一种保温筒及单晶炉的制作方法

[0001]
本发明涉及单晶制造技术领域，特别是涉及一种保温筒及单晶炉。


背景技术：

[0002]
单晶炉是一种在惰性气体(氮气、氦气为主)环境中，用石墨加热器将多晶硅等多晶材料熔化，用直拉法生长无错位单晶的设备，单晶炉型号有两种命名方式，一种为投料量，一种为炉室直径，比如85炉，是指主炉筒的直径大小，120、150等型号是由装料量来决定的。保温筒是单晶炉热场系统的关键元件之一，主要用于构建热场腔室，并承载大部分的热场部件。
[0003]
近几年，单晶炉热场大尺寸化的速度越来越快，为了尽可能的利用现有设备，单晶厂商充分挖掘热场潜能，通过新材料的应用，不断升级扩容，增加投料量。其中较普遍的做法是通过提升径向尺寸来增加炉膛空间。因此，作为骨架的保温筒的直径也须随着热场的增大而增大。但是，传统的保温筒的直径大小是固定的，无法根据需要进行调节，因而极易导致保温筒在设计寿命到达前就因热场升级扩容而遭淘汰，造成了巨大的浪费。


技术实现要素：

[0004]
基于此，有必要提供一种能够调节直径大小的保温筒。
[0005]
一种保温筒，包括若干拼接板和若干连接件；所述拼接板在宽度方向上具有相背的第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁上设有拼接槽，所述第二侧壁上设有凸起部，所述拼接槽的内壁设有沿所述拼接板的长度方向延伸的第一固定孔，所述凸起部设有沿所述拼接板的长度方向延伸的第二固定孔；每个所述拼接板的所述凸起部插入相邻的另一个所述拼接板对应的所述拼接槽中从而使若干所述拼接板首尾拼接，每个所述连接件可拆卸地穿设于一个所述拼接板的第一固定孔和相邻另一个所述拼接板的第二固定孔以使相邻两个所述拼接板连接。
[0006]
在其中一个实施例中，每个所述拼接板上的拼接槽的数量为至少两个，其中两个所述拼接槽分别设于所述第一侧壁的两端；每个所述拼接板上的凸起部的数量为至少两个，其中两个所述凸起部分别设于所述第二侧壁的两端。
[0007]
在其中一个实施例中，所述第一侧壁未设有所述拼接槽的表面为弧面，所述凸起部背离所述第一侧壁的表面也为弧面，且所述第一侧壁的弧面和所述凸起部的弧面的弧度相同。
[0008]
在其中一个实施例中，所述第一固定孔和所述第二固定孔的中心轴穿过所述第一侧壁的弧面和所述凸起部的弧面的圆心。
[0009]
在其中一个实施例中，所述拼接槽沿宽度方向的深度等于所述第一侧壁的弧面对应的圆的直径，所述凸起部沿宽度方向的高度等于所述凸起部的弧面对应的圆的直径。
[0010]
在其中一个实施例中，所述第一侧壁的弧面和所述凸起部的弧面对应的圆的直径与所述拼接板的厚度大小相同。
[0011]
在其中一个实施例中，所述连接件包括凸台和与所述凸台连接的连接柱，所述连接柱远离所述凸台的一端设有螺纹，所述第一固定孔的内壁设有与所述连接柱对应的螺纹。
[0012]
在其中一个实施例中，所述第二固定孔贯穿所述凸起部。
[0013]
在其中一个实施例中，所述第二固定孔包括第一部分和第二部分，所述第一部分的内径大于所述第二部分的内径，所述第一部分用于与所述凸台配合，所述第二部分用于与所述连接柱配合，所述凸台呈圆柱体，所述第二部分的内径小于所述凸台的直径，所示第一部分的内径大于所述凸台的直径。
[0014]
本发明还提供了一种单晶炉，包括热场部件和所述保温筒，所述热场部件上设有环状的装配止口，所述保温筒通过所述装配止口安装于所述热场部件。
[0015]
本发明的保温筒通过若干拼接板和连接件拼接组装而成。在装配时，可先根据目标保温筒的直径与拼接板的尺寸规格，计算出所需要的拼接板和连接件的数量。然后，将一个拼接板的凸起部插入另一个拼接板的拼接槽中，用连接件穿过一个拼接板的第一固定孔和相邻另一个拼接板的第二固定孔，紧固到拼接板相互间还可顺利旋转的程度。重复上一操作，直至所有拼接板首尾拼接。将组合后的保温筒放置于与之配套的热场部件上，利用热场部件上的装配止口，旋转调节拼接板，使保温筒的拼接板均置于装配止口内。最后，紧固连接件使所有拼接板稳固连接即可。
[0016]
