CN106757309B - 一种单晶炉连续拉晶多次加料机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种单晶炉连续拉晶多次加料机构，其包括平移设备、装料设备与提升设备；装料设备设置于平移设备；提升设备固定设置于装料设备；装料设备设置装料内筒，提升设备设置提升机构，提升机构与装料内筒连接；装料设备设置装料口，装料口与装料内筒连通；装料设备下方设置输出结构，输出结构与装料内筒连通。本发明实现了单晶体生长过程中的二次加料过程，确保在安全可靠的条件下的二次加料，还利用提升设备，尽可能地减少在二次加料过程中对原料的污染，可以在前面一炉晶体生产完毕后，不降温停炉的情况下，进行第二炉多晶硅原料装料过程，从而有效地降低晶体生长过程中的电能的消耗，节约成本，提升效率。

Description

一种单晶炉连续拉晶多次加料机构

技术领域

本发明涉及单晶硅生产，尤其涉及的是，一种单晶炉连续拉晶多次加料机构。

背景技术

单晶炉是生产太阳能电池板内所使用单晶硅片的主要生产设备。一般按照装料、抽真空、化料、引晶、放肩、等径、收尾、停炉等几个步骤进行生产。

单晶硅的生产过程是在真空氩气下，在坩埚内填充固态多晶硅原料后，通过加热使多晶硅原料熔化，通过籽晶的旋转和液体之间的张力，并向上提升来制造单晶体。目前，拉晶基本上采用一次性加料方式，即在加热前一次性地往坩埚内加满多晶硅料，由于硅料的外形尺寸原因，在坩埚内盛放硅料时会造成很大部分的空隙，从而不能充分利用坩埚的有效空间。此外，在固态硅熔化之后坩埚上部还剩余较大的空间。

因此，基于上述两种原因，在硅料完全熔化后坩埚上方仍有大量剩余空间，坩埚未得到充分利用，使得坩埚折旧在整个生产过程中所占的比重较大。

另外，目前虽有部分厂家已实现了单晶炉的二次加料，但由于二次加料装置多为外部装置或容器式装置，使用过程中需要借助副炉腔内的提升设备来实现提升放料过程，不能达到独立工作，再生产的过程中需要花费一定的人力让二次加料机构和设备进行对接，并需要在人为监控的条件下使其加料，对于某些设备想在第一炉拉晶完毕后，想通过设备或机构完成自动加料，并在不停炉的情况下，继续完成后续炉次的生产任务铺设了相当的阻碍，同时使生产成本较高，每炉次的折旧损耗较高，影响生产效益。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种新的单晶炉连续拉晶多次加料机构。

本发明的技术方案如下：一种单晶炉连续拉晶多次加料机构，其包括平移设备、装料设备与提升设备；所述装料设备设置于所述平移设备，所述平移设备用于带动所述装料设备平移；所述提升设备固定设置于所述装料设备；所述装料设备设置装料内筒，所述提升设备设置提升机构，所述提升机构与所述装料内筒连接，用于控制所述装料内筒上下移动；所述装料设备设置装料口，所述装料口与所述装料内筒连通，用于装入多晶硅原料到所述装料内筒；所述装料设备下方设置输出结构，所述输出结构与所述装料内筒连通，所述输出结构用于输出所述多晶硅原料。

例如，所述输出结构用于在所述装料内筒上下移动到预设位置时，与所述装料内筒装入所述多晶硅原料的部分连通，并受控输出所述多晶硅原料。例如，预设位置为所述锥形阀向下移动到开启所述限位区以使所述筒腔与所述输出腔处于连通状态的位置；又如，预设位置为所述石英提升杆带动所述锥形阀向下移动到所述锥形阀开启所述限位区以使所述筒腔与所述输出腔处于连通状态的位置。

优选的，所述装料设备还设置装料外筒，所述装料内筒设置于所述装料外筒内部；所述装料外筒的壁部的内部设置限位机构，所述限位机构用于限制所述装料内筒在所述装料外筒内部的高度位置；所述装料口穿设于所述装料外筒的壁部；所述装料外筒的底部设置所述输出结构。

优选的，所述装料内筒包括锥形阀、石英下筒、石英上筒与石英盖；所述石英盖与所述石英上筒连接，所述石英下筒部分套接于所述石英上筒内部，所述石英下筒设置相连通的筒腔、限位区与输出腔，所述筒腔连通所述石英上筒内部；所述锥形阀至少部分设置于所述输出腔中，所述输出腔的底部连通所述输出结构，所述输出腔的顶部连通所述限位区，所述锥形阀用于在受力时相对于所述限位区上下移动以开关所述限位区使所述筒腔与所述输出腔相通断；所述限位机构用于限制所述石英上筒在所述装料外筒内部的高度位置；所述提升设备还设置提升机支座，所述提升机支座固定设置于所述装料外筒的顶部；所述提升机构包括提升机与石英提升杆；所述提升机固定设置于所述提升机支座，所述石英提升杆穿设于所述装料外筒的顶部，所述石英提升杆的第一端与所述提升机连接，所述石英提升杆的第二端与所述锥形阀连接，所述石英提升杆用于受所述提升机控制向上移动，以带动所述锥形阀上移。

例如，所述高度位置包括上筒高度位置与下筒高度位置，所述限位机构包括与所述上筒高度位置相对应的第一限位块、以及与所述下筒高度位置相对应的第二限位块，所述第一限位块用于使所述石英上筒向下移动时限制在所述装料外筒内部的所述上筒高度位置，所述第二限位块用于使所述石英下筒向下移动时限制在所述装料外筒内部的所述下筒高度位置。

