一种多功能温度可控式液桥生成器制造技术

一种多功能温度可控式液桥生成器，由支架、液桥生成装置、温控装置和冷却水箱四部分组成，所述液桥生成装置包括垂直中心线位于同一直线上的上桥柱和下桥柱，以及观察套管；所述上桥柱和下桥柱分别在支架上部的上桥柱安装孔和支架下部的下桥柱安装孔垂直安装，上桥柱由上均匀送气套管和上盘焊接组装，下桥柱由下盘和下均匀送气套管焊接组装；所述观察套管同轴套装于上均匀送气套管和下均匀送气套管外表面并紧密贴合；所述上桥柱安装孔侧方支架上设置有紧固螺钉；所述温控装置包括加热槽、加热棒、热电偶、温度控制器、继电器和电源，其中加热槽焊接于支架上方的上均匀送气套管外部；所述冷却水箱焊接于下均匀送气套管外部。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种多功能温度可控式液桥生成器，由支架、液桥生成装置、温控装置和冷却水箱四部分组成，所述液桥生成装置包括垂直中心线位于同一直线上的上桥柱和下桥柱，以及观察套管；所述上桥柱和下桥柱分别在支架上部的上桥柱安装孔和支架下部的下桥柱安装孔垂直安装，上桥柱由上均匀送气套管和上盘焊接组装，下桥柱由下盘和下均匀送气套管焊接组装；所述观察套管同轴套装于上均匀送气套管和下均匀送气套管外表面并紧密贴合；所述上桥柱安装孔侧方支架上设置有紧固螺钉；所述温控装置包括加热槽、加热棒、热电偶、温度控制器、继电器和电源，其中加热槽焊接于支架上方的上均匀送气套管外部；所述冷却水箱焊接于下均匀送气套管外部。【专利说明】一种多功能温度可控式液桥生成器
本专利技术属于流体物理学
，特别是涉及一种多功能温度可控式液桥生成 器。
技术介绍
浮区法是一种广泛应用的制备晶体材料的方法，用于模拟浮区法晶体生长过程的 物理模型称为液桥。理论研究表明，周围剪切气流、温差和液桥体积比是影响液桥界面形状 的主要因素，但传统的液桥生成装置结构复杂、功能单一，不能同时实现对这三种主要因素 的考察功能，因此研究结果往往比较片面，所得到的数据可靠性较差;此外，传统的液桥生 成装置普遍采用电热膜直接对液桥进行加热的方式，容易造成液桥受热不均匀且加热过程 不稳定，使得实验过程中液桥温度频繁跳动，所获得的数据稳定性较差;此外，传统液桥生 成装置产生温差的方式单纯基于对液桥上盘的加热，没有对液桥下盘进行冷却，因此往往 获得的温差范围较小。 中国专利CN204849110U公开了一种周围剪切气流式液桥生成器，可以通入不同流 速与方向的剪切气流，并且可任意调节液桥体积比，较传统液桥生成器有了较大改进，但该 液桥生成器不具备加热与冷却功能，只适用于常温下研究剪切气流和液桥体积比对液桥界 面形状的影响，无法对液桥上下盘温差引入的热毛细对流现象进行研究。热毛细对流的振 荡特征以及由定常流向湍流过渡的整个过程是现代流体力学的研究热点。只要在流体表面 存在温度的不均匀性，就会驱动流体运动;但是当流体表面的温差超过一个临界值时，这种 表面张力梯度驱动的热毛细对流可以由定常流转变为振荡流。这种临界状态附近的流动情 况正是当下研究的重点。这种临界温差状态以及由定常流向振荡流过渡的整个过程是传统 液桥生成器和中国专利CN204849110U公开的液桥生成器所不能提供的。 因此，亟需一种结构简单、功能齐全的多功能温度可控式液桥生成器，在能够通入 不同流速与方向的剪切气流和调节液桥体积比的基础上还可提供包括临界温差在内的大 范围可控温差。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种多功能温度可控式液桥生成器，所述 液桥生成器功能多样:通过上下均匀送气套管可以向液桥提供不同流速与方向的周围剪切 气流;通过温控装置对上盘进行加热和冷却水箱对下盘进行冷却可实现上、下盘产生大范 围的可控温差;通过调节上桥柱的高度可产生不同的体积比。本专利技术的技术方案为： 一种多功能温度可控式液桥生成器，由支架、液桥生成装置、温控装置和冷却水箱四部 分组成，所述液桥生成装置包括垂直中心线位于同一直线上的上桥柱和下桥柱，以及观察 套管;所述上桥柱和下桥柱分别在支架上部的上桥柱安装孔和支架下部的下桥柱安装孔垂 直安装，上桥柱由上均匀送气套管和上盘焊接组装，下桥柱由下盘和下均匀送气套管焊接 组装，上均匀送气套管与上盘的连接处以及下均匀送气套管与下盘的连接处均设有气孔； 所述观察套管同轴套装于上均匀送气套管和下均匀送气套管外表面并紧密贴合，并且观察 套管的内径与上均匀送气套管和下均匀送气套管的外径相等;所述上桥柱安装孔侧方支架 上设置有紧固螺钉，通过调节紧固螺钉的松紧可使上桥柱上下移动从而改变液桥的体积 比；所述温控装置包括加热槽、加热棒、热电偶、温度控制器、继电器和电源，其中加热槽焊 接于支架上方的上均匀送气套管外部;所述冷却水箱焊接于下均匀送气套管外部。 