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。但是一般的托盘和托杆轴之间不可拆卸，或组装困难，需要托盘和托杆轴一体包装、一体运输，导致坩埚托杆运输成本较高。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对坩埚托杆运输成本较高的问题，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，所述托杆轴的轴向与所述托盘垂直设置，所述托杆轴位于所述托盘远离所述坩埚的一侧；
9.第一固定件，所述第一固定件穿过所述托盘插入所述托杆轴中，且与所述托杆轴可拆卸连接。
10.上述的坩埚托杆，通过托盘与坩埚连接，通过托杆轴与驱动装置连接，再使得第一固定件穿过托盘插入托杆轴中，从而限制托盘与托杆轴在周向上的相对移动，驱动装置可以通过坩埚托杆带动坩埚进行上下移动或旋转运动。同时，由于第一固定件与托杆轴可拆卸连接，在运输坩埚托杆时，可以将托盘和托杆轴分开运输，节省包装费用和占用空间，从而降低运输成本。并且，在安装托盘和托杆轴时，只需匹配第一固定件与托杆轴的尺寸型号，托盘和托杆轴不需要唯一对应，使得托盘和托杆轴具有可替代性，当托盘和托杆轴中有一个损坏，只需要更换损坏的部分，而不是更换整个坩埚托杆，有效降低了坩埚托杆的替换成本。
11.在其中一个实施例中，所述托杆轴包括相互连接的第一连接段和第二连接段，所述第二连接段的直径大于所述第一连接段的直径，所述托盘套设在所述第一连接段上，所
述第一固定件穿过所述托盘插入所述第二连接段中，且与所述第二连接段连接，所述第二连接段位于所述托盘远离所述坩埚的一侧。
12.在其中一个实施例中，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通孔，所述第二连接段上设有螺纹孔，所述第一固定件穿过所述第一通孔插入所述螺纹孔中。
13.在其中一个实施例中，所述托盘上设有第二通孔，所述第一固定件穿过所述第二通孔与所述第二连接段螺纹连接。
14.在其中一个实施例中，所述第一固定件包括螺钉，所述第二通孔上设有沉孔，所述沉孔用于容纳所述螺钉的头部，使得所述螺钉的上表面不凸出于所述托盘上靠近所述坩埚的端面；
15.或，所述第一固定件包括螺栓，所述螺栓的一部分位于所述第二通孔中，所述螺栓的另一部分与所述托杆轴螺纹连接，所述螺栓的上表面不凸出于所述托盘上靠近所述坩埚的端面。
16.在其中一个实施例中，所述第一固定件设有多个，多个所述第一固定件分布在圆心位于所述托杆轴的轴心上的圆周上。
17.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，所述第一固定件穿过所述第三凹槽的底壁与所述托杆轴连接。
18.在其中一个实施例中，所述坩埚托杆还包括第二固定件，所述托杆轴面向所述托盘的端面上设有第三通孔，所述托杆轴内部设有安装孔，所述安装孔与所述第三通孔同轴连通，所述安装孔位于所述第三通孔远离所述托盘的一侧，所述第二固定件通过所述第三通孔进入所述安装孔中，且穿过所述安装孔与所述驱动装置连接。
19.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三通孔连通，所述第三通孔内设有保温件。
20.一种单晶炉，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。
21.上述的单晶炉，包括坩埚、驱动装置和所述的坩埚托杆，其中坩埚托杆通过托盘与坩埚连接，通过托杆轴与驱动装置连接，再使得第一固定件穿过托盘插入托杆轴中，从而限制托盘与托杆轴在周向上的相对移动，驱动装置可以通过坩埚托杆带动坩埚进行上下移动或旋转运动。同时，由于第一固定件与托杆轴可拆卸连接，在运输坩埚托杆时，可以将托盘和托杆轴分开运输，节省包装费用和占用空间，从而降低运输成本。并且，在安装托盘和托杆轴时，只需匹配第一固定件与托杆轴的尺寸型号，托盘和托杆轴不需要唯一对应，使得托盘和托杆轴具有可替代性，当托盘和托杆轴中有一个损坏，只需要更换损坏的部分，而不是更换整个坩埚托杆，有效降低了单晶炉的运行成本。
附图说明
22.图1为一实施例中单晶炉的结构示意图；
23.图2为一实施例中坩埚托杆的结构示意图；
24.图3为图2实施例中托杆轴的结构示意图；
25.图4为图2实施例中托盘的结构示意图；
26.图5为图2实施例中托盘的剖视图；
27.图6为图2实施例中托盘的局部放大图；
28.图7为图2实施例中托杆轴的局部放大图；
29.图8另一实施例中坩埚托杆的结构示意图；
30.图9为图8实施例中托杆轴的结构示意图；
31.图10为图8实施例中托盘的结构示意图；
32.图11为图8实施例中托盘的局部放大图；
33.图12为图8实施例中托杆轴的局部放大图；
34.图13为又一实施例中坩埚托杆的结构示意图。
35.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、第三通孔；225、安装孔；226、透气孔；23、第一固定件；231、螺钉；232、螺栓；24、第一通孔；241、第一凹槽；242、第二凹槽；25、第二通孔；26、第三凹槽；27、螺纹孔；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
36.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。
37.下面结合图例对一些实施例中坩埚托杆20和单晶炉100进行详细描述。
38.如图2至图13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；
39.其中，托盘21用于与坩埚10连接；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，托杆轴22的轴向与托盘21垂直设置，托杆轴22位于托盘21远离坩埚10的一侧；第一固定件23穿过托盘21插入托杆轴22中，且与托杆轴22可拆卸连接。
40.上述的坩埚托杆20，通过托盘21与坩埚10连接，通过托杆轴22与驱动装置连接，再使得第一固定件23穿过托盘21插入托杆轴22中，从而限制托盘21与托杆轴22在周向上的相对移动，驱动装置可以通过坩埚托杆20带动坩埚10进行上下移动或旋转运动。同时，由于第一固定件23与托杆轴22可拆卸连接，在运输坩埚托杆20时，可以将托盘21和托杆轴22分开运输，节省包装费用和占用空间，从而降低运输成本。并且，在安装托盘21和托杆轴22时，只需匹配第一固定件23与托杆轴22的尺寸型号，托盘21和托杆轴22不需要唯一对应，使得托盘21和托杆轴22具有可替代性，当托盘21和托杆轴22中有一个损坏，只需要更换损坏的部分，而不是更换整个坩埚托杆20，有效降低了坩埚托杆20的替换成本。
