蓝宝石籽晶提拉机构及拉晶设备

技术领域

本申请属于蓝宝石拉晶技术领域，具体涉及一种蓝宝石籽晶提拉机构及拉晶设备。

背景技术

目前，泡生法是生长制备大直径、高质量、无色蓝宝石使用较为广泛的方法。泡生法制备蓝宝石过程中，需使用籽晶提拉机构带动籽晶插入熔融状态的原料中进行拉晶。

现有技术中，籽晶提拉机构中的籽晶拉杆与籽晶连接头之间通常采用螺纹连接。然而，由于拉晶过程中热场温度较高，很容易使螺纹失效，进而后期需要拆卸籽晶拉杆与籽晶连接头时，两者之间很难通过螺纹进行拆卸，大多使用破坏性手段对籽晶拉杆与籽晶连接头进行拆卸，这就导致籽晶拉杆与籽晶连接头拆卸成本较高、损耗较大。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种蓝宝石籽晶提拉机构及拉晶设备，能够解决现有籽晶拉杆与籽晶接头难拆卸的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种蓝宝石籽晶提拉机构，包括：第一热场组件和第二热场组件及定位销；

所述第一热场组件与所述第二热场组件沿所述籽晶的提拉方向依次设置，且所述第一热场组件与所述第二热场组件之间通过所述定位销可拆卸连接；

其中，所述定位销的数量为至少两个，至少两个所述定位销之间呈预设夹角，且沿所述籽晶提拉方向依次间隔设置。

可选的，其中两个所述定位销之间的夹角为90°。

可选的，所述第一热场组件包括：籽晶拉杆和拉杆接头；

所述籽晶拉杆的一端用于与提拉驱动件相连，另一端与所述拉杆接头相连；

所述第二热场组件包括：夹头连杆和连杆接头；

所述夹头连杆的一端与所述籽晶相连，另一端与所述连杆接头相连；

所述拉杆接头与所述连杆接头同心设置，且两者之间通过所述定位销可拆卸连接。

可选的，所述拉杆接头与所述连杆接头两者中，其中一者设置有安装槽，另一者设置有插入部；

所述安装槽相对的两侧槽壁上均设置有第一销孔，所述插入部设置有第二销孔，在所述插入部插入所述安装槽内时，所述第一销孔与所述第二销孔相对；

所述定位销依次穿过其中一侧所述槽壁上的所述第一销孔、所述第二销孔和另一侧所述槽壁上的所述第一销孔。

可选的，所述第一销孔和所述第二销孔两者的孔径均大于或等于10mm。

可选的，所述拉杆接头为钼杆接头，所述连杆接头为钨杆接头，所述定位销为钨销。

可选的，所述第一销孔与所述第二销孔两者的孔径分别与所述定位销的形状相匹配；

所述定位销包括：圆形定位销、方形定位销、三角形定位销或星型定位销中的一种。

可选的，所述定位销的至少一端的端面上设置有用于连接拆卸工装的拆卸孔。

可选的，至少两个所述定位销的外径尺寸相同。

第二方面，本申请实施例还提供了一种拉晶设备，所述拉晶设备包括：上述的蓝宝石籽晶提拉机构。

在本申请实施例中，由于第一热场组件与第二热场组件之间通过定位销可拆卸连接，定位销的拆卸及安装简单快捷，因此，在实际应用中，可以设置第一热场组件或第二热场组件中的一者连接籽晶，这样，就可以通过定位销使第一热场组件和第二热场组件之间实现快速安装或拆卸。又由于定位销的数量为至少两个，至少两个定位销之间呈预设夹角，且沿籽晶提拉方向依次间隔设置，因此，至少两个定位销可以使第一热场组件和第二热场组件之间的连接更加牢固可靠。

附图说明

图1是本申请实施例所述蓝宝石籽晶提拉机构的结构示意图；

图2是图1中A位置的放大图；

图3是本申请实施例所述定位销的结构示意图；

图4是本申请实施例所述连杆接头的结构示意图之一；

图5是图4中沿A-A方向的剖面结构示意图；

图6是本申请实施例所述连杆接头的结构示意图之二；

图7是本申请实施例所述拉杆接头的结构示意图之一；

图8是本申请实施例所述拉杆接头的结构示意图之二。

附图标记说明：

10：第一热场组件；20：第二热场组件；30：定位销；40：籽晶；11：籽晶拉杆；12：拉杆接头；21：夹头连杆；22：连杆接头；23：籽晶夹头；231：夹头连接块；31：拆卸孔；221：第一销孔；121：第二销孔。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本发明的描述中，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发明和简化描述，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发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的蓝宝石籽晶提拉机构及拉晶设备进行详细地说明。

