專利名稱：制造石英坩堝用石墨電極以及石英坩堝制造裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型大體涉及石英坩堝制造裝置，具體地涉及用于電弧加熱石英坩堝的石墨電極以及石英坩堝制造裝置。
背景技術(shù)：
在石英坩堝的生產(chǎn)過程中，使用石墨電極放電產(chǎn)生的電弧來加熱熔化石英坩堝最為常見。傳統(tǒng)上一般使用三根石墨電極I’，每根石墨電極分別和工業(yè)供電的三相連接。開始放電前，三根石墨電極均布在石英坩堝上方，每一根石墨電極設(shè)計(jì)為整體圓柱體形狀。給電后，三根電極通過旋轉(zhuǎn)裝置在電極端部接觸，通過瞬間電流短路使電流產(chǎn)生，電弧也隨之產(chǎn)生。電弧產(chǎn)生后，穩(wěn)定一段時(shí)間后，通過石墨電極旋轉(zhuǎn)裝置2’，增加端部電極間間距S’，形成加熱范圍合適的弧光，從而加熱熔化石英原料形成石英坩堝。傳統(tǒng)石墨電極設(shè)計(jì)為整體圓柱體形狀導(dǎo)致以下缺點(diǎn):1、短路導(dǎo)電時(shí)，端部接觸位置的石墨由于瞬間大電流沖擊，很容易從電極端部上脫落下來，脫落的石墨電極落到石英坩堝內(nèi)，造成黑點(diǎn)或者氣泡等缺陷，導(dǎo)致坩堝質(zhì)量下降甚至廢棄； 2、由于端部接觸位置電極間距離最近，電弧將優(yōu)先在該接觸位置產(chǎn)生。由于該接觸位置僅限于石墨電極靠內(nèi)側(cè)，該部位形狀無規(guī)則，形成的電弧不穩(wěn)定，電流波動(dòng)較大，溫度控制較為困難。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于，提供一種制造石英坩堝用石墨電極以及石英坩堝制造裝置，以解決目前的石英坩堝制造過程中石墨電極端部容易脫落，形成的電弧不穩(wěn)定，電流波動(dòng)較大的技術(shù)問題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:一種制造石英坩堝用石墨電極，包括:圓柱形基部；以及與該圓柱形基部相連的至少部分呈圓弧形的端部；所述端部的圓弧為半徑尺寸為5-20mm之間的圓形的一部分，所述圓柱形基部的直徑在10-35mm之間。所述端部還包括頂端平面，該頂端平面位于端部最凸出的位置并與所述圓弧相連。所述圓弧分別與所述圓柱形基部以及頂端平面形成相切關(guān)系。另一種制造石英坩堝用石墨電極，包括:圓柱形基部；至少部分呈圓弧形的端部，所述端部的圓弧半徑尺寸為5-20_之間；以及平滑連接所述圓柱形基部和圓弧形端部的圓臺(tái)形過渡區(qū)，該圓臺(tái)形過渡區(qū)與所述端部鄰接位置的直徑在10-35_之間。所述端部還包括頂端平面，該頂端平面位于端部最凸出的位置并與所述圓弧相連。[0014]所述圓弧分別與所述圓臺(tái)形過渡區(qū)以及頂端平面形成相切關(guān)系。一種石英坩堝制造裝置，包括一組用于加熱的石墨電極和石墨電極旋轉(zhuǎn)裝置；所述石墨電極為如上所述的石墨電極。所述石墨電極的個(gè)數(shù)為二或三的整數(shù)倍。所述石墨電極中相鄰兩電極之間的距離相等。采用本實(shí)用新型的制造石英坩堝用石墨電極以及石英坩堝制造裝置，電極端部采用圓弧狀設(shè)計(jì)，易于脫落的端部接觸位置使用前將被加工掉，所以從該位置脫落的石墨顆粒大大減少。端部的圓弧的半徑大小控制在5-20mm之內(nèi)，使得電流密度最高點(diǎn)將優(yōu)先集中于端部位置的頂端，使得電流穩(wěn)定；與端部鄰接位置的直徑控制在10-35mm之間，可以保證端部足夠的電流密度此時(shí)形成間端放電。由此形成的電弧也穩(wěn)定,溫度控制也更加穩(wěn)定。

在下文中將參照以下附圖僅通過例子更具體地描述本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例:圖1是現(xiàn)有的石英坩堝制造裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是根據(jù)本實(shí)用新型的石英坩堝制造裝置一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2的石英坩堝制造裝置中的石墨電極的一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖2的石英坩堝制造裝置中的石墨電極的另一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。在上述的各附圖中，相似的附圖標(biāo)記應(yīng)被理解為表示相同、相似或者相應(yīng)的特征或功能。`
