CN102311120A

CN102311120A - 多晶硅还原炉和观察视镜

Info

Publication number: CN102311120A
Application number: CN201110213936A
Authority: CN
Inventors: 严大洲; 毋克力; 肖荣晖; 汤传斌; 汪绍芬; 冯廷敏
Original assignee: China ENFI Engineering Corp
Current assignee: China ENFI Engineering Corp
Priority date: 2011-07-28
Filing date: 2011-07-28
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2031-07-28
Also published as: CN102311120B

Abstract

本发明公开了一种多晶硅还原炉用观察视镜，包括：内管；波纹管，所述波纹管套设在所述内管上且所述波纹管的内壁与所述内管的外壁限定有第一冷却介质容纳腔；第一法兰，所述波纹管的第一端抵接在所述第一法兰上，所述内管的第一端穿过所述第一法兰的中心孔且所述第一法兰的中心孔的内周壁与所述内管的外周壁相连；视镜玻璃，所述视镜玻璃的内表面覆盖在所述内管的第一端上且所述视镜玻璃的外周壁与所述第一法兰的中心孔的内周壁相连；和第二法兰，所述第二法兰的内侧与所述视镜玻璃的外表面相连。根据本发明实施例的多晶硅还原炉用观察视镜，结构简单合理且运行安全。本发明还公开了一种多晶硅还原炉。

Description

多晶硅还原炉和观察视镜

技术领域

本发明涉及多晶硅生产技术领域，特别是涉及一种多晶硅还原炉用观察视镜和具有该观察视镜的多晶硅还原炉。

背景技术

多晶硅的生产工艺多采用的改良西门子法，主要为利用氢气在高温下对三氯氢硅的还原反应，还原炉为进行此反应的关键设备。三氯氢硅和氢气在混合器进行混合后，通入还原炉，还原炉内通过加热电极进行加热，在硅棒表面形成约1100℃左右的高温，三氯氢硅和氢气在硅芯表面反应沉积，从而生产多晶硅。

还原炉作为多晶硅生产的主要设备，一直以来都备受各生产厂家和相关研究部门关注。还原炉主要由内筒、夹套、视镜、钟罩法兰、底盘和电极组成。在实际生产中，视镜所起到的作用就是为了观察还原炉内硅棒的生成情况，从而通过调整工艺参数，得到品质更高的多晶硅产品。视镜在整个生产过程中起到很重要的作用，但由于最初的视镜采用的是内外钢管结构，本身是一个刚性连接，在运行过程中存在诸多问题：①连接焊缝处漏油：只要是视镜内管与外管的刚性连接，还原炉的内筒体为不锈钢，夹套筒体为碳钢，而且内筒体的温度比夹套筒体高很多，造成视镜的内管与外管的膨胀量相差很多，产生很大的拉压应力，从而引起视镜焊缝处开裂漏油；②疲劳应力：还原炉的每一个运行周期内，视镜内管受压，视镜外观受拉，每个周期会经历一个由小大，再由大到小的过程。在疲劳应力的作用下，构件往往在很低的应力下就会损坏，造成视镜内管达到屈服极限，从而发生变形；③循环温差应力：还原炉的运行是周期性的，5-6天为一个周期，在此过程中要经历从常温升高至1100℃，然后再降至常温的过程，周期性的升温降温过程，对材料的损坏性相当大，特别是在焊缝处，更容易发生泄漏，轻则污染产品重则引起严重的生产事故。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种结构简单合理且运行安全的多晶硅还原炉用观察视镜。

本发明的另一目的在于提出一种具有上述观察视镜的多晶硅还原炉。

根据本发明实施例的多晶硅还原炉用观察视镜，包括：内管；波纹管，所述波纹管套设在所述内管上且所述波纹管的内壁与所述内管的外壁限定有第一冷却介质容纳腔；第一法兰，所述波纹管的第一端抵接在所述第一法兰上，所述内管的第一端穿过所述第一法兰的中心孔且所述第一法兰的中心孔的内周壁与所述内管的外周壁相连；视镜玻璃，所述视镜玻璃的内表面覆盖在所述内管的第一端上且所述视镜玻璃的外周壁与所述第一法兰的中心孔的内周壁相连；和第二法兰，所述第二法兰的内侧与所述视镜玻璃的外表面相连；其中，所述视镜玻璃与所述内管的第一端之间以及所述视镜玻璃和所述第二法兰之间分别设有密封垫圈且所述第二法兰与所述第一法兰通过螺栓连接。

