一种多晶硅还原炉的绝缘构件的制作方法

本实用新型涉及多晶硅生产工艺设备技术领域，具体涉及一种多晶硅还原炉的绝缘构件。

背景技术：

目前，多晶硅生产主要采用在还原炉中采用高压击穿方式使硅芯成为导体，提升电流使硅芯温度快速上升，于1100℃左右的高纯硅芯上用高纯氢还原高纯三氯氢硅，生成多晶硅沉积在硅芯上，生成多晶硅棒。因此，多晶硅还原炉对电极的绝缘保护要求高。

目前国内主要采用整体式聚四氟乙烯套与陶瓷隔热环联用来对电极进行绝缘保护。

整体式结构的聚四氟乙烯套其优点是结构简单、绝缘性能好。但是，由于四氟材料耐高温性能较差，最高只能耐250℃，而炉内最高温度能达到1100℃，聚四氟乙烯套的上端靠近底盘部分因受热容易烧焦、变形，导致绝缘性能下降、电极拉弧等现象发生，需要经常更换，更换聚四氟乙烯套的操作比较复杂、费时，需要将整个电极拆掉，造成使用成本增高。特别是温度较高的电极上部，为了避免聚四氟乙烯套受热烧焦、变形，常常在聚四氟乙烯套与电极之间设置陶瓷隔热环，用于隔热，避免聚四氟乙烯套被烧焦、变形。

整体式陶瓷隔热环的隔热效果好，耐热温度高，但炉内气氛为强腐蚀性气体，进气口分布在底盘，温度低的气流不停的冲刷位于底盘上部的陶瓷环，这样长时间高温高压运行后陶瓷绝缘环容易失效，导致击穿开裂等，陶瓷环开裂后，四氟套失去了隔热保护，很快就会烧蚀，导致失去绝缘保护以及产生泄漏现象，会影响还原炉的正常运行甚至带来安全事故。

景德镇晶达新材料有限公司2015年公开了一种多晶硅还原炉电极绝缘隔热保护结构，采用带T头的两个半环组合而成的第一瓷环与第二瓷环、聚四氟乙烯套作为绝缘组件，使陶瓷材料在受热膨胀时产生的应力容易释放，因此延长了使用寿命。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术，提供了一种绝缘、隔热效果更好的一种多晶硅还原炉的绝缘构件。

本实用新型通过下述技术方案实现：一种多晶硅还原炉的绝缘构件，包括位于还原炉底盘与电极之间的第一瓷环、第二瓷环和电极绝缘套，所述第一瓷环为设置有环形凸台的两个半圆环组合而成，所述第一瓷环位于第二瓷环的上部且均套设在电极上，电极绝缘套位于第二瓷环的下部且套装在电极的下部。所述第一瓷环与第二瓷环之间设置有套设在第一瓷环外表面的密封套，所述密封套为紫铜密封圈或聚四氟乙烯套。

所述紫铜密封圈采用紫铜制备，紫铜的延展性好，且表面有一层氧化膜，在大气、海水、稀硫酸、盐酸、碱、及多种有机酸中有良好的耐蚀性。

聚四氟乙烯套是由四氟乙烯经聚合而成的高分子聚四氟乙烯制备而成的塑料，具有耐腐蚀、密封性、电绝缘性、弹性。

因此，在第一瓷环与第二瓷环之间设置延展性好紫铜密封圈或具有弹性且绝缘的聚四氟乙烯套，是第一瓷环与第二瓷环之间密封效果良好。同时，通过紫铜密封圈或聚四氟乙烯套的形变抵消第一瓷环和第二瓷环在受热膨胀时的应力，延长了绝缘构件的使用寿命。

同时，紫铜密封圈和聚四氟乙烯套对多晶硅还原炉内的强腐蚀性气体均具有良好的耐蚀性，缓解了耐腐蚀性气体对绝缘构件的迅速腐蚀。当第一瓷环或第二瓷环任一一个被腐蚀后，可通过更换第一瓷环或第二瓷环，即可再次投入使用，不影响绝缘构件中其他部件的使用。同时，当第一瓷环或第二瓷环在多晶硅还原炉运行过程中，第一瓷环或第二瓷环因为腐蚀破裂后，绝缘构件中电极绝缘套上部与电极之间任然具有剩余的一个完整的瓷环，不会电极绝缘套被迅速烧蚀，导致失去绝缘保护以及产生泄露现象，造成安全事故。

进一步地，所述紫铜密封圈包括一体成型的第一密封圈和第二密封圈，所述第一密封圈的内径与第一瓷环的外径过盈配合，所述第二密封圈的内径与电极的外径过盈配合；所述第二瓷环内表面设置有与紫铜密封圈相匹配的环形台阶。即：所述第二瓷环为一体成型的第一陶瓷环和第二陶瓷环，所述第一陶瓷环的内径与第一密封圈的外径过盈配合，所述第二陶瓷环的内径与第二密封圈的外径过盈配合。

