CN113089079A - 一种单晶炉热屏导流筒 - Google Patents

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CN113089079A
CN113089079A CN202110406589.5A CN202110406589A CN113089079A CN 113089079 A CN113089079 A CN 113089079A CN 202110406589 A CN202110406589 A CN 202110406589A CN 113089079 A CN113089079 A CN 113089079A
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谭鑫
李鸿邦
王存
崔凯
崔磊
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Qujing Sunshine Energy Silicon Material Co ltd
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Abstract

本发明提供了一种单晶炉热屏导流筒，包括导流筒本体，所述导流筒本体包括外热屏和内热屏，所述内热屏内设有冷却装置，所述冷却装置通过连接环与所述导流筒本体固定连接，所述导流筒本体上设有筒体提升装置。本发明能够解决仅通过硅棒传导潜热由于其传导效率低，造成了加热器加热硅的时间延长导致其过度消耗，增加了单晶硅的制造成本的技术问题。

Description

一种单晶炉热屏导流筒
技术领域
本发明涉及单晶炉技术领域，特别涉及一种单晶炉热屏导流筒。
背景技术
随着光伏发电技术的发展，作为基础材料之一的单晶硅片需求量越来越大，目前，单晶硅在生长时，通过降低温度使熔硅液面中心温度低于硅的熔点，使硅晶体的生长。在硅晶体生长时，结晶界面附近会产生结晶潜热，由于熔体温度较高，结晶潜热只能通过硅棒传导，通过增加硅棒的纵向温度梯度，可以加速结晶潜热传导至晶棒表面，从而提高单晶硅的生长速度，CN 112301416 A公开了一种单晶炉热屏导流筒，其在常规单晶炉热屏导流筒内加入了冷却装置，从而提高单晶硅的生长速度，然而由于熔硅液面温度较高仅靠冷却装置作用传导潜热其传导效率仍然不高，冷却效果不明显，同样造成了加热器加热硅的时间延长导致其过度消耗，增加了单晶硅的制造成本。
发明内容
本发明提供一种单晶炉热屏导流筒，用以解决技术背景中提出的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明公开了一种单晶炉热屏导流筒，包括导流筒本体，所述导流筒本体包括外热屏和内热屏，所述内热屏内设有冷却装置，所述冷却装置通过连接环与所述导流筒本体固定连接，所述导流筒本体上设有筒体提升装置。
优选的，所述外热屏下端与所述内热屏连通，所述导流筒本体上设有保温盖，所述导流筒本体上设有连接凸台，所述凸台与所述保温盖通过连接件连接，并通过紧固螺母进行连接紧固。
优选的，所述冷却装置包括外壁和内壁，所述外壁所述内壁之间设有螺旋冷却管，所述螺旋冷却管一端为冷却介质进口，所述螺旋冷却管另一端为冷却介质出口，所述冷却介质进口与所述冷却介质出口均与外部循环系统连接，所述螺旋冷却管内设有冷却介质；
所述外壁材质为钼，所述内壁材质为铜。
优选的，所述外热屏和所述内热屏之间设有保温层结构。
优选的，所述筒体提升装置包括两对称布置的动力装置和两对称布置的执行装置，所述动力装置和所述执行装置通过提升钢绳连接，所述连接件工作端设有连接孔，所述执行装置可与所述连接孔相互配合连接。
优选的，所述动力装置包括动力装置壳体，所述动力装置壳体内设有第一安装腔和第二安装腔；
所述第一安装腔内设有主轴、第一次轴、第二次轴和第三次轴，所述主轴位于所述第一次轴和所述第二次轴之间，所述第三次轴位于所述主轴和所述第一次轴之间，所述第一次轴部分位于所述第一安装腔内部分位于所述第二安装腔内，所述主轴、所述第一次轴和所述第二次轴与所述动力装置壳体接触的部分设有若干轴承，所述主轴上设有第一驱动件，且键连接有驱动齿轮，所述第一次轴上设有驱动滑槽，且通过滑键连接有第一啮合齿轮和第一反转啮合齿轮，所述滑键上设有第二驱动件，所述第二驱动件用于驱动所述滑键沿所述驱动滑槽移动，所述主轴和所述第一次轴之间的间距为所述驱动齿轮和所述第一啮合齿轮的半径之和，所述第三次轴上键连接有第二反转啮合齿轮，所述第二反转啮合齿轮可与所述第一反转啮合齿轮和所述驱动齿轮同时啮合，所述第二次轴上键连接有第二啮合齿轮和滚轮，所述第二啮合齿轮与所述驱动齿轮相互啮合，所述提升钢绳一端绕在所述滚轮上，所述提升钢绳另一端贯穿所述动力装置壳体进入所述第二安装腔内；
所述第二安装腔内设有第一动力中间轮和第二动力中间轮，所述提升钢绳依次绕过所述第一动力中间轮和所述第二动力中间轮与所述执行装置连接。
