拉晶炉坩埚吊装装置的制作方法

1.本实用新型涉及坩埚吊装领域，尤其是涉及一种拉晶炉坩埚吊装装置。


背景技术：

2.坩埚是拉晶炉最重要的热区元件之一，参考图1所示，坩埚包括承载用的石墨坩埚200以及装硅料的石英坩埚210。由于在高温环境中局部的孔等特征会带来应力集中或者受热不均匀等问题，所以坩埚外形是相对完整的，不会设置有孔等特征，这就给坩埚的安装和拆卸带来不便，特别是大直径拉晶炉装满硅料800的坩埚重量会超过500kg，同时因为加热器300以及保温层400等的存在使炉室600内的空间更加狭小，为提高生产效率完成拉晶后坩埚拆卸需在一定温度下进行，因此坩埚的安装和拆卸必须借助工装才能完成。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型在于提出一种拉晶炉坩埚吊装装置，所述吊装装置可以解决单晶炉坩埚的安装和拆卸不方便问题。
4.根据本实用新型的拉晶炉坩埚吊装装置，所述吊装装置包括：
5.吊装框架，包括上支撑环、下支撑环和连接板，所述上支撑环和下支撑环上下设置，且中心轴线重合，所述上支撑环和下支撑环通过周向间隔设置的连接板固定连接，上支撑板的上方垂直固定有连杆；
6.旋转锁定机构，旋转锁定机构不少于三个，所有所述旋转锁定机构周向间隔设置在所述上支撑环和下支撑环之间，所述旋转锁定机构包括从上到下依次设置的弹簧柱塞、旋转块、摆动轴和支撑块，所述摆动轴的上端贯穿所述上支撑环，且摆动轴的顶部垂直固定连接旋转块，所述旋转块远离摆动轴的一端安装有弹簧柱塞，所述上支撑环上开设有与弹簧柱塞相对应的两个柱塞孔，所述摆动轴的底部与所述下支撑环转动连接，所述摆动轴的下端垂直固定连接支撑块，支撑块具有非工作状态和工作状态，转动摆动轴，支撑块与下支撑环重合时为非工作状态；转动摆动轴，支撑块位于下支撑环内且支撑块与下支撑环垂直时为工作状态。
7.在一些实施例中，所述下支撑环在上支撑环上的投影与上支撑环的中心线重合；
8.所述旋转块远离所述摆动轴的一侧面与摆动轴之间的距离小于上支撑环外边沿与摆动轴之间的距离。
9.在一些实施例中，所述连接板的横截面呈与下支撑环相配适的圆弧状，所述连接板的厚度与下支撑环的厚度相等。
10.在一些实施例中，所述支撑块的横截面呈圆弧状，当所述支撑块在非工作状态时，所述支撑块的内侧面、所述下支撑环的内侧面和所述连接板的内侧面在同一圆柱形的侧面上。
11.在一些实施例中，所述支撑块远离所述摆动轴的一端垂直向下固定限位块，所述
下支撑环上开设有用于限制限位块向外运动的限位槽。
12.在一些实施例中，所述支撑块上表面远离摆动轴的一端固定有石墨垫块，所述石墨垫块呈与支撑块相配适的圆弧状。
13.在一些实施例中，所述石墨垫块与所述支撑块上表面之间固定有聚四氟乙烯垫。
14.在一些实施例中，所述摆动轴的底部一体连接转动轴，所述下支撑环上开设有与所述转动轴相配适的圆孔，所述摆动轴通过转动轴伸入至所述圆孔与下支撑环连接。
15.在一些实施例中，所述上支撑环的上方固定有承重架，所述承重架呈中心处垂直向上固定有连杆。
16.在一些实施例中，所述连杆的下部垂直固定有接尘盘。
17.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
18.图1是现有技术中拉晶炉的结构示意图；
19.图2是根据本实用新型一个实施例的支撑块在非工作状态时，拉晶炉坩埚吊装装置的示意图；
20.图3是根据本实用新型一个实施例的支撑块在工作状态时，拉晶炉坩埚吊装装置的示意图；
21.图4是本实用新型中上支撑环的俯视图；
22.图5是本实用新型中旋转锁定机构的立体图；
23.图6是本实用新型中旋转锁定机构的俯视图；
