本申请涉及泡生法蓝宝石单晶生长装置技术领域，尤其涉及一种复合式侧保温屏。
背景技术：
蓝宝石(α-al2o3)是最早被人工合成的高熔点晶体材料之一，也是最早被工业化生产的晶体材料之一。蓝宝石具有熔点高(2045℃)、导热好、硬度高、强度高、电绝缘性好、耐强酸强碱腐蚀、透光波段宽等特点，被广泛用于手机屏幕、镜面等民用设备，并被应用于导弹整流罩、直升机轴等军工企业。蓝宝石晶体生长有多种方法，目前商家普遍采用的方法为泡生法。
蓝宝石晶体采用泡生法生长，泡生法用装置为真空系统、籽晶杆、坩埚、热场系统等部分组成的一个较为密闭的几何腔体，为蓝宝石提供在2000℃以上的最佳长晶环境。热场系统是影响蓝宝石晶体生长的重要因素，现有热场系统中的侧保温屏结构如附图1所示，最内侧为钨桶，厚度为6～10mm，或者钨板桶，采用3mm厚的4片钨板铆接组成；外层为5～6组钼屏集合组立，每组有4～5层钼屏构成，共有20～25层钼屏。侧保温屏作为形成热场系统轴向和底部径向梯度的基础组成部件，同时也是承担节能降耗的最基础部件，随着晶体重量逐步增大，目前已达到150kg以上，若仅按照质量比例将原侧保温屏直接放大，并不能满足晶体生长环境所需的更高要求，主要表现在以下几个方面：
(1)侧保温屏直接放大尺寸，钨桶直径增加，加工难度急剧升高，从而导致长晶成本的急剧增加；(2)钨桶直径增大，易产生变形，导致热场稳定性变差；(3)钨桶直径增大，导热性增强，长晶能耗增加，经济型变差；(4)钨桶直径增大，侧保温屏重量急剧增加，增大吊装难度；(5)侧保温屏直接放大尺寸，钨板、钼屏的薄板材料消耗增大，侧保温屏成本提高。基于此，有必要开发一种能同时满足蓝宝石长晶要求、经济性好、成本低、方便安装的蓝宝石长晶用的侧保温屏。
技术实现要素：
本申请提供了一种复合式侧保温屏，以解决蓝宝石晶体生长重量较大时，现有泡生法用装置热场稳定性差、经济性差、成本增大、拆装不易的问题。
一种复合式侧保温屏，包括：所述侧保温屏为圆环筒体结构，从内到外依次为内筒、中间保温层、外筒，所述中间保温层的内、外壁分别与所述内筒的外壁和所述外筒的内壁紧密贴合；
所述内筒由多层内圆环体组成，每层所述内圆环体为多块氧化锆砂砖拼接组成的一个完整圆环；所述外筒由多层外圆环体组成，每层所述外圆环体为多块氧化铝空心球砖拼接组成的一个完整圆环；
所述中间保温层由多层中圆环体组成，每层所述中圆环体由多块氧化锆纤维砖拼接组成；或者，所述中间保温层由多组钼屏组成，所述钼屏为筒体结构，从内到外依次排列；
所述氧化锆砂砖、氧化锆纤维砖、氧化铝空心球砖均为扇形结构。
可选的，每块所述氧化锆砂砖、氧化锆纤维砖、氧化铝空心球砖上均设有卡接部，分布在三个侧壁或四个侧壁上，其中，所述卡接部包括相匹配的卡接凹槽、卡接凸起；每个所述侧壁上设有所述卡接凹槽、卡接凸起中的任意一种，每种的数量至少为一个。
可选的，所述中间保温层为5～10组钼屏组件，每相邻两层所述钼屏组件通过u型钼片间隔，相邻两层所述钼屏间隙为3～5mm。
可选的，所述内筒包括8～10层所述内圆环体，每层所述内圆环体包括8～10块所述氧化锆砂砖。
可选的，所述外筒包括8～10层所述外圆环体，每层所述外圆环体包括8～12块所述氧化铝空心球砖。
