一种直拉单晶硅炉热场的三相交流加热器及其加热方法与流程

1.本发明属于直拉单晶炉热场技术领域，特别涉及一种直拉单晶硅炉热场的三相交流加热器及其加热方法。


背景技术：

2.直拉单晶炉又叫单晶硅生长炉，是通过直拉法生产单晶硅的制造设备。其主要包括加热器、保温罩、保温盖、坩埚以及电极等部件，这些部件是由耐高温的高纯石墨、碳碳复合材料、碳毡材料、钨钼金属以及高纯石英材料加工而成。
3.其中加热器是热场中很重要的部件，它是整个系统的热源，现有的加热器一般为直筒式，使用时，将坩埚放在加热器的内侧，当加热器通入电流后，加热器将电能转化为热能，从而对坩埚中的多晶硅进行加热。当坩埚长期使用发生变形或对中跑偏，以及受热膨胀时，坩埚会对加热器的内侧产生挤压，从而造成加热器的损坏，因此为了保护加热器不被损坏，坩埚的直径一般比加热器的内径小很多，这导致了加热器对坩埚的加热效率变低。
4.因此，发明一种直拉单晶硅炉热场的三相交流加热器来解决上述问题很有必要，其能够减小加热器与坩埚之间的距离，从而提高加热器的加热效率，达到节能的目的，同时还能保护加热器不会因坩埚的挤压而损坏。