24.图7是本实用新型的拉晶炉坩埚吊装装置吊装坩埚后的示意图；
25.图8是本实用新型中拉晶炉坩埚吊装装置进入拉晶炉前的示意图；
26.图9是本实用新型中拉晶炉坩埚吊装装置进入拉晶炉后的示意图。
27.附图标记：
28.吊装装置100：
29.吊装框架10，上支撑环11，下支撑环12，连接板13，承重架14，连杆15，接尘盘16，轴孔111，柱塞孔一112，柱塞孔二113，限位槽121；
30.旋转锁定机构20，弹簧柱塞21，旋转块22，摆动轴23，支撑块24，限位块25，石墨垫块26，聚四氟乙烯垫27，转动轴28；
31.石墨坩埚200；石英坩埚210；
32.加热器300；
33.保温层400；
34.炉室600；
35.坩埚轴700；
36.硅料800；
37.吊臂900。
具体实施方式
38.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
39.下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用性和/或其他材料的使用。
40.下面参考图1-图9描述根据本实用新型实施例的拉晶炉坩埚吊装装置100，拉晶炉的结构如图1所示，包括炉室600，炉室600的侧壁和底部设有保温层400，保温层400的内侧壁和内底壁设有加热器300，坩埚其包括承载用的石墨坩埚200以及装硅料的石英坩埚210。石墨坩埚200放置在石墨轴700上，因为加热器300以及保温层400等的存在使炉室600内的空间更加狭小。
41.参考图2和图3所示，吊装装置100包括吊装框架10和旋转锁定机构20。
42.吊装框架10包括上支撑环11、下支撑环12和连接板13，上支撑环11和下支撑环12呈圆环状，上支撑环11和下支撑环12上下设置，且中心轴线重合，上支撑环11和下支撑环12通过周向间隔设置的连接板13固定连接，上支撑板的上方垂直固定有连杆15，连杆15用于与旋转提升机构的吊臂900连接，将整个吊装装置100吊起；
43.旋转锁定机构20不少于三个，所有的旋转锁定机构20周向间隔设置在上支撑环11和下支撑环12之间，旋转锁定机构20包括从上到下依次设置的弹簧柱塞21、旋转块22、摆动轴23和支撑块24，摆动轴23的上端伸出上支撑环11，且摆动轴23的顶部垂直固定连接旋转块22，旋转块22远离摆动轴23的一端安装有弹簧柱塞21，上支撑环11上开设有与弹簧柱塞21相对应的两个柱塞孔，摆动轴23的底部与所述下支撑环12转动连接，摆动轴23的下端垂直固定连接支撑块24，支撑块24具有非工作状态和工作状态，转动摆动轴23，支撑块24与下支撑环12重合时为非工作状态；转动摆动轴23，支撑块24位于下支撑环12内且支撑块24与下支撑环12垂直时为工作状态。
44.可以理解的是，吊装前，先调整旋转锁定机构20使摆动轴23旋转与下支撑环12对齐，弹簧柱塞21将位置锁定后，通过吊臂900将吊装装置100旋转到炉室正上方设定位置，然后吊臂900带着吊装装置100下降设定高度(即吊装装置100的底部处于加热器300和石墨坩埚200之间)。调整旋转锁定机构20使摆动轴23旋转与下支撑环12垂直，弹簧柱塞21将位置锁定后，然后吊臂900带着吊装装置100开始上升，这时旋转锁定机构20上的石墨垫与石墨坩埚200接触，旋转锁定机构20支撑石墨坩埚200一起上升。
45.在一些实施例中，参考图2和图3所示，下支撑环12的宽度(即外内半径之差)小于上支撑环11的厚度，下支撑环12在上支撑环11上的投影与上支撑环11的中心线重合；下支撑环12的厚度较小，可以大大减小占用空间，方便吊装框架10顺利进入炉室内。另外支撑块24在工作状态和非工作状态位于下支撑环12的内侧或支撑环上，不会超出下支撑环12，因
