TW200936823A - Heating electrode and fastening structure for crystal-growing furnace - Google Patents

Description

200936823 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於-種加熱電極與固定結構，尤指一種適 用於長晶爐之加熱電極與固定結構。 5 【先前技術】 〇 明參閱圖丨，其顯示為習知之長晶爐示意圖，如圖所示 加熱至91没置於長晶爐9内，於加熱室9丨内沿坩堝9 i i之 四周6又有電熱器912，以對坩堝911内之石夕漿進行加熱。電 10熱器912由連接到爐外的電極92供電，由於電極92係由金屬 所製成，其無法承受長晶爐9内的高溫環境，因此，須由注 水管921不斷注入冷卻水923，並由排水管922循環回流。冷 卻水923帶出的熱量由冰水機冷卻之，冷卻水923需為純 水’其由純水機補充之。於習知中因需要有純水生產設備、 15 及冰水機等’而且這些設備不能中斷運轉，導致整體生產 > 成本增加。 此外’長晶爐9於運作時係處於半真空狀態，若電極92 因長期使用或製造不良而於管壁上產生鱗隙，尤其一旦冷 卻水923供應不順時會致使電極92破裂，冷卻水923自會不 20 斷地被吸入於長晶爐9内。此時，冷卻水923、矽漿、及加 熱室91内的石墨設備在高溫時會急劇反應釋出大量氫氣 (¾)、一氧化碳（c〇)及水蒸汽。爐内氣壓劇增致爐體爆開引 起氫爆，而發生工安事故。 5 200936823 【發明内容】

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20 本發明係有關於— 包括一石墨電極支杈、 固螺帽。 種長晶爐之加熱電極與固定結構， 一金屬電極柱、一固定座、及一鎖 有一=極外金屬電極柱包括 螺孔以對應螺鎖於石黑母座-端凹設有-内 則凸出延伸有外螺:之外螺牙’螺母座另一端 '、干，並且，螺母座與外螺桿之間並形成 有一屑部。 固定座包括有—固定法蘭、一絕緣轴套、-絕緣塾、 :密封襯墊、―固^環、複數個絕緣環、及複數個固定螺 其中，固定法蘭包括有-中空圓筒、及一外環圈，中 空圓筒内部形成有-中央孔，外環圈開設有複數個穿孔。 而絕緣軸套則套設於金屬電極柱之螺母座外周並一併容設 於中央孔内。絕緣墊包括有一中心穿孔，並於其外環週開 設有複數個圓孔。密封襯墊包括有一中心孔，並於其外環 週開設有複數個逃孔。 上述金屬電極柱之外螺桿穿經密封概塾之中心孔與彈 性墊圈之中孔’並使肩部頂抵於密封概塾上。固定環外環 週開設有複數個固定孔。 複數個固定螺栓分別對應穿經複數個固定孔、複數個 絕緣環、複數個貫孔、複數個逃孔、複數個圓孔、及複數 個穿孔，並透過複數個螺帽分別對應鎖緊，以將絕緣墊、 6 200936823 密封襯墊、與彈性墊圈一併夾合固定於固定法蘭與固定環 之間，其中固定法蘭與密封襯墊之間因間隔有絕緣軸套、 絕緣墊、與複數個絕緣環而形成電性絕緣。 5 ❹ 10 15 ❹ 20 鎖固螺帽對應鎖固於金屬電極柱之外螺桿，並將密封 襯墊、與彈性墊圈夾合固定於鎖固螺帽與金屬電極柱之产 部之間。 Θ 此外，石墨電極支柱之另一端可電性連接至一填内電 熱态（heater)，石墨電極支柱之另一端設有一外螺紋爐内 電熱器包括有-上螺母、及_τ螺母以對應鎖固於外螺紋 形成電性連接。 ‘ 如上述之加熱電極與固定結構，其多數根石墨電極支 柱可兼作支撐重量及導電電極用’又可共用相同加熱電極 與固定結構於上、下電熱器以減少庫存。