一种用于制备大孔径碳化硅粉料的坩埚结构

技术领域

本发明涉及制备大孔径碳化硅粉料装置技术领域，更具体地说，本发明涉及一种用于制备大孔径碳化硅粉料的坩埚结构。

背景技术

在制备大孔径碳化硅粉料的过程中，二氧化硅和石墨，按照一定的比例混合，同时加入适量的助剂，如氧化铝、氮化硅等，以提高产品性能。其使用的分层坩埚为圆筒状结构，内部通过水平的坩埚底分为独立的两部分，坩埚底的上端设置有坩埚底，十字挡板将分层坩埚内部分为独立的四个区域，分层坩埚的内壁面上以及十字挡板的侧壁上设置有导热鳞片，能够对大孔径碳化硅粉料起到加热的作用，这是目前用的坩埚结构。

经检索在现有已经公开的文献中，专利公开号CN211056727U的专利公开了一种合成碳化硅粉料的坩埚组件，针对现有技术中合成碳化硅粉料时，当坩埚体积大、装载原料质量较大时，坩埚内气体渗透性差，影响坩埚内部的热对流，从而影响热场分布；其通过多孔石墨片的使用既保证气体能顺利进入坩埚，又保证了粉料不会从气孔或导气管中漏出；该多孔石墨片的设置极大的改善了坩埚内气体的渗透性，有助于稳定坩埚内热场分布均匀，该坩埚组件可用于大批量合成碳化硅粉料，且产率高；但是该坩埚组件还存在如下缺陷；

该坩埚组件在制备大孔径碳化硅粉料时，由于坩埚加热后对大孔径碳化硅粉料需要由外到内依次加热，这样导致制备大孔径碳化硅粉料原料内部难以快速均匀受热，加热均匀性较差，为此需要提供一种用于制备大孔径碳化硅粉料的坩埚结构。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供一种用于制备大孔径碳化硅粉料的坩埚结构。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于制备大孔径碳化硅粉料的坩埚结构，包括旋转联动转盘，所述旋转联动转盘的顶端呈圆环贯穿开设有多个导向倾斜孔位，所述导向倾斜孔位内部滑动连接有导向推动杆，所述导向推动杆的顶端设有联动嵌入加热机构；

所述联动嵌入加热机构包括设置在导向推动杆顶端的第一加热棒，在旋转联动转盘的底端从上到下依次设有联动齿环和限位支环，且联动齿环的外壁一侧啮合传动连接有驱动齿轮，所述驱动齿轮的内壁固定连接有驱动转杆，在驱动转杆的底端同轴传动连接有减速驱动电机，所述旋转联动转盘的内壁设有转动连接的保温隔热套，在保温隔热套的内部安装有竖向供热组件，所述第一加热棒的顶端安装有叠加均热组件，所述联动齿环和旋转联动转盘之间固定连接，且联动齿环与限位支环之间转动连接，多个所述第一加热棒呈圆环等距分布排列。

优选地，所述保温隔热套的底端设有用于对限位支环起到支撑作用的坩埚保温底座，所述坩埚保温底座分别与保温隔热套和限位支环之间固定连接，所述减速驱动电机与坩埚保温底座之间固定连接有第一支撑架，且坩埚保温底座的底端贯穿开设有进气孔，所述减速驱动电机的外壁一侧安装有控制器，且控制器与减速驱动电机之间固定连接。

通过采用上述技术方案，控制器启动减速驱动电机驱动，第一支撑架对减速驱动电机起到支撑作用，减速驱动电机对驱动转杆起到旋转作用，减速驱动电机带动驱动转杆正转，驱动转杆带动联动齿环正向旋转，联动齿环带动旋转联动转盘旋转，旋转联动转盘带动多个导向倾斜孔位旋转，导向倾斜孔位对导向推动杆起到导向移动作用，多个导向推动杆向第一坩埚插接环的圆心点位置处靠近，多个第一加热棒插入到大孔径碳化硅粉料制备原料内部位置加热。

优选地，所述叠加均热组件包括固定安装在第一加热棒顶端的联动柱，所述联动柱的上方从下到上依次设有第二加热棒和联动支杆以及第三加热棒，所述第一加热棒的外部且远离导向推动杆位置处固定连接有第一坩埚插接环，所述第一加热棒的一端部贯穿保温隔热套并延伸至第一坩埚插接环内部位置处，在第一坩埚插接环的上方从下到上依次设有第二坩埚插接环以及第三坩埚插接环，所述第一加热棒内壁一侧嵌入固定连接有第一温度传感器，且第一坩埚插接环的底端固定连接有坩埚底座，所述第一坩埚插接环与第一加热棒之间水平滑动连接，且第二坩埚插接环与第二加热棒之间水平滑动连接，所述第三坩埚插接环与第三加热棒之间水平滑动连接，所述联动柱与第二加热棒之间固定连接，所述联动支杆分别与第三加热棒和第二加热棒之间固定连接，所述第三加热棒和第二加热棒以及第一加热棒均与保温隔热套之间水平滑动连接。