优选的，所述执行装置包括执行装置壳体，所述执行装置壳体内设有连接座，所述提升钢绳远离所述动力装置的一端与所述连接座顶部固定连接，所述执行装置壳体内壁顶部设有第一执行中间轮，所述连接座顶部设有第二执行中间轮，所述连接座和所述执行装置壳体之间形成两对称布置的纵向滑道，两所述纵向滑道内均滑动连接有第一楔形块和第二楔形块，所述第一次轴位于所述第二安装腔内的部分键连接有第一执行轮和第二执行轮，所述第一执行轮和所述第二执行轮上分别缠绕有第一提升钢绳和第二提升钢绳，所述第一提升钢绳远离所述第一执行轮的一端与所述第一楔形块固定连接，所述第二提升钢绳远离所述第二执行轮的一端依次跨过所述第二执行中间轮和所述第一执行中间轮与所述第二楔形块固定连接；
所述连接座内设有支撑杆，所述支撑杆上套设有连接杆，所述连接杆工作端可与所述连接件的所述连接孔相配合，所述连接座上开设有两对称布置的横向滑道，两所述横向滑道内滑动连接有第一滑杆和第二滑杆，所述第一滑杆和所述第二滑杆一端分别与所述第一楔形块和所述第二楔形块接触连接，所述第一滑杆和所述第二滑杆另一端分别铰链连接有第一执行爪和第二执行爪，所述第一执行爪和所述第二执行爪交叉部分与所述连接杆铰链连接。
优选的，所述冷却介质进口和所述冷却介质出口均设有流量调节过滤机构，所述流量调节过滤机构与所述冷却介质进口和所述冷却介质出口螺纹连接；
所述流量调节过滤机构包括机构壳体，所述机构壳体内为中空，所述机构壳体内设有安装块，所述安装块将所述机构壳体内部分为介质进口和两对称布置的介质出口，所述介质进口内套设有过滤筒，所述过滤筒上设有若干通孔，所述介质进口和所述介质出口之间通过第一流道和第二流道，所述第一流道和所述第二流道靠近所述介质出口处设有均匀机构；
所述均匀机构包括驱动机构和均匀执行机构，所述安装块上设有第一驱动机构安装腔，所述机构壳体上开设有两对称布置的第二驱动机构安装腔，所述第一驱动机构安装腔内设有第一转轴、第二转轴和第三转轴，所述第一转轴轴线与所述第二转轴和所述第三转轴轴线相互垂直，所述第一转轴上设有第三驱动件，所述第三驱动件用于驱动所述第一转轴转动，所述第一转轴、所述第二转轴和所述第三转轴上分别键连接有第一驱动锥齿轮、第二驱动锥齿轮和第三驱动锥齿轮，所述第一驱动锥齿轮与所述第二驱动锥齿轮和所述第三驱动锥齿轮相互啮合，所述第二转轴和所述第三转轴远离所述第二驱动锥齿轮和所述第三驱动锥齿轮的一端与所述第二驱动机构安装腔内壁转动连接，且键连接有第一带轮，所述第二驱动机构安装腔内还设有第四转轴，所述第四转轴上键连接有第二带轮，所述第一带轮和所述第二带轮之间套设有传动带,所述第四转轴远离所述第二带轮的一端与所述安装块转动连接，所述第四转轴和所述第二转轴上均设有所述均匀执行机构，所述均匀执行机构为若干转桨；
所述安装块内设有两对称布置的调节滑道，所述调节滑道内设有流量调节机构，所述流量调节机构包括流量调节主体，所述流量调节主体可沿所述调节滑道滑动，所述流量调节主体一端可伸出所述调节滑道，所述流量调节主体另一端固定连接有复位弹簧，所述调节滑道出口处设有密封体，所述流量调节主体上设有第四驱动件，所述第四驱动件用于驱动所述流量调节主体沿所述调节滑道移动。
优选的，还包括：
第一温度传感器，所述第一温度传感器设置在所述内热屏上，用于检测所述内热屏的温度；
第二温度传感器，所述第二温度传感器设置在所述冷却介质进口，用于检测所述冷却介质进口处所述冷却介质的温度；
第三温度传感器，所述第三温度传感器设置在所述冷却介质出口，用于检测所述冷却介质出口处所述冷却介质的温度；
第一压力传感器，所述第一压力传感器设置在所述冷却介质进口，用于检测所述冷却介质进口处的压力；
第二压力传感器，所述第二压力传感器设置在所述冷却介质出口，用于检测所述冷却介质出口处的压力；
第一流速传感器，所述第一流速传感器设置在所述冷却介质进口，用于检测所述冷却介质进口处所述冷却介质的流速；
第二流速传感器，所述第二流速传感器设置在所述冷却介质出口，用于检测所述冷却介质出口处所述冷却介质的流速；
控制器，报警器，所述控制器与所述第一温度传感器、所述第二温度传感器、所述第三温度传感器、所述第一压力传感器、所述第二压力传感器、所述第一流速传感器、所述第二流速传感器和所述报警器电连接，所述控制器基于所述第一温度传感器、所述第二温度传感器、所述第三温度传感器、所述第一压力传感器、所述第二压力传感器、所述第一流速传感器和所述第二流速传感器控制所述报警器报警，包括以下步骤：
步骤一：基于所述第一温度传感器、所述第二温度传感器、所述第三温度传感器和公式(1)，计算所述冷却装置的实际换热努塞尔数：
Figure BDA0003022597000000051
其中，δ为所述冷却装置的实际换热努塞尔数，ρ1为所述冷却介质的流体密度，d为所述螺旋冷却管的内径，ξ为所述冷却介质的导热系数，T为所述第一温度传感器的检测值，ln为以e为底的自然对数，Ti为所述第二温度传感器的检测值，To为所述第三温度传感器的检测值，μ为所述冷却装置的对流换热系数；
步骤二：基于所述第一压力传感器、所述第二压力传感器、所述第一流速传感器、所述第二流速传感器、步骤一和公式(2)，计算所述冷却装置的实际综合冷却效率：
Figure BDA0003022597000000052
其中，κ为所述冷却装置的实际综合冷却效率，δ0为所述冷却装置的预设换热努塞尔数，W0为所述螺旋冷却管的预设流阻，Pi为所述第一压力传感器的检测值，Po为所述第二压力传感器的检测值，θi为所述第一流速传感器的检测值，θo为所述第二流速传感器的检测值；
