DE102008034292A1

DE102008034292A1 - Elektrodenverankerungsstruktur in Kristallzüchtungsöfen

Info

Publication number: DE102008034292A1
Application number: DE102008034292A
Authority: DE
Inventors: Shiow-Jeng Lew; Hur-Lon Lin
Original assignee: Green Energy Technology Inc
Current assignee: Green Energy Technology Inc
Priority date: 2008-02-21
Filing date: 2008-07-22
Publication date: 2009-09-17
Anticipated expiration: 2028-07-23
Also published as: JP5258541B2; US8303711B2; JP2009198162A; US20090211519A1; TW200936823A; TWI346152B; DE102008034292B4

Abstract

Eine Elektrodenverankerungsstruktur in einem Kristallzüchtungsofen weist mindestens eine Graphit-Elektrodensäule, mindestens eine Metall-Elektrodensäule, mindestens eine Verankerungsbasis und mindestens eine Sicherungsmutter auf, wobei die Graphit-Elektrodensäule mit einer mutterartigen Basis der Metall-Elektrodensäule in Eingriff ist und die mindestens eine Metall-Elektrodensäule durch die Verankerungsbasis an der Ofenwand befestigt ist. Somit dient die mindestens eine Graphit-Elektrodensäule sowohl als Lasttragestütze als auch als elektrisch leitende Elektrode. Da der Flansch, der an die Ofenwand geschweißt ist, eine größere Fläche hat, die der Atmosphäre ausgesetzt ist, kann eine wünschenswerte Kühlwirkung erzielt werden, und der Temperaturabfall kann beschleunigt werden, wenn Wasser aufgesprüht wird. Die Verankerungsbasis ist mit einer elastischen Unterlegscheibe versehen, so dass eine Federkraft eingesetzt werden kann, um die Last auf jede Graphit-Elektrodensäule in axialer Richtung einzustellen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Struktur zum Verankern von Elektroden, insbesondere eine Struktur, die dazu vorgesehen ist, Elektroden in Kristallzüchtungsöfen zu verankern.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Gemäß 1, einer schematischen Darstellung eines Gegenstands nach dem Stand der Technik, nämlich eines herkömmlichen Kristallzüchtungsofens, ist ein Heizraum 91 im Inneren des Kristallzüchtungsofens 9 angeordnet, wobei Heizelemente 912 in dem Heizraum 91 und um einen Tiegel 911 herum angeordnet sind, um eine in dem Tiegel 911 enthaltene Siliciumschmelze zu erwärmen. Den Heizelementen 912 wird elektrische Energie durch Elektroden 92 zugeführt, die mit diesen von der Außenseite des Ofens her verbunden sind. Da die Elektroden 92 aus Metall bestehen und den Bedingungen extrem hoher Temperaturen in dem Ofen 9 nicht standhalten können, muss fortwährend Kühlwasser 923 durch ein Wasserzufuhrrohr 921 eingeleitet werden, das dann zirkuliert und durch ein Auslassrohr 922 wieder zurückgeführt wird. Für die Wärme, die durch das Kühlwasser 923 abgeführt wird, ist dann ein Kühlapparat zuständig. Das Kühlwasser 923 muss aus Reinwasser bestehen und wird durch eine Wasserreinigungsvorrichtung wieder aufgefüllt. Da bei herkömmlichen Systemen die Anlagen zur Herstellung des Reinwassers sowie der Kühlapparat unentbehrlich sind und es unmöglich ist, die Verwendung dieser Anlagen zu stoppen, steigen die Kosten der Kristallerzeugung merklich.
