CN101440519A - 多晶硅还原炉用硅芯电极 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多晶硅还原炉用硅芯电极，其包括有电极体、套置于该电极体顶部的加热石墨头硅芯、套设于电极体外缘的电极座、及位于电极体与电极座之间的绝缘套筒；电极体内部中间形成有盲孔，电极体位于还原炉外部即盲孔的开口端设置有能使冷却水循环进入电极体盲孔内部对电极体进行进一步冷却的冷却装置。借由本发明的硅芯电极，可以防止由于温度过高导致绝缘套筒失效造成的电极击穿现象。
Description
技术领域
本发明有关多晶硅还原炉技术，更具体地说，关于一种多晶硅还原炉用的硅芯电极。
背景技术
多晶硅还原炉的主流技术是三氯氢硅(SiHCl3)还原法，生产过程中工艺气体被硅芯电极加热至1100℃左右，使三氯氢硅(SiHCl3)与氢气(H2)反应生成多晶硅并沉积在硅芯电极表面，形成硅棒。硅芯电极的工作电压在15,000V左右，在如此高温高压的条件下，对硅芯电极的要求非常高。目前采用的硅芯电极主要包括电极体、加热石墨头硅芯、电极座，其中电极座与电极体之间用绝缘套筒进行绝缘，绝缘套筒的成分为聚四氟乙烯。由于还原炉内温度非常高，虽然通过设备底盘对电极座进行冷却，但聚四氟乙烯绝缘体所处环境的温度仍然很高，在长时间运行后容易失效，造成电极座与电极体之间击穿，导致生产事故。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种能进一步降低温度，有效防止因绝缘套筒失效造成电极击穿现象的多晶硅还原炉用硅芯电极，保证多晶硅还原炉在高温高压条件下稳定高效地运行。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：本发明的多晶硅还原炉用硅芯电极，包含：
电极体、套置于该电极体顶部的加热石墨头硅芯、套设于电极体外缘的电极座、及位于电极体与电极座之间的绝缘套筒；
所述电极体内部中间形成有盲孔，电极体位于还原炉外部即盲孔的开口端设置有能使冷却水循环进入电极体盲孔内部对所述电极体进行进一步冷却的冷却装置。
该冷却装置包括有直接延伸入电极体盲孔底端的冷却水出口管，与盲孔开口端连通的冷却水进口管，以及设在电极体盲孔开口端用于固定冷却水出口管、冷却水进口管的套筒与压紧螺母。
电极体位于盲孔开口端的外缘加工成直径内缩的台阶状，在电极体的小直径段的侧壁上设有连通盲孔的通孔，套筒套在所述电极体的小直径段，并在套筒内壁面上相对于所述小直径段侧壁上通孔的位置设置有环状沟槽，该环状沟槽与小直径段侧壁上的通孔连通，在所述套筒的侧壁上设置有与沟槽连通、且与冷却水进口管密封连接的通孔。且压紧螺母的底端设置有供冷却水出口管密封延伸进入的通孔。
电极座与电极体之间由台阶定位连接，在电极座内壁的中间部位形成有台阶孔，电极体的外壁周缘设有与台阶孔对应的凸缘，所述绝缘套筒与台阶孔对应呈阶梯状。
电极体与绝缘套筒之间靠近加热石墨头硅芯的一端的间隙内设置有高压绝缘环，同时高压绝缘环覆盖于还原炉的底盘内表面上，在电极体位于还原炉底盘外表面套设有紧固螺母，用以锁紧固定电极体、电极座及绝缘套筒。
电极座内壁台阶孔的台阶与绝缘套筒之间还设有弹性垫圈。
电极座外周缘的两端分别与还原炉底盘的上底板与下底板焊接连接。
借由本发明的多晶硅还原炉用硅芯电极，可以有效防止绝缘套筒因高温失效而导致电极座与电极体之间击穿现象的发生，适合多晶硅还原炉高电压启动、高温条件运行的要求。
附图说明
图1为本发明多晶硅还原炉用硅芯电极的结构截面示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的多晶硅还原炉用硅芯电极主要包括加热石墨头硅芯7，电极体8，绝缘套筒9和电极座11。电极座11上下两端的外缘分别与多晶硅还原炉底盘的上底板13和下底板14焊接在一起，电极座11内壁的中间部位形成有台阶孔，电极座11内壁台阶孔的台阶上放置有弹性垫圈10；绝缘套筒9内侧加工成台阶孔，外侧加工出突肩，缘套筒9与电极座11的台阶孔对应成阶梯状，绝缘套筒9由上至下套置在电极座11的台阶孔内，绝缘套筒9的突肩卡在弹性垫圈10上，并且绝缘套筒9的上下两端分别与电极座11上下两端平齐；电极体8的外壁周缘设有与台阶孔对应的凸缘，电极体8从上至下穿入绝缘套筒9内孔，电极体8的外壁的凸缘卡在绝缘套筒9内孔台阶上，并且在电极体8与绝缘套筒9之间靠近加热石墨头硅芯7的一端的间隙内套置有高压绝缘环6，其上端直径大于下端直径，高压绝缘环6的上端覆盖于还原炉的底盘内表面上；在电极体8位于还原炉底盘外表面处套设有紧固螺母5，该紧固螺母5可以将电极体8、绝缘套筒9、弹性垫圈10和电极座11锁紧固定在一起。