坩埚托杆和单晶炉的制作方法

1.本实用新型涉及单晶硅制造设备技术领域，特别是涉及坩埚托杆和单晶炉。


背景技术：

2.随着太阳能光伏行业的飞速发展，对太阳能电池的质量及成本提出了新的要求。单晶硅是一种制备太阳能电池的主要材料，具有较高的光电转换效率。
3.单晶硅主要采用直拉单晶制造法生成，单晶炉是这种生产工艺的主要设备。单晶炉包括用于容纳硅块的坩埚和用于支撑、旋转坩埚的坩埚托杆。在生产单晶硅的过程中，首先将硅块放置在坩埚中，在单晶炉内加温融化，然后将棒状籽晶浸入液体中。在合适的温度下，液体中的硅原子会在固液交界面上形成规则的结晶，成为单晶体。然后通过坩埚托杆带动坩埚升降、旋转，使得棒状籽晶旋转向上提升，液体中的硅原子就会在前面形成的单晶体上继续结晶，形成单晶硅锭。
4.坩埚托杆包括相互连接的托盘和托杆轴，托盘用于与坩埚连接，托杆轴用于与驱动装置连接，驱动装置通过坩埚托杆驱动坩埚旋转、升降运动。对于可拆卸连接的托盘和托杆轴，在连接、拆卸托盘和托杆轴时，容易发生配件丢失的情况。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对托盘和托杆轴的安装拆卸问题，提供一种坩埚托杆和单晶炉。
6.一种坩埚托杆，包括：
7.托盘，所述托盘用于与坩埚连接；
8.托杆轴，所述托杆轴包括第一连接段，所述托盘套设在所述第一连接段上，所述托杆轴的轴向与所述托盘垂直设置，所述托杆轴用于与驱动装置连接，所述驱动装置能够带动所述托杆轴沿其轴向上下移动或旋转运动；
9.第一固定件，所述第一连接段上面向所述托盘的侧面设有第一凹槽，所述托盘上面向所述第一连接段的侧面设有第二凹槽，所述第一凹槽与所述第二凹槽相对设置，所述第一凹槽与所述第二凹槽组成第一安装孔，所述第一凹槽的宽度方向沿所述第一连接段的周向设置，所述第一凹槽上面向所述第二凹槽的一侧设有第一开口，所述第一开口的宽度小于所述第一凹槽的最大宽度，所述第一固定件的形状与所述第一安装孔的形状相适应，所述第一固定件能够沿所述托杆轴的轴向插入所述第一安装孔中。
10.上述的坩埚托杆，托盘和托杆轴通过第一固定件连接，使得托盘和托杆轴在径向上的相对位置保持不变，从而驱动装置可以通过坩埚托杆带动坩埚沿其轴向上下移动或旋转运动。在安装托杆轴与托盘时，可以先将托盘套设在托杆轴上，再将第一固定件插入第一安装孔中。在拆卸托杆轴和托盘时，先将托盘从托杆轴上取出，再将第一固定件沿托杆轴的轴向取出。由于第一开口的宽度小于第一凹槽的最大宽度，第一固定件的形状与所述第一安装孔的形状相适应，托盘取出后第一固定件的部分可以卡接在第一凹槽中，第一固定件不会沿托杆轴的径向脱离第一连接段，只能沿托杆轴的轴向取出。因此能够避免坩埚托杆
拆卸过程中第一固定件脱落丢失，导致需要更换整个坩埚托杆，有效节约运行维护成本。
11.在其中一个实施例中，所述第一凹槽为圆柱形凹槽，所述第一凹槽的轴向与所述托杆轴的轴向平行设置，所述第一凹槽垂直于所述托杆轴轴向的截面形状为缺口圆形，所述第一开口的宽度小于所述第一凹槽的直径。
12.在其中一个实施例中，所述第二凹槽的轴向与所述托杆轴的轴向平行设置，所述第二凹槽垂直于所述托杆轴轴向的截面形状为方形，所述第二凹槽的宽度方向沿所述托盘的周向设置，所述第二凹槽的宽度与所述第一开口的宽度相等。
13.在其中一个实施例中，所述托盘面向所述坩埚的端面上设有第三凹槽，所述第三凹槽用于与所述坩埚的底部配合连接，所述第一安装孔设于所述第三凹槽的底壁。
14.在其中一个实施例中，所述坩埚托杆还包括第二固定件，所述托杆轴上面向所述托盘的端面设有第一通孔，所述托杆轴内部设有第二安装孔，所述第一通孔与所述第二安装孔同轴连通，所述第二安装孔位于所述第一通孔远离所述托盘的一侧，所述第二固定件通过所述第一通孔进入所述第二安装孔中，且穿过所述第二安装孔与所述驱动装置连接。
15.在其中一个实施例中，所述托杆轴的侧壁上设有与外部连通的透气孔，所述透气孔与所述第一通孔连通，所述第一通孔内设有保温件。