Da außerdem der Ofen 9 in einem Semi-Vakuum-Zustand läuft, wird in dem Fall, dass aufgrund des langen Gebrauchs oder aufgrund von Herstellungsfehlern Schlitze in den Wänden der Elektroden 92 auftreten, insbesondere in dem Fall, dass die Elektroden 92 aufgrund einer diskontinuierlichen Kühlwasserzufuhr brechen, das Kühlwasser 923 in den Ofen 9 gesaugt. Dies hat zur Folge, dass das Kühlwasser 923, die Siliciumschmelze und Graphiteinrichtungen in dem Heizraum 91 bei hoher Temperatur in dem Ofen 9 heftig miteinander reagieren und eine große Menge an Wasserstoff (H₂), Kohlenmonoxid (CO) und Dampf freigesetzt wird. Der Druck im Inneren des Ofens 9 steigt abrupt an, und somit exploidert der Ofen 9 und verursacht eine Wasserstoffexplosion, wodurch er zu einer Gefährdung der öffentlichen Sicherheit wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung soll eine Elektrodenverankerungsstruktur in einem Kristallzüchtungsofen schaffen, mit einer Graphit-Elektrodensäule, einer Metall-Elektrodensäule, einer Verankerungsbasis und einer Sicherungsmutter.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Graphit-Elektrodensäule an einem Ende mit einem Außengewinde versehen. Die Metall-Elektrodensäule weist eine mutterartige Basis und eine Schraube mit einem Außengewindebereich auf. Die mutterartige Basis ist an einem Ende mit einem Innengewindeloch versehen, um mit dem Außengewinde der Graphit-Elektrodensäule in Eingriff gebracht zu werden. Vom anderen Ende der mutterartigen Basis erstreckt sich die Schraube mit einem Außengewindebereich derart, dass eine Schulter zwischen der mutterartigen Basis und der Schraube mit einem Außengewindebereich gebildet wird.
Die Verankerungsbasis weist einen Flansch, eine Isolierhülse, eine Isolierunterlage, eine Dichtungsscheibe, einen Befestigungsring, mehrere Isolierringe und mehrere Durchsteckschrauben auf.
Darüber hinaus weist gemäß der vorliegenden Erfindung der Flansch einen zylindrischen Bereich und einen ringförmigen Bereich auf, wobei der zylindrische Bereich einen mittigen hohlen Bereich aufweist und der ringförmige Bereich mehrere Durchgangslöcher aufweist. Die Isolierhülse nimmt die mutterartige Basis der Metall-Elektrodensäule auf, und dann werden beide zusammen in dem mittigen hohlen Bereich aufgenommen. Die Isolierunterlage weist ein mittiges Durchgangsloch auf, und mehrere kreisförmige Löcher sind um die Isolierunterlage herum vorgesehen. Die Dichtungsscheibe ist mit einem mittigen Loch versehen, und mehrere Durchstecklöcher sind um die Dichtungsscheibe herum vorgesehen.
Die Schraube mit einem Außengewindebereich der Metall-Elektrodensäule erstreckt sich durch das mittige Loch der Dichtungsscheibe und durch ein mittiges Loch einer elastischen Unterlegscheibe derart, dass die Schulter an der Dichtungsscheibe anstößt. Der Befestigungsring ist am Umfang mit mehreren Befestigungslöchern versehen.
Die mehreren Durchsteckschrauben erstrecken sich entsprechend durch die mehreren Befestigungslöcher des Befestigungsrings, die mehreren Isolierringe, die mehreren Löcher der elastischen Unterlegscheibe, die mehreren Durchstecklöcher der Dichtungsscheibe, die mehreren kreisförmigen Löcher der Isolierunterlage, und die mehreren Durchgangslöcher des Flansches, und werden mit mehreren Muttern fest in Eingriff gebracht, um die Isolierunterlage, die Dichtungsscheibe und die elastische Unterlegscheibe zwischen dem Flansch und dem Befestigungsring zusammenzuhalten. Der Flansch und die Dichtungsscheibe sind voneinander elektrisch isoliert, da sie durch die Isolierhülse, die Isolierunterlage und die mehreren Isolierringe voneinander beabstandet sind.
Die Sicherungsmutter steht mit der Schraube mit einem Außengewindebereich der Metall-Elektrodensäule in Eingriff, um die Dichtungsscheibe und die elastische Unterlegscheibe zwischen der Sicherungsmutter und der Schulter der Metall-Elektrodensäule zusammenzuhalten.
