CN104846432B - 一种用于直拉硅单晶炉排气系统的排气管道 - Google Patents

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Abstract

本发明创造提供包括炉内缩放管和炉外缩放管，炉内缩放管包括气体进入段、收缩段和气体排出段，气体进入段为呈喇叭状扩口，收缩段和气体排出段均为直通管，收缩段的直通管管径小于气体排出段的直通管管径，炉外缩放管与气体排出段相连，炉外缩放管为管体外径等径的通管，炉外缩放管的管体内壁面设有凸缘和凹缘。本发明创造可加快氩气及炉内挥发物的混合气体排出炉内的速度，缩短挥发物在炉内及管道口的停留时间，减少挥发物在炉膛排气管口的聚集与沉积；可使管内气体由层流变为湍流，提高管道内挥发物温度，有利于降低挥发物在管道内的沉积，可有效改善排气效率、降低由排气管道堵塞引起的熔体液面抖动的概率，进而改善成晶。

Description

一种用于直拉硅单晶炉排气系统的排气管道
技术领域
本发明创造属于单晶硅生产设备领域，尤其是涉及一种用于直拉硅单晶炉排气系统的排气管道。
背景技术
直拉法生长单晶硅是目前生产单晶硅最广泛的应用技术，而直拉单晶炉内的排气系统是重要的系统之一，其直接影响单晶的成晶。排气的主要作用是带走炉内挥发物，而排气不畅则导致以下几点：
第一、影响炉内挥发物的排出，进而影响单晶的成晶率；
第二、排气不畅可引局部气体对流，涡流，从而引起机械震动，进而导致液面震动，最终不利于单晶生长。
因此，需要改善排气装置，减少或避免因排气不畅对单晶生长的影响，进而减少或避免工时浪费，提高工时利用率，提高产能，降低成本。中国专利CN102312284B公开的一种具有多个均布向下的排气管道的直拉式硅单晶炉排气方式，其特点是增大了排气管道通径，提高了排气效率。其不足在于：一方面排气过程中存在较大排气阻力，容易诱导产生因排气然后可使得气体在管道口附近产生涡流，这可直接降低排气效率；另一方面普通排气管道存在较大的阻力，容易诱导机械震动等问题。
发明内容
本发明创造要解决以上技术问题，提供一种用于直拉硅单晶炉排气系统的排气管道。
为解决上述技术问题，本发明创造采用的技术方案是：一种用于直拉硅单晶炉排气系统的排气管道，包括炉内缩放管和炉外缩放管，所述炉内缩放管包括依次连接的气体进入段、收缩段和气体排出段，所述气体进入段为呈喇叭状的扩口，所述收缩段和所述气体排出段均为直通管，且所述收缩段的直通管管径小于所述气体排出段的直通管管径，所述炉外缩放管与所述气体排出段相连，所述炉外缩放管为管体外径等径的通管，所述炉外缩放管的管体内壁面设有数个凸缘和凹缘，各凸缘和凹缘交替连接而形成波浪状起伏。
进一步，所述收缩段的一端与所述扩口的收缩口圆弧过渡连接，所述收缩段的另一端与所述气体排出段圆弧过渡连接。
进一步，所述扩口的开放口外壁上连接环形塞。
进一步，所述炉外缩放管的管体外壁上设有保温碳毡。
本发明创造具有的优点和积极效果是：一种用于直拉硅单晶炉排气系统的排气管道，一方面可以加快氩气及炉内挥发物的混合气体排出炉内的速度，缩短挥发物在炉内及管道口的停留时间，减少挥发物在炉膛排气管口的聚集与沉积；另一方面，炉外缩放管可使管内气体由层流变为湍流，减薄边界层厚度，同时提高管道内挥发物温度，有利于降低挥发物在管道内的沉积，可有效改善排气效率、降低由排气管道堵塞引起的熔体液面抖动的概率，进而改善成晶。
附图说明
图1是炉内缩放管结构示意图；
图2是炉外缩放管结构示意图；
图3是本发明创造使用状态示意图。
