Установка для выращивания кристаллов
Предлагаемая установка относится к технике выращивания кристаллов из растворов солей, в частности, для выращивания кристаллов группы KDP (КН2РО4), которые широко применяются для изготовления элементов нелинейной оптики. Установка содержит кристаллизационный стакан, крышку кристаллизационного стакана, кристаллоносец с затравочным кристаллом, который размещен внутри кристаллизационного стакана и приводится во вращение с помощью установленного в подшипнике приводного вала, и систему уплотнения приводного вала. С наружной стороны крышки кристаллизационного стакана установлена неподвижная уплотнительная втулка, к торцевой поверхности названной втулки поджимается нижняя рабочая поверхность муфты, имеющей ведомый и ведущий диски, которые уплотняются посредством эластичной мембраны, а с внутренней стороны крышки кристаллизационного стакана концентрично по отношению к приводному валу размещена цилиндрическая ловушка, внутри которой установлен отражательный диск, жестко крепящийся на приводном валу, причем над муфтой установлен прижимной механизм, обеспечивающий поджатие муфты к неподвижной втулке. Ведущий диск муфты соединяется с ведомым диском посредством штифтов, входящих в соответствующие пазы в ведомом диске. Неподвижная уплотнительная втулка может выполняться из фторопласта. Прижимной механизм выполнен в виде пластины неподвижно закрепленной на приводном валу и пружин, опирающихся одним концом на названную пластину, а другим концом на наружную поверхность ведомого
диска муфты, причем пружины снабжены винтами, с помощью которых обеспечивается регулировка степени сжатия пружин. Приводной вал установлен в опорном подшипнике.
Предлагаемое 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.
Известна установка для выращивания кристаллов (патент США №5.904.772, МПК С30В 7/00, опубликовано 18 мая 1999 года), содержащая кристаллизационный стакан, крышку кристаллизационного стакана, кристаллоносец с затравочным кристаллом, который размещен внутри кристаллизационного стакана и приводится во вращение с помощью установленного в подшипнике приводного вала, и систему уплотнения приводного вала.
Герметизация приводного вала кристаллоносца обеспечивается посредством системы щелевых уплотнений, размещенных в зоне подшипникового узла, в котором установлен приводной вал.
Недостатком известной установки является конструктивная сложность щелевого уплотнения подшипникового узла, а также возможность попадания растворителя, находящегося между щелями уплотнения, внутрь кристаллизатора при понижении температуры раствора. Это обусловлено
тем, что давление внутри кристаллизатора становится меньше атмосферного и жидкость из крайней щели выдавливается внутренние щели и далее в полость кристаллизатора.
Кроме того, поскольку жидкость в крайней щели непосредственно соприкасается с атмосферным воздухом, то в нее могут попадать инородные частицы, содержащиеся в атмосфере. Далее эти частицы проникают в полость кристаллизатора.
Технической задачей настоящего изобретения является изменение конструкции герметизирующего механизма, позволяющее преодолеть указанные недостатки прототипа.
Техническим результатом является упрощение конструкции) герметизирующего узла и повышение качества выращиваемых кристаллов.
Поставленная задача решается тем, что в установке для выращивания кристаллов, содержащей кристаллизационный стакан, крышку кристаллизационного стакана, кристаллоносец с затравочным кристаллом, который размещен внутри кристаллизационного стакана и приводится во вращение с помощью установленного в подшипнике приводного вала, и систему уплотнения приводного вала, с наружной стороны крышки кристаллизационного стакана установлена неподвижная уплотнительная втулка. К торцевой поверхности названной втулки поджимается нижняя рабочая поверхность муфты, имеющей ведомый и ведущий диски, которые уплотняются посредством эластичной мембраны. С внутренней стороны крышки кристаллизационного стакана концентрично по отношению к
приводному валу размещена цилиндрическая ловушка, внутри которой установлен отражательный диск, жестко крепящийся на приводном валу. Над муфтой установлен прижимной механизм, обеспечивающий поджатие муфты к неподвижной втулке. Ведущий диск муфты может соединяется с ведомым диском посредством штифтов, входящих в соответствующие пазы в ведомом диске. В качестве материала уплотнительной втулки возможно применение фторопласта. Приводной вал может быть установлен в опорном подшипнике. Прижимной механизм может быть выполнен в виде пластины неподвижно закрепленной на приводном валу и пружин, опирающихся одним концом на названную пластину, а другим концом на наружную поверхность ведомого диска муфты. Названные пружины могут снабжаться винтами, с помощью которых обеспечивается регулировка степени сжатия пружин.
Сущность изобретения поясняется - схематическим чертежом, представленном на фигуре.