Darüber hinaus ist gemäß der vorliegenden Erfindung die Graphit-Elektrodensäule am anderen Ende mit einem Heizelement elektrisch verbunden, das im Inneren des Ofens angeordnet ist. Die Graphit-Elektrodensäule ist an diesem anderen Ende mit einem Außengewinde versehen, und das Heizelement im Inneren des Ofens ist mit einer oberen Mutter und mit einer unteren Mutter versehen, wobei die obere und die untere Mutter des Heizelements so mit dem Außengewinde in Eingriff stehen, dass entsprechend eine elektrische Verbindung hergestellt werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Elektrodenverankerungsstruktur in einem Kristallzüchtungsofen, wie oben erwähnt, mehrere Graphit-Elektrodensäulen auf, die sowohl als Lasttragestützen als auch als elektrisch leitende Elektroden dienen. Abgesehen davon können Elektrodenverankerungsstrukturen derselben Art allgemein in Heizelementen verwendet werden, um den Ersatzteilbestand zu reduzieren. Da der Flansch, der mit der Wand des Ofens verschweißt ist, eine größere Fläche hat, die der Atmosphäre ausgesetzt ist, kann eine wünschenswerte Kühlwirkung erzielt werden, und der Temperaturabfall kann beschleunigt werden, wenn Wasser aufgesprüht wird. Aufgrund einer wünschenswerten Auswirkung auf die Wärmebeständigkeit und die Kühlung für die Elektrodenverankerungsstruktur ist es gemäß der vorliegenden Erfindung nicht notwendig, Reinwasser in die Elektroden zu leiten, um sie zu kühlen. Somit können nicht nur Kosten eingespart werden, sondern es kann auch eine Gefährdung der öffentlichen Sicherheit aufgrund des Austretens von Wasser verhindert werden.
Die Graphit-Elektrodensäule weist außerdem eine obere Stellmutter und eine untere Stellmutter auf, und durch das In-Eingriff-Bringen der Stellmuttern mit dem Außengewinde der Graphit-Elektrodensäule derart, dass eine Tischplatte darauf gelegt werden kann, kann ein Heizelement in dem Ofen gestützt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung bestehen sowohl die obere Stellmutter als auch die untere Stellmutter aus Graphit. Eine Isolierkappe ist vorgesehen, um die obere Stellmutter abzudecken. Die Metall-Elektrodensäule bezieht sich auf eine Kupfer-Elektrodensäule, und eine Schraube mit einem Außengewindebereich derselben ist an einem Ende mit einer externen elektrischen Stromquelle elektrisch verbunden; so steht sie beispielsweise über das Gewinde mit einem Kabel in Eingriff, um dem Heizelement in dem Ofen elektrische Energie zuzuführen. Darüber hinaus weist die Verankerungsbasis die elastische Unterlegscheibe auf, die zwischen der Dichtungsscheibe und dem Befestigungsring derart angeordnet ist, dass eine Federkraft in axialer Richtung angewendet werden kann, um das Tragen der Last für jede Graphit-Elektrodensäule in axialer Richtung einzustellen bzw. anzupassen und somit dafür zu sorgen, dass die Graphit-Elektrodensäule eine einheitliche Last trägt. Die elastische Unterlegscheibe weist einen mittigen Bereich, einen ringförmigen Bereich und mindestens einen elastischen Bereich auf, wobei der mindestens eine elastische Bereich sich zwischen dem mittigen Bereich und dem ringförmigen Bereich befindet, und wobei der mittige Bereich mit einem mittigen Loch und der ringförmige Bereich mit mehreren Löchern versehen ist.
Der Flansch ist mit einem ringförmigen Vorsprung versehen, und die Isolierunterlage mit einer ringförmigen Ausnehmung, so dass der ringförmige Vorsprung in die ringförmige Ausnehmung eingesetzt werden kann. Hieraus ergibt sich ein Verankerungsvorgang, so dass der Flansch und die Isolierunterlage nicht verrutschen.
Entlang dem Umfang ist eine externe Kante an der Isolierunterlage vorgesehen, damit diese dicht mit dem Flansch in Eingriff gebracht wird und eine Isolierwirkung verbessert wird. Die Dichtungsscheibe besteht aus Kupfer.
Außerdem kann gemäß der vorliegenden Erfindung die Elektrodenverankerungsstruktur in einem Kristallzüchtungsofen mehrere Isoliersitze und mehrere Isolierkappen aufweisen, die jeweils die Köpfe der mehreren Durchsteckschrauben oder die mehreren Muttern abdecken, um zu verhindern, dass Wasser durch Spalte zwischen den Durchsteckschrauben hindurchläuft, und um eine wünschenswerte Isolierung zu erreichen.