步骤三：所述控制器比较所述冷却装置的实际综合冷却效率和所述冷却装置的预设综合冷却效率，若所述冷却装置的实际综合冷却效率小于所述冷却装置的预设综合冷却效率，则所述报警器报警。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明整体结构示意图。
图2为本发明的动力装置和执行装置位置示意图。
图3为本发明的动力装置结构示意图。
图4为本发明的执行装置结构示意图。
图5为本发明的流量调节过滤机构的结构示意图。
图6本发明图5局部放大图A。
图中：1、导流筒本体；100、外热屏；1000、凸台；1001、连接件；1002、紧固螺母；1003、连接孔；101、内热屏；1010、连接环；102、保温盖；103、保温层结构；2、冷却装置；200、外壁；201、内壁；202、冷却介质；203、螺旋冷却管；2030、冷却介质进口；2031、冷却介质出口；3、筒体提升装置；300、动力装置；3000、动力装置壳体；3001、第一安装腔；3002、第二安装腔；3003、主轴；3004、第一次轴；3005、第二次轴；3006、轴承；3007、第一驱动件；3008、驱动齿轮；3009、驱动滑槽；301、执行装置；3010、执行装置壳体；3011、连接座；3012、第一执行中间轮；3013、第二执行中间轮；3014、纵向滑道；3015、第一楔形块；3016、第二楔形块；3017、支撑杆；302、第一提升钢绳；3020、第三次轴；3021、第一反转啮合齿轮；3022、第二反转啮合齿轮；303、第二提升钢绳；304、第一啮合齿轮；3040、第二啮合齿轮；3041、滚轮；3042、第一动力中间轮；3043、第二动力中间轮；3044、第一执行轮；3045、第二执行轮；305、提升钢绳；306、第一滑杆；307、第二滑杆；308、第一执行爪；309、第二执行爪；4、流量调节过滤机构；400、机构壳体；4000、第一驱动机构安装腔；4001、第二驱动机构安装腔；401、安装块；402、介质进口；403、介质出口；404、过滤筒；4040、通孔；405、第一流道；406、第二流道；407、均匀机构；4070、第一驱动锥齿轮；4071、第二驱动锥齿轮；4072、第三驱动锥齿轮；4073、第一转轴；4074、第二转轴；4075、第三转轴；4076、第一带轮；4077、第四转轴；4078、第二带轮；4079、传动带；408、转桨；4080、第三驱动件；4081、流量调节机构；4082、调节滑道；4083、流量调节主体；4084、复位弹簧；4085、密封体。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案以及技术特征可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提供如下实施例：
实施例1
本发明实施例提供了一种单晶炉热屏导流筒，包括导流筒本体1，所述导流筒本体1包括外热屏100和内热屏101，所述内热屏101内设有冷却装置2，所述冷却装置2通过连接环1010与所述导流筒本体1固定连接，所述导流筒本体1上设有筒体提升装置3。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：所述冷却装置2用于降低熔硅液面上的温度相较于没有冷却装置2增加了其内的单晶硅的纵向温度梯度，所述筒体提升装置3可将所述导流筒提升间接增加了其内的单晶硅的纵向温度梯度，所述筒体提升装置3和所述冷却装置2的设计增加硅棒的纵向温度梯度，提高了热传导效率，解决了由于熔硅液面温度较高仅靠冷却装置作用传导潜热其传导效率仍然不高，冷却效果不明显，同样造成了加热器加热硅的时间延长导致其过度消耗，增加了单晶硅的制造成本的技术问题。
实施例2
在上述实施例1的基础上，所述外热屏100下端与所述内热屏101连通，所述导流筒本体1上设有保温盖102，所述导流筒本体1上设有连接凸台1000，所述凸台1000与所述保温盖102通过连接件1001连接，并通过紧固螺母1002进行连接紧固；
所述冷却装置2包括外壁200和内壁201，所述外壁200所述内壁201之间设有螺旋冷却管203，所述螺旋冷却管203一端为冷却介质进口2030，所述螺旋冷却管203另一端为冷却介质出口2031，所述冷却介质进口2030与所述冷却介质出口2031均与外部循环系统连接，所述螺旋冷却管203内设有冷却介质202；
所述外壁200材质为钼，所述内壁201材质为铜；
所述外热屏100和所述内热屏101之间设有保温层结构103。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：所述保温盖102的设计减少了熔硅液面的热量损耗节约了成本，所述螺旋冷却管203的设计相较于直管冷却增加了降温的有效面积提高了所述冷却装置2的冷却效率。
实施例3
在实施例1或2的基础上，所述筒体提升装置3包括两对称布置的动力装置300和两对称布置的执行装置301，所述动力装置300和所述执行装置301通过提升钢绳305连接，所述连接件1001工作端设有连接孔1003，所述执行装置301可与所述连接孔1003相互配合连接；
所述动力装置300包括动力装置壳体3000，所述动力装置壳体3000内设有第一安装腔3001和第二安装腔3002；
