CN104152996A - 蓝宝石单晶炉砌装式隔热保温屏及其专用炉壁砖组件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种蓝宝石单晶炉砌装式隔热保温屏及其专用炉壁砖组件，保温屏中的隔热保温材料为炉壁砖组件，在炉壁砖组件中，每个构件均为厚度相同且曲率与炉体内壁一致的氧化锆弧形砖，氧化锆弧形砖逐层立砌形成等径空心圆筒状保温屏，该保温屏的顶部设有与上电极爪对应的上电极爪槽，底部设有与下电极爪对应的下电极爪槽。用于砌装权利要求3所述保温屏的炉壁砖组件，其特征在于：在炉壁砖组件中，每个氧化锆弧形砖的厚度和高度相同，曲率与炉体内壁一致，炉壁砖组件中包括标准炉壁砖和五种异形炉壁砖，异形炉壁砖分别是：底层A砖、底层B砖、次底层A砖、次底层B砖和顶层槽口砖。
Description
技术领域
本发明涉及一种高温炉内的隔热保温屏，尤其是一种用于蓝宝石单晶炉的能够满足于蓝宝石单晶生长所需良好保温性能的砌装式氧化锆隔热保温屏。
背景技术
蓝宝石单晶炉是LED产业中重要的晶体生长设备。隔热层是蓝宝石单晶炉中的隔热保温装置，用以保障炉内热场的温度均匀性，提高热能利用率。由于蓝宝石单晶体必须在高温（约2050°C）条件下缓慢生长而成，高温条件下炉内的热场的均匀性与保温性能直接决定晶体生长的质量，因此在蓝宝石单晶炉中设计运用具有较好耐热性能与保温性能的隔热保温系统至关重要。
传统蓝宝石单晶炉常用的隔热保温系统采用钨钼材料，通常在加热器外装有一个壁厚约为10mm的厚钨筒，钨筒外则是中部隔热层，由一个多层嵌套式的薄壁钼质圆筒装配而成。该类型隔热保温屏由于采用厚钨筒，成本相对较高，且外层隔热片材料为钼，在高温条件下极易挥发、变形、破坏，致使隔热层使用寿命不高，影响晶体生长环境，并严重影响热保温性能及均匀稳定性。
氧化锆是由多晶质氧化锆纤维通过深加工煅烧后，经机加工制成，具有纯度高、密度低、熔点高（2700℃ ）、高温性能稳定、无挥发、无污染等特点，是现有已知的金属氧化物中使用温度最高的一种超高温耐火隔热保温材料。
目前，虽然氧化锆已经作为超高温耐火隔热保温材料使用，但是能否用于蓝宝石单晶炉中尚未考证，也未见诸报道。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有蓝宝石长晶炉的隔热保温屏成本高，在高温条件下极易挥发、变形、破坏，热场保温性能不良，隔热层使用寿命将低等问题。引入一种新型可靠的用于蓝宝石单晶炉的砌装式氧化锆隔热保温屏。
本发明的目的是这样实现的：一种蓝宝石单晶炉的砌装式隔热保温屏，为隔热保温材料自下而上砌装而成保温屏，其特征在于：所述的隔热保温材料为炉壁砖组件，在炉壁砖组件中的每个独立构件均为厚度相同且曲率与炉体内壁一致的氧化锆弧形砖，氧化锆弧形砖逐层立砌形成等径空心圆筒状保温屏，该保温屏的顶部设有与上电极爪对应的上电极爪槽，底部设有与下电极爪对应的下电极爪槽。
在本发明中：炉壁砖组件中各氧化锆弧形砖的高度一致。
在本发明中：保温屏自下而上五层，每层含有12个氧化锆弧形砖，相邻氧化锆弧形砖结合部设有相互错位的台阶，立砌时结合部的错位台阶相互叠合；保温屏的顶部设有六个均匀分布的上电极爪槽，底部设有六个均匀分布的下电极爪槽，对应的上下电极爪槽的设置位置在同一垂线上。
一种上述砌装式隔热保温屏的专用炉壁砖组件，其特征在于：在炉壁砖组件中包括标准炉壁砖和五种异形规格的炉壁砖，它们都是厚度和高度相同，曲率与炉体内壁一致的氧化锆弧形砖，五种异形规格的炉壁砖分别是：底层A砖、底层B砖、次底层A砖、次底层B砖和顶层槽口砖；在炉壁砖组件中：
标准炉壁砖的覆盖宽度为空心圆筒状保温屏的30弧度，其两侧为相互错位的台阶；