上述生成器中，所述上桥柱安装孔和下桥柱安装孔的孔壁上涂敷隔热涂层，用于 防止工作时温控装置传输给上盘的热量以及冷却水箱传输给下盘的冷量散失。 上述生成器中，所述上桥柱和下桥柱采用导热性能良好的材质制作，优选铜或铜 合金；当从上桥柱的上均匀送气套管通入气体时，气体从上均匀送气套管的上部进入，经上 均匀送气套管的气孔进入观察套管内，再经下均匀送气套管的气孔从下均匀送气套管的下 部流出，反之亦然。 上述生成器中，所述下均匀送气套管外部焊接有托盘，并且托盘位于冷却水箱上 方，用于作为观察套管的底部支撑。 上述生成器中，所述观察套管为玻璃套管，其长度根据上桥柱安装孔的下平面与 托盘上表面之间的垂直距离确定。 上述生成器中，所述温控装置中各部件工作时的连接方式为:加热棒分别与电源 和继电器相连形成加热回路，并将加热棒插入加热槽;温度控制器和继电器相连形成控制 回路，热电偶紧贴上盘。 上述生成器中，所述加热槽底部设置可拆卸的隔热垫片，其中加热槽内的加热介 质选择挥发性较低的50号硅油，甘油，或者乙二醇等。 上述生成器中，所述冷却水箱设有介质入口和介质出口，底部设置可拆卸的隔热 垫片，冷却水箱内的冷却介质选择制冷温度在〇°C以下的介质，如酒精和水的混合溶液，氯 化钠溶液或氯化钙溶液等。 与现有技术相比，本专利技术的特点及其有益效果是： 本专利技术结构简单，与传统的液桥生成器相比，可同时研究周围剪切气流、温差和液桥体 积比这三种因素对液桥界面形状的影响，节省实验成本的同时简化实验过程;并且本专利技术 上下盘温差的实现可以根据实验要求精确控制，且可以提供包括临界温差在内的大范围温 差，便于研究由定常流向振荡流过渡的整个过程，综合考虑各因素对晶体生长过程的影响， 较现有液桥生成器所获得的数据全面、稳定、可靠，对研究浮区晶体生长过程具有重要意 义。【附图说明】 图1是本专利技术的多功能温度可控式液桥生成器的整体结构示意图； 图2是本专利技术的上桥柱的结构示意图；其中(a)为上桥柱的平面图，（b)为上桥柱的剖面 图，（c)为上桥柱的侧视图； 图3是本专利技术的下桥柱的结构示意图；其中(a)为下桥柱的平面图，（b)为下桥柱的剖面 图，（c)为下桥柱的侧视图； 图4是本专利技术的温控装置的结构示意图； 其中，1-支架，2-紧固螺钉，3-隔热垫片，4-上桥柱，5-下桥柱，6-观察套管，7-加热槽， 8-上均匀送气套管，9-上盘，10-气孔，11-下均匀送气套管，12-冷却水箱，13-托盘，14-下 盘，15-冷却水箱的介质入口，16-冷却水箱的介质出口，17-电源，18-继电器，19-温度控制 器，20-加热棒，21-热电偶。【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术作详细说明，但本专利技术的保护范围不仅限于下述的实施 例。 -种多功能温度可控式液桥生成器，其结构如图1所示，由支架1、液桥生成装置、 温控装置和冷却水箱12四部分组成，所述液桥生成装置包括垂直中心线位于同一直线上的 上桥柱4和下桥柱5,以及观察套管6;所述上桥柱4和下桥柱5分别在支架上部的上桥柱安装 孔和支架下部的下桥柱安装孔垂直安装，上桥柱4由上均匀送气套管8和上盘9焊接组装，下 桥柱5由下盘14和下均匀送气套管11焊接组装，上均匀本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多功能温度可控式液桥生成器，其特征在于由支架、液桥生成装置、温控装置和冷却水箱四部分组成，所述液桥生成装置包括垂直中心线位于同一直线上的上桥柱和下桥柱，以及观察套管；所述上桥柱和下桥柱分别在支架上部的上桥柱安装孔和支架下部的下桥柱安装孔垂直安装，上桥柱由上均匀送气套管和上盘焊接组装，下桥柱由下盘和下均匀送气套管焊接组装，上均匀送气套管与上盘的连接处以及下均匀送气套管与下盘的连接处均设有气孔；所述观察套管同轴套装于上均匀送气套管和下均匀送气套管外表面并紧密贴合，并且观察套管的内径与上均匀送气套管和下均匀送气套管的外径相等；所述上桥柱安装孔侧方支架上设置有紧固螺钉，通过调节紧固螺钉的松紧可使上桥柱上下移动从而改变液桥的体积比；所述温控装置包括加热槽、加热棒、热电偶、温度控制器、继电器和电源，其中加热槽焊接于支架上方的上均匀送气套管外部；所述冷却水箱焊接于下均匀送气套管外部。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：梁儒全，赵俊楠，李湛，王奎阳，张硕，李晓媛，闫付强，杨硕，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21