本发明专利技术公开一种新型晶体水溶液循环过滤自动控制装置，包括培养罐单元、热水浴单元和冷水浴单元，培养罐单元通过管道连通热水浴单元，热水浴单元通过管道连通冷水浴单元，冷水浴单元通过管道连通培养罐单元。优点：本新型晶体水溶液循环过滤自动控制装置，将晶体水溶液温度升高之后，再将降至原温度，在回到培养罐中，此过程不断的连续循环，杂质不断的被过滤掉，晶体水溶液再在相对稳定的环境中催化结晶为晶体，从而提高KDP了的晶体质量。
A New Automatic Control Device for Circulating Filtration of Crystal Aqueous Solution
【技术实现步骤摘要】
一种新型晶体水溶液循环过滤自动控制装置
本专利技术涉及晶体水溶液过程领域，具体涉及一种新型晶体水溶液循环过滤自动控制装置。
技术介绍
KDP晶体是一种非线性的晶体材料，当温度升高到一定值时会融化为液体，因为具有较高的光电系数以及较高的激光损伤阈值，广泛应用于激光器、光电调制器和变频材料中。它的晶体水溶液过饱和度是晶体结晶的零界点，当过饱和度越大时，结晶的速度也就越快，但是会使得水溶液不稳定，容易造成杂晶的干扰，在载晶架的底部或者在结晶体表面会生成小的结晶快，对晶体的结晶面造成破坏。该类型的晶体水溶液对温度的响应很敏感，当过饱和度过低时，虽然水溶液相对稳定，但是结晶速度就会变慢，无法满足需求。传统的KDP晶体培养方法还大量依赖人工操作的方法步骤，速度慢周期长杂晶多，还可能因为人为的因素再引入了杂质，难以保证质量要求，无法对生产过程进行在线监视和实时控制。
技术实现思路
本专利技术为了同时保证结晶生长速度和水溶液的稳定性，结合实际的控制要求和使用生长环境，设计出一套水溶液晶体的连续过滤自动控制系统，保证晶体的质量并对晶体生长过程的数据进行监控。本专利技术采用的技术方案是：一种新型晶体水溶液循环过滤自动控制装置，包括培养罐单元、热水浴单元和冷水浴单元，培养罐单元通过管道连通热水浴单元，热水浴单元通过管道连通冷水浴单元，冷水浴单元通过管道连通培养罐单元；培养罐单元包括培养罐体、载晶架、搅拌器、夹层温度传感器和夹层加热器，培养罐体的内腔里装入已配置好的KDP晶体水溶液，培养罐体为双层罐体，包括内罐体和外罐体，内罐体和外罐体之间设置培养罐体加热夹层，培养罐体加热夹层内通过夹层溶液管道充入加热溶液，在夹层溶液管道上设置第一电磁阀，夹层加热器置于培养罐体加热夹层内用于给培养罐体加热，在培养罐体加热夹层上设置夹层溢流口，夹层溢流口高于夹层溶液管道，载晶架通过支架悬于培养罐体的内腔里，搅拌器置于培养罐体底部且搅拌器的搅拌叶轮位于培养罐体的内腔里；夹层温度传感器的探头部插入到培养罐体加热夹层内用于检测培养罐体加热夹层内溶液的温度；培养罐体通过管道连通冷水浴单元；热水浴单元包括热水浴、热水浴接收槽、输送泵组、两级过滤装置、热水浴加热器、第二电磁阀、热水浴温度传感器和热水浴接收槽温度传感器，热水浴上部侧壁上开设热水浴溢流口，热水浴通过热水浴管道充入水，第二电磁阀设置在热水浴溶液管道上；热水浴接收槽通过支架悬于热水浴内，培养罐体通过管道连通热水浴接收槽，热水浴接收槽的出口通过管道连接输送泵组入口，输送泵组出口通过管道连接两级过滤装置的入口，两级过滤装置的出口通过管道连通冷水浴单元；热水浴加热器设置在热水浴底部，热水浴温度传感器的探头部插入到热水浴内用于检测热水浴内热水的温度，热水浴接收槽温度传感器的探头部插入到热水浴接收槽内用于检测热水浴接收槽内KDP晶体水溶液的温度；冷水浴单元包括冷水浴、冷水浴接收槽、冷水浴加热器、第三电磁阀、冷水浴接收槽温度传感器、冷水浴温度传感器和冷水浴接收槽压力表，冷水浴上部侧壁上开设冷水浴溢流口，冷水浴通过冷水浴管道充入水，第三电磁阀设置在冷水浴管道上，冷水浴接收槽通过支架悬于冷水浴内，热水浴单元内两级过滤装置的出口通过管道连通冷水浴接收槽，冷水浴接收槽的出口通过管道接入培养罐体，冷水浴加热器设置在冷水浴底部，在冷水浴接收槽与培养罐体之间的管道上设置流量计；冷水浴接收槽温度传感器的探头部插入到冷水浴接收槽内用于检测冷水浴接收槽内KDP晶体水溶液的温度；冷水浴温度传感器的探头部插入到冷水浴内用于检测冷水浴内冷水的温度。