CN114105147A - 一种多晶硅还原炉 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种多晶硅还原炉，属于多晶硅生产技术领域，其包括炉体和喷嘴。喷嘴安装在炉体的底部，气体可以沿该喷嘴进入到炉体内。喷嘴上开口的朝向可以根据炉体内硅棒的形状和大小进行调整，从而保证硅棒的垂直度和均匀性。本发明公开的多晶硅还原炉可以根据需要实时对喷嘴进行调整，从而改变开口的方向和直径，获得区熔料、切割料等不同用途的产品。前期可以调整喷嘴加快细硅芯底部生长速度，避免硅芯因受气流的影响产生晃动和靠壁；中后期可以调整喷嘴使炉内流场、温场、辐射场分布均匀，避免产生大头料，保证硅棒的垂直度和均匀性，提升硅棒品质。此外，控制系统感应到炉内产生雾化等异常情况时可以及时调整，从而保证硅棒的品质。

Description

一种多晶硅还原炉

技术领域

本发明涉及多晶硅生产技术领域，具体而言，涉及一种多晶硅还原炉。

背景技术

目前还原炉电极一般呈蜂窝状或同心圆排布于底盘上，多个独立的物料进气口临近电极均匀垂直分布在底盘上，含硅物料及还原气体以较高流速进入还原炉，冲至还原炉顶部沿炉壁、底盘返流，经尾气出口排出。相对固定的流道(进气沿中部向上，沿封头、炉壁、底盘向下排出)及高流动速率使得炉内流场、温场、辐射场分布不均匀，影响硅棒的垂直度，甚至导致硅棒出现倒棒、大头料现象。

发明内容

本发明公开了一种多晶硅还原炉，以改善上述的问题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

基于上述的目的，本发明公开了一种多晶硅还原炉，包括：

炉体，所述炉体上设置有进气口和出气口；以及

喷嘴，所述喷嘴包括安装管、传动管和喷射管，所述安装管安装于所述进气口处，所述传动管上设置有第一安装面和第二安装面，所述第一安装面和所述第二安装面均与所述传动管的轴线倾斜设置，所述传动管通过所述第一安装面与所述安装座转动连接，所述传动管通过所述第二安装面与所述喷射管转动连接。

可选地：底座，所述进气口和所述出气口均设置于所述底座，且所述安装管与所述底座连接，以及

罩体，所述罩体罩设于所述底座上，所述罩体与所述底座形成反应腔，所述喷嘴位于所述反应腔内，所述出气口与所述反应腔连通。

可选地：所述安装管上设置有用于与所述第一安装面配合的第一连接面，所述第一连接面相对于所述安装管轴线的倾斜角度与所述第一安装面相对于所述传动管轴线的倾斜角度相等。

可选地：所述喷射管上设置有用于与所述第二安装面配合的第二连接面，所述第二连接面相对于所述喷射管轴线的倾斜角度与所述第二安装面相对于所述传动管轴线的倾斜角度相等。

可选地：所述第一安装面相对于所述传动管轴线倾斜的方向与所述第二安装面相对于所述传动管轴线倾斜的方向位于同一平面内。

可选地：所述第一安装面和所述第二安装面相向倾斜。

可选地：所述喷射管包括：

连接部，连接部与所述传动管转动连接；以及

滑动部，所述滑动部与所述连接部滑动连接，所述滑动部背离所述传动管的一端设置有开口，当所述滑动部朝向所述传动部移动时，所述开口变大。

可选地：所述连接部上设置有凸出部，所述凸出部沿所述连接部的周向呈环形，且所述凸出部沿所述连接部的径向向内凸出；

所述滑动部包括多个滑动片，多个所述滑动片沿所述连接部的周向间隔设置，多个所述滑动片第一端均与所述连接部滑动连接，多个所述滑动片的第二端均与所述凸出部滑动连接。

可选地：所述滑动部还包括多个柔性连接材料，相邻的两个所述滑动片之间设置有所述柔性连接材料，所述柔性连接材料的两侧分别与相邻的两个所述滑动片连接。

可选地：还包括控制系统，所述控制系统包括监测模块、显示模块、分析模块以及控制模块，所述分析模块设置于所述控制模块内，所述监测模块与所述控制模块电连接，所述传动管和所述喷射管均与所述控制模块电连接，当所述监测模块监测到的硅棒形貌与预设形貌不一致时，改变炉内温场和流场，使硅棒形貌贴近预设形貌，所述控制模块控制所述传动管和所述喷射管转动，所述显示模块用于显示炉体内的温度以及炉体内的实时画面。

