CN107816845A - 一种石英坩埚风干系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石英坩埚风干系统，包括传送机构、风干机构、升降旋转机构和闭式风干室，风干机构位于闭式风干室顶部，升降旋转机构位于闭式风干室底部，传送机构贯穿于闭式风干室两侧，风干机构包括至少一个吹气口向下的下吹空气喷头和至少一个吹气口水平的平吹空气喷头，空气喷头通过管路连接洁净空气气源；升降旋转机构位于下吹空气喷头正下方，包括被电机驱动的旋转平台和控制旋转平台升降的升降驱动机构，本发明通过系统内部的空气喷头喷射高压洁净空气并借助石英坩埚的自身重力和旋转离心力对其进行平稳、高速、全面地风干处理，可实现自动化生产，操作方便，省时省力，干燥效率高，干燥效果好，并且能够显著降低能耗，节约成本。
Description
技术领域
本发明涉及石英坩埚烘干设备技术领域，尤其涉及一种石英坩埚风干系统。
背景技术
随着全球范围内煤炭和石油等不可再生能源的供应频频告急，能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈，而作为一种可再生的新能源，太阳能越来越受到人们的关注，开发太阳能资源已成为寻求经济发展的新动力之一。近年来，随着太阳能光伏市场的迅猛发展，对太阳能级单晶硅片和多晶硅片的需求量越来越大。而石英坩埚是制备太阳能单晶硅的重要消耗性器件，其表面洁净程度的高低，杂质含量的多少，对单晶硅的纯度和电学性能有着重大影响。若使用洁净度低、杂质含量高的石英坩埚制备太阳能单晶硅，在高温环境下，这些杂质将随着单晶炉内的气流被带入熔融硅液中，污染硅原料，从而严重影响单晶硅的纯度。因此，为了提高加工质量和生产效率，对石英坩埚的烘干已成为太阳能单晶硅生产加工的重要工序之一。
目前，对石英坩埚进行烘干处理大多采用转盘式圆烘干炉。但是，这种烘干炉只有底部设有石英加热管，存在坩埚升温慢，工作效率低的问题。中国实用新型专利CN202126154U公开了一种石英坩埚烘干炉，包括箱体，在箱体前面依次设有多个炉门，在箱体内的两个侧面、后面和底面分别间隔设有挂件，在箱体内的两侧、后部和底部分别通过挂件挂设有石英加热管，在箱体内设有多层支撑托架，在箱体一侧设有电控箱。优点是：由于在箱体内的两侧、后部和底部分别通过挂件挂设有石英加热管，因此加热速度快，坩埚温升快，工作效率高。但是此设备运行过程中能量消耗较大，不利于节能降耗，降本增效。此外，目前国内的石英坩埚烘干设备多采用相对密闭的烘干舱，不能实现流水作业，这也成为影响石英坩埚烘干效率的原因之一。中国实用新型专利CN206469612U公开了一种流水线式石英坩埚烘干装置，包括横梁、多个传送辊、烘干舱和驱动装置，烘干舱的两端开口，两个横梁穿过所述烘干舱，烘干舱外顶部具有第一气泵、与第一气泵连接的第一管路和设置在第一管路上的第一加热装置，烘干舱内顶部具有第一喷嘴、第二喷嘴和第三喷嘴，第一喷嘴、第二喷嘴和第三喷嘴均与第一管路连接；烘干舱外底部具有第二气泵、与第二气泵连接的第二管路和设置在第二管路上的加热装置，烘干舱内底部具有与第二管路连接的第四喷嘴。此装置虽然能够实现流水作业，但是仍需多个加热装置，能量消耗较大，且石英坩埚的外侧壁比较粗糙，喷嘴设置于烘干仓的顶部和底部，不能直喷石英坩埚的外侧壁，导致干燥效率不高。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的是提供一种石英坩埚风干系统，通过系统内部的空气喷头喷射高压洁净空气并借助石英坩埚的自身重力和旋转离心力对其进行平稳、高速、全面地风干处理，可实现自动化生产，操作方便，省时省力，干燥效率高，干燥效果好，并且能够显著降低能耗，节约成本。
