[發明專利]一種單晶爐籽晶夾頭結構

在審

• 申請號: 201711219553.6
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN107779947A
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發明（設計）人: 傅林堅;曹建偉;孫明;倪軍夫;沈興潮;葉鋼飛
• 申請（專利權）人: 浙江晶盛機電股份有限公司
• 主分類號: C30B15/32
• 分類號: C30B15/32;C30B29/06
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司33212
• 代理人: 周世駿

技術領域

本發明是關于單晶爐設備領域，特別涉及一種單晶爐籽晶夾頭結構。

背景技術

單晶硅是光伏發電利用太陽能的主要功能材料，對于現在信息社會越來越關鍵。眾所周知，在單晶爐的拉制過程中斷晶是籽晶使用中最為頭疼的事情，籽晶在拉晶中所占成本微乎其微，但是如果籽晶出現斷晶問題，那么損失卻是巨大的，包括硅料，石英坩堝，石墨三瓣堝，甚至熱場，爐底板擊穿等損失，少則幾萬，多則十幾萬，斷晶現象在拉制過程中由于投料量過大、機械應力、回爐、拉速溫度、籽晶剪斷等操作細節控制不好等原因，籽晶夾頭結構也是個不可忽視的因素。

直通式籽晶腔通過鉬銷插入籽晶上的孔固定，此種方法局部受力，晶棒太重時，容易造成籽晶斷裂。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術中的不足，提供一種內部籽晶接頭之間通過錐形面定位相連，定位同心度高、籽晶不易折斷的單晶爐籽晶夾頭機構。為解決上述技術問題，本發明的解決方案是：

提供一種單晶爐籽晶夾頭結構，包括重錘、開口套、夾頭護套、籽晶夾頭、鎢絲繩，所述重錘的主體為圓柱型結構，圓柱型結構的下端面通過梯形斜面過渡到設有外螺紋的圓柱型螺紋段；重錘的上部有開有方形通槽，設該方形通槽的長為L1，高為H1；重錘的上端面中心開有通孔D，通孔D連通至方形通槽，設該通孔D的孔徑為D；

所述開口套為倒T字形的圓柱體開口套，設開口套的總高為H2，外表面大徑(即開口套倒T字形下部的外徑)為D1，外表面小徑(即開口套倒T字形上部的外徑)為D2，且滿足H1＞H2，L1＞D1，D2＞D；開口套倒T字形上部依靠間隙配合進入重錘的D通孔(即外表面小徑為D2的開口套倒T字形上部，依靠間隙配合進入重錘的通孔D)；開口套的內部開有通孔，該通孔包括同心連通的大通孔和小通孔；設大通孔的直徑為d1(即在開口套下部內的通孔直徑為d1)，小通孔的直徑為d2(即在開口套上部內的通孔直徑為d2)，滿足：d1＞d2；且大通孔的下端破邊至開口套的下端(即大通孔下部破邊至開口套D1大徑處外表面)，在該大通孔的下端邊緣還設有一個圓錐面的圓角；

所述鎢絲繩的下端是圓柱型臺階結構，且圓柱型臺階結構的底端是球面度為SR的球面；設設該圓柱型臺階結構的底面直徑為D3，圓柱型臺階結構的底面(即直徑為D3處)和開口套內部的大通孔(通孔直徑為d1)能間隙配合，圓柱型臺階結構的底端球面的直徑大于D3，鎢絲繩本體直徑為D4，且D4＜d2，鎢絲繩的底端球面和圓柱型臺階結構的總高度為H3；鎢絲繩的底端球面能與開口套內部小通孔處的倒角相切；鎢絲繩能穿過重錘的通孔D使鎢絲繩本體在重錘方形通槽的長度大于開口套的高度，平移開口套使鎢絲繩本體進入開口套內部小通孔(直徑為d2)中心，然后往上拉鎢絲繩使開口套倒T上部進入到重錘D孔中；

開口套倒T字形上部與重錘的通孔D公差間隙配合(即開頭套D2與D公差間隙配合)，并通過開口套倒T字形下部臺階連接重錘(即通過D1臺階連接重錘)；且重錘、開口套、鎢絲繩還滿足：H2+H3＞H1(即在拉制過程中籽晶斷裂，重錘向上反彈，無法與鎢絲繩脫離，鎢絲繩會受彈力影響有一段向上的位移，通過夾頭護套的保護，致使開口套不能跑出方形通槽外，從而保護重錘與鎢絲繩連接，防止重錘掉落)；

所述籽晶夾頭設有中空內腔，中空內腔由上到下依次為內錐形的內腔A、設有內螺紋的內腔B、內腔C，內腔A和內腔B的過渡區為內腔C，過渡區下面還開有直徑為d5的結構孔d5與直徑為d6的結構孔d6，結構孔d5與結構孔d6通過內腔C的內錐斜面過渡；籽晶夾頭的上段(即籽晶夾頭中心上段)利用內腔A的內錐面、內腔B內螺紋，和重錘配合連接(依靠錐面做導向定位，螺紋連接)；

籽晶夾頭中空內腔的結構和籽晶外表面結構類似，設籽晶結構由上至下為大徑為D5、小徑為D6的結構，且D5、D6的之間連接的斜面角度與籽晶夾頭內腔C角度一致；籽晶放入籽晶夾頭內，通過D5與d5、D6與d6結構孔及斜面配合；籽晶夾頭過渡區側邊開有延伸至側表面的通孔，防止單晶爐抽空時把螺紋咬合及錐面配合氣密封太好內部氣體無法排除影響拉晶；

所述夾頭護套為圓環狀的夾頭護套，夾頭護套用于減少內部高溫輻射到鎢絲繩底端的球面；夾頭護套開有鎢絲繩能通過的缺口，保證在安裝好重錘、開口套、籽晶夾頭、籽晶后，能通過該缺口穿過鎢絲繩安裝在重錘上，用于遮住重錘的方形通槽，從而保護重錘與鎢絲繩連接，防止重錘掉落。

作為進一步的改進，所述開口套單邊設計有缺口。

作為進一步的改進，所述重錘的外螺紋和籽晶夾頭的內螺紋，都與拉晶旋轉方向相反，防止在拉制過程中籽晶夾頭與重錘螺紋松脫。