专利名称：一种可重复利用石墨夹头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种石墨夹头，特别是一种可重复利用石墨夹头。
背景技术：
如图1和图2所示，现有的石墨夹头9在设计上采用一体式结构，顶部的硅芯定位孔91和底部的电极配合孔92都加工在一个产品的上、下两个端面处。硅芯定位孔91采用台阶孔结构，目的是为了与锥磨后的硅芯端部锥磨面进行安装配合。现有的石墨夹头9在实际使用中存在着如下几项缺点。(1)石墨夹头9 一次性使用，使用后无法再回收利用，物料损耗高，增加生产成本； 石墨夹头9使用周期仅可以支持还原炉内硅料生长及收获的一个循环期，在硅料收获后破碎，并将石墨夹头9上部位的碳头料去除后，剩余的石墨夹头9无再利用的价值，随之作废弃物处理。(2)增加硅芯锥磨工序的成本并影响硅芯的日产量；石墨夹头9与硅芯装配后的接触面为上、下两个直径不等的圆环形面，而本领域中的硅芯均为横截面为四方形结构的标准件，因此，要保持与石墨夹头9的台阶孔良好配合，就需要将将原四方形硅芯的一个端部在硅芯车间的硅芯加工平台上加工成为一个锥面，这样一方面增加了硅芯锥磨的工作量，对硅芯的日产量造成制约，另一方面，由于受硅芯日产量的影响，生产出的硅芯无法满足还原车间在硅芯装炉生产时的需求量，造成硅芯锥磨还要大量外发加工，以维持还原车间生产时正常使用量的现状，额外增加了硅芯加工费用。(3)由于硅芯与石墨夹头9配合面积少，易发生配合面局部过热，产生硅芯熔断的现象，使还原炉缺相停炉，这样就需再次进行吹扫、开炉、清理、再装炉、再置换…等一系列工艺生产过程，对硅料的正常生产及公司计划的硅料产量指标造成影响。(4)受硅芯锥磨面与石墨夹头9的台阶孔加工及配合精度的影响，硅芯在被高压电流击穿点亮后，硅芯在还原炉内复杂气场的气流变化冲刷下，易使配合部位产生松动，继而出现配合面拉电弧现象，致使硅芯熔断后缺相停炉。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可重复利用石墨夹头，其还可以将横截面为四方形的硅芯紧紧卡住。本发明是这样实现的，一种可重复利用石墨夹头，用于夹紧固定硅芯，使硅芯与石墨夹头有更好的导电接触面，所述石墨夹头包括卡瓣、基座、锁紧螺母；
所述卡瓣包括一圆台状卡持部以及一固设于所述卡持部下方的连接部，所述卡持部均勻切割成四个卡片，所述四个卡片围合成一用于夹持所述硅芯的卡孔，所述连接部与所述基座上端活动连接；
所述基座为圆柱状，所述基座上端外壁加工有外螺纹；
所述锁紧螺母上端开设有一与所述卡持部外表面配合的锥形孔，所述锁紧螺母下端开设有一与所述基座上端的外螺纹连接的内螺纹孔。其中，所述硅芯和卡孔的横截面均为四方形。其中，于所述锁紧螺母下端的内螺纹孔内加工有至少一环形槽，所述环形槽的直径大于所述内螺纹孔的直径。其中，所述环形槽为广3条。其中，所述卡瓣的连接部为圆柱形，所述基座上端开设有一可容所述连接部嵌入的定位圆孔。其中，所述基座下端开设有一与所述定位圆孔贯通的连接锥孔，所述连接锥孔与一电极配合。本发明通过将卡瓣的卡持部均勻切割成四个卡片，四个卡片围合成一横截面为四方形的卡孔，该卡孔内壁可以将横截面为四方形的硅芯紧紧夹紧固定，并与硅芯表面紧密贴合，保证了卡瓣的卡持部与硅芯接触良好，解决了现有的石墨夹头因与硅芯的导电面接触不好而导致的局部过热产生溶芯、拉弧倒芯等问题。另外，通过在锁紧螺母下端的内螺纹孔内设置环形槽，在收获硅棒时，便于用破碎锤敲碎锁紧螺母的下端，从而可以方便地旋拧锁紧螺母。
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是现有技术提供的石墨夹头的示意图。图2是图1中沿A-A线的剖视图。图3是本发明实施例提供的石墨夹头的示意图。图4是本发明实施例提供的卡瓣的示意图。图5是图4中沿B-B线的剖视图。图6是图4的俯视图。图7是本发明实施例提供的基座的示意图。图8是图7中沿C-C线的剖视图。图9是本发明实施例提供的锁紧螺母的示意图。图10是图8中的沿D-D线的剖视图。