此，大大减少与热场发生干涉的几率。
46.参考图3和图5所示，旋转块22远离所述摆动轴23的一侧面与摆动轴23之间的距离小于上支撑环11外边沿与摆动轴23轴之间的距离。因此，旋转块22的旋转的过程中不会超出上支撑环11，因此，大大减少与热场发生干涉的几率。
47.在本实用新型的一些实施例中，参考图4所示，摆动轴23的旋转角度通过旋转块22和弹簧柱塞21控制，上支撑环11上开设有与每个摆动轴23相对应的轴孔111和两个柱塞孔，两个柱塞孔分别为柱塞孔一112和柱塞孔二113，其中，轴孔111和柱塞孔一112的圆心位于直线k上，直线k为经过上支撑环11圆心的直线，且柱塞孔一112位于轴孔111的外侧，同时，轴孔111和柱塞孔二113的圆心位于中心线上，换言之，轴孔111距离上支撑环11内、外边沿的距离相等，柱塞孔二113距离上支撑环11内、外边沿的距离相等，如此，当球形柱塞21插入至柱塞孔一112时，支撑块24与下支撑环12重合时，支撑块24为非工作状态；当球形柱塞21插入至柱塞孔二113时，支撑块24位于下支撑环12内，且支撑块24与下支撑环12垂直，即工作状态。
48.在一些实施例中，参考图2和图3所示，连接板13的横截面呈与下支撑环12相配适的圆弧状，连接板13的厚度与下支撑环12的厚度相等。
49.在一些实施例中，参考图2、图3、图5和图6所示，支撑块24的横截面呈圆弧状，当支撑块24在非工作状态时，支撑块24、下支撑环12和连接板13的内、外侧面在同一中空圆筒的内、外侧面上。换言之，支撑块24、下支撑环12和连接板13的内侧面在同一面上，支撑块24、下支撑环12和连接板13的外侧面在同一面上，如此设置，可以大大减小占用空间，在吊装时，大大减少与热场发生干涉的几率。
50.在一些实施例中，吊装框架10和旋转锁定机构20采用不锈钢材质，可以理解的是，不锈钢材料的机械性能较好，可以在满足结构牢固性能的前提下将厚度做的更薄，不仅可以方便吊装框架10和旋转锁定机构20的安装和固定，还可以节省装配空间，使整体结构更加紧凑，同时作为不锈钢材质的吊装框架10和旋转锁定机构20具有良好的耐腐性能，使用的可靠性更高。
51.在一些实施例中，参考图3、图5和图6所示，支撑块24远离摆动轴23的一端垂直向下固定限位块25，下支撑环12上开设有用于限制限位块25向外运动的限位槽121，以防止支撑块24转动至下支撑环12外侧，防止与热场发生干涉。
52.在一些实施例中，参考图5和图6所示，支撑块24上表面远离摆动轴23的一端固定有石墨垫块26，石墨垫块26的横截面呈与支撑块24相配适的圆弧状。石墨垫块26的设置，在吊装石墨坩埚200时，石墨与石墨接触，一是可以耐高温，二是防止支撑块24直接与石墨坩埚200接触带来金属污染。
53.在一些实施例中，参考图5所示，石墨垫块26与支撑块24上表面之间固定有聚四氟乙烯垫27。聚四氟乙烯垫27的设置，一方面不易磨损可以进一步防止支撑块24直接与石墨坩埚200摩擦产生金属粉末，另一方面耐高温，同时起到导向润滑作用。
54.在一些实施例中，参考图5和图6所示，摆动轴23的底部一体连接转动轴28，下支撑环12上开设有与转动轴28相配适的圆孔，摆动轴23通过转动轴28伸入至圆孔与下支撑环12连接。转动轴28作为支撑块24转动的中心点，支撑块24围绕着转动轴28进行转动。摆动轴23的上端通过穿过上支撑环11上相应的孔进行限位，其下端通过伸入至下支撑环12的圆孔中
进行限位，防止其在使用的过程中脱出。