例如，所述锥形阀的第一部分锥形的横截面积小于所述限位区的横截面积，且所述锥形阀的第二部分锥形的横截面积大于所述限位区的横截面积，用于使所述锥形阀在受控时相对于所述限位区上下移动以开关所述限位区，进而使得所述筒腔与所述输出腔处于连通状态或非连通状态；所述筒腔与所述输出腔处于连通状态，即所述筒腔与所述输出腔相通；所述筒腔与所述输出腔处于非连通状态，即所述筒腔与所述输出腔相断。

例如，所述第一限位块与所述第二限位块的位置分别可调节设置，以分别调节所述上筒高度位置与所述下筒高度位置；又如，所述石英上筒的底部设置凸槽，所述石英下筒的顶部设置与所述凸槽相匹配的凸部，所述凸部与所述凸槽弹性卡合，用于使所述石英下筒部分套接于所述石英上筒内部且卡合于所述石英上筒内部的所述凸槽处，并且在所述石英下筒与所述石英上筒共同向下移动到上筒高度位置时，受重力作用使得所述凸部与所述凸槽相分离，从而使所述石英下筒与所述石英上筒相脱离，并在所述石英提升杆向上施力时使所述石英下筒与所述石英上筒相套接；例如，所述凸部具有第一弹性结合部，所述第一弹性结合部与所述凸槽弹性卡合；又如，所述凸槽具有第二弹性结合部，所述第二弹性结合部与所述凸部弹性卡合。

优选的，所述提升机构还包括伸缩节与软性钼丝绳；所述软性钼丝绳的第一端与所述提升机连接，所述软性钼丝绳第二端与所述石英提升杆的第一端连接；所述伸缩节设置于所述装料外筒与所述装料内筒之间，所述石英提升杆紧密穿设于所述伸缩节以使所述装料内筒相对于所述装料外筒的顶部与所述石英提升杆的接触部位保持密封状态；所述伸缩节的第一端与所述装料外筒的顶部连接，所述伸缩节的第二端与所述石英盖连接，所述伸缩节用于在所述石英提升杆上下移动时，按上下移动的方向进行伸缩。

优选的，所述装料外筒的壁部穿设有真空抽气口，所述真空抽气口用于连接真空抽气管路。

优选的，所述装料外筒的壁部的外部设置定位件，所述装料设备通过所述定位件与所述提升设备固定连接。

优选的，所述装料外筒还设置用于封闭所述装料口的装料门。

优选的，所述装料口与所述装料门之间还设置有密封结构。

优选的，所述平移设备为车辆。

例如，所述平移设备为轮式车辆。

优选的，所述平移设备设置升降机构，所述装料设备设置于所述升降机构，所述升降机构用于带动所述装料设备升降。

采用上述方案，本发明通过平移设备与装料设备等配合，实现了单晶体生长过程中的二次加料过程，确保在安全可靠的条件下的二次加料，还利用提升设备，尽可能地减少在二次加料过程中对原料的污染，操作简单，固定方便，使用便利。这样，可以在前面一炉晶体生产完毕后，不降温停炉的情况下，进行第二炉多晶硅原料装料过程，从而有效地降低晶体生长过程中的电能的消耗，节约成本，提升效率。

本发明其他方案还能够确保在需要进行加料的过程中，单晶炉连续拉晶多次加料机构能够运动到加料相应的位置与相关设备对接，并配合实现自动加料。

本发明其他方案还能够实现高度自动化的程序、简单的操作方式、以及方便的自我锁定锁紧功能，为长晶过程提供便利的二次加料，使得非停炉情况下的再次长晶易于实现，并避免原料在二次加料机构中的污染，降低了企业运营成本，为企业高效、安全、环保地长晶提供保障。

附图说明

图1是本发明一实施例的结构示意图。

图2是本发明一实施例的局部剖视结构示意图。

图3是本发明一实施例的部分结构示意图。

图4是本发明一实施例的局部剖视结构放大示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明，下面的实施例可以组合使用，并且，本发明可利用各种形式来实现，不限于本说明书所描述各个具体的实施例，提供这些实施例的目的是对本发明的公开内容更加透彻全面地便于理解。进一步需要说明的是，当某一结构固定于另一个结构，包括将该结构直接或间接固定于该另一个结构，或者将该结构通过一个或多个其它中间结构固定于该另一个结构。当一个结构连接另一个结构，包括将该结构直接或间接连接到该另一个结构，或者将该结构通过一个或多个其它中间结构连接到该另一个结构。并且，所述的“和/或”包括了“和”与“或”两种可能的实施例。

本发明的一个例子是，一种单晶炉连续拉晶多次加料机构，其包括平移设备、装料设备与提升设备；所述装料设备设置于所述平移设备，所述平移设备用于带动所述装料设备平移；所述提升设备固定设置于所述装料设备；所述装料设备设置装料内筒，所述提升设备设置提升机构，所述提升机构与所述装料内筒连接，用于控制所述装料内筒上下移动；所述装料设备设置装料口，所述装料口与所述装料内筒连通，用于装入多晶硅原料到所述装料内筒；所述装料设备下方设置输出结构，所述输出结构与所述装料内筒连通，所述输出结构用于输出所述多晶硅原料。例如，所述输出结构用于输出所述多晶硅原料到单晶炉。这样，通过平移设备与装料设备等配合，实现了单晶体生长过程中的二次加料过程，确保在安全可靠的条件下的二次加料，还利用提升设备，尽可能地减少在二次加料过程中对原料的污染，操作简单，固定方便，使用便利。这样，可以在前面一炉晶体生产完毕后，不降温停炉的情况下，进行第二炉多晶硅原料装料过程，从而有效地降低晶体生长过程中的电能的消耗，节约成本，提升效率。