与现有技术相比，本发明实现的有益效果是：

本发明公开的多晶硅还原炉可以根据需要实时对喷嘴进行调整，从而改变开口的朝向和直径，获得区熔料、切割料等不同用途的产品。前期可以调整喷嘴加快细硅芯底部生长速度，避免硅芯因受气流的影响产生晃动和靠壁；中后期可以调整喷嘴使炉内流场、温场、辐射场分布均匀，避免产生大头料，保证硅棒的垂直度和均匀性，提升硅棒品质。此外，控制系统感应到炉内产生雾化等异常情况时可以及时调整，从而保证硅棒的品质。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例公开的多晶硅还原炉的示意图；

图2示出了本发明实施例公开的炉体的示意图；

图3示出了本发明实施例公开的喷嘴在第一状态时的示意图；

图4示出了本发明实施例公开的喷嘴在第二状态时的示意图；

图5示出了本发明实施例公开的喷嘴在第三状态时的示意图；

图6示出了本发明实施例公开的安装管的示意图；

图7示出了本发明实施例公开的传动管的示意图；

图8示出了本发明实施例公开的连接部的示意图；

图9示出了本发明实施例公开的滑动部在第一视角的示意图；

图10示出了本发明实施例公开的滑动部在另一视角的示意图；

图11示出了本发明实施例公开的控制系统的示意图。

图中：110-炉体；111-底座；112-罩体；113-进气口；114-出气口；120-喷嘴；121-安装管；1211-第一连接面；122-传动管；1221-第一安装面；1222-第二安装面；123-喷射管；1231-连接部；1232-凸出部；1233-滑动部；1234-第二连接面；1235-开口；1236-滑动片；1237-柔性连接材料；130-温度监测器；140-监测模块；150-显示模块；160-分析模块；170-控制模块；180-控制系统。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中公开的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例：

参阅图1和图2，本发明实施例公开了一种多晶硅还原炉，其包括炉体110和喷嘴120。炉体110上设置有进气口113和出气口114，喷嘴120安装在进气口113处，且喷嘴120上设置有开口1235，气体可以沿该开口1235进入到炉体110内。喷嘴120上开口1235的方向可以根据炉体110内硅棒的形状和大小进行调整，从而保证硅棒的垂直度和均匀性。

本实施例公开的多晶硅还原炉可以根据需要实时对喷嘴120进行调整，从而改变开口1235的朝向和直径，获得区熔料、切割料等不同用途的产品。前期可以调整喷嘴120加快细硅芯底部生长速度，避免硅芯因受气流的影响产生晃动和靠壁；中后期可以调整喷嘴120使炉内流场、温场、辐射场分布均匀，避免产生大头料，保证硅棒的垂直度和均匀性，提升硅棒品质。此外，控制系统180感应到炉内产生雾化等异常情况时可以及时调整，从而保证硅棒的品质。

参阅图2，炉体110包括底座111和罩体112。底座111的横截面设置为圆形，罩体112罩设于底座111上，罩体112的底部与底盘的边缘密封连接，罩体112与底座111形成反应腔。进气口113和出气口114均设置于底座111，且出气口114和进气口113均与反应腔连通。喷嘴120安装于进气口113处，且喷嘴120位于反应腔内，在出气口114处则可以设置一条尾气管。喷嘴120用于给反应腔提供反应气，尾气则可以通过尾气管被排出。

参阅图3至图8，喷嘴120包括安装管121、传动管122和喷射管123。安装管121安装在进气口113处安装管121的一端与进气口113连通，安装管121的另一端设置有第一连接面1211，该第一连接面1211与安装管121的轴线倾斜设置。传动管122的两端分别设置有第一安装面1221和第二安装面1222，第一安装面1221用于与第一连接面1211连接，且传动管122和安装管121通过第一安装面1221和第一连接面1211的配合形成转动连接。开口1235设置于喷射管123的一端，在喷射管123的另一端设置有第二连接面1234，该第二连接面1234用于与第二安装面1222进行连接，喷射管123与传动管122通过第二连接面1234与第二安装面1222的配合形成转动连接。

