CN110387576A - 一种降低单晶炉运行功耗电极柱装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种降低单晶炉运行功耗电极柱装置，包括一与加热器电极脚连接的第一电极柱，一与单晶炉底板电极连接的第二电极柱，第一电极柱与第二电极柱可拆卸连，构造成电极柱本体进行传热；防打火件，防打火件设于第一电极柱与第二电极柱的连接处，以防第一电极柱与第二电极柱接触时打火；保温件，保温件设于电极柱本体的外部，对热场件进行保护。本发明的有益效果是具有第一电极柱和第二电极柱，第一电极柱与第二电极柱可拆卸连接，装配简单、存取方便，维修方便，加工成本低，在使用过程中，只需更换损坏的部件，不必整体更换，延长其使用寿命。

Description

一种降低单晶炉运行功耗电极柱装置及使用方法

技术领域

本发明属于直拉单晶技术领域，尤其是涉及一种降低单晶炉运行功耗电极柱装置及使用方法。

背景技术

直拉单晶炉运行过程中，需要电极柱作为传热物件升高整个加热器的温度，同时保持炉内一定的热场温度，确保可以顺利的拉制单晶。

当前单晶炉所采用的电极柱装置材料为纯石墨，石墨的特点是目前已知的最耐高温的材料之一，具有特殊的抗热震性能，具有良好的导热性和导电性。石墨电极柱在炉内安装方式是石墨电极柱通过对接用螺母拧紧在炉底板的电极柱上。

尽管石墨有这些优点，安装方式也比较简单，但是石墨的功耗极大，大大的增加了单晶炉的用电成本，导致制造型企业的生产成本比较高。

发明内容

鉴于上述问题，本发明要解决的问题是提供一种降低单晶炉运行功耗电极柱装置及使用方法，应用于直拉单晶炉内电极柱的使用，装配简单、存取方便，提高加热效率，节约工时、提高单晶产能。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种降低单晶炉运行功耗电极柱装置，电极柱装置包括：

一与加热器电极脚连接的第一电极柱，一与单晶炉底板电极连接的第二电极柱，第一电极柱与第二电极柱可拆卸连，构造成电极柱本体进行传热；

防打火件，防打火件设于第一电极柱与第二电极柱的连接处，以防第一电极柱与第二电极柱接触时打火；

保温件，保温件设于电极柱本体的外部，对热场件进行保护，减少热量损耗。

进一步的，第一电极柱或第二电极柱设有连接部，通过连接部，第一电极柱与第二电极柱连接。

进一步的，第一电极柱设有加热器连接部，加热器连接部与加热器电极脚连接；

第二电极柱设有底板电极连接部，底板电极连接部与底板电极连接；

加热器连接部与底板电极连接部通过连接部连接。

进一步的，第一电极柱为石墨电极柱。

进一步的，第二电极柱为碳碳电极柱。

进一步的，保温件包括保护套和隔热层，隔热层设于保护套与电极柱本体之间。

进一步的，隔热层为低传热系数材质，包括但不限于石英砂、陶瓷颗粒。

进一步的，保护套包括第一保护套和第二保护套，第一保护套与第二保护套连接。

进一步的，防打火件为石墨纸，石墨纸厚度为0.1-0.3mm。

一种降低单晶炉运行功耗电极柱装置的使用方法，

第一电极柱与第二电极柱通过连接部连接，并在第一电极柱与第二电极柱的接触处铺设防打火件；

加热器连接部与加热器电极脚连接；

底板电极连接部与底板电极连接；

安装保护套，将隔热层灌装于电极柱本体与保护套之间。

由于采用上述技术方案，使得降低单晶炉运行功耗电极柱装置结构简单，便于安装，且具有第一电极柱和第二电极柱，第一电极柱与第二电极柱可拆卸连接，装配简单、存取方便，维修方便，加工成本低，在使用过程中，只需更换损坏的部件，不必整体更换，延长其使用寿命；第一电极柱与第二电极柱采用不同材质，降低功耗；且提高了加热效率，节约工时、提高单晶产能；电极柱为分体式，可进行更换；降低运营成本。

附图说明

图1是本发明的一实施例的结构示意图；

图2是本发明的一实施例的第一电极结构示意图；

图3是本发明的一实施例的第二电极结构示意图；

图4是本发明的一实施例的另一结构示意图。

图中：

1、第一电极柱 2、第二电极柱 3、防打火件

4、保护套 5、隔热层 11、加热器连接部

12、连接部 21、底板电极连接部 22、连接部

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。

图1示出了本发明一实施例的结构，具体示出了本实施例的结构及连接关系，本实施例涉及一种降低单晶炉运行功耗电极柱装置，用于直拉单晶炉中电极柱使用，采用分体式电极柱，装配简单，存取方便，同时采用石墨电极柱和碳碳电极柱，降低功耗，降低单晶炉的用电成本，降低生产成本。

