CN102167328B - 一种氢化炉用组合式绝热、绝缘装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氢化炉用组合式绝热、绝缘装置，属于绝缘装置领域。本发明的氢化炉用组合式绝热、绝缘装置，包括氢化炉的底盘，所述底盘上布置有电极，所述电极外套有陶瓷杯，所述陶瓷杯上设置有上部端口与下部端口，其中电极穿过陶瓷杯的上部端口，所述陶瓷杯的下部端口置于底盘上，且电极的下部被罩于陶瓷杯内。本发明的氢化炉用组合式绝热环装置，结构简单，加工方便，能够有效地隔绝热氢化炉内热量对绝缘套的辐射，延长绝缘套的使用寿命；同时能够避免加热器表面脱层搭接电极和底盘，造成的接地故障停炉；增加生产效率和设备利用率，减少绝热环的更换频率和时间，保证氢化炉长期稳定地运行。
Description
技术领域
本发明涉及一种绝热、绝缘装置，特别是一种多晶硅生产过程中氢化炉中使用的绝热、绝缘装置。
背景技术
在SiHCl3 合成工序和氢还原制取多晶硅的工序中，会产生大量的副产物SiCl4，如果不能有效的进行回收利用，不仅造成巨大的资源浪费，增加生产成本，而且会造成严重的环境污染和灾难性后果。目前，最好的办法就是将SiCl4经氢化后转化为三氯氢硅，这样操作不仅处理了副产物SiCl4，还重新得到了生产多晶硅的原料SiHCl3，目前国内多晶硅企业大多采用热氢化法进行SiCl4的处理。但是，目前热氢化法中所采用的热氢化炉，采用钟罩式结构，由炉筒(钟罩)、底盘、电极、进出气管等组成，其中底盘是夹套式结构，在底盘上布置有一定数量的电极，氢化炉的电源通过电极向载体供电，使载体发热，提供炉内反应所需的温度。电极的中间是空心的，可以通冷却水进行冷却，以防止电极的密封垫圈损坏，电极与载体用石墨连接脚进行连接。为了防止电极与底座形成短路，在电极上装有四氟绝缘套，同时为了隔绝热辐射，在绝缘套外加装绝热环，保护绝缘套不在高温下碳化、熔化。
但是目前热氢化法中使用的绝热环，结构单一，不能有效隔绝热量，在高温下绝缘套容易碳化，甚至熔化，造成氢化炉整体绝缘下降，使得氢化炉不能长期稳定运行，减少了运行时间和三氯氢硅的产量。热氢化炉内加热器一般是石墨或C-C复合材料，存在脱层现象。脱层掉落在底盘，一旦搭接在电极与底盘之间，就会形成短路，造成氢化炉瞬间接地故障停炉。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种结构简单、加工方便的氢化炉用组合式绝热、绝缘装置，该装置能有效隔绝氢化炉内热量对绝缘套的辐射传热，避免加热器表面脱层搭接在电极与底盘表面之间，造成的瞬间接地故障停炉，从而有效地保证了氢化炉长期稳定地运行，保证三氯氢硅的生产产量。
本发明采用的技术方案如下：
本发明的氢化炉用组合式绝热环装置，包括氢化炉的底盘，所述底盘上布置有电极，所述电极与底座之间设置有绝缘环，所述电极外套有陶瓷杯，所述陶瓷杯上设置有上部端口与下部端口，其中电极穿过陶瓷杯的上部端口，所述陶瓷杯的下部端口置于底盘上，且电极的下部以及绝缘环被罩于陶瓷杯内。
由于采用了上述结构，在电极与绝缘环的外部套有陶瓷杯，用于保护极与绝缘环，隔绝氢化炉内辐射热，尽可能地避免辐射热进入到陶瓷杯内，有效地防止了辐射热对绝缘环造成的损坏，同时陶瓷杯能够防止加热器表面脱层脱离后掉入到陶瓷杯内，搭接在电极与底盘表面之间，造成的瞬间接地故障停炉，从而有效地保证了氢化炉长期稳定地运行，保证三氯氢硅的生产产量，同时陶瓷杯采用的陶瓷制成，能够具有很好的防磁隔热的效果。