对本专利技术技术方案的优选，装置还包括与培养罐单元、热水浴单元和冷水浴单元配合工作对KDP晶体水溶液进行循环自动过滤的PLC；载晶架内的变频电机与PLC电连接，夹层温度传感器与PLC电连接，夹层加热器与PLC电连接，搅拌器内的搅拌电机与PLC电连接，第一电磁阀与PLC电连接；输送泵组内的输送泵均与PLC电连接，热水浴加热器与PLC电连接，热水浴温度传感器与PLC电连接，热水浴接收槽温度传感器与PLC电连接，第二电磁阀与PLC电连接；冷水浴加热器与PLC电连接，冷水浴接收槽温度传感器与PLC电连接，冷水浴温度传感器与PLC电连接，第三电磁阀与PLC电连接。对本专利技术技术方案的优选，搅拌器包括搅拌电机、搅拌轴和搅拌叶轮，搅拌电机置于培养罐体外部，搅拌轴一端通过联轴器连接搅拌电机的电机轴，搅拌轴另一端伸入培养罐体的内腔里，搅拌叶轮设置在搅拌轴另一端部。对本专利技术技术方案的优选，输送泵组包括两台并联设置的输送泵。两台输送泵的设置，在运行时交替切换使用，交替时间可设定。输送泵组由两个交替使用的输送泵组成，因为晶体水溶液温度较高，两者交替使用保证设备的使用寿命；同时两台输送泵设置不同的转速可以调节管路中流速的大小。对本专利技术技术方案的优选，两级过滤装置包括两台串联设置的过滤器。对本专利技术技术方案的优选，PLC选用三菱制造销售的型号为FX3U-32MT的PLC模块。对本专利技术技术方案的优选，夹层加热器、热水浴加热器和冷水浴加热器均为电加热器，电加热器为外购件，可从多个任意厂家购买。对本专利技术技术方案的优选，热水浴的底部设置热水浴循环电机，热水浴循环电机与PLC电连接；冷水浴的底部设置冷水浴循环电机，冷水浴循环电机与PLC电连接。热水浴循环电机和冷水浴循环电机的设置，保证水浴温度的均匀性。对本专利技术技术方案的优选，夹层温度传感器、热水浴温度传感器、热水浴接收槽温度传感器、冷水浴接收槽温度传感器和冷水浴温度传感器均采用Pt100温度传感器。对本专利技术技术方案的优选，冷水浴上部侧壁上设置冷水浴液位最高位置的第一限位传感器，第一限位传感器位于冷水浴溢流口的下方，第一限位传感器电连接PLC；热水浴上部侧壁上设置热水浴液位最高位置的第二限位传感器，第二限位传感器位于热水浴溢流口的下方，第二限位传感器电连接PLC。本专利技术技术方案中的热水浴和冷水浴均为外购件，热水浴接收槽放置在热水浴中，热水浴接收槽是一个内外封闭的空间，内侧流经KDP晶体水溶液，外侧是热水浴；冷水浴接收槽是一个内外封闭的空间，内侧流经KDP晶体水溶液，外侧是冷水浴。本专利技术技术方案中的载晶架为本
内的常规技术产品，外购获得，可从多个厂家购买。本专利技术装置的工作原理；在培养罐体中配置好KDP晶体水溶液，并通过夹层加热器将KDP晶体水溶液的温度控制为T，投放结晶催化剂，调节载晶架的变频电机转速为结晶做好准备。打开输送泵组提供KDP晶体水溶液流动的动力，KDP晶体水溶液经过热水浴单元时，热水浴加热器将KDP晶体水溶液的温度升高到T1(T1＝T+Δ1，Δ1指的是热水浴的温度与培养罐温度偏差)，因为温度的传导影响，热水浴接收槽的温度为T2(T2＝T+Δ2，Δ2指的是热水浴接收槽中KDP晶体水溶液的温度与培养罐温度偏差)。