銲固於爐壁上之 固定法蘭因具有較大露外面積，故其散熱效果佳，若再輔 以喷水更可加速降溫。而且’加熱電極及固定結構之耐熱、 散熱效果佳，電極不需以純水來散熱，不但可降低成本、 亦可預防冷卻水茂流而導致工安事故發生。 石墨電極支柱還可包括有一調整螺帽，透過調整螺帽 螺合於外螺紋上以支撐頂抵著爐内電熱器，以調整高度、 並擴大電性連接之接觸面積。 而且，上調整螺帽是指一上石墨調整螺帽；下調整螺 帽是指-下石墨調整螺帽。再者，—絕緣壓帽蓋合於上調 整螺帽。金屬電極柱可包括有-銅電極柱。金屬電極柱之 卜累才干末端疋電性連接至—外部電源，例如螺鎖於電缆線 7 200936823 上以提供電力給爐内電熱器。此外，固定座包括有一彈性 墊圈，彈性墊圈可失設於密封襯墊與固定環之間，並提供 一軸向彈力。每一固定座内各設有彈性墊圈，以彈力調節 每一石墨電極支柱之軸向受力，故可均勻支撐平均荷重。 5 其中，彈性墊圈包括有一圓心部、一環週部、及至少 彈片。至少一彈片連結於圓心部與環週部之間，圓心部 中央開設有一中孔’環週部開設有複數個貫孔。 © 而且，固定法蘭更凸設有一環凸起，絕緣墊更凹設有 衣凹槽環凸起疋對應嵌合容置於環凹槽内，藉此形成 10固定作用，使固定法蘭與絕緣墊間不會相互滑動。 、其中，絕緣墊之外週更環設有一外凸緣，密合於固定 法蘭外周進而加強絕緣效果，密封襯墊包括有—銅質概塾。 、又，本加熱電極與固定結構還可包括複數個絕緣座、 及複數個絕緣蓋，分別對應包覆於複數個固定螺检之頭部 15 ^覆於複數個螺帽上，以防止水滴進入固定螺栓間之二 縫4因此，可加強絕緣效果。 【實施方式】 20 二參_ 2，其係本發明第—較佳實施例長晶爐之剖視 = 本發明係為—種長晶爐之加熱電極與固定 定於—長晶爐1之爐上腔11爐壁上的 、、- 及爐底蓋12爐壁上的組裝孔12 1内。 請同時參閲圖3、及圖4,圖3係本發明第—較 加熱電極與固定結構之分解圖。圖4係本發明第佳實 8 200936823 施例之上加熱電極錢定結構之剖視圖。如圖所示，本加 熱電極與固定結構包括有-石墨電極支柱2、—金屬電極柱 3、一固定座4、及一鎖固螺帽5。 其中，石墨電極支柱2之一端21設有一外螺牙211。金 5 10 15 屬電極柱3係為-銅電極柱，其包括有—螺母座31、及一外 螺桿32。螺母座3卜端凹設有—㈣孔311以對應螺鎖於石 墨電極支柱2之外螺牙211。螺母座31另一端則凸出延伸有 外螺桿32，螺母座31與外螺桿32之間並形成有—肩部33。 於圖4中顯示，金屬電極柱3之外螺桿32末端是電性連接至 一外部電源，例如螺鎖於電纜線7上以提供電力給爐内電敎 器。 如圖3所示，固定座4包括有一固定法蘭41、一絕緣軸 套42、一絕緣墊43、一密封襯墊44、一固定環46、及八個 固定螺栓47 » 如圖2、圖3、及圖4所示，其中，固定法蘭41是指一不 銹鋼法蘭，包括有一中空圓筒411、及一外環圈412。中空 圓筒411之外週係焊固於長晶爐1爐上腔丨丨或爐底蓋12爐壁 上之組裝孔111，121内、促使外環圈412與長晶爐1爐壁間隔 一適當距離t以散熱，中空圓筒411内部形成有一辛央孔 410 ’外環圈412開設有八個穿孔413。絕緣軸套42是指一氧 化銘纖維軸套，其套設於金屬電極柱3之螺母座31外周並一 併容設於中央孔410内。 此外，絕緣墊43是指一矽橡膠或鐵氟龍襯墊，其包括 有一中心穿孔431，並於其外環週開設有八個圓孔432，絕 20 200936823 緣墊43之外週更環設有一外凸緣433,以密合於固定法蘭ο 外周進而加強絕緣效果。 