CN101503821B - 一种多晶硅坩锅平台支撑装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多晶硅坩埚平台支撑装置，包括石墨平台和炉底，还包括一个不锈钢平台、多个上支撑柱和多个下支撑柱，上支撑柱的上端与石墨平台的底部连接，上支撑柱的下端与不锈钢平台连接；下支撑柱的上端与不锈钢平台连接，下支撑柱的下端与炉底固接，采用本发明的多晶硅坩埚平台支撑装置，可以消除在加热和冷却时，石墨平台与炉底之间产生的应力；而且在石墨平台发生膨胀或收缩时，可以保证坩埚的中心位置不变，从而不使任何膨胀或冷却影响坩埚内的硅料内部的温度场的对称性，保证铸锭和定向凝固的质量。
Description
技术领域
本发明属于结晶炉火或精炼炉等热处理和熔炼设备领域，特别涉及一种对材料结晶或者熔炼铸锭及材料提纯时防止坩锅平台热疲劳与热损伤的多晶硅坩锅平台支撑装置。
背景技术
多晶硅的熔炼提纯及铸锭，都是在石英坩锅内进行，石英坩锅要通过石墨平台进行支撑，石墨平台主要起均热作用。由于每次铸锭或提纯都要将硅料从室温加热到熔化，然后再冷却，因此，石墨平台也需要经历反复不断的膨胀和收缩，石墨平台的膨胀和收缩会使石英坩锅的中心位置产生位移；另外，由于石墨平台通常是固定在炉底上的，而炉底都是采用不锈钢，因此，在膨胀和收缩时，石墨平台与炉底之会发生应力，该应力往往会导致石墨平台和炉底的支撑结构件损坏。
发明内容
本发明的目的是为了解决在加热和冷却时石英坩锅中心位置会产生位移甚至导致石墨平台受损的问题而发明一种多晶硅坩锅平台支撑机构，该机构可以消除石墨平台与炉底之间产生的应力，而且在石墨平台发生膨胀或收缩时可以保证坩锅的中心位置不变，从而使任何膨胀或冷却都不会影响坩锅内的硅料内部的温度场的对称性，保证铸锭和定向凝固质量。
为了达到上述目的，本发明提供的技术方案是：一种多晶硅坩锅平台支撑装置，包括石墨平台和炉底，还包括一个不锈钢平台、多个上支撑柱和多个下支撑柱，上支撑柱的上端与石墨平台的底部连接，上支撑柱的下端与不锈钢平台连接；下支撑柱的上端与不锈钢平台连接，下支撑柱的下端与炉底固接。
上支撑柱上端与石墨平台连接的方式为销孔方式，上支撑柱的下端与不锈钢平台连接的方式为活动的腰形孔方式；下支撑柱的上端与不锈钢平台连接的方式为活动的腰形孔方式，下支撑柱的下端与炉底固接的方式为焊接方式。
上支撑柱和下支撑柱的材料为不锈钢，上支撑柱和下支撑柱的形状为圆柱体，上支撑柱和下支撑柱的数量分别为至少3个。
上支撑柱和下支撑柱均以不锈钢平台的中心点为中心对称均匀分布；上支撑柱和下支撑柱的位置错开。
不锈钢平台为网眼结构。
活动的腰形孔方式为在不锈钢平台开腰形盲孔，将上支撑柱和下支撑柱置于腰形盲孔内。
腰形盲孔的形状为两端带有不小于支撑柱直径的半圆形，中间为矩形。
腰形盲孔的纵方向从不锈钢平台的中心向外，腰型盲孔以不锈钢平台的中心点为中心对称均匀分布。
销孔方式为在石墨平台底部设有销柱，在销柱上开与上支撑柱直径相同的半通孔，将上支撑柱置于半通孔内。
半通孔的形状为圆形盲孔或腰形盲孔。
本发明采用的腰形盲孔设计，使得在发生膨胀时，如果石墨平台与不锈钢平台的膨胀系数不相同，所发生的应变和相对位移，可以通过腰形盲孔的冗余尺寸发生相对滑移，从而消除应变，防止支撑柱或附近产生断裂。
本发明采用的腰形盲孔的平面对称排列设计，使得在发生膨胀时，即使石墨平台与不锈钢平台的膨胀系数不相同，所发生的应变和相对位移，只会以不锈钢平台或各个支撑柱所对称排列的中心点为中心向内或向外膨胀，而不会产生偏心。采用本发明的多晶硅坩锅平台支撑装置，可以保证坩锅的中心位置不变，从而保证温度场不会受到影响，坩锅内硅料的结晶和定向凝固效果也可以不受影响。
附图说明：
图1：本发明的结构示意图；
图2：本发明的腰形孔方式俯视图；