本发明的氢化炉用组合式绝热、绝缘装置，所述电极与底盘之间设置有绝缘环组件，所述绝缘环组合件主要由一个绝缘环和两个石墨垫重叠组成，其中绝缘环位于两石墨垫之间。
由于采用了上述结构，绝缘环主要起绝缘作用，石墨垫主要起密封作用，将二者重叠形成绝缘环组合件，使得绝缘效果和密封效果良好，同时与陶瓷杯组合使用能够耐受热辐射，且不受高温的影响而产生绝缘性能的下降，保证了氢化炉长周期大功率的稳定运行的需要。
本发明的氢化炉用组合式绝热、绝缘装置，所述石墨垫为金属缠绕石墨垫，且分别位于绝缘环的上下两侧，绝缘环组合件的上表面与电极的底面贴合，绝缘环组合件的下表面与底盘的上表面贴合。
由于采用了上述结构，金属缠绕石墨垫主要起密封作用，使得电极与绝缘环组合件之间、绝缘环组合件与底盘之间具有良好的密封效果，避免炉内介质从密封处泄露，使绝缘环组合件具有更好的绝缘效果。
本发明的氢化炉用组合式绝热、绝缘装置，所述绝缘环和金属缠绕石墨垫的直径均大于电极的直径，所述电极位于绝缘环组合件的上表面的中心。
由于采用了上述结构，绝缘环组合件的直径较大，电极位于绝缘环组合件的上表面的中心，便于电极的固定，密封效果好，且能够保证电极与底盘之间的绝缘效果更好。
本发明的氢化炉用组合式绝热、绝缘装置，所述陶瓷杯的上部端口与电极之间的间歇不大于5mm。
由于采用了上述结构，要求电极的外壁到陶瓷杯的上部端口侧壁之间的间歇最大为5mm，能够尽可能地将辐射热量隔绝在陶瓷杯的外部，尽可能地避免其进入到陶瓷杯得内部，且由于间歇很小，因此能够防止加热器表面脱层脱离后调入到陶瓷杯内。
本发明的氢化炉用组合式绝热、绝缘装置，所述电极上套有陶瓷环，所述陶瓷环位于陶瓷杯内，且陶瓷环位于绝缘环上方距绝缘环至少5mm处。
由于采用了上述结构，由于陶瓷杯的上部端口与电极之间仍然存在间歇，有部分辐射热量仍然能够从该缝隙进入到陶瓷杯内，为了更好地杜绝这部分辐射热量对绝缘环的影响，因此在电极套装一个陶瓷环，该陶瓷环能够对部分进入陶瓷杯内的辐射热量进行反射，避免该部分辐射热量影响绝缘环，因此需要将陶瓷环保持在绝缘环上方的5mm以上的位置，避免陶瓷环的温度上升后，对绝缘环的影响。陶瓷环在绝缘环上方是第二层防护，将漫反射的热量再次隔绝，通过上述双层保证可以有效的隔绝热量辐射到绝缘套的根部。同时双层交错式结构使得加热器脱层无法在电极与底盘之间搭接，避免了瞬间短路造成的接地故障停炉。
本发明的氢化炉用组合式绝热、绝缘装置，所述陶瓷环的外侧与陶瓷杯的内壁之间的距离不大于5mm。
由于采用了上述结构，能够更好地隔绝辐射热量以及加热器表面的脱落层进入到电极与底盘之间。
本发明的氢化炉用组合式绝热、绝缘装置，所述陶瓷环主要由两个剖分式陶瓷环块组成，两陶瓷环块之间通过螺栓连接。
由于采用了上述结构，使得陶瓷环为可拆卸的结构，便于更换和拆卸，使用相当的方便。
本发明的氢化炉用组合式绝热、绝缘装置，所述螺栓采用石墨或碳-碳材料制成。
由于采用了上述螺栓，因此可以保证具有更好的绝缘效果。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1. 本发明的氢化炉用组合式绝热、绝缘装置，结构简单、加工方便，能够有效地隔绝热氢化炉内热量对绝缘套的辐射，延长绝缘套的使用寿命；