5 e 10 15 ❹ 如圖3、及圖4所示，固定法蘭41更凸設有一環凸起 414,絕緣墊43更凹設有一環凹槽434,環凸起414是對應嵌 合谷置於％凹槽434内，藉此形成固定作用，.使固定法蘭々I 與絕緣墊43間不會相互滑動。 密封襯墊44係為一銅質襯墊，其包括有一中心孔44ι， 並於其外環週開設有八個逃孔442。上述金屬電極柱3之外 螺桿32穿經密封襯墊44之中心孔441並使肩部33頂抵於密 封襯塾44上。 固定環46外環週開設有八個固定孔46卜八個固定螺检 47分別對應穿經八個固定孔46ι、八個逃孔442、八個圓孔 432、八個絕緣環421、八個穿孔413、八個絕緣座472、及 八個墊片474，並透過八個螺帽471分別對應鎖緊，以將絕 緣墊43、與密封襯墊44 一併夾合固定於固定法蘭41與固定 環46之間，由於固定法蘭41與密封襯墊44之間間隔有絕緣 轴套42、絕緣墊43、與八個絕緣環421而形成電性絕緣。最 後再以八個絕緣蓋473分別對應包覆於八個固定螺栓47之 頭部上，以防止水滴進入固定螺栓47間之細縫間而加強絕 緣效果。 如圖4，鎖固螺帽5對應鎖固於金屬電極柱3之外螺桿 32’並將密封襯墊44夾合固定於鎖固螺帽5與金屬電極柱3 之肩部33之間。 20 5 ❹ 10 15 φ 200936823 如3圖所示，石墨電極支柱2之另一端22是電性連接至 一爐内電熱器6。由於石墨電極支柱2之另一端22設有一外 螺紋221、一上螺母61、及一下螺母62。其中，上、下螺母 61，62用以鎖固爐内電熱器6，因此可以對應形成電性連接。 綜合上述，由於加熱電極及固定結構之耐熱、散熱效 果佳’電極不需以純水來散熱，不但可降低成本、亦.可預 防冷卻水洩流而導致工安事故發生。 睛一併參閱圖5、及圖6 ’圖5係本發明第二較佳實施例 下加熱電極與固定結構之分解圖；圖6係本發明第二較佳實 施例之下加熱電極與固定結構之剖視圖。 本實施例之結構與第一實施例大致相同，其中之一不 同處在於本例令之石墨電極支柱2還包括有一上調整螺帽 222、及一下調整螺帽223，此上、下調整螺帽222,223係為 一石墨調整螺帽。透過上、下調整螺帽222,223螺合於石墨 電極支柱2所螺設的外螺紋221上，以支撐頂抵著支撐桌體 8其可以5周整桌板81的水平高度、並擴大與電熱器82電性 連接之接觸面積。一絕緣壓帽83蓋住上調整螺帽222並抵頂 著桌板81。 20 而與第一實施例之另一不同處在於，固定座4還 彈性墊圈45,而彈性墊圈45包括有一圓心部“卜 環週 «Μ52及八片彈片453。並且，彈片453連結於圓心部451 與環週部452之間，圓心部451中㈣設有—中孔㈣，環週 部452開設有八個貫孔454。 11 200936823 如圖5所示，八個固定螺栓47分別對應穿經八個固定孔 461、八個貫孔454、八個逃孔442、八個圓孔432、八個絕 緣環421、八個穿孔413、八個絕緣座472、及八個整片474， 並透過八個螺帽471分別對應鎖緊，以將絕緣墊43、密封襯 墊44、與彈性墊圈45—併夾合固定於固定法蘭41與固定環 46之間，最後再以八個絕緣蓋473分別對應包覆於八個固定 螺栓47上’以加強絕緣效果。 ❹ 10 15 ❹ 20 如圖6所示，由於彈性墊圈45是夾設於密封襯墊44與固 定環46之間，再以鎖固螺帽5對應鎖固於金屬電極柱3之外 螺桿32，並將密封襯墊44、與彈性墊圈45夾合固定於鎖固 螺帽5與金屬電極柱3之肩部33之間。因此，可提供一軸向 彈力來調整每一石墨電極支柱2能平均受力。 