所述第一安装腔3001内设有主轴3003、第一次轴3004、第二次轴3005和第三次轴3020，所述主轴3003位于所述第一次轴3004和所述第二次轴3005之间，所述第三次轴3020位于所述主轴3003和所述第一次轴3004之间，所述第一次轴3004部分位于所述第一安装腔3001内部分位于所述第二安装腔3002内，所述主轴3003、所述第一次轴3004和所述第二次轴3005与所述动力装置壳体3000接触的部分设有若干轴承3006，所述主轴3003上设有第一驱动件3007，且键连接有驱动齿轮3008，所述第一次轴3004上设有驱动滑槽3009，且通过滑键连接有第一啮合齿轮304和第一反转啮合齿轮3021，所述滑键上设有第二驱动件，所述第二驱动件用于驱动所述滑键沿所述驱动滑槽3009移动，所述主轴3003和所述第一次轴3004之间的间距为所述驱动齿轮3008和所述第一啮合齿轮304的半径之和，所述第三次轴3020上键连接有第二反转啮合齿轮3022，所述第二反转啮合齿轮3022可与所述第一反转啮合齿轮3021和所述驱动齿轮3008同时啮合，所述第二次轴3005上键连接有第二啮合齿轮3040和滚轮3041，所述第二啮合齿轮3040与所述驱动齿轮3008相互啮合，所述提升钢绳305一端绕在所述滚轮3041上，所述提升钢绳305另一端贯穿所述动力装置壳体3000进入所述第二安装腔3002内；
所述第二安装腔3002内设有第一动力中间轮3042和第二动力中间轮3043，所述提升钢绳305依次绕过所述第一动力中间轮3042和所述第二动力中间轮3043与所述执行装置301连接；
所述执行装置301包括执行装置壳体3010，所述执行装置壳体3010内设有连接座3011，所述提升钢绳305远离所述动力装置300的一端与所述连接座3011顶部固定连接，所述执行装置壳体3010内壁顶部设有第一执行中间轮3012，所述连接座3011顶部设有第二执行中间轮3013，所述连接座3011和所述执行装置壳体3010之间形成两对称布置的纵向滑道3014，两所述纵向滑道3014内均滑动连接有第一楔形块3015和第二楔形块3016，所述第一次轴3004位于所述第二安装腔3002内的部分键连接有第一执行轮3044和第二执行轮3045，所述第一执行轮3044和所述第二执行轮3045上分别缠绕有第一提升钢绳302和第二提升钢绳303，所述第一提升钢绳302远离所述第一执行轮3044的一端与所述第一楔形块3015固定连接，所述第二提升钢绳303远离所述第二执行轮3045的一端依次跨过所述第二执行中间轮3013和所述第一执行中间轮3012与所述第二楔形块3016固定连接；
所述连接座3011内设有支撑杆3017，所述支撑杆3017上套设有连接杆3018，所述连接杆3018工作端可与所述连接件1001的所述连接孔1003相配合，所述连接座3011上开设有两对称布置的横向滑道3019，两所述横向滑道3019内滑动连接有第一滑杆306和第二滑杆307，所述第一滑杆306和所述第二滑杆307一端分别与所述第一楔形块3015和所述第二楔形块3016接触连接，所述第一滑杆306和所述第二滑杆307另一端分别铰链连接有第一执行爪308和第二执行爪309，所述第一执行爪308和所述第二执行爪309交叉部分与所述连接杆3018铰链连接。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：当需要提升所述导流筒时，所述第一驱动件3007驱动所述主轴3003转动，所述主轴3003转动带动所述驱动齿轮3008转动，所述驱动齿轮3008转动带动所述第二啮合齿轮3040转动，所述第二啮合齿轮3040转动带动所述第二次轴3005转动，所述第二次轴3005转动带动所述滚轮3041转动，所述滚轮3041转动在所述提升钢绳305的作用下带动所述执行装置301向下运动，使所述连接杆3018工作端与所述连接件1001的所述连接孔1003相配合，之后所述第二驱动件驱动所述滑键移动使所述第一啮合齿轮304与所述驱动齿轮3008从相互脱离状态转化为相互啮合状态，此时，所述第一反转啮合齿轮3021与所述第二反转啮合齿轮3022为未啮合状态，相互啮合后所述驱动齿轮3008带动所述第一啮合齿轮304转动，所述第一啮合齿轮304转动带动所述第一执行轮3044和所述第二执行轮3045转动，所述第一执行轮3044和所述第二执行轮3045使所述第一提升钢绳302和所述第二提升钢绳303将所述第一楔形块3015和所述第二楔形块3016向上提，所述第一楔形块3015和所述第二楔形块3016向上运动分别挤压所述第一滑杆306和所述第二滑杆307，使所述第一滑杆306和所述第二滑杆307相向运动，所述第一滑杆306和所述第二滑杆307相向运动带动所述第一执行爪308和所述第二执行爪309钩住所述连接件1001工作端，之后所述第二驱动件驱动所述第一反转啮合齿轮3021的所述滑键沿所述驱动滑槽3009移动使所述第一反转啮合齿轮3021与所述第二反转啮合齿轮3022相互啮合，此时所述第二驱动件驱动所述第一啮合齿轮304与所述驱动齿轮3008脱离啮合状态，之后所述第一驱动件3007驱动所述，所述主轴3003反转，使所述提升钢绳305带动所述执行装置301向上移动，此时所述导流筒在所述执行装置301的作用下也向上运动，此时由于所述主轴3003转动带动所述驱动齿轮3008转动，所述驱动齿轮3008转动带动所述第二反转啮合齿轮3022转动，所述第二反转啮合齿轮3022转动带动所述第一反转啮合齿轮3021转动，所述第一反转啮合齿轮3021转动在所述第一次轴3004的作用下带动所述第一执行轮3044和所述第二执行轮3045使所述第一提升钢绳302和所述第二提升钢绳303将所述第一楔形块3015和所述第二楔形块3016向上提，所述第二反转啮合齿轮3022的设计使得当所述第一驱动件3007在反转时所述第一执行爪308和所述第二执行爪309依然钩住所述连接件1001工作端，提高了所述筒体提升装置3的工作可靠性。