根据本发明实施例的多晶硅还原炉用观察视镜，所述波纹管套设在所述内管上，由于所述波纹管的刚度较小，当受热膨胀时，膨胀量可以通过所述波纹管来吸收，可以很好的释放所述内管所承受的热应力，改善了所述观察视镜受力状况。由此，可以使所述观察视镜的结构简单合理且可以安全运行。

另外，根据本发明上述实施例的多晶硅还原炉用观察视镜还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例的多晶硅还原炉用观察视镜，还包括支撑圈，所述支撑圈设在所述第一和第二法兰之间，所述视镜玻璃包括第一视镜玻璃和第二视镜玻璃，所述第一视镜玻璃和第二视镜玻璃由所述支撑圈隔离开，在所述支撑圈与所述第一视镜玻璃之间以及所述支撑圈与所述第二视镜玻璃之间设有密封垫圈且所述螺栓穿过所述支撑圈将所述第二法兰与所述第一法兰相连接。由此，可以得到良好的密封效果。

有利地，根据本发明的一个实施例的多晶硅还原炉用观察视镜，所述支撑圈、第一和第二视镜玻璃之间限定有第二冷却介质容纳腔，所述支撑圈上形成有与所述第二冷却介质容纳腔相连通的第二冷却介质进口和第二冷却介质出口。由此，可以得到很好的隔热效果。

根据本发明的一个实施例的多晶硅还原炉用观察视镜，所述第一法兰的中心孔的内壁上开设有环形槽且所述第一法兰上形成有与所述环形槽相连通的氢气吹入口，所述内管上形成有与所述环形槽相连通的多个吹扫孔。由此，可以去除堆积在所述视镜玻璃表面附着物。

有利地，根据本发明的一个实施例的多晶硅还原炉用观察视镜，所述多个吹扫口向着所述第一视镜玻璃倾斜预定角度。由此，可以使去除表面附着物的效果更好。

根据本发明的一个实施例的多晶硅还原炉用观察视镜，所述内管包括与所述波纹管相对应的直管段和与所述直管段相连且延伸出所述波纹管的外喇叭口段，且所述外喇叭口段与所述直管段一体形成。由此，可以增加所述观察视镜的观察范围。

根据本发明的一个实施例的多晶硅还原炉用观察视镜，所述波纹管的第一端与所述第一法兰之间设有第一加强圈，且所述第一加强圈通过焊接分别连接在所述波纹管和所述第一法兰上。由此，可以使加工方便。

根据本发明实施例的多晶硅还原炉，包括炉体和观察视镜，所述观察视镜设于所述炉体上，其中，所述观察视镜是根据本发明上述实施例所述的多晶硅还原炉用观察视镜。

根据本发明的一个实施例多晶硅还原炉，所述炉体包括筒体和设在所述筒体上方的封头，所述筒体包括内筒体和外筒体且在所述内筒体与所述外筒体之间限定有第三冷却介质容纳腔，其中，所述观察视镜设在所述筒体上，所述波纹管的第二端与所述外筒体相连且所述内管的第二端与所述内筒体相连且所述第一冷却介质容纳腔与所述第三冷却介质容纳腔相连通。

根据本发明的一个实施例多晶硅还原炉，所述波纹管的第二端通过第二加强圈与所述外筒体相连，所述第二加强圈通过焊接分别与所述波纹管的第二端和所述外筒体相连。

本发明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，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明的一个实施例的多晶硅还原炉用观察视镜的示意图；和

图2是图1中A的放大示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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。

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。

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，一体地连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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的具体含义。

下面参考附图详细描述根据本发明实施例的多晶硅还原炉用观察视镜1。

如图1-2所示，根据本发明实施例的多晶硅还原炉用观察视镜1，包括：内管10，波纹管20，第一法兰30，视镜玻璃40和第二法兰50。

具体地，波纹管20套设在内管10上且波纹管20的内壁与内管10的外壁限定有第一冷却介质容纳腔(未示出)。

波纹管20的第一端(即如图1中所示的波纹管20向上的一端)抵接在第一法兰30上，内管10的第一端(即如图1中所示的内管10向上的一端)穿过第一法兰30的中心孔且第一法兰30的中心孔的内周壁与内管10的外周壁相连。