例如，一种单晶炉连续拉晶多次加料机构，其包括平移设备、装料设备与提升设备；例如，平移设备为轮式平移设备、履带式平移设备、传送带式平移设备或者吊装式平移设备等；优选的，所述平移设备为车辆。优选的，所述平移设备为轮式车辆。例如，轮式平移设备为车辆，例如，平移设备为小车，例如自动小车。这样，可以在原料输入位置以及至少一单晶炉的位置进行平移，从而能够为至少一单晶炉多次加料，在前面一炉晶体生产完毕后，不降温停炉的情况下，进行第二炉多晶硅原料装料过程，从而有效地降低晶体生长过程中的电能的消耗，节约成本，提升效率。

例如，所述装料设备设置于所述平移设备，所述平移设备用于带动所述装料设备平移；例如，在轮式平移设备上安装有所述装料设备；优选的，所述平移设备设置升降机构，所述装料设备设置于所述升降机构，所述升降机构用于带动所述装料设备升降。这样，所述装料设备可以适用于各种不同高度位置的多晶硅原料的输入与输出。为了获得更好的安装固定效果，优选的，所述装料设备的装料外筒的壁部的外部设置固定件，所述装料设备通过所述固定件与所述升降机构固定连接。这样，配合相关实施例，能够确保在需要进行加料的过程中，单晶炉连续拉晶多次加料机构能够运动到加料相应的位置与相关设备对接，并配合实现自动加料。

例如，所述提升设备固定设置于所述装料设备；例如，所述提升设备固定设置于所述装料设备的顶部；又如，所述提升设备固定设置于所述装料设备的壁部的外部，即所述提升设备固定设置于所述装料设备的外壁部。例如，所述装料设备设置装料外筒，所述提升设备固定设置于所述装料外筒的壁部的外部，即所述提升设备固定设置于所述装料外筒的外壁部。例如，所述装料设备设置装料内筒，所述提升设备设置提升机构，所述提升机构与所述装料内筒连接，用于控制所述装料内筒上下移动；这样，可以通过提升设备及其提升机构控制所述装料内筒上下移动，配合其他结构实现单晶炉连续拉晶多次加料。为了获得更好的安装固定效果，优选的，所述装料外筒的壁部的外部设置定位件，所述装料设备通过所述定位件与所述提升设备固定连接。

例如，所述装料设备设置装料口，所述装料口与所述装料内筒连通，用于装入多晶硅原料到所述装料内筒；例如，所述装料口具有方形结构或圆形结构；例如，所述装料口具有方形截面或圆形截面；这样，通过装料口将多晶硅原料装入到所述装料内筒；优选的，所述装料外筒还设置用于封闭所述装料口的装料门。例如，所述装料门铰接于所述装料口，又如，所述装料门铰接于所述装料外筒的壁部，又如，所述装料门铰接于所述装料外筒的壁部的外部，即所述装料外筒的外壁部；优选的，所述装料口与所述装料门之间还设置有密封结构，用于密封所述装料口与所述装料门。例如，密封结构为橡胶条。又如，所述密封结构设置于所述装料口的边沿位置。

例如，如图４所示，所述装料设备下方设置输出结构131，所述输出结构与所述装料内筒109连通，所述输出结构用于输出所述多晶硅原料。例如，所述输出结构设置阀门及其控制开关，所述控制开关用于受控开启或关闭所述阀门，所述阀门用于在开启时输出所述多晶硅原料。例如，所述输出结构用于在所述装料内筒上下移动到预设位置时，与所述装料内筒装入所述多晶硅原料的部分连通，并受控输出所述多晶硅原料。又如，所述输出结构用于在通料状态时，与所述装料内筒装入所述多晶硅原料的部分连通，其中，所述通料状态为：所述装料内筒上下移动到预设位置，且所述装料内筒的锥形阀与限位区松脱，多晶硅原料从装料内筒的筒腔通过装料内筒的限位区进入装料内筒的输出腔。例如，预设位置为所述锥形阀向下移动到开启所述限位区以使所述筒腔与所述输出腔处于连通状态的位置；又如，预设位置为所述石英提升杆带动所述锥形阀向下移动到所述锥形阀开启所述限位区以使所述筒腔与所述输出腔处于连通状态的位置。这样，配合相关实施例，能够实现高度自动化的程序、简单的操作方式、以及方便的自我锁定锁紧功能，为长晶过程提供便利的二次加料，使得非停炉情况下的再次长晶易于实现，并避免原料在二次加料机构中的污染，降低了企业运营成本，为企业高效、安全、环保地长晶提供保障。

例如，所述装料设备下方设置定位结构与输出结构，所述定位结构用于定位连接单晶炉，例如定位连接单晶炉的坩埚，并且在定位连接单晶炉后开启所述输出结构，通过所述输出结构输出所述多晶硅原料。例如，所述定位结构设置传感器，所述传感器用于感应单晶炉的隔离阀是否打开，并在隔离阀打开时，通知所述输出结构的控制开关，由所述控制开关开启所述输出结构的阀门，输出所述多晶硅原料。所述传感器还用于在感应所述多晶硅原料全部输出完成时，通知所述控制开关，由所述控制开关关闭所述阀门。又如，所述定位结构设置与所述平移设备连接的位置感应器，所述位置感应器用于定位感应单晶炉设备的位置，通知所述平移设备，由所述平移设备自行平移到单晶炉设备处，控制所述装料设备下方的所述输出结构与单晶炉设备对接，例如，控制所述装料设备下方的所述输出结构的阀门和单晶炉设备上的隔离阀对应连接。例如，所述平移设备为自行小车。