实施例4
在实施例1或2的基础上，所述冷却介质进口2030和所述冷却介质出口2031均设有流量调节过滤机构4，所述流量调节过滤机构4与所述冷却介质进口2030和所述冷却介质出口2031螺纹连接；
所述流量调节过滤机构4包括机构壳体400，所述机构壳体400内为中空，所述机构壳体400内设有安装块401，所述安装块401将所述机构壳体400内部分为介质进口402和两对称布置的介质出口403，所述介质进口402内套设有过滤筒404，所述过滤筒404上设有若干通孔4040，所述介质进口402和所述介质出口403之间通过第一流道405和第二流道406，所述第一流道405和所述第二流道406靠近所述介质出口403处设有均匀机构407；
所述均匀机构407包括驱动机构和均匀执行机构，所述安装块401上设有第一驱动机构安装腔4000，所述机构壳体400上开设有两对称布置的第二驱动机构安装腔4001，所述第一驱动机构安装腔4000内设有第一转轴4073、第二转轴4074和第三转轴4075，所述第一转轴4073轴线与所述第二转轴4074和所述第三转轴4075轴线相互垂直，所述第一转轴4073上设有第三驱动件4080，所述第三驱动件4080用于驱动所述第一转轴4073转动，所述第一转轴4073、所述第二转轴4074和所述第三转轴4075上分别键连接有第一驱动锥齿轮4070、第二驱动锥齿轮4071和第三驱动锥齿轮4072，所述第一驱动锥齿轮4070与所述第二驱动锥齿轮4071和所述第三驱动锥齿轮4072相互啮合，所述第二转轴4074和所述第三转轴4075远离所述第二驱动锥齿轮4071和所述第三驱动锥齿轮4072的一端与所述第二驱动机构安装腔4001内壁转动连接，且键连接有第一带轮4076，所述第二驱动机构安装腔4001内还设有第四转轴4077，所述第四转轴4077上键连接有第二带轮4078，所述第一带轮4076和所述第二带轮4078之间套设有传动带4079,所述第四转轴4077远离所述第二带轮4078的一端与所述安装块401转动连接，所述第四转轴4077和所述第二转轴4074上均设有所述均匀执行机构，所述均匀执行机构为若干转桨408；
所述安装块401内设有两对称布置的调节滑道4082，所述调节滑道4082内设有流量调节机构4081，所述流量调节机构4081包括流量调节主体4083，所述流量调节主体4083可沿所述调节滑道4082滑动，所述流量调节主体4083一端可伸出所述调节滑道4082，所述流量调节主体4083另一端固定连接有复位弹簧4084，所述调节滑道4082出口处设有密封体4085，所述流量调节主体4083上设有第四驱动件，所述第四驱动件用于驱动所述流量调节主体4083沿所述调节滑道4082移动。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：所述冷却介质202从所述介质进口402经所述过滤筒404进入所述第一流道405和所述第二流道406，所述第四驱动件驱动所述流量调节主体4083沿所述调节滑道4082移动从而控制所述第一流道405和所述第二流道406的开口大小，从而起到流量调节的作用，再次过程中所述第三驱动件4080驱动所述第一转轴4073转动，所述第一转轴4073转动带动所述第一驱动锥齿轮4070转动，所述第一驱动锥齿轮4070转动带动所述第二驱动锥齿轮4071和所述第三驱动锥齿轮4072转动，所述第二驱动锥齿轮4071和所述第三驱动锥齿轮4072转动带动所述第二转轴4074和所述第三转轴4075转动，所述第二转轴4074和所述第三转轴4075转动带动所述第一带轮4076转动，所述第一带轮4076转动在所述传动带4079的作用下带动所述第二带轮4078转动，所述第二带轮4078转动带动所述第四转轴4077转动，所述第二转轴4074和所述第四转轴4077转动带动所述转桨408转动，所述转桨408转动使得所述冷却介质202更加均匀，所述流量调节过滤机构4的设计使得所述冷却介质202中的杂质可以被有效的过滤减少了所述螺旋冷却管203被堵塞的风险，所述流量调节机构4081的设计使得所述螺旋冷却管203内的所述冷却介质202的流量可以根据需求调节，使得单晶硅棒的生长纵向梯度可以人为进行调节，所述均匀机构407的设计使得所述冷却介质202粒子可以更加均匀使所述冷却装置2的冷却效果最大化。
实施例5
在实施例1或2的基础上，还包括：
第一温度传感器，所述第一温度传感器设置在所述内热屏101上，用于检测所述内热屏101的温度；