参照图1，示出了本申请实施例所述蓝宝石籽晶提拉机构的结构示意图。参照图2，示出了图1中A位置的放大图。参照图3，示出了本申请实施例所述定位销的结构示意图。

本申请实施例中，蓝宝石籽晶提拉机构具体可以包括：第一热场组件10和第二热场组件20及定位销30；第一热场组件10与第二热场组件20沿籽晶40的提拉方向依次设置，且第一热场组件10与第二热场组件20之间通过定位销30可拆卸连接；其中，定位销30的数量为至少两个，至少两个定位销30之间呈预设夹角，且沿籽晶40提拉方向依次间隔设置。

在本申请实施例中，第一热场组件10和第二热场组件20中的一者用于与籽晶40相连，另一者用于与提拉驱动件相连。本申请实施例中，以第一热场组件10用于与提拉驱动件相连，第二热场组件20与籽晶40相连为例进行解释说明。

本申请实施例中，提拉驱动件可以包括升降驱动件和/或旋转驱动件，升降驱动件用于控制籽晶40在拉晶炉热场内的升降，旋转驱动件用于控制籽晶40在拉晶过程中的旋转。升降驱动件、旋转驱动件均可以为电机、气缸等。

在本申请实施例中，第一热场组件10和第二热场组件20的材质均可以为钨、钼及其钨钼合金等。钨钼材料都是耐高温材料，钼与钨比较起来，熔点低，价格便宜，而钨熔点高，价格更加贵，在本申请实施例中，第二热场组件由于与籽晶40相连，更靠近用于承载溶液的坩埚，也就是说，第二热场组件所处的位置热场温度高于第一热场组件。因此，本申请实施例中，还可以设置第二热场组件为钨材质，第一热场组件为钼材质，从而既可以延长使用寿命，又可以实现降低成本的有益效果。

在本申请实施例中，定位销30的材质也可以为钨、钼及其钨钼合金等，本领域技术人员可以根据实际需求设置，本申请实施例不作限定。

本申请实施例中，定位销30的数量可以为两个或多个，两个或多个定位销30沿籽晶40的提拉方向依次间隔设置，可以使第一热场组件10和第二热场组件20之间的连接更加牢固可靠。本申请实施例中，相邻两个定位销30之间沿提拉方向的距离可以为20mm～35mm范围内的任意值。例如，相邻两个定位销30之间沿提拉方向的距离可以为20mm、24mm、28mm、35mm等，本领域技术人员可以对其根据实际情况限定。需要说明的是，本申请实施例所述相邻两个定位销30之间距离为两个定位销的轴心线之间的间距。

在本申请实施例中，由于第一热场组件10与第二热场组件20之间通过定位销30可拆卸连接，通过插拔的方式即可完成定位销30的安装和拆卸，定位销30的拆卸及安装简单快捷，因此，在实际应用中，可以设置第一热场组件10或第二热场组件20中的一者连接籽晶40，这样，就可以通过定位销30使第一热场组件10和第二热场组件20之间实现快速安装或拆卸。又由于定位销30的数量为至少两个，至少两个定位销30之间呈预设夹角，且沿籽晶40提拉方向依次间隔设置，因此，至少两个定位销30可以使第一热场组件10和第二热场组件20之间的连接更加牢固可靠。

在本申请实施例中，至少两个定位销30之间的预设夹角可以为0～180°范围内的任意值。例如，两个定位销30之间的预设夹角可以为锐角或钝角。可以理解的是，两个定位销30之间的夹角可以为0°或180°时，即两个定位销30相平行。可选的，其中两个定位销30之间的夹角可以为90°，这样，通过两个定位销30可以对第一热场组件10和第二热场组件20在二维平面内进行固定，使第一热场组件10和第二热场组件20之间的连接更加牢固可靠。

在实际应用中，定位销30的数量可以选择两个，两个定位销30之间相互垂直，这样既可以使定位销30的数量较少，又可以通过两个定位销30对第一热场组件10和第二热场组件20在两个方向上进行固定，定位销30连接第一热场组件10和第二热场组件20的结构更加简单可靠。

参照图4至图6，示出了本申请实施例所述连杆接头的结构示意图。参照图7至图8，示出了本申请实施例所述拉杆接头的结构示意图。

在本申请实施例中，第一热场组件10可以包括：籽晶拉杆11和拉杆接头12；籽晶拉杆11的一端用于与提拉驱动件相连，另一端与拉杆接头12相连；第二热场组件20可以包括：夹头连杆21和连杆接头22；夹头连杆21的一端与籽晶40相连，另一端与连杆接头22相连；拉杆接头12与连杆接头22同心设置，且两者之间通过定位销30可拆卸连接。

