CN105113019A - 一种发热钨棒加热电极 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发热钨棒加热电极，包括多个发热钨棒(3)、两个钨棒固定盘，所述的两个钨棒固定盘均为圆环形，且与发热钨棒加热电极的轴线同轴线分布；所述的发热钨棒(3)在与所述的圆环形同心的圆上，交错、等距地与两个所述的钨棒固定盘连接；所述的发热钨棒(3)的横截面为矩形。采用上述技术方案，热辐射有特定方向，受热体受热均匀；延长发热钨棒加热器和钨坩埚及保温桶使用寿命，降低成本；受热体和保温体受热均匀，提高了蓝宝石长晶的合格率，降低成本；受热体和保温体受热均匀，更利于蓝宝石长晶和实现自动蓝宝石长晶。

Description

一种发热钨棒加热电极
技术领域
本发明属于人工晶体生产工艺设备的技术领域。更具体地，本发明涉及一种发热钨棒加热电极。
背景技术
参见图1、图4及图6，在传统的发热结构中，发热钨棒3为圆形，其生产制造发热钨棒工艺简单，但是存在着很大缺点：
如图6，以同样高温辐射波长的模拟温度分布图所示：
1、通过圆形钨棒发热，产生高温区和底温区温差大；
2、高温区在两根发热钨棒3的中间，高温区13面积大，低温区11也在两根发热钨棒3的中间的正前方，低温区11特别明显特出，提高低温区11的温度靠提高钨棒的发热量，这样低温区11的温度如达到2050℃，但中温区12就超过2050℃，这样造成钨坩埚9周边温度不均匀，影响蓝宝石长晶；
3、同样由于温度不均匀，导致受力不一致，热场增加变形风险：由于温度不均匀，导致高温区13的钨材料挥发到低温区造成堆积，至使几何尺寸产生变化，几何尺寸的变化，造成单位面积不一致，导致通过单位截面电流不一致，而单位截面电流不一致，会造成发热量不一致，形成更大的温差，恶性循环，至使昂贵的加热电极和钨坩埚9及保温桶使用寿命降低，成本增加，更大地降低了蓝宝石长晶的合格率。
发明内容
本发明提供一种发热钨棒加热电极，其目的是改善发热钨棒加热电极的热场分布。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
本发明的发热钨棒加热电极，包括多个发热钨棒、两个钨棒固定盘，所述发热钨棒设有一个折弯，形成“L”形的两个直线段；所有发热钨棒的一个直线段互相平行，并按圆柱形均匀分布，其端部垂直地固定在钨棒固定盘上；所有发热钨棒的另一个直线段在与钨棒固定盘平行的平面上按放射状布置，方向朝向与所述发热钨棒加热电极轴线重合的一个焦点；其端部分布在与该焦点同心的一个圆形上，并由钨棒汇流固定盘连接固定；
所述的两个钨棒固定盘均为圆环形，且与发热钨棒加热电极的轴线同轴线分布；所述的发热钨棒在与所述的圆环形同心的圆上，交错、等距地与两个所述的钨棒固定盘连接；
所述的发热钨棒的横截面为矩形。
所述的矩形的长宽比大于1。
优先为：所述的矩形的长宽比为2∶1～5∶1。
所述的矩形的长边与一个圆形相切，该圆形所在的平面与钨棒固定盘平行；该圆形的圆心与发热钨棒加热电极的轴线重合。
所述的两个钨棒固定盘分别为正极钨棒固定盘和负极钨棒固定盘；两个钨棒固定盘与发热钨棒连接的端面在所述的圆环形的轴线长度方向上错开；与所述正极钨棒固定盘连接的发热钨棒的一端穿过所述的负极钨棒固定盘，与所述的正极钨棒固定盘紧固连接。
所述的发热钨棒加热电极还设有电极固定圈；所述的电极固定圈分别为正极固定圈和负极固定圈，所述的发热钨棒分别与正极固定圈和负极固定圈的固定连接。
所述的钨棒汇流固定盘包括钨棒汇流内固定盘和钨棒汇流外固定盘，其形状均为圆环形，其圆环形的端面相对，并将发热钨棒的端部夹在相对的两个端面上的相应卡槽中；然后通过多个汇流盘夹紧螺钉将发热钨棒的端部夹紧。