第二温度传感器，所述第二温度传感器设置在所述冷却介质进口2030，用于检测所述冷却介质进口2030处所述冷却介质202的温度；
第三温度传感器，所述第三温度传感器设置在所述冷却介质出口2031，用于检测所述冷却介质出口2031处所述冷却介质202的温度；
第一压力传感器，所述第一压力传感器设置在所述冷却介质进口2030，用于检测所述冷却介质进口2030处的压力；
第二压力传感器，所述第二压力传感器设置在所述冷却介质出口2031，用于检测所述冷却介质出口2031处的压力；
第一流速传感器，所述第一流速传感器设置在所述冷却介质进口2030，用于检测所述冷却介质进口2030处所述冷却介质202的流速；
第二流速传感器，所述第二流速传感器设置在所述冷却介质出口2031，用于检测所述冷却介质出口2031处所述冷却介质202的流速；
控制器，报警器，所述控制器与所述第一温度传感器、所述第二温度传感器、所述第三温度传感器、所述第一压力传感器、所述第二压力传感器、所述第一流速传感器、所述第二流速传感器和所述报警器电连接，所述控制器基于所述第一温度传感器、所述第二温度传感器、所述第三温度传感器、所述第一压力传感器、所述第二压力传感器、所述第一流速传感器和所述第二流速传感器控制所述报警器报警，包括以下步骤：
步骤一：基于所述第一温度传感器、所述第二温度传感器、所述第三温度传感器和公式(1)，计算所述冷却装置2的实际换热努塞尔数：
Figure BDA0003022597000000151
其中，δ为所述冷却装置2的实际换热努塞尔数，ρ1为所述冷却介质202的流体密度，d为所述螺旋冷却管203的内径，ξ为所述冷却介质202的导热系数，T为所述第一温度传感器的检测值，ln为以e为底的自然对数，Ti为所述第二温度传感器的检测值，To为所述第三温度传感器的检测值，μ为所述冷却装置2的对流换热系数；
步骤二：基于所述第一压力传感器、所述第二压力传感器、所述第一流速传感器、所述第二流速传感器、步骤一和公式(2)，计算所述冷却装置2的实际综合冷却效率：
Figure BDA0003022597000000152
其中，κ为所述冷却装置2的实际综合冷却效率，δ0为所述冷却装置2的预设换热努塞尔数，W0为所述螺旋冷却管203的预设流阻，Pi为所述第一压力传感器的检测值，Po为所述第二压力传感器的检测值，θi为所述第一流速传感器的检测值，θo为所述第二流速传感器的检测值；
步骤三：所述控制器比较所述冷却装置2的实际综合冷却效率和所述冷却装置2的预设综合冷却效率，若所述冷却装置2的实际综合冷却效率小于所述冷却装置2的预设综合冷却效率，则所述报警器报警。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：先基于所述第一温度传感器、所述第二温度传感器、所述第三温度传感器和所述公式(1)，计算所述冷却装置2的实际换热努塞尔数，之后基于所述第一压力传感器、所述第二压力传感器、所述第一流速传感器、所述第二流速传感器、步骤一和公式(2)，计算所述冷却装置2的实际综合冷却效率，最后所述控制器比较所述冷却装置2的实际综合冷却效率和所述冷却装置2的预设综合冷却效率，若所述冷却装置2的实际综合冷却效率小于所述冷却装置2的预设综合冷却效率，则所述报警器报警，对所述冷却装置2的实际综合冷却效率的监测有利于提高所述导流筒生产产品(单晶硅棒)的出场质量，计算冷却装置2的实际综合冷却效率时引入W0(所述螺旋冷却管203的预设流阻)，避免了随机变量对计算结果的绝对控制，增加了计算结果的精确性和可靠性。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种单晶炉热屏导流筒，其特征在于，包括导流筒本体(1)，所述导流筒本体(1)包括外热屏(100)和内热屏(101)，所述内热屏(101)内设有冷却装置(2)，所述冷却装置(2)通过连接环(1010)与所述导流筒本体(1)固定连接，所述导流筒本体(1)上设有筒体提升装置(3)。
2.根据权利要求1所述的一种单晶炉热屏导流筒，其特征在于，
所述外热屏(100)下端与所述内热屏(101)连通，所述导流筒本体(1)上设有保温盖(102)，所述导流筒本体(1)上设有连接凸台(1000)，所述凸台(1000)与所述保温盖(102)通过连接件(1001)连接，并通过紧固螺母(1002)进行连接紧固。
3.根据权利要求1所述的一种单晶炉热屏导流筒，其特征在于，
所述冷却装置(2)包括外壁(200)和内壁(201)，所述外壁(200)所述内壁(201)之间设有螺旋冷却管(203)，所述螺旋冷却管(203)一端为冷却介质进口(2030)，所述螺旋冷却管(203)另一端为冷却介质出口(2031)，所述冷却介质进口(2030)与所述冷却介质出口(2031)均与外部循环系统连接，所述螺旋冷却管(203)内设有冷却介质(202)；
所述外壁(200)材质为钼，所述内壁(201)材质为铜。
4.根据权利要求1所述的一种单晶炉热屏导流筒，其特征在于，所述外热屏(100)和所述内热屏(101)之间设有保温层结构(103)。
5.根据权利要求2所述的一种单晶炉热屏导流筒，其特征在于，
所述筒体提升装置(3)包括两对称布置的动力装置(300)和两对称布置的执行装置(301)，所述动力装置(300)和所述执行装置(301)通过提升钢绳(305)连接，所述连接件(1001)工作端设有连接孔(1003)，所述执行装置(301)可与所述连接孔(1003)相互配合连接。
