CN109183139B - 一种应用于单晶炉的主炉室结构 - Google Patents

Abstract

本发明关于单晶炉辅助设备领域，特别涉及一种应用于单晶炉的主炉室结构。包括主炉室、上法兰、下法兰与隔水组件；主炉室为由内筒体与外筒体组成的双层筒体结构，内筒体侧壁上开有孔，在外筒体侧壁上的相应位置也开有孔并在此处焊接有测温口法兰；上法兰与下法兰分别焊接于主炉室的顶端与底端，内部设有水槽，侧部均开有Rc螺纹孔，Rc螺纹孔与水槽均相互连通；隔水组件焊设于内筒体与外筒体间，包括第一隔水条、导水槽与出水嘴；第一隔水条组成环形水道，导水槽与主炉室轴线平行设置，出水嘴设于导水槽末端。本发明提高了主炉室的密封性能；并提高了冷却效率，从而降低单晶炉的硅棒单次生产时间，降低辅助材料的替换频率。

Description

一种应用于单晶炉的主炉室结构

技术领域

本发明关于单晶炉辅助设备领域，特别涉及一种应用于单晶炉的主炉室结构。

背景技术

单晶硅是用于太阳能光伏发电的重要材料。单晶硅生产中不可缺的需要用到耗材，如水、电、气、石英等等，每次拉晶完成需要冷却后拆炉清理，更换必要耗材，再次拉晶需要从室温开始加热，所以温度的冷却快慢对生产的效率和成本有很大影响。

现在国家极度重视新能源的开发及应用，并投入大量资金对光伏行业进行扶持，国内单晶硅的需求不断增加，该产业的特点为技术、资本双密集型。从技术上来说，技术先进程度直接决定了生产成本的高低，而生产效率对于单晶硅企业的盈利性非常敏感；从资本角度看，单晶硅生产需要投入大量设备，扩产周期长，且对人员生产控制要求很高。因此单晶硅行业进入壁垒较高，行业龙头的先发优势非常明显，短期内行业竞争格局较难打破。提高单晶硅产能，降低能耗，也成了单晶硅生产企业是否能成为行业龙头的关键因素之一。

作为单晶炉体的主要大件，单晶炉主炉室的结构创新显得尤为重要，既能提高产能、降低生产成本，又能保证质量稳定性，确保在升温及降温中不会出现漏水或密封不牢；又能快速的冷却。

然而在现有技术中，由于主炉室的结构随着单晶炉的发展需求也越来越大，对密封性及快速冷却都提出了更高的要求。越大的主炉室，升温及降温更慢，导致了时间成本的增加，生产效率的降低。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种应用于单晶炉的主炉室结构。

为解决上述技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种应用于单晶炉的主炉室结构，包括主炉室；还包括上法兰、下法兰与隔水组件；

主炉室为由内筒体与外筒体组成的双层筒体结构，内筒体中部侧壁圆周上均匀开有若干孔并对应设有30°焊接坡口，在外筒体侧壁上的相应位置开有孔并焊接有测温口法兰，用于安装测温仪从而测量出内筒内的温度；

上法兰与下法兰分别焊接于主炉室的顶端与底端，内部设有水槽，用于冷却水的流通；侧部均开有Rc螺纹孔，Rc螺纹孔与水槽均相互连通；

隔水组件焊设于内筒体与外筒体间，包括第一隔水条、第二隔水条、第三隔水条、导水槽与出水嘴；第一隔水条为环形的隔水板，有多块，拼接成一自上法兰下端面绕设内筒体外壁的至下法兰上端面的环形连续水道；靠近水道前端与末端的上法兰及下法兰的端面上，均开有通孔，与水道连通；通孔同时与上法兰及下法兰内的水槽也各自连通；第二隔水条为弧形结构的板，设于内筒体顶端，位于主炉室导水槽右侧，用于冷却水的导流，引导上法兰中冷却水汇入第一隔水条环绕形成的环形连续水道中；第三隔水条，为条形结构的板，有两条且对称设于测温口法兰旁侧，并与水平位置呈30°，用于保证测温口法兰的周围的冷却水能充分流过测温口法兰四周；导水槽平行主炉室轴线方向，且顶端抵接上法兰下端面，底端抵接下法兰上端面；出水嘴设于导水槽底端，出水嘴外接下法兰的螺纹孔，用于收集流下的高温冷却水，降温后重复利用，提高利用率；

内筒体内壁上还焊设有热场支撑块，用于支撑坩埚。

作为一种改进，第一隔水条与内筒体间焊接的缝隙不大于0.2mm，与外筒体的缝隙不大于0.4mm。

作为一种改进，内筒体侧壁上的孔有9个，且为Φ38的孔；外筒体侧壁上的孔为Φ70的孔。

作为一种改进，第二隔水条距离第一隔水条顶端66mm。

作为一种改进，第三隔水条距离主炉室底端760mm。

作为一种改进，热场支撑块与内筒体内壁相对的表面是圆弧面，其余侧面设有通孔，作为透气孔，热场支撑块与内筒体相接触的面上设有2×M5-6H的螺纹孔,用于与螺钉配合从而与主炉室的内筒壁相连接固定。