当该保温筒的直径需要扩大时，先根据目标保温筒的直径大小、现有保温筒的直径大小和拼接板的尺寸规格，计算出需要新增的拼接板和连接件的数量。然后拧松连接件直至拼接板相互间可顺利旋转的程度，并卸下其中的一个连接件，从卸下连接件处将相邻的两个拼接板分离开来，然后将新增的拼接板依次拼接直至所有拼接板首尾拼接，并根据新的配套热场部件旋转调节拼接板，最后安装和紧固连接件即可完成保温筒的扩径操作。
[0017]
当保温筒的直径需要减小时，先根据目标保温筒的直径大小、现有保温筒的直径大小和拼接板的尺寸规格，计算出需要减少的拼接板和连接件的数量。然后拧松连接件直至拼接板相互间可顺利旋转的程度，并卸下其中的一个连接件，从卸下连接件处将相邻的两个拼接板分离开来，然后将需要减少的拼接板依次拆卸，再将剩余所有拼接板首尾拼接，并根据新的配套热场部件旋转调节拼接板，最后安装和紧固连接件即可完成保温筒的缩径操作。
[0018]
综上所述，本发明的保温筒可以根据需要随意调整直径大小，以适应单晶炉不同尺寸的热场部件，其结构简单，仅利用拼接板与连接件即完成了保温筒的组装，零部件种类精简。且调节方法便捷、高效，通过增减拼接板与连接件的数量，旋转拼接板的角度，便可完成保温筒直径的调节，操作便捷。利用多边形构成近似圆形，标准化、规格统一的零部件，能大幅降低保温筒的制作、使用与维护成本，从源头上规避了无法重复利用部件的出现，大幅降低了保温筒的制作成本、使用成本与维护成本，杜绝了因热场升级扩容而导致的保温筒浪费。
附图说明
[0019]
图1为本发明一实施例的保温筒的结构示意图；
[0020]
图2为图1所示的保温筒中的一个拼接板的结构示意图；
[0021]
图3为图2所示的拼接板的拼接示意图；
[0022]
图4为本发明一实施例的单晶炉的部分结构示意图；
[0023]
图5为图2所示的拼接板的另一视角的结构示意图；
[0024]
图6为图2所示的拼接板的俯视图；
[0025]
图7为图2所示的拼接板的d-d剖视图；
[0026]
图8为图1所示的保温筒中的一个连接件的结构示意图；
[0027]
图9为本发明另一实施例的保温筒的拼接板的结构示意图。
具体实施方式
[0028]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0029]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0030]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0031]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0032]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0033]
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
[0034]
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具
体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0035]
如图1所示，本发明一实施方式的保温筒100，包括若干拼接板10和若干连接件20。
[0036]
进一步如图2所示，拼接板10在宽度方向上具有相背的第一侧壁11和第二侧壁12，第一侧壁11上设有拼接槽111，第二侧壁上设有凸起部121，拼接槽111的内壁设有沿拼接板10的长度方向延伸的第一固定孔112，凸起部121设有沿拼接板10的长度方向延伸的第二固定孔122。
[0037]
如图3所示，每个拼接板10的凸起部121插入相邻的另一个拼接板10对应的拼接槽111中从而使若干拼接板10首尾拼接，每个连接件20可拆卸地穿设于一个拼接板10的第一固定孔112和相邻另一个拼接板10的第二固定孔122以使相邻两个拼接板10连接。
[0038]
