DE3208381A1

DE3208381A1 - Glocke aus quarzgut

Info

Publication number: DE3208381A1
Application number: DE19823208381
Authority: DE
Inventors: Karl Albert Dipl.-Ing. 6451 Neuberg Schülke
Original assignee: Heraeus Quarzschmelze GmbH; Heraeus Schott Quarzschmelze GmbH
Current assignee: Heraeus Quarzglas GmbH and Co KG
Priority date: 1982-03-09
Filing date: 1982-03-09
Publication date: 1983-09-15
Also published as: DE3208381C2; US4497277A

Description

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"Glocke aus Quarzgut"

Die Erfindung betrifft eine Glocke aus Quarzgut zur Abscheidung von polykristallinem Silizium, die einen Innendurchmesser von mehr als 500 mm und eine Höhe von mehr als 1300 mm besitzt.

Aus dem Prospekt Q-B 3/113 vom September 1979, S. 8 und der Heraeus Quarzschmelze GmbH sind einteilige Glocken aus Quarzgut (einem überwiegend aus Quarzsanden gewonnenen und deshalb weniger reinem Schmelzprodukt mit mehr oder weniger vielen Luftbläschen in feinster Verteilung, die das Schmelzprodukt undurchsichtig machen) zur Abscheidung von polykristallinem Silizium mit Abmessungen zwischen 500 und 9 00 *mm Innendurchmesser und bis zu 2200 mm Höhe bekannt.

Bei der Abscheidung von polykristallinem Silizium werden die Glocken prozeßbedingt sehr unterschiedlich erwärmt, wobei die beiden Enden erheblich kühler als die stark

beheizte Mittelzone bleiben. Dies führt, insbesondere bei größeren Glocken, zu Spannungen und Brüchen aufgrund behinderter Wärmedehnung.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Glocke aus Quarzgut zur Abscheidung von polykristallinem Silizium zu schaffen, die eine gute Dehnungsverträglichkeit bei Temperaturdifferenzen, insbesondere bei größeren Glocken, aufweist.

Gelöst wird die Aufgabe für eine Glocke der eingangs charakterisierten Art erfindungsgemäß dadurch, daß sie in mindestens drei Abschnitte unterteilt ist, die über Flansche miteinander verbunden sind, wobei der mittlere Abschnitt wesentlich länger ist als jeder der übrigen Abschnitte und im Betriebszustand den Bereich höchster Temperatur umschließt. Vorteilhafterweise ist jeweils zwischen mittlerem Abschnitt und Endabschnitt noch ein Zwischenabschnitt angeordnet, wobei die Länge des Zwischenabschnittes höchstens gleich der Lange des mit ihm verbundenen Endabschnittes ist. Die Länge des mittleren Abschnittes ist zweckmäßigerweise mindestens das 1,5-fache der Länge eines Endabschnittes. Zweckmäßigerweise beträgt die Länge des mittleren Abschnittes etwa das Doppelte der Länge eines Endabschnitt.es bei Unterteilung der Glocke in drei Abschnitte oder der Summe der Längen eines Endabschnittes und eines Zwischenabschnittes bei Unterteilung der Glocke in fünf Abschnitte. Zur Abdichtung ist zwischen den Stirnflächen der Abschnitte vorteilhafterweise ein Dichtmittel

angeordnet, das insbesondere aus Mineralfasern oder einem weichgeglühten Metall besteht. Vorzugsweise sind die Abschnitte über Plan-Schliffe miteinander verbunden. Die Abschnitte weisen vorteilhafterweise eine Innenschicht aus reinem Quarzglas, vorzugsweise aus synthetischem Quarzglas , auf.

Die Vorteile der erfindungsgemäß ausgebildeten Glocke liegen darin, daß durch die Trennung der Glocke in mehrere Abschnitte die Möglichkeit der Dehnung besteht, wodurch im Bereich hoher Temperaturgradienten die Bruchempfindlichkeit insbesondere bei größeren Glocken reduziert wird. Dadurch wird eine höhere Standzeit der Glocken erreicht. Sollten dennoch Brüche auftreten, so können einzelne Glockenabschnitte ausgetauscht werden. Der Aufbau der Glocken aus einzelnen Abschnitten erlaubt weit größere Baueinheiten als bisher ohne Vergrößerung der Fertigungseinrichtungen und ohne Erhöhung des Fertigungsrisikos, da die Formate aller Einzelabschnitte noch in einem technisch beherrschbaren Rahmen liegen.

In der Figur 1 ist eine dreiteilige Glocke schematisch und der dazugehörende Temperaturverlauf im Betriebszustand dargestellt. Figur 2 zeigt schematisch eine fünfteilige Glocke und den Temperaturverlauf im Betriebszustand.

Gemäß Figur 1 besteht die Glocke aus drei Abschnitten mit dem topfähnlich en Endabschnitt 1, dem rohrförmigen Endabschnitt 2 und dem mittleren rohrförmigen Abschnitt 3. Der mittlere rohrförmige Abschnitt 3 ist mit zwei Flanschen versehen, die Endabschnitte 1 und 2 mit je einem Flansch 10, alternativ kann der Endabschnitt 2 auch mit zwei Flanschen versehen sein, so daß die Glocke auf einer Unterlage befestigt werden kann. Die Länge des mittleren Abschnittes

beträgt 1100 mm, das ist etwa das Doppelte der Länge eines Endabschnittes. Die Gesamtlänge beträgt 2400 mm. Zwischen den Abschnitten 1 und 3 und 3 und 2 befinden sich Dichtmittel 12, beispielsweise aus Mineralfasern, aus Weichmetall, wie Kupfer, oder weichgeglühtem Silber in Form von Runddraht. Die Abschnitte werden mittels Schraubverbindungen 11 zentriert und aneinander angepreßt.

