CN109626378B - 一种多晶硅还原炉电极 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多晶硅还原炉电极，包括能与石墨座锥孔配合的锥头及与锥头固定连接的电极体，将锥头一端称为上端，另一端称为下端，其特征在于，还包括陶瓷套筒，所述陶瓷套筒同轴套设在所述电极体上并且其上端与所述锥头密封连接，所述电极体中心设置有上端封闭的空腔并且在靠近上端处的侧壁上周向布置有若干通孔，冷却水从所述空腔的下端进入经由所述通孔从所述电极体与所述陶瓷套筒之间的间隙流出。由于冷却水可以从内壁和外壁对电极体进行冷却，因此提高了冷却效率，延长了电极的使用寿命；由于采用陶瓷套筒，使得电极体与炉体良好绝缘，因此杜绝了触电危险。
Description
技术领域
本发明涉及多晶硅还原炉电极，按国际专利分类表(IPC)划分属于电极制造及加工技术领域。
背景技术
多晶硅的生产方法主要有：西门子法、流化床法、锌还原法、冶金法、碳热还原法等。流化床法具有分解速度快、分解率高、分解温度低、能耗低、转化率高、副产物少等优点，该法占多晶硅总产量的24％，但是该工艺面临着两个急需解决的挑战：硅粉的形成和加热元件上硅的沉积。其他工艺生产的太阳能级多晶硅达不到总市场1％的份额，值得注意的是冶金法由于其生产成本低、环境友好、生产操作较安全、能耗低等优点，曾经得到了广泛的关注和研究，但是其产品质量至今仍然无法得到光伏市场的认可。改良西门子法由工艺成熟、产品纯度高等绝对优势，是当前生产多晶硅的主要工艺，占多晶硅总产量的75％，但是高能耗、高生产成本是影响其在多晶硅产业竞争力的主要问题。
我国多晶硅生产技术以改良西门子工艺为主，改良西门子工艺主要核心生产设备是西门子反应器。经过精馏提纯后的三氯氢硅和氢气在西门子反应器内发生化学气相沉积(CVD)过程是改良西门子工艺的关键工段，该过程是在含有细的高纯硅棒的钟罩式反应器中进行。高纯三氯氢硅(TCS)和氢气的混合物经过预加热后通入钟罩反应器中，在反应器中TCS与氢气反应生成硅。
现有多晶硅还原炉电极的水冷都仅仅是对电极的内壁进行，冷却效率不高，无法充分降低电极温度。此外，现有多晶硅还原炉电极均是通过在外表面套设一层聚四氟乙烯，但聚四氟乙烯不耐高温，容易造成电极与炉体之间的绝缘被破坏，带来触电的危险。
发明内容
本发明旨在提供一种多晶硅还原炉电极，以解决上述技术问题。为此，本发明采用的具体技术方案如下：
一种多晶硅还原炉电极，包括能与石墨座锥孔配合的锥头及与锥头固定连接的电极体，将锥头一端称为上端，另一端称为下端，其特征在于，还包括陶瓷套筒，所述陶瓷套筒同轴套设在所述电极体上并且其上端与所述锥头密封连接，所述电极体中心设置有上端封闭的空腔并且在靠近上端处的侧壁上周向布置有若干通孔，冷却水从所述空腔的下端进入经由所述通孔从所述电极体与所述陶瓷套筒之间的间隙流出。
进一步地，所述陶瓷套筒的壁厚为5至30毫米。
进一步地，所述陶瓷套筒与所述电极体之间的径向间距为3至5毫米。
进一步地，所述电极体的外径为40至80毫米，且所述空腔的直径为10至30毫米。
进一步地，所述陶瓷套筒与所述锥头之间通过石墨密封圈密封连接。
进一步地，所述通孔为倾斜通孔。
进一步地，所述陶瓷套筒的下端密封连接有出水端盖，所述出水端盖具有出水通道，所述出水通道一端连通所述电极体与所述陶瓷套筒之间的间隙，另一端连接出水管。
进一步地，所述锥头与所述电极体一体形成。
进一步地，所述锥头冷喷涂有银粉涂层。
本发明采用上述技术方案，具有的有益效果是：由于冷却水可以从内壁和外壁对电极体进行冷却，提高了冷却效率，延长了电极的使用寿命；由于采用陶瓷套筒，使得电极体与炉体良好绝缘，杜绝了触电危险。
