[实用新型]薄膜悬臂式提拉装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及液相外延薄膜成膜设备，更具体涉及一种在各种溶液中通过垂直提拉生成薄膜的薄膜悬臂式提拉装置。适用于研究纳米材料、表面改性、及纳米功能薄膜材料在传感器件、太阳能利用等研究领域的应用。

背景技术

在纳米科技研究领域，特别在纳米功能材料机体研究和应用研究中，目前，很多研究工作需要利用从溶液中垂直提拉获取薄膜。要获取高质量的纳米薄膜材料，对提拉成膜设备提出了更高的技术要求。

现有垂直提拉机的提拉执行机构有两类：一类采用“行程螺杆”式提升结构，将电动机的旋转运动直接拖动行程螺杆转动，并由滑块和垂直滑槽等机构改变运动方向，实现提升运行；另一类采用“卷扬机”式提升结构，由电动机直接拖动“卷筒”，并卷绕“缆绳”由垂直导向杆等机构改变运动方向，实现提升运行。存在的问题是：1.存在电动机运行时的振动；2.提升机构除直接传递电动机振动外，还存在改变运动方向的多种结构阻力，对提升过程的非均匀影响，造成运行速度的稳定性差。也就是说，现有垂直提拉机其提拉运行过程是一种“有振动”和“非匀速”运行的过程，这种提拉运行过程中的振动和非匀速，直接影响成膜的均匀性，使薄膜质量差。这种效果是现有提拉机的结构形成的，是一种固有缺陷。因此，现有垂直提拉机结构，不能满足获取高质量的纳米薄膜的需要。要利用垂直提拉机获取高质量、厚度均匀一致的薄膜材料，提拉机须要满足两个运行条件：一、提拉机提拉成膜全过程(包括提拉装置和成膜溶液)要满足理想的“无振动”运行过程；二、提拉机提拉运行速度要满足理想的“匀速运动”。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种薄膜悬臂式提拉装置。本机能无振动、垂直平稳提拉，提拉过程匀速、稳定，提拉速度连续可调，薄膜厚度均匀一致。并可以有选择地一次完成1—6组速度相同、组份相同或者组份不同的薄膜试样。

