CN208055501U - 单晶炉用中轴 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种单晶炉用中轴。其包括石墨中轴端盖、碳/碳复合中轴杆以及保温套管；石墨中轴端盖的内部具有第一轴孔，石墨中轴端盖包括沿第一轴孔的轴向相对的第一端和第二端；碳/碳复合中轴杆的内部具有第二轴孔；碳/碳复合中轴杆包括沿第二轴孔的轴向相对的第三端和第四端；第三端与第二端可拆卸固定连接；保温套管包覆在碳/碳复合中轴杆的外部。上述单晶炉用中轴，在实际使用过程中当热量通过石墨中轴端盖向下传输时，由于碳/碳复合材料的导热系数较小，会减缓热量向下端的传输，能够实现节能降耗。保温套管对碳/碳复合中轴杆起到保温作用，能够有效减缓单晶炉内的热量通过碳/碳复合中轴杆向下端的传输。
Description
技术领域
本实用新型涉及单晶炉技术领域，特别是涉及一种单晶炉用中轴。
背景技术
单晶炉是一种在惰性气体环境中，用石墨加热器将多精怪等多晶材料熔化，用直拉法生长无错位单晶的设备。在单晶硅棒拉制过程中，传动轴位于炉体底部，起到承载坩埚及其盛装的原料和传递动力的作用。
由于单晶拉制的特殊工艺要求，需要持续供电才能保证单晶炉内的温度能够满足晶体的生长需求。然而，传统的单晶炉用中轴与单晶炉下部运动机构相连接，炉内的高温通过中轴这一介质向炉底传输，热量容易散失，不利于节能降耗。
实用新型内容
基于此，有必要针对如何实现节能降耗的问题，提供一种能够实现节能降耗的单晶炉用中轴。
一种单晶炉用中轴，包括石墨中轴端盖、碳/碳复合中轴杆以及保温套管；
其中，所述石墨中轴端盖的内部具有第一轴孔，所述石墨中轴端盖包括沿所述第一轴孔的轴向相对的第一端和第二端，所述第二端具有可插入所述碳/碳复合中轴杆内部的凸部，所述第二端的外表面上具有用以于抵接所述碳/碳复合中轴杆与所述保温套管的第一环形台阶；
其中，所述碳/碳复合中轴杆的内部具有第二轴孔，所述第一轴孔与所述第二轴孔的轴线重合；所述碳/碳复合中轴杆包括沿所述第二轴孔的轴向相对的第三端和第四端；所述第三端的内部具有供所述石墨中轴端盖的凸部插入的凹槽，所述第三端与所述第二端可拆卸固定连接，且所述第三端与所述第一环形台阶相抵接；所述第四端与单晶炉下部运动机构相连接，且所述第四端的外表面上具有用以抵接所述保温套管的第二环形台阶；
其中，所述保温套管包覆在所述碳/碳复合中轴杆的外部，且所述保温套管的两端分别与所述第一环形台阶、所述第二环形台阶相抵接；
其中，所述石墨中轴端盖的第二端在所述第一端表面的投影覆盖所述保温套管在所述第一端表面的投影。
上述单晶炉用中轴，首先，石墨中轴端盖与碳/碳复合中轴杆为可拆卸固定连接，损坏后可及时更换，避免了一体式中轴因部分磕碰损坏而导致整根中轴报废。其次，石墨中轴端盖与碳/碳复合中轴杆分别由石墨和碳/碳复合材料制成，在实际使用过程中当热量通过石墨中轴端盖向下传输时，由于碳/碳复合材料的导热系数较小，会减缓热量向下端的传输，能够实现节能降耗。再次，碳/碳复合中轴杆的外部包裹有保温套管，对碳/碳复合中轴杆起到保温作用，能够有效减缓单晶炉内的热量通过碳/碳复合中轴杆向下端的传输，亦能够实现节能降耗。
在其中一个实施例中，所述碳/碳复合中轴杆的第三端与所述石墨中轴端盖的第二端螺纹连接。
在其中一个实施例中，所述碳/碳复合中轴杆的第三端与所述石墨中轴端盖的第二端榫卯连接。
在其中一个实施例中，所述保温套管为固化毡套管。
在其中一个实施例中，所述保温套管的厚度为10mm～30mm。
在其中一个实施例中，所述保温套管的长度为400mm～600mm。
在其中一个实施例中，所述石墨中轴端盖沿所述第一轴孔的轴向的长度为200mm～300mm。
在其中一个实施例中，所述碳/碳复合中轴杆沿所述第二轴孔的轴向的长度为500mm～700mm。
在其中一个实施例中，所述单晶炉用中轴沿所述第一轴孔的轴向的总长度为600mm～900mm。
在其中一个实施例中，所述碳/碳复合中轴杆的外径为80mm～100mm。
附图说明
图1为本实用新型一实施方式的单晶炉用中轴的示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
请参见图1，一实施方式的单晶炉用中轴100包括石墨中轴端盖110、碳/碳复合中轴杆120以及保温套管130。