可选的，所述中间保温层包括8～10层所述中圆环体，每层所述中圆环体包括8～10块所述氧化锆纤维砖。
可选的，所述卡接凹槽和卡接凸起为相互匹配的圆弧形、三角形、直方形结构中的一种。
本申请提供的技术方案包括以下有益技术效果：
与现有技术相比，本申请提供的一种复合式侧保温屏，包括由氧化锆砂砖组成的内筒、氧化锆纤维砖或钼屏组成的中间保温层、氧化铝空心球砖组成的外筒，中间保温层与内筒、外筒紧密贴合，共同形成具有保温、隔热效果的复合式侧保温屏。内筒由多层氧化锆拼接组成，氧化锆砂砖的三个或四个侧壁上设有卡接部，每相邻两块氧化锆砂砖通过卡接部的卡接凹槽和卡接凸起连接，由氧化铝空心球砖组成的外筒采用同样的道理。中间保温层采用氧化锆纤维砖或者钼屏组成。氧化锆砂砖保温性能好，使用周期长，成本低，便于安装；氧化锆纤维砖或钼屏可降低热场体系中的温度，保护外层氧化铝空心球砖；氧化铝空心球砖价格便宜，保温性能好。通过本申请提供的复合式侧保温屏，热场稳定性好，可降低单位长晶成本，节约能耗，延长单晶炉使用寿命，方便安装，具有一定的社会效益。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，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，对于本领域普通技术人员而言，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为本申请实施例提供的现有单晶炉侧保温屏结构示意图。
图2为本申请实施例提供的一种复合式侧保温屏结构示意图。
图3为本申请实施例提供的卡接示意图。
图4为本申请实施例提供的u型钼片结构示意图。
附图标记说明：1、内筒；2、中间保温层；3、外筒；4、卡接部；401、卡接凸起；402、卡接凹槽。
具体实施方式
请参考附图2，该图示出了本申请实施例提供的一种复合式侧保温屏的整体结构。
本申请实施例提供的一种复合式侧保温屏，侧保温屏为圆环筒体结构，从内到外依次为内筒1、中间保温层2、外筒3，中间保温层2的内、外壁分别与内筒1的外壁和外筒3的内壁紧密贴合。
其中，内筒1由多层内圆环体组成，每层内圆环体为多块氧化锆砂砖拼接组成的一个完整圆环；外筒3由多层外圆环体组成，每层外圆环体为多块氧化铝空心球砖拼接组成的一个完整圆环。
中间保温层2由多层中圆环体组成，每层中圆环体由多块氧化锆纤维砖拼接组成；或者，中间保温层2由多组钼屏组成，钼屏为筒体结构，从内到外依次排列。
氧化锆砂砖、氧化锆纤维砖、氧化铝空心球砖均为扇形结构。
在高度方向上，内筒1由多层内圆环体组成。每层内圆环体由多块氧化锆砂砖拼接组成，每相邻两层的内圆环体同样通过氧化锆砂砖拼接在一起。如图3所示，为相邻的氧化锆砂砖卡接示意图，多块氧化锆砂砖错缝拼接，一方面，能使内筒1的结构稳定，并在使用过程中，如果某块氧化锆砂砖损坏，可单独进行替换，不必内筒1整体替换，节约成本；另一方面，拼接可以减少内筒1整体的空隙面积，减少由空隙带来的热量损失，从而达到保温效果，便于蓝宝石晶体的生长。
外筒3采用同样的方式。
内筒1的内径为580～650mm，每块氧化锆砂砖的厚度为30～50mm，内筒1总高度为800～1000mm。氧化锆砂砖结构如图3所示，相邻的两块氧化锆砂砖的侧壁表现为一个具有卡接凹槽402，另一个具有卡接凸起401，两者共同作用实现氧化锆砂砖的拼接。