16.在其中一个实施例中，所述托杆轴还包括第二连接段，所述第一连接段上远离所述托盘的一端与所述第二连接段连接，所述第二连接段的直径大于所述第一连接段的直径，所述第一通孔位于所述第一连接段和所述第二连接段内。
17.在其中一个实施例中，所述托杆轴还包括第三连接段，所述第二连接段上远离所述第一连接段的一端与所述第三连接段连接，所述第二安装孔设置在所述第三连接段内，所述第三连接段的外径沿远离所述第二连接段的方向逐渐变小，形成锥形连接段，所述第三连接段用于与所述驱动装置配合连接。
18.在其中一个实施例中，所述第一连接段与所述托盘螺纹连接。
19.一种单晶炉，包括坩埚、驱动装置和所述的坩埚托杆，所述坩埚托杆的托盘与所述坩埚连接，所述坩埚托杆的托杆轴与所述驱动装置连接。
20.上述的单晶炉，包括坩埚，驱动装置和坩埚托杆。其中托盘和托杆轴通过第一固定件连接，使得托盘和托杆轴在径向上的相对位置保持不变，从而驱动装置可以通过坩埚托杆带动坩埚沿其轴向上下移动或旋转运动。在安装托杆轴与托盘时，可以先将托盘套设在托杆轴上，再将第一固定件插入第一安装孔中。在拆卸托杆轴和托盘时，先将托盘从托杆轴上取出，再将第一固定件沿托杆轴的轴向取出。由于第一开口的宽度小于第一凹槽的最大宽度，第一固定件的形状与所述第一安装孔的形状相适应，托盘取出后第一固定件的部分可以卡接在第一凹槽中，第一固定件不会沿托杆轴的径向脱离第一连接段，只能沿托杆轴的轴向取出。因此能够避免坩埚托杆拆卸过程中第一固定件脱落丢失，导致需要更换整个坩埚托杆，有效节约运行维护成本。
附图说明
21.图1为一实施例中坩埚托杆的结构示意图；
22.图2为一实施例中坩埚托杆的剖视图；
23.图3为一实施例中托杆轴的剖视图；
24.图4为一实施例中托杆轴的俯视图；
25.图5为一实施例中托盘的俯视图；
26.图6为一实施例中托杆轴的局部放大图；
27.图7为一实施例中托盘的局部放大图；
28.图8为一实施例中第一固定件的结构示意图；
29.图9为一实施例中单晶炉的结构示意图。
30.附图标号：100、单晶炉；10、坩埚；20、坩埚托杆；21、托盘；22、托杆轴；221、第一连接段；222、第二连接段；223、第三连接段；224、第一通孔； 225、第二安装孔；226、透气孔；23、第一固定件；24、第一安装孔；241、第一凹槽；242、第二凹槽；25、第三凹槽；30、加热件；40、加热支撑件；50、保温筒；60、导流筒；70、压片。
具体实施方式
31.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
32.下面结合图例对一些实施例中的坩埚托杆20和单晶炉100进行具体描述。
33.如图1至图7所示，在一实施例中，提供了一种坩埚托杆20，包括托盘21，托杆轴22和第一固定件23；
34.其中，托盘21用于与坩埚10连接；托杆轴22包括第一连接段221，托盘 21套设在第一连接段221上，托杆轴22的轴向与托盘21垂直设置，托杆轴22 用于与驱动装置连接，驱动装置能够带动托杆轴22沿其轴向上下移动或旋转运动；第一连接段221上面向托盘21的侧面设有第一凹槽241，托盘21上面向第一连接段221的侧面设有第二凹槽242，第一凹槽241与第二凹槽242相对设置，第一凹槽241与第二凹槽242组成第一安装孔24，第一凹槽241的宽度方向沿第一连接段221的周向设置，第一凹槽241上面向第二凹槽242的一侧设有第一开口，第一开口的宽度小于第一凹槽241的最大宽度，第一固定件23的形状与第一安装孔24的形状相适应，第一固定件23能够沿托杆轴22的轴向插入第一安装孔24中。