55.摆动轴23、转动轴28和支撑块24一体成型，一体件的结构不仅可以保证摆动轴23、转动轴28和支撑的结构、性能稳定性，并且方便成型、制造简单，而且省去了多余的装配件以及连接工序，大大提高了摆动轴23、转动轴28和支撑的装配效率，保证摆动轴23、转动轴28和支撑连接的可靠性，再者，一体形成的结构的整体强度和稳定性较高，组装更方便，寿命更长。
56.在本实用新型的一些实施例中，参照图2所示，连接板13的数量为多个，优选地可以为2-6个，进一步优选地，连接板13的数量为4-6个，例如，可以为4个、5个或6个。旋转锁定机构20的数量可以为3-8个，优选地，旋转锁定机构20的数量可以为4-6个，例如可以为4个、5个或6个。
57.在一些实施例中，参照图2和图3所示，上支撑环11的上方固定有承重架14，承重架14呈中心处垂直向上固定有连杆15。承重架14包括至少两个在中心交叉设置的杆体，例如承重架14呈“十”字形，换言之，承重架14包括两个在中心点垂直交叉的杆体。
58.在一些实施例中，参照图2和图3所示，连杆15的下部垂直固定有接尘盘16，连杆15从接尘盘16的中心穿过，接尘盘16的上下两端通过螺栓固定，防止在运动过程，上面的结构掉落灰尘、杂质等。
59.在一些实施例中，参照图2和图3所示，连接板13的上下两端分别与上支撑环11、下支撑环12可拆卸连接，例如可以采用卡扣连接、螺纹连接等常见连接方式当采用螺纹连接时，连接板13的上下两端分别开设有多个螺纹孔，多个螺栓分别穿过上支撑环11与连接板13的上端螺纹连接，多个螺栓分别穿过下支撑环12与连接板13的下端螺纹连接。
60.根据本实用新型实施例的弹簧柱塞21的结构以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
61.使用过程：
62.吊装时，首先将拉出弹簧柱塞21，调整旋转锁定机构20使摆动轴23旋转与下支撑环12对齐，弹簧柱塞21自动缩回并插入柱塞孔一112内锁定。然后通过吊臂900将吊装装置100旋转到炉室正上方设定位置，然后吊臂900带着吊装装置100下降设定高度(即吊装装置100的底部处于加热器300和石墨坩埚200之间)。拉出弹簧柱塞21，调整旋转锁定机构20使摆动轴23旋转与下支撑环12垂直，弹簧柱塞21自动缩回并插入柱塞孔二113内锁定，然后吊臂900带着吊装装置100开始上升，这时旋转锁定机构20上的石墨垫与石墨坩埚200接触，旋转锁定机构20支撑石墨坩埚200一起上升到设定高度，吊臂900将吊装装置100旋转远离炉室并下落至坩埚放置工装上，拉出弹簧柱塞21，调整旋转锁定机构20使摆动轴23旋转与下支撑环12对齐，弹簧柱塞21自动缩回并插入柱塞孔一112内锁定。
63.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。
64.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一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
65.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，还可以是通信；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。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。
66.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。