Внутри кристаллизационного стакана 1 кристаллизатора, снабженного крышкой 2 и заполненного раствором, размещен кристаллоносец 4, который укреплен на оси 5, опирающейся на подшипник 6, установленный в опорной планке 7, которая в свою очередь смонтирована на стойках 8. Сверху крышки 2 соосно укреплена неметаллическая, например фторопластовая, втулка 9. Над втулкой установлена муфта, содержащая ведущий диск 10 и ведомый диск 11. В ведущем диске 10 установлены штифты 12, которые входят в соответствующие пазы 13 в ведомом диске 11. Штифты 12, которые входят в
пазы 13 имеют возможность вертикального перемещения. Штифты 12 жестко связаны с ведущим диском 10, закрепленным на оси 5. Ведущий 10 и ведомый 11 диски соединены эластичной мембраной 14. Постоянное поджатие нижней поверхности ведомого диска 11 муфты к поверхности неподвижной втулки 9 обеспечивается нажимным механизмом. Этот механизм содержит расположенную над муфтой пластину 15, которая жестко закреплена на оси 5, пружины 16 и винты 17. Снизу крышки 2 соосно установлена ловушка 18, внутри которой размещен отбойный диск 19, жестко связанный с осью 5.
Установка работает следующим образом. Внутрь кристаллизационного стакана 1 кристаллизатора устанавливают кристаллоносец 4, прикрепленный к оси 5, заливают кристаллизационный раствор и приводят ось 5 во вращение. Так как ведущий диск 10 жестко связан с осью 5, вращение через штифты 12, входящие в пазы 13, передается на ведомый диск 11. При этом нижняя рабочая поверхность ведомого диска 11 начинает скользить по торцевой поверхности неподвижной втулки 9. Образующиеся в результате трения частицы износа попадают на вращающийся отбойный диск 19 и отбрасываются на периферию ловушки 18. Таким образом, предотвращается пропадание частиц износа в кристаллизационный раствор. Постоянное поджатие нижней рабочей поверхности ведомого диска 11 к торцевой поверхности неподвижной втулки 9 обеспечивается нажимным механизмом. Степень прижатия ведомого диска муфты к неподвижной втулке регулируют
винтами 17, которые изменяют степень сжатия пружин 16. Герметизация дисков 10, 11 муфты обеспечивается эластичной мембраной 14.
Предлагаемая установка по сравнению с прототипом имеет следующие преимущества:
1. Обеспечивается возможность герметизации вращающегося узла кристаллоносца как в небольших по объему кристаллизаторах (несколько литров),я на так и в больших кристаллизаторах (объем до сотен литров). Причем в больших кристаллизаторах, на оси которых подвешен груз в десятки килограммов, вращение легкое и имеет плавный характер, поскольку вся весовая нагрузка приходится на опорный подшипник, а давление ведомого диска муфты на неподвижную втулку незначительно и поддается регулировке;
2. Узел герметизации, имеющий муфту, которая состоит состоящий из двух дисков, является «сухим».
3. Узел герметизации является малогабаритным, вследствие чего на крышке кристаллизатора возможно размещение дополнительных технологических отверстий для заливки раствора, введения затравки и проведения иных технологических операций.
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.
1. Установка для выращивания кристаллов, содержащая кристаллизационный стакан, крышку кристаллизационного стакана, кристаллоносец с затравочным кристаллом, который размещен внутри кристаллизационного стакана и приводится во вращение с помощью установленного в подшипнике приводного вала, и систему уплотнения приводного вала, отличающаяся тем, что с наружной стороны крышки кристаллизационного стакана установлена неподвижная уплотнительная втулка, к торцевой поверхности названной втулки поджимается нижняя рабочая поверхность муфты, имеющей ведомый и ведущий диски, которые уплотняются посредством эластичной мембраны, а с внутренней стороны крышки кристаллизационного стакана концентрично по отношению к приводному валу размещена цилиндрическая ловушка, внутри которой установлен отражательный диск, жестко крепящийся на приводном валу, причем над муфтой установлен прижимной механизм, обеспечивающий поджатие муфты к неподвижной втулке.
2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что ведущий диск муфты соединяется с ведомым диском посредством штифтов, входящих в соответствующие пазы в ведомом диске.
3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что неподвижная уплотнительная втулка выполнена из фторопласта.
4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что приводной вал установлен в опорном подшипнике.
5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что прижимной механизм выполнен в виде пластины, неподвижно закрепленной на приводном валу, и пружин, опирающихся одним концом на названную пластину, а другим концом на наружную поверхность ведомого диска муфты.
6. Установка по п.5, отличающаяся тем, что пружины снабжены винтами, с помощью которых обеспечивается регулировка степени сжатия пружин.