技术实现要素：

5.针对上述问题，本发明提供了一种直拉单晶硅炉热场的三相交流加热器及其加热方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种直拉单晶硅炉热场的三相交流加热器，包括加热器本体和连接环，所述加热器本体包括三个弧形加热板，且三个弧形加热板能够拼接成完整的圆筒，所述弧形加热板的底部固连有引脚，所述弧形加热板底部两侧位置均开设有插槽，所述插槽前后侧的槽壁上均固连有第一条板；所述连接环的顶部垂直固连有三个插板，所述插板的两侧均开设有收纳槽，所述收纳槽内设有偏转装置，两个偏转装置之间设有推动装置，所述连接环的内侧开设有三个缺口。
7.进一步的，所述偏转装置包括转板，所述转板的顶部和底部均开设有斜槽，所述斜槽内设有限位块，两个限位块分别与收纳槽顶部和底部的槽壁固连，所述转板远离连接环内径的一侧为斜面设计，且该斜面与转板位于收纳槽内的一侧相靠近，同时该斜面还与斜槽平行，所述转板位于收纳槽外的前后侧均固连有第二条板。
8.进一步的，所述推动装置包括压杆，所述压杆滑动插接在转板顶部，压杆底部对应的所述转板前侧开设有通孔，且通孔的两侧分别与两个收纳槽连通，所述压杆的底部铰接有连板，所述连板的底部设有伸缩杆，所述伸缩杆的后端与通孔孔壁垂直固连，所述伸缩杆的前端顶部与连板底部铰接，所述压杆的两侧均铰接推杆，所述推杆前侧贯穿开设有条形孔，所述条形孔内插接有固定轴，且固定轴与通孔孔壁垂直固连，所述推杆的自由端安装有滚轮。
9.进一步的，所述弧形加热板两侧靠近顶部的位置均开设有活动槽，且活动槽内设有活动块，所述活动块沿前后方向贯穿插接有两个限位杆，限位杆两端对应的活动槽前后侧槽壁上均开设有限位槽，相邻两个活动块之间设有配重块，所述配重块与压杆的顶部固连。
10.进一步的，三个所述引脚分别与三个缺口相对应，且缺口的宽度大于引脚的厚度。
11.进一步的，所述活动块和配重块相对的一侧均设有斜面，且活动块的斜面与其底部相靠近，配重块的斜面与其顶部相靠近。
12.进一步的，所述活动块靠近配重块的一侧位于活动槽外，且相邻两个活动块之间的距离小于配重块的宽度。
13.进一步的，所述弧形加热板上贯穿开设有多个条形缝，且多个条形缝的一端交替的与弧形加热板的顶部或者底部连通。
14.本发明还提供了一种使用上述任意一项直拉单晶硅炉热场的加热方法，该方法包括以下步骤，
15.步骤一：首先将连接环放入硅炉中，并使插板朝上，并将弧形加热板放入到连接环顶部，使其底部两侧的插槽分别与相邻两个插板对齐；
16.步骤二：接着使弧形加热板缓慢向下运动，使其底部两侧的插槽分别套在两个插板上，按照上述方式将其余两个弧形加热板与连接环进行连接；
17.步骤三：随后将三个引脚分别通过电极与电源连接，并将装料的坩埚置于三个弧形加热板所围成的筒状区域内，最后将多晶硅放入坩埚内并接通电源，即可进行加热。
18.本发明的技术效果和优点：
19.1、本发明通过设有推动装置，当坩埚长期使用发生变形或对中跑偏，以及受热膨胀时，坩埚的外壁会与推动装置接触，从而使得推动装置带动其两侧的偏转装置进行工作，当偏转装置工作时，弧形加热板在偏转装置的作用下向远离坩埚的方向运动，从而使得弧形加热板与坩埚之间的距离始终能够保持不变，进而避免了弧形加热板因坩埚的挤压而损坏；
20.2、本发明通过设有活动块，当弧形加热板向远离坩埚的方向运动时，由于相邻两个弧形加热板的间距逐渐增大，此时活动块在重力的作用下贴着配重块的侧面向下运动，在此过程，活动块始终能够与配重块保持接触，从而保证了相邻两个弧形加热板之间始终能够保持良好的电性接触；
21.3、本发明通过设有连接环，在三个弧形加热板连接的过程中，连接环能够通过与弧形加热板的底部进行接触，从而快速实现对三个弧形加热板的电性连接，提高了加热器本体的组装效率。
22.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书和附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发
明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1是本发明中加热器本体的立体示意图；
25.图2是本发明中连接环的俯视图；
26.图3是本发明中图2的a部放大图；
27.图4是本发明中弧形加热板和连接环的连接示意图；
28.图5是本发明中图4的b部放大图；
29.图6是本发明中图4的c部放大图
30.图7是本发明中直拉单晶硅炉热场加热方法的流程图。
31.图中：1、加热器本体；2、连接环；3、弧形加热板；4、引脚；5、插槽；6、第一条板；7、插板；8、收纳槽；9、偏转装置；91、转板；92、斜槽；93、限位块；94、第二条板；10、推动装置；101、压杆；102、连板；103、伸缩杆；104、推杆；105、条形孔；106、滚轮；11、活动块；12、限位杆；13、限位槽；14、配重块。
具体实施方式
32.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.本发明提供了如图1
‑
6所示的一种直拉单晶硅炉热场的三相交流加热器，包括加热器本体1和连接环2，所述加热器本体1包括三个弧形加热板3，所述弧形加热板3上贯穿开设有多个条形缝，且多个条形缝的一端交替的与弧形加热板3的顶部或者底部连通，且三个弧形加热板3能够拼接成完整的圆筒，所述弧形加热板3的底部固连有引脚4，所述弧形加热板3底部两侧位置均开设有插槽5，所述插槽5前后侧的槽壁上均固连有第一条板6；所述连接环2的顶部垂直固连有三个插板7，所述插板7的两侧均开设有收纳槽8，所述收纳槽8内设有偏转装置9，两个偏转装置9之间设有推动装置10，所述连接环2的内侧开设有三个缺口，三个所述引脚4分别与三个缺口相对应，且缺口的宽度大于引脚4的厚度；