67.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
68.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种拉晶炉坩埚吊装装置，其特征在于，所述吊装装置包括：吊装框架，包括上支撑环、下支撑环和连接板，所述上支撑环和下支撑环上下设置，且中心轴线重合，所述上支撑环和下支撑环通过周向间隔设置的连接板固定连接，上支撑板的上方垂直固定有连杆；旋转锁定机构，旋转锁定机构不少于三个，所有所述旋转锁定机构周向间隔设置在所述上支撑环和下支撑环之间，所述旋转锁定机构包括从上到下依次设置的弹簧柱塞、旋转块、摆动轴和支撑块，所述摆动轴的上端贯穿所述上支撑环，且所述摆动轴的顶部垂直固定连接旋转块，所述旋转块远离摆动轴的一端安装有弹簧柱塞，所述上支撑环上开设有与弹簧柱塞相对应的两个柱塞孔，所述摆动轴的底部与所述下支撑环转动连接，所述摆动轴的下端垂直固定连接支撑块，支撑块具有非工作状态和工作状态，转动摆动轴，支撑块与下支撑环重合时为非工作状态；转动摆动轴，支撑块位于下支撑环内且支撑块与下支撑环垂直时为工作状态。2.根据权利要求1所述的拉晶炉坩埚吊装装置，其特征在于，所述下支撑环在上支撑环上的投影与上支撑环的中心线重合；所述旋转块远离所述摆动轴的一侧面与摆动轴之间的距离小于上支撑环外边沿与摆动轴之间的距离。3.根据权利要求1所述的拉晶炉坩埚吊装装置，其特征在于，所述连接板的横截面呈与下支撑环相配适的圆弧状，所述连接板的厚度与下支撑环的厚度相等。4.根据权利要求1所述的拉晶炉坩埚吊装装置，其特征在于，所述支撑块的横截面呈圆弧状，当所述支撑块在非工作状态时，所述支撑块、下支撑环和连接板的内、外侧面在同一中空圆筒的内、外侧面上。5.根据权利要求4所述的拉晶炉坩埚吊装装置，其特征在于，所述支撑块远离所述摆动轴的一端垂直向下固定限位块，所述下支撑环上开设有用于限制限位块向外运动的限位槽。6.根据权利要求4或5所述的拉晶炉坩埚吊装装置，其特征在于，所述支撑块上表面远离摆动轴的一端固定有石墨垫块，所述石墨垫块呈与支撑块相配适的圆弧状。7.根据权利要求6所述的拉晶炉坩埚吊装装置，其特征在于，所述石墨垫块与所述支撑块上表面之间固定有聚四氟乙烯垫。8.根据权利要求1所述的拉晶炉坩埚吊装装置，其特征在于，所述摆动轴的底部一体连接转动轴，所述下支撑环上开设有与所述转动轴相配适的圆孔，所述摆动轴通过转动轴伸入至所述圆孔与所述下支撑环连接。9.根据权利要求1所述的拉晶炉坩埚吊装装置，其特征在于，所述上支撑环的上方固定有承重架，所述承重架呈中心处垂直向上固定有所述连杆。10.根据权利要求1所述的拉晶炉坩埚吊装装置，其特征在于，所述连杆的下部垂直固定有接尘盘。

技术总结
本实用新型公开了一种拉晶炉坩埚吊装装置，吊装装置包括：吊装框架，包括上支撑环、下支撑环和连接板，上支撑环和下支撑环上下设置，且中心轴线重合，上支撑环和下支撑环通过周向间隔设置的连接板固定连接，上支撑板的上方垂直固定有连杆；旋转锁定机构，旋转锁定机构不少于三个，不少于三个的旋转锁定机构周向间隔设置在上支撑环和下支撑环之间，旋转锁定机构包括从上到下依次设置的弹簧柱塞、旋转块、摆动轴和支撑块，摆动轴的上端贯穿所述上支撑环，且摆动轴的上端贯穿所述上支撑环的部分垂直固定连接旋转块，旋转块远离摆动轴的一端安装有弹簧柱塞，上支撑环上开设有与弹簧柱塞相对应的两个柱塞孔，摆动轴的下端垂直固定连接支撑块。连接支撑块。连接支撑块。


技术研发人员：宋涛 汪佳 王晓明 蒋玉娇
受保护的技术使用者：中环领先（徐州）半导体材料有限公司
技术研发日：2022.12.26
技术公布日：2023/7/20