CN210084963U - 还原炉电极 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及多晶硅生产设备技术领域，具体涉及一种还原炉电极的改进。本实用新型公开一种还原炉电极，具体的：在还原炉电极的需要绝缘隔离的处于还原炉钟罩内的部位进行包覆设置一个绝缘纤维包覆层。其中，所述绝缘纤维包覆层是绝缘纤维外套，所述绝缘纤维外套通过套设对还原炉电极进行包覆设置。或者，所述绝缘纤维包覆层是绝缘纤维层，所述绝缘纤维层通过包饶一圈或多圈对还原炉电极进行包覆设置。本实用新型采用上述技术方案，可以提高还原炉电极保养维护周期和降低保养维护成本。

Description

还原炉电极

技术领域

本实用新型涉及多晶硅生产设备技术领域，具体涉及一种还原炉电极的改进。

背景技术

目前，多晶硅生产主要采用改良西门子法工艺，其原理就是在还原炉中采用高压击穿方式使硅芯成为导体，提升电流使硅芯温度快速上升，于1100℃左右的高纯硅芯上用高纯氢还原高纯三氯氢硅，生成多晶硅沉积在硅芯上，生成多晶硅棒。该方法需要用的还原炉主要由还原炉钟罩和还原炉底盘组成，其中还原炉底盘上安装有还原炉电极。还原炉电极作为重要组件之一，需能够承受高温、高压条件，且不能影响还原炉内硅晶体的，保证多晶硅还原炉的稳定运行。

为满足上述要求，现有还原炉电极结构往往设计得较为复杂，如CN208561705U提出一种多晶硅还原炉电极结构，其结构如图1所示，包括电极体1，所述电极体1安装在还原炉底盘2内，所述电极体1和还原炉底盘2之间设有电极绝缘套3，所述电极绝缘套3与电极体1套接且紧密贴合，所述电极体1还套接有绝缘环4，所述绝缘环4与电极体1紧密贴合，所述绝缘环4位于电极绝缘套3的上方，所述电极体1设有上凸缘5和下凸缘，所述绝缘环4安装在上凸缘5下方，所述上凸缘5与绝缘环4上端面之间设有上垫片6，所述绝缘环4下端面与还原炉底盘2的上端面之间设有下垫片7，所述绝缘环4下端面设有环形凸起8，所述环形凸起8伸入电极绝缘套3与还原炉底盘2顶部之间，所述电极绝缘套3对应下凸缘设有台阶，所述台阶内外分别配装内氟橡胶垫片9和外氟橡胶垫片10。又如CN207091011U也是提出另一种一种多晶硅还原炉电极，包括位于还原炉底盘9与电极1之间的紫铜圈5、瓷环2和电极绝缘套8，其中紫铜圈5套装在电极1上并与电极1之间过盈配合，以将紫铜圈5固定在电极1上，电极绝缘套8嵌入至还原炉底盘9内，瓷环2插入至紫铜圈5与电极绝缘套8之间，以提升电极1对还原炉底盘9的绝缘性能，且减少了硅粉颗粒在此处的富集，电极1安装在还原炉底盘9上。所述瓷环2顶部靠近电极1的位置设有环形缺口，该缺口内设有环状瓷环压紧件3，且瓷环压紧件3的内侧设置有螺纹，紫铜圈5的外侧设置有螺纹，通过瓷环压紧件3的内螺纹与紫铜圈5的外螺纹进行螺纹连接以向下压紧瓷环2，并实现瓷环2与紫铜圈5之间的密封。所述瓷环上部与瓷环压紧件3之间设置有第一垫片6，所述瓷环上部与还原炉底盘9之间设置有第二垫片7。所述绝缘构件还包括位于还原炉底盘9之上、且套装在瓷环2(具体为瓷环上部)外部的隔离罩4，以防止硅粉沉积在瓷环2上。

可见现有技术的还原炉电极结构均较为复杂，本案申请人组织发明人经过潜心研究，提出了一种改良的还原炉电极，并提出专利申请，并于2018-02-02授权该专利CN206955649U，该多晶硅还原炉电极的结构突破性地采用在电极的锥头外围设置导体层，如喷涂银涂层，而在除锥头以外的连接段外围喷涂由纯陶瓷粉末制成的绝缘层，从而形成一种改良的还原炉电极。针对该改良的还原炉电极的制备方法，他人也于2017-11-30提出并授权发明专利CN108002390B。