中间保温层2有两种方式，可以采用氧化锆材料制作成的氧化锆纤维砖堆砌而成，形成多层中圆环体，每层中圆环体由多块氧化锆纤维砖拼接而成，与内筒1、外筒3采用同样的方式。其中，卡接方式如图3所示，氧化锆纤维砖的结构、连接方式均与氧化锆砂砖相类似。
需要说明的是，每块氧化锆纤维砖的高度不同于氧化锆砂砖和氧化铝空心球砖的高度，并且，每层内圆环体、中圆环体、外圆环体三者的拼接缝隙相互错位，以减少空隙带来的热量损失，达到保温效果。
由氧化锆材料制成的氧化锆砂砖和氧化锆纤维砖，耐高温，导热系数小，可充分满足蓝宝石晶体溶体2045℃的温度保温要求，同时，氧化锆砂砖、氧化锆纤维砖的热胀冷缩性能好，机械性能好，不易变形，使用周期长。
中间保温层2也可以选用多组钼屏组成，单组钼屏为一个筒状结构，多组钼屏从内到外依次排列，每两组钼屏之间留有一定间隙，其中，钼屏厚度不小于0.3mm。
中间保温层2的设置是为了使传递到外筒3的温度降低至1200℃以下，以保护外层氧化铝空心球砖的安全使用。
氧化锆纤维砖的厚度一般与多组钼屏的厚度一致。热量以辐射的方式经过多组钼屏后，温度逐渐衰减，对于氧化锆纤维砖可通过控制氧化锆纤维砖的孔隙率等达到同样的效果。
外筒3的内径为594～698mm，氧化铝空心球砖的厚度为50～70mm。氧化铝空心球砖的拼接方式、结构与氧化锆的结构类似，如图3所示。氧化铝空心球砖成本低，保温效果好，便于拆装。
氧化锆砂砖、氧化锆纤维砖、氧化铝空心球砖均为扇形结构，便于拼接成筒状的侧保温屏。
本申请实施例提供的复合式侧保温屏，包括由氧化锆砂砖组成的内筒1、氧化锆纤维砖或钼屏组成的中间保温层2、氧化铝空心球砖组成的外筒3，三者从内到外依次布置，中间保温层与内筒1、外筒3紧密贴合，共同形成具有保温、隔热效果的复合式侧保温屏。内筒1由多层氧化锆拼接组成，由氧化铝空心球砖组的外筒3采用同样的道理。中间保温层2采用氧化锆纤维砖或者钼屏组成。
氧化锆材料在金属氧化物中，导热系数较小，由氧化锆材料制作的氧化锆砂砖或氧化锆纤维砖具有良好的保温性能和机械性能，并且在高温状态下，稳定性好，不易发生挥发、变形，延长了使用周期。氧化锆纤维砖或钼屏可降低由内筒1传递到外筒3的温度，保护外层氧化铝空心球砖；氧化铝空心球砖价格便宜，保温性能好。
本申请实施例提供的复合式侧保温屏，热场稳定性好，具有良好抗变形能力，氧化锆、氧化铝成本低，降低了蓝宝石长晶设备的成本，满足经济性要求；良好的保温性能可节约能耗，使蓝宝石长晶能耗至少降低30％，同时延长单晶炉使用寿命，热场使用寿命从当前的10～15炉提升到25～30炉；拼接的方式使得侧保温屏的安装方便，局部损坏后只需局部更换，节约设备维修成本，具有一定的社会效益。
需要说明的是，本申请实施例提供的侧保温屏能适用于蓝宝石晶体生长达到150～260kg所需的热场，当蓝宝石晶体重量大于260kg后，可按照工艺条件扩大侧保温屏的尺寸，以满足条件。
可选的，每块氧化锆砂砖、氧化锆纤维砖、氧化铝空心球砖上均设有卡接部4，分布在三个侧壁或四个侧壁上，其中，卡接部4包括相匹配的卡接凹槽402、卡接凸起401；每个侧壁上设有卡接凹槽402、卡接凸起401中的任意一种，每种的数量至少为一个。