如上述之加熱電極與固定結構，其多數根石墨電極支 柱2可兼作支撑重量及導電電極用，又可共用相同加熱電極 與固定結狀上、下電熱器6,82以減少庫存並易於管理。若 其-損壞時’可以相同規格零件替換，方便維修工作，因 而節省人力、及物力成本。 而且《石墨電極支柱2置於長晶爐i内，其可以耐高 熱’又因利於爐壁上之固定法蘭41因具有較大露外面 積’故其散熱效果佳，若再輔以喷水更可加速降溫。因此， 電極不需以純水來散熱，不但可降低成本、亦可預防冷卻 2流而導致工安事故發生。又，每一固定座4内另設有彈 =45,以彈力調節每-石墨電極支柱2之軸向受力，故 可均勻支撐平均荷重。 12 200936823 請參閱圖7,其係本發明第三較佳實施例之上固定結構 之剖視圖。本實施例與第一實施例結構大致相同，其中之 一不同處在於絕緣座472、及絕緣蓋473，分別對應包覆於 固定螺栓47之頭部477上。另一不同處，在於絕緣環443環 5設於固定螺栓47外周並穿經固定環46、及密封襯墊44，由 絕緣環443之一端密合於絕緣墊43上，絕緣環料3之另一端 密合於絕緣座472而達到絕緣效果。 φ 參閱圖8，其係本發明第四較佳實施例之下固定結構 之剖視圖。其與第二實施例大致相同，其中之一不同處在 10於固定螺栓47的螺帽471係鎖固於固定環46上，並以絕緣座 472、及絕緣蓋473 ’分別對應包覆於固定螺栓47之頭部477 上另一不同處，在於絕緣環436環設於固定螺栓47外周並 穿經固定環46、彈性墊圈45、及密封襯墊料，由絕緣環436 之一端密合於絕緣墊43，絕緣環436之另一端密合於絕緣座 15 472上而達到絕緣效果。 ^ 上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所 主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限 於上述實施例。 20 【圖式簡單說明】 圖1係習知之長晶爐示意圖。 圖2係本發明第一較佳實施例長晶爐之剖視圖。 圖3係本發明第一較佳實施例上加熱電極與固定結構之分 解圖 13 200936823 圖4係本發明第一較佳實施例之上加熱電極與固定結構之 剖視圖。 圖係本發明第二較佳實施例下加熱電極與固定結構之分 解圖。 5圖6係本發明第二較佳實施例之下加熱電 剖視圖。 〜口俯< 圖7係本發日月第三較佳實施例之上固定結構之剖視圖。 ❿ 瞻本發明第四較佳實施例之下固定結構之剖視圖。 10 【主要元件符號說明】

長晶爐1，9 爐底蓋12 一端21 外螺紋221 螺母座31 肩部33 中央孔410 穿孔413 絕緣環 421,443,436 中心穿孔43 1 環凹槽434,435 逃孔442 圓心部451 貫孔454 爐上腔11 組裝孔121 外螺牙211 上調整螺帽222 内螺孔3 11 固定座4 中空圓筒411 環凸起414,415 圓孔432 密封襯墊44 彈性墊圈45 環週部452 固定環46 組裝孔111 石墨電極支柱2 另一端22 金屬電極柱3 外螺桿32 固定法蘭41 外環圈412 絕緣軸套42 絕緣墊43 外凸緣433 中心孔441 中孔450 彈片453 固定孔461 200936823 固定螺栓47 螺帽471 絕緣座472 絕緣蓋473 墊片474 頭部477 鎖固螺帽5 電熱器6,82,912 上螺母61 電纜線7 支撐桌體8 桌板81 距離t 加熱室91 坩堝911 電極92 注水管921 排水管922 冷卻水92 3 絕緣壓帽83 下螺母62 下調整螺帽223 ❿ 15

Claims (1)

