CN114395796A - 一种智能控制水流量的单晶炉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种智能控制水流量的单晶炉，包括炉体，所述炉体上安装有炉盖，所述炉体内部设有石墨坩埚，所述石墨坩埚内侧设有石英坩埚，所述石墨坩埚底端设有通过电机驱动旋转的石墨托盘；本发明通过在炉体侧壁中分别设置不同水流量的第一冷却盘管和第二冷却盘管，从而使该单晶炉可以根据炉内释放热量的大小，根据不同工步释放热量的大小，来智能控制冷却水的水流量，让释放热量大的工步，水流量加大，让释放热量小的工步，水流量减小，从而使冷却水的出水温度保持在一个稳定的范围内，从而起到了一个节能的作用，实现了水流量的智能调节，具有降低功耗，节能，降低冷却水的使用量的优点，使用安全方便。
Description
技术领域
本发明涉及单晶炉技术领域，尤其涉及一种智能控制水流量的单晶炉。
背景技术
随着光伏产业的快速发展，单晶硅的制备已经逐步进入成熟阶段，单晶硅一般通过单晶炉进行生产制备，单晶炉是一种在惰性气体(氮气、氦气为主)环境中,用石墨加热器将多晶硅等多晶材料熔化,用直拉法生长无错位单晶的设备，而提拉法是目前生长单晶体的常用方法，其工作原理是将构成晶体的原料放在坩埚中加热融化，在溶体表面接籽晶提拉熔体，在受控条件下，使籽晶和熔体在交界面上不断进行原子或分子的重新排列，随降温逐渐凝固而生长出单晶体；
在单晶硅生产中，目前新投产的工厂，单晶炉型号大部分在140型、160型及以上型号的单晶炉，单晶炉由于承受拉晶过程中释放出的大量热量，固单晶炉的结构为内外两层，中间通冷却水，通过冷却水带走单晶生产过程中的热量，以降低单晶炉的高温承受能力，但这种型号的单晶炉，是固定的水流量，不利于各工步的水流量需求，能耗较大，也不利于节能要求，因此，本发明提出一种智能控制水流量的单晶炉用以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提出一种智能控制水流量的单晶炉，该智能控制水流量的单晶炉根据炉内释放热量的大小，根据不同工步释放热量的大小，来智能控制冷却水的水流量，让释放热量大的工步，水流量加大，让释放热量小的工步，水流量减小，从而使冷却水的出水温度保持在一个稳定的范围内，从而起到了一个节能的作用。
为了实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：一种智能控制水流量的单晶炉，包括炉体，所述炉体上安装有炉盖，所述炉体内部设有石墨坩埚，所述石墨坩埚内侧设有石英坩埚，所述石墨坩埚底端设有通过电机驱动旋转的石墨托盘，所述石墨坩埚和炉体内壁之间设有石墨加热板，所述石墨加热板内侧壁上设有导热板，所述石墨加热板和炉体内壁之间设有保温层，所述炉体侧壁中设有第一冷却盘管和第二冷却盘管，所述第一冷却盘管的内径为第二冷却盘管内径的两倍，所述第一冷却盘管和第二冷却盘管的进水口和排水口均延伸至炉体外部，所述炉体的背面设有分流管，所述分流管上设有冷却液进水管，所述第一冷却盘管和第二冷却盘管的进水口分别连接于分流管两端且连接处均设有电子控制阀。
进一步改进在于：所述炉体的两侧内壁上均安装有温度传感器，所述炉体的外壁上设有温度显示器，所述温度传感器与温度显示器电性连接。
进一步改进在于：所述保温层内部开设有空腔，所述空腔两侧分别连接有进气管和出气管，所述进气管远离空腔的一端与进气泵连接，所述出气管远离空腔的一端与真空泵连接。
进一步改进在于：所述炉体的两侧壁的上部和炉盖两侧壁的下部均固定有安装块，所述安装块上螺纹贯穿有安装螺栓，所述炉体和炉盖通过安装螺栓连接闭合。
进一步改进在于：所述炉盖底端固定有密封圈，所述炉体顶端开设有与密封圈匹配的密封槽，所述炉体和炉盖通过密封圈密封连接。
进一步改进在于：所述电机设于炉体底端，所述电机的输出端连接有石墨托杆，所述石墨托杆的顶端通过轴承贯穿至炉体内部并与石墨托盘底端连接。
进一步改进在于：所述炉体底端设有排气管，所述排气管对称分布于电机两侧，所述排气管上设有排气阀。
