用于真空镀膜机扩散泵的水温控制循环冷却系统

摘要

本发明公开了一种用于真空镀膜机扩散泵的水温控制循环冷却系统，主要解决现有技术冷却水温高于真空镀膜设备正常工作的安全阈值时将损坏该真空镀膜设备，进入设备的应急用水被白白浪费的问题。本发明包括两个水箱、一个储水罐、水泵、真空镀膜设备、控制水阀、手动电磁阀以及测温报警装置。手动电磁阀将储水罐和水箱连接起来，真空镀膜设备安装测温报警装置并连接电磁阀自动控制整个循环冷却系统，本发明实现了循环水冷却系统的自动控制以及对真空镀膜机的有效保护。本发明可用于实验室中的真空镀膜实验。

说明书

技术领域

本发明属于电子技术领域，更进一步涉及电子设备技术领域中的一种用于真空镀 膜机油扩散泵的水温控制循环冷却系统。本发明可用于科学研究与教学实验室中的真 空镀膜实验。

背景技术

在使用真空镀膜设备制备薄膜材料时，由于必须达到一定的真空度时才可以进行 镀膜过程，普遍采用油扩散泵来实现真空镀膜的真空条件。冷却系统是保证油扩散泵 正常工作的重要条件，在真空镀膜装置上也是一个极为重要的系统。用于真空镀膜的 冷却系统通常采用两种方式：一种是真空镀膜设备直接与自来水管连接，水管中的水 通过自压进入真空镀膜设备冷却系统，经过镀膜设备冷却用后的水通入实验室排水管 道；另一种是采用有制冷功能冷却设备，冷却设备具有制冷功能，可以对水进行强制 降温处理，可以保证使用的水处于某一设定的温度。使用时冷却设备中一定温度的水 进入真空镀膜设备的需要散热降温部分，完成降温任务后进入冷却设备，制冷机对返 回的水进行强制降温。前一种方式无外设冷却设备，使用方便，但对水的浪费极大； 后一种方式水的用量少，反复循环使用，没有水的浪费，但有外设制冷装置，制冷机 由室内设备与室外机组成，制冷设备复杂，同时专用的制冷机由于要使用大量的氟利 昂作为冷却剂，会对环境造成污染。

西安电子科技大学拥有的专利技术“真空镀膜机扩散泵的循环水冷却系统”（专 利号CN201010173328.5，授权公告号CN101831609A）公开了一种适用于真空镀膜 机扩散泵的冷却系统。该系统包括两个水箱、水泵、真空镀膜设备及控制水阀，该一 号水箱底端出水管道依次经过第一水阀、第一水泵和第二水阀，接到真空镀膜机的冷 却水进水口，形成真空镀膜机的冷却水进水管路，一号水箱底端出水管道接到二号水 箱底端出水管道，形成排水管路，一号水箱的进水管道依次经过第四水阀和第二水泵， 接到二号水箱的底端出水管道，形成从二号水箱到一号水箱的水流通路；该二号水箱 的顶部入水管道经过第三水阀接到设备的出水口，形成从真空镀膜机到二号水箱的水 流通路，实现水的循环。该系统虽然很好的避免了水浪费和环境污染，但是，该专利 技术仍然存在的不足是：该系统并不能保证冷却系统中的冷却水温是否低于真空镀膜 设备正常工作的安全阈值。一旦循环水温超过真空镀膜设备正常工作的安全温度界 限，则将损坏该真空镀膜设备；该系统将应急用水直接排放掉，浪费了应急水。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷，提出一种用于真空镀膜机油扩 散泵的水温控制循环冷却系统，用来精确控制真空镀膜设备循环冷却水的水温以及更 好地节约水资源。