图3：本发明的腰形盲孔纵方向示意图；
图4：本发明的销孔方式俯视图。
具体实施方式：
如图1所示，一种多晶硅坩锅平台支撑装置，包括石墨平台4和炉底5，还包括一个不锈钢平台1、至少3个上支撑柱2和至少3个下支撑柱3。不锈钢平台1为网眼结构，上支撑柱2和下支撑柱3为不锈钢制成的圆柱体，上支撑柱2的上端与石墨平台4的底部以销孔方式连接，上支撑柱2的下端与不锈钢平台1以腰形孔方式连接；下支撑柱3的上端与不锈钢平台1以腰形孔方式连接，下支撑柱3的下端焊接在炉底5上。上支撑柱2和下支撑柱3均以不锈钢平台1的中心点为中心对称均匀分布；所述的上支撑柱2和下支撑柱3的位置错开。
在不锈钢平台1上开与上支撑柱2和下支撑柱3总数相同且位置对应的腰形盲孔6，如图2所示，腰形盲孔6的两端为等直径的半圆形，中间为平行的矩形，且半圆形的直径大于上支撑柱2和下支撑柱3的直径，如图3所示，腰形盲孔6的纵方向从不锈钢平台1的中心向外，且腰型盲孔6以不锈钢平台1的中心点为中心对称均匀分布。将上支撑柱2和下支撑柱3分别对应插入腰形盲孔6内。
如图4所示，在石墨平台4底部设有销柱7，在销柱7上开与上支撑柱3直径相同的半通孔，半通孔的形状为圆形盲孔或腰形盲孔，将所述的上支撑柱2置于半通孔内。
如图2所示，腰形孔设计，在发生膨胀时，如果石墨平台4与不锈钢平台1的膨胀系数不相同，所发生的应变和相对位移，可以通过腰形盲孔6的冗余尺寸发生相对滑移，从而消除应变，防止支撑柱2、3或附近产生断裂。
如图3所示，腰形盲孔的平面对称排列设计，使得在发生膨胀时，即使石墨平台4与不锈钢平台1的膨胀系数不相同，所发生的应变和相对位移，只会以不锈钢平台1或各个支撑柱2、3所对称排列的中心点为中心向内或向外膨胀，而不会产生偏心。，可以保证坩锅的中心位置不变，从而保证温度场不会受到影响，坩锅内硅料的结晶和定向凝固效果也可以不受影响。
Claims (8)
1.一种多晶硅坩锅平台支撑装置，包括石墨平台和炉底，其特征在于：还包括一个不锈钢平台、多个上支撑柱和多个下支撑柱；所述的上支撑柱的上端与石墨平台的底部连接；所述的上支撑柱的下端与不锈钢平台连接；所述的下支撑柱的上端与不锈钢平台连接；所述的下支撑柱的下端与炉底固接。
2.根据权利要求1所述的多晶硅坩锅平台支撑装置，其特征在于：所述的上支撑柱上端与石墨平台连接的方式为销孔方式；所述的上支撑柱的下端与不锈钢平台连接的方式为活动的腰形孔方式；所述的下支撑柱的上端与不锈钢平台连接的方式为活动的腰形孔方式；所述的下支撑柱的下端与炉底固接的方式为焊接方式。
3.根据权利要求1或2所述的多晶硅坩锅平台支撑装置，其特征在于：所述的上支撑柱和下支撑柱的材料为不锈钢；所述的上支撑柱和下支撑柱的形状为圆柱体；所述的上支撑柱和下支撑柱的数量分别为至少3个。
4.根据权利要求1或2所述的多晶硅坩锅平台支撑装置，其特征在于：所述的上支撑柱和下支撑柱均以不锈钢平台的中心点为中心对称均匀分布；所述的上支撑柱和下支撑柱的位置错开。
5.根据权利要求2所述的多晶硅坩锅平台支撑装置，其体征在于：所述的活动的腰形孔方式为在不锈钢平台开腰形盲孔，将所述的上支撑柱和下支撑柱置于腰形盲孔内。
6.根据权利要求5所述的多晶硅坩锅平台支撑装置，其特征在于：所述的腰形盲孔的纵方向从不锈钢平台的中心向外，所述的腰形盲孔以不锈钢平台的中心点为中心对称均匀分布。
7.根据权利要求2所述的多晶硅坩锅平台支撑装置，其特征在于：所述的销孔方式为在石墨平台底部设有销柱，在销柱上开与上支撑柱直径相同的半通孔，将所述的上支撑柱置于半通孔内。
8.根据权利要求7所述的多晶硅坩锅平台支撑装置，其特征在于：所述的半通孔的形状为圆形盲孔或腰形盲孔。
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