Weitere Aufgaben, Vorteile und neue Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
In der Zeichnung zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Kristallzüchtungsofens;
2 eine Schnittdarstellung eines Kristallzüchtungsofens gemäß der vorliegenden Erfindung;
3 eine Sprengansicht einer Elektrodenverankerungsstruktur in dem Kristallzüchtungsofen gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 eine Schnittdarstellung der Elektrodenverankerungsstruktur gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 eine Sprengansicht einer Elektrodenverankerungsstruktur gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 eine Schnittdarstellung der Elektrodenverankerungsstruktur gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7 eine Schnittdarstellung einer Elektrodenverankerungsstruktur gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
8 eine Schnittdarstellung einer Elektrodenverankerungsstruktur gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Wie aus 2 ersichtlich, einer Schnittdarstellung eines Kristallzüchtungsofens gemäß der vorliegenden Erfindung, ist eine Elektrodenverankerungsstruktur in Montagelöchern 111, welche jeweils in einem oberen Körper 11 des Ofens vorgesehen sind, und in Montagelöchern 121 in einem unteren Körper 12 des Ofens 1 befestigt.
Wie außerdem in 3 und 4 dargestellt – einer Sprengansicht und einer Schnittdarstellung einer Elektrodenverankerungsstruktur in dem Kristallzüchtungsofen gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung –, weist die Elektrodenverankerungsstruktur eine Graphit-Elektrodensäule 2, eine Metall-Elektrodensäule 3, eine Verankerungsbasis 4 und eine Sicherungsmutter 5 auf.
Die Graphit-Elektrodensäule 2 ist an einem Ende 21 mit einem Außengewinde 211 versehen. Die Metall-Elektrodensäule 3 ist eine Kupfer-Elektrodensäule und weist eine mutterartige Basis 31 und eine Schraube mit einem Außengewindebereich 32 auf. Die mutterartige Basis 31 ist an einem Ende mit einem Innengewindeloch 311 versehen, um mit dem Außengewinde 211 der Graphit-Elektrodensäule 2 in Eingriff gebracht zu werden. Vom anderen Ende der mutterartigen Basis 31 aus erstreckt sich die Schraube mit einem Außengewindebereich 32, wobei eine Schulter 33 zwischen der mutterartigen Basis 31 und der Schraube mit einem Außengewindebereich 32 gebildet wird. Die Schraube mit einem Außengewindebereich 32 der Metall-Elektrodensäule 3 ist an einem äußeren Ende 30 elektrisch mit einer externen elektrischen Stromquelle verbunden – sie ist beispielsweise mit einem Kabel 7 verschraubt (siehe 4) –, um den in dem Ofen angeordneten Heizelementen elektrische Energie zuzuführen.
Wie in 3 dargestellt, weist die Verankerungsbasis 4 einen Flansch 41, eine Isolierhülse 42, eine Isolierunterlage 43, eine Dichtungsscheibe 44, einen Befestigungsring 46 und acht Durchsteckschrauben 47 auf.
Wie nun aus 2, 3 und 4 ersichtlich, bezieht sich der Flansch 41 auf einen nichtrostenden Flansch mit einem zylindrischen Bereich 411 und einem ringförmigen Bereich 412, wobei der zylindrische Bereich 411 entlang dem Umfang mit der Innenseite der Montagelöcher 111, 121 verschweißt ist, die am oberen Körper 11 oder am unteren Körper 12 des Ofens 1 vorgesehen sind, so dass der ringförmige Bereich 412 von der Wand des Ofens 1 um einen angemessenen Betrag t beabstandet ist. Der zylindrische Bereich 411 weist einen mittigen hohlen Bereich 410 auf, und der ringförmige Bereich 412 ist mit acht Durchgangslöchern 413 versehen. Die Isolierhülse 42 bezieht sich auf eine Aluminiumoxidfaser-Hülse, die die mutterartige Basis 31 der Metall-Elektrodensäule 3 aufnimmt, und die dann zusammen in dem mittigen hohlen Bereich 410 aufgenommen werden.
Darüber hinaus bezieht sich die Isolierunterlage 43 auf eine Unterlegscheibe aus Silikongummi oder Teflon mit einem mittigen Durchgangsloch 431, wobei acht kreisförmige Löcher 432 um die Isolierunterlage 43 herum vorgesehen sind, und wobei eine externe Kante 433 entlang dem Umfang an der Isolierunterlage 43 vorgesehen ist, so dass die Isolierunterlage 43 mit dem Flansch 41 dicht in Eingriff gebracht werden kann, um die Isolierwirkung zu verbessern.