其中，石墨中轴端盖110的内部具有第一轴孔111。石墨中轴端盖110包括沿第一轴孔111的轴向相对的第一端112和第二端113。第二端113具有可插入碳/碳复合中轴杆120内部的凸部114。第二端113的外表面上具有用以于抵接碳/碳复合中轴杆120与保温套管130的第一环形台阶115。其中，第一端112为圆形端盖，其俯视图呈圆形。
其中，碳/碳复合中轴杆120的内部具有第二轴孔121，第一轴孔111与第二轴孔121的轴线重合，如图1所示。本实施方式中，第一轴孔111与第二轴孔121的孔径相同。当然，第一轴孔111与第二轴孔121的孔径不限于此，在其他实施方式中，第一轴孔111与第二轴孔121的孔径亦可不相同。
此外，碳/碳复合中轴杆120包括沿第二轴孔121的轴向相对的第三端123和第四端124。第三端123的内部具有供石墨中轴端盖110的凸部114插入的凹槽122。第三端123与第二端113可拆卸固定连接，且第三端123与第一环形台阶115相抵接。第四端124与单晶炉下部运动机构相连接，且第四端124的外表面上具有用以抵接保温套管130的第二环形台阶125。
其中，由于第三端123与第二端113为可拆卸固定连接，损坏后可及时更换，避免了一体式中轴因部分磕碰损坏而导致整根中轴报废。
其中，保温套管130包覆在碳/碳复合中轴杆120的外部，且保温套管130的两端分别与第一环形台阶115、第二环形台阶125相抵接。保温套管130对碳/碳复合中轴杆120起到保温作用，能够有效减缓单晶炉内的热量通过碳/碳复合中轴杆120向下端的传输，从而实现节能降耗。
其中，石墨中轴端盖110由石墨制成，碳/碳复合中轴杆120由碳/碳复合材料制成。碳/碳复合材料是碳纤维及其织物增强的碳基体复合材料。具有低密度(<2.0g/cm3)、高强度、高比模量、高导热性、低膨胀系数、摩擦性能好，以及抗热冲击性能好、尺寸稳定性高等优点。由于碳/碳复合中轴杆120由碳/碳复合材料制成，使得碳/碳复合中轴杆120的结构强度高，有利于提升碳/碳复合中轴杆120的使用寿命。
此外，当热量通过石墨中轴端盖110向下传输时，由于碳/碳复合材料的导热系数较小，会减缓热量向下端的传输，能够实现节能降耗。
其中，石墨中轴端盖110的第二端113在第一端112表面的投影覆盖保温套管130在第一端112表面的投影。这样能够避免保温套管130凸出于石墨中轴端盖110，从而避免在单晶炉用中轴100沿第一轴孔111的轴向移动时磨损保温套管130。基于此，石墨中轴端盖110上第一环形台阶115的深度根据保温套管130的外径进行设置。
在前述实施方式的基础上，碳/碳复合中轴杆120的第三端123与石墨中轴端盖110的第二端113螺纹连接。也就是说，第三端123的凹槽122的内表面具有内螺纹，且第二端113的凸部114的外表面具有与上述内螺纹配合的外螺纹。需要说明的是，石墨中轴端盖110上第一环形槽114沿第一轴孔111的轴向的长度可根据实际情况进行设置。
在前述实施方式的基础上，碳/碳复合中轴杆120的第三端123与石墨中轴端盖110的第二端113榫卯连接。当然，碳/碳复合中轴杆120的第三端123与石墨中轴端盖110的第二端113之间的连接方式不限于此，亦可以为其他可拆卸固定连接。
在前述实施方式的基础上，保温套管130为固化毡套管。固化毡套管指的是以碳纤维的白毡为基底，经过高温(例如2000℃～2500℃)渗碳处理，得到石墨软毡之后，再经过多层压合以及反复高温渗碳处理，得到的固化毡产品。
在前述实施方式的基础上，保温套管130的厚度为10mm～30mm。当保温套管130的厚度为10mm～30mm时，保温套管130的保温效果较好。
在前述实施方式的基础上，保温套管130的长度为400mm～600mm。当然，保温套管130的长度不限于此，亦可以根据实际情况进行设置。
在前述实施方式的基础上，石墨中轴端盖110沿第一轴孔111的轴向的长度为200mm～300mm。
在前述实施方式的基础上，碳/碳复合中轴杆120沿第二轴孔121的轴向的长度为500mm～700mm。由此可以看出，碳/碳复合中轴杆120沿第二轴孔121的轴向的长度大于石墨中轴端盖110沿第一轴孔111的轴向的长度，且前者为后者的2～3倍左右。一方面，由于碳/碳复合中轴杆120由碳/碳复合材料制成，使得碳/碳复合中轴杆120的结构强度高，有利于提升碳/碳复合中轴杆120的使用寿命，从而提高整个单晶炉用中轴100的使用寿命；另一方面，当热量通过石墨中轴端盖110向下传输时，热量在导热系数较大的石墨中轴端盖110上的传递路径较短，而之后热量传递至较长的碳/碳复合中轴杆120上时，由于碳/碳复合材料导热系数较小，会最大化的减缓热量向下端的传输，能够实现节能降耗。