但不论是之前现有技术的结构较复杂的还原炉电极还是本案申请人提出改良的还原炉电极，对于多晶硅生产都是属于易耗件，每隔一段时间使用后，都需要停止生产，从还原炉上拆除出还原炉电极进行保养维护。如图3所示，为在先的还原炉电极在使用一段时间后，整个还原炉电极包括电极棒和绝缘套上都沉积了硅，需要拆卸、酸洗、和重新喷涂等保养维护工序。如图4所示，为申请人改良的还原炉电极在使用一段时间后也是沉积了硅(黑色部分)。如图5所示，还原炉底盘上安装有多个还原炉电极，其中2个还原炉电极已经完成保养维护(即重新抛光打磨后重新喷涂涂层)后安装回去，其他的还原炉电极正在等待拆卸和保养维护。

可见，如何提高还原炉电极尤其是针对本案申请人提出的改良的还原炉电极的保养维护周期和降低保养维护成本则是需要进一步研究改进的技术问题。

实用新型内容

针对上述技术问题，本案申请人组织发明人经过大量研究，提出了一种能够提高还原炉电极保养维护周期和降低保养维护成本的还原炉电极，具体采用如下技术方案：

一种还原炉电极，具体的：在还原炉电极的需要绝缘隔离的处于还原炉钟罩内的部位进行包覆设置一个绝缘纤维包覆层。其中，所述绝缘纤维包覆层是绝缘纤维外套，所述绝缘纤维外套通过套设对还原炉电极进行包覆设置。或者，所述绝缘纤维包覆层是绝缘纤维层，所述绝缘纤维层通过包绕一圈或多圈对还原炉电极进行包覆设置。

本实用新型采用上述技术方案，可以提高还原炉电极保养维护周期和降低保养维护成本。

附图说明

图1是第一种现有技术的还原炉电极的结构示意图；

图2是第二种现有技术的还原炉电极的结构示意图；

图3是在先的还原炉电极在使用一段时间后的示意图；

图4是申请人改良的还原炉电极在使用一段时间后的示意图；

图5是对还原炉底盘上的部分还原炉电极进行保养维护的示意图；

图6是在先专利CN206955649U提出的改良的多晶硅还原炉电极的结构示意图；

图7a是用于套设的绝缘纤维外套的示意图；

图7b是用于包绕的绝缘纤维层示意图；

图8是本实用新型一实施例的还原炉电极的结构示意图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

参阅图6所示，本案发明人在先专利CN206955649U提出的改良的多晶硅还原炉电极的结构中，仅在电极1的锥头11外围设置导体层4，如喷涂银涂层，而在除锥头11以外的连接段外围喷涂由纯陶瓷粉末制成的绝缘层5，并具体采用先在电极1的表层进行粗化出粗化层2而后喷涂有结合层3的基础上再分别喷涂导体层4和绝缘层5以提高喷涂层的牢固性，从而形成一种改良的还原炉电极。

本案发明人在随后实施该专利技术方案的过程中发现，尽管该多晶硅还原炉电极是试图通过在电极1的必要功能部分即锥头11外围设置导体层4，其他部分通过喷涂陶瓷粉末作为绝缘层5来实现绝缘隔离，相比于再此之前的在先技术的多晶硅还原炉电极，可以克服这类电极结构需要内外层分别套接氮化硅绝缘内套和二氧化硅绝缘外套而带来的结构复杂的缺点，从而结构更加简单。但是，在实际使用过程中，由于电极1除锥头11以外的区域因设置绝缘层5是通过喷涂的方式接合一层陶瓷粉末层，考虑到工艺难度和喷涂层的稳定性及成本，作为绝缘层5的陶瓷粉末层的厚度不可能特别厚，从而为保证电极的耐压可靠性，在实际应用中，依然会在电极1的陶瓷喷涂的绝缘层5的棒体部分(即连接段部分)套接一个绝缘套(如图4所示)以防止爬电，提高耐压可靠性。这样，在多晶硅还原炉电极使用一段时间后，多晶硅还原炉电极沉积硅达到一定厚度时，需要对其进行保养维护，还需要移除绝缘套，从还原炉底盘上拆卸整个电极再重新进行抛光打磨后重新喷涂涂层。可见，改良后的多晶硅还原炉电极在保养维护上依然也是要花费较多的人力物力和时间成本，也会影响到多晶硅的生产效率。

因此，发明人经过长期试验和研究，提出一种还原炉电极的维护方法，可以提高还原炉电极保养维护周期和降低保养维护成本。作为一实施例，具体的：

A,在还原炉电极的需要绝缘隔离的处于还原炉钟罩内的部位套设一圈如图7a所示的绝缘纤维外套，或者在需要绝缘隔离的部位包绕一圈或多圈(根据实际需要)如图7b所示的绝缘纤维层。

该实施例是以在先专利CN206955649U提出的多晶硅还原炉电极为例进行说明,参阅图8所示，该实施例是将如图7a所示的绝缘纤维外套套设于或者如图7b所示的绝缘纤维层包绕于电极1的棒体部分(连接段部分)的陶瓷喷涂绝缘层5的锥头11以下和凸台以上之间区域，形成一个绝缘纤维包覆层6，该区域刚好是圆柱形外形也易于操作，同时刚好处于外露出还原炉底盘而处于还原炉钟罩内，容易产生堆积硅晶的区域。