Wie in den 3 und 4 dargestellt, ist der Flansch 41 mit einem ringförmigen Vorsprung 414 und die Isolierunterlage 43 mit einer ringförmigen Ausnehmung 434 versehen, so dass der ringförmige Vorsprung 414 in die ringförmige Ausnehmung 434 eingesetzt werden kann. Hieraus ergibt sich ein Verankerungsvorgang, so dass der Flansch 41 und die Isolierunterlage 43 nicht relativ zueinander verrutschen.
Die Dichtungsscheibe 44 besteht aus Kupfer und weist ein mittiges Loch 441 und acht Durchstecklöcher 442 um dieses herum auf. Die Schraube mit einem Außengewindebereich 32 der Metall-Elektrodensäule 3 erstreckt sich durch das mittige Loch 441 der Dichtungsscheibe 44, so dass die Schulter 33 auf die Dichtungsscheibe 44 drückt.
Der Befestigungsring 46 ist entlang dem Umfang mit acht Befestigungslöchern 461 versehen. Die acht Durchsteckschrauben 47 erstrecken sich entsprechend durch die acht Befestigungslöcher 461, die acht Durchstecklöcher 442, die acht kreisförmigen Löcher 432, die acht Isolierringe 421, die acht Durchgangslöcher 413, acht Isoliersitze 472 und acht Unterlegscheiben 474 und werden mit acht Muttern 471 fest in Eingriff gebracht, um die Isolierunterlage 43 und die Dichtungsscheibe 44 zwischen dem Flansch 41 und dem Befestigungsring 46 zusammenzuhalten. Der Flansch 41 und die Dichtungsscheibe 44 sind voneinander elektrisch isoliert, da sie durch die Isolierhülse 42, die Isolierunterlage 43 und die acht Isolierringe 421 voneinander beabstandet sind. Dann sind acht Isolierkappen 473 vorgesehen, um jeweils die Köpfe der acht Durchsteckschrauben 47 zu umhüllen und damit zu verhindern, dass Wasser durch Spalte der Durchsteckschrauben 47 gelangt, und um die Isolierwirkung zu verbessern.
Wie in 4 dargestellt, ist die Sicherungsmutter 5 mit der Schraube mit einem Außengewindebereich 32 der Metall-Elektrodensäule 3 in Eingriff, um die Dichtungsscheibe 44 zwischen der Sicherungsmutter 5 und der Schulter 33 der Metall-Elektrodensäule 3 zu befestigen.
Wie in 3 dargestellt, ist die Graphit-Elektrodensäule 2 am anderen Ende 22 mit einem Heizelement 6 elektrisch verbunden, das im Inneren des Ofens 1 angeordnet ist. Da die Graphit-Elektrodensäule 2 am anderen Ende 22 mit einem Außengewinde 221 versehen ist und zusätzlich eine obere Mutter 61 und eine untere Mutter 62 angeordnet sind, und da das Heizelement 6 durch die oberen und unteren Muttern 61, 62 gesichert ist, kann eine elektrische Verbindung entsprechend hergestellt werden.
Es versteht sich, dass die Elektroden nicht mittels Reinwasser gekühlt werden müssen, da die Elektrodenverankerungsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung eine wünschenswerte Wirkung entweder auf die Wärmebeständigkeit oder auf die Kühlung hat. Hierdurch werden sicherlich nicht nur die Kosten reduziert, sondern es wird auch verhindert, dass Kühlwasser hindurchsickert, was zur Gefährdung der öffentlichen Sicherheit führen könnte.
Wie nun aus 5 und 6 ersichtlich – einer Sprengansicht einer Elektrodenverankerungsstruktur gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und einer Schnittdarstellung der Elektrodenverankerungsstruktur –, hat die zweite Ausführungsform einen ähnlichen Aufbau wie die erste Ausführungsform, mit Ausnahme dessen, dass hier eine elastische Unterlegscheibe 45 und eine Isolierkappe 83 installiert sind. Die Graphit-Elektrodensäule 2 gemäß der zweiten Ausführungsform weist außerdem eine obere Stellmutter 222 und eine untere Stellmutter 223 auf, die aus Graphit bestehen. Durch das Verschrauben der oberen und unteren Stellmuttern 222, 223 mit dem Außengewinde 221 der Graphit-Elektrodensäule 2 wird ein Auflagetisch 8 so gestützt und positioniert, dass die Höhe einer Tischplatte 81, die horizontal angeordnet ist, eingestellt werden kann. Eine Isolierkappe 83 ist vorgesehen, um die obere Stellmutter 222 zum Zweck der elektrischen Isolierung von der Tischplatte 81 abzudecken.
Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform weist bei der zweiten Ausführungsform die Verankerungsbasis 4 auch eine elastische Unterlegscheibe 45 auf, die einen mittigen Bereich 451, einen ringförmigen Bereich 452 und acht elastische Bereiche 453 aufweist. Die elastischen Bereiche 453 befinden sich zwischen dem mittigen Bereich 451 und dem ringförmigen Bereich 452, wobei der mittige Bereich 451 mit einem mittigen Loch 450 und der ringförmige Bereich 452 mit acht Löchern 454 versehen ist.
Wie in 5 dargestellt, erstrecken sich die acht Durchsteckschrauben 47 entsprechend durch die acht Befestigungslöcher 461, die acht Löcher 454, die acht Durchstecklöcher 442, die acht kreisförmigen Löcher 432, die acht Isolierringe 421, die acht Durchgangslöcher 413, die acht Isoliersitze 472 und die acht Unterlegscheiben 474, und werden mit den acht Muttern 471 fest in Eingriff gebracht, um die Isolierunterlage 43, die Dichtungsscheibe 44 und die elastische Unterlegscheibe 45 zwischen dem Flansch 41 und dem Befestigungsring 46 zusammenzuhalten. Danach sind die acht Isolierkappen 473 dazu vorgesehen, die Köpfe der acht Durchsteckschrauben 47 jeweils zu umhüllen, um die Isolierwirkung zu verbessern.
Außerdem ist, wie aus 6 ersichtlich, die elastische Unterlegscheibe 45 zwischen der Dichtungsscheibe 44 und dem Befestigungsring angeordnet, und die Sicherungsmutter 5 ist mit der Schraube mit einem Außengewindebereich 32 der Metall-Elektrodensäule 3 verschraubt, so dass die Dichtungsscheibe 44 und die elastische Unterlegscheibe 45 zwischen der Sicherungsmutter 5 und der Schulter 33 der Metall-Elektrodensäule 3 zusammengehalten werden. Folglich kann eine Federkraft in axialer Richtung dazu eingesetzt werden, die Graphit-Elektrodensäule so einzustellen, dass sie eine einheitliche Last trägt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Elektrodenverankerungsstruktur in einem Kristallzüchtungsofen, wie vorstehend erwähnt, mehrere Graphit-Elektrodensäulen 2 auf, die sowohl als Lasttragestützen als auch als elektrisch leitende Elektroden dienen. Abgesehen davon können Elektrodenverankerungsstrukturen derselben Art allgemein in den Heizelementen 6, 82 verwendet werden, um den Ersatzteilbestand zu reduzieren und die Verwaltung praktischer zu gestalten. Das heißt, falls es sich herausstellen sollte, dass eines der Heizelemente beschädigt ist, können Teile mit denselben technischen Daten als Ersatzteile verwendet werden. Hierdurch wird die Wartung bequemer, und Arbeits- und Materialkosten werden eingespart.
Da außerdem die Graphit-Elektrodensäulen 2 in dem Kristallzüchtungsofen 1 angeordnet sind, kann hohen Temperaturen standgehalten werden, und da der Flansch 41, der an die Wand des Ofens geschweißt ist, eine größere Fläche hat, die der Atmosphäre ausgesetzt ist, kann eine wünschenswerte Kühlwirkung erreicht werden. Der Temperaturabfall kann beschleunigt werden, wenn Wasser auf die Außenfläche der Verankerungsbasis 4 gesprüht wird. Da es nicht notwendig ist, Reinwasser zum Zweck der Kühlung in die Elektroden zu leiten, können Gefährdungen der öffentlichen Sicherheit aufgrund des Durchsickerns von Wasser verhindert werden. Da außerdem die elastische Unterlegscheibe 45 in der Verankerungsbasis 4 vorhanden ist, kann eine Federkraft in axialer Richtung eingesetzt werden, um die Graphit-Elektrodensäule 2 so einzustellen, dass sie eine einheitliche Last trägt.
