專利名稱：一種藍(lán)寶石長(zhǎng)晶爐節(jié)能裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于藍(lán)寶石長(zhǎng)晶爐技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種藍(lán)寶石長(zhǎng)晶爐節(jié)能裝置。
背景技術(shù)：
藍(lán)寶石晶體由于具有高強(qiáng)度、高硬度，耐高溫、耐磨擦、化學(xué)穩(wěn)定性好等一系列優(yōu)良的綜合物化性能，是GaN基LED外延生長(zhǎng)的商業(yè)化襯底材料，占市場(chǎng)95%，是半導(dǎo)體照明技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)材料。藍(lán)寶石晶體的熔點(diǎn)高達(dá)2050°C，生長(zhǎng)極其困難，直徑200mm以上的藍(lán)寶石晶體主要有泡生法和熱交換法，熱交換法是目前世界上穩(wěn)定生長(zhǎng)最大尺寸和最高光學(xué)質(zhì)量的藍(lán)寶石晶體的唯一方法，它可以獨(dú)立控制晶體中溫度梯度和熔體中溫度梯度，有利于生長(zhǎng)高質(zhì)量、大尺寸的藍(lán)寶石晶體。目前可以量產(chǎn)100公斤藍(lán)寶石光學(xué)晶體。 熱交換法使用的長(zhǎng)晶爐就是在真空石墨電阻爐的底部裝上一個(gè)鎢鑰制成的熱交換器，內(nèi)有冷卻氦氣流過(guò)，把裝有原料的坩堝放在熱交換器的頂端，兩者中心相互重合，而籽晶置于坩堝底部的中心處，當(dāng)坩堝內(nèi)的原料被加熱熔化以后，此時(shí)，由于氦氣流經(jīng)熱交換器冷卻，使籽晶并未熔化，當(dāng)氦氣流量逐漸加大后，則從熔體帶走的熱量亦相應(yīng)增加，使籽晶逐漸長(zhǎng)大，最后使整個(gè)坩堝內(nèi)的熔體全部凝固。熱交換法生產(chǎn)藍(lán)寶石晶體周期很長(zhǎng)，15天以上，所需要的加熱功率很高，其長(zhǎng)晶的特點(diǎn)決定了長(zhǎng)晶爐在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)都處于高溫狀態(tài)?，F(xiàn)有技術(shù)藍(lán)寶石長(zhǎng)晶爐結(jié)構(gòu)如圖I所示，長(zhǎng)晶爐加熱器與三個(gè)電極相連，三個(gè)電極處存在三個(gè)孔，會(huì)產(chǎn)生熱量泄漏。該處熱量的泄漏有以下問(wèn)題
I)會(huì)導(dǎo)致?tīng)t膛焊接薄弱處出現(xiàn)可能泄漏甚至裂縫，泄漏的微量水在2000度長(zhǎng)晶爐內(nèi)瞬間蒸發(fā)成氣態(tài)，導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)壓力快速上升，長(zhǎng)晶過(guò)程失控，并且可能造成生產(chǎn)安全事故。2)熱量的泄漏就是熱能的浪費(fèi)，會(huì)增加藍(lán)寶石生產(chǎn)過(guò)程中的加熱功率，每次生長(zhǎng)需要更多的能耗，不利于節(jié)能和環(huán)保。3)熱量的泄漏會(huì)降低加熱器或坩堝內(nèi)的溫度場(chǎng)的空間，溫度場(chǎng)限制了更大、更高晶體的生產(chǎn)，也會(huì)降低目前生產(chǎn)的藍(lán)寶石晶體的內(nèi)部質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種組裝式節(jié)能裝置，安裝在藍(lán)寶石長(zhǎng)晶爐的三個(gè)電極上，既可以對(duì)爐膛焊接薄弱位置進(jìn)行熱防護(hù)，又可以降低熱輻射所產(chǎn)生的能量損耗，提聞監(jiān)寶石晶體的內(nèi)在質(zhì)量，為生廣更大尺寸的監(jiān)寶石晶體改善了物質(zhì)基礎(chǔ)。本發(fā)明的具體技術(shù)方案是
一種藍(lán)寶石長(zhǎng)晶爐節(jié)能裝置，其特征在于該節(jié)能裝置包括一個(gè)設(shè)置于電極保護(hù)套和爐壁之間的組裝式剛玉陶瓷擋圈，該擋圈橫截面呈L形，包含外徑大于爐壁電極孔而內(nèi)徑大于電極外徑的圓環(huán)形擋沿，和一個(gè)內(nèi)徑與電極保護(hù)套一致的圓筒形底座。優(yōu)化地，所述節(jié)能裝置還包含一個(gè)設(shè)于電機(jī)保護(hù)套和石墨護(hù)筒之間的第二擋圈。
優(yōu)化地，所述組裝式擋圈由兩個(gè)半圓缺拼合而成。優(yōu)化地，所述擋圈的擋沿表面設(shè)有一條用于套接電極保護(hù)套的圓形凹槽。優(yōu)化地,所述半圓缺通過(guò)卡扣結(jié)構(gòu)相連。優(yōu)化地，所述擋沿下部呈弧形。圓筒形底座可設(shè)置成一定的錐度，與爐膛相匹配，這有利于圓環(huán)與爐膛緊密接觸。剛玉陶瓷的熱傳導(dǎo)效率較低，陶瓷環(huán)橫向部分可以有效的對(duì)爐膛三個(gè)電極焊接薄弱處進(jìn)行遮擋保護(hù)，有效降低電極焊縫處的實(shí)際溫度，避免焊縫因熱輻射而產(chǎn)生的應(yīng)力導(dǎo)致開(kāi)裂，同時(shí)也可以在一定程度上封閉電極石墨保護(hù)套之間的空隙，防止熱量泄露，從而提高熱場(chǎng)的熱效率。陶瓷擋圈采用高品質(zhì)剛玉燒制而成，純度95%_99%，可以長(zhǎng)期承受1700度以上的高溫而不變形，同時(shí)剛玉的化學(xué)成分與藍(lán)寶石相同，從而避免了將雜質(zhì)引入的爐膛內(nèi)，影響晶體的品質(zhì)。由于藍(lán)寶石長(zhǎng)晶爐的安裝條件所限，無(wú)法使擋圈和石墨保護(hù)套一體成型，因此，本方案是現(xiàn)有技術(shù)條件下的最佳選擇。