氧化锆砂砖、氧化锆纤维砖、氧化铝空心球砖，这三种砖型均采用拼接方式通过卡接部4连接在一起。位于底部和最上部的砖只需三个侧壁上设置卡接部4。卡接部4包括卡接凹槽402、卡接凸起401，侧壁上一般只设置卡接凹槽402或者卡接凸起401，如此，可简化制作工艺，提高工作效率。如图3所示，每个侧壁上设置一个卡接凹槽402或卡接凸起401，但并不限定只采用这一种方式。
可选的，中间保温层2为5～10组钼屏组件，每相邻两层钼屏组件通过u型钼片间隔，相邻两层钼屏间隙为3～5mm。
中间保温层2为5～10组钼屏组件，钼屏厚度不小于0.3mm，在高温情况下，热量通过热辐射方式传播热量，在相邻两层钼屏组件设置一定3～5mm的间隔，可保证热量传递到外筒3处时，衰减后的热量温度达到1200℃以下，保证氧化铝空心球砖的正常使用。
u型钼片的结构如图4所示，每相邻两组钼屏组件之间至少设置两个u型钼片，相互对称设置在筒体的两侧；采用其他数量时，也采用均匀布置的方式。
可选的，内筒1包括8～10层内圆环体，每层内圆环体包括8～10块氧化锆砂砖。
在高度方向上，内筒1由多层内圆环体组成，每层内圆环体的高度为80～125mm，这个高度也是氧化锆砂砖的高度，内圆环体由8～10块氧化锆砂砖组成，每块氧化锆砂砖的弧长为58π～81πmm，高度为80～125mm，厚度为30～50mm。
可选的，外筒3包括8～10层外圆环体，每层外圆环体包括8～12块氧化铝空心球砖。
在高度方向上，外筒3由多层外圆环体组成，每层外圆环体的高度为80～125mm，这个高度也是氧化铝空心球砖的高度，外圆环体由8～12块氧化铝空心球砖组成，每块氧化铝空心球砖的弧长为49.5π～87πmm，高度为80～125mm，厚度为50～70mm。
可选的，中间保温层2包括8～10层中圆环体，每层中圆环体包括8～10块氧化锆纤维砖。
在高度方向上，当中间保温层2由氧化锆纤维砖组成时，采用如内筒1或外筒3同样的拼接方式。中圆环体的内径为610～700mm，氧化锆纤维砖的弧长为61π～88πmm，高度为80～125mm，厚度为14～48mm。
需要说明的是，氧化锆砂砖、氧化锆纤维砖、氧化铝空心球砖的弧长过小，会延长侧保温屏的拼接时间，降低工作效率；弧长过大，增大了烧制难度，烧结后的砖容易发生开裂现象。
可选的，卡接凹槽402和卡接凸起401为相互匹配的圆弧形、三角形、直方形结构中的一种。
如图3所示，卡接凹槽402和卡接凸起401采用圆弧形结构，也可以设置为三角形、直方形等结构，主要用于固定相邻两块氧化锆砂砖、氧化锆纤维砖、氧化铝空心球砖，保证内筒1、外筒3、中间保温层2结构的稳定性。
本申请实施例提供的一种复合式侧保温屏，能够降低蓝宝石晶体长晶能耗，节能至少30％以上，由氧化锆砂砖、氧化锆纤维砖或钼屏、氧化铝空心球砖制作的侧保温屏，制作成本低，使用寿命长，可更换局部有损坏的部位，不必整体替换，降低了维修成本。在高温情况下，热场稳定，机械性能好，保温性能好，结构稳定不易变形，具有良好的社会效益。
需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。