该实施例中的绝缘纤维包覆层6的材质选用耐高温性能好的且绝缘性能佳的纤维材料，同时最佳的，选用具有一定挠性的材料。该实施例，优选采用陶瓷纤维材质。具体的，例如采用济南火龙热陶瓷有限责任公司提供的产品代码为HLGX-236标准陶瓷纤维纸或HLGX-436高铝陶瓷纤维纸或采用山东民烨耐火纤维有限公司提供的产品代码为MYTX-BZ-06标准型陶瓷纤维纸或MYTX-GL-06高铝型陶瓷纤维纸进行包绕，或者采用由本案申请人向这些公司定制的陶瓷纤维套管型构件进行套接。

B,在包覆有上述绝缘纤维包覆层6的还原炉电极被安装至还原炉使用一段时间后，待其上沉积硅晶体至影响生产的时候，移除已经沉积了硅晶体绝缘纤维包覆层6，重新按照上述A中的方式将如图7a所示的绝缘纤维外套套设于或者如图7b所示的绝缘纤维层包绕于电极1的棒体部分的至锥头11以下至凸台以上的区域，形成一个新的绝缘纤维包覆层6后，即可再次使用。

该实施例采用移除沉积了硅晶体绝缘纤维包覆层6后包覆新的绝缘纤维包覆层6即可达到快速对还原炉电极进行保养维护。经试验，采用该实施例方式进行快速保养数次后才需要使用按照传统的方式进行拆卸、酸洗、和重新喷涂等常规保养维护工序，达到延长了常规保养维护的周期、降低保养维护成本的目的。

同时，由于该实施例中，由于采用了绝缘纤维包覆层6对电极的棒体部分陶瓷喷涂绝缘层5进行覆盖，除了通过拆除--重新覆盖达到快速维护外，由于绝缘纤维包覆层6的存在，也进一步提升了电极的绝缘可靠性，从而在实际应用中，可以完全省略如图4所示的绝缘套，也在一定程度下简化了电极结构，降低了安装难度，提高了安装效率，降低了硬件成本。

根据上述还原炉电极的维护方法，本实用新型还提出一种结构简单、具有能够快速保养功能的还原炉电极。

参阅图8所示，本实用新型公开一实施例的还原炉电极，该电极1的锥头11外围设置导体层4，如喷涂银涂层，而在除锥头11以外的连接段外围喷涂如由纯陶瓷粉末制成的绝缘层5。其中：该电极1的棒体上的绝缘层5至少在处于还原炉钟罩内的外露部分(即需要绝缘且容易沉积硅晶体的区域)覆盖一层绝缘纤维包覆层6，该实施例的绝缘纤维包覆层6是将如图7a所示的绝缘纤维外套套设于或者如图7b所示的绝缘纤维层包绕于电极1形成的。

该实施例更优的，电极1的表层进行粗化出粗化层2而后喷涂有结合层3的基础上再分别喷涂导体层4和绝缘层5以提高喷涂层的牢固性。

本实用新型公开其他实施例的还原炉电极，该还原炉电极可以采用其他现有技术的还原炉电极结构，不同之处在于，还在电极的处于还原炉钟罩内的外露的且需要绝缘隔离的部分，将如图7a所示的绝缘纤维外套套设于或者如图7b所示的绝缘纤维层包绕于电极1形成一个绝缘纤维包覆层6，以实现能够快速保养功能。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种还原炉电极，其特征在于：在还原炉电极的需要绝缘隔离的处于还原炉钟罩内的部位进行包覆设置一个绝缘纤维包覆层。

2.根据权利要求1的还原炉电极，其特征在于：所述绝缘纤维包覆层是绝缘纤维外套，所述绝缘纤维外套通过套设对还原炉电极进行包覆设置。

3.根据权利要求1的还原炉电极，其特征在于：所述绝缘纤维包覆层是绝缘纤维层，所述绝缘纤维层通过包绕一圈或多圈对还原炉电极进行包覆设置。

4.根据权利要求1的还原炉电极，其特征在于：所述绝缘纤维包覆层采用陶瓷纤维材质。

5.根据权利要求1的还原炉电极，其特征在于：所述还原炉电极在锥头外围设置导体层，在除锥头以外的连接段外围设置绝缘层。

6.根据权利要求5的还原炉电极，其特征在于：所述还原炉电极的包覆部位处于电极的锥头以下至凸台以上的区域。

7.根据权利要求5的还原炉电极，其特征在于：所述还原炉电极的表层进行粗化出粗化层，而后喷涂有结合层的基础上再设置导体层和绝缘层。

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