本发明采用上述技术方案，通过矩形钨棒发热产生的高温区和底温区温差小；高温区也在两根发热钨棒的中间，但低温在矩形发热钨棒的正前方，而且低温区均匀分布在钨坩埚周边，减少或免除了对钨坩埚变形的伤害；高温区的矩形钨棒面积少，钨材料挥发也少，能减少钨材料挥发堆积，延缓了几何尺寸变化，提高了热场使用寿命；更重要的是，温度均匀更有利于蓝宝石晶体的生长，提高了产品合格率，降低了成本。
附图说明
附图内容及图中的标记简要说明如下：
图1为发热钨棒加热电极的结构外形示意图；
图2为图1所示的结构俯视示意图；
图3为图1所示的结构仰视示意图；
图4为现有技术的结构示意图(半幅)；
图5为本发明的结构示意图(半幅)；
图6是图4中的A局部放大的热场分布示意图；
图7是图5中的B局部放大的热场分布示意图；
图8是本发明的纵向剖切的示意图(局部省略)。
图中标记为：
1、正极钨棒固定盘，2、负极钨棒固定盘，3、发热钨棒，4、正极固定圈，5、负极固定圈，6、钨棒汇流内固定盘，7、钨棒汇流外固定盘，8、汇流盘固定螺钉，9、钨坩埚，10、三氧化二铝蓝宝石液面，11、低温区，12、中温区，13、高温区。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
如图1至图3、图5、图7和图8所表达的本发明的结构，为一种发热钨棒加热电极，包括多个发热钨棒3、两个钨棒固定盘，所述发热钨棒3设有一个折弯，形成“L”形的两个直线段；所有发热钨棒3的一个直线段互相平行，并按圆柱形均匀分布，其端部垂直地固定在钨棒固定盘上；所有发热钨棒3的另一个直线段在与钨棒固定盘平行的平面上按放射状布置，方向朝向与所述发热钨棒加热电极轴线重合的一个焦点；其端部分布在与该焦点同心的一个圆形上，并由钨棒汇流固定盘连接固定。
蓝宝石长晶温度需要2050℃，温度需要维持在2050℃±50℃才能生长蓝宝石晶体。
为了解决现有技术存在的问题并克服其缺陷，实现改善发热钨棒加热电极的热场分布的发明目的，本发明采取的技术方案为：
如图7所示，本发明的发热钨棒加热电极，其中，所述的两个钨棒固定盘均为圆环形，且与发热钨棒加热电极的轴线同轴线分布；所述的发热钨棒3在与所述的圆环形同心的圆上，交错、等距地与两个所述的钨棒固定盘连接；
如图2、图3及图7所示，所述的发热钨棒3的横截面为矩形。
本发明具有以下特点：
1、热辐射有特定方向，受热体受热均匀；
2、延长发热钨棒加热器和钨坩埚9及保温桶使用寿命，降低成本；
3、受热体和保温体受热均匀，提高了蓝宝石长晶的合格率，降低成本；
4、受热体和保温体受热均匀，更利于蓝宝石长晶和实现自动蓝宝石长晶。
虽然矩形发热钨棒生产难度较大，成本高，但是，随着加工技术的提升，该困难巳解决，加工成本与昂贵热场的价值相比，显得微不足道。
矩形截面的发热钨棒3的具体形状为：
发热钨棒3的截面矩形的长宽比大于1。优先为：所述的矩形的长宽比为2∶1～5∶1。采用上述长宽比，以达到热场分布的目的。
如图5和图7所示：
发热钨棒3的截面矩形的长边与一个圆形相切，该圆形所在的平面与钨棒固定盘平行；该圆形的圆心与发热钨棒加热电极的轴线重合。
如图7所示，按图示分布的发热钨棒3形成的热场，包括低温区11、中温区12和高温区13，对钨坩埚9进行加热；钨坩埚9中形成三氧化二铝蓝宝石液面。
上述分布的优点是：
1、见图7：以同样高温辐射波长的模拟温度分布图，通过矩形钨棒发热产生的高温区13和底温区11温差小；
2、高温区13也在两根发热钨棒3的中间，但低温区11在矩形发热钨棒3的正前方，而且低温区11均匀分布钨坩埚9周边，减少或免除了对钨坩埚9变形的伤害；
3、高温区13的矩形钨棒面积少，钨材料挥发也少，能减少钨材料挥发堆积，延缓了几何尺寸变化，提高了热场使用寿；更重要的是，温度均匀更有利于蓝宝石长晶，提高了产品合格率，降低了成本。
如图8所示：