为实现上述目的，本发明的具体思路是，在西安电子科技大学拥有的专利技术“真 空镀膜机扩散泵的循环水冷却系统”（专利号CN201010173328.5，授权公告号CN 101831609A）的基础上新增了测温报警装置和一个储水罐两个部分。测温报警装置是 基于51单片机实现其功能，51单片机上的温度传感器模块采用DS18B20防水温度传 感器监测循环系统中冷却水的实时水温；报警模块采用蜂鸣器用于及时报警；继电器 模块采用阀门控制继电器，用于单片机控制循环水路的电磁阀门开或闭。储水罐是一 个储水装置，用来储存进入真空镀膜设备的应急用水。

本发明包括两个循环水存储容器一号水箱和二号水箱、储水罐、水流回路管道、 水泵、真空镀膜设备、控制水阀、导线和测温报警装置。

一号水箱的底端出水管道a依次经过经过第一水阀、第一水泵M₁、第三水阀与 真空镀膜机进水管道相连，形成真空镀膜机的冷却水进水管路。水泵M₁和第三水阀 之间的三通接口直角端经手动电磁水阀与自来水口相连，形成应急进水的进水入口。

一号水箱底端出水管道b与二号水箱的底端出水管道c通过一个三通接口直角端 与第八水阀相连，形成排水管路。一号水箱的进水管道f经过第七水阀、水泵M₂和 二号水箱的出水管道d相连，形成从二号水箱到一号水箱的水流通路。二号水箱顶端 入水管道e经过一个两位三通电磁阀、第五水阀与真空镀膜机的出水口相连，形成从 真空镀膜机到二号水箱的水流通路。

二号水箱进水管道e和储水罐进水管道g通过两位三通电磁阀相连,形成应急水进 水管路。排水管道通过第九水阀与储水罐的出水管道h连接，形成应急水的排水管路。 真空镀膜设备的冷却水出水口处安装一个测温报警装置，该装置分别通过导线与手动 电磁阀和两位三通电磁阀相连接。

储水罐用于储存应急进水，进水管路g与两位三通电磁阀相连，形成经第二水阀、 第三水阀、真空镀膜设备、两位三通电磁阀的应急进水的入水通道；排水管路经第九 水阀与出水管路h相连，形成应急进水排水通道。

温度报警装置包括水温测量传感器、报警器和继电器，三个模块经串行总线被一 个51单片微型计算机所控制，51单片机由提前输入51单片微型计算机的温度报警 程序控制。其中，水温测量传感器采用防水温度传感器，用于探测循环冷却水的即时 温度。报警器采用蜂鸣器，用于超过安全温度值时的报警。继电器采用阀门控制继电 器，用于控制两位三通电磁阀和手动电磁阀的打开或关闭。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

第一，由于本发明使用了测温报警装置，克服了现有技术中无法精确测量循环水 温度的缺点，避免了由于循环水温过高导致真空镀膜机损坏的问题，使得本发明大大 保证了实验设备的安全性，同时测温报警装置将冷却系统和应急水系统连接起来，实 现了联动自动控制。

第二，由于本发明使用了外加储水罐装置，克服了现有技术中将应急水直接排放 的缺点，本发明的储水罐装置可以将应急水储存起来，更好地避免了水资源的浪费。

附图说明

图1为本水温控制循环冷却系统示意图。

图1中的1、3、5、7、8、9表示水阀，2表示两位三通电磁阀，6表示手动电磁 阀，4表示真空镀膜设备，M₁、M₂表示两个水泵，a、b、c、d、e、f、g、h表示一 号和二号水箱和储水罐的进出水口，箭头表示正常工作时冷却水的流动方向。

具体实施方式：

下面参照附图对本发明作进一步详细描述。

参照图1，本发明的循环冷却水系统主要由两个储水水箱，一个储水罐，五个水 阀，两个电磁阀，两个水泵，真空镀膜设备以及测温报警装置组成，各组成部分通过 管道按以下方式进行连接。