优选的，所述装料设备还设置装料外筒，所述装料内筒设置于所述装料外筒内部；所述装料外筒的壁部的内部设置限位机构，所述限位机构用于限制所述装料内筒在所述装料外筒内部的高度位置；所述装料口穿设于所述装料外筒的壁部；所述装料外筒的底部设置所述输出结构。即，所述装料外筒的壁部穿设有所述装料口，所述装料口连通所述装料外筒的内部与外部；所述输出结构设置于所述装料外筒的底部。其中，所述装料内筒设置于所述装料外筒内部，包括所述装料内筒全部设置于所述装料外筒内部或者所述装料内筒部分设置于所述装料外筒内部。为了获取更好的加料效果，避免空气干扰，优选的，所述装料外筒的壁部穿设有真空抽气口，所述真空抽气口用于连接真空抽气管路，通过外部的真空抽气设备及其真空抽气管路，从所述真空抽气口抽出所述装料外筒的内部空气。

优选的，如图4所示，所述装料内筒包括锥形阀108、石英下筒109、石英上筒110与石英盖111；所述石英盖与所述石英上筒连接，所述石英下筒部分套接于所述石英上筒内部，所述石英下筒设置相连通的筒腔191、限位区192与输出腔193，所述筒腔连通所述石英上筒内部；例如，所述石英盖与所述装料外筒或所述装料外筒的顶部连接。

例如，如图4所示，所述锥形阀108至少部分设置于所述输出腔193中，所述输出腔的底部连通所述输出结构，所述输出腔的顶部连通所述限位区，所述锥形阀用于在受力时相对于所述限位区上下移动以开关所述限位区使所述筒腔与所述输出腔相通断；这样，通过锥形阀控制所述限位区的通断状态，通断状态包括连通与非连通，即通过锥形阀控制筒腔通过限位区与输出腔的连通状态，从而控制多晶硅原料能否从筒腔通过限位区进入输出腔。

例如，所述限位机构用于限制所述石英上筒在所述装料外筒内部的高度位置；这样，通过限位机构可以设定石英上筒的最低位置。又如，如图4所示，所述限位机构为可移动限位块115，能够在一定高度范围内上下移动，用于上下调节限制所述石英上筒在所述装料外筒内部的高度位置，该高度位置亦称为限制高度位置或上筒高度位置，即所述限位机构为可移动限位块，用于上下调节所述限制高度位置或所述上筒高度位置，所述限制高度位置或所述上筒高度位置为限制所述石英上筒在所述装料外筒内部的高度位置。这样，通过可移动限位块可以上下调节石英上筒的最低位置，使得装料外筒与装料内筒可以有多个规格并适用于各种单晶炉。

例如，所述提升设备还设置提升机支座，所述提升机支座固定设置于所述装料外筒的顶部；所述提升机构包括提升机与石英提升杆；所述提升机固定设置于所述提升机支座，所述石英提升杆穿设于所述装料外筒的顶部，所述石英提升杆的第一端与所述提升机连接，所述石英提升杆的第二端与所述锥形阀连接，所述石英提升杆用于受所述提升机控制向上移动，以带动所述锥形阀上移。例如，所述石英提升杆的第二端与所述锥形阀螺接。例如，所述锥形阀的内部是钼，外部是石英。例如，所述锥形阀具有石英内胆和钼外层。又如，所述锥形阀具有石英下半部和石英上半部，且石英上半部覆有钼外层。又如，所述锥形阀包括圆锥形上半部和圆柱形下半部，圆锥形上半部的圆锥形和圆柱形下半部的圆柱形半径相同且具有相同的旋转轴。

优选的，所述提升机构还包括伸缩节与软性钼丝绳；所述软性钼丝绳的第一端与所述提升机连接，所述软性钼丝绳第二端与所述石英提升杆的第一端连接；例如，如图4所示，所述伸缩节112设置于所述装料外筒与所述装料内筒之间，所述石英提升杆116紧密穿设于所述伸缩节以使所述装料内筒相对于所述装料外筒的顶部与所述石英提升杆的接触部位保持密封状态；所述伸缩节的第一端与所述装料外筒的顶部102A连接，所述伸缩节的第二端与所述石英盖111连接，所述伸缩节用于在所述石英提升杆上下移动时，按上下移动的方向进行伸缩。

优选的，所述提升机设置滑轮、驱动器与提升控制模块，所述提升控制模块与所述驱动器连接，所述提升控制模块与所述驱动器固定设置于所述提升机支座，所述提升控制模块用于控制所述驱动器顺时针转动或逆时针转动，所述软性钼丝绳的第一端与所述驱动器连接，所述软性钼丝绳第二端与所述石英提升杆的第一端连接，所述软性钼丝绳通过所述滑轮吊拉所述石英提升杆，用于在所述驱动器驱动下，沿滑轮相反的两个方向运动，以配合所述石英提升杆上移或者下移。优选的，所述提升机设置迟滞件，所述迟滞件连接所述软性钼丝绳，用于迟滞所述软性钼丝绳自身向所述软性钼丝绳第二端方向移动的速度；例如，所述软性钼丝绳绕设于所述迟滞件，或者，所述软性钼丝绳成Z字形或M字形连接于所述迟滞件，这样，在装入多晶硅原料到所述装料内筒时，在所述多晶硅原料的重力作用下，带动所述石英上筒、所述石英下筒与所述锥形阀共同向下移动，并带动所述石英提升杆向下移动，并从所述软性钼丝绳第二端牵引所述软性钼丝绳自身向所述软性钼丝绳第二端方向缓慢移动，即所述软性钼丝绳第二端与所述石英提升杆在所述迟滞件的作用下缓慢下降；所述石英上筒向下移动到所述装料外筒内部的所述上筒高度位置时停下，所述石英下筒与所述锥形阀继续向下移动，并带动所述石英提升杆与所述软性钼丝绳第二端向下缓慢移动，并受到所述迟滞件的迟滞作用避免过快下降；所述石英下筒向下移动时到所述装料外筒内部的所述下筒高度位置时停下，所述锥形阀继续向下移动，并带动所述石英提升杆与所述软性钼丝绳第二端向下缓慢移动，并受到所述迟滞件的迟滞作用避免过快下降；所述锥形阀向下移动到某一位置时，所述锥形阀与所述限位区松脱，多晶硅原料从筒腔通过限位区进入输出腔。这样，通过迟滞件的迟滞作用，可以避免锥形阀过快下降，使得多晶硅原料从筒腔通过限位区进入输出腔更为可控。