41.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。
42.具体地，如图3和图9所示，在一实施例中，托杆轴22包括相互连接的第一连接段221和第二连接段222，第二连接段222的直径大于第一连接段221的直径，托盘21套设在第一连接段221上，第一固定件23穿过托盘21插入第二连接段222中，且与第二连接段222连接，第二连接段222位于托盘21远离坩埚10的一侧。
43.具体地，如图8至图12所示，在一实施例中，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组成第一通孔24，第二连接段222上设有螺纹孔27，第一固定件23穿过第一通孔24插入螺纹孔27中。
44.如图8、图11和图12所示，在本具体实施例中，第一固定件23包括螺钉231，第一通孔24上设有沉孔，沉孔用于容纳螺钉231的头部，使得螺钉231的上表面不凸出于托盘21上靠近坩埚10的端面。
45.可选地，如图13所示，在一实施例中，第一固定件23包括螺栓232，螺栓232的一部分位于第一通孔24中，螺栓232的另一部分与托杆轴22螺纹连接，螺栓232的上表面不凸出于托盘21上靠近坩埚10的端面。
46.可选地，如图2至图7所示，在一实施例中，托盘21上设有第二通孔25，第一固定件23穿过第二通孔25与第二连接段222螺纹连接。
47.具体地，如图2、图5和图6所示，在一实施例中，第一固定件23包括螺钉231，第二通孔25上设有沉孔，沉孔用于容纳螺钉231的头部，使得螺钉231的上表面不凸出于托盘21上靠近坩埚10的端面。沉孔用于防止第一固定件23的上表面凸出于托盘21上靠近坩埚10的端面，避免第一固定件23干涉坩埚10与托盘21的连接。
48.可选地，如图13所示，在一实施例中，第一固定件23包括螺栓232，螺栓232的一部分位于第二通孔25中，螺栓232的另一部分与托杆轴22螺纹连接，螺栓232的上表面不凸出于托盘21上靠近坩埚10的端面。第一固定件23的上表面不能凸出于托盘21上靠近坩埚10的端面，避免第一固定件23干涉坩埚10与托盘21的连接。
49.具体地，如图4和图10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分布在圆心位于托杆轴22的轴心上的圆周上。第一通孔24设有多个，第一通孔24与第一固定件23一一对应。
50.在本具体实施例中，第一固定件23设有三个，第一通孔24设有三个，三个第一固定件23在以托杆轴22的轴心为圆心的圆周均匀间隔使设置。
51.具体地，如图4、图5、图8和图10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26，第三凹槽26用于与坩埚10的底部配合连接，第一固定件23穿过第三凹槽26的底壁与托杆轴22连接。
52.具体地，如图3和图9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面向托盘21的端面上设有第三通孔224，托杆轴内部设有安装孔225，安装孔225与第三通孔224同轴连通，安装孔225位于第三通孔224远离托盘21的一侧，第二固定件通过第三通孔224进入安装孔225中，且穿过安装孔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。因此，在连接托杆轴22与驱动装置时，第二固定件通过第三通孔224进入安装孔225中，并穿过安装孔225与驱动装置连接。因此，第三通孔224便于将托杆轴22与驱动装置连接。
53.其中，第三通孔224与第三凹槽26的底部连通。第二固定件可以经过第三凹槽26进入第三通孔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。
54.在本具体实施例中，托杆轴22还设有第三连接段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，安装孔225设置在第三连接段223内，第三通孔224贯穿第一连接段221和第二连接段222。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。
55.具体地，如图3和图9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与第三通孔224连通，第三通孔224内设有保温件。在托杆轴22与驱动装置连接完成之后，可以在第三通孔224中放置保温件，用于防止坩埚10的温度通过第三通孔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。
56.如图1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。
57.上述的单晶炉100，包括坩埚10、驱动装置和的坩埚托杆20，其中坩埚托杆20通过托盘21与坩埚10连接，通过托杆轴22与驱动装置连接，再使得第一固定件23穿过托盘21插入托杆轴22中，从而限制托盘21与托杆轴22在周向上的相对移动，驱动装置可以通过坩埚托杆20带动坩埚10进行上下移动或旋转运动。同时，由于第一固定件23与托杆轴22可拆卸连接，在运输坩埚托杆20时，可以将托盘21和托杆轴22分开运输，节省包装费用和占用空间，从而降低运输成本。并且，在安装托盘21和托杆轴22时，只需匹配第一固定件23与托杆轴22的尺寸型号，托盘21和托杆轴22不需要唯一对应，使得托盘21和托杆轴22具有可替代性，当托盘21和托杆轴22中有一个损坏，只需要更换损坏的部分，而不是更换整个坩埚托杆20，有效降低了单晶炉100的运行成本。
58.具体地，如图1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。
59.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。
60.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。
61.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。
62.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。
63.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。
64.以上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。
65.以上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。