35.上述的坩埚托杆20，托盘21和托杆轴22通过第一固定件23连接，使得托盘21和托杆轴22在径向上的相对位置保持不变，从而驱动装置可以通过坩埚托杆20带动坩埚10沿其轴向上下移动或旋转运动。在安装托杆轴22与托盘21 时，可以先将托盘21套设在托杆轴22上，再将第一固定件23插入第一安装孔 24中。在拆卸托杆轴22和托盘21时，先将托盘21从托杆轴22上取出，再将第一固定件23沿托杆轴22的轴向取出。由于第一开口的宽度小于第一凹槽241 的最大宽度，第一固定件23的形状与第一安装孔24的形状相适应，托盘21取出后，部分的第一固定件23可以卡接在第一凹槽241中，第一固定件23不会沿托杆轴22的径向脱离第一连接段221，只能沿托杆轴22的轴向取出。因此能够避免拆卸过程中第一固定件23脱落丢失，导致需要更换整个坩埚托杆20，有效节约运行维护成本。
36.同时，由于托杆轴22和托盘21上分别设置第一凹槽241和第二凹槽242，只需要设置第一固定件23的部分形状与第一凹槽241的形状相适应，第一固定件23的其他部分形状
与第二凹槽242的形状相适应，就能完成任意托杆轴22 和托盘21的连接安装。因此，托杆轴22与托盘21不需要一一匹配，可以将托盘21和托杆轴22作为两个零件分开包装，分开运输，节省包装运输成本，组装方便可靠。并且，托盘21和托杆轴22之间具有可替换性，有利于节约运行维护成本。
37.在本具体实施例中，托盘21为圆形托盘，托杆轴22与托盘21同轴设置，有利于将托盘21和坩埚10的重量均匀分布到托杆轴上，防止托盘21和坩埚10 受力不均而倾覆。
38.具体地，如图4和图6所示，在一实施例中，第一凹槽241的轴向与托杆轴22的轴向平行设置，第一凹槽241垂直于托杆轴22轴向的截面形状为缺口圆形，第一开口的宽度小于第一凹槽241的直径。在本具体实施例中，第一凹槽241的截面形状可以为四分之三圆、三分之二圆，只要第一凹槽241的截面形状大于半圆小于整圆，使得第一凹槽241具有与第二凹槽242连通的第一开口，此时第一开口的宽度必然小于第一凹槽241的最大宽度，即第一开口的宽度必然小于第一凹槽241的直径。
39.具体地，如图5和图7所示，在一实施例中，第二凹槽242的轴向与托杆轴22的轴向平行设置，第二凹槽242垂直于所述托杆轴22轴向的截面形状为方形，第二凹槽242的宽度方向沿托盘21的周向设置，第二凹槽242的宽度与第一开口的宽度相等。
40.在本具体实施例中，第二凹槽242上远离第一开口的一侧设置半圆柱形凹槽，即第二凹槽242垂直于托杆轴22轴向的截面形状为方形与半圆的直径拼接形成的组合形状，方形的宽度等于半圆的直径，第一开口的宽度等于方形的宽度。
41.具体地，如图1和图5所示，在一实施例中，第一固定件23设有多个，多个第一固定件23沿第一连接段221的周向均匀间隔分布。第一安装孔24设有多个，第一安装孔24与第一固定件23一一对应。
42.在本具体实施例中，第一固定件23设有三个，三个第一固定件23均匀分布在圆心位于托杆轴22的轴心上的圆周上。
43.具体地，如图1和图5所示，在一实施例中，托盘21面向坩埚10的端面上设有第三凹槽25，第三凹槽25用于与坩埚10的底部配合连接，第一安装孔 24设于第三凹槽25的底壁。
44.具体地，如图3所示，在一实施例中，坩埚托杆20还包括第二固定件，托杆轴22上面向托盘21的端面设有第一通孔224，托杆轴22内部设有第二安装孔225，第一通孔224与第二安装孔225同轴连通，第二安装孔225位于第一通孔224远离托盘21的一侧，第二固定件通过第一通孔224进入第二安装孔225 中，且穿过第二安装孔225与驱动装置连接。在安装过程中，可以先将托杆轴 22与驱动装置连接，再将托杆轴22与托盘21连接。在连接托杆轴22与驱动装置时，第二固定件通过第一通孔224进入第二安装孔225中，并穿过第二安装孔225与驱动装置连接。因此，第一通孔224便于将托杆轴22与驱动装置连接。
45.其中，第一通孔224与第三凹槽25连通。第二固定件可以经过第三凹槽25 进入第一通孔224中。因此，安装过程中，可以选择先安装托杆轴22和托盘21，再连接托杆轴22与驱动装置。