具体实施例方式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、完整地描述。如图3所示，本发明实施例提供的一种可重复利用石墨夹头1，用于夹紧固定横截面为四方形的硅芯(未示出)，防止硅芯倒伏，并使硅芯与石墨夹头1有更好的导电接触面， 该石墨夹头1包括卡瓣11、基座12、锁紧螺母13，卡瓣11、基座12和锁紧螺母13均由石墨材料制成。请一并参阅图4、5及6，所述卡瓣11包括一圆台状卡持部111以及一固设于卡持部111下方的连接部112，卡持部111上端均勻切割成四个卡片1111，即四个卡片1111底部仍留有几个毫米的高度与卡持部111连接，使四个卡片1111不至于脱离卡持部111，四个卡片1111围合成一横截面为四方形的用于夹持硅芯的卡孔1112，从而将硅芯牢牢夹持；连接部112与基座12上端活动连接，便于卡瓣11和基座12之间拆卸。请一并参阅图7及8，所述基座12为圆柱状，基座12上端外壁加工有外螺纹121。本实施例中，卡瓣11的连接部112与基座12之间具体的活动连接方式为卡瓣 11的连接部112为圆柱形，基座12上端开设有一可容连接部112嵌入的定位圆孔122，即卡瓣11的连接部112通过圆柱结构与基座12上端的定位圆孔122滑动配合，从而在收获硅棒时便于卡瓣11从基座12上取下。本实施例中，所述基座12下端开设有一与定位圆孔122贯通的连接锥孔123，连接锥孔123与一电极(未示出)配合，电极通过基座12与硅芯电连接。请参阅图9及10，所述锁紧螺母13上端开设有一与卡瓣11的卡持部111外表面配合的锥形孔131，锥形孔131可以压紧或松开卡瓣11的卡持部111 ；锁紧螺母13下端开设有一与基座12上端的外螺纹121连接的内螺纹孔132，实现锁紧螺母13与基座12之间的螺纹连接。请参阅图3，当需要将硅芯夹持固定住时，首先将硅芯插入卡瓣11的卡孔1112内， 然后旋拧锁紧螺母13使锁紧螺母沿着基座12向下运动，锁紧螺母13在向下运动的同时， 锁紧螺母13上端的锥形孔131逐渐压紧卡瓣11的四个卡片1111，四个卡片1111逐渐压紧硅芯，由于硅芯的截面也是四方形的，因此四个卡片1111与硅芯的四个面紧紧贴合固定， 使卡瓣11与硅芯之间牢牢夹紧固定。当石墨夹头1将硅芯夹紧固定之后，将石墨夹头1的基座12安放到还原炉内的电极上，然后在还原炉内进行化学气相沉积反应，在硅芯表面开始生成硅并逐渐沉积，最终生长成覆盖硅芯和石墨夹头1的硅棒。收获硅棒时，首先用破碎锤将锁紧螺母13上方的硅棒从上至下敲碎并收集起来， 然后用破碎锤将基座12和锁紧螺母13处沉积的硅料敲碎，并将锁紧螺母13下端部分敲碎掉，接下来旋拧锁紧螺母13使锁紧螺母沿着基座12向上运动，由于在沉积过程中锁紧螺母 13和卡瓣11粘结在一起了，因此，锁紧螺母13和卡瓣11 一起向上运动并最终脱离基座12， 再接着用破碎锤向下敲击卡瓣11，卡瓣11可顺利从锁紧螺母13上端的锥形孔131内脱离出来。由于卡瓣11和硅芯在沉积过程中已连成一体，且卡瓣11的四个卡片1111也连成一体，因此，卡瓣11从锁紧螺母13的锥形孔131脱离出来之后已无法再重复利用，而锁紧螺母13和基座12可以继续重复利用，从而降低了生产成本。与现有的一体式石墨夹头相比，本发明的石墨夹头1改由卡瓣11、基座12和锁紧螺母13三部分组成，除价格较低的卡瓣11不可重复利用外，基座12和锁紧螺母13可以多次循环使用，以降低生产成本。当石墨夹头1在完成第一次使用，再进行到到第二次使用时，其物料费用就低于现有的一体式石墨夹头，当循环利用超过二次以上时，物料耗用成本就可大幅降低。本实施例中，于锁紧螺母13下端的内螺纹孔132内加工有至少一环形槽133(如图10所示)，环形槽133的直径大于内螺纹孔132的直径。由于在沉积过程中，锁紧螺母13 下端和基座12连接处也沉积有硅料，导致锁紧螺母13和基座12之间连接牢固，难以旋拧锁紧螺母13，因此需要用破碎锤将锁紧螺母13下端部分敲碎掉，才便于旋拧锁紧螺母13。 本发明通过在锁紧螺母13下端设置环形槽133，便于用破碎锤敲碎锁紧螺母13下端，从而可以方便地旋拧锁紧螺母13。环形槽133 —般设置广3条，设置1条，锁紧螺母13可重复利用一次，每增加1条，锁紧螺母13可多重复利用一次。