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的發(fā)明人一改以往石英坩堝制造裝置中的石墨電極設(shè)計(jì)為圓柱體結(jié)構(gòu)，獨(dú)創(chuàng)性地重新設(shè)計(jì)了石墨電極，將石墨電極端部設(shè)計(jì)成弧形結(jié)構(gòu)。需要注意的是，在以下優(yōu)選的實(shí)施例的具體描述中，將參考構(gòu)成本實(shí)用新型一部分的所附的附圖。所附的附圖通過示例的方式示出了能夠?qū)崿F(xiàn)本實(shí)用新型的特定的實(shí)施例。示例的實(shí)施例并不旨在窮盡根據(jù)本實(shí)用新型的所有實(shí)施例?？梢岳斫猓诓黄x本實(shí)用新型的范圍的前提下，可以利用其他實(shí)施例，也可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)性或者邏輯性的修改。因此，以下的具體描述并非限制性的，且本實(shí)用新型的范圍由所附的權(quán)利要求所限定。在以下的具體描述中，參考了所附的附圖。附圖構(gòu)成了本實(shí)用新型的一部分，在附圖中通過示例的方式示出了能夠?qū)嵤┍緦?shí)用新型的特定的實(shí)施例。就這一點(diǎn)而言，方向性的術(shù)語，例如“左”、“右” “頂部”、“底部”、“前”、“后”等，參考附圖中描述的方向使用。因此本實(shí)用新型的實(shí)施例的部件可被置于多種不同的方向，方向性的術(shù)語是用于示例的目的而非限制性的?？梢岳斫猓诓黄x本實(shí)用新型的范圍的前提下，可以利用其他實(shí)施例，也可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)性或者邏輯性修改。因此，以下的具體描述并非限制性的，且本實(shí)用新型的范圍由所附的權(quán)利要求所限定。
以下結(jié)合附圖2-4，詳細(xì)描述本實(shí)用新型的石英坩堝制造裝置及其中的石墨電極的實(shí)施方式。圖2示意性地描述了本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的石英坩堝制造裝置的結(jié)構(gòu)。如圖2所示，本實(shí)用新型的石英坩堝制造裝置，包括用于加熱的石墨電極I和石墨電極旋轉(zhuǎn)裝置2 ;所述石墨電極I數(shù)量為三個(gè)，相鄰兩個(gè)電極之間的距離相等。石墨電極的個(gè)數(shù)可以為二或三的整數(shù)倍。其中的石墨電極I的具體結(jié)構(gòu)在圖2-圖3中進(jìn)一步詳細(xì)描述。圖3是圖2的石英坩堝制造裝置中的石墨電極的一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，制造石英坩堝用石墨電極1，包括:圓柱形基部11 ;至少部分呈圓弧形的端部13 ；以及平滑連接所述圓柱形基部11和端部13的圓臺(tái)形過渡區(qū)12。所述端部13包括兩部分:一部分為圓弧部分131，另一部分為位于端部最凸出的位置的頂端平面132。從圖3看，圓弧部分131為半徑尺寸為5_20mm之間的圓形的一部分。圓臺(tái)形過渡區(qū)12與所述端部13鄰接位置的直徑D在10-35_之間。所述圓弧部分131分別與所述圓臺(tái)形過渡區(qū)12以及頂端平面132形成相切關(guān)系。也就是說，圓弧部分131構(gòu)成頂端平面132示的線段L以及圓臺(tái)形過渡區(qū)12兩條斜側(cè)邊之間的相切圓。圖4是圖2的石英坩堝制造裝置中的石墨電極的另一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，制造石英坩堝用石墨電極1，包括:圓柱形基部11 ;以及至少部分呈圓弧形的端部13，端部13與該圓柱形基部11直接相連。與圖3所示實(shí)施例不同的是，本實(shí)施例中并未設(shè)置圓臺(tái)形的過渡區(qū)。這是由石墨電極I的基部11的半徑尺寸決定的。如果石墨電極I的基部11的半徑尺寸過大，就要考慮設(shè)置過渡區(qū)了。所述端部13包括兩部分:一部分為圓弧部分131，另一部分為位于端部最凸出的位置的頂端平面132。從圖4看，圓弧部分131為半徑尺寸為5_20mm之間的圓形的一部分。所述圓柱形基部11的直徑D在10-35_之間。所述圓弧部分131分別與所述圓柱形基部11以及頂端平面132形成相切關(guān)系。也就是說，圓弧部分131構(gòu)成頂端平面132顯示的線段L (參閱圖3)以及圓柱形基部11兩條直側(cè)邊之間的相切圓。設(shè)定圓弧形端部13的半徑尺寸范圍在5-20mm是因?yàn)?，小?mm起不到應(yīng)有的作用，大于20mm則 浪費(fèi)石墨電極。