一号水箱的底端出水管道a依次经过经过水阀1、水泵M₁、水阀3与真空镀膜设 备4进水管道相连，形成真空镀膜设备4的冷却水进水管路。水泵M₁和水阀3之间 的三通接口直角端经手动电磁水阀2与自来水口相连，形成应急进水的进水入口。一 号水箱底端出水管道b与二号水箱的底端出水管道c通过一个三通接口直角端与水阀 8相连，形成一号水箱和二号水箱的排水管路。一号水箱的进水管道f经过水阀7、 水泵M₂和二号水箱的出水管道d相连，形成从二号水箱到一号水箱的水流通路。

二号水箱顶端入水管道e经过一个两位三通电磁阀6、水阀5与真空镀膜设备4 的出水口相连，形成从真空镀膜设备4到二号水箱的水流通路。储水罐的进水管路g 与两位三通电磁阀6相连，形成经水阀2、水阀3、真空镀膜设备、水阀5、两位三 通电磁阀6的应急进水的入水通道。储水罐的出水管路h经水阀9与下水管道相连， 形成应急进水排水通道。

在真空镀膜设备的出水口处安装一个测温报警装置，该装置分别通过导线与手动 电磁阀2和两位三通电磁阀6相连接。将测温报警装置上的温度传感器放进真空镀膜 设备的出水口，再将测温报警装置上的阀门控制继电器与手动电磁阀2和两位三通电 磁阀6用导线相连。

水温测量传感器采用防水温度传感器DS18B20，用于测量循环冷却水的即时温 度。测温报警装置上的报警器采用蜂鸣器，用于超过安全温度值时的报警。测温报警 装置上的继电器采用阀门控制继电器，用于控制两位三通电磁阀6和手动电磁阀2的 打开或关闭。

水温测量传感器、报警器、继电器三个器件经串行总线被一个51单片微型计算 机所控制，其中51单片机由提前输入51单片微型计算机的温度报警程序控制。由此 形成整个循环冷却水温度控制系统。

本发明的冷却水温控制循环系统工作原理如下：

本发明在镀膜设备开启之前，先在一号水箱和二号水箱中注入适量的冷却用水， 依次打开水阀1、水阀3和水阀5，以及两位三通电磁阀7控制进入二号水箱的阀门 而水阀8、水阀9和手动电磁阀2处于关闭状态，开启第一水泵M₁和第二水泵M₂， 此时形成从一号水箱、水泵、镀膜设备、二号水箱、水泵到一号水箱的冷却水循环回 路，通过调节一号阀门得到满足真空镀膜设备散热的合适流速，二号水箱中的水由第 二水泵M₂抽回一号水箱，调节水阀7使一号水箱的进出水量达到平衡。然后再开启 真空镀膜设备4，真空镀膜设备4属于需要冷却而散热量又不大的设备，但当冷却蒸 馏水经过设备后的水温超过设定的报警温度后，单片机测温报警装置自动报警并控制 阀门继电器打开手动电磁阀2，使应急进水进入真空镀膜设备4，同时测温报警装置 控制两位三通手动电磁阀6中通向储水罐的阀门打开，通向二号水箱的阀门关闭，避 免应急进水污染二号水箱的蒸馏水，当环路水温下降后测温报警装置控制两位三通手 动电磁阀6通向二号水箱的阀门打开同时关闭通向储水罐的阀门，关闭控制应急进水 流入的阀门2使整个系统重新运转，如此则能很好的让设备始终保持在一个稳定的冷 却水温下，从而保证设备的正常运转。

当本发明的冷却水温控制循环系统突遇停电，此时循环水泵不能工作，则关闭水 阀1，手动打开手动电磁阀2，手动打开两位三通电磁阀6中通向储水罐的阀门，此 时使用的应急水可以从手动电磁阀2进入系统，流经水阀3、真空镀膜设备4、水阀 5、两位三通手动电池阀6进入储水罐，这样就保证了镀膜设备在停电情况下的临时 去热，保障了设备的安全，同时也将应急水直接收集起来，避免了应急水的浪费。