一种降低单晶炉运行功耗电极柱装置，如图1-3所示，该电极柱装置包括：

一与加热器电极脚连接的第一电极柱1，一与单晶炉底板电极连接的第二电极柱2，第一电极柱1与第二电极柱2可拆卸连，构造成电极柱本体进行传热；第一电极柱1与第二电极柱2连接在一起构成电极柱本体，且第一电极柱1与加热器电极脚固定连接，第二电极柱2与底板电极固定连接，通过第一电极柱1和第二电极柱2，将加热器电极脚与底板电极连接在一起，实现底板电极通过第一电极柱1和第二电极柱2对加热器提供电能，进行加热。

防打火件3，防打火件3设于第一电极柱1与第二电极柱2的连接处，以防第一电极柱1与第二电极柱2接触时打火，该防打火件3铺设在第一电极柱1和第二电极柱2连接的接触处，将第一电极柱1与第二电极柱2的接触处通过防打火件3进行隔离，防止第一电极柱1与第二电极柱2在高温环境下接触时打火，该高温环境的温度为1000-1450℃；

保温件，保温件设于电极柱本体的外部，对热场件进行保护，该保温件对电极柱本体与保温毡进行阻隔，降低热传递，对热场件进行保护，同时降低热量损耗。

第一电极柱1或第二电极柱2设有连接部，通过连接部，第一电极柱1与第二电极柱2连接。第一电极柱1设有加热器连接部11，加热器连接部11与加热器电极脚连接；第二电极柱2设有底板电极连接部21，底板电极连接部21与底板电极连接；加热器连接部11与底板电极连接部21通过连接部12连接，将第一电极柱1与第二电极柱2连接为一体。

具体地，该第一电极柱1包括加热器连接部11和连接部12，加热器连接部11一端与连接部12固定连接，连接部12的另一端与第二电极柱2固定连接，构成电极柱本体。该加热器连接部11为内部有连接孔，且该连接孔的一端与外界连通，便于加热器连接部11与加热器电极脚连接，该连接孔优选为螺纹孔，且该加热器连接部11与加热器电极脚连接的一端的端面为平面，便于加热器电极脚与加热器连接部11连接，且连接孔的直径与加热器电极脚的连接孔直接相一致，便于通过螺栓等连接件将加热器连接部11与加热器电极脚连接在一起，且该螺栓优选为碳碳螺栓。该加热器连接部11的形状优选为圆柱形，便于电能传递，便于对加热器加热。

连接部12与加热器连接部11的远离与加热器电极脚连接的一端连接，且该连接部12的尺寸与形状均与第二电极柱2的连接孔相一致，便于连接部12与第二电极柱2连接，将第一电极柱1与第二电极柱1连接在一起；该第二电极柱2具有底板电极连接部21，该底板电极连接部21优选为圆柱形，且该底板电极连接部21内部具有连接通孔，使得第一电极柱1的连接部12与底板电极连接部21的连接通孔连接，也就是，第二电极柱2的底板电极连接部21为具有连接通孔的圆柱形结构，在连接部12的外壁上设有外螺纹，在底板电极连接部21的连接通孔的内壁上设有内螺纹，使得底板电极连接部21通过螺纹与连接部12连接，使得连接部12能够插入底板电极连接部21的连接通孔内通过螺纹的啮合连接在一起，将第一电极柱1与第二电极柱2连接在一起；底板电极连接部21的另一端与单晶炉的底板电极通过螺栓等连接件连接，将底板电极与加热器电极脚通过第一电极柱1与第二电极柱2连接在一起，使得底板电极对加热器进行加热，保证热场的热量。这里所用的螺纹均为碳碳螺栓或石墨螺栓，减少直拉单晶过程中杂质的引入。

第一电极柱1的加热器连接部11还设有第一散热孔，该第一散热孔与加热器连接部1的连接孔连通，且该第一散热孔与连接孔垂直设置，靠近加热器连接部11与连接部12的连接处，便于第一电极柱1在加热过程中进行散热。

同时，在连接部12设有第二散热孔，该第二散热孔与加热器连接部11的连接孔同轴线设置，且第二散热孔的直径小于连接孔的直径，同时，第二散热孔与连接孔连通，第二散热孔的另一端与外界连通，实现连接部12的散热。

此外，第一散热孔与第二散热孔的设置，能够防止第一电极与第二电极在真空环境下卡死，无法拆装，利于第一电极和第二电极拆卸安装。

或者，如图4所示，第二电极柱2包括底板电极连接部21和连接部22，底板电极连接部21一端与连接部22固定连接，连接部22的另一端与第一电极柱1固定连接，构成电极柱本体。该底板电极连接部21的内部有连接孔，且该连接孔的一端与外界连通，使得底板电极连接部21的该端通过连接孔与底板电极连接，底板电极连接部21的另一端与连接部22连接，便于第一电极柱1与第二电极柱2连接，该连接孔优选为螺纹孔，且连接孔的直径与底板电极的直径与尺寸均相一致，便于底板电极连接部21的连接孔通过螺纹与底板电极连接在一起。该底板电极连接部21的形状优选为圆柱形，便于电能传递，便于对加热器加热。