通过采用上述技术方案，第一加热棒同时带动联动柱移动，联动柱带动第二加热棒使联动支杆右移，联动支杆带动第三加热棒右移，第二加热棒沿着保温隔热套以及第二坩埚插接环内部右移，同时第三加热棒沿着保温隔热套以及第三坩埚插接环内部右移，即可使多个第二加热棒相对靠近第二坩埚插接环的圆心点位置处，而多个第三加热棒能够靠近第三坩埚插接环圆心点位置处，第三加热棒能够对大孔径碳化硅粉料原料上部位进行均匀多点位加热。

优选地，所述竖向供热组件包括安装在保温隔热套内部的坩埚盖，所述坩埚盖的顶端固定连接有定位坩埚套，所述定位坩埚套的顶端呈圆环设有多个贯穿坩埚盖的竖向电阻加热棒，在竖向电阻加热棒的底端固定连接有第二温度传感器，且竖向电阻加热棒的顶端固定连接有联动螺杆，且联动螺杆的内部设有与定位坩埚套转动连接的螺纹套环支块，所述螺纹套环支块的顶端同轴传动连接有减速电机，所述保温隔热套的顶端呈矩形等距固定连接有多个定位支块，相邻两个定位支块之间竖向滑动插接有套接定位板，所述套接定位板的顶端且位于螺纹套环支块一侧位置处安装有第二支撑架，所述第二支撑架分别与减速电机和套接定位板之间固定连接，所述竖向电阻加热棒分别与定位坩埚套和坩埚盖之间竖向滑动连接，多个所述定位坩埚套呈圆环等距分布排列设置，所述保温隔热套与坩埚盖之间位置处呈圆环等距分布有多个加热器，多个所述加热器均与保温隔热套之间固定连接。

通过采用上述技术方案，通过两个定位支块对套接定位板起到竖向定位插接，而套接定位板对螺纹套环支块起到限位支撑，第二支撑架对减速电机起到支撑作用，减速电机驱动螺纹套环支块在套接定位板内部正转，减速电机带动联动螺杆在螺纹的作用下向下移动，同时联动螺杆带动多个竖向电阻加热棒沿着定位坩埚套内部以及坩埚盖内部导向下移，第二温度传感器向下插入到大孔径碳化硅粉料原料内部，形成多层次均匀加热。

本发明的技术效果和优点：

本发明采用联动嵌入加热机构使减速驱动电机对驱动转杆起到旋转作用，减速驱动电机带动驱动转杆正转，驱动转杆带动联动齿环正向旋转，转联动转盘带动多个导向倾斜孔位旋转，导向倾斜孔位对导向推动杆起到导向移动作用，多个导向推动杆向第一坩埚插接环的圆心点位置处靠近，多个第一加热棒插入到大孔径碳化硅粉料制备原料内部位置形成多点位嵌入加热，并且根据第一温度传感器精确加热到指定温度数值，加热大孔径碳化硅粉料均匀性更好；

本发明利用叠加均热组件使第一加热棒同时带动联动柱移动，联动柱打动第二加热棒使联动支杆右移，联动支杆带动第三加热棒右移，第一加热棒同时带动联动柱移动，联动柱打动第二加热棒使联动支杆右移，联动支杆带动第三加热棒右移，多个第二加热棒相对靠近第二坩埚插接环的圆心点位置处，第三加热棒能够对大孔径碳化硅粉料原料上部位进行均匀多点位加热，而多个第二加热棒能够对大孔径碳化硅粉料原料中间部位实现多点位加热，能够从下到上形成多层联动加热，加热分布均匀性更好，第一坩埚插接环和第二坩埚插接环以及第三坩埚插接环上下堆叠而成，大大增加了粉料容量，合成效率；

本发明采用竖向供热组件由两个定位支块对套接定位板起到竖向定位插接，套接定位板对螺纹套环支块起到限位支撑，减速电机驱动螺纹套环支块在套接定位板内部正转，联动螺杆带动多个竖向电阻加热棒沿着定位坩埚套内部以及坩埚盖内部导向下移，能够对大孔径碳化硅粉料原料形成从多层纵向嵌入均匀加热，使大孔径碳化硅粉料原料进行竖向加热，加热更加均匀，加热效率有效提高；