例如，所述驱动器设置壳体，以及容置于所述壳体内部的定子与转子，所述壳体固定设置于所述提升机支座，所述提升控制模块固定设置于所述壳体，所述定子与所述提升控制模块连接，所述提升控制模块用于通过所述定子控制所述转子顺时针转动或逆时针转动，，所述软性钼丝绳的第一端与所述转子连接。

又如，所述高度位置包括上筒高度位置与下筒高度位置，所述限位机构包括与所述上筒高度位置相对应的第一限位块、以及与所述下筒高度位置相对应的第二限位块，所述第一限位块用于使所述石英上筒向下移动时限制在所述装料外筒内部的所述上筒高度位置，所述第二限位块用于使所述石英下筒向下移动时限制在所述装料外筒内部的所述下筒高度位置；例如，所述第一限位块与所述第二限位块的位置分别可调节设置，以分别调节所述上筒高度位置与所述下筒高度位置；例如，所述第一限位块与所述第二限位块的位置分别可调节设置，以分别调节所述上筒高度位置与所述下筒高度位置；又如，所述石英上筒的底部设置凸底槽，所述石英下筒的顶部设置与所述凸底槽相匹配的凸底部，所述凸底部与所述凸底槽弹性卡合，用于使所述石英下筒部分套接于所述石英上筒内部且卡合于所述石英上筒内部的所述凸底槽处，并且在所述石英下筒与所述石英上筒共同向下移动到上筒高度位置时，受重力作用使得所述凸底部与所述凸底槽相分离，从而使所述石英下筒与所述石英上筒相脱离，并在所述石英提升杆向上施力时使所述石英下筒与所述石英上筒相套接；例如，所述凸底部具有第一弹性部，所述第一弹性部与所述凸底槽弹性卡合；又如，所述凸底槽具有第二弹性部，所述第二弹性部与所述凸底部弹性卡合。这样，只有在所述石英下筒受到较大重力时，所述石英下筒与所述石英上筒相脱离，可以有效控制所述石英下筒的下移。

例如，所述石英提升杆用于受所述提升机控制向下移动，以带动所述锥形阀向下移动。又如，所述石英提升杆用于受所述提升机控制进行上下移动，以带动所述锥形阀上下移动。例如，装入多晶硅原料到所述装料内筒时，所述锥形阀与所述限位区紧密接触，即所述锥形阀与所述限位区处于紧密接触状态，多晶硅原料到了筒腔之后无法通过限位区进入输出腔；此时，所述石英上筒、所述石英下筒与所述锥形阀受多晶硅原料的重力作用，共同向下移动，并带动所述石英提升杆向下移动；所述石英上筒向下移动到所述装料外筒内部的所述上筒高度位置时停下，所述石英下筒与所述锥形阀继续向下移动，并带动所述石英提升杆向下移动；所述石英下筒向下移动时到所述装料外筒内部的所述下筒高度位置时停下，所述锥形阀继续向下移动，并带动所述石英提升杆向下移动；所述锥形阀向下移动到某一位置时，所述锥形阀与所述限位区松脱，即脱离紧密接触，多晶硅原料从筒腔通过限位区进入输出腔，例如，所述锥形阀向下移动到预设位置时，所述锥形阀与所述限位区松脱；加料完成后，所述石英提升杆用于受所述提升机控制向上移动，以带动所述锥形阀上移，所述锥形阀向上移动到某一位置时，所述锥形阀与所述限位区紧密接触，从而带动所述石英下筒向上移动，进而带动所述石英下筒离开所述下筒高度位置；所述锥形阀与所述石英下筒整体继续向上移动，从而带动所述石英上筒向上移动，进而带动所述石英上筒离开所述上筒高度位置。又如，所述石英下筒向下移动时到所述装料外筒内部的所述下筒高度位置时停下时，启动所述提升机，控制所述石英提升杆向下移动，所述石英提升杆用于受所述提升机控制向下移动，以带动所述锥形阀下移，以控制所述锥形阀与所述限位区松脱。

例如，如图４所示，所述锥形阀108的第一部分锥形108A的横截面积小于所述限位区192的横截面积，且所述锥形阀的第二部分锥形108B的横截面积大于所述限位区192的横截面积，用于使所述锥形阀在受控时相对于所述限位区上下移动以开关所述限位区，进而使得所述筒腔191与所述输出腔193处于连通状态或非连通状态；所述筒腔与所述输出腔处于连通状态，即所述筒腔与所述输出腔相通；所述筒腔与所述输出腔处于非连通状态，即所述筒腔与所述输出腔相断。