本发明的保温筒100通过若干拼接板10和连接件20拼接组装而成。在装配时，可先根据目标保温筒的直径与拼接板10的尺寸规格，计算出所需要的拼接板10和连接件20的数量。然后，如图3所示，将一个拼接板10的凸起部121插入另一个拼接板10的拼接槽111中，用连接件20穿过一个拼接板10的第一固定孔112和相邻另一个拼接板10的第二固定孔122，紧固到拼接板10相互间还可顺利旋转的程度。重复上一操作，直至所有拼接板10首尾拼接。如图4所示，将组合后的保温筒100放置于与之配套的热场部件200上，利用热场部件200上的装配止口201，旋转调节拼接板10，使保温筒100的拼接板10均置于装配止口201内。最后，紧固连接件20使所有拼接板10稳固连接即可。
[0039]
当该保温筒100的直径需要扩大时，先根据目标保温筒的直径大小、现有保温筒的直径大小和拼接板10的尺寸规格，计算出需要新增的拼接板10和连接件20的数量。然后拧松连接件20直至拼接板10相互间可顺利旋转的程度，并卸下其中的一个连接件20，从卸下连接件20处将相邻的两个拼接板10分离开来，然后将新增的拼接板10依次拼接直至所有拼接板10首尾拼接，并根据新的配套热场部件200旋转调节拼接板10，最后安装和紧固连接件20即可完成保温筒100的扩径操作。
[0040]
当保温筒100的直径需要减小时，先根据目标保温筒的直径大小、现有保温筒的直径大小和拼接板10的尺寸规格，计算出需要减少的拼接板10和连接件20的数量。然后拧松连接件20直至拼接板10相互间可顺利旋转的程度，并卸下其中的一个连接件20，从卸下连接件20处将相邻的两个拼接板10分离开来，然后将需要减少的拼接板10依次拆卸，再将剩余所有拼接板10首尾拼接，并根据新的配套热场部件200旋转调节拼接板10，最后安装和紧固连接件20即可完成保温筒100的缩径操作。
[0041]
综上所述，本发明的保温筒100可以根据需要随意调整直径大小，以适应单晶炉不同尺寸的热场部件，其结构简单，仅利用拼接板10与连接件20即完成了保温筒100的组装，零部件种类精简。且调节方法便捷、高效，通过增减拼接板10与连接件20的数量，旋转拼接板10的角度，便可完成保温筒100直径的调节，操作便捷。利用多边形构成近似圆形，标准化、规格统一的零部件，能大幅降低保温筒的制作、使用与维护成本，从源头上规避了无法重复利用部件的出现，大幅降低了保温筒的制作成本、使用成本与维护成本，杜绝了因热场升级扩容而导致的保温筒浪费。
[0042]
在一个具体示例中，每个拼接板10上的拼接槽111的数量为至少两个，其中两个拼接槽111分别设于第一侧壁11的两端。每个拼接板10上的凸起部121的数量为至少两个，其
中两个凸起部121分别设于第二侧壁12的两端。如此，通过两端的拼接槽111和凸起部121的拼接，可以使保温筒100的相邻拼接板10在轴向上具有较好的连接强度及形状稳定性。可以理解，拼接槽111和凸起部121的数量还可以是三个、四个或五个等等，凸起部121的数量还可以是三个、四个或五个等等，可根据需要调整，拼接槽111和凸起部121一一对应。
[0043]
在一个具体示例中，如图5～7所示，第一侧壁11未设有拼接槽111的表面为弧面，凸起部121背离第一侧壁11的表面也为弧面，从而有利于相邻的拼接板10之间进行角度调整，以形成不同直径大小的保温筒100。优选地，第一侧壁11的弧面和凸起部121的弧面的弧度相同，调节角度时更加顺畅。可选地，拼接槽111的底壁(沿拼接板10的长度方向延伸的内壁)的表面为平面，第二侧壁12的表面为平面。
[0044]
在一个具体示例中，第一固定孔112和第二固定孔122的中心轴穿过第一侧壁11的弧面和凸起部121的弧面的圆心。如此，相邻的拼接板10之间的角度具有更大的调整范围例如180
°
范围内可调，且便于在不完全拆卸连接件20的情况下进行角度调节。
[0045]
进一步地，拼接槽111沿宽度方向的深度等于第一侧壁11的弧面对应的圆的直径，凸起部121沿宽度方向的高度等于凸起部121的弧面对应的圆的直径。如此，拼接时能够更加便捷地使第一固定孔112和第二固定孔122准确对应，有助于提高拼接的准确性和效率。
[0046]
在一个具体示例中，第一侧壁11的弧面和凸起部121的弧面对应的圆的直径与拼接板10的厚度大小相同，从而易于加工制作，降低生产成本。
[0047]