圖I為現(xiàn)有技術(shù)藍(lán)寶石長(zhǎng)晶爐結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為含有本發(fā)明陶瓷擋圈的藍(lán)寶石長(zhǎng)晶爐結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明陶瓷擋圈俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明陶瓷擋圈剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為含有本發(fā)明兩個(gè)陶瓷擋圈的藍(lán)寶石長(zhǎng)晶爐結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本發(fā)明弧形陶瓷擋圈剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為本發(fā)明陶瓷擋圈雌雄拼合結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為本發(fā)明陶瓷擋圈臺(tái)階拼合結(jié)構(gòu)示意圖。其中，電極1，爐壁2，石墨護(hù)筒3，加熱器4，電極保護(hù)套5，縫隙6，擋圈7，第二擋圈8，電極保護(hù)套9，圓形凹槽10，第一半圓缺71，第二半圓缺72，凸塊710，底座711，擋沿712，平面713，凸塊714，凹槽720，凹槽724，底座82，弧面81。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。如圖2-圖4所示，節(jié)能裝置包括一個(gè)設(shè)置于電極保護(hù)套9和爐壁2之間的組裝式剛玉陶瓷擋圈7，該擋圈7橫截面呈L形，包含外徑大于爐壁電極孔而內(nèi)徑大于電極外徑的圓環(huán)形擋沿712，和一個(gè)內(nèi)徑與電極保護(hù)套一致的圓筒形底座711。如圖5所示，該節(jié)能裝置還可包含一個(gè)設(shè)于電機(jī)保護(hù)套和石墨護(hù)筒之間的第二擋圈8。
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如圖3所示，組裝式擋圈7由半圓缺71和半圓缺72拼合而成，擋圈7的擋沿712表面設(shè)有一條用于套接電極保護(hù)套9的圓形凹槽10。所述半圓缺71和半圓缺72通過(guò)卡扣結(jié)構(gòu)相連，具體結(jié)構(gòu)可如圖7和圖8所示的兩種不同構(gòu)造的卡扣。
優(yōu)化地，所述擋沿下部可呈弧形81，能更好地貼合圓弧形的爐膛2及石 墨護(hù)筒3。
權(quán)利要求
1.一種藍(lán)寶石長(zhǎng)晶爐節(jié)能裝置，其特征在于該節(jié)能裝置包括一個(gè)設(shè)置于電極保護(hù)套和爐壁之間的組裝式剛玉陶瓷擋圈，該擋圈橫截面呈L形，包含外徑大于爐壁電極孔而內(nèi)徑大于電極外徑的圓環(huán)形擋沿，和一個(gè)內(nèi)徑與電極保護(hù)套一致的圓筒形底座。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的藍(lán)寶石長(zhǎng)晶爐節(jié)能裝置，其特征在于所述節(jié)能裝置還包含一個(gè)設(shè)于電機(jī)保護(hù)套和石墨護(hù)筒之間的第二擋圈。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的藍(lán)寶石長(zhǎng)晶爐節(jié)能裝置，其特征在于所述擋圈由兩個(gè)半圓缺拼合而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的藍(lán)寶石長(zhǎng)晶爐節(jié)能裝置，其特征在于所述擋圈的擋沿表面設(shè)有一條用于套接電極保護(hù)套的圓形凹槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的藍(lán)寶石長(zhǎng)晶爐節(jié)能裝置，其特征在于所述半圓缺通過(guò)卡扣 結(jié)構(gòu)相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的藍(lán)寶石長(zhǎng)晶爐節(jié)能裝置，其特征在于所述擋圈的擋沿下部呈弧形。
全文摘要
本發(fā)明屬于藍(lán)寶石長(zhǎng)晶爐技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種藍(lán)寶石長(zhǎng)晶爐節(jié)能裝置。包括一個(gè)設(shè)置于電極保護(hù)套和爐壁之間的組裝式剛玉陶瓷擋圈，該擋圈橫截面呈L形，包含外徑大于爐壁電極孔而內(nèi)徑大于電極外徑的圓環(huán)形擋沿，和一個(gè)內(nèi)徑與電極保護(hù)套一致的圓筒形底座。優(yōu)化地，所述節(jié)能裝置還包含一個(gè)設(shè)于電機(jī)保護(hù)套和石墨護(hù)筒之間的第二擋圈。本發(fā)明節(jié)能裝置安裝在藍(lán)寶石長(zhǎng)晶爐的三個(gè)電極上，既可以對(duì)爐膛焊接薄弱位置進(jìn)行熱防護(hù)，又可以降低熱輻射所產(chǎn)生的能量損耗，提高藍(lán)寶石晶體的內(nèi)在質(zhì)量，為生產(chǎn)更大尺寸的藍(lán)寶石晶體改善了物質(zhì)基礎(chǔ)。
文檔編號(hào)C30B35/00GK102719892SQ201210121828
公開(kāi)日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月24日
發(fā)明者吳云才, 周國(guó)清, 周林, 羅慶波, 虞希高 申請(qǐng)人:浙江上城科技有限公司