在实际应用中，籽晶拉杆11与拉杆接头12的材质可以为钨、钼及其钨钼合金等，本申请实施例中，以籽晶拉杆11和拉杆接头12的材质均为钨为例进行举例说明。籽晶拉杆11与拉杆接头12之间可以通过螺纹连接。

在实际应用中，为了提升籽晶拉杆11与拉杆接头12之间的连接可靠性，在籽晶拉杆11与拉杆接头12连接后还可以通过定位锁紧件将籽晶拉杆11与拉杆接头12锁定。具体的，定位锁紧件可以为销钉、螺钉等。夹头连杆21和连杆接头22的材质可以为钨、钼及其钨钼合金等。本申请实施例中，以夹头连杆21和连杆接头22的材质均为钼为例进行举例说明。在本申请实施例中，夹头连杆21与连杆接头22之间可以通过螺纹连接，具体连接结构可以参照籽晶拉杆11与拉杆接头12之间的连接结构，此处不再赘述。

需要说明的是，本申请实施例中，连杆接头22以及拉杆接头12上还可以设置有安装孔、避位倒角等结构，以使拉杆接头12与籽晶拉杆11之间、以及连杆接头22与夹头连杆21之间的连接更可靠、安装拆卸更便利。

本申请实施例中，通过定位销30将拉杆接头12与连杆接头22可拆卸连接，可以有效避免整个更换或维护籽晶拉杆11或夹头连杆21，降低维护成本。

本申请的一些实施例中，拉杆接头12可以为钼杆接头，连杆接头22为钨杆接头，定位销30为钨销，从而通过钨销可以使钼杆接头和钨杆接头之间的连接更加可靠。

本申请实施例中，拉杆接头12与连杆接头22两者中，其中一者设置有安装槽，另一者设置有插入部；安装槽相对的两侧槽壁上设置有第一销孔221，插入部设置有第二销孔121，在插入部插入安装槽内时，第一销孔221与第二销孔121相对；定位销30依次穿过其中一侧槽壁上的第一销孔221、第二销孔121和另一侧槽壁上的第一销孔221。

在实际应用中，安装槽可以为U型槽、球形槽等。

在本申请实施例中，第一销孔221和第二销孔121两者的孔径均大于或等于10mm。例如，第一销孔221和第二销孔121的孔径可以均为16mm。

本申请实施例中，第一销孔221和第二销孔121两者的孔径与定位销30的外径相匹配，以使定位销30的安装及拆卸更加简单便利。例如，第一销孔221和第二销孔121两者的孔径与定位销30的外径尺寸之间的配合公差可以为Φ16H8/f7，本申请实施例中，销孔(第一销孔221和第二销孔121)与定位销之间在常温状态下或者说在拉晶温度范围以外为间隙配合，在拉晶温度范围内为过盈配合，这样，由于拉杆接头12、连杆接头22以及定位销30在拉晶过程中受热膨胀，第一销孔221和第二销孔121两者的孔径减小，定位销30外尺寸增大，从而使定位销30与第一销孔221和第二销孔121之间的间隙为零或过盈配合，使定位销30可以与第一销孔221、第二销孔121之间的连接更加可靠，在拉晶完毕对定位销30进行拆卸时，由于拉杆接头12、连杆接头22和定位销30温度降低受冷回缩，定位销30与第一销孔221、第二销孔121之间可以有公差范围内的间隙，使定位销30的拆卸更加简单便利。

本申请实施例中，利用热胀冷缩的原理，通过对定位销30、夹头连杆21和连杆接头22的材质，以及第一销孔221、第二销孔121和定位销30之间公差配合进行精准计算及尺寸限定，从而可以使处于拉晶过程中的热场温度时，定位销30分别与拉杆接头12、连杆接头22可以零间隙或过盈配合，进而使定位销30分别与拉杆接头12、连杆接头22之间的连接更加可靠，可以有效避免定位销30由销孔中脱落，而在拉晶完毕进行拆卸时，定位销30与拉杆接头12、连杆接头22之间具有公差间隙，使定位销30的拆卸更加简单便利。

本申请实施例中，第一销孔221与第二销孔121两者的孔径分别与定位销30的形状相匹配，以使定位销30与第一销孔221和第二销孔121之间的配合更紧密。在实际应用中，定位销30具体可以包括：圆形定位销30、方形定位销30、三角形定位销30或星型定位销30中的一种。在本申请实施例中，至少两个定位销30的形状可以不同，例如，其中一个定位销30可以为三角形定位销30、另一个定位销30可以为星型定位销30。可以理解的是，在定位销30为方形定位销30、三角形定位销30和星型定位销30时，第一销孔221和第二销孔121相应的也为方形、三角形或星型，这样，可以避免定位销30在第一销孔221和第二销孔121内转动，可以使定位销30与第一销孔221、第二销孔121之间的连接更加可靠。