在一个具体示例中，如图8所示，连接件20包括凸台21和与凸台21连接的连接柱22，连接柱22远离凸台21的一端设有螺纹，第一固定孔112的内壁设有与连接柱22对应的螺纹。如此，通过螺纹连接使连接件20可拆卸地穿设于一个拼接板10的第一固定孔112和相邻另一个拼接板10的第二固定孔122，从而便于进行拼接板10的增减和角度调整。可选地，凸台21远离连接柱22的一面设有凹槽，以便于旋转连接件20，凹槽可以是一字槽也可以是六角槽等。
[0048]
在一个具体示例中，第二固定孔122贯穿凸起部。可选地，第二固定孔122包括第一部分1221和第二部分1222，第一部分1221的内径大于第二部分1222的内径，第一部分1221用于与凸台21配合，第二部分1222用于与连接柱22配合，凸台21呈圆柱体，第二部分1222的内径小于凸台的直径，第一部分1221的内径大于凸台21的直径。如此，连接件20在安装后其凸台21可以收容于第一部分1221，避免凸出于拼接板10表面。
[0049]
在如图1所示的具体实施例中，保温筒100由72个拼接板10和144个连接件20组成，每个拼接板10在第一侧壁11的两端分别设有一个拼接槽111，在第二侧壁12的两端分别设有一个对应的凸起部121，连接件20从保温筒的外侧穿过凸起部121的第二固定孔122插入拼接槽111的第一固定孔112，最终使72个拼接板10首尾拼接形成圆形的保温筒100。可以理解，在其他实施例中，保温筒100的拼接板10和连接件20的数量可根据需要增减。
[0050]
可以理解，每个拼接板10上的拼接槽111的数量可以是一个，每个拼接板10上的凸起部121的数量也可以是一个。例如，在如图9所示的实施例中，拼接板10的第一侧壁11的一端设有一个拼接槽111，第二侧壁的一端设有一个凸起部121。
[0051]
如图4所示，本发明一实施方式的单晶炉300，包括热场部件200和上述保温筒100，热场部件200上设有环状的装配止口201，保温筒100通过装配止口201安装于热场部件200。
[0052]
本发明的单晶炉300采用上述保温筒100，可以根据需要随意调整直径大小，以适
应单晶炉不同尺寸的热场部件200，其结构简单，仅利用拼接板10与连接件20即完成了保温筒100的组装，零部件种类精简。且调节方法便捷、高效，通过增减拼接板10与连接件20的数量，旋转拼接板10的角度，便可完成保温筒100直径的调节，操作便捷。利用多边形构成近似圆形，标准化、规格统一的零部件，能大幅降低保温筒的制作、使用与维护成本，从源头上规避了无法重复利用部件的出现，大幅降低了保温筒的制作成本、使用成本与维护成本，杜绝了因热场升级扩容而导致的保温筒浪费。
[0053]
当保温筒100的直径需要扩大时，先根据目标保温筒的直径大小、现有保温筒的直径大小和拼接板10的尺寸规格，计算出需要新增的拼接板10和连接件20的数量。然后拧松连接件20直至拼接板10相互间可顺利旋转的程度，并卸下其中的一个连接件20，从卸下连接件20处将相邻的两个拼接板10分离开来，然后将新增的拼接板10依次拼接直至所有拼接板10首尾拼接，并根据新的配套热场部件200旋转调节拼接板10，最后安装和紧固连接件20即可完成保温筒100的扩径操作。
[0054]
当保温筒100的直径需要减小时，先根据目标保温筒的直径大小、现有保温筒的直径大小和拼接板10的尺寸规格，计算出需要减少的拼接板10和连接件20的数量。然后拧松连接件20直至拼接板10相互间可顺利旋转的程度，并卸下其中的一个连接件20，从卸下连接件20处将相邻的两个拼接板10分离开来，然后将需要减少的拼接板10依次拆卸，再将剩余所有拼接板10首尾拼接，并根据新的配套热场部件200旋转调节拼接板10，最后安装和紧固连接件20即可完成保温筒100的缩径操作。
[0055]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0056]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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