专利名称：制造石英坩埚用石墨电极以及石英坩埚制造装置的制作方法
技术领域：
本实用新型大体涉及石英坩埚制造装置，具体地涉及用于电弧加热石英坩埚的石墨电极以及石英坩埚制造装置。
背景技术：
在石英坩埚的生产过程中，使用石墨电极放电产生的电弧来加热熔化石英坩埚最为常见。传统上一般使用三根石墨电极I’，每根石墨电极分别和工业供电的三相连接。开始放电前，三根石墨电极均布在石英坩埚上方，每一根石墨电极设计为整体圆柱体形状。给电后，三根电极通过旋转装置在电极端部接触，通过瞬间电流短路使电流产生，电弧也随之产生。电弧产生后，稳定一段时间后，通过石墨电极旋转装置2’，增加端部电极间间距S’，形成加热范围合适的弧光，从而加热熔化石英原料形成石英坩埚。传统石墨电极设计为整体圆柱体形状导致以下缺点:1、短路导电时，端部接触位置的石墨由于瞬间大电流冲击，很容易从电极端部上脱落下来，脱落的石墨电极落到石英坩埚内，造成黑点或者气泡等缺陷，导致坩埚质量下降甚至废弃； 2、由于端部接触位置电极间距离最近，电弧将优先在该接触位置产生。由于该接触位置仅限于石墨电极靠内侧，该部位形状无规则，形成的电弧不稳定，电流波动较大，温度控制较为困难。
实用新型内容本实用新型的目的在于，提供一种制造石英坩埚用石墨电极以及石英坩埚制造装置，以解决目前的石英坩埚制造过程中石墨电极端部容易脱落，形成的电弧不稳定，电流波动较大的技术问题。为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:一种制造石英坩埚用石墨电极，包括:圆柱形基部；以及与该圆柱形基部相连的至少部分呈圆弧形的端部；所述端部的圆弧为半径尺寸为5-20mm之间的圆形的一部分，所述圆柱形基部的直径在10-35mm之间。所述端部还包括顶端平面，该顶端平面位于端部最凸出的位置并与所述圆弧相连。所述圆弧分别与所述圆柱形基部以及顶端平面形成相切关系。另一种制造石英坩埚用石墨电极，包括:圆柱形基部；至少部分呈圆弧形的端部，所述端部的圆弧半径尺寸为5-20_之间；以及平滑连接所述圆柱形基部和圆弧形端部的圆台形过渡区，该圆台形过渡区与所述端部邻接位置的直径在10-35_之间。所述端部还包括顶端平面，该顶端平面位于端部最凸出的位置并与所述圆弧相连。[0014]所述圆弧分别与所述圆台形过渡区以及顶端平面形成相切关系。一种石英坩埚制造装置，包括一组用于加热的石墨电极和石墨电极旋转装置；所述石墨电极为如上所述的石墨电极。所述石墨电极的个数为二或三的整数倍。所述石墨电极中相邻两电极之间的距离相等。采用本实用新型的制造石英坩埚用石墨电极以及石英坩埚制造装置，电极端部采用圆弧状设计，易于脱落的端部接触位置使用前将被加工掉，所以从该位置脱落的石墨颗粒大大减少。端部的圆弧的半径大小控制在5-20mm之内，使得电流密度最高点将优先集中于端部位置的顶端，使得电流稳定；与端部邻接位置的直径控制在10-35mm之间，可以保证端部足够的电流密度此时形成间端放电。由此形成的电弧也稳定,温度控制也更加稳定。
在下文中将参照以下附图仅通过例子更具体地描述本实用新型的优选实施例:图1是现有的石英坩埚制造装置的结构示意图；图2是根据本实用新型的石英坩埚制造装置一个实施例的结构示意图；图3是图2的石英坩埚制造装置中的石墨电极的一种实施方式的结构示意图；图4是图2的石英坩埚制造装置中的石墨电极的另一种实施方式的结构示意图。在上述的各附图中，相似的附图标记应被理解为表示相同、相似或者相应的特征或功能。`
具体实施方式
