[实用新型]单晶炉同心水冷电极

说明书

技术领域

本实用新型涉及单晶炉，具体指由铜管构成的单晶炉水冷电极。

背景技术

单晶炉是人工生长晶体的设备，它由许多单元组成，如炉膛、炉架、加热单元、提拉单元、旋转单元、控制单元和称重单元等。其中加热单元为感应加热线圈通过中频加热方式加热，感应加热线圈的两电极采用铜管。而目前作为感应加热线圈电极的两根铜管大多都是平行设置的，其中一根铜管两端分别接感应加热线圈的一端和电源正极，另一根铜管两端分别接感应加热线圈的另一端和电源负极，见图1和图2。为了防止电极温度过高而过早损坏，在铜管内引入有冷却水，冷却水从作为电极的其中一根铜管进入，通过加热线圈(为扁形铜管，图上未画出，实际位于图1左端)后从作为电极的另一根铜管出来，故两铜管又称水冷电极。图中实线直箭头为水流方向，虚线直箭头为电流方向，L₁和L₂为两铜管的自感磁场。从图1可以看出，目前的布置方式会造成两根铜管自感磁场严重叠加，感应加热电源在两铜管上存在相当一部分功率损失，造成能量的严重浪费；更严重的是导致电极周围的炉膛发热严重，甚至引起炉膛内温场变化不均从而影响晶体质量。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的是提供一种能有效降低两铜管电极间自感叠加量的单晶炉同心水冷电极。

本实用新型的技术方案是这样实现的：单晶炉同心水冷电极，包括作为电极的两铜管，其中一根铜管套在另一根铜管上，套在外面的铜管为外铜管，套在里面的铜管为内铜管，外铜管和内铜管之间设有绝缘密封套；所述外铜管为两端封闭的双层结构，两层之间形成环状的冷却水通道，在外铜管外壁上设有与冷却水通道连通的进水铜管和出水铜管。

进一步地，为了将外铜管和内铜管在绝缘的前提下固定为一个整体以便于安装，本实用新型在内铜管上(焊接)固定有定位螺母，所述绝缘密封套一端与定位螺母螺纹连接，在绝缘密封套另一端螺纹连接有锁紧螺母，在绝缘密封套上靠近定位螺母一端设有定位凸盘，锁紧螺母将外铜管锁紧于定位凸盘和锁紧螺母之间。

更进一步地，在外铜管上套设有与单晶炉炉壁固定连接的绝缘法兰，绝缘法兰通过金属法兰与外铜管固定，金属法兰套在外铜管上并与外铜管焊接固定。本结构既保证了与单晶炉炉壁固定时可靠的绝缘，又保证了连接的可靠性。

本实用新型结构简单，由于电源的输入和输出管路同心，两根管路产生的磁场也同心，故同心水冷电极能有效的降低两铜管间的自感叠加量，有效抑制电极周围磁场与四周炉体的感应发热，减小能量浪费。同时，由于避免了局部发热现象，炉膛内温场均匀，从而更利于提高晶体质量。由此可见，同心水冷电极比传统电极在技术上更有优势，也更具备实用价值。

附图说明

图1-现有技术结构示意图；

图2-图1侧视图；

图3-本实用新型结构示意图；

图4-图3侧视图。

其中，1-外铜管；2-内铜管；3-绝缘密封套；4-冷却水通道；5-进水铜管；6-出水铜管；7-定位螺母；8-锁紧螺母；9-定位凸盘；10-绝缘法兰；11-金属法兰；12-密封圈。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

参见图3和图4，从图上可以看出，本实用新型单晶炉同心水冷电极，包括作为电极的两铜管，其中一根铜管套在另一根铜管上，套在外面的铜管为外铜管1，套在里面的铜管为内铜管2，外铜管1和内铜管2之间设有绝缘密封套3，即绝缘密封套3套在内铜管2上，外铜管1再套在绝缘密封套3上。所述外铜管1为两端封闭的双层结构，两层之间形成环状的冷却水通道4，在外铜管1外壁上设有与冷却水通道4连通的进水铜管5和出水铜管6。本实用新型加热线圈两端分别接外铜管上的进水铜管和内铜管靠近进水铜管那一端(即图示左端)，感应加热电源两端分别接外铜管上的出水铜管和内铜管靠近出水铜管那一端(即图示右端)。

进一步地，为了将外铜管和内铜管在绝缘的前提下固定为一个整体以便于安装，本实用新型在内铜管2上固定有定位螺母7，定位螺母7为金属材质，与内铜管2焊接固定。所述绝缘密封套3一端设有外螺纹并通过该外螺纹与定位螺母7螺纹连接，在绝缘密封套3另一端也设有外螺纹并通过该外螺纹连接有锁紧螺母8，在绝缘密封套3上靠近定位螺母一端设有定位凸盘9，锁紧螺母8将外铜管1锁紧于定位凸盘9和锁紧螺母8之间。为了保证良好的绝缘效果，本实用新型锁紧螺母8为绝缘材质。