为了实现上述目的，本发明提供的一种石英坩埚风干系统，包括传送机构、风干机构、升降旋转机构和闭式风干室，所述风干机构位于闭式风干室顶部，所述升降旋转机构位于闭式风干室底部，所述传送机构贯穿于闭式风干室两侧，其特征在于，所述风干机构包括至少一个吹气口向下的下吹空气喷头和至少一个吹气口水平的平吹空气喷头，所述空气喷头通过管路连接洁净空气气源；所述升降旋转机构位于下吹空气喷头正下方，包括被电机驱动的旋转平台和控制旋转平台升降的升降驱动机构，所述升降驱动机构用于控制旋转平台落到所述传送机构传送面以下以及上升到传送面以上。
优选地，所述风干机构包括水平丝杠导轨、竖直丝杠导轨、水平丝杠驱动电机、竖直丝杠驱动电机、三轴气缸、喷头组件一和喷头组件二，所述空气喷头设于喷头组件的端部，所述水平丝杠导轨与竖直丝杠导轨呈十字交叉状，所述喷头组件一通过三轴气缸固接于水平丝杠导轨端部，所述三轴气缸用于控制喷头组件一的上下移动，所述喷头组件二固接于竖直丝杠导轨上，所述水平丝杠驱动电机和竖直丝杠驱动电机通过驱动水平丝杠导轨和竖直丝杠导轨控制喷头组件二的水平和竖直运动。
优选地，所述闭式风干室包括框架和封闭用的面板，所述框架包括结构机架、进料自动门、出料自动门和集水池，所述进料自动门和出料自动门位于框架的两侧，所述集水池位于传送机构的下方。
优选地，所述框架两侧设有气缸、滑轮组以及绕过滑轮组一端连接自动门另一端连接气缸的钢索，用于控制自动门的开关。
优选地，所述传送机构包括进料板链、出料板链和电动机，所述电动机带动进料板链和出料板链的传动。
优选地，所述传送机构设有用于感知石英坩埚运动至进料自动门前的传感器。
优选地，所述传送机构设有用于感知石英坩埚经进料板链传输到位的传感器。
优选地，所述进料板链和出料板链的交界处设有与旋转平台形状相互配合的空隙。
优选地，所述升降旋转机构设有控制旋转平台旋转启停的旋转限位气缸和感知旋转限位气缸与对接卡口对准到位的传感器。
优选地，所述升降旋转机构四周设有竖向立柱，所述竖向立柱上套装有承载旋转平台升降的直线轴承。
优选地，所述旋转平台中心为正方形，四个顶角向外延伸，构成错位的十字交叉状。
优选地，所述旋转平台上设有硅橡胶垫。
优选地，所述旋转平台转轴外部的腔体上套有风琴护罩。
本发明提供的一种石英坩埚风干系统，具有如下有益效果。
1.本发明在对石英坩埚进行风干处理的过程中，旋转平台带动倒置的石英坩埚匀速旋转，借助石英坩埚的自身重力和旋转离心力有利于加速其内外壁水分的脱除，降低能耗，节约成本。
2.本发明的风干机构利用高压洁净空气对倒置的石英坩埚的底部和外侧壁进行喷射吹扫，干燥效率高，干燥效果好。此外，高压洁净空气不需要加热处理，取缔了传统的加热烘干，可显著降低耗电量，节约干燥成本。
3.本发明在对石英坩埚进行风干处理的过程中，可实现全程流水作业，操作方便，省时省力，有利于提高干燥效率，实现自动化生产。
附图说明
图1为本发明提供的一种石英坩埚风干系统的机构示意图。
图2为本发明提供的一种石英坩埚风干系统的传送机构结构示意图。
图3为本发明提供的一种石英坩埚风干系统的升降旋转机构结构示意图。
图4为本发明提供的一种石英坩埚风干系统的风干机构结构示意图。
图中：