直徑D應(yīng)該處在10_35mm之間是因?yàn)?，太小浪費(fèi)電極，太大電流密度達(dá)不到，該范圍內(nèi)的直徑D可以保證端部足夠的電流密度。需要說明的是，將端部13完全設(shè)置為圓弧形，即不包括頂端平面132，也是可行的。本實(shí)用新型的石墨電極端部采用圓弧狀設(shè)計(jì)，易于脫落的端部接觸位置使用前將被加工掉，所以從該位置脫落的石墨顆粒大大減少。由于端部位置為圓弧狀設(shè)計(jì)，電流密度最高點(diǎn)將優(yōu)先集中于端部位置的頂端，此時(shí)形成間端放電，電流穩(wěn)定，形成的電弧也穩(wěn)定，溫度控制也更加穩(wěn)定。與端部鄰接位置的直徑控制在10-35mm之間，可以保證端部足夠的電流密度此時(shí)形成間端放電。應(yīng)當(dāng)理解，上述描述的實(shí)施例僅用于描述而非限制本實(shí)用新型，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行修改和變形，只要不偏離本實(shí)用新型的精神和范圍。上述的修改和變形被認(rèn)為是本實(shí)用新型和所附權(quán)利要求的范圍。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求所限定。此外，權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)被理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。動(dòng)詞“包括”和其變形不排除出現(xiàn)權(quán)利要求中聲明以外的其他的元件或步驟。在元件或步驟之前的不定冠詞“一”不排除出現(xiàn)多個(gè)這樣的元件或步驟。
權(quán)利要求1.制造石英坩堝用石墨電極，其特征在于，包括: 圓柱形基部；以及 與該圓柱形基部相連的至少部分呈圓弧形的端部； 所述端部的圓弧為半徑尺寸為5-20mm之間的圓形的一部分，所述圓柱形基部的直徑在10-35_之間。
2.如權(quán)利要求1所述的制造石英坩堝用石墨電極，其特征在于，所述端部還包括頂端平面，該頂端平面位于端部最凸出的位置并與所述圓弧相連。
3.如權(quán)利要求1所述的制造石英坩堝用石墨電極，其特征在于，所述圓弧分別與所述圓柱形基部以及頂端平面形成相切關(guān)系。
4.制造石英坩堝用石墨電極，其特征在于，包括: 圓柱形基部； 至少部分呈圓弧形的端部，所述端部圓弧的半徑尺寸為5-20mm之間；以及 平滑連接所述圓柱形基部和圓弧形端部的圓臺(tái)形過渡區(qū)，該圓臺(tái)形過渡區(qū)與所述端部鄰接位置的直徑在10-35mm之間。
5.如權(quán)利要求4所述的制造石英坩堝用石墨電極，其特征在于，所述端部還包括頂端平面，該頂端平面位于端部最凸出的位置并與所述圓弧相連。
6.如權(quán)利要求4所述的制造石英坩堝用石墨電極，其特征在于，所述圓弧分別與所述圓臺(tái)形過渡區(qū)以及頂端平面形成相切關(guān)系。
7.石英坩堝制造裝置，包括一組用于加熱的石墨電極和石墨電極旋轉(zhuǎn)裝置；其特征在于，所述石墨電極為如權(quán)利要求1至6中任一權(quán)利要求所述的石墨電極。
8.如權(quán)利要求7所述的石英坩堝制造裝置，其特征在于，所述石墨電極的個(gè)數(shù)為二或三的整數(shù)倍。
9.如權(quán)利要求7所述的石英坩堝制造裝置，其特征在于，所述石墨電極中相鄰兩電極之間的距離相等。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種制造石英坩堝用石墨電極以及石英坩堝制造裝置，石墨電極包括圓柱形基部；至少部分呈圓弧形的端部，端部圓弧的半徑尺寸為5-20mm之間；以及平滑連接圓柱形基部和圓弧形端部的圓臺(tái)形過渡區(qū)，該圓臺(tái)形過渡區(qū)與所述端部鄰接位置的直徑在10-35mm之間。電極端部采用圓弧狀設(shè)計(jì)，易于脫落的端部接觸位置使用前將被加工掉，所以從該位置脫落的石墨顆粒大大減少。端部的圓弧的半徑大小控制在5-20mm之內(nèi)，使得電流密度最高點(diǎn)將優(yōu)先集中于端部位置的頂端，使得電流穩(wěn)定；與端部鄰接位置的直徑控制在10-35mm之間，可以保證端部足夠的電流密度此時(shí)形成間端放電。由此形成的電弧也穩(wěn)定，溫度控制也更加穩(wěn)定。
文檔編號(hào)C03B20/00GK203112682SQ20132012569
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月18日
發(fā)明者李宗輝, 王璐 申請(qǐng)人:圣戈班研發(fā)(上海)有限公司, 圣戈班石英(錦州)有限公司