例如，如图４所示，所述石英上筒的底部设置凸槽110A，所述石英下筒的顶部设置与所述凸槽相匹配的凸部109A，例如，所述凸槽的最小内径小于所述凸部的最大外径；又如，所述凸部具有外翻的外沿部，所述外沿部活动嵌入于所述凸槽中，即所述外沿部可以嵌入于所述凸槽中，亦可从所述凸槽中脱离；又如，所述凸部与所述凸槽活动抵接，所述凸槽用于限制所述凸部向下移动的极限位置，例如，所述凸部与所述凸槽相配合，用于使所述石英下筒部分套接于所述石英上筒内部，且在所述石英下筒向下移动到所述凸部与所述凸槽抵接时，使所述石英下筒卡合于所述石英上筒内部的所述凸槽处，并在所述石英提升杆向上施力时所述凸部与所述凸槽相互分离，以使所述石英下筒与所述石英上筒套接部分增加。例如，所述凸部具有第一弹性结合部，所述第一弹性结合部与所述凸槽弹性卡合；又如，所述凸槽具有第二弹性结合部，所述第二弹性结合部与所述凸部弹性卡合。这样，可以增强所述凸部与所述凸槽的抵接效果。

例如，装入多晶硅原料到所述装料内筒时，所述锥形阀与所述限位区紧密接触，即所述锥形阀与所述限位区处于紧密接触状态，多晶硅原料到了筒腔之后或者在筒腔中无法通过限位区进入输出腔；此时，所述石英上筒、所述石英下筒与所述锥形阀受多晶硅原料的重力作用，共同向下移动，并带动所述石英提升杆向下移动；所述石英上筒向下移动到可移动限位块处停下，即所述石英上筒向下移动到所述装料外筒内部的所述限制高度位置或所述上筒高度位置时停下；所述石英下筒与所述锥形阀继续向下移动，并带动所述石英提升杆向下移动；所述石英下筒向下移动时到所述凸部与所述凸槽接触时停下，所述锥形阀继续向下移动，并带动所述石英提升杆向下移动；所述锥形阀向下移动到某一位置时，所述锥形阀与所述限位区松脱，即脱离紧密接触，多晶硅原料从筒腔通过限位区进入输出腔，例如，所述锥形阀向下移动到预设位置时，所述锥形阀与所述限位区松脱；加料完成后，所述石英提升杆用于受所述提升机控制向上移动，以带动所述锥形阀上移，所述锥形阀向上移动到某一位置时，所述锥形阀与所述限位区紧密接触，从而带动所述石英下筒向上移动，进而带动所述石英下筒离开所述下筒高度位置；所述锥形阀与所述石英下筒整体继续向上移动，从而带动所述石英上筒向上移动，进而带动所述石英上筒离开所述上筒高度位置。又如，所述石英下筒向下移动时到所述装料外筒内部的所述下筒高度位置时停下时，启动所述提升机，控制所述石英提升杆向下移动，所述石英提升杆用于受所述提升机控制向下移动，以带动所述锥形阀下移，以控制所述锥形阀与所述限位区松脱。

下面继续举例说明所述单晶炉连续拉晶多次加料机构。

例如，所述单晶炉连续拉晶多次加料机构包括：用于在水平面内承载装料设备（主装料筒）的重量并能在垂直地面方向上带动主装料筒快速升降定位的平移设备，例如平移设备为自动小车，下面以自动小车为例，但同样适用于其他平移设备。例如，自动小车具有水平面内的移动功能，能够在厂房区域内的任何一点地面上迅速运动，例如，自动下车两只前伸的举重臂具有一定的举伸作用，能够将装满多晶硅或其它原料的加料筒整体在竖直平面内举起，并且可以在任意位置做停留，使加料筒能快速地和单晶炉设备上的隔离阀相匹配找正。例如，主加料筒包括装料外筒，装料外筒上面具有定位使用的耳朵，正常情况下，该耳朵与自动小车上伸出举重臂上的限位装置相匹配，保证主加料筒相对与自动小车的位置，间接确保主加料筒与设备隔离阀之间的距离位置。例如，装料外筒上安装有铰链连接的装料门及其密封结构，例如，密封结构为密封环，例如橡胶环等。主加料筒顶部固定连接提升机支座，或者，主加料筒顶部或装料外筒顶部与提升机支座一体设置；例如，主加料筒顶部或装料外筒顶部为法兰结构，例如，主加料筒顶部或装料外筒顶部为上法兰。提升机支座对其上的提升机具有固定支撑作用，例如，提升机的软性钼丝绳与石英提升杆连接，石英提升杆的下方螺纹连接了一内部是钼外部是石英的锥形阀，对石英下筒的输出腔起到密封作用，形成了容纳多晶硅原料的石英管道。装料外筒紧靠在上端部处，有一真空抽气口，方便与真空抽气管路连接。装料外筒内部包括：最上面一端与提升机支座相连，另一端与石英盖相连，并进行密封作用的伸缩节，伸缩节的中心通过一根长长的石英提升杆（即石英棒），石英盖和石英上筒相连，石英上筒安装于装料外筒内部，且受到装料外筒内侧石英上筒下方的可调节限位块的限制。例如，石英下筒与石英上筒通过各自筒壁上的凸起结构相互限位连接，使得石英下筒与石英上筒在分离到一定程度时不能分离。