Wie nun aus 7 ersichtlich ist, einer Schnittdarstellung einer Elektrodenverankerungsstruktur gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, hat diese Ausführungsform einen ähnlichen Aufbau wie die erste Ausführungsform, mit Ausnahme dessen, dass einerseits ein Isoliersitz 472 und eine Isolierkappe 473 jeweils den Kopf 477 der Durchsteckschraube 47 abdecken und andererseits eine Isolierbuchse 443 die Schraube 47 umhüllt und durch den Befestigungsring 46 und die Dichtungsscheibe 44 führt. Die Isolierbuchse 443 dichtet an einem Ende die Isolierunterlage 43 und am anderen Ende den Isoliersitz 472 ab, um eine wünschenswerte Isolierung zu erreichen.
Wie außerdem aus 8 ersichtlich, einer Schnittdarstellung einer Elektrodenverankerungsstruktur gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, hat diese Ausführungsform einen ähnlichen Aufbau wie die zweite Ausführungsform, mit Ausnahme dessen, dass einerseits die Mutter 471 der Durchsteckschraube 47 den Befestigungsring 46 sichert und der Isoliersitz 472 und die Isolierkappe 473 jeweils den Kopf 477 der Durchsteckschraube 47 abdeckt, und andererseits eine Isolierbuchse 436 die Durchsteckschraube 47 umhüllt und durch den Befestigungsring 46, die elastische Unterlegscheibe 45 und die Dichtungsscheibe 44 führt. Die Isolierbuchse 436 dichtet an einem Ende die Isolierunterlage 43 und am anderen Ende den Isoliersitz 472 ab, um eine wünschenswerte Isolierung zu erreichen.
Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf ihre bevorzugten Ausführungsformen erläutert wurde, versteht es sich, dass noch viele andere Modifikationen und Änderungen möglich sind, ohne vom Umfang der nachfolgend beanspruchten Erfindung abzuweichen.

Claims

Elektrodenverankerungsstruktur in einem Kristallzüchtungsofen, mit: einer Graphit-Elektrodensäule, die an einem Ende mit einem Außengewinde versehen ist, einer Metall-Elektrodensäule, die eine mutterartige Basis und eine Schraube mit einem Außengewindebereich aufweist, wobei die mutterartige Basis an einem Ende mit einem Innengewindeloch versehen ist, um mit dem Außengewinde der Graphit-Elektrodensäule in Eingriff gebracht zu werden, und wobei sich von dem anderen Ende der mutterartigen Basis die Schraube mit einem Außengewindebereich derart erstreckt, dass eine Schulter zwischen der mutterartigen Basis und der Schraube mit einem Außengewindebereich gebildet wird, einer Verankerungsbasis, die einen Flansch, eine Isolierhülse, einen Isolierring, eine Dichtungsscheibe, einen Befestigungsring, mehrere Isolierringe und Durchsteckschrauben aufweist, wobei der Flansch einen zylindrischen Bereich und einen ringförmigen Bereich aufweist, wovon der zylindrische Bereich einen mittigen hohlen Bereich aufweist und der ringförmige Bereich mit mehreren Durchgangslöchern versehen ist, wobei die Isolierhülse die mutterartige Basis der Metall-Elektrodensäule aufnimmt und diese dann zusammen in dem mittigen hohlen Bereich aufgenommen werden, wobei die Isolierunterlage ein mittiges Durchgangsloch aufweist und mehrere kreisförmige Löcher um die Isolierunterlage herum vorgesehen sind, und wobei die Schraube mit einem Außengewindebereich der Metall-Elektrodensäule sich durch das mittige Loch der Dichtungsscheibe erstreckt, so dass die Schulter an der Dichtungsscheibe anstößt, und der Befestigungsring entlang dem Umfang mit mehreren Befestigungslöchern versehen ist, und wobei die mehreren Durchsteckschrauben sich entsprechend durch die mehreren Befestigungslöcher des Befestigungsrings, die mehreren Isolierringe, die mehreren Durchstecklöcher der Dichtungsscheibe, die mehreren kreisförmigen Löcher der Isolierunterlage und die mehreren Durchgangslöcher des Flansches erstrecken und fest mit mehreren Muttern in Eingriff gebracht werden, um den Isolierring und die Dichtungsscheibe zwischen dem Flansch und dem Befestigungsring zusammenzuhalten, und wobei der Flansch und die Dichtungsscheibe voneinander elektrisch isoliert sind, da sie durch die Isolierhülse, die Isolierunterlage und die mehreren Isolierringe voneinander beabstandet sind, und einer Sicherungsmutter, die mit der Schraube mit einem Außengewindebereich der Metall-Elektrodensäule in Eingriff steht, um die Dichtungsscheibe zwischen der Sicherungsmutter und der Schulter der Metall-Elektrodensäule zu befestigen.