6.根据权利要求5所述的一种单晶炉热屏导流筒，其特征在于，
所述动力装置(300)包括动力装置壳体(3000)，所述动力装置壳体(3000)内设有第一安装腔(3001)和第二安装腔(3002)；
所述第一安装腔(3001)内设有主轴(3003)、第一次轴(3004)、第二次轴(3005)和第三次轴(3020)，所述主轴(3003)位于所述第一次轴(3004)和所述第二次轴(3005)之间，所述第三次轴(3020)位于所述主轴(3003)和所述第一次轴(3004)之间，所述第一次轴(3004)部分位于所述第一安装腔(3001)内部分位于所述第二安装腔(3002)内，所述主轴(3003)、所述第一次轴(3004)和所述第二次轴(3005)与所述动力装置壳体(3000)接触的部分设有若干轴承(3006)，所述主轴(3003)上设有第一驱动件(3007)，且键连接有驱动齿轮(3008)，所述第一次轴(3004)上设有驱动滑槽(3009)，且通过滑键连接有第一啮合齿轮(304)和第一反转啮合齿轮(3021)，所述滑键上设有第二驱动件，所述第二驱动件用于驱动所述滑键沿所述驱动滑槽(3009)移动，所述主轴(3003)和所述第一次轴(3004)之间的间距为所述驱动齿轮(3008)和所述第一啮合齿轮(304)的半径之和，所述第三次轴(3020)上键连接有第二反转啮合齿轮(3022)，所述第二反转啮合齿轮(3022)可与所述第一反转啮合齿轮(3021)和所述驱动齿轮(3008)同时啮合，所述第二次轴(3005)上键连接有第二啮合齿轮(3040)和滚轮(3041)，所述第二啮合齿轮(3040)与所述驱动齿轮(3008)相互啮合，所述提升钢绳(305)一端绕在所述滚轮(3041)上，所述提升钢绳(305)另一端贯穿所述动力装置壳体(3000)进入所述第二安装腔(3002)内；
所述第二安装腔(3002)内设有第一动力中间轮(3042)和第二动力中间轮(3043)，所述提升钢绳(305)依次绕过所述第一动力中间轮(3042)和所述第二动力中间轮(3043)与所述执行装置(301)连接。
7.根据权利要求6所述的一种单晶炉热屏导流筒，其特征在于，
所述执行装置(301)包括执行装置壳体(3010)，所述执行装置壳体(3010)内设有连接座(3011)，所述提升钢绳(305)远离所述动力装置(300)的一端与所述连接座(3011)顶部固定连接，所述执行装置壳体(3010)内壁顶部设有第一执行中间轮(3012)，所述连接座(3011)顶部设有第二执行中间轮(3013)，所述连接座(3011)和所述执行装置壳体(3010)之间形成两对称布置的纵向滑道(3014)，两所述纵向滑道(3014)内均滑动连接有第一楔形块(3015)和第二楔形块(3016)，所述第一次轴(3004)位于所述第二安装腔(3002)内的部分键连接有第一执行轮(3044)和第二执行轮(3045)，所述第一执行轮(3044)和所述第二执行轮(3045)上分别缠绕有第一提升钢绳(302)和第二提升钢绳(303)，所述第一提升钢绳(302)远离所述第一执行轮(3044)的一端与所述第一楔形块(3015)固定连接，所述第二提升钢绳(303)远离所述第二执行轮(3045)的一端依次跨过所述第二执行中间轮(3013)和所述第一执行中间轮(3012)与所述第二楔形块(3016)固定连接；
所述连接座(3011)内设有支撑杆(3017)，所述支撑杆(3017)上套设有连接杆(3018)，所述连接杆(3018)工作端可与所述连接件(1001)的所述连接孔(1003)相配合，所述连接座(3011)上开设有两对称布置的横向滑道(3019)，两所述横向滑道(3019)内滑动连接有第一滑杆(306)和第二滑杆(307)，所述第一滑杆(306)和所述第二滑杆(307)一端分别与所述第一楔形块(3015)和所述第二楔形块(3016)接触连接，所述第一滑杆(306)和所述第二滑杆(307)另一端分别铰链连接有第一执行爪(308)和第二执行爪(309)，所述第一执行爪(308)和所述第二执行爪(309)交叉部分与所述连接杆(3018)铰链连接。
8.根据权利要求2所述的一种单晶炉热屏导流筒，其特征在于，
所述冷却介质进口(2030)和所述冷却介质出口(2031)均设有流量调节过滤机构(4)，所述流量调节过滤机构(4)与所述冷却介质进口(2030)和所述冷却介质出口(2031)螺纹连接；
所述流量调节过滤机构(4)包括机构壳体(400)，所述机构壳体(400)内为中空，所述机构壳体(400)内设有安装块(401)，所述安装块(401)将所述机构壳体(400)内部分为介质进口(402)和两对称布置的介质出口(403)，所述介质进口(402)内套设有过滤筒(404)，所述过滤筒(404)上设有若干通孔(4040)，所述介质进口(402)和所述介质出口(403)之间通过第一流道(405)和第二流道(406)，所述第一流道(405)和所述第二流道(406)靠近所述介质出口(403)处设有均匀机构(407)；