连接部22与底板电极连接部21的远离与底板电极连接的一端连接，且该连接部22的尺寸与形状均与第一电极柱1的连接孔相一致，便于连接部22与第一电极柱1连接，将第一电极柱1与第二电极柱2连接在一起；该第一电极柱1优选为圆柱形，且该第一电极柱1内部具有连接通孔，使得第二电极柱2的连接部22与第一电极柱1的连接通孔连接，在连接部22的外壁上设有外螺纹，在第一电极柱1的连接通孔的内壁上设有内螺纹，使得第一电极柱1通过螺纹与连接部22连接，使得连接部22能够插入第一电极柱1的连接通孔内通过螺纹的啮合连接在一起，将第一电极柱1与第二电极柱2连接在一起；第一电极柱1的另一端与加热器电极脚通过螺栓等连接件连接，将底板电极与加热器电极脚通过第一电极柱1与第二电极柱2连接在一起，使得底板电极对加热器进行加热，保证热场的热量。这里所用的螺纹均为碳碳螺栓或石墨螺栓，减少直拉单晶过程中杂质的引入。

第二电极柱2的底板电极连接部21还设有第三散热孔，该第三散热孔与底板电极连接部21的连接孔连通，且该第三散热孔与连接孔垂直设置，靠近底板电极连接部21与连接部22的连接处，便于第二电极柱2在加热过程中进行散热。

同时，在连接部22设有第四散热孔，该第四散热孔与底板电极连接部21的连接孔同轴线设置，且第四散热孔的直径小于连接孔的直径，同时，第四散热孔与连接孔连通，第四散热孔的另一端与外界连通，实现连接部22的散热。

上述的第一电极柱1为石墨电极柱，第二电极柱2为碳碳电极柱，第一电极柱1与第二电极柱2通过连接部连接在一起，且第一电极柱1采用石墨电极柱，第二电极柱2采用碳碳电极柱，使得电极柱本体安装方便，且采用不同材质的电极柱，碳碳电极柱的功耗小于石墨电极柱的功耗，能够降低功耗，降低单晶炉的用电，提高单晶的产能。

在第一电极柱1与第二电极柱2的连接处的接触处安装有防打火件3，防止第一电极柱1与第二电极柱2连接后接触产生打火，对第一电极柱1与第二电极柱2造成影响，将防打火件3铺设在第一电极柱1与第二电极柱2接触处；该防打火件3为石墨纸，石墨纸厚度为0.1-0.3mm，根据实际需求进行选择，这里不做具体要求，避免在直拉单晶过程中掺入杂质。

上述的保温件包括保护套4和隔热层5，隔热层5设于保护套4与电极柱本体之间，也就是，将第一电极柱1与第二电极柱2连接安装后，同时将第一电极柱1与加热器电极脚连接，将第二电极柱2与底板电极连接后，将保温件安装在电极柱本体的外部，将电极柱本体与保护套4之间的空隙完全填充，减少电极柱本体对保温毡造成影响，减少保温毡损耗。该保护套4包括第一保护套和第二保护套，第一保护套与第二保护套连接，第一保护套与第二保护套的形状相一致，且同时与电极柱本体的形状相适应，便于安装在电极柱本体的外部；此外，第一保护套与第二保护套构成的保护套的直径大于电极柱本体的直径，便于隔热层的安装。第一保护套与第二保护套通过扣合件扣合连接，使得第一保护套与第二保护套可拆卸连接，以使其能够重复使用。在本实施例中，第一保护套与第二保护套均为半圆形，具有一定的高度，该高度与电极柱本体的高度相一致，便于对电极柱本体进行保护；在第一保护套的上端安装有锁扣，在第一保护套的下端同样安装有锁扣，该锁扣能够相对第一保护套相对转动，在锁扣的自由端设有通孔；在第二保护套的上部安装有连接件，该连接件与第一保护套上部的锁扣位置相对应，且连接件的形状与锁扣上的通孔的形状相适应，使得锁扣与连接件能够扣合；同理，在第二保护套的下部设有连接件，该连接件与第一保护套的下部的锁扣扣合，实现第一保护套与第二保护套连接。