其中，参阅图7，第一安装面1221和第二安装面1222均与传动管122的轴线倾斜设置，以使安装管121、传动管122和喷射管123三者之间在相互转动时，能够改变开口1235的朝向。进一步地，令第一连接面1211和第二连接面1234也倾斜设置，且第一连接面1211相对于安装管121轴线的倾斜角度与第一安装面1221相对于传动管122轴线的倾斜角度相等，第二连接面1234相对于喷射管123轴线的倾斜角度与第二安装面1222相对于传动管122轴线的倾斜角度相等。

在本实施例中，第一安装面1221和第二安装面1222均与传动管122的轴线倾斜设置是指第一安装面1221和第二安装面1222均不与传动管122的轴线平行，且第一安装面1221和第二安装面1222均不与传动管122的轴线垂直。

在设计第一连接面1211、第二连接面1234、第一安装面1221和第二安装面1222时，令其上可以安装圆环形连接件，安装管121、传动管122和喷射管123均通过圆环形连接件进行连接，以使安装管121、传动管122和喷射管123之间可以顺利的相对转动。

为了对传动管122进行加工，令第一安装面1221相对于传动管122轴线倾斜的方向与第二安装面1222相对于传动管122轴线倾斜的方向位于同一平面内，这样可以令传动管122的横截面呈一个规则图形。此时沿传动管122的轴线对传动管122进行剖面时，其剖面形状为四边形，且该四边形不为矩形。

进一步地，可以令第一安装面1221和第二安装面1222相向倾斜，此时在对传动管122进行截面时，其得到的图形为梯形，横截面呈梯形的传动管122相较于横截面呈平行四边形的传动管122其控制开口1235朝向的速度更快。

参阅图3，在本实施例中，喷射管123包括连接部1231、凸出部1232和滑动部1233。第二连接面1234设置于该连接部1231，且连接部1231与传动管122转动连接。凸出部1232设置于连接部1231背离第二连接面1234的一端，利用凸出部1232可以对滑动部1233形成限制。滑动部1233与连接部1231滑动连接，滑动部1233背离传动管122的一端设置有开口1235，当滑动部1233朝向传动部移动时，开口1235变大。

参阅图9和图10，滑动部1233包括多个滑动片1236和多个柔性连接材料1237，滑动片1236的数量与柔性连接材料1237的数量相等，且滑动片1236与柔性连接材料1237交错设置，即在每个滑动片1236的两侧均设置一个柔性连接材料1237。滑动片1236的第一端与连接部1231滑动连接，且滑动片1236的第一端能够相对于连接部1231转动，滑动片1236的第二端靠接在凸出部1232上，且滑动片1236的第二端伸出至凸出部1232外，多个滑动片1236的第二端围成上述的开口1235。滑动片1236的第一端的宽度大于其第二端的宽度，柔性连接材料1237的形状更具滑动片1236的形状进行适应性的调整。

当滑动片1236相对于连接部1231滑动时，滑动片1236相对于连接部1231的倾斜角度会发生变化。参阅3，当滑动片1236向右滑动时，多个滑动片1236的第二端相互靠近，此时开口1235变小，在保证气体流量不变的情况下，气体的喷射速度变快；当滑动片1236向左移动时，多个滑动片1236的第二端相互远离，此时开口1235变大，在保证气体流量不变的情况下，气体的喷射速度变慢。

参阅图11，本发明实施例公开的多晶硅还原炉还包括一套控制系统180，该控制系统180包括温度监测器130、监测模140、显示模块150、分析模块160以及控制模块170。温度监测器130用于对炉体110内的温度进行监测，并实时将温度传递至显示模块150。分析模块160设置于控制模块170内，监测模块140与控制模块170电连接，传动管122和喷射管123均与控制模块170电连接，当监测模块140监测到的硅棒形貌与预设形貌不一致时，控制模块170控制传动管122和喷射管123转动，改变炉内温场和流场，使硅棒形貌贴近预设形貌。显示模块150用于显示炉体内的温度以及炉体内的实时画面。