视镜玻璃40的内表面(即如图1中所示的视镜玻璃40位于下方的一个面)覆盖在内管10的第一端上且视镜玻璃40的外周壁与第一法兰30的中心孔的内周壁相连。

第二法兰50的内侧与视镜玻璃40的外表面(即如图1中所示的视镜玻璃40位于上方的一个面)相连。

其中，视镜玻璃40与内管10的第一端之间以及视镜玻璃40和第二法兰50之间分别设有密封垫圈且第二法兰50与第一法兰30通过螺栓60连接。

根据本发明实施例的多晶硅还原炉用观察视镜1，波纹管20套设在内管10上，由于波纹管20的刚度较小，当所述观察视镜受热膨胀时，膨胀量可以通过波纹管20来吸收，可以很好的释放内管10所承受的热应力，改善了所述观察视镜受力状况。由此，可以使观察视镜1的结构简单合理且可以安全运行。

根据本发明的一个实施例，所述多晶硅还原炉用观察视镜还包括支撑圈70。支撑圈70设在第一法兰30和第二法兰50之间。视镜玻璃40包括第一视镜玻璃401和第二视镜玻璃402。第一视镜玻璃401和第二视镜玻璃402由支撑圈70隔离开，在支撑圈70与第一视镜玻璃401之间以及支撑圈70与第二视镜玻璃402之间设有密封垫圈且螺栓60穿过支撑圈70将第二法兰50与第一法兰30相连接。由此，可以使观察视镜1的结构牢固且可以得到良好的密封效果。

有利地，根据本发明的一个示例，支撑圈70、第一视镜玻璃401和第二视镜玻璃402之间限定有第二冷却介质容纳腔4012。支撑圈70上形成有与第二冷却介质容纳腔4012相连通的第二冷却介质进口701和第二冷却介质出口702。由此，可以向第二冷却介质容纳腔4012内通入低温冷却水。低温冷却水很好的阻碍了第一视镜玻璃401的热量传导给第二视镜玻璃402，可以得到很好的隔热效果。

根据本发明的一些实施例，如图2所示，第一法兰30的中心孔的内壁上开设有环形槽301且第一法兰30上形成有与环形槽301相连通的氢气吹入口302，内管10上形成有与环形槽301相连通的多个吹扫孔101。由此，可以去除堆积在第一视镜玻璃401内表面硅附着物。

有利地，根据本发明的一个具体示例，多个吹扫口101向着第一视镜玻璃401倾斜预定角度。也就是说，可以保证所出入的氢气流向第一视镜玻璃401的内面。由此，可以使去除硅附着物的效果更好。

根据本发明的一些实施例，其特征在于，内管10包括与波纹管20相对应的直管段和与所述直管段相连且延伸出波纹管20的外喇叭口段，且所述外喇叭口段与所述直管段一体形成。由此，可以增加观察范围。

根据本发明的一些示例，波纹管20的第一端与第一法兰30之间设有第一加强圈2030，且第一加强圈2030通过焊接分别连接在波纹管20和第一法兰30上。由此，可以使加工方便。

根据本发明实施例的多晶硅还原炉用观察视镜，采用波纹管20，改善了所述观察视镜的受力状况；采用外喇叭状内管10，可以扩大观察视镜1的观察范围；采用双层视镜玻璃结构并在双层视镜玻璃之间形成冷却腔室，可以得到很好的隔热效果；采用氢气吹扫，可以有效去除堆积在视镜玻璃表面的硅附着物。

下面描述根据本发明实施例的多晶硅还原炉。

如图1所示，根据本发明实施例的多晶硅还原炉，包括炉体80和根据本发明上述实施例所述的多晶硅还原炉用观察视镜1。观察视镜1设于炉体80上。

根据本发明的一个实施例，炉体80包括筒体和设在所述筒体上方的封头(未示出)。所述筒体包括内筒体801和外筒体802且在内筒体801与外筒体802之间限定有第三冷却介质容纳腔803。其中，观察视镜1设在所述筒体上，波纹管20的第二端(即如图1中所示的波纹管20向下的一端)与外筒体802相连且内管10的第二端(即如图1中所示的内管10向下的一端)与内筒体801相连且所述第一冷却介质容纳腔与第三冷却介质容纳腔803相连通。由此，可以进一步简化所述还原炉的结构。

根据本发明的一个实施例，波纹管20的第二端通过第二加强圈1080与外筒体802相连，第二加强圈1080通过焊接分别与波纹管20的第二端和外筒体802相连。由此，可以使所述还原炉的结构牢固且加工简单。