该保护套4的材质可以是石英，也可以是石墨，或者是碳碳材质，根据实际需求进行选择，这里不做具体要求。

上述的隔热层5为低传热系数材质，包括但不限于石英砂、陶瓷颗粒，优选的，在本实施例中，该隔热层5的材质为石英砂，该石英砂灌装在电极柱本体与保护套4之间，将电极柱本体与保护套之间的空隙完全填充，将电极柱的外表面与保温毡隔离，降低热传递，减少电极柱外表面对保温毡的损耗。

一种降低单晶炉运行功耗电极柱装置的使用方法，在应用该电极柱装置将加热器与底板电极连接，进行加热时，将第一电极柱1与第二电极柱2通过连接部连接，并在第一电极柱1与第二电极柱2的接触处铺设防打火件3；即，第一电极柱1与第二电极柱2通过连接部连接在一起，同时，在第一电极柱1与第二电极柱2的接触处铺设防打火件3，防止第一电极柱1与第二电极柱2接触时打火；

加热器连接部11与加热器电极脚连接，加热器连接部11通过螺栓与加热器电极脚连接，底板电极连接部21与底板电极连接，底板电极连接部21通过螺纹与底板电极连接；

安装保护套4，将隔热层5灌装于电极柱本体与保护套4之间，将第一保护套与第二保护套安装在第一电极柱1与第二电极柱2构成的电极柱本体的四周，同时，通过扣合件将第一保护套与第二保护套连接在一起，使得保护套的轴线与电极柱本体的轴线位于同一直线上，将石英砂灌装在电极柱本体与保护套之间，实现将电极柱本体与保护套隔离，对保温毡进行保护，降低热传递，减少保温毡的损耗。

单晶炉稳温功耗为61KW，较原常规石墨功耗69.3KW降低8.3，采用上述降低单晶炉运行功耗电极柱装置可降低功耗约11.5％，降耗效果明显，从而降低单晶炉耗电成本。

由于采用上述技术方案，使得降低单晶炉运行功耗电极柱装置结构简单，便于安装，且具有第一电极柱和第二电极柱，第一电极柱与第二电极柱可拆卸连接，装配简单、存取方便，维修方便，加工成本低，在使用过程中，只需更换损坏的部件，不必整体更换，延长其使用寿命；第一电极柱与第二电极柱采用不同材质，降低功耗；且提高了加热效率，节约工时、提高单晶产能；电极柱为分体式，可进行更换；降低运营成本。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种降低单晶炉运行功耗电极柱装置，其特征在于：所述电极柱装置包括：

一与加热器电极脚连接的第一电极柱，一与单晶炉底板电极连接的第二电极柱，所述第一电极柱与所述第二电极柱可拆卸连，构造成电极柱本体进行传热；

防打火件，所述防打火件设于所述第一电极柱与所述第二电极柱的连接处，以防所述第一电极柱与所述第二电极柱接触时打火；

保温件，所述保温件设于所述电极柱本体的外部，对热场件进行保护。

2.根据权利要求1所述的降低单晶炉运行功耗电极柱装置，其特征在于：所述第一电极柱或所述第二电极柱设有连接部，通过所述连接部，所述第一电极柱与所述第二电极柱连接。

3.根据权利要求2所述的降低单晶炉运行功耗电极柱装置，其特征在于：所述第一电极柱设有加热器连接部，所述加热器连接部与所述加热器电极脚连接；

所述第二电极柱设有底板电极连接部，所述底板电极连接部与所述底板电极连接；

所述加热器连接部与所述底板电极连接部通过所述连接部连接。

4.根据权利要求1-3任一项所述的降低单晶炉运行功耗电极柱装置，其特征在于：所述第一电极柱为石墨电极柱。

5.根据权利要求4所述的降低单晶炉运行功耗电极柱装置，其特征在于：所述第二电极柱为碳碳电极柱。

6.根据权利要求1或2或3或5所述的降低单晶炉运行功耗电极柱装置，其特征在于：所述保温件包括保护套和隔热层，所述隔热层设于所述保护套与所述电极柱本体之间。

7.根据权利要求6所述的降低单晶炉运行功耗电极柱装置，其特征在于：所述隔热层为低传热系数材质，包括但不限于石英砂、陶瓷颗粒。

8.根据权利要求7所述的降低单晶炉运行功耗电极柱装置，其特征在于：所述保护套包括第一保护套和第二保护套，所述第一保护套与所述第二保护套连接。

9.根据权利要求1所述的降低单晶炉运行功耗电极柱装置，其特征在于：所述防打火件为石墨纸，所述石墨纸厚度为0.1-0.3mm。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的降低单晶炉运行功耗电极柱装置的使用方法，其特征在于：

所述第一电极柱与所述第二电极柱通过所述连接部连接，并在所述第一电极柱与所述第二电极柱的接触处铺设所述防打火件；

所述加热器连接部与所述加热器电极脚连接；

所述底板电极连接部与所述底板电极连接；

安装所述保护套，将所述隔热层灌装于所述电极柱本体与所述保护套之间。