[发明专利]一种定向凝固装置及包括该定向凝固装置的定向凝固设备

权利要求书

1.一种定向凝固装置，位于真空炉内，其特征在于，包括：

呈中空阶梯筒状的石墨受热体(1)，所述石墨受热体(1)沿轴向分别设置为加热区及过热区(2)，所述过热区(2)位于所述加热区下方且所述过热区(2)的直径小于所述加热区的直径；

位于所述石墨受热体(1)内部的坩埚(3)，所述坩埚(3)的直径大于所述过热区(2)的长度，所述坩埚(3)的外壁上沿轴向设置有多个热电偶(4)，各个所述热电偶(4)之间保持同样的间距；

围绕在所述石墨受热体(1)外周的感应线圈(5)，围绕在所述过热区(2)的所述感应线圈(5)设置为内外层叠的两层，围绕在所述加热区的所述感应线圈(5)设置为单层，所述感应线圈(5)与电源电连接；

位于所述石墨受热体(1)下方的隔热板(6)，所述隔热板(6)的中心处设置有供所述坩埚(3)通过的通孔；

用以冷却所述坩埚(3)的冷却装置，所述冷却装置包括位于所述隔热板(6)下方并与所述通孔连通且能够围绕自身竖直中心线进行转动的冷却室(7)、能够进入和流出所述冷却室(7)的冷却介质(8)、带动所述冷却室(7)转动的第一动力装置(9)及存储所述冷却介质(8)且与所述冷却室(7)连通的储液室(10)，所述储液室(10)内设置有增压泵，所述冷却室(7)上端沿周向设置有多个第一进液口(11)且底部设置有第一出液口(12)、以供所述冷却介质(8)循环流动，所述冷却室(7)的底部的中心处设置有开口；

上端连接于所述坩埚(3)底部、下端穿过所述冷却室(7)且从所述开口伸出的抽拉装置(13)，所述下端与所述开口能够相对滑动且二者之间设置有密封件实现密闭连接；

连接于所述抽拉装置(13)的下端且带动所述抽拉装置(13)进行滑动的第二动力装置(14)；

与所述第二动力装置(14)电连接、用于控制所述抽拉装置(13)抽拉速率的控制器(15)，所述控制器(15)与所述热电偶(4)电连接、能够接收各个所述热电偶(4)测量的温度值，所述控制器(15)能够根据沿自下而上方向的各个所述热电偶(4)变化相同温度差值所用的时间的长短调整所述第二动力装置(14)的动力输出、以控制所述抽拉速率，所述时间的长短与所述抽拉速率的大小呈负相关。

2.如权利要求1所述的定向凝固装置，其特征在于，所述冷却室(7)与所述第一动力装置(9)通过齿轮传动，所述冷却室(7)固定在从动齿轮(21)上且与所述从动齿轮(21)同轴。

3.如权利要求2所述的定向凝固装置，其特征在于，所述冷却室(7)外套设有固定室(16)，所述固定室(16)的上端设置有与所述储液室(10)连通的第二进液口(17)、下端设置有与所述储液室(10)连通的第二出液口(18)，所述固定室(16)的内壁与所述冷却室(7)的外壁之间保持间距以形成夹层，所述夹层设置为连通所述第一进液口(11)和所述第二进液口(17)的进液区、连通所述第一出液口(12)和所述第二出液口(18)的出液区及放置所述第一动力装置(9)的密闭区。

4.如权利要求3所述的定向凝固装置，其特征在于，所述第一出液口(12)连接有指向所述冷却室(7)中心处的导管(19)，当所述坩埚(3)下降至所述冷却室(7)，所述导管(19)末端指向所述坩埚(3)外壁。

5.如权利要求1所述的定向凝固装置，其特征在于，所述第二动力装置(14)与所述抽拉装置(13)之间设置有曲柄活塞结构，所述抽拉装置(13)设置为所述曲柄活塞结构中的活塞。

6.如权利要求5所述的定向凝固装置，其特征在于，所述第二动力装置(14)设置为步进电机。

7.如权利要求1所述的定向凝固装置，其特征在于，还包括呈中空管状、套设在所述感应线圈(5)外部的保温套筒(20)，所述保温套筒(20)的下端伸入所述通孔内且贴合在所述通孔内壁上，所述坩埚(3)从所述保温套筒(20)的内部穿过。

8.如权利要求1所述的定向凝固装置，其特征在于，所述控制器(15)设置为单片机。