所述第二密封圈与电极外表面贴合，由于紫铜的延展性，在还原炉运行过程，第一瓷环、第二瓷环的受热膨胀，使第二密封圈对电极与绝缘构件之间形成良好的密封效果，避免还原炉内的强腐蚀性气体从绝缘构件与电极之间的间隙进入并冲刷第一瓷环和第二瓷环，造成第一瓷环和第二瓷环被腐蚀开裂。

进一步地，所述第二瓷环的上端与第一瓷环的环形凸台下表面之间设置有第一垫片，所述第一垫片为石墨材料制备而成。

所述环形凸台的外径大于电极绝缘套的内径，因此所述第一垫片的外径大于电极绝缘套的内径，使其可以从第一瓷环的外表面延伸至覆盖第二瓷环与电极绝缘套的连接处。所述第一垫片可以防止在多晶硅还原炉运行时由于气场流动使硅粉进入绝缘瓷环和四氟套之间的间隙导致多晶硅还原炉的拉弧接地而停车，同时也阻止了高温气体进入该间隙对电极绝缘套的碳化，还阻止了还原炉中逸散出来的强腐蚀性气体从此间隙进入而对第二瓷环和第一瓷环的腐蚀，从而增加了电极绝缘套、第一瓷环、第二瓷环的使用寿命。

进一步地，所述电极的外表面具有轴向定位凸台，所述轴向定位凸台位于所述第二瓷环和电极绝缘套之间。

进一步地，所述轴向定位凸台与第二瓷环之间设置有第二垫片，所述轴向定位凸台与电极绝缘套之间设置有第三垫片，所述第一垫片和第二垫片均为石墨材料制备而成。

进一步地，所述第一瓷环上端设置有沿内表面环形延伸的环形凹槽，所述环形凹槽中设有环状的瓷环压紧件，所述瓷环压紧件为紫铜制备的紫铜圈。所述紫铜圈用于实现第一瓷环与电极之间的密封，避免气体中的硅粉和逸散的强腐蚀性气体进入第一瓷环与电极之间，造成第一瓷环的腐蚀，进而影响绝缘构件的使用寿命。

进一步地，所述紫铜圈的外侧设置有外螺纹，所述环形凹槽内侧面设置有与外螺纹螺纹配合的内螺纹，所述紫铜圈与第一瓷环螺纹连接。

进一步地，所述第一瓷环和第二瓷环为氮化硅材料或氧化铝材料制备。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本实用新型所提供的一种多晶硅还原炉的绝缘构件采用第一瓷环、第二瓷环形成双层保护，且在第一瓷环与第二瓷环之间设置具有弹性的聚四氟乙烯套或具有延展性的紫铜密封圈，使其形成密封好、绝缘效果好、隔热效果好的绝缘构件，延长了绝缘构件的使用寿命。

(2)本实用新型所提供的一种多晶硅还原炉的绝缘构件采用两段式的紫铜密封圈，对电极与绝缘构件之间形成良好的密封效果，避免还原炉内的强腐蚀性气体从绝缘构件与电极之间的间隙进入并冲刷第一瓷环和第二瓷环，造成第一瓷环和第二瓷环被腐蚀开裂。

(3)本实用新型所提供的一种多晶硅还原炉的绝缘构件还设置有采用紫铜制备的瓷环压紧件，使第一瓷环与电极之间的密封，避免气体中的硅粉和逸散的强腐蚀性气体进入第一瓷环与电极之间，造成第一瓷环的腐蚀，进而影响绝缘构件的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型实施例2结构示意图；

图3为本实用新型第一瓷环结构示意图；

图4为本实用新型实施例2中紫铜密封圈结构示意图；

其中：10—还原炉底盘，20—电极，201—轴向定位凸台，1—第一瓷环，11—环形凸台，12 —环形凹槽，12—圆孔，2—第二瓷环，21—环形台阶，3—电极绝缘套，4—密封套，41—紫铜密封圈，411—第一密封圈，412—第二密封圈，5—第一垫片，6—第二垫片，7—第三垫片，8—紫铜圈。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1

如图1、图3所示，一种多晶硅还原炉的绝缘构件，包括位于还原炉底盘10与电极20之间的第一瓷环1、第二瓷环2和电极绝缘套3，所述第一瓷环1为设置有环形凸台11的两个半圆环组合而成，所述第一瓷环1位于第二瓷环2的上部且均套设在电极20上，电极绝缘套 3位于第二瓷环2的下部且套装在电极20的下部；其特征在于：所述第一瓷环1与第二瓷环2之间设置有套设在第一瓷环1外表面的密封套4。