本发明的锁紧螺母13的结构设计， 还可以防止多晶硅过分沉积于锁紧螺母13与基座12之间的连接处，这样便于锁紧螺母13 与基座12之间相互容易分离，使得锁紧螺母13与基座12可以重复利用。综上所述，本发明通过将卡瓣11的卡持部111均勻切割成四个卡片1111，四个卡片1111围合成一横截面为四方形的卡孔1112，该卡孔1112可以将横截面为四方形的硅芯紧紧卡住，保证了卡瓣11的卡持部111与硅芯接触良好，解决了现有的石墨夹头因与硅芯夹持不牢而导致电流无法导通、拉弧倒芯、硅棒生长不均等问题。为了减少硅芯加工所需的时间，本发明的卡瓣11的卡孔1112设计为四方形，该卡孔1112正好将横截面为四方形的硅芯紧紧夹住，夹紧力来源于锁紧螺母13的锥形孔131 对圆台形卡持部111的压紧力，这种结构既可增加卡瓣11和硅芯结合的吻合度，又可增强卡瓣11对硅芯的法向压紧力，同时卡瓣11选择合适体积密度和抗弯强度的材料，使卡瓣11 产生塑性变形，进一步提高卡瓣11与硅芯的表面接触率，从而进一步提高卡瓣11对硅芯的夹紧程度。采用这种结构的卡瓣11，还省去了现有的硅芯夹头端的锥磨工序，而只需加工硅芯另一端与搭桥硅芯配合的锥面，一方面可提高硅芯加工的生产效率65%以上，另一方面可提高硅芯加工的成品率15%以上。另外，本发明的卡瓣11对硅芯横截面的完整性要求不高，这样可充分利用硅芯的边角料；同时，卡瓣11的卡持部111对硅芯的夹持采用四边向内夹紧结构，卡瓣11的卡持部111与硅芯的配合受力面与方形硅芯的外壁相吻合，接触面积加大，硅芯抗倒伏能力得以提高，大大减少放电腐蚀、局部高温过热及熔断硅芯的机率。如果在还原炉内多晶硅料沉积前期发生倒芯，在开炉后，应该不需要更换新的石墨夹头1，就可很容易地将硅芯从卡瓣11中取出后，继续下一步工作流程，以减少生产准备的辅助时间及物料浪费。以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种可重复利用石墨夹头，用于夹紧固定硅芯，使硅芯与石墨夹头有更好的导电接触面，其特征在于，所述石墨夹头包括卡瓣、基座、锁紧螺母；所述卡瓣包括一圆台状卡持部以及一固设于所述卡持部下方的连接部，所述卡持部上端均勻切割成四个卡片，所述四个卡片围合成一用于夹持所述硅芯的卡孔，所述连接部与所述基座上端活动连接；所述基座为圆柱状，所述基座上端外壁加工有外螺纹；所述锁紧螺母上端开设有一与所述卡持部外表面配合的锥形孔，所述锁紧螺母下端开设有一与所述基座上端的外螺纹连接的内螺纹孔。
2.根据权利要求1所述的一种可重复利用石墨夹头，其特征在于，所述硅芯和卡孔的横截面均为四方形。
3.根据权利要求1所述的一种可重复利用石墨夹头，其特征在于，于所述锁紧螺母下端的内螺纹孔内加工有至少一环形槽，所述环形槽的直径大于所述内螺纹孔的直径。
4.根据权利要求3所述的一种可重复利用石墨夹头，其特征在于，所述环形槽为广3^^ ο
5.根据权利要求广4任一项所述的一种可重复利用石墨夹头，其特征在于，所述卡瓣的连接部为圆柱形，所述基座上端开设有一可容所述连接部嵌入的定位圆孔。
6.根据权利要求5所述的一种可重复利用石墨夹头，其特征在于，所述基座下端开设有一与所述定位圆孔贯通的连接锥孔，所述连接锥孔与一电极配合。
全文摘要
本发明提供了一种可重复利用石墨夹头，用于夹紧固定硅芯，使硅芯与石墨夹头有更好的导电接触面，其包括卡瓣、基座、锁紧螺母；卡瓣包括一圆台状卡持部以及一固设于卡持部下方的连接部，卡持部上端均匀切割成四个卡片，四个卡片围合成一用于夹持硅芯的卡孔，连接部与基座上端活动连接；基座为圆柱状，基座上端外壁加工有外螺纹；锁紧螺母上端开设有一与卡持部外表面配合的锥形孔，锁紧螺母下端开设有一与基座上端的外螺纹连接的内螺纹孔。本发明的卡孔内壁可以将硅芯紧紧夹紧固定，并与硅芯表面紧密贴合，保证了卡瓣的卡持部与硅芯接触良好，解决了现有的石墨夹头因与硅芯的导电面接触不好而导致的局部过热产生熔芯、拉弧倒芯等问题。
文档编号C01B33/035GK102336407SQ20111028788
公开日2012年2月1日 申请日期2011年9月26日 优先权日2011年9月26日
发明者林青云, 聂思武, 郭晓刚 申请人:江西赛维Ldk光伏硅科技有限公司