Bei der Glocke gemäß Figur 2 sind gegenüber der Glocke gemäß Figur 1 in beiden rohrförmigen Zwischenabschnitte 4 und 5 zusätzlich eingefügt. Die Enden der rohrförmigen Abschnitte 3, 4 und 5 sind mit je zwei Flanschen 10 versehen, die Endabschnitte 1 und 2 mit je einem Flansch 10, alternativ kann der Endabschnitt 2 auch mit zwei Flanschen 10 versehen sein. Die Länge des mittleren Abschnittes beträgt 1100 mm, das ist etwa das Doppelte der Summe der Länge des Zwischenabschnittes 5 und des Endabschnittes 2, beziehungsweise des Zwischenabschnittes 4 und des Endabschnittes 1. Die Gesamtlänge beträgt 2400 mm. Die Abdichtung und Befestigung der einzelnen Abschnitte erfolgt wie in Figur 1 beschrieben. Alle Abschnitte weisen eine Innenschicht aus Quarzglas auf.

Die Herstellung der Glockenabschnitte aus Quarzsand erfolgt nach dem aus der DE-PS 543 957 bekannten Verfahren. Die Länge der einzelnen Abschnitte ergibt sich aus der zu erwartenden Temperaturverteilung entsprechend der Art des technischen Einsatzes der Glocke. Die einzelnen Abschnitte müssen genau so lang sein, daß Bereiche mit nahezu konstanter Temperatur von solchen mit starken oder sogar sehr starken Temperaturgradienten getrennt sind. In der Figur 1 ist der Temperaturverlauf der Glocke im Betriebszustand dargestellt, an dem

deutlich zu erkennen ist, u/ie die Verbindungsstellen zwischen den Endabschnitten 1 und 2 mit hohen Temperaturgradienten und dem relativ gleichmäßig temperierten mittleren Abschnitt 3 angeordnet sind. In der Figur 2 wird der Temperaturverlauf bei wesentlich erhöhter thermischer Belastung der Glocke dargestellt. Wieder sind Verbindungsstellen zwischen dem relativ gleichmäßig (aber höher als in der Figur 1) temperierten mittleren Abschnitt 3 und den weiter außen liegenden Bereichen angeordnet. Hier herrschen sehr hohe Temperaturgradienten, deshalb sind weitere Verbindungsstellen vorgesehen, und zwar zwischen dem Endabschnitt 1 und dem Zwischenabschnitt 4 sowie zwischen dem Endabschnitt 2 und dem Zwischenabschnitt 5. Je extremer die Temperaturgradienten sind, um so mehr Abschnitte sind erforderlich, da nahe beieinander liegende Bereiche eines Abschnittes keine Temperatur differenz von mehr als 300 aufweisen sollten.

Claims

Hanau/Main, 4. März 1982 ZPL-Kk/S Heraeus Quarzschmelze GmbH, Hanau Patent- und Gebrauchsmusterhilfsanmeldung "Glocke aus Quarzgut" Patentansprüche

1. Glocke aus Quarzgut zur Abscheidung von polykristallinem Silizium, die einen Innendurchmesser von mehr als 500 mm und eine Höhe von mehr als 1300 mm besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß sie in mindestens drei Abschnitte (1, 2, 3) unterteilt ist, die über Flansche (10) miteinander verbunden sind, wobei der mittlere Abschnitt (3) wesentlich länger ist als jeder der übrigen Abschnitte (1, 2) und im Betriebszustand den Bereich höchster Temperatur umschließt.

2. Glocke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen mittlerem Abschnitt (3) und Endabschnitt (JL, 2) noch ein Zwischenabschnitt (4, 5) angeordnet ist und die Länge des Zwischenabschnittes (4, 5) höchstens gleich der Länge des mit ihm verbundenen Endabschnittes (1, 2) ist,

3. Glocke nach den Ansprüchen 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des mittleren Abschnittes (3) mindestens das 1,5-fache der Länge eines Endabschnittes <1,2] beträgt.

4. Glocke nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

die Länge des mittleren Abschnittes (3) etwa das Doppelte der Länge eines Endabschnittes (1, 2) bei Unterteilung der Glocke in drei Abschnitte oder der Summe der Längen eines Endabschnittes (1, 2) und eines Zwischenabschnittes (4, 5) bei Unterteilung der Glocke in fünf Abschnitte beträgt.

5. Glocke nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abdichtung zwischen den Stirnseiten der Abschnitte ein Dichtmittel (12) angeordnet ist, insbesondere Mineralfasern, oder ein weichgeglühtes Metall.

6. Glocke nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte über Plan-Schliffe miteinander verbunden sind.

7. Glocke nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte eine Innenschicht aus reinem Quarzglas, vorzugsweise aus synthetischem Quarzglas, aufweisen.