本实用新型的发明人一改以往石英坩埚制造装置中的石墨电极设计为圆柱体结构，独创性地重新设计了石墨电极，将石墨电极端部设计成弧形结构。需要注意的是，在以下优选的实施例的具体描述中，将参考构成本实用新型一部分的所附的附图。所附的附图通过示例的方式示出了能够实现本实用新型的特定的实施例。示例的实施例并不旨在穷尽根据本实用新型的所有实施例。可以理解，在不偏离本实用新型的范围的前提下，可以利用其他实施例，也可以进行结构性或者逻辑性的修改。因此，以下的具体描述并非限制性的，且本实用新型的范围由所附的权利要求所限定。在以下的具体描述中，参考了所附的附图。附图构成了本实用新型的一部分，在附图中通过示例的方式示出了能够实施本实用新型的特定的实施例。就这一点而言，方向性的术语，例如“左”、“右” “顶部”、“底部”、“前”、“后”等，参考附图中描述的方向使用。因此本实用新型的实施例的部件可被置于多种不同的方向，方向性的术语是用于示例的目的而非限制性的。可以理解，在不偏离本实用新型的范围的前提下，可以利用其他实施例，也可以进行结构性或者逻辑性修改。因此，以下的具体描述并非限制性的，且本实用新型的范围由所附的权利要求所限定。
以下结合附图2-4，详细描述本实用新型的石英坩埚制造装置及其中的石墨电极的实施方式。图2示意性地描述了本实用新型的一个实施例的石英坩埚制造装置的结构。如图2所示，本实用新型的石英坩埚制造装置，包括用于加热的石墨电极I和石墨电极旋转装置2 ;所述石墨电极I数量为三个，相邻两个电极之间的距离相等。石墨电极的个数可以为二或三的整数倍。其中的石墨电极I的具体结构在图2-图3中进一步详细描述。图3是图2的石英坩埚制造装置中的石墨电极的一种实施方式的结构示意图。如图3所示，制造石英坩埚用石墨电极1，包括:圆柱形基部11 ;至少部分呈圆弧形的端部13 ；以及平滑连接所述圆柱形基部11和端部13的圆台形过渡区12。所述端部13包括两部分:一部分为圆弧部分131，另一部分为位于端部最凸出的位置的顶端平面132。从图3看，圆弧部分131为半径尺寸为5_20mm之间的圆形的一部分。圆台形过渡区12与所述端部13邻接位置的直径D在10-35_之间。所述圆弧部分131分别与所述圆台形过渡区12以及顶端平面132形成相切关系。也就是说，圆弧部分131构成顶端平面132示的线段L以及圆台形过渡区12两条斜侧边之间的相切圆。图4是图2的石英坩埚制造装置中的石墨电极的另一种实施方式的结构示意图。如图4所示，制造石英坩埚用石墨电极1，包括:圆柱形基部11 ;以及至少部分呈圆弧形的端部13，端部13与该圆柱形基部11直接相连。与图3所示实施例不同的是，本实施例中并未设置圆台形的过渡区。这是由石墨电极I的基部11的半径尺寸决定的。如果石墨电极I的基部11的半径尺寸过大，就要考虑设置过渡区了。所述端部13包括两部分:一部分为圆弧部分131，另一部分为位于端部最凸出的位置的顶端平面132。从图4看，圆弧部分131为半径尺寸为5_20mm之间的圆形的一部分。所述圆柱形基部11的直径D在10-35_之间。所述圆弧部分131分别与所述圆柱形基部11以及顶端平面132形成相切关系。也就是说，圆弧部分131构成顶端平面132显示的线段L (参阅图3)以及圆柱形基部11两条直侧边之间的相切圆。设定圆弧形端部13的半径尺寸范围在5-20mm是因为，小于5mm起不到应有的作用，大于20mm则 浪费石墨电极。直径D应该处在10_35mm之间是因为，太小浪费电极，太大电流密度达不到，该范围内的直径D可以保证端部足够的电流密度。