其中，温度监测器130可以是安装在炉体110的侧壁上，也可以是安装在出气管道上，或者同时在炉体的侧壁和出气管道上安装该温度监测器130。这样能够获得更加全面且准确的温度数据。

本实施例公开的多晶硅还原炉的控制系统180是这样工作的：

显示模块150会实时显示炉体110内的问题和硅棒的成型状况，在分析模块160内预先存储有还原炉运行时每一时刻的温度和多晶硅的外观形状。当监测模块140监测到炉体110内的硅棒形貌与预设的当前时刻的形貌不一致时，控制模块170控制喷嘴130转动一定的角度，并对喷嘴120开口1235的大小进行调整，进而改变气体的喷射速度，以使硅棒能够成长为预设的形状。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多晶硅还原炉，其特征在于，包括：

炉体，所述炉体上设置有进气口和出气口；以及

喷嘴，所述喷嘴包括安装管、传动管和喷射管，所述安装管安装于所述进气口处，所述传动管上设置有第一安装面和第二安装面，所述第一安装面和所述第二安装面均与所述传动管的轴线倾斜设置，所述传动管通过所述第一安装面与所述安装座转动连接，所述传动管通过所述第二安装面与所述喷射管转动连接。

2.根据权利要求1所述的多晶硅还原炉，其特征在于，所述炉体包括：

底座，所述进气口和所述出气口均设置于所述底座，且所述安装管与所述底座连接，以及

罩体，所述罩体罩设于所述底座上，所述罩体与所述底座形成反应腔，所述喷嘴位于所述反应腔内，所述出气口与所述反应腔连通。

3.根据权利要求1所述的多晶硅还原炉，其特征在于，所述安装管上设置有用于与所述第一安装面配合的第一连接面，所述第一连接面相对于所述安装管轴线的倾斜角度与所述第一安装面相对于所述传动管轴线的倾斜角度相等。

4.根据权利要求3所述的多晶硅还原炉，其特征在于，所述喷射管上设置有用于与所述第二安装面配合的第二连接面，所述第二连接面相对于所述喷射管轴线的倾斜角度与所述第二安装面相对于所述传动管轴线的倾斜角度相等。

5.根据权利要求4所述的多晶硅还原炉，其特征在于，所述第一安装面相对于所述传动管轴线倾斜的方向与所述第二安装面相对于所述传动管轴线倾斜的方向位于同一平面内。

6.根据权利要求5所述的多晶硅还原炉，其特征在于，所述第一安装面和所述第二安装面相向倾斜。

7.根据权利要求1所述的多晶硅还原炉，其特征在于，所述喷射管包括：

连接部，连接部与所述传动管转动连接；以及

滑动部，所述滑动部与所述连接部滑动连接，所述滑动部背离所述传动管的一端设置有开口，当所述滑动部朝向所述传动部移动时，所述开口变大。

8.根据权利要求7所述的多晶硅还原炉，其特征在于，所述连接部上设置有凸出部，所述凸出部沿所述连接部的周向呈环形，且所述凸出部沿所述连接部的径向向内凸出；

所述滑动部包括多个滑动片，多个所述滑动片沿所述连接部的周向间隔设置，多个所述滑动片第一端均与所述连接部滑动连接，多个所述滑动片的第二端均与所述凸出部滑动连接。

9.根据权利要求8所述的多晶硅还原炉，其特征在于，所述滑动部还包括多个柔性连接材料，相邻的两个所述滑动片之间设置有所述柔性连接材料，所述柔性连接材料的两侧分别与相邻的两个所述滑动片连接。

10.根据权利要求1-9任一项所述的多晶硅还原炉，其特征在于，还包括控制系统，所述控制系统包括监测模块、显示模块、分析模块以及控制模块，所述分析模块设置于所述控制模块内，所述监测模块与所述控制模块电连接，所述传动管和所述喷射管均与所述控制模块电连接，当所述监测模块监测到的硅棒形貌与预设形貌不一致时，改变炉内温场和流场，使硅棒形貌贴近预设形貌，所述控制模块控制所述传动管和所述喷射管转动，所述显示模块用于显示炉体内的温度以及炉体内的实时画面。

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