底层A砖为一侧无错位台阶的标准炉壁砖，底层A砖的覆盖宽度为空心圆筒状保温屏的30弧度；底层B砖的只是宽度小于底层A砖，底层A砖和底层B砖中相互错位的台阶设在拼装结合部；下电极爪槽的宽度以容纳下电极爪的宽度为限，底层B砖和下电极爪槽宽度之和为空心圆筒状保温屏的30弧度；
次底层A砖和次底层B砖分别是以两块标准炉壁砖拼合后，结合部错位台阶相互叠合中心线与下电极爪槽中心线重叠，下电极爪槽沿中心线向上延伸到砖体高度的1/4~1/2形成对应的槽口，分离后分别形成次底层A砖和次底层B砖；
顶层槽口砖以标准炉壁砖为基础，沿标准炉壁砖中心线由上部向下延伸到砖体高度的1/4~1/2形成上电极爪槽，上电极爪槽的槽口宽度以能容纳上电极爪的宽度为限；
相互错位的台阶是指：炉壁砖一侧的壁厚1/2沿曲面内壁保持相同曲率收缩形成台阶，另一侧的壁厚1/2沿曲面外壁保持相同曲率延伸形成台阶，砌装时相邻炉壁砖结合部的台阶相互错位叠合。
在本发明中：炉壁砖组件均由多晶质氧化锆纤维材料加工制作。
本发明的优点在于：由于在蓝宝石单晶炉的隔热保温材料引入砌装式氧化锆隔热保温屏，取代了钼片隔热屏，可有效消除钼片挥发、变形、破坏，改善热场保温性能，有利于改善蓝宝石单晶炉内的保温性能和温度均匀性，延长了使用寿命，同时可以节省了成本且实施方便；由于砌装式氧化锆隔热保温屏是通过炉壁砖组件的砌装方式装配，炉壁砖组件可以分体设计加工，有利于后续维护更换及保养，由于炉壁砖组件中含有错位台阶，砌装时相邻炉壁砖结合部的台阶相互错位叠合，可以提高保温效果。
附图说明
图1是本发明涉及的一种实施例立体结构示意图；
图2是图1中实施例的主视图；
图3是图1中实施例第一层的仰视图。
图中：1、顶层槽口砖，2、标准炉壁砖，3、次底层A砖，4、次底层B砖，5、底层A砖，6、底层B砖，7、上电极爪槽，8、下电极爪槽。
具体实施方式
附图非限制性地公开了本发明涉及的一种实施例的具体结构，下面结合附图对本发明的这一实施例作进一步地描述。
由图1、图2和图3可见，本发明是采用隔热保温材料自下而上砌装而成保温屏，其特征在于：所述的隔热保温材料为炉壁砖组件，在炉壁砖组件中，每个构件均为厚度相同且曲率与炉体内壁一致的氧化锆弧形砖，氧化锆弧形砖逐层立砌形成等径空心圆筒状保温屏，该保温屏的顶部设有与上电极爪对应的上电极爪槽7，底部设有与下电极爪对应的下电极爪槽8。
在本实施例中：保温屏自下而上五层，每层含有12块氧化锆弧形砖，相邻氧化锆弧形砖结合部设有错位台阶，立砌时结合部的错位台阶相互叠合；保温屏的顶部设有六个均匀分布的上电极爪槽7，底部设有六个均匀分布的下电极爪槽8，对应的上下电极爪槽的设置位置在同一垂线上。
在本实施例的炉壁砖组件中，每个氧化锆弧形砖的厚度和高度相同，曲率与炉体内壁一致，炉壁砖组件中包括标准炉壁砖2和五种异形炉壁砖，异形炉壁砖分别是：底层A砖5、底层B砖6、次底层A砖3、次底层B砖4和顶层槽口砖1，其中：
标准炉壁砖1的覆盖宽度为空心圆筒状保温屏的30弧度，其两侧为错位台阶，错位台阶的厚度为氧化锆弧形砖体的1/2。
底层A砖5为一侧无台阶的标准炉壁砖，底层B砖6的宽度小于底层A砖5，且只在底层A砖5和底层B砖6的拼装结合部设有错位台阶，底层A砖5的覆盖宽度为空心圆筒状保温屏的30弧度，底层B砖6和下电极爪槽8宽度之和为空心圆筒状保温屏的30弧度。
次底层A砖3和次底层B砖4分别是以两块标准炉壁砖2拼合后，结合部错位台阶相互叠合中心线与下电极爪槽8中心线重叠，下电极爪槽8沿中心线向上延伸到砖体高度的1/4~1/2形成对应的槽口，分离后分别形成次底层A砖3和次底层B砖4。
顶层槽口砖1以标准炉壁砖2为基础，沿标准炉壁砖2中心线由上部向下延伸到砖体高度的1/4~1/2形成上电极爪槽7，上电极爪槽7的槽口宽度以能容纳上电极爪的宽度为限。
错位台阶是指：炉壁砖一侧的壁厚1/2沿曲面内壁保持相同曲率收缩形成台阶，另一侧的壁厚1/2沿曲面外壁保持相同曲率延伸形成台阶，砌装时相邻炉壁砖结合部的台阶相互错位叠合。