根据本发明实施例的多晶硅还原炉在运行时，可以将观察视镜的冷却系统和还原炉的冷却系统做成一个闭路循环，由此，可以简化设计。吹扫的氢气可以来自混合气的进气前的低温气体，一方面可以清除第一视镜玻璃401的内表面的硅附着物，而且低温氢气又可以冷却视镜玻璃，同时吹入的氢气也可以避免还原炉内的反应气体与视镜玻璃接触，避免污染。

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发明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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明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，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种多晶硅还原炉用观察视镜，其特征在于，所述观察视镜包括：

内管；

波纹管，所述波纹管套设在所述内管上且所述波纹管的内壁与所述内管的外壁限定有第一冷却介质容纳腔；

第一法兰，所述波纹管的第一端抵接在所述第一法兰上，所述内管的第一端穿过所述第一法兰的中心孔且所述第一法兰的中心孔的内周壁与所述内管的外周壁相连；

视镜玻璃，所述视镜玻璃的内表面覆盖在所述内管的第一端上且所述视镜玻璃的外周壁与所述第一法兰的中心孔的内周壁相连；和

第二法兰，所述第二法兰的内侧与所述视镜玻璃的外表面相连；

其中，所述视镜玻璃与所述内管的第一端之间以及所述视镜玻璃和所述第二法兰之间分别设有密封垫圈且所述第二法兰与所述第一法兰通过螺栓连接。

2.根据权利要求1所述的多晶硅还原炉用观察视镜，其特征在于，还包括支撑圈，所述支撑圈设在所述第一和第二法兰之间，所述视镜玻璃包括第一视镜玻璃和第二视镜玻璃，所述第一视镜玻璃和第二视镜玻璃由所述支撑圈隔离开，在所述支撑圈与所述第一视镜玻璃之间以及所述支撑圈与所述第二视镜玻璃之间设有密封垫圈且所述螺栓穿过所述支撑圈将所述第二法兰与所述第一法兰相连接。

3.根据权利要求2所述的多晶硅还原炉用观察视镜，其特征在于，所述支撑圈、第一和第二视镜玻璃之间限定有第二冷却介质容纳腔，所述支撑圈上形成有与所述第二冷却介质容纳腔相连通的第二冷却介质进口和第二冷却介质出口。

4.根据权利要求1所述的多晶硅还原炉用观察视镜，其特征在于，所述第一法兰的中心孔的内壁上开设有环形槽且所述第一法兰上形成有与所述环形槽相连通的氢气吹入口，所述内管上形成有与所述环形槽相连通的多个吹扫孔。

5.根据权利要求4所述的多晶硅还原炉用观察视镜，其特征在于，所述多个吹扫口向着所述第一视镜玻璃倾斜预定角度。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的多晶硅还原炉用观察视镜，其特征在于，所述内管包括与所述波纹管相对应的直管段和与所述直管段相连且延伸出所述波纹管的外喇叭口段，且所述外喇叭口段与所述直管段一体形成。

7.根据权利要求1所述的多晶硅还原炉用观察视镜，其特征在于，所述波纹管的第一端与所述第一法兰之间设有第一加强圈，且所述第一加强圈通过焊接分别连接在所述波纹管和所述第一法兰上。

8.一种多晶硅还原炉，其特征在于，包括炉体和观察视镜，所述观察视镜设于所述炉体上，其中，所述观察视镜是根据权利要求1-7中任一项所述的多晶硅还原炉用观察视镜。

9.根据权利要求8所述的多晶硅还原炉，其特征在于，所述观察视镜是根据权利要求6或7所述的多晶硅还原炉用观察视镜，

所述炉体包括筒体和设在所述筒体上方的封头，所述筒体包括内筒体和外筒体且在所述内筒体与所述外筒体之间限定有第三冷却介质容纳腔，

其中，所述观察视镜设在所述筒体上，所述波纹管的第二端与所述外筒体相连且所述内管的第二端与所述内筒体相连且所述第一冷却介质容纳腔与所述第三冷却介质容纳腔相连通。

10.根据权利要求9所述的多晶硅还原炉，其特征在于，所述波纹管的第二端通过第二加强圈与所述外筒体相连，所述第二加强圈通过焊接分别与所述波纹管的第二端和所述外筒体相连。