Elektrodenverankerungsstruktur in einem Kristallzüchtungsofen nach Anspruch 1, bei der die Graphit-Elektrodensäule am anderen Ende mit einem Heizelement elektrisch verbunden ist, das im Inneren des Ofens angeordnet ist.
Elektrodenverankerungsstruktur in einem Kristallzüchtungsofen nach Anspruch 2, bei der die Graphit-Elektrodensäule am anderen Ende mit einem Außengewinde versehen ist und das Heizelement im Inneren des Ofens mit einer oberen Mutter und einer unteren Mutter versehen ist, wobei die obere und die untere Mutter des Heizelements derart mit dem Außengewinde verschraubt sind, dass entsprechend eine elektrische Verbindung hergestellt werden kann.
Elektrodenverankerungsstruktur in einem Kristallzüchtungsofen nach Anspruch 2, bei der die Graphit-Elektrodensäule am anderen Ende mit einem Außengewinde versehen ist, wobei die Graphit-Elektrodensäule außerdem eine obere Stellmutter und eine untere Stellmutter aufweist und durch das In-Eingriff-Bringen der Stellmuttern mit dem Außengewinde der Graphit-Elektrodensäule das Heizelement in dem Ofen gestützt werden kann.
Elektrodenverankerungsstruktur in einem Kristallzüchtungsofen nach Anspruch 4, bei der sowohl die obere Stellmutter als auch die untere Stellmutter aus Graphit bestehen.
Elektrodenverankerungsstruktur in einem Kristallzüchtungsofen nach Anspruch 5, die außerdem eine Isolierkappe aufweist, um die obere Stellmutter abzudecken.
Elektrodenverankerungsstruktur in einem Kristallzüchtungsofen nach Anspruch 1, bei der die Metall-Elektrodensäule eine Kupfer-Elektrodensäule ist.
Elektrodenverankerungsstruktur in einem Kristallzüchtungsofen nach Anspruch 1, bei der die Schraube mit einem Außengewindebereich der Kupfer-Elektrodensäule an einem Ende mit einer externen elektrischen Energiequelle elektrisch verbunden ist.
Elektrodenverankerungsstruktur in einem Kristallzüchtungsofen nach Anspruch 1, bei der die Verankerungsbasis eine elastische Unterlegscheibe aufweist, die zwischen der Dichtungsscheibe und dem Befestigungsring angeordnet ist, um eine Federkraft in axialer Richtung zu bieten.
Elektrodenverankerungsstruktur in einem Kristallzüchtungsofen nach Anspruch 9, bei der die elastische Unterlegscheibe einen mittigen Bereich, einen ringförmigen Bereich und mindestens einen elastischen Bereich aufweist, und bei der der mindestens eine elastische Bereich sich zwischen dem mittigen Bereich und dem ringförmigen Bereich befindet, und der mittige Bereich mit einem mittigen Loch und der ringförmige Bereich mit mehreren Löchern versehen ist.
Elektrodenverankerungsstruktur in einem Kristallzüchtungsofen nach Anspruch 1, bei der der Flansch mit einem ringförmigen Vorsprung versehen ist und der Isolierring mit einer ringförmigen Ausnehmung versehen ist, so dass der ringförmige Vorsprung in die ringförmige Ausnehmung eingesetzt werden kann.
Elektrodenverankerungsstruktur in einem Kristallzüchtungsofen nach Anspruch 1, bei der eine externe Kante entlang dem Umfang an der Isolierunterlage vorgesehen ist.
Elektrodenverankerungsstruktur in einem Kristallzüchtungsofen nach Anspruch 1, bei der die Dichtungsscheibe aus Kupfer besteht.
Elektrodenverankerungsstruktur in einem Kristallzüchtungsofen nach Anspruch 1, die außerdem mehrere Isoliersitze und Isolierkappen aufweist, die jeweils Köpfe der mehreren Durchsteckschrauben abdecken.