2. 本发明的氢化炉用组合式绝热、绝缘装置，能够避免加热器表面脱层搭接电极和底盘，造成的接地故障停炉；
3. 本发明的氢化炉用组合式绝热、绝缘装置，增加生产效率和设备利用率，减少绝缘环的更换频率和时间，降低生产成本，保证氢化炉长期稳定地运行。
附图说明
图1是本发明的氢化炉用组合式绝热、绝缘装置的结构示意图；
图2是本发明中陶瓷环的结构示意图。
图中标记：1-绝缘环、2-底盘、3-陶瓷环、4-陶瓷杯、5-电极、6-辐射热量、7-金属缠绕石墨垫。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1和图2所示，本发明的氢化炉用组合式绝热、绝缘装置，包括氢化炉的底盘2，所述底盘2上布置有电极5，所述电极5与底座2之间设置有绝缘环组件，所述绝缘环组合件主要由一个陶瓷环3和两个金属缠绕石墨垫7组成，其中陶瓷环3位于两金属缠绕石墨垫7中间。所述金属缠绕石墨垫7分别与底盘2的上表面和电极的底面贴合。所述陶瓷环3和金属缠绕石墨垫7的直径均大于电极5的直径。所述电极5外套有陶瓷杯4，所述陶瓷杯4上设置有上部端口与下部端口，其中电极5穿过陶瓷杯4的上部端口，所述陶瓷杯4的下部端口置于底盘2上，且电极5的下部以及绝缘环1被罩于陶瓷杯4内。所述陶瓷杯4的上部端口与电极5之间的间歇小于或等于5mm，可以在5mm及其以下的数值内取值，只需满足陶瓷杯4的上部端口与电极5之间存在一定的间隙即可。所述电极5上套有陶瓷环3，所述陶瓷环3位于陶瓷杯4内，且陶瓷环3位于绝缘环1上方距绝缘环1至少5mm处，只需要大于或者等于5mm即可，保证陶瓷环3与绝缘环1之间的距离，从而更好地保护绝缘环1。所述陶瓷环3的外侧与陶瓷杯4的内壁之间的距离不大于5mm，以在5mm及其以下的数值内取值，只需满足陶瓷环3与陶瓷杯4内壁之间存在一定的间歇即可。所述陶瓷环3主要由两个剖分式陶瓷环块组成，两陶瓷环块之间通过螺栓连接。所述螺栓采用石墨或碳-碳材料制成。
本发明的氢化炉用组合式绝热、绝缘装置，在电极5与绝缘环1的外部套有陶瓷杯4，用于保护电极5与绝缘环1，隔绝氢化炉内辐射热，尽可能地避免辐射热进入到陶瓷杯4内，有效地防止了辐射热对绝缘环1造成的损坏。绝缘环1主要起绝缘作用，金属缠绕石墨垫7主要起密封作用，将二者重叠形成绝缘环组合件，使得绝缘效果和密封效果良好，同时能够隔绝热辐射，且不受高温的影响而产生绝缘性能的下降，保证了氢化炉长周期大功率的稳定运行的需要。金属缠绕石墨垫7能避免电极5从绝缘环组合件上脱离或者绝缘环组合件与底盘2相脱离，使绝缘环组合件具有更好的绝缘效果。绝缘环组合件的直径较大，电极5位于绝缘环组合件的上表面的中心，便于电极的固定，密封效果好，且能够保证电极与底盘之间的绝缘效果更好。同时陶瓷杯4能够防止加热器表面脱层脱离后调入到陶瓷杯4内，搭接在电极5与底盘2表面之间，造成的瞬间接地故障停炉，从而有效地保证了氢化炉长期稳定地运行，保证三氯氢硅的生产产量，同时陶瓷杯4采用的陶瓷制成，能够具有很好的防磁隔热的效果。要求电极5的外壁到陶瓷杯4的上部端口侧壁之间的间歇最大为5mm，能够尽可能地将辐射热量隔绝在陶瓷杯4的外部，尽可能地避免其进入到陶瓷杯4得内部，且由于间歇很小，因此能够防止加热器表面脱层脱离后调入到陶瓷杯4内。