通过上述多个结构的相互影响，首先通过多个第一加热棒插入到大孔径碳化硅粉料制备原料内部位置形成多点位嵌入加热，再通过第三加热棒能够对大孔径碳化硅粉料原料上部位进行均匀多点位加热，进一步多个第二加热棒能够对大孔径碳化硅粉料原料中间部位实现多点位加热，最后通过多个竖向电阻加热棒沿着定位坩埚套内部以及坩埚盖内部导向下移，能够对大孔径碳化硅粉料形成多层次叠加嵌入加热，并且由上到下依次分布间隔加热，使得大孔径碳化硅粉料受热均匀性得到有效提高。

附图说明

图1为本发明的一种用于制备大孔径碳化硅粉料的坩埚结构整体结构示意图。

图2为本发明的一种用于制备大孔径碳化硅粉料的坩埚结构仰视结构示意图。

图3为本发明的一种用于制备大孔径碳化硅粉料的坩埚结构中旋转联动转盘仰视截断局部结构示意图。

图4为本发明的一种用于制备大孔径碳化硅粉料的坩埚结构竖截面结构示意图。

图5为本发明的一种用于制备大孔径碳化硅粉料的坩埚结构中第三加热棒与保温隔热套连接处局部结构示意图。

图6为本发明的一种用于制备大孔径碳化硅粉料的坩埚结构俯视结构示意图。

图7为本发明的一种用于制备大孔径碳化硅粉料的坩埚结构中竖向供热组件结构示意图。

附图标记为：1、旋转联动转盘；2、导向倾斜孔位；3、导向推动杆；4、第一加热棒；5、联动齿环；6、限位支环；7、驱动齿轮；8、驱动转杆；9、减速驱动电机；10、第一支撑架；11、坩埚保温底座；12、进气孔；13、保温隔热套；14、坩埚底座；15、第一坩埚插接环；16、第二坩埚插接环；17、第三坩埚插接环；18、坩埚盖；19、联动柱；20、第二加热棒；21、联动支杆；22、第三加热棒；23、第一温度传感器；24、定位坩埚套；25、竖向电阻加热棒；26、第二温度传感器；27、螺纹套环支块；28、联动螺杆；29、减速电机；30、第二支撑架；31、套接定位板；32、定位支块；33、控制器；34、加热器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如附图1-7所示的一种用于制备大孔径碳化硅粉料的坩埚结构，该用于制备大孔径碳化硅粉料的坩埚结构上设置有联动嵌入加热机构、叠加均热组件、竖向供热组件，各个机构和组件的设置能够对大孔径碳化硅粉料制备时形成多层次叠加嵌入加热，并且由上到下依次分布间隔加热，大孔径碳化硅粉料受热均匀性有效提高，各机构和组件的具体结构设置如下：

在一些实施例中，如附图1-4所示，联动嵌入加热机构包括设置在导向推动杆3顶端的第一加热棒4，在旋转联动转盘1的底端从上到下依次设有联动齿环5和限位支环6，且联动齿环5的外壁一侧啮合传动连接有驱动齿轮7，驱动齿轮7的内壁固定连接有驱动转杆8，在驱动转杆8的底端同轴传动连接有减速驱动电机9，旋转联动转盘1的内壁设有转动连接的保温隔热套13，在保温隔热套13的内部安装有竖向供热组件，第一加热棒4的顶端安装有叠加均热组件。

在一些实施例中，如附图1-3所示，保温隔热套13的底端设有用于对限位支环6起到支撑作用的坩埚保温底座11，坩埚保温底座11分别与保温隔热套13和限位支环6之间固定连接，减速驱动电机9与坩埚保温底座11之间固定连接有第一支撑架10，且坩埚保温底座11的底端贯穿开设有进气孔12，以便于在坩埚保温底座11底端的进气孔12上对接氨气进入到坩埚底座14内部通孔，且第一支撑架10对减速驱动电机9起到支撑作用，增加减速驱动电机9的稳定性，减速驱动电机9的外壁一侧安装有控制器33，且控制器33与减速驱动电机9之间固定连接，以便于控制器33能够控制减速驱动电机9驱动或者停止运行，控制器33起到控制作用。

在一些实施例中，如附图4-5所示，叠加均热组件包括固定安装在第一加热棒4顶端的联动柱19，联动柱19的上方从下到上依次设有第二加热棒20和联动支杆21以及第三加热棒22，第一加热棒4的外部且远离导向推动杆3位置处固定连接有第一坩埚插接环15，在第一坩埚插接环15的上方从下到上依次设有第二坩埚插接环16以及第三坩埚插接环17，第一加热棒4内壁一侧嵌入固定连接有第一温度传感器23，且第一坩埚插接环15的底端固定连接有坩埚底座14，第一坩埚插接环15与第一加热棒4之间水平滑动连接，且第二坩埚插接环16与第二加热棒20之间水平滑动连接，第三坩埚插接环17与第三加热棒22之间水平滑动连接，联动柱19与第二加热棒20之间固定连接，联动支杆21分别与第三加热棒22和第二加热棒20之间固定连接，第三加热棒22和第二加热棒20以及第一加热棒4均与保温隔热套13之间水平滑动连接。