作为一种改进，上法兰与下法兰均设有30°的坡口，便于与内筒体和外筒体的紧密焊接，同时保证密封性。焊缝需要用X光拍片检查，不得有裂纹、气孔、未焊透等情况与隔水条焊接排布将这两处对半分割为半圆形水路，再由隔水条将水路曲折，使冷却水绕过外圆半周，分流到异侧，由圆心处再绕另一半圆周，进入出水口。

作为一种改进，导水槽槽体内底端设有温度传感器安装板，温度传感器安装板上加工有孔，用于放置测温仪。

作为一种改进，内筒体磨削光滑，焊缝平整。

作为一种改进，上下法兰与内外筒体连接处，保证密封性，法兰处抛光，光亮。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的主炉室焊接形成内部具有曲折水路的腔体结构，仅在两端具有进出水口，提高了主炉室的密封性能；此外，因其内部的隔水条使冷却水进入内外筒体后能较长时间的滞留在主炉室内，提高了冷却效率，从而降低单晶炉的硅棒单次生产时间，降低辅助材料的替换频率。

附图说明

图1为主炉室的剖视图。

图2为主炉室拆除外筒体后的结构示意图。

图中的附图标记为：1-下法兰；2-热场支撑块；3-第一隔水条；4-内筒体；5-外筒体；6-上法兰；7-第二隔水条；8-导水槽；9-测温口法兰；10-第三隔水条；11-温度传感器安装板；12-出水嘴。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

如图1至图2所示的一种应用于单晶炉的主炉室结构，包括主炉室；还包括上法兰6、下法兰1与隔水组件；

主炉室为由内筒体4与外筒体5组成的双层筒体结构，内筒体4中部侧壁圆周上均匀开有9个Φ38的孔并于每个孔处设有30°焊接坡口，在外筒体5侧壁上的相应位置开有Φ70的孔并在此处焊接有测温口法兰9，用于安装测温仪测量出内筒内的温度。

上法兰6与下法兰1分别焊接于主炉室的顶端与底端，内部设有水槽，用于冷却水的流通。侧部均开有Rc螺纹孔，Rc螺纹孔与水槽均相互连通。上法兰6与下法兰1均设有30°的坡口，便于与内筒体4和外筒体5的紧密焊接，同时保证密封性。焊缝需要用X光拍片检查，不得有裂纹、气孔、未焊透等情况与隔水条焊接排布将这两处对半分割为半圆形水路，再由隔水条将水路曲折，使冷却水绕过外圆半周，分流到异侧，由圆心处再绕另一半圆周，进入出水口。

隔水组件焊设于内筒体4与外筒体5间，包括第一隔水条3、第二隔水条10、第三隔水条7、导水槽8与出水嘴12。第一隔水条3包括多块环形的隔水板，拼接成一自上法兰6下端面绕设内筒体4外壁的至下法兰1上端面的环形连续水道。对主炉室的水路流通及整体的炉体降温起关键性作用。隔水条焊接至内筒体4，一圈圈循环而下焊接，能够充分利用发挥冷却水的冷却，一圈圈流下，充分吸收炉体温度进行降温。靠近水道前端与末端的上法兰6及下法兰1的端面上，均开有通孔，与水道连通。通孔同时与上法兰6及下法兰1内的水槽也各自连通。第二隔水条10为弧形结构的板，设于内筒体4顶端，位于主炉室导水槽右侧，距离第一隔水条3顶端66mm处，用于冷却水的导流作用，引导上法兰6中冷却水汇入第一隔水条3环绕形成的环形连续水道中。第三隔水条7距离主炉室底部760mm，为条形结构的板，有两条且对称设于测温口法兰9旁侧，并与水平位置呈30°。用于保证测温口法兰9的周围的冷却水能充分流过测温口法兰四周，达到测温的目的。导水槽8平行主炉室轴线方向，且顶端抵接上法兰6下端面，底端抵接下法兰1上端面，导水槽8槽体内底端设有温度传感器安装板11，温度传感器安装板11上加工有孔，用于放置测温仪。

出水嘴12设于导水槽8底端，出水嘴12外接下法兰1的螺纹孔，用于收集流下的高温冷却水，降温后重复利用，提高利用率。上法兰6的下端面设有凹槽，用于连通Rc螺纹孔与第二隔水条10组成的水道。

内筒体4内壁上还焊设有热场支撑块2，用于支撑坩埚。热场支撑块2与内筒体4内壁相对的表面是圆弧面，其余侧面设有通孔，作为透气孔，热场支撑块2与内筒体4相接触的面上设有2×M5-6H的螺纹孔,用于与螺钉配合从而实现与主炉室的内筒体壁的连接固定。