46.具体地，如图3所示，在一实施例中，托杆轴22的侧壁上设有与外部连通的透气孔226，透气孔226与第一通孔224连通，第一通孔224内设有保温件。在托杆轴22与驱动装置连接完成之后，可以在第一通孔224中放置保温件，用于防止坩埚10的温度通过第一通孔224散失。而透气孔226用于防止保温件放置过程中形成真空环境，有利于保温件的放置。
47.具体地，如图3所示，在一实施例中，托杆轴22还包括第二连接段222，第一连接段221上远离托盘21的一端与第二连接段222连接，第二连接段222 的直径大于第一连接段221的直径，第一通孔224位于第一连接段221和第二连接段222内。
48.具体地，如图3所示，在一实施例中，托杆轴22还包括第三连接段223，第二连接段222上远离第一连接段221的一端与第三连接段223连接，第二安装孔225设置在第三连接段223内，第三连接段223的外径沿远离第二连接段 222的方向逐渐变小，形成锥形连接段，第三连接段223用于与驱动装置配合连接。
49.具体地，在一实施例中，第一连接段221与托盘21螺纹连接。
50.如图9所示，在一实施例中，提供了一种单晶炉100，包括坩埚10、驱动装置和坩埚托杆20，坩埚托杆20的托盘21与坩埚10连接，坩埚托杆20的托杆轴22与驱动装置连接。
51.上述的单晶炉100，包括坩埚10，驱动装置和坩埚托杆20。其中托盘21和托杆轴22通过第一固定件23连接，使得托盘21和托杆轴22在径向上的相对位置保持不变，从而驱动装置可以通过坩埚托杆20带动坩埚10沿其轴向上下移动或旋转运动。在安装托杆轴22与托盘21时，可以先将托盘21套设在托杆轴22上，再将第一固定件23插入第一安装孔24中。在拆卸托杆轴22和托盘 21时，先将托盘21从托杆轴22上取出，再将第一固定件23沿托杆轴22的轴向取出。由于第一开口的宽度小于第一凹槽241的最大宽度，第一固定件23的形状与第一安装孔24的形状相适应，托盘21取出后第一固定件23的部分可以卡接在第一凹槽241中，第一固定件23不会沿托杆轴22的径向脱离第一连接段221，只能沿托杆轴22的轴向取出。因此能够避免坩埚托杆20拆卸过程中第一固定件23脱落丢失，导致需要更换整个坩埚托杆20，有效节约运行维护成本。
52.具体地，如图9所示，在一实施例中，单晶炉100还包括保温筒50、导流筒60、加热件30、加热件30支撑件和压片70。坩埚10、导流筒60、加热件 30均设置在保温筒50内，导流筒60的顶部与保温筒50的顶部连接固定，坩埚10设置在导流筒60的正下方，加热件30围绕坩埚10设置，加热支撑件40的一端与压片70连接，加热支撑件40的另一端与加热件30连接，压片70与保温筒50的底部连接，坩埚托杆20的一端与坩埚10连接，另一端穿过压片70 与驱动装置连接。
53.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
54.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
55.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个
元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
56.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
57.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
58.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
59.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。