34.在使用前，需要将三个弧形加热板3依次与连接环2连在一起，连接时，先将连接环2放入硅炉中，并使插板7朝上，接着用手抓住弧形加热板3的顶部并使其位于连接环2的顶部，然后调整弧形加热板3，使其底部两侧的插槽5分别与相邻两个插板7对齐，同时使弧形加热板3底部的引脚4与连接环2上的缺口对齐，接着使弧形加热板3缓慢向下运动，从而使其底部两侧的插槽5能够分别套在两个插板7上，在弧形加热板3向下运动的过程中，第一条板6与第二条板94逐渐卡接在一起，而活动块11由于配重块14的顶动逐渐向上运动，当弧形加热板3的底部与连接环2接触时，引脚4与缺口卡接在一起，接着按照上述方式将其余两个弧形加热板3与连接环2进行连接，从而使三个弧形加热板3围成圆筒形；
35.当三个弧形加热板3以及连接环2被放置到硅炉内部后，将三个引脚4分别通过电极与电源连接，然后将装料的坩埚置于三个弧形加热板3所围成的筒状区域，最后将多晶硅放入坩埚内并接通电源，当电流沿着弧形加热板3流动时，电能被转化为了热能，从而对坩埚以及坩埚内的多晶硅进行加热；
36.当坩埚长期使用发生变形或对中跑偏，以及受热膨胀时，坩埚的外壁会与推动装置10接触，从而使得推动装置10带动其两侧的偏转装置9进行工作，当偏转装置9工作时，弧形加热板3在偏转装置9的作用下向远离坩埚的方向运动，从而使得弧形加热板3与坩埚之间的距离始终能够保持不变，进而避免了弧形加热板3因坩埚的挤压而损坏。
37.如图2
‑
5所示，所述偏转装置9包括转板91，所述转板91的顶部和底部均开设有斜槽92，所述斜槽92内设有限位块93，两个限位块93分别与收纳槽8顶部和底部的槽壁固连，所述转板91远离连接环2内径的一侧为斜面设计，且该斜面与转板91位于收纳槽8内的一侧相靠近，同时该斜面还与斜槽92平行，所述转板91位于收纳槽8外的前后侧均固连有第二条板94；
38.当推动装置10运动时，转板91由于推动装置10的作用开始向收纳槽8外运动，在此过程中，第二条板94通过对第一条板6对弧形加热板3板产生推力，而转板91的自由端在限位块93和斜槽92的配合作用下向远离坩埚的方向偏转，从而使得转板91在向收纳槽8外运动的同时，转板91还向远离坩埚的方向偏转并推动弧形加热板3一起运动，进而使得弧形加热板3在该力以及第二条板94推力的共同作用下沿垂直与坩埚的方向运动，从而使得弧形加热板3与坩埚间的距离能够得以保持，进而避免了弧形加热板3因坩埚的挤压而损坏，同时相较于传统的加热器而言，弧形加热板3与坩埚的距离更近，从而提高了弧形加热板3的加热效率。
39.如图4和图6所示，所述推动装置10包括压杆101，所述压杆101滑动插接在转板91顶部，压杆101底部对应的所述转板91前侧开设有通孔，且通孔的两侧分别与两个收纳槽8连通，所述压杆101的底部铰接有连板102，所述连板102的底部设有伸缩杆103，所述伸缩杆103的后端与通孔孔壁垂直固连，所述伸缩杆103的前端顶部与连板102底部铰接，所述压杆101的两侧均铰接推杆104，所述推杆104前侧贯穿开设有条形孔105，所述条形孔105内插接有固定轴，且固定轴与通孔孔壁垂直固连，所述推杆104的自由端安装有滚轮106；
40.当坩埚与伸缩杆103接触时，伸缩杆103由于挤压开始收缩，从而使得连板102在伸缩杆103的带动下下以其与伸缩杆103的铰接点为轴向上偏转，而压杆101在连板102的顶动下向上运动，从而带动两个推杆104的底部同时向上运动，在此过程，由于固定轴和条形孔105的限制作用，推杆104底部在向上运动的同时，其自由端开始以固定轴为轴向下偏转，从而推动对应的转板91向收纳槽8外运动，进而使得弧形加热板3能够在转板91的作用下与膨胀后的坩埚保持一定距离。
41.如图4和图5所示，所述弧形加热板3两侧靠近顶部的位置均开设有活动槽，且活动槽内设有活动块11，所述活动块11沿前后方向贯穿插接有两个限位杆12，限位杆12两端对应的活动槽前后侧槽壁上均开设有限位槽13，相邻两个活动块11之间设有配重块14，所述配重块14与压杆101的顶部固连，所述活动块11和配重块14相对的一侧均设有斜面，且活动块11的斜面与其底部相靠近，配重块14的斜面与其顶部相靠近，所述活动块11靠近配重块14的一侧位于活动槽外，且相邻两个活动块11之间的距离小于配重块14的宽度；
42.在弧形加热板3与连接环2连接的过程，当活动块11与配重块14接触时，活动块11由于配重块14的阻挡开始沿着限位槽13向上运动，当弧形加热板3的底部与连接环2接触时，活动块11在配重块14的支撑在保持静置状态；
43.当弧形加热板3向远离坩埚的方向运动时，由于相邻两个弧形加热板3的间距逐渐
增大，此时活动块11在重力的作用下贴着配重块14的侧面向下运动，在此过程，活动块11始终能够与配重块14保持接触，从而保证了相邻两个弧形加热板3之间始终能够保持良好的电性接触。
44.参照说明书附图1、图2和图4，本发明还提供了一种使用上述任意一项直拉单晶硅炉热场的加热方法，该方法包括以下步骤，
45.步骤一：首先将连接环2放入硅炉中，并使插板7朝上，并将弧形加热板3放入到连接环2顶部，使其底部两侧的插槽5分别与相邻两个插板7对齐；
46.步骤二：接着使弧形加热板3缓慢向下运动，使其底部两侧的插槽5分别套在两个插板7上，按照上述方式将其余两个弧形加热板3与连接环2进行连接；
47.步骤三：随后将三个引脚4分别通过电极与电源连接，并将装料的坩埚置于三个弧形加热板3所围成的筒状区域内，最后将多晶硅放入坩埚内并接通电源，即可进行加热。
48.尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。