本发明的加工要求为：主炉室内筒体4、主炉室外筒体5、上法兰6、下法兰1、第一隔水条3、第二隔水条10、第三隔水条7、导水槽8、出水嘴12、测温口法兰9、热场支撑块2与温度传感器安装板11均为316L不锈钢材质，无毛刺、划伤、缺料等，焊接区域以及周围20mm范围内的油污、锈蚀、水及其他杂质清理干净。所有的真空密封面上应无机加工的痕迹，表面抛光，并在安装过程保护好真空密封面，不得有刮痕、磕碰伤等缺陷。精加工前，先消除焊接应力，震动消应力或用热处理回火去应力。

第一隔水条3与内筒体4间焊接的缝隙不大于0.2mm，与外筒体5的缝隙不大于0.4mm。内筒体4磨削光滑，焊缝平整。上法兰6、下法兰1与内外筒体5连接处，保证密封性，法兰处抛光，光亮。

主炉室内筒体4、主炉室外筒体5、隔水条、上法兰6与下法兰1间的焊接，所有内部焊缝应采用双面焊接，在工艺上无法双面成型的，焊缝保留，所有焊缝必须焊透。筒体内部焊缝光滑，外部可应平整、无气孔，焊缝保留，所有焊缝用染色剂进行着色探伤，不得有裂纹、气孔、未焊透等缺陷。如遇加工困难，可加工Z向宽度大于等于32平面，注意避开焊缝急焊缝垂直度要求。

对该种应用于单晶炉的主炉室进行检验，标准6g/cm²水压保持30分钟以上，无漏水现象。

本发明中冷却水的流通路径为：本主炉室的冷却水首先通过水管与主炉室上法兰侧的RC螺纹孔连接进水，作为进水口，再通过主炉室上法兰的水槽，流过一圈后通过上法兰底面上的通孔进入第一隔水条3形成的旋转的水道之中，充分利用冷却水的冷却作用，之后冷却水在循环流到主炉室的底部，之后分别流入出水嘴和主炉室下法兰，部分通过出水嘴流出，能较快的流出大部分冷却水，部分流入主炉室下法兰的水槽中，再由下法兰的螺纹孔出水。其中导水槽8与第一隔水条3形成的环路水道不相接，是另外一条导水水路，能快速导出炉室内的冷却水。

最后，需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种应用于单晶炉的主炉室结构，包括主炉室；其特征在于，还包括上法兰、下法兰与隔水组件；

所述主炉室为由内筒体与外筒体组成的双层筒体结构，内筒体中部侧壁圆周上均匀开有若干孔并对应设有30°焊接坡口，在外筒体侧壁上的相应位置开有孔并焊接有测温口法兰，用于安装测温仪从而测量出内筒内的温度；

所述上法兰与下法兰分别焊接于主炉室的顶端与底端，内部设有水槽，用于冷却水的流通；侧部均开有Rc螺纹孔，Rc螺纹孔与水槽均相互连通；

所述隔水组件焊设于内筒体与外筒体间，包括第一隔水条、第二隔水条、第三隔水条、导水槽与出水嘴；所述第一隔水条为环形的隔水板，有多块，拼接成一自上法兰下端面绕设内筒体外壁的至下法兰上端面的环形连续水道；靠近所述水道前端与末端的上法兰及下法兰的端面上，均开有通孔，与水道连通；所述通孔同时与上法兰及下法兰内的水槽也各自连通；所述第二隔水条为弧形结构的板，设于内筒体外壁顶端，且位于主炉室导水槽右侧；所述第三隔水条，为条形结构的板，有两条且对称设于测温口法兰旁侧，并与水平位置呈30°；

所述导水槽平行主炉室轴线方向设置，且顶端抵接上法兰下端面，底端抵接下法兰上端面；出水嘴设于导水槽底端，出水嘴外接下法兰的螺纹孔；

所述内筒体内壁上还焊设有热场支撑块，用于支撑坩埚；

上法兰的下端面设有凹槽，用于连通Rc螺纹孔与第二隔水条组成的水道。

2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述第一隔水条与内筒体间焊接的缝隙不大于0.2mm，与外筒体的缝隙不大于0.4mm。

3.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，内筒体侧壁上的孔有9个，且为Φ38的孔；外筒体侧壁上的孔为Φ70的孔。

4.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述第二隔水条距离第一隔水条顶端66mm。

5.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述第三隔水条距离主炉室底端760mm。

6.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述热场支撑块与内筒体内壁相对的表面是圆弧面，其余侧面设有通孔，作为透气孔；热场支撑块与内筒体相接触的面上设有2×M5-6H的螺纹孔,用于与螺钉配合从而实现与主炉室的内筒体壁的连接固定。

7.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，上法兰与下法兰的端面上均设有30°的坡口，便于与内筒体和外筒体的紧密焊接，同时保证密封性。

8.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述导水槽槽体底端设有温度传感器安装板，温度传感器安装板上加工有孔，用于放置测温仪。