使用时，将多晶硅原料从打开的装料门处装入所述石英下筒和锥形阀形成的下密封结构里，下密封结构包括锥形阀、筒腔与部分的限位区；自动小车将装料设备（即装料筒）装载在前伸出臂上，料填满后关闭装料门，自动小车移动位置，调整高度，使装料筒下输出结构的阀门和单晶炉设备上的隔离阀对应连接，例如阀门具有法兰面，法兰面和单晶炉设备上的隔离阀对应连接，并固定住输出结构和单晶炉设备；又如，输出结构包括法兰结构，例如，输出结构包括下法兰，下法兰的法兰面和单晶炉设备上的隔离阀对应连接，并固定住输出结构和单晶炉设备。将抽真空管道和装料外筒上的抽真空接口连接，并打开上面的球阀，使所述装料设备整体系统内的空气被抽出来，即装料外筒与装料内筒内的空气被抽出来，达到所述装料设备整体系统的腔体内尽量不存在空气的效果。然后打开单晶炉设备上的隔离阀，提升设备的提升机电机运转，将软性钼丝绳放松，使石英上筒、石英下筒、石英筒，石英棒、锥形阀一起向下运动，等到石英上筒和限位块接触后，石英上筒停止运动，石英下筒继续向下运动，等石英下筒遇到石英上筒限位后停止运动，锥形阀在多晶硅原料重力下及自身重力的作用下继续下运动或者锥形阀在多晶硅原料重力下、提升机作用下及自身重力的作用下继续下运动，最后锥形阀和石英下筒脱离接触，产生间隙，多晶硅原料便从间隙内落入单晶炉的坩埚内，从而达到加料的效果。加料完成后，关闭单晶炉设备上的隔离阀，单晶炉脱离装料设备，单晶炉连续拉晶多次加料机构在自动小车的辅助下到装料区装满料，等待下一次的加料。

例如，如图1所示，一种单晶炉连续拉晶多次加料机构，包括用于装料筒能前后左右上下运动定位的自动小车101，与自动小车101相配合的装料外筒102，装料外筒102上设有用于连接真空管道用的真空抽气口105；与装料外筒102上法兰相互连接的提升机支座103，提升机支座103上面安装的提升机104，与提升机104软绳相连接的提升杆106。装料外筒102上设置专用于装料的装料门107及其相应的密封结构；如图3所示，装料外筒102上设置装料口107A，装料门107配合密封结构封闭所述装料口107A。

例如，如图2所示，单晶炉连续拉晶多次加料机构还设置用于控制石英上筒110运动位置的可调节限位块115，用于固定外装料筒102与提升机支座103的螺栓孔114及穿设螺栓孔114的螺栓，用于密封外装料筒102与提升机支座103的密封圈113，密封伸缩用的伸缩节112，防止原料污染的石英盖板111，装料及运动用的石英上筒110、石英下筒109，以及用于放料的锥形阀108。石英提升杆116连接锥形阀108；在图1至图4中，提升杆106即石英提升杆116，为便于辨识及避免混淆，在露置于装料设备外部的部分标记为提升杆106，在位于装料设备内部的部分（即剖视图中）标记为石英提升杆116，亦可理解为，所述石英提升杆的第一端为提升杆106，所述石英提升杆的第二端为石英提升杆116。

例如，单晶炉设备需要进行加料的时候，只需要将其自身的隔离阀关闭，并将副炉筒旋转到其他位置，将隔离阀上方的相关的操作空间全部让出来，此时副炉桶内可以进行安装籽晶或卸掉刚拉出来的晶体。加料之前，在装料区，将安装有装料设备的自动小车复位，即装料设备的下端放在最低位置上，然后打开装料门，并将相关需要加的原料从该装料门装入，装满后，关闭装料门。将真空管路连接到真空抽气口上，与其连接的是真空球阀，打开真空球阀的阀门，将装料外筒内的空气抽掉，使装料设备内部即装料设备腔体内的真空度达到要求，关闭真空球阀，优选的，拆除真空阀前端的管路，保持装料外筒内部的真空度。然后进行加料：启动自动小车，使其运动到设备处，微调水平位置，再调节垂直位置，使装料设备运行到隔离阀上面，并调整孔位，使其配合，拧紧相应的固定螺栓。打开隔离阀，启动提升机，石英提升杆开始和多晶硅原料一起下降，石英盖板、石英上筒、石英下筒与锥形阀一起缓慢下降，当石英上筒与可调节限位块接触后，石英上筒停止运动，石英下筒与锥形阀继续向下运动，当石英下筒与石英上筒内的限位结构相遇后也停止运动，锥形阀继续向下运动。此时锥形阀继续运动后与石英下筒之间形成一间隙，且越来越大直至多晶硅原料从此间隙内掉落，即多晶硅原料开始从此间隙内掉落到单晶炉的坩埚内。例如，采用石英提升杆推动锥形阀向下运动，当间隙达到设定尺寸后，提升机停止运转。又如，通过重力使锥形阀向下运动。例如，当石英管道内的多晶硅原料完全落到坩埚内后，提升机启动并牵引软性钼丝绳，例如提升机反转并将软性钼丝绳卷入其中，依次将锥形阀、石英下管、石英上管及石英盖提升回原来位置，伸缩节恢复到原来的位置，然后提升机停止运行。隔离阀关闭，松开隔离阀和装料设备的固定件，自动小车垂直提升一段距离后缓慢水平运动，离开单晶炉设备，运行到装料区，继续装料，等待下次装料。单晶炉设备的副炉筒安装上新籽晶后恢复到原来拉晶位置，继续拉晶。这样，实现了单晶体生长过程中的二次加料过程，确保在安全可靠的条件下的二次加料，还利用提升设备，尽可能地减少在二次加料过程中对原料的污染，可以在前面一炉晶体生产完毕后，不降温停炉的情况下，进行第二炉多晶硅原料装料过程，从而有效地降低晶体生长过程中的电能的消耗，节约成本，提升效率。