T2是管路中实际晶体水溶液加热后的温度，温度升高杂晶融化，再通过两级过滤装置(需定期换置滤芯)过滤掉KDP晶体水溶液中的杂质。KDP晶体水溶液流经冷水浴单元时，冷水浴加热器将KDP晶体水溶液的温度降低到T3(T3＝T+Δ3，Δ1指的是冷水浴的温度与培养罐温度偏差)，因为温度的传导影响，冷水浴接收槽的温度为T4(T4＝T)，将温度降低至与培养罐中KDP晶体水溶液温度一本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种新型晶体水溶液循环过滤自动控制装置，其特征在于，包括培养罐单元、热水浴单元(13)和冷水浴单元(21)，培养罐单元通过管道(16)连通热水浴单元(13)，热水浴单元(13)通过管道(16)连通冷水浴单元(21)，冷水浴单元(21)通过管道(16)连通培养罐单元；培养罐单元包括培养罐体(0)、载晶架(6)、搅拌器(4)、夹层温度传感器(2)和夹层加热器(7)，培养罐体(0)的内腔里装入已配置好的KDP晶体水溶液，培养罐体(0)为双层罐体，包括内罐体和外罐体，内罐体和外罐体之间设置培养罐体加热夹层，培养罐体加热夹层内通过夹层溶液管道充入加热溶液，在夹层溶液管道上设置第一电磁阀(3)，夹层加热器(7)置于培养罐体加热夹层内用于给培养罐体(0)加热，在培养罐体加热夹层上设置夹层溢流口(5)，夹层溢流口(5)高于夹层溶液管道，载晶架(6)通过支架悬于培养罐体(0)的内腔里，搅拌器(4)置于培养罐体(0)底部且搅拌器(4)的搅拌叶轮位于培养罐体(0)的内腔里；夹层温度传感器(2)的探头部插入到培养罐体加热夹层内用于检测培养罐体加热夹层内溶液的温度；培养罐体(0)通过管道(16)连通冷水浴单元(21)；热水浴单元(13)包括热水浴、热水浴接收槽(10)、输送泵组(11)、两级过滤装置(12)、热水浴加热器(14)、第二电磁阀(7)、热水浴温度传感器(9)和热水浴接收槽温度传感器(17)，热水浴上部侧壁上开设热水浴溢流口(8)，热水浴通过热水浴管道充入水，第二电磁阀(7)设置在热水浴溶液管道上；热水浴接收槽(10)通过支架悬于热水浴内，培养罐体(0)通过管道(16)连通热水浴接收槽(10)，热水浴接收槽(10)的出口通过管道连接输送泵组(11)入口，输送泵组(11)出口通过管道连接两级过滤装置(12)的入口，两级过滤装置(12)的出口通过管道(16)连通冷水浴单元(21)；热水浴加热器(14)设置在热水浴底部，热水浴温度传感器(9)的探头部插入到热水浴内用于检测热水浴内热水的温度，热水浴接收槽温度传感器(17)的探头部插入到热水浴接收槽(10)内用于检测热水浴接收槽(10)内KDP晶体水溶液的温度；冷水浴单元(21)包括冷水浴、冷水浴接收槽(26)、冷水浴加热器(18)、第三电磁阀(20)、冷水浴接收槽温度传感器(27)、冷水浴温度传感器(24)和冷水浴接收槽压力表(25)，冷水浴上部侧壁上开设冷水浴溢流口(22)，冷水浴通过冷水浴管道充入水，第三电磁阀(20)设置在冷水浴管道上，冷水浴接收槽(26)通过支架悬于冷水浴内，热水浴单元(13)内两级过滤装置(12)的出口通过管道(16)连通冷水浴接收槽(26)，冷水浴接收槽(26)的出口通过管道(16)接入培养罐体(0)，冷水浴加热器(18)设置在冷水浴底部，在冷水浴接收槽(26)与培养罐体(0)之间的管道(16)上设置流量计(23)；冷水浴接收槽温度传感器(27)的探头部插入到冷水浴接收槽(26)内用于检测冷水浴接收槽(26)内KDP晶体水溶液的温度；冷水浴温度传感器(24)的探头部插入到冷水浴内用于检测冷水浴内冷水的温度。...