所述均匀机构(407)包括驱动机构和均匀执行机构，所述安装块(401)上设有第一驱动机构安装腔(4000)，所述机构壳体(400)上开设有两对称布置的第二驱动机构安装腔(4001)，所述第一驱动机构安装腔(4000)内设有第一转轴(4073)、第二转轴(4074)和第三转轴(4075)，所述第一转轴(4073)轴线与所述第二转轴(4074)和所述第三转轴(4075)轴线相互垂直，所述第一转轴(4073)上设有第三驱动件(4080)，所述第三驱动件(4080)用于驱动所述第一转轴(4073)转动，所述第一转轴(4073)、所述第二转轴(4074)和所述第三转轴(4075)上分别键连接有第一驱动锥齿轮(4070)、第二驱动锥齿轮(4071)和第三驱动锥齿轮(4072)，所述第一驱动锥齿轮(4070)与所述第二驱动锥齿轮(4071)和所述第三驱动锥齿轮(4072)相互啮合，所述第二转轴(4074)和所述第三转轴(4075)远离所述第二驱动锥齿轮(4071)和所述第三驱动锥齿轮(4072)的一端与所述第二驱动机构安装腔(4001)内壁转动连接，且键连接有第一带轮(4076)，所述第二驱动机构安装腔(4001)内还设有第四转轴(4077)，所述第四转轴(4077)上键连接有第二带轮(4078)，所述第一带轮(4076)和所述第二带轮(4078)之间套设有传动带(4079),所述第四转轴(4077)远离所述第二带轮(4078)的一端与所述安装块(401)转动连接，所述第四转轴(4077)和所述第二转轴(4074)上均设有所述均匀执行机构，所述均匀执行机构为若干转桨(408)；
所述安装块(401)内设有两对称布置的调节滑道(4082)，所述调节滑道(4082)内设有流量调节机构(4081)，所述流量调节机构(4081)包括流量调节主体(4083)，所述流量调节主体(4083)可沿所述调节滑道(4082)滑动，所述流量调节主体(4083)一端可伸出所述调节滑道(4082)，所述流量调节主体(4083)另一端固定连接有复位弹簧(4084)，所述调节滑道(4082)出口处设有密封体(4085)，所述流量调节主体(4083)上设有第四驱动件，所述第四驱动件用于驱动所述流量调节主体(4083)沿所述调节滑道(4082)移动。
9.根据权利要求3所述的一种单晶炉热屏导流筒，其特征在于，还包括：
第一温度传感器，所述第一温度传感器设置在所述内热屏(101)上，用于检测所述内热屏(101)的温度；
第二温度传感器，所述第二温度传感器设置在所述冷却介质进口(2030)，用于检测所述冷却介质进口(2030)处所述冷却介质(202)的温度；
第三温度传感器，所述第三温度传感器设置在所述冷却介质出口(2031)，用于检测所述冷却介质出口(2031)处所述冷却介质(202)的温度；
第一压力传感器，所述第一压力传感器设置在所述冷却介质进口(2030)，用于检测所述冷却介质进口(2030)处的压力；
第二压力传感器，所述第二压力传感器设置在所述冷却介质出口(2031)，用于检测所述冷却介质出口(2031)处的压力；
第一流速传感器，所述第一流速传感器设置在所述冷却介质进口(2030)，用于检测所述冷却介质进口(2030)处所述冷却介质(202)的流速；
第二流速传感器，所述第二流速传感器设置在所述冷却介质出口(2031)，用于检测所述冷却介质出口(2031)处所述冷却介质(202)的流速；
控制器，报警器，所述控制器与所述第一温度传感器、所述第二温度传感器、所述第三温度传感器、所述第一压力传感器、所述第二压力传感器、所述第一流速传感器、所述第二流速传感器和所述报警器电连接，所述控制器基于所述第一温度传感器、所述第二温度传感器、所述第三温度传感器、所述第一压力传感器、所述第二压力传感器、所述第一流速传感器和所述第二流速传感器控制所述报警器报警，包括以下步骤：
步骤一：基于所述第一温度传感器、所述第二温度传感器、所述第三温度传感器和公式(1)，计算所述冷却装置(2)的实际换热努塞尔数：
Figure FDA0003022596990000061
其中，δ为所述冷却装置(2)的实际换热努塞尔数，ρ1为所述冷却介质(202)的流体密度，d为所述螺旋冷却管(203)的内径，ξ为所述冷却介质(202)的导热系数，T为所述第一温度传感器的检测值，ln为以e为底的自然对数，Ti为所述第二温度传感器的检测值，To为所述第三温度传感器的检测值，μ为所述冷却装置(2)的对流换热系数；
步骤二：基于所述第一压力传感器、所述第二压力传感器、所述第一流速传感器、所述第二流速传感器、步骤一和公式(2)，计算所述冷却装置(2)的实际综合冷却效率：
Figure FDA0003022596990000062
其中，κ为所述冷却装置(2)的实际综合冷却效率，δ0为所述冷却装置(2)的预设换热努塞尔数，W0为所述螺旋冷却管(203)的预设流阻，Pi为所述第一压力传感器的检测值，Po为所述第二压力传感器的检测值，θi为所述第一流速传感器的检测值，θo为所述第二流速传感器的检测值；
步骤三：所述控制器比较所述冷却装置(2)的实际综合冷却效率和所述冷却装置(2)的预设综合冷却效率，若所述冷却装置(2)的实际综合冷却效率小于所述冷却装置(2)的预设综合冷却效率，则所述报警器报警。
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