说明的是，现有的热交换器都是与坩埚外部的炉体(图中未示)是硬密封，热交换器不能相对于炉体移动，而本申请中由于冷却装置4的设置，使得该热交换器可以通过冷却装置外侧与炉体进行软密封，从而使得该热交换器可以进行上下移动，方便籽晶的安装和后期晶体生长后的取出。
29.所述连接结构3为籽晶夹头，所述籽晶夹头中心设有竖向贯通的内腔31，所述籽晶夹头底部设置有缩口部32，使得籽晶夹头底部呈锥形喇叭状，在本实施例中，所述籽晶夹头为钨质夹头，耐高温，不易粘连。
30.所述换热管1的热交换端伸入内腔31并与所述籽晶夹头顶部螺纹连接。所述籽晶6顶部设置成与缩口部32配合的扩口部61，所述籽晶6顶部的扩口部61伸入内腔31并挂设在籽晶夹头的缩口部32上，所述籽晶6底部伸出内腔31，籽晶6只要从籽晶夹头顶部放入内腔31即可实现对籽晶6的安装，组装快速方便，且籽晶6不易脱落。
31.所述换热管1与籽晶6之间的内腔31内还设置有导热杆7，增加了所述籽晶夹头的长度，使得籽晶夹头与换热管1的连接端远离炉体的高温区域，从而防止籽晶夹头与换热管1的连接端粘连，并且由于导热杆7有较好的导热作用，也保证了该热交换器的热交换效率；在本实施例中，所述导热杆7为实心钼杆，导热效果好。
32.进一步的，所述导热杆7的底面和顶面分别与所述籽晶6顶面和换热管1的底面贴合设置，保证换热管1的热交换效率。
33.所述冷却装置4包括冷却管41、冷却水腔42、进水管43和出水管44，所述冷却管4套接固定在所述换热管1的外侧，具体的，所述冷却管4底部通过焊接密封固定在换热管1的外壁上；所述冷却管41内壁与所述换热管1外壁之间间隙形成冷却水腔42，所述冷却管41顶部设置有进水管43和出水管44，所述进水管43的输出端朝冷却管41底部设置，使得进水管43的冷却液从冷却管41底部输出并对换气腔5内的气体进行冷却，冷却后的冷却液从上端的出水管44排出，提高冷却液的冷却效率，进而提高气体的冷却能力。
34.进一步的，所述冷却管41的壁厚是4
‑
6mm，采用不锈钢材料。
35.还需说明的是，所述籽晶夹头还可以与所述冷却管41进行螺纹连接，使得冷却装置4对籽晶夹头进行冷却，进而对籽晶夹头底部的籽晶6进行冷却，提高对籽晶6的冷却效果。
36.本实用新型的工作原理是：先将所述籽晶6从籽晶夹头顶部放入内腔31，籽晶6的扩口部61挂设在籽晶夹头的缩口部32上，籽晶6底部伸出内腔31，然后再将所述导热杆7放入内腔31，且导热杆7的底面与所述籽晶6的顶面贴合，最后将换热管1的底部伸入内腔31并
与所述籽晶夹头顶部螺纹连接，且通过压紧所述导热杆7来压紧所述籽晶6，并将籽晶6伸入坩埚内部，其不与坩埚直接接触；最后，通过进气管2向换气腔5输入冷却气体，并通过换热管1以及导热杆7实现对籽晶6的冷却换热，冷却气体受热后从换气腔5底部向上排出，并通过冷却装置4对其进行冷却，提高气体的热交换效率，保证冷却气体的循环利用。
37.对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
38.以上所述实施例仅表示实用新型的实施方式，本实用新型的保护范围不仅局限于上述实施例，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型保护范围。