为了实现上述任务，本实用新型采用以下技术措施：

该薄膜悬臂式提拉装置，采用液压传动机构，取代现有的机械传动机构；采用有振动装置与提拉执行装置分离的分体结构，取代现有整体结构；采用软输油管连接液压传递回路和软电缆连接运行控制回路。实施与振动源保持柔性连接等隔离技术措施。本机设置液压装置、悬臂式提拉装置、控制装置三个独立分体装置组成系统。液压装置有：电动机、液压泵、电磁换向阀、液压表、溢流调节阀、节流调速阀、调速控制电磁阀、高压软输油管、油箱。是以油箱箱体为基座的分体。悬臂式提拉装置：有提拉油缸、提拉杆、惯性稳速器、悬臂支架、试样夹位、试样夹、机座下工作台平面，构成主工作台分体。控制装置：包括变频器、自动空气断路器、单相交流接触器、中间继电器、万能转换开关、启动按钮、急停按钮、下降按钮、提拉按钮、暂停按钮、行程开关、时间继电器及箱体组成运行控制分体。三个分体装置中，悬臂式提拉装置是系统的核心装置，是执行提拉成膜全过程的主体装置。液压装置是悬臂式提拉装置的动力源、也是影响提拉成膜质量的主要“振动源”。控制装置是上述二装置的运行控制、操作装置，存在操作振动，也是影响提拉成膜质量的次要振动源。采用主体分离和柔性连接结构，构成了分连结合的优势特性集合系统。其特征在于：液压装置I与悬臂式提拉装置II之间由高压软输油管8和高压软输油管9连接，控制装置III与液压装置I和悬臂式提拉装置II之间由电缆和电缆连接器连接，液压装置内的电动机转子转轴与液压泵转轴直联对接，使液压泵转速与电动机转速同步，有利于悬臂式提拉装置运行速度稳定、结构紧凑、装置体积小。液压泵进口通过管路与置于油箱中的滤油器相连接，液压泵输出口与电磁换向阀阀座P接口相连接，液压表连接在电磁换向阀阀座G接口，溢流调节阀连接在电磁换向阀阀座T接口，溢流回油管由电磁换向阀阀座底置于油箱中；电磁换向阀阀座A接口通过高压软输油管与提拉油缸上腔接口C相连接，电磁换向阀阀座B接口与节流调速阀、或者节流调速阀和调速控制电磁阀组成的调速回路连接口相连接，调速回路另一端E连接口通过高压软输油管与提拉油缸下腔接口D相连接，实现了液压装置与悬臂式提拉装置的软连接——柔性连接结构；悬臂式提拉装置内的提拉油缸垂直固定在机座下工作台平面上，提拉杆垂直于下工作台平面向上，提拉杆上端与惯性稳速器相连接，惯性稳速器设有6个水平悬臂，试样夹位固定在水平悬臂支架外端垂直向下，分别与6个试样夹相连接，构成了本薄膜提拉机独立的提拉执行机构主体——悬臂式提拉装置。控制装置内220V交流电源通过自动空气断路器、启动按钮、急停按钮、交流接触器与变频器相连接，变频器与电动机相连接；变频器接入电动机运行控制回路，对电动机实施无级调频调速，对液压节流调速回路进行补充协调调速，有效保证提拉机的提拉速度由静止至全速范围内能稳定匀速运行。提拉机的运行过程控制电路，由交流接触器与暂停按钮接入，当万能转换开关置于手动位时，下降按钮与下降继电器相连接，下降继电器的常开触点与下降按钮并联自锁，下降继电器的另一常开触点与电磁换向阀电磁铁a线圈相连接。启动下降按钮，下降继电器得电、常开触点吸合，下降按钮自锁，同时电磁换向阀电磁铁a工作，液压回路经高压软输油管至提拉油缸上腔，推动提拉杆下行，完成下降运行过程。按下暂停按钮，下降运行停止。提拉按钮与提拉继电器连接，提拉继电器的常开触点与提拉按钮并联自锁，提拉继电器另一常开触点与电磁换向阀电磁铁b线圈和调速电磁阀线圈相连接。启动提拉按钮，提拉继电器得电、常开触点吸合，提拉按钮自锁，同时电磁换向阀电磁铁b工作、调速电磁阀工作，液压回路经节流调速回路，通过高压软输油管至提拉油缸下腔，推动提拉杆上行，完成提拉运行过程。按下暂停按钮，提拉运行停止。万能转换开关置于自动位时：下降按钮自锁回路与下止点行程开关常闭触点、提拉继电器常闭触点、下降继电器线圈串联连接；下降继电器另一常开触点与电磁换向阀电磁铁a线圈串联连接；下止点行程开关常开触点与时间继电器电磁线圈串联连接；时间继电器常开触点、上止点行程开关常闭触点、下降继电器常闭触点、提拉继电器电磁线圈串联连接；提拉继电器常开触点与电磁换向阀电磁铁b线圈串联连接。提拉继电器另一常开触点与节流调速阀或者节流调速阀和调速控制电磁阀线圈的并联回路接点串联连接。组成自动循环延时控制线路。按下下降按钮，电源经下止点行程开关常闭触点、提拉继电器常闭触点、万能转换开关自动档接点、使下降继电器得电，常开触点吸合，下降按钮自锁，同时电磁换向阀电磁铁a得电工作，电磁换向阀A打开，液压油通过高压软输油管至提拉油缸上腔，推动提拉杆向下运行，带动惯性稳速器向下移动，当惯性稳速器移动至下止点行程开关处，压下下止点行程开关时，下止点行程开关的动断触点断开，使下降继电器失电，下降继电器常开触点断开，电磁换向阀电磁铁a失电，A阀关闭，提拉杆停止下行。惯性稳速器停止移动，试样夹上的试样进入镀膜溶液后停止在溶液中。同时，下止点行程开关的动合触点闭合，使时间继电器线圈得电，经所需延时时间，等待镀膜溶液液面稳定后，才将其延时闭合的动合触点闭合，电源通过上止点行程开关常闭触点，下降继电器常闭触点，万能转换开关自动接点，使提拉继电器线圈得电，提拉继电器常开触点闭合，电磁换向阀电磁铁b工作，调速控制电磁阀同时工作，电磁换向阀B打开，液压油通过节流调速阀、高压软输油管至提拉油缸下腔，推动提拉杆上行，使惯性稳速器带动试样夹上的镀膜试样从溶液中平稳匀速提拉上行。直至惯性稳速器压下上止点行程开关时，上止点行程开关的动断触点断开，使提拉继电器线圈失电，提拉继电器的常开触点断开，电磁换向阀电磁铁b线圈、调速控制电磁阀线圈同时失电，电磁换向阀B关闭，提拉油缸停止工作，惯性稳速器停止移动而回到原位。薄膜提拉机自动完成一次提拉镀膜循环过程。