1. 200936823 5 Ο 10 15❹ 20 十、申請專利範圍： 種長晶爐之加熱電極與固定結構，包括··一石墨電極支柱，其一端設有一外螺牙；· 金屬電極柱，包括有一螺母座 母座Innw 节厘及—外螺桿，該螺料碟Ϊ 内螺孔以對應螺鎖於該石墨電極支柱之 以 '牙’該螺母座另一端則凸出延伸有該外螺 母座與該外螺桿之間並形成有—肩部； ”干§“、 二=座’包括有-固m—絕緣㈣、一絕緣 定螺拴1襯墊'一固定環、複數個絕緣環、及複數個固 疋螺栓’以’該固定法蘭包括有—中空圓筒、及一外環f ’该中空圓筒内部形成有一中央孔，該外環圈開設有複 個穿孔；該絕緣軸套套設於該金屬電極柱之該螺母座外 周並一併容設於該中央孔内；該絕緣墊包括有—中心穿 孔’並於其外環週開設有複數個圓孔；該密封襯塾包括有 一中心孔，並於其外環週開設有複數個逃孔；上述金屬電 極柱之該外螺桿穿經該密封襯墊之該中心孔，並使該肩部 頂抵於該密封襯墊上；該固定環外環週開設有複數個固定 孔，該複數個固疋螺检分別對應穿經該複數個固定孔、該 複數個絕緣環、該複數個逃孔、該複數個圓孔、及該複數 個穿孔，並透過複數個螺帽分別對應鎖緊，以將該絕緣墊、 與該密封襯墊一併夾合固定於該固定法蘭與該固定環之 間’其中該固定法蘭與該密封襯墊之間因間隔有該絕緣軸 套、該絕緣墊、與該複數個絕緣環而形成電性絕緣；以及 16 200936823 ―，固螺帽’對應鎖固於該金屬電極柱之該外螺桿， ' § ^封襯墊夾合固疋於該鎖固螺帽與該金屬電極柱之 該肩部之間。 —2.如中請專利範圍第旧所述長晶爐之加熱電極與固 疋結構，其中，今·；f；黑错· *f m電極支柱之另-端是電性連接至_

   10 3·如申請專利第2項所述長晶爐之加熱電極與固 =構’其中’該石墨電極支柱之該另-端設有-外螺紋， :爐内電熱器包括有一上螺母、及—下螺母以對應 該外螺紋形成電性連接 15

   20 =如申清專利範圍第2項所述長晶爐之加熱電極與固 其中’該石墨電極支柱之該另—端設有—外螺紋， :墨電極支柱更包括有-上調整螺帽、及-下調整螺 帽，透過該上調整螺帽與該下調整螺帽分別螺合於該、 紋上以支樓頂抵著該爐内電熱器。 、 、5·如中請專利範圍第4項所述長晶爐之加熱電極 定結構中，該上調整螺帽是指一上石墨調 、 下調整螺帽是指一下石墨調整螺帽。 ，该 —6.如申請專利範圍第5項所述長晶爐之加熱電極 疋結構’其更包括有—絕緣壓帽，該絕緣壓 ， 調整螺帽。 5亥上 7·如申請專利範圍第1項所述長晶爐之加熱電極與 定結構，其中’該金屬電極柱包括有—銅電極纟 - 17 200936823 8.如申請專利範圍第i項所述 J結構，其中’該金屬電極柱之該外;=與固 至〜外部電源。 末螭疋電性連接 ，設於該密封概軸定環-間，並：== 〜H)·如申請專利範圍第9項所述長晶爐之加敎 ίο 15 2〇 弋結構，其中’該彈性墊圈包括 與固 及$ /丨、一 a结ϋ ^ 圓 口Ρ、一環週部、 夕 ，。至少一彈片連結於該圓心部與該環调 之間，該圓心部中央開設有一中孔，Ή 乂 ° σΡ 個貫孔β μ展週邛開設有複數 11_如申請專職㈣丨項料長晶爐 :結構’其中，該固定法蘭更凸設有-環凸起I::: ^設有—環凹槽，該環凸起是對應嵌合容置於該環凹槽 a 12·如中請專㈣圍第1項所述長晶爐之加熱電極與固 弋結構’其中’該絕緣墊之外週更環設有一外凸緣。 〜13.如中請專利範圍第1項所述長晶爐之加熱電極食固 弋結構’其中’該密封襯墊包括有一銅質襯墊。 、 14.如申請專利_第1項所述長晶爐之加熱電極與固 定結構，其更包括複數個絕緣座、及複數個絕緣蓋，分 對應包覆於該複數個固定螺栓上。 71 18