由于陶瓷杯4的上部端口与电极5之间仍然存在间歇，有部分辐射热量仍然能够从该缝隙进入到陶瓷杯4内，为了更好地杜绝这部分辐射热量对绝缘环1的影响，因此在电极5套装一个陶瓷环3，该陶瓷环3能够对部分进入陶瓷杯4内的辐射热量进行反射，避免该部分辐射热量影响绝缘环1，因此需要将陶瓷环3保持在绝缘环1上方的5mm以上的位置，避免陶瓷环3的温度上升后，对绝缘环1的影响。陶瓷环3在绝缘环1上方是第二层防护，将漫反射的热量再次隔绝，通过上述双层保证可以有效的隔绝热量辐射到绝缘套的根部。同时双层交错式结构使得加热器脱层无法在电极5与底盘2之间搭接，避免了瞬间短路造成的接地故障停炉。陶瓷环3的外侧与陶瓷杯4的内壁之间的距离不大于5mm，能够更好地隔绝辐射热量以及加热器表面的脱落层进入到电极5与底盘2之间。陶瓷环3为可拆卸的结构，便于更换和拆卸，使用相当的方便。
本发明的氢化炉用组合式绝热、绝缘装置，结构简单、加工方便，能够有效地隔绝热氢化炉内热量对绝缘套的辐射，延长绝缘套的使用寿命；能够避免加热器表面脱层搭接电极5和底盘2，造成的接地故障停炉；增加生产效率和设备利用率，减少绝热环的更换频率和时间，降低生产成本，保证氢化炉长期稳定地运行。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种氢化炉用组合式绝热、绝缘装置，包括氢化炉的底盘（2），所述底盘（2）上布置有电极（5），其特征在于：所述电极（5）外套有陶瓷杯（4），所述陶瓷杯（4）上设置有上部端口与下部端口，其中电极（5）穿过陶瓷杯（4）的上部端口，所述陶瓷杯（4）的下部端口置于底盘（2）上，且电极（5）的下部被罩于陶瓷杯（4）内，所述电极（5）与底盘（2）之间设置有绝缘环组件，所述绝缘环组合件主要由一个绝缘环（1）和两个石墨垫重叠组成，其中绝缘环（1）位于两石墨垫之间。
2.如权利要求1所述的氢化炉用组合式绝热、绝缘装置，其特征在于：所述石墨垫为金属缠绕石墨垫（7），且分别位于绝缘环（1）的上下两侧，绝缘环组合件的上表面与电极（5）的底面贴合，绝缘环组合件的下表面与底盘（2）的上表面贴合。
3.如权利要求2所述的氢化炉用组合式绝热、绝缘装置，其特征在于：所述绝缘环（1）和金属缠绕石墨垫（7）的直径均大于电极（5）的直径，所述电极（5）位于绝缘环组合件的上表面的中心。
4.如权利要求1或2或3所述的氢化炉用组合式绝热、绝缘装置，其特征在于：所述陶瓷杯（4）的上部端口与电极（5）之间的间歇不大于5mm。
5.如权利要求1或2或3所述的氢化炉用组合式绝热、绝缘装置，其特征在于：所述电极（5）上套有陶瓷环（3），所述陶瓷环（3）位于陶瓷杯（4）内，且陶瓷环（3）位于绝缘环（1）上方距绝缘环（1）至少5mm处。
6.如权利要求5所述的氢化炉用组合式绝热、绝缘装置，其特征在于：所述陶瓷环（3）的外侧与陶瓷杯（4）的内壁之间的距离不大于5mm。
7.如权利要求5所述的氢化炉用组合式绝热、绝缘装置，其特征在于：所述陶瓷环（3）主要由两个剖分式陶瓷环块件组成，两陶瓷环块件之间通过螺栓连接。
8.如权利要求7所述的氢化炉用组合式绝热、绝缘装置，其特征在于：所述螺栓采用石墨或碳-碳材料制成。
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