在一些实施例中，如附图4-7所示，竖向供热组件包括安装在保温隔热套13内部的坩埚盖18，坩埚盖18的顶端固定连接有定位坩埚套24，定位坩埚套24的顶端呈圆环设有多个贯穿坩埚盖18的竖向电阻加热棒25，在竖向电阻加热棒25的底端固定连接有第二温度传感器26，且竖向电阻加热棒25的顶端固定连接有联动螺杆28，且联动螺杆28的内部设有与定位坩埚套24转动连接的螺纹套环支块27，螺纹套环支块27的顶端同轴传动连接有减速电机29，保温隔热套13的顶端呈矩形等距固定连接有多个定位支块32，相邻两个定位支块32之间竖向滑动插接有套接定位板31，套接定位板31的顶端且位于螺纹套环支块27一侧位置处安装有第二支撑架30，第二支撑架30分别与减速电机29和套接定位板31之间固定连接，竖向电阻加热棒25分别与定位坩埚套24和坩埚盖18之间竖向滑动连接，多个定位坩埚套24呈圆环等距分布排列设置，保温隔热套13与坩埚盖18之间位置处呈圆环等距分布有多个加热器34，多个加热器34均与保温隔热套13之间固定连接。

本发明制备大孔径碳化硅粉料的坩埚结构工作原理如下：

大孔径碳化硅粉料制备时，将大孔径碳化硅粉料原料放置在坩埚底座14上方，大孔径碳化硅粉料的原料主要为二氧化硅和石墨混合，同时加入适量的氮化硅，以提高产品性能，通过第一坩埚插接环15和第二坩埚插接环16以及第三坩埚插接环17形成竖向插接叠加在一起，并且坩埚盖18盖在第三坩埚插接环17上表面位置处，通过多个加热器34对第三坩埚插接环17和第二坩埚插接环16以及第一坩埚插接环15进行加热，并且在坩埚保温底座11底端的进气孔12上对接氨气进入到坩埚底座14内部通孔中；

底部多点位均匀加热时，控制器33启动减速驱动电机9驱动，通过坩埚保温底座11对第一支撑架10起到支撑作用，第一支撑架10对减速驱动电机9起到支撑作用，减速驱动电机9对驱动转杆8起到旋转作用，减速驱动电机9带动驱动转杆8正转，驱动转杆8带动联动齿环5正向旋转，联动齿环5带动旋转联动转盘1旋转，旋转联动转盘1带动多个导向倾斜孔位2旋转，导向倾斜孔位2对导向推动杆3起到导向移动作用，多个导向推动杆3向第一坩埚插接环15的圆心点位置处靠近，多个第一加热棒4插入到大孔径碳化硅粉料制备原料内部位置，实现多点位均加热；

双层联动加热时，第一加热棒4同时带动联动柱19移动，联动柱19带动第二加热棒20使联动支杆21右移，联动支杆21带动第三加热棒22右移，第二加热棒20沿着保温隔热套13以及第二坩埚插接环16内部右移，同时第三加热棒22沿着保温隔热套13以及第三坩埚插接环17内部右移，即可使多个第二加热棒20相对靠近第二坩埚插接环16的圆心点位置处，而多个第三加热棒22能够靠近第三坩埚插接环17圆心点位置处，并且第三加热棒22能够对大孔径碳化硅粉料原料上部位进行均匀多点位加热，而多个第二加热棒20能够对大孔径碳化硅粉料原料中间部位实现多点位加热，第一温度传感器23控制到900摄氏度加热；

竖向多点位对接加热时，通过两个定位支块32对套接定位板31起到竖向定位插接，而套接定位板31对螺纹套环支块27起到限位支撑，通过第二支撑架30对减速电机29起到支撑作用，减速电机29驱动螺纹套环支块27在套接定位板31内部正转，减速电机29带动联动螺杆28在螺纹的作用下向下移动，同时联动螺杆28带动多个竖向电阻加热棒25沿着定位坩埚套24内部以及坩埚盖18内部导向下移，竖向电阻加热棒25带动第二温度传感器26向下插入到大孔径碳化硅粉料原料内部，能够对大孔径碳化硅粉料原料形成 多层纵向嵌入均匀加热，以及竖向多点位嵌入加热，形成多层次均匀加热，能够使大孔径碳化硅粉料原料加热更加均匀，加热效率有效提高。

说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术，且各电器的型号参数不作具体限定，使用常规设备即可定，本技术方案中，未提及到的电器控制元件由于属于现有技术，因而图中未进行示出，在此也不再进行叙述。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。