1.风干机构2.升降旋转机构3.传送机构4.进料板链5.出料板链6.进料自动门7.出料自动门8.集水池9.滑轮组10.气缸11.电动机12.传感器13.硅橡胶垫14.旋转平台15.直线轴承16.升降气缸17.传感器18.转动电机19.旋转限位气缸20.主动带轮21.风琴护罩22.水平丝杠驱动电机23.竖直丝杠驱动电机24.水平丝杠导轨25.三轴气缸26.高压空气进口27.喷头组件一28.竖直丝杠导轨29.喷头组件二30.高压空气进口。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明做进一步说明，以助于理解本发明的内容。
如图1所示，为本发明提供的一种石英坩埚风干系统的结构示意图，包括传送机构3、风干机构1、升降旋转机构2和闭式风干室，闭式风干室包括框架和封闭用的面板(顶板、侧板)，框架包括结构机架、进料自动门6、出料自动门7和集水池8。进料自动门6和出料自动门7位于框架的两侧，框架两侧还设有气缸10、滑轮组9以及绕过滑轮组9一端连接自动门另一端连接气缸的钢索，用于控制进料自动门6和出料自动门7的打开和关闭。集水池8位于传送机构的下方，用于汇集和储存石英坩埚在传送和烘干过程中滴落下来的水分。
如图2所示，为本发明提供的一种石英坩埚风干系统的传送机构结构示意图，传送机构3贯穿于闭式风干室两侧，传送机构3包括进料板链4、出料板链5和电动机11。待风干的石英坩埚经过进料自动门6由进料料板4传送至风干机构1的下方，风干完毕后的石英坩埚，再由出料板链5传送至出料自动门7以外。电动机11用于带动进料板链4和出料板链5的传动。传送机构3还设有用于感知石英坩埚运动至进料自动门6前的传感器，当传感器感知到石英坩埚已运动至进料自动门6前时，气缸10会拉动钢索使得进料自动门6上升打开。进料板链4和出料板链5的交界处设有与旋转平台14形状相互配合的空隙，保证旋转平台14能够穿过传送机构3的板链自由升降。进出料板链穿过集水池8侧壁。
如图3所示，为本发明提供的一种石英坩埚风干系统的升降旋转机构结构示意图，升降旋转机构2位于闭式风干室的底部，下吹空气喷头的正下方。升降旋转机构2包括升降气缸16、旋转平台14、转动电机18和主动带轮20。升降气缸16用于控制旋转平台14的上下移动，升降旋转机构2四周设有竖向立柱，竖向立柱上套装有承载旋转平台14升降的直线轴承15。传送机构3还设有用于感知石英坩埚经进料板链4传输到位的传感器12，用于指示和启动传送机构3、升降旋转机构2和风干机构1的后序动作。当传感器12探测到石英坩埚后，进料自动门6关闭，电动机11制动，空气喷头喷射高压洁净空气，升降旋转机构2做上升运动，将坩埚托起，使旋转平台14高过传送机构3的传送面，升降气缸16上升到极限后，上升运动完成。当风干完毕后，升降气缸16下降，使旋转平台14降至传送机构3的传送面以下，石英坩埚落回至传送机构3的板链上，升降旋转机构2复位。在风干过程中，转动电机18通过主动带轮20带动旋转平台14匀速转动，确保石英坩埚的外壁能够平稳、高速、全面地受到高压洁净空气喷头的喷射，并利用自身重力和旋转离心力加速石英坩埚的风干进程。升降旋转机构2还设有控制旋转平台14旋转启停的旋转限位气缸19和感知旋转限位气缸19与对接卡口对准到位的传感器17。当传感器17感知到对接卡口已对准到位后，启动旋转限位气缸19使其与对接卡口进行对接，从而对旋转平台14进行制动。旋转平台14中心为正方形，四个顶角向外延伸，构成错位的十字交叉状，有利于提高石英坩埚倒置于旋转平台14上的稳固性。旋转平台14上设有硅橡胶垫13，用于增大与石英坩埚之间的摩擦力，防止石英坩埚在旋转过程中与旋转平台14产生相对位移，发生滑动。旋转平台14转轴外部的腔体上套有风琴护罩21，防止其受到集水池8中水的长期浸泡和腐蚀，影响其使用寿命。
