[實用新型]單晶爐同心水冷電極

有效

• 申請號: 201020101816.0
• 申請日: 2010-01-26
• 公開（公告）號: CN201588009U
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發明（設計）人: 何曄;佘建軍;李金;何根華;陳川貴;劉建軍;鄧學文;付昌祿;彭華東;喻正祥
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十六研究所
• 主分類號: C30B35/00
• 分類號: C30B35/00;H05B6/42
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 李海華

技術領域

本實用新型涉及單晶爐，具體指由銅管構成的單晶爐水冷電極。

背景技術

單晶爐是人工生長晶體的設備，它由許多單元組成，如爐膛、爐架、加熱單元、提拉單元、旋轉單元、控制單元和稱重單元等。其中加熱單元為感應加熱線圈通過中頻加熱方式加熱，感應加熱線圈的兩電極采用銅管。而目前作為感應加熱線圈電極的兩根銅管大多都是平行設置的，其中一根銅管兩端分別接感應加熱線圈的一端和電源正極，另一根銅管兩端分別接感應加熱線圈的另一端和電源負極，見圖1和圖2。為了防止電極溫度過高而過早損壞，在銅管內引入有冷卻水，冷卻水從作為電極的其中一根銅管進入，通過加熱線圈(為扁形銅管，圖上未畫出，實際位于圖1左端)后從作為電極的另一根銅管出來，故兩銅管又稱水冷電極。圖中實線直箭頭為水流方向，虛線直箭頭為電流方向，L₁和L₂為兩銅管的自感磁場。從圖1可以看出，目前的布置方式會造成兩根銅管自感磁場嚴重疊加，感應加熱電源在兩銅管上存在相當一部分功率損失，造成能量的嚴重浪費；更嚴重的是導致電極周圍的爐膛發熱嚴重，甚至引起爐膛內溫場變化不均從而影響晶體質量。

實用新型內容

針對現有技術存在的上述不足，本實用新型的目的是提供一種能有效降低兩銅管電極間自感疊加量的單晶爐同心水冷電極。

本實用新型的技術方案是這樣實現的：單晶爐同心水冷電極，包括作為電極的兩銅管，其中一根銅管套在另一根銅管上，套在外面的銅管為外銅管，套在里面的銅管為內銅管，外銅管和內銅管之間設有絕緣密封套；所述外銅管為兩端封閉的雙層結構，兩層之間形成環狀的冷卻水通道，在外銅管外壁上設有與冷卻水通道連通的進水銅管和出水銅管。

進一步地，為了將外銅管和內銅管在絕緣的前提下固定為一個整體以便于安裝，本實用新型在內銅管上(焊接)固定有定位螺母，所述絕緣密封套一端與定位螺母螺紋連接，在絕緣密封套另一端螺紋連接有鎖緊螺母，在絕緣密封套上靠近定位螺母一端設有定位凸盤，鎖緊螺母將外銅管鎖緊于定位凸盤和鎖緊螺母之間。

更進一步地，在外銅管上套設有與單晶爐爐壁固定連接的絕緣法蘭，絕緣法蘭通過金屬法蘭與外銅管固定，金屬法蘭套在外銅管上并與外銅管焊接固定。本結構既保證了與單晶爐爐壁固定時可靠的絕緣，又保證了連接的可靠性。

本實用新型結構簡單，由于電源的輸入和輸出管路同心，兩根管路產生的磁場也同心，故同心水冷電極能有效的降低兩銅管間的自感疊加量，有效抑制電極周圍磁場與四周爐體的感應發熱，減小能量浪費。同時，由于避免了局部發熱現象，爐膛內溫場均勻，從而更利于提高晶體質量。由此可見，同心水冷電極比傳統電極在技術上更有優勢，也更具備實用價值。

附圖說明

圖1-現有技術結構示意圖；

圖2-圖1側視圖；

圖3-本實用新型結構示意圖；

圖4-圖3側視圖。

其中，1-外銅管；2-內銅管；3-絕緣密封套；4-冷卻水通道；5-進水銅管；6-出水銅管；7-定位螺母；8-鎖緊螺母；9-定位凸盤；10-絕緣法蘭；11-金屬法蘭；12-密封圈。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步說明。

參見圖3和圖4，從圖上可以看出，本實用新型單晶爐同心水冷電極，包括作為電極的兩銅管，其中一根銅管套在另一根銅管上，套在外面的銅管為外銅管1，套在里面的銅管為內銅管2，外銅管1和內銅管2之間設有絕緣密封套3，即絕緣密封套3套在內銅管2上，外銅管1再套在絕緣密封套3上。所述外銅管1為兩端封閉的雙層結構，兩層之間形成環狀的冷卻水通道4，在外銅管1外壁上設有與冷卻水通道4連通的進水銅管5和出水銅管6。本實用新型加熱線圈兩端分別接外銅管上的進水銅管和內銅管靠近進水銅管那一端(即圖示左端)，感應加熱電源兩端分別接外銅管上的出水銅管和內銅管靠近出水銅管那一端(即圖示右端)。

進一步地，為了將外銅管和內銅管在絕緣的前提下固定為一個整體以便于安裝，本實用新型在內銅管2上固定有定位螺母7，定位螺母7為金屬材質，與內銅管2焊接固定。所述絕緣密封套3一端設有外螺紋并通過該外螺紋與定位螺母7螺紋連接，在絕緣密封套3另一端也設有外螺紋并通過該外螺紋連接有鎖緊螺母8，在絕緣密封套3上靠近定位螺母一端設有定位凸盤9，鎖緊螺母8將外銅管1鎖緊于定位凸盤9和鎖緊螺母8之間。為了保證良好的絕緣效果，本實用新型鎖緊螺母8為絕緣材質。