一种CVD炉快速降温的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种CVD炉快速降温的装置及方法，包括液氮罐、流量控制器、阀门、压力传感器、温度传感器和PLC控制器；液氮罐通过输入管依次连接流量控制器、阀门及CVD炉炉壳夹层的输入口，压力传感器设置在CVD炉炉壳夹层的安装口上，温度传感器设置在CVD炉炉壳夹层的顶部，压力传感器、温度传感器和流量控制器分别与PLC控制器连接。本发明专利技术的方法采用液氮降温，液氮温度为‑196℃，在气化过程中会吸收大量的热，相比较常温循环水(25℃)，能够更快速的带走CVD炉内辐射出的热量；采用本发明专利技术方法可使CVD炉内温度降到100℃以下的降温时间缩短了1‑2倍。

【技术实现步骤摘要】
一种CVD炉快速降温的装置及方法
本专利技术涉及一种CVD炉快速降温的装置及方法，属于真空炉降温

技术介绍
在化学气相沉积(CVD)过程中电阻炉使用石墨加热器对炉内石墨件进行加热，并利用保温层隔绝外部环境，同时在炉壳夹层中利用常温循环水对炉壁进行降温，炉腔热区的温度达到1900℃以上。当CVD过程结束后，为防止炉口敞开情况下处于高温状态的石墨件被空气中的氧气氧化，CVD产品需置于炉中一段时间以此来保证炉口的密闭，而作为炉体降温使用的常温循环水(25℃)因比热容大、水温高，导致传热能力较差，无法有效地将炉内CVD产品与石墨件的热量带出，不利于石墨件的冷却。通常情况下，需要花费数小时的时间才能使石墨件降至不被空气中的氧气氧化的安全温度(300℃左右)。在此温度下取出CVD产品，上扬的气温仍可达到百摄氏度以上，一般需要等待几十分钟后才能进行拆炉清理操作。由此可见，现有的降温方式极大地影响了CVD生产效率且存在石墨件被氧化以及人员操作安全的隐患。经检索，未发现有针对CVD炉进行快速降温更优的解决方案。因此，有必要设计一种CVD炉快速降温的有效方法。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种CVD炉快速降温的装置及方法，该装置将液氮罐与CVD炉进行连接，利用液氮超强的降温能力，替代传统的降温方式。该方法能够对CVD炉进行有效快速的降温，大大提高降温效率。本专利技术的技术方案如下：一种CVD炉快速降温的装置，包括液氮罐、流量控制器、阀门、压力传感器、温度传感器和PLC控制器；液氮罐通过输入管依次连接流量控制器、阀门及CVD炉炉壳夹层的输入口，压力传感器设置在CVD炉炉壳夹层的安装口上，温度传感器设置在CVD炉炉壳夹层的顶部，压力传感器、温度传感器和流量控制器分别与PLC控制器连接。优选的，所述装置还包括存储罐，CVD炉炉壳夹层的输出口通过管道与存储罐连接。此设计的好处是，液氮从输入口向CVD炉炉壳夹层内输入，在CVD炉炉壳夹层内进行热交换被气化，被气化后的氮气从输出口通过管道被收集到存储罐内，可再次被利用。优选的，所述阀门选用电动球阀，电动球阀与PLC控制器连接。优选的，所述CVD炉炉壳夹层的输入口位于CVD炉一侧的下端，CVD炉炉壳夹层的输出口位于CVD炉另一侧的上端。一种CVD炉快速降温的方法，利用上述的CVD炉快速降温的装置，所述方法包括以下步骤：(1)设置压力传感器监测压力值为2～10MPa，设置流量控制器流量为2～20L/min；(2)打开液氮罐和电动球阀，使液氮从CVD炉下端输入口进入到CVD炉炉壳夹层内；(3)液氮在CVD炉炉壳夹层内由下向上进行热交换，液氮被气化后从CVD炉上端的输出口进入存储罐；(4)降温过程中，压力传感器实时对CVD炉壳夹层内液氮压力进行监测；(5)压力传感器将监测压力值传送到PLC控制器，PLC控制器根据压力值调节流量控制器的液氮流量，使CVD炉炉壳夹层内液氮压力维持在设定值；(6)当温度传感器监测到CVD炉炉壳夹层内的温度达到了设定温度以下，温度传感器将监测温度值传送到PLC控制器，PLC控制器控制电动球阀关闭，结束降温作业。优选的，步骤(1)中，设置流量控制器流量为10L/min。优选的，步骤(1)中，设置压力传感器监测压力值为5MPa。优选的，步骤(6)中，温度传感器的设定温度为不超过100℃。本专利技术的工作原理：利用液氮可以实现较快的热交换，但由于液氮的流量对降温速率影响较大，本专利技术严格控制压力传感器的压力值设定，设置的压力值过低，会造成液氮的流量过小，进而导致炉内降温速率过低；设置的压力过高，会造成液氮的流量过大，进而导致CVD炉炉壳夹层内压力过高，存在炉壳被撑裂的安全隐患，控制液氮的流量对CVD炉的降温速率有决定性的影响。