在本申请实施例中，为了使定位销30的拆卸更加快捷，定位销30的至少一端的端面上设置有用于连接拆卸工装的拆卸孔31。具体的，拆卸孔31可以为螺纹孔或内壁光滑的盲孔。本申请实施例中，通过在定位销30的端面上设置拆卸孔31，既不会影响定位销30的外尺寸，又可以提升定位销30的拆装便利性。

在实际应用中，定位销30穿设于第一销孔221、第二销孔121内时，定位销30与销孔的内壁(第一销孔221和/或第二销孔121两者的内壁)之间可能会有杂质，导致定位销30的拆卸较为困难，这时就可以将杠杆、延长杆等拆卸工装拧入或插入拆卸孔31中，通过拆卸工装对定位销30进行施力，从而使定位销30的拆卸更加简单。可以理解的是，在定位销30两端的端面上均设置拆卸孔31，可以在两端面的任一拆卸孔31安装拆卸工装，可以有效提升定位销30拆卸的便利性。

需要说明的是，本申请实施例中，拆卸孔31也可以用于与安装工装相连，以使定位销30的安装可以更加便利。例如，通过拆卸孔31与机械手相连，从而可以使定位销30的安装或拆卸均通过机械手完成，这样即便是定位销30的温度较高也可以通过机械手快速完成拆卸，可以有效减少劳动强度，提升定位销30安装的安全可靠性。

在本申请实施例中，定位销30的一端还可以设置有限位凸起，以使定位销30在第一销孔221和第二销孔121中安装时，限位凸起既可以起到定位和限位的作用，又可以方便人手操作更加方便。限位凸起可以沿定位销30的周向边缘设置，这样，限位凸起即可增大与人手的接触面积，又可以沿第一销孔221的周向对定位销30进行限位，限位更加精准。

本申请实施例中，至少两个定位销30的外径尺寸可以相同或不同。在实际应用中，定位销30的外径尺寸均相同的情况下，可以使定位销30的种类更少，定位销30的安装更加简单。在两个定位销30的外径尺寸不同的情况下，可以设置其中一个定位销30的外径更大作为主要承受力的连接件，另一个定位销30的外径尺寸较小可以作为辅助连接件，起到对拉杆接头12和连杆接头22方向限定的作用。

当然，需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际情况对定位销30的外径尺寸、形状以及数量等进行限定，本申请实施例不再一一赘述。

在本申请实施例中，第二热场组件还可以包括：籽晶夹头23，籽晶夹头23的一端与夹头连杆21相连，另一端与籽晶相连。在实际应用中，籽晶夹头23与籽晶之间还可以通过夹头连接块231进行固定，以提升籽晶的安装便捷性。

综上，本申请实施例所述的蓝宝石籽晶提拉机构至少包括以下优点：

在本申请实施例中，由于第一热场组件与第二热场组件之间通过定位销可拆卸连接，定位销的拆卸及安装简单快捷，因此，在实际应用中，可以设置第一热场组件或第二热场组件中的一者连接籽晶，这样，就可以通过定位销使第一热场组件和第二热场组件之间实现快速安装或拆卸。又由于定位销的数量为至少两个，至少两个定位销之间呈预设夹角，且沿籽晶提拉方向依次间隔设置，因此，至少两个定位销可以使第一热场组件和第二热场组件之间的连接更加牢固可靠。

本申请实施例还提供了一种拉晶设备，所述拉晶设备具体可以包括上述蓝宝石籽晶提拉机构。

本申请实施例中，拉晶设备还可以包括：拉晶炉，以及设置于所述单晶炉内的热场件(坩埚、保温盖等)。本申请实施例中，蓝宝石籽晶提拉机构应用于上述拉晶炉。

需要说明的是，本申请实施例中所述的蓝宝石籽晶提拉机构与上述各实施例中的蓝宝石籽晶提拉机构的结构及原理相同，具体可以参照上述各实施例，此处不再赘述。

在本申请实施例中，由于第一热场组件与第二热场组件之间通过定位销可拆卸连接，定位销的拆卸及安装简单快捷，因此，在实际应用中，可以设置第一热场组件或第二热场组件中的一者连接籽晶，这样，就可以通过定位销使第一热场组件和第二热场组件之间实现快速安装或拆卸。又由于定位销的数量为至少两个，至少两个定位销之间呈预设夹角，且沿籽晶提拉方向依次间隔设置，因此，至少两个定位销可以使第一热场组件和第二热场组件之间的连接更加牢固可靠。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。