图中：1、扩口； 2、收缩段； 3、气体排出段； 4、凸缘；
5、凹缘； 6、环形塞。
具体实施方式
下面结合附图对本发明创造的具体实施例做详细说明。
一种用于直拉硅单晶炉排气系统的排气管道，包括炉内缩放管和炉外缩放管，所述炉内缩放管包括依次连接的气体进入段、收缩段2和气体排出段3，所述气体进入段为呈喇叭状的扩口1，所述收缩段2和所述气体排出段3均为直通管，且所述收缩段2的直通管管径小于所述气体排出段3的直通管管径，所述炉外缩放管与所述气体排出段3相连，所述炉外缩放管为管体外径等径的通管，所述炉外缩放管的管体内壁面设有数个凸缘4和凹缘5，各凸缘4和凹缘5交替连接而形成波浪状起伏。
所述收缩段2的一端与所述扩口1的收缩口圆弧过渡连接，所述收缩段2的另一端与所述气体排出段3圆弧过渡连接。
所述扩口1的开放口外壁上连接环形塞6。
所述炉外缩放管的管体外壁上设有保温碳毡。
本发明创造所提供的一种可快速有效排出炉内挥发物的用于直拉硅单晶炉排气系统的排气管道，该管道主要分为两部分，一部分为炉内放缩管，如图1所示，其由扩口1、收缩段2和气体排出段3组成；另一部分为炉外缩放管，如图2所示，其结构外径为等径、内径为波浪形的通管,同时炉外缩放管道管体外壁上增加保温炭毡。
炉内缩放管，其由扩口1、收缩段2和气体排出段3组成，管道材料为高纯石墨材料。直拉单晶炉装料、化料、掺杂后，挥发物由原料及辅料中挥发，由氩气混合成混合气体，并由炉内缩放管排到炉外缩放管，并由抽气泵带走。喇叭状扩口1和收缩段2，可加快氩气及炉内挥发物的混合气体排出炉内的速度，缩短挥发物在炉内及管道口的停留时间，减少挥发物在炉膛排气管口的聚集与沉积。炉外缩放管，管体内壁设有由交替连接的凸缘4和凹缘5组成的波浪状，可减少炉膛内排气口处气体的涡流，减少停留时间，进而降低此处挥发物的沉积量，减少由排气不流畅导致的成晶不良问题。如图3所示，本发明创造具体使用过程为：扩口1为进气端，气体从喇叭状扩口1快速进入，经由收缩段2变径提速，再从气体排出段3输送至炉外缩放管。炉外缩放管材料为不锈钢，另在炉外管道外裹保温炭毡。扩口1的开放口外壁上连接环形塞6，目的是方便扩口1伸入保温桶中。
以上对本发明创造的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明创造的专利涵盖范围之内。

Claims (4)

1.一种用于直拉硅单晶炉排气系统的排气管道，其特征在于：包括炉内缩放管和炉外缩放管，所述炉内缩放管包括依次连接的气体进入段、收缩段和气体排出段，所述气体进入段为呈喇叭状的扩口，所述收缩段和所述气体排出段均为直通管，且所述收缩段的直通管管径小于所述气体排出段的直通管管径，所述炉外缩放管与所述气体排出段相连，所述炉外缩放管为管体外径等径的通管，所述炉外缩放管的管体内壁面设有数个凸缘和凹缘，各凸缘和凹缘交替连接而形成波浪状起伏。
2.根据权利要求1所述的一种用于直拉硅单晶炉排气系统的排气管道，其特征在于：所述收缩段的一端与所述扩口的收缩口圆弧过渡连接，所述收缩段的另一端与所述气体排出段圆弧过渡连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于直拉硅单晶炉排气系统的排气管道，其特征在于：所述扩口的开放口外壁上连接环形塞。
4.根据权利要求1所述的一种用于直拉硅单晶炉排气系统的排气管道，其特征在于：所述炉外缩放管的管体外壁上设有保温碳毡。
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