电极体8顶端套置有加热石墨头硅芯7，且在电极体8中间形成有盲孔81，电极体8位于还原炉外部即盲孔81的开口端设置有能使冷却水循环进入电极体的盲孔81内部对电极体8进行进一步冷却的冷却装置，该冷却装置包括有直接延伸入电极体的盲孔81底端的冷却水出口管1，与盲孔81开口端连通的冷却水进口管12，设在电极体的盲孔81开口端用于固定所述冷却水出口管1、冷却水进口管12的套筒3与压紧螺母2。电极体8在位于盲孔81开口端的外缘加工成直径内缩的台阶状，在电极体8的小直径段的侧壁上设有连通盲孔81的通孔80，并且套筒3套设在电极体8的小直径段，套筒3内壁面上相对于小直径段侧壁上通孔80的位置设置有环状沟槽，该环状沟槽与该通孔80连通，该套筒3侧壁上设置有连通该沟槽及冷却水进口管12的通孔30；冷却水出口管1由下至上插入电极体8中间的盲孔81，并将压紧螺母2套置在电极体8的底端，用以将冷却水出口管1与套筒3紧锁在电极体8上，压紧螺母2的底端设置有供冷却水出口管1密封延伸进入的通孔20，这样在电极体8的盲孔81和冷却水出口管1之间形成一个环状空间，经过处理的冷却水从冷却水进口管12经套筒3的环形沟槽由电极体8下端侧壁上的通孔80进入盲孔81内，沿电极体8的盲孔81和冷却水出口管1之间的环状空间上升折返至冷却水出口管1，从冷却水出口管1流出，实现对电极体8的冷却。连接高压电源的导电板4夹持并固定在电极体8的外周缘。
设备运行过程中，还原炉底盘冷却通道15内冷却水对电极座11进行冷却，进一步降低了电极座11和电极体8的温度，同时高压绝缘环6也能进一步隔绝保护绝缘套筒9与高温环境接触，防止由于温度过高导致绝缘套筒9失效造成电极座11与电极体8之间的击穿事故。弹性垫圈10的设置能有效降低硅棒生长和移除对硅芯电极的影响。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
Claims (8)
1、一种多晶硅还原炉用硅芯电极，包含：
电极体、套置于该电极体顶部的加热石墨头硅芯、套设于电极体外缘的电极座、及位于电极体与电极座之间的绝缘套筒；
其特征在于，所述电极体内部中间形成有盲孔，所述电极体位于所述还原炉外部即盲孔的开口端设置有能使冷却水循环进入所述电极体盲孔内部对所述电极体进行进一步冷却的冷却装置。
2、如权利要求1所述的多晶硅还原炉用硅芯电极，其特征在于，所述冷却装置包括有直接延伸入所述电极体盲孔底端的冷却水出口管，与所述盲孔开口端连通的冷却水进口管，设在所述电极体盲孔开口端用于固定所述冷却水出口管、冷却水进口管的套筒与压紧螺母。
3、如权利要求2所述的多晶硅还原炉用硅芯电极，其特征在于，所述电极体位于所述盲孔开口端的外缘加工成直径内缩的台阶状，在所述电极体的小直径段的侧壁上设有连通所述盲孔的通孔，所述套筒套在所述电极体的小直径段，并在所述套筒内壁面上相对于所述小直径段侧壁上通孔的位置设置有与小直径段侧壁上通孔连通的环状沟槽，在所述套筒的侧壁上设置有与所述沟槽连通、且与所述冷却水进口管密封连接的通孔。
4、如权利要求2所述的多晶硅还原炉用硅芯电极，其特征在于，所述压紧螺母的底端设置有供冷却水出口管密封延伸进入的通孔。
5、如权利要求2所述的多晶硅还原炉用硅芯电极，其特征在于，所述电极座与所述电极体之间由台阶定位连接，在所述电极座内壁的中间部位形成有台阶孔，所述电极体的外壁周缘设有与台阶孔对应的凸缘，所述绝缘套筒与所述台阶孔对应呈阶梯状。
6、如权利要求5所述的多晶硅还原炉用硅芯电极，其特征在于，所述电极体与所述绝缘套筒之间靠近所述加热石墨头硅芯的一端的间隙内设置有高压绝缘环，同时所述高压绝缘环覆盖于所述还原炉的底盘内表面上，在所述电极体位于所述还原炉底盘外表面套设有用于锁紧固定所述电极体、电极座及绝缘套筒的紧固螺母。
7、如权利要求6所述的多晶硅还原炉用硅芯电极，其特征在于，所述电极座内壁台阶孔的台阶与所述绝缘套筒之间设有弹性垫圈。
8、如权利要求1至7中任意一项所述的多晶硅还原炉用硅芯电极，其特征在于，所述电极座外周缘的两端分别与还原炉底盘的上底板与下底板焊接连接。
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