[发明专利]一种生产多晶硅真空炉用水冷铜电极

说明书

技术领域

本发明涉及光伏产业多晶硅生产设备，尤其涉及一种生产多晶硅真空炉用水冷铜电极。

背景技术

在光伏产业，多晶硅是硅产品产业链中极为重要的中间产品，是制造硅抛光片、太阳能电池及高纯硅制品的主要原料。多晶硅铸锭真空炉是用于铸造大型多晶硅锭的设备，它是将硅料高温熔融后通过定向凝固冷凝结晶，使其形成晶向一致的硅锭，从而达到太阳能电池对硅片品质的要求。定向凝固铸造多晶硅的原理是：将石英坩埚装入多晶硅料后放在导热性很强的石墨块(即定向凝固块)上，关闭炉膛后抽真空，接通加热器电源待硅料完全熔化后，隔热笼缓慢往上提升，露出由下炉腔支撑的定向凝固块的下表面，通过定向凝固块将硅料结晶时释放的热量辐射到下炉腔的水冷内壁上，从而在坩埚内的硅料中形成一个竖直温度梯度。这个温度梯度使坩埚内的硅料从底部开始凝固，从熔体底部向顶部开始生长，当所有的硅料都凝固后，硅锭经过退火、冷却后出炉即完成整个铸锭过程。水冷铜电极的作用是将大电流通过铜电极传入石墨电极再加热石墨板，使其发热，通过热辐射而加热硅料。现有的水冷铜电极与石墨电极之间用螺纹连接、铜螺母锁紧。该连接方式最大缺陷是只有一种连接方式，两电极之间全靠螺纹导电，并且是线接触(说明：铜螺母与石墨电极是面接触，但与铜棒仍为线接触)，甚至有些地方是点接触，在较大电流流过该处时，由于接触面积较小，电阻过大，在此部位产生大量的热量，使温度急剧升高，使用一段时间后，两电极经常因烧蚀而粘结在一起，损坏连接螺纹，影响电流通过，必须停炉进行检修更换，造成铜电极和石墨电极使用寿命短，生产成本高。

发明内容

本发明的目的是提供使用寿命长的一种生产多晶硅真空炉用水冷铜电极。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种生产多晶硅真空炉用水冷铜电极，包括后端带进出冷却水管的深孔铜棒、锁紧铜螺母、聚四氟乙烯套环、O型密封圈、胶木绝缘垫环、胶木绝缘螺栓套管、胶木绝缘托盘、电极固定盘、电极接线板、连接螺栓、圆台型铜块、电刷，其特征在于：在圆台型铜块的大圆面上设置电刷，该铜块的侧面与深孔铜棒前端设置相同锥度的圆台型孔紧密贴合，连为一体。

所述电刷由一根根竖立在圆台型铜块大圆面上的钼丝组成。

所述钼丝垂直镶嵌或插入在圆台型铜块的大圆面上。

使用本发明时，在深孔铜棒的后端安装进水管和出水管，从前端套装电极固定盘用银焊或铜焊固定；依次套装胶木绝缘托盘、胶木绝缘螺栓套管、聚四氟乙烯套环、O型密封圈、胶木绝缘垫环，然后插入真空炉，用螺栓穿过电极固定盘上的螺孔，固定在真空炉上，再安装电极接线板；在深孔铜棒前端圆台型孔压入前端带电刷的圆台型铜块，接触面紧密贴合，再将石墨电极与深孔铜棒前部螺纹连接、旋紧，铜螺母锁紧。此时，由于钼丝的弹性作用与石墨电极内壁充分接触，构成另一条电流通路。最后将石墨电极通过碳碳复合螺栓与石墨板连接，通水通电即可使用。

本发明与现有技术相比，其优点是通过设置圆台型铜块，并且在圆台型铜块的大圆面上设置电刷，然后与深孔铜棒前端设置相同锥度的圆台型孔紧密贴合，形成面接触，而起电刷作用的钼丝又与石墨电极内壁充分接触，大大增加两电极之间的接触面积。根据电流计算公式I＝U/R，R＝ρL/S，可以推出：

I＝US/ρL

式中：U为电压，单位伏特(V)

R为电阻，单位欧姆(Ω.)

ρ为物质的电阻率，单位为欧姆米(Ω.m)。

L为长度，单位为米(m)

S为截面积，单位为平方米(m²)

结论：电流与导线横截面积成正比的关系，导线横截面积越大，允许通过的电流越大。本发明克服了现有技术的不足，大部分电流通过电刷导入石墨电极，大大减轻了两电极之间螺纹线接触导电的负荷，降低了发热起弧概率，由于钼丝具有耐高温(熔点2610℃)、导电性好、有弹性，从而提高了水冷铜电极使用寿命。

附图说明

图1是本发明结构示意图

图2是本发明B向结构示意图

图3是本发明B向另一种结构示意图

图4是本发明与石墨电极连接示意图

具体实施方式