需要说明的是，将端部13完全设置为圆弧形，即不包括顶端平面132，也是可行的。本实用新型的石墨电极端部采用圆弧状设计，易于脱落的端部接触位置使用前将被加工掉，所以从该位置脱落的石墨颗粒大大减少。由于端部位置为圆弧状设计，电流密度最高点将优先集中于端部位置的顶端，此时形成间端放电，电流稳定，形成的电弧也稳定，温度控制也更加稳定。与端部邻接位置的直径控制在10-35mm之间，可以保证端部足够的电流密度此时形成间端放电。应当理解，上述描述的实施例仅用于描述而非限制本实用新型，本领域技术人员可以理解，可以对本实用新型进行修改和变形，只要不偏离本实用新型的精神和范围。上述的修改和变形被认为是本实用新型和所附权利要求的范围。本实用新型的保护范围由所附的权利要求所限定。此外，权利要求中的任何附图标记不应被理解为对本实用新型的限制。动词“包括”和其变形不排除出现权利要求中声明以外的其他的元件或步骤。在元件或步骤之前的不定冠词“一”不排除出现多个这样的元件或步骤。
权利要求1.制造石英坩埚用石墨电极，其特征在于，包括: 圆柱形基部；以及 与该圆柱形基部相连的至少部分呈圆弧形的端部； 所述端部的圆弧为半径尺寸为5-20mm之间的圆形的一部分，所述圆柱形基部的直径在10-35_之间。
2.如权利要求1所述的制造石英坩埚用石墨电极，其特征在于，所述端部还包括顶端平面，该顶端平面位于端部最凸出的位置并与所述圆弧相连。
3.如权利要求1所述的制造石英坩埚用石墨电极，其特征在于，所述圆弧分别与所述圆柱形基部以及顶端平面形成相切关系。
4.制造石英坩埚用石墨电极，其特征在于，包括: 圆柱形基部； 至少部分呈圆弧形的端部，所述端部圆弧的半径尺寸为5-20mm之间；以及 平滑连接所述圆柱形基部和圆弧形端部的圆台形过渡区，该圆台形过渡区与所述端部邻接位置的直径在10-35mm之间。
5.如权利要求4所述的制造石英坩埚用石墨电极，其特征在于，所述端部还包括顶端平面，该顶端平面位于端部最凸出的位置并与所述圆弧相连。
6.如权利要求4所述的制造石英坩埚用石墨电极，其特征在于，所述圆弧分别与所述圆台形过渡区以及顶端平面形成相切关系。
7.石英坩埚制造装置，包括一组用于加热的石墨电极和石墨电极旋转装置；其特征在于，所述石墨电极为如权利要求1至6中任一权利要求所述的石墨电极。
8.如权利要求7所述的石英坩埚制造装置，其特征在于，所述石墨电极的个数为二或三的整数倍。
9.如权利要求7所述的石英坩埚制造装置，其特征在于，所述石墨电极中相邻两电极之间的距离相等。
专利摘要本实用新型涉及一种制造石英坩埚用石墨电极以及石英坩埚制造装置，石墨电极包括圆柱形基部；至少部分呈圆弧形的端部，端部圆弧的半径尺寸为5-20mm之间；以及平滑连接圆柱形基部和圆弧形端部的圆台形过渡区，该圆台形过渡区与所述端部邻接位置的直径在10-35mm之间。电极端部采用圆弧状设计，易于脱落的端部接触位置使用前将被加工掉，所以从该位置脱落的石墨颗粒大大减少。端部的圆弧的半径大小控制在5-20mm之内，使得电流密度最高点将优先集中于端部位置的顶端，使得电流稳定；与端部邻接位置的直径控制在10-35mm之间，可以保证端部足够的电流密度此时形成间端放电。由此形成的电弧也稳定，温度控制也更加稳定。
文档编号C03B20/00GK203112682SQ20132012569
公开日2013年8月7日 申请日期2013年3月18日 优先权日2012年11月18日
发明者李宗辉, 王璐 申请人:圣戈班研发(上海)有限公司, 圣戈班石英(锦州)有限公司