如图4所示，为本发明提供的一种石英坩埚风干系统的风干机构结构示意图，风干机构1位于闭式风干室的顶部，风干机构1包括水平丝杠导轨24、竖直丝杠导轨28、水平丝杠驱动电机22、竖直丝杠驱动电机23、三轴气缸25、喷头组件一27和喷头组件二29。喷头组件一27和喷头组件二29上分别设有高压空气进口26和高压空气进口30，喷头组件一27上设有一个吹气口向下的下吹空气喷头，对石英坩埚底部近似平面区域进行风干。喷头组件二29上设有两个吹气口水平的平吹空气喷头，其平吹方向均朝向喷头组件一一侧，用于风干石英坩埚的外侧壁。上述空气喷头均通过管路连接洁净空气气源。水平丝杠导轨24与竖直丝杠导轨28呈十字交叉状，喷头组件二29竖直固接于竖直丝杠导轨28上，竖直丝杠驱动电机23与水平丝杠驱动电机22通过驱动丝杠导轨控制喷头组件二29上的空气喷头实现水平和竖直两个方向的动作，使其做曲线运动，以保证空气喷头到石英坩埚侧壁的距离可调，进而保证风干效果。此外，采用两部电机驱动，控制空气喷头的路线轨迹，速度稳定且可调。喷头组件一27通过三轴气缸25固接于水平丝杠导轨24端部，三轴气缸25用于控制喷头组件一27的上下移动，可以调整喷头组件一27上的空气喷头到石英坩埚底部的距离，空气喷头的高度可调可充分适用于不同规格的石英坩埚。风干机构1的丝杠驱动电机与升降旋转机构2的转动电机18相互配合，共同促成空气喷头和石英坩埚的相对运动轨迹为包覆在石英坩埚表面的螺旋线，从而对石英坩埚表面进行全面风干。根据石英坩埚的实际风干情况，可适当调节升降旋转机构2的转动电机18转速或者风干机构1的丝杠驱动电机转速，使风干效果得到进一步保证。
本发明对石英坩埚风干处理的过程为：将石英坩埚倒置于进料板链4上，由进料板链4开始上料，传感器感知石英坩埚运动到进料自动门6前，气缸10会拉动钢索使得进料自动门6上升打开。出料自动门7的开关方式与进料自动门6相同。石英坩埚运动到位，传感器12探测到石英坩埚位置后，进料自动门6关闭，电动机11制动，空气喷头喷射高压洁净空气，升降旋转机构2做上升运动，将坩埚托起，使旋转平台14高过传送机构3的传送面，升降气缸16上升到极限后，上升运动完成。然后，转动电机18带动主动带轮20，经带传动将旋转运动传递至旋转平台14，旋转平台14开始旋转，喷头组件一27上的下吹空气喷头对石英坩埚底部进行风干，喷头组件二29上的平吹空气喷头对石英坩埚的外侧壁由上至下进行风干。风干完毕后，旋转限位气缸19与对接卡口对接，对旋转平台14进行制动。升降气缸16下降，使旋转平台14降至传送机构3的传送面以下，使石英坩埚落回至板链上，升降旋转机构2复位。传送机构3的电动机11继续转动，出料自动门7打开，石英坩埚随出料板链5运动出闭式风干室，石英坩埚完全通过后出料自动门7关闭，石英坩埚风干完成。
.本发明在对石英坩埚进行风干处理的过程中，旋转平台14带动倒置的石英坩埚匀速旋转，借助石英坩埚的自身重力和旋转离心力有利于加速其内外壁水分的脱除，降低能耗，节约成本。本发明的风干机构1利用高压洁净空气对倒置的石英坩埚的底部和外侧壁进行喷射吹扫，干燥效率高，干燥效果好。此外，高压洁净空气不需要加热处理，取缔了传统的加热烘干，可显著降低耗电量，节约干燥成本。本发明在对石英坩埚进行风干处理的过程中，可实现全程流水作业，操作方便，省时省力，有利于提高干燥效率，实现自动化生产。