例如，平移设备设置升降机构，装料设备设置于升降机构，提升设备固定设置于装料设备；例如，如图3所示，自动小车101具有滚轮结构130，自动小车101上设置升降机构，升降机构包括支撑底架121，固定于支撑底架121上的升降架122，安装于升降架122上的升降装置123，滑动安装于升降架122上且与升降装置123连接的一对滑动结构124，与升降装置123连接且用于控制升降装置123对滑动结构124进行升降操作的控制组件120，固定于一对滑动结构124上的滑动架125，以及固定于滑动架125上的一对支撑臂126；例如，滚轮结构130设置于升降架122，用于随动滚动；装料设备的装料外筒102的壁部的外部设置开环部129，固定于开环部129上的一对定位件127，以及分别固定于开环部129与定位件127上的若干加强部128；例如，开环部具有C形结构，加强部具有三角形结构。提升机支座103固定于装料设备的装料外筒102的顶部，提升机104固定设置于提升机支座103，装料外筒102的壁部穿设有真空抽气口105，提升杆106穿设于所述装料外筒102的顶部，装料口107A穿设于装料外筒的壁部，装料外筒102还设置封闭装料口107A的装料门107。这样，可以利用自动水平移动小车作为平面移动动力源，利用自身提升设备作为开闭装料设备阀门动力源，由其中各限位机构组成精确定位系统，确保单晶炉设备需要加料的时候，单晶炉连续拉晶多次加料机构已装满料，能够自动运行到单晶炉设备所在的位置，通过各限位及传感机构的定位，使单晶炉连续拉晶多次加料机构自动进行对接单晶炉设备，并完成加料的过程，提高设备使用效率，为企业生产减低人工、电力、设备维护等方面的成本。

进一步地，本发明的实施例还包括，上述各实施例的各技术特征，相互组合形成的单晶炉连续拉晶多次加料机构，亦称加料机构、移动式加料机构或单晶炉加料机构。

需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种单晶炉连续拉晶多次加料机构，其特征在于，包括平移设备、装料设备与提升设备；

所述装料设备设置于所述平移设备，所述平移设备用于带动所述装料设备平移；

所述提升设备固定设置于所述装料设备；

所述装料设备设置装料内筒，所述提升设备设置提升机构，所述提升机构与所述装料内筒连接，用于控制所述装料内筒上下移动；

所述装料设备设置装料口，所述装料口与所述装料内筒连通，用于装入多晶硅原料到所述装料内筒；

所述装料设备还设置装料外筒，所述装料内筒设置于所述装料外筒内部；

所述装料口穿设于所述装料外筒的壁部；

所述装料外筒的底部设置输出结构，所述输出结构与所述装料内筒连通，所述输出结构用于输出所述多晶硅原料；

所述装料内筒包括锥形阀、石英下筒、石英上筒与石英盖；

所述石英盖与所述石英上筒连接，所述石英下筒部分套接于所述石英上筒内部，所述石英下筒设置相连通的筒腔、限位区与输出腔，所述筒腔连通所述石英上筒内部；

所述锥形阀至少部分设置于所述输出腔中，所述输出腔的底部连通所述输出结构，所述输出腔的顶部连通所述限位区，所述锥形阀用于在受力时相对于所述限位区上下移动以开关所述限位区使所述筒腔与所述输出腔相通断；

所述提升设备还设置提升机支座，所述提升机支座固定设置于所述装料外筒的顶部；

所述提升机构包括提升机与石英提升杆；

所述提升机固定设置于所述提升机支座，所述石英提升杆穿设于所述装料外筒的顶部，所述石英提升杆的第一端与所述提升机连接，所述石英提升杆的第二端与所述锥形阀连接，所述石英提升杆用于受所述提升机控制向上移动，以带动所述锥形阀上移；

所述装料外筒的壁部的内部设置限位机构，所述限位机构用于限制所述石英上筒在所述装料外筒内部的高度位置；所述高度位置包括上筒高度位置与下筒高度位置，所述限位机构包括与所述上筒高度位置相对应的第一限位块、以及与所述下筒高度位置相对应的第二限位块，所述第一限位块用于使所述石英上筒向下移动时限制在所述装料外筒内部的所述上筒高度位置，所述第二限位块用于使所述石英下筒向下移动时限制在所述装料外筒内部的所述下筒高度位置。

2.根据权利要求1所述单晶炉连续拉晶多次加料机构，其特征在于，所述提升机构还包括伸缩节与软性钼丝绳；

所述软性钼丝绳的第一端与所述提升机连接，所述软性钼丝绳第二端与所述石英提升杆的第一端连接；

所述伸缩节设置于所述装料外筒与所述装料内筒之间，所述石英提升杆紧密穿设于所述伸缩节以使所述装料内筒相对于所述装料外筒的顶部与所述石英提升杆的接触部位保持密封状态；

所述伸缩节的第一端与所述装料外筒的顶部连接，所述伸缩节的第二端与所述石英盖连接，所述伸缩节用于在所述石英提升杆上下移动时，按上下移动的方向进行伸缩。

3.根据权利要求2所述单晶炉连续拉晶多次加料机构，其特征在于，所述装料外筒的壁部穿设有真空抽气口，所述真空抽气口用于连接真空抽气管路。

4.根据权利要求1所述单晶炉连续拉晶多次加料机构，其特征在于，所述装料外筒还设置用于封闭所述装料口的装料门。

5.根据权利要求4所述单晶炉连续拉晶多次加料机构，其特征在于，所述装料口与所述装料门之间还设置有密封结构。

6.根据权利要求1所述单晶炉连续拉晶多次加料机构，其特征在于，所述平移设备为车辆。

7.根据权利要求1至6中任一项所述单晶炉连续拉晶多次加料机构，其特征在于，所述平移设备设置升降机构，所述装料设备设置于所述升降机构，所述升降机构用于带动所述装料设备升降。

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