发热钨棒加热电极中的两个钨棒固定盘分别为正极钨棒固定盘1和负极钨棒固定盘2；两个钨棒固定盘与发热钨棒3连接的端面在所述的圆环形的轴线长度方向上错开；与所述正极钨棒固定盘1连接的发热钨棒3的一端穿过所述的负极钨棒固定盘2，与所述的正极钨棒固定盘1紧固连接。
其中，发热钨棒3中的一半与正极连接，另一半与负极连接。
如图所示，发热钨棒3总数为30，正极和负极各占一半。
如图1和图8所示：
所述的发热钨棒加热电极还设有电极固定圈；所述的电极固定圈分别为正极固定圈4和负极固定圈5，所述的发热钨棒3分别与正极固定圈4和负极固定圈的5固定连接。
因为发热钨棒的长度较长，所以电极固定圈在发热钨棒加热电极的长度方向上起到固定发热钨棒3的作用。其中，正极的发热钨棒3与正极固定圈4，在穿过负极固定圈5时，留有间隙；负极的发热钨棒3与负极固定圈5，在穿过正极固定圈4时，也要留有间隙。
如图8所示：
所述的钨棒汇流固定盘包括钨棒汇流内固定盘6和钨棒汇流外固定盘8，其形状均为圆环形，其圆环形的端面相对，并将发热钨棒3的端部夹在相对的两个端面上的相应卡槽中；然后通过多个汇流盘夹紧螺钉8将发热钨棒3的端部夹紧。
钨棒汇流固定盘既起到固定的作用，也起到导电的作用。汇流盘夹紧螺钉8的数量与发热钨棒3的数量相同，在发热钨棒3的间隔中安装固定。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种发热钨棒加热电极，包括多个发热钨棒(3)、两个钨棒固定盘，所述发热钨棒(3)设有一个折弯，形成“L”形的两个直线段；所有发热钨棒(3)的一个直线段互相平行，并按圆柱形均匀分布，其端部垂直地固定在钨棒固定盘上；所有发热钨棒(3)的另一个直线段在与钨棒固定盘平行的平面上按放射状布置，方向朝向与所述发热钨棒加热电极轴线重合的一个焦点；其端部分布在与该焦点同心的一个圆形上，并由钨棒汇流固定盘连接固定；
其特征在于：
所述的两个钨棒固定盘均为圆环形，且与发热钨棒加热电极的轴线同轴线分布；所述的发热钨棒(3)在与所述的圆环形同心的圆上，交错、等距地与两个所述的钨棒固定盘连接；
所述的发热钨棒(3)的横截面为矩形。
2.按照权利要求1所述的发热钨棒加热电极，其特征在于：所述的矩形的长宽比大于1。
3.按照权利要求1所述的发热钨棒加热电极，其特征在于：所述的矩形的长宽比为2∶1～5∶1。
4.按照权利要求1所述的发热钨棒加热电极，其特征在于：所述的矩形的长边与一个圆形相切，该圆形所在的平面与钨棒固定盘平行；该圆形的圆心与发热钨棒加热电极的轴线重合。
5.按照权利要求1所述的发热钨棒加热电极，其特征在于：所述的两个钨棒固定盘分别为正极钨棒固定盘(1)和负极钨棒固定盘(2)；两个钨棒固定盘与发热钨棒(3)连接的端面在所述的圆环形的轴线长度方向上错开；与所述正极钨棒固定盘(1)连接的发热钨棒(3)的一端穿过所述的负极钨棒固定盘(2)，与所述的正极钨棒固定盘(1)紧固连接。
6.按照权利要求1所述的发热钨棒加热电极，其特征在于：所述的发热钨棒加热电极还设有电极固定圈；所述的电极固定圈分别为正极固定圈(4)和负极固定圈(5)，所述的发热钨棒(3)分别与正极固定圈(4)和负极固定圈的(5)固定连接。
7.按照权利要求1所述的发热钨棒加热电极，其特征在于：所述的钨棒汇流固定盘包括钨棒汇流内固定盘(6)和钨棒汇流外固定盘(8)，其形状均为圆环形，其圆环形的端面相对，并将发热钨棒(3)的端部夹在相对的两个端面上的相应卡槽中；然后通过多个汇流盘夹紧螺钉(8)将发热钨棒(3)的端部夹紧。
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Granted publication date: 20180102

Termination date: 20210929

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