在本实施例中：炉壁砖组件均由多晶质氧化锆纤维通过深加工煅烧后，经机加工制成。
本实施例的堆砌方法是：先用六个底层A砖5和六个底层A砖5构建底层，即：以一个底层A砖5和一个底层B砖6为一组，将它们结合部的错位台阶相互错位叠合，环形排列，组间的间隔为下电极爪槽8的实际宽度。然后用六个次底层A砖3和六个次底层A砖4构建次底层，即：以次底层A砖3和次底层B砖4依次相间排列，相邻炉壁砖结合部的错位台阶相互错位叠合，次底层A砖3和次底层B砖4形成的槽口与底层预留的间距对应，组合后形成下电极爪槽8。用12个标准炉壁砖2构建第一中间层，即：以标准炉壁砖2依次排列，相邻炉壁砖结合部的错位台阶相互错位叠合，两标准炉壁砖2结合部位于次底层的次底层A砖3或次底层B砖4的中心线上，形成第一中间层；再以同样数量的标准炉壁砖2和方法错位构建第二中间层，即：两标准炉壁砖2结合部位于第一中间层中的标准炉壁砖2的中心线上。最后用六个标准炉壁砖2和六个顶层槽口砖1构建顶层，即：顶层槽口砖1和标准炉壁砖2相间排列，相邻炉壁砖结合部的错位台阶相互错位叠合，两标准炉壁砖2结合部与第一中间层中的两标准炉壁砖2结合部在同一垂线上。最终，对应的上下电极爪槽的设置位置也会位于同一垂线上。
Claims (5)
1.一种蓝宝石单晶炉的砌装式隔热保温屏，为隔热保温材料自下而上砌装而成保温屏，其特征在于：所述的隔热保温材料为炉壁砖组件，在炉壁砖组件中的每个独立构件均为厚度相同且曲率与炉体内壁一致的氧化锆弧形砖，氧化锆弧形砖逐层立砌形成等径空心圆筒状保温屏，该保温屏的顶部设有与上电极爪对应的上电极爪槽，底部设有与下电极爪对应的下电极爪槽。
2.根据权利要求1所述的蓝宝石单晶炉砌装式隔热保温屏，其征在于：炉壁砖组件中各氧化锆弧形砖的高度一致。
3.根据权利要求1或2所述的蓝宝石单晶炉砌装式隔热保温屏，其征在于：保温屏自下而上五层，每层含有12个氧化锆弧形砖，相邻氧化锆弧形砖结合部设有相互错位的台阶，立砌时结合部的错位台阶相互叠合；保温屏的顶部设有六个均匀分布的上电极爪槽，底部设有六个均匀分布的下电极爪槽，对应的上下电极爪槽的设置位置在同一垂线上。
4.一种权利要求3所述砌装式隔热保温屏的专用炉壁砖组件，其特征在于：在炉壁砖组件中包括标准炉壁砖和五种异形规格的炉壁砖，它们都是厚度和高度相同，曲率与炉体内壁一致的氧化锆弧形砖，五种异形规格的炉壁砖分别是：底层A砖、底层B砖、次底层A砖、次底层B砖和顶层槽口砖；在炉壁砖组件中：
标准炉壁砖的覆盖宽度为空心圆筒状保温屏的30弧度，其两侧为相互错位的台阶；
底层A砖为一侧无台阶的标准炉壁砖，底层A砖的覆盖宽度为空心圆筒状保温屏的30弧度；底层B砖的只是宽度小于底层A砖，底层A砖和底层B砖中相互错位的台阶设在拼装结合部；下电极爪槽的宽度以容纳下电极爪的宽度为限，底层B砖和下电极爪槽宽度之和为空心圆筒状保温屏的30弧度；
次底层A砖和次底层B砖分别是以两块标准炉壁砖拼合后，结合部错位台阶相互叠合中心线与下电极爪槽中心线重叠，下电极爪槽沿中心线向上延伸到砖体高度的1/4~1/2形成对应的槽口，分离后分别形成次底层A砖和次底层B砖；
顶层槽口砖以标准炉壁砖为基础，沿标准炉壁砖中心线由上部向下延伸到砖体高度的1/4~1/2形成上电极爪槽，上电极爪槽的槽口宽度以能容纳上电极爪的宽度为限；
相互错位的台阶是指：从炉壁砖一侧的壁厚1/2起沿曲面内壁保持相同曲率收缩形成台阶，从另一侧的壁厚1/2起沿曲面外壁保持相同曲率延伸形成对应的台阶，砌装时相邻氧化锆弧形砖结合部的台阶相互错位叠合。
5.根据权利要求4所述的砌装式隔热保温屏的专用炉壁砖组件，其特征在于：炉壁砖组件均由多晶质氧化锆纤维材料加工制作。
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