本专利技术的有益效果在于：本专利技术的方法采用液氮降温，液氮温度为-196℃，在气化过程中会吸收大量的热，相比较常温循环水(25℃)，能够更快速的带走CVD炉内辐射出的热量；本专利技术在液氮管路的液氮入口设置所述流量控制器，有效控制液氮流量液氮缓慢进入液氮管道，并且节省液氮消耗，降低了成本；本专利技术严格控制了特定的液氮流量，可以有效的控制CVD炉的降温速率；本专利技术严格控制了特定的CVD炉炉内夹层的压力，避免了CVD炉炉壳夹层内压力过高，导致炉壳被撑裂的风险，采用本专利技术方法可使CVD炉内温度降到100℃以下的降温时间缩短了1-2倍。附图说明图1为本专利技术快速降温装置的结构连接示意图；其中：1-液氮罐，2-输入管，3-流量控制器，4-PLC控制器，5-压力传感器，6-安装口，7-CVD炉炉壳夹层,8-温度传感器，9-输出管，10-存储罐，11-阀门。具体实施方式下面通过实施例并结合附图对本专利技术做进一步说明，但不限于此。实施例1：如图1所示，本实施例提供一种CVD炉快速降温的装置，包括液氮罐1、流量控制器3、阀门11、压力传感器5、温度传感器8和PLC控制器4；液氮罐1通过输入管2依次连接流量控制器3、阀门11及CVD炉炉壳夹层7的输入口，压力传感器5安装在CVD炉炉壳夹层的安装口6上，温度传感器8安装在CVD炉炉壳夹层7的顶部，压力传感器5、温度传感器8和流量控制器3分别与PLC控制器4连接。阀门11选用电动球阀，电动球阀与PLC控制器4连接。整个装置的运行过程，可由PLC控制，PLC控制器4内事先写入程序，实现装置的自动化运行。CVD炉炉壳夹层7的输入口位于CVD炉一侧的下端，CVD炉炉壳夹层7的输出口位于CVD炉另一侧的上端。从CVD炉上端输出口排出氮气(可直接排入大气)，有利于液氮充分带走炉内辐射出的热量。实施例2：重复实施例，其不同之处在于：所述装置还包括存储罐10，CVD炉炉壳夹层7的输出口通过管道与存储罐10连接。液氮从输入口向CVD炉炉壳夹层内输入，在CVD炉炉壳夹层内进行热交换被气化，被气化后的氮气从输出口通过管道被收集到存储罐10内，可再次被利用。实施例3：一种CVD炉快速降温的方法，利用实施例2所述的装置，具体的降温步骤如下：(1)设置流量控制器3流量为3L/min；设置压力传感器5监测压力值为3MPa，设置温度传感器8的监测温度为不超过100℃；将此设定参数写入PLC控制器4；(2)打开液氮罐1和电动球阀，使液氮从CVD炉下端液氮入口进入到CVD炉炉壳夹层7内，从CVD炉上端液氮出口进入存储罐10；(3)设压力传感器5实时对CVD炉壳夹层7内液氮压力进行监测，监测到液氮压力值为1MPa；(4)压力传感器5将监测压力值传送到PLC控制器4，PLC控制器4控制流量控制器3，调节液氮流量为5L/min，使CVD炉炉壳夹层6内液氮压力维持在3MPa，直至炉内温度降低到100℃以下；(5)当温度传感器监测到CVD炉炉壳夹层6内的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种CVD炉快速降温的装置，其特征在于，包括液氮罐、流量控制器、阀门、压力传感器、温度传感器和PLC控制器；液氮罐通过输入管依次连接流量控制器、阀门及CVD炉炉壳夹层的输入口，压力传感器设置在CVD炉炉壳夹层的安装口上，温度传感器设置在CVD炉炉壳夹层的顶部，压力传感器、温度传感器和流量控制器分别与PLC控制器连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种CVD炉快速降温的装置，其特征在于，包括液氮罐、流量控制器、阀门、压力传感器、温度传感器和PLC控制器；液氮罐通过输入管依次连接流量控制器、阀门及CVD炉炉壳夹层的输入口，压力传感器设置在CVD炉炉壳夹层的安装口上，温度传感器设置在CVD炉炉壳夹层的顶部，压力传感器、温度传感器和流量控制器分别与PLC控制器连接。


2.如权利要求1所述的CVD炉快速降温的装置，其特征在于，所述装置还包括存储罐，CVD炉炉壳夹层的输出口通过管道与存储罐连接。


3.如权利要求1所述的CVD炉快速降温的装置，其特征在于，所述阀门选用电动球阀，电动球阀与PLC控制器连接。


4.如权利要求1所述的CVD炉快速降温的装置，其特征在于，所述CVD炉炉壳夹层的输入口位于CVD炉一侧的下端，CVD炉炉壳夹层的输出口位于CVD炉另一侧的上端。


5.一种CVD炉快速降温的方法，利用权利要求1-4任一项所述的CVD炉快速降温的装置，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)设置压力传感器监测压力值为2～10MPa，设置流量控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘汝强，王殿春，李晓明，吴思华，周清波，
申请(专利权)人：山东国晶新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37