附图说明
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
图1是根据本发明的多晶硅还原炉电极的剖视示意图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1所示，一种多晶硅还原炉电极可包括锥头1和与锥头1固定连接的电极体2，其中锥头1用于与多晶硅还原炉中的石墨座锥孔配合(未示出)。为了描述方便，将锥头1一端称为上端，另一端称为下端。该多晶硅还原炉电极还可包括陶瓷套筒3，该陶瓷套筒3同轴套设在电极体2上并且其上端与锥头1密封连接(例如，通过石墨密封圈4)。陶瓷套筒3与电极体2之间具有间隙5，该间隙形成冷却水的流出通道。电极体2中心设置有上端封闭的空腔21并且在靠近上端处的侧壁上周向布置有若干通孔22。冷却水从空腔21进入经由通孔22从间隙5流出，如图1中的箭头所示。因此，冷却水可以同时对电极体2的内壁和外壁进行冷却，大大提高了冷却速度，
优选地，陶瓷套筒3的壁厚为5至30毫米。这既可以提高足够的支撑强度，又不会太重。
优选地，陶瓷套筒3与电极体2之间的径向间距为3-5毫米。
在一个具体实施例中，电极体2的外径为40毫米，且空腔21的直径为10毫米。在这种情况下，电极体2具有足够的强度和导电能力，并且冷却效果最优。当然，电极体2的外径和空腔的直径不限于以上数值，具体地，电极体2的外径为40至80毫米，空腔21的直径为10-30毫米。通常，电极体2的外径越大，空腔21的直径越大；电极体2的外径与空腔21的直径可以同比例增大，也可以不按比例增大。
在所示实施例中，通孔22为倾斜通孔。优选地，通孔22的数量为4个至8个。
优选地，陶瓷套筒3的下端密封连接有出水端盖6，该出水端盖5具有出水通道61，所述出水通道61一端连通间隙5，另一端连接出水管7。
优选地，锥头1与电极体2一体形成。
优选地，锥头1冷喷涂有银粉涂层。这可以提高锥头1的导电能力。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种多晶硅还原炉电极，包括能与石墨座锥孔配合的锥头及与锥头固定连接的电极体，将锥头一端称为上端，另一端称为下端，其特征在于，还包括陶瓷套筒，所述陶瓷套筒同轴套设在所述电极体上并且其上端与所述锥头密封连接，所述陶瓷套筒与所述电极体之间具有间隙，所述电极体中心设置有上端封闭的空腔并且在靠近上端处的侧壁上周向布置有若干通孔，冷却水从所述空腔的下端进入经由所述通孔从所述电极体与所述陶瓷套筒之间的间隙流出。
2.如权利要求1所述的多晶硅还原炉电极，其特征在于，所述陶瓷套筒的壁厚为5至30毫米。
3.如权利要求1或2所述的多晶硅还原炉电极，其特征在于，所述陶瓷套筒与所述电极体之间的径向间距为3至5毫米。
4.如权利要求3所述的多晶硅还原炉电极，其特征在于，所述电极体的外径为40至80毫米，且所述空腔的直径为10至30毫米。
5.如权利要求1所述的多晶硅还原炉电极，其特征在于，所述陶瓷套筒与所述锥头之间通过石墨密封圈密封连接。
6.如权利要求1所述的多晶硅还原炉电极，其特征在于，所述通孔为倾斜通孔。
7.如权利要求1所述的多晶硅还原炉电极，其特征在于，所述陶瓷套筒的下端密封连接有出水端盖，所述出水端盖具有出水通道，所述出水通道一端连通所述电极体与所述陶瓷套筒之间的间隙，另一端连接出水管。
8.如权利要求1所述的多晶硅还原炉电极，其特征在于，所述锥头与所述电极体一体形成。
9.如权利要求1所述的多晶硅还原炉电极，其特征在于，所述锥头冷喷涂有银粉涂层。
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