本文中应用了具体个例对发明构思进行了详细阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离该发明构思的前提下，所做的任何显而易见的修改、等同替换或其他改进，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种石英坩埚风干系统，包括传送机构、风干机构、升降旋转机构和闭式风干室，所述风干机构位于闭式风干室顶部，所述升降旋转机构位于闭式风干室底部，所述传送机构贯穿于闭式风干室两侧，其特征在于，所述风干机构包括至少一个吹气口向下的下吹空气喷头和至少一个吹气口水平的平吹空气喷头，所述空气喷头通过管路连接洁净空气气源；所述升降旋转机构位于下吹空气喷头正下方，包括被电机驱动的旋转平台和控制旋转平台升降的升降驱动机构，所述升降驱动机构用于控制旋转平台落到所述传送机构传送面以下以及上升到传送面以上。
2.根据权利要求1所述的一种石英坩埚风干系统，其特征在于，所述风干机构包括水平丝杠导轨、竖直丝杠导轨、水平丝杠驱动电机、竖直丝杠驱动电机、三轴气缸、喷头组件一和喷头组件二，所述空气喷头设于喷头组件的端部，所述水平丝杠导轨与竖直丝杠导轨呈十字交叉状，所述喷头组件一通过三轴气缸固接于水平丝杠导轨端部，所述三轴气缸用于控制喷头组件一的上下移动，所述喷头组件二固接于竖直丝杠导轨上，所述水平丝杠驱动电机和竖直丝杠驱动电机通过驱动水平丝杠导轨和竖直丝杠导轨控制喷头组件二的水平和竖直运动。
3.根据权利要求1或2所述的一种石英坩埚风干系统，其特征在于，所述闭式风干室包括框架和封闭用的面板，所述框架包括结构机架、进料自动门、出料自动门和集水池，所述进料自动门和出料自动门位于框架的两侧，所述集水池位于传送机构的下方。
4.根据权利要求3所述的一种石英坩埚风干系统，其特征在于，所述框架两侧设有气缸、滑轮组以及绕过滑轮组一端连接自动门另一端连接气缸的钢索，用于控制自动门的开关。
5.根据权利要求4所述的一种石英坩埚风干系统，其特征在于，所述传送机构包括进料板链、出料板链和电动机，所述电动机带动进料板链和出料板链的传动。
6.根据权利要求5所述的一种石英坩埚风干系统，其特征在于，所述传送机构设有用于感知石英坩埚运动至进料自动门前的传感器。
7.根据权利要求6所述的一种石英坩埚风干系统，其特征在于，所述传送机构设有用于感知石英坩埚经进料板链传输到位的传感器。
8.根据权利要求7所述的一种石英坩埚风干系统，其特征在于，所述进料板链和出料板链的交界处设有与旋转平台形状相互配合的空隙。
9.根据权利要求8所述的一种石英坩埚风干系统，其特征在于，所述升降旋转机构设有控制旋转平台旋转启停的旋转限位气缸和感知旋转限位气缸与对接卡口对准到位的传感器。
10.根据权利要求9所述的一种石英坩埚风干系统，其特征在于，所述升降旋转机构四周设有竖向立柱，所述竖向立柱上套装有承载旋转平台升降的直线轴承。
11.根据权利要求10所述的一种石英坩埚风干系统，其特征在于，所述旋转平台中心为正方形，四个顶角向外延伸，构成错位的十字交叉状。
12.根据权利要求11所述的一种石英坩埚风干系统，其特征在于，所述旋转平台上设有硅橡胶垫。
13.根据权利要求12所述的一种石英坩埚风干系统，其特征在于，所述旋转平台转轴外部的腔体上套有风琴护罩。
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