在前述实施方式的基础上，单晶炉用中轴100沿第一轴孔111的轴向的总长度为600mm～900mm。当然，单晶炉用中轴100沿第一轴孔111的轴向的总长度不限于此，亦可以根据实际情况进行设置。
在前述实施方式的基础上，碳/碳复合中轴杆120的外径为80mm～100mm。其中，碳/碳复合中轴杆120的外径不包括第二环形台阶125的深度数值。当然，碳/碳复合中轴杆120的外径不限于此，亦可以根据实际情况进行设置。
本实用新型的上述单晶炉用中轴，首先，石墨中轴端盖与碳/碳复合中轴杆为可拆卸固定连接，损坏后可及时更换，避免了一体式中轴因部分磕碰损坏而导致整根中轴报废。其次，石墨中轴端盖与碳/碳复合中轴杆分别由石墨和碳/碳复合材料制成，在实际使用过程中当热量通过石墨中轴端盖向下传输时，由于碳/碳复合材料的导热系数较小，会减缓热量向下端的传输，能够实现节能降耗。再次，碳/碳复合中轴杆的外部包裹有保温套管，对碳/碳复合中轴杆起到保温作用，能够有效减缓单晶炉内的热量通过碳/碳复合中轴杆向下端的传输，亦能够实现节能降耗。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种单晶炉用中轴，其特征在于，包括石墨中轴端盖、碳/碳复合中轴杆以及保温套管；
其中，所述石墨中轴端盖的内部具有第一轴孔，所述石墨中轴端盖包括沿所述第一轴孔的轴向相对的第一端和第二端，所述第二端具有可插入所述碳/碳复合中轴杆内部的凸部，所述第二端的外表面上具有用以于抵接所述碳/碳复合中轴杆与所述保温套管的第一环形台阶；
其中，所述碳/碳复合中轴杆的内部具有第二轴孔，所述第一轴孔与所述第二轴孔的轴线重合；所述碳/碳复合中轴杆包括沿所述第二轴孔的轴向相对的第三端和第四端；所述第三端的内部具有供所述石墨中轴端盖的凸部插入的凹槽，所述第三端与所述第二端可拆卸固定连接，且所述第三端与所述第一环形台阶相抵接；所述第四端与单晶炉下部运动机构相连接，且所述第四端的外表面上具有用以抵接所述保温套管的第二环形台阶；
其中，所述保温套管包覆在所述碳/碳复合中轴杆的外部，且所述保温套管的两端分别与所述第一环形台阶、所述第二环形台阶相抵接；
其中，所述石墨中轴端盖的第二端在所述第一端表面的投影覆盖所述保温套管在所述第一端表面的投影。
2.根据权利要求1所述的单晶炉用中轴，其特征在于，所述碳/碳复合中轴杆的第三端与所述石墨中轴端盖的第二端螺纹连接。
3.根据权利要求1所述的单晶炉用中轴，其特征在于，所述碳/碳复合中轴杆的第三端与所述石墨中轴端盖的第二端榫卯连接。
4.根据权利要求1所述的单晶炉用中轴，其特征在于，所述保温套管为固化毡套管。
5.根据权利要求1所述的单晶炉用中轴，其特征在于，所述保温套管的厚度为10mm～30mm。
6.根据权利要求1所述的单晶炉用中轴，其特征在于，所述保温套管的长度为400mm～600mm。
7.根据权利要求1所述的单晶炉用中轴，其特征在于，所述石墨中轴端盖沿所述第一轴孔的轴向的长度为200mm～300mm。
8.根据权利要求1所述的单晶炉用中轴，其特征在于，所述碳/碳复合中轴杆沿所述第二轴孔的轴向的长度为500mm～700mm。
9.根据权利要求1所述的单晶炉用中轴，其特征在于，所述单晶炉用中轴沿所述第一轴孔的轴向的总长度为600mm～900mm。
10.根据权利要求1所述的单晶炉用中轴，其特征在于，所述碳/碳复合中轴杆的外径为80mm～100mm。
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| CN201820396199.8U CN208055501U (zh) | 2018-03-22 | 2018-03-22 | 单晶炉用中轴 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN110257900A (zh) * | 2019-07-25 | 2019-09-20 | 晶科能源有限公司 | 一种单晶炉及其坩埚托杆 |
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2018
- 2018-03-22 CN CN201820396199.8U patent/CN208055501U/zh active Active
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