【技术特征摘要】
1.一种新型晶体水溶液循环过滤自动控制装置，其特征在于，包括培养罐单元、热水浴单元(13)和冷水浴单元(21)，培养罐单元通过管道(16)连通热水浴单元(13)，热水浴单元(13)通过管道(16)连通冷水浴单元(21)，冷水浴单元(21)通过管道(16)连通培养罐单元；培养罐单元包括培养罐体(0)、载晶架(6)、搅拌器(4)、夹层温度传感器(2)和夹层加热器(7)，培养罐体(0)的内腔里装入已配置好的KDP晶体水溶液，培养罐体(0)为双层罐体，包括内罐体和外罐体，内罐体和外罐体之间设置培养罐体加热夹层，培养罐体加热夹层内通过夹层溶液管道充入加热溶液，在夹层溶液管道上设置第一电磁阀(3)，夹层加热器(7)置于培养罐体加热夹层内用于给培养罐体(0)加热，在培养罐体加热夹层上设置夹层溢流口(5)，夹层溢流口(5)高于夹层溶液管道，载晶架(6)通过支架悬于培养罐体(0)的内腔里，搅拌器(4)置于培养罐体(0)底部且搅拌器(4)的搅拌叶轮位于培养罐体(0)的内腔里；夹层温度传感器(2)的探头部插入到培养罐体加热夹层内用于检测培养罐体加热夹层内溶液的温度；培养罐体(0)通过管道(16)连通冷水浴单元(21)；热水浴单元(13)包括热水浴、热水浴接收槽(10)、输送泵组(11)、两级过滤装置(12)、热水浴加热器(14)、第二电磁阀(7)、热水浴温度传感器(9)和热水浴接收槽温度传感器(17)，热水浴上部侧壁上开设热水浴溢流口(8)，热水浴通过热水浴管道充入水，第二电磁阀(7)设置在热水浴溶液管道上；热水浴接收槽(10)通过支架悬于热水浴内，培养罐体(0)通过管道(16)连通热水浴接收槽(10)，热水浴接收槽(10)的出口通过管道连接输送泵组(11)入口，输送泵组(11)出口通过管道连接两级过滤装置(12)的入口，两级过滤装置(12)的出口通过管道(16)连通冷水浴单元(21)；热水浴加热器(14)设置在热水浴底部，热水浴温度传感器(9)的探头部插入到热水浴内用于检测热水浴内热水的温度，热水浴接收槽温度传感器(17)的探头部插入到热水浴接收槽(10)内用于检测热水浴接收槽(10)内KDP晶体水溶液的温度；冷水浴单元(21)包括冷水浴、冷水浴接收槽(26)、冷水浴加热器(18)、第三电磁阀(20)、冷水浴接收槽温度传感器(27)、冷水浴温度传感器(24)和冷水浴接收槽压力表(25)，冷水浴上部侧壁上开设冷水浴溢流口(22)，冷水浴通过冷水浴管道充入水，第三电磁阀(20)设置在冷水浴管道上，冷水浴接收槽(26)通过支架悬于冷水浴内，热水浴单元(13)内两级过滤装置(12)的出口通过管道(16)连通冷水浴接收槽(26)，冷水浴接收槽(26)的出口通过管道(16)接入培养罐体(0)，冷水浴加热器(18)设置在冷水浴底部，在冷水浴接收槽(26)与培养罐体(0)之间的管道(16)上设置流量计(23)；冷水浴接收槽温度传感器(27)的探头部插入到冷水浴接收...
【专利技术属性】
技术研发人员：项亚南，曹菁，
申请(专利权)人：江苏信息职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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