所述密封套4为紫铜密封圈41或聚四氟乙烯套。

所述第一瓷环1和第二瓷环2为氮化硅材料或氧化铝材料制备。所述电极绝缘套3 采用聚四氟乙烯制备。

所述紫铜密封圈41采用紫铜制备，紫铜的延展性好，且表面有一层氧化膜，在大气、海水、稀硫酸、盐酸、碱、及多种有机酸中有良好的耐蚀性。

聚四氟乙烯套是由四氟乙烯经聚合而成的高分子聚四氟乙烯制备而成的塑料，具有耐腐蚀、密封性、电绝缘性、弹性。

因此，在第一瓷环1与第二瓷环2之间设置延展性好紫铜密封圈41或具有弹性且绝缘的聚四氟乙烯套，是第一瓷环1与第二瓷环2之间密封效果良好。同时，通过紫铜密封圈 41或聚四氟乙烯套的形变抵消第一瓷环1和第二瓷环2在受热膨胀时的应力，延长了绝缘构件的使用寿命。

同时，紫铜密封圈41和聚四氟乙烯套对多晶硅还原炉内的强腐蚀性气体均具有良好的耐蚀性，缓解了耐腐蚀性气体对绝缘构件的迅速腐蚀。当第一瓷环1或第二瓷环2任一一个被腐蚀后，可通过更换第一瓷环1或第二瓷环2，即可再次投入使用，不影响绝缘构件中其他部件的使用。同时，当第一瓷环1或第二瓷环2在多晶硅还原炉运行过程中，第一瓷环 1或第二瓷环2因为腐蚀破裂后，绝缘构件中电极绝缘套3上部与电极20之间任然具有剩余的一个完整的瓷环，不会电极绝缘套3被迅速烧蚀，导致失去绝缘保护以及产生泄露现象，造成安全事故。

实施例2

本实施例是在实施例1的基础上进行改进，其改进之处在于：如图2、图4所示，所述紫铜密封圈41包括一体成型的第一密封圈411和第二密封圈412，所述第一密封圈411的内径与第一瓷环1的外径过盈配合，所述第二密封圈412的内径与电极20的外径过盈配合；所述第二瓷环2内表面设置有与紫铜密封圈41相匹配的环形台阶21。即：所述第二瓷环2为一体成型的第一陶瓷环和第二陶瓷环，所述第一陶瓷环的内径与第一密封圈411的外径过盈配合，所述第二陶瓷环的内径与第二密封圈412的外径过盈配合。

所述第二密封圈412与电极20外表面贴合，由于紫铜的延展性，在还原炉运行过程，第一瓷环1、第二瓷环2的受热膨胀，使第二密封圈412对电极20与绝缘构件之间形成良好的密封效果，避免还原炉内的强腐蚀性气体从绝缘构件与电极20之间的间隙进入并冲刷第一瓷环1和第二瓷环2，造成第一瓷环1和第二瓷环2被腐蚀开裂。

本实施例中其他部分与实施例1基本相同，故不再一一赘述。

实施例3

本实施例是在实施例1或2的基础上进行改进，其改进之处在于：所述第二瓷环2的上端与第一瓷环1的环形凸台11下表面之间设置有第一垫片5，所述第一垫片5为石墨材料制备而成。

所述环形凸台11的外径大于电极绝缘套3的内径，因此所述第一垫片5的外径大于电极绝缘套3的内径，使其可以从第一瓷环1的外表面延伸至覆盖第二瓷环2与电极绝缘套 3的连接处。所述第一垫片5可以防止在多晶硅还原炉运行时由于气场流动使硅粉进入绝缘瓷环和四氟套之间的间隙导致多晶硅还原炉的拉弧接地而停车，同时也阻止了高温气体进入该间隙对电极绝缘套3的碳化，还阻止了还原炉中逸散出来的强腐蚀性气体从此间隙进入而对第二瓷环2和第一瓷环1的腐蚀，从而增加了电极绝缘套3、第一瓷环1、第二瓷环2的使用寿命。

本实施例中其他部分与实施例1或2基本相同，故不再一一赘述。

实施例4

本实施例是在实施例3基础上进行改进，其改进之处在于：所述电极20的外表面具有轴向定位凸台201，所述轴向定位凸台201位于所述第二瓷环2和电极绝缘套3之间。

所述轴向定位凸台201与第二瓷环2之间设置有第二垫片6，所述轴向定位凸台201 与电极绝缘套3之间设置有第三垫片7，所述第一垫片5和第二垫片6均为石墨材料制备而成。

本实施例中其他部分与实施例3基本相同，故不再一一赘述。

实施例5

本实施例是在实施例1～4任意实施例的基础上进行改进，其改进之处在于：如图3所示，所述第一瓷环1上端设置有沿内表面环形延伸的环形凹槽12，所述环形凹槽12中设有环状的瓷环压紧件，所述瓷环压紧件为紫铜制备的紫铜圈8。所述紫铜圈8用于实现第一瓷环1与电极20之间的密封，避免气体中的硅粉和逸散的强腐蚀性气体进入第一瓷环1与电极20之间，造成第一瓷环1的腐蚀，进而影响绝缘构件的使用寿命。

所述紫铜圈8的外侧设置有外螺纹，所述环形凹槽12内侧面设置有与外螺纹螺纹配合的内螺纹，所述紫铜圈8与第一瓷环1螺纹连接。

本实施例中其他部分与实施例1～4中任意实施例基本相同，故不再一一赘述。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。