本发明的有益效果为：本发明包括炉体，通过在炉体侧壁中分别设置不同水流量的第一冷却盘管和第二冷却盘管，从而使该单晶炉可以根据炉内释放热量的大小，根据不同工步释放热量的大小，来智能控制冷却水的水流量，让释放热量大的工步，水流量加大，让释放热量小的工步，水流量减小，从而使冷却水的出水温度保持在一个稳定的范围内，从而起到了一个节能的作用，实现了水流量的智能调节，具有降低功耗，节能，降低冷却水的使用量的优点，使用安全方便。
附图说明
图1是本发明的立体结构图；
图2是本发明的正视图；
图3是本发明的俯视图；
图4是本发明的正面剖视图；
图5是本发明实施例二的正视图。
其中：1、炉体；2、炉盖；3、石墨坩埚；4、石英坩埚；5、电机；6、石墨托盘；7、石墨加热板；8、导热板；9、保温层；10、第一冷却盘管；11、第二冷却盘管；12、分流管；13、电子控制阀；14、温度传感器；15、温度显示器；16、空腔；17、进气管；18、出气管；19、安装块；20、安装螺栓；21、密封圈；22、密封槽；23、石墨托杆；24、排气管；25、环形支撑板；26、减震弹簧；27、支撑腿；28、螺纹柱；29、支撑脚。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明做进一步详述，本实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例一
根据图1、2、3、4所示，本实施例提供了一种智能控制水流量的单晶炉，包括炉体1，炉体1呈圆筒状设计，炉体1上安装有炉盖2，炉体1内部设有石墨坩埚3，石墨坩埚3内侧设有石英坩埚4，石英坩埚4内填充有熔融硅料，石墨坩埚3底端设有通过电机5驱动旋转的石墨托盘6，石墨坩埚3和炉体1内壁之间设有石墨加热板7，石墨加热板7内侧壁上设有导热板8，通过导热板8对石墨加热板7进行导热，从而使加热效果更好，石墨加热板7和炉体1内壁之间设有保温层9，起到保温作用，避免温度过高对炉体1内壁造成损坏，炉体1侧壁中设有第一冷却盘管10和第二冷却盘管11，第一冷却盘管10和第二冷却盘管11在炉体1侧壁中互不干涉，第一冷却盘管10的内径为第二冷却盘管11内径的两倍，第一冷却盘管10和第二冷却盘管11内均用于循环流动冷却水，且第一冷却盘管10内的冷却水流量大于第二冷却哦按管11内的冷却水流量，第一冷却盘管10和第二冷却盘管11的进水口和排水口均延伸至炉体1外部，炉体1的背面设有分流管12，分流管12上设有冷却液进水管，通过冷却液进水管对分流管12内注入冷却水，第一冷却盘管10和第二冷却盘管11的进水口分别连接于分流管12两端且连接处均设有电子控制阀13，通过电子控制阀13分别控制第一冷却盘管10和第二冷却盘管11与分流管12的连通状态，通过关闭分流管12与第一冷却盘管10连接处的电子控制阀13并开启与第二冷却盘管11连接处的电子控制阀13，使冷却水只能通过小口径的第二冷却盘管11，保证最低的水流量，通过关闭分流管12与第二冷却盘管11连接处的电子控制阀13并开启与第一冷却盘管10连接处的电子控制阀13，使冷却水只能通过大口径的第一冷却盘管10，保证最大水流量，从而使炉体1可以根据炉内释放热量的大小，根据不同工步释放热量的大小，来智能控制冷却水的水流量，让释放热量大的工步，水流量加大，让释放热量小的工步，水流量减小，从而使冷却水的出水温度保持在一个稳定的范围内，从而起到了一个节能的作用。
炉体1的两侧内壁上均安装有温度传感器14，炉体1的外壁上设有温度显示器15，温度传感器14与单晶炉的PLC控制系统连接，用于将感应的炉内温度通过温度显示器15实时显示，从而便于了解到炉体1内的实时温度并知悉拉晶工作进行到哪道工步。
保温层9内部开设有空腔16，空腔16两侧分别连接有进气管17和出气管18，进气管17远离空腔16的一端与进气泵连接，出气管18远离空腔16的一端与真空泵连接，通过真空泵和排气管18将保温层9内部抽真空，从而进一步保证保温隔热的效果。
炉体1的两侧壁的上部和炉盖2两侧壁的下部均固定有安装块19，安装块19上螺纹贯穿有安装螺栓20，炉体1和炉盖2通过安装螺栓20连接闭合，通过安装螺栓20将炉体1和炉盖2连接，从而使炉体1和炉盖2之间连接更为紧固。
炉盖2底端固定有密封圈21，炉体1顶端开设有与密封圈21匹配的密封槽22，炉体1和炉盖2通过密封圈21密封连接，通过密封圈21配合密封槽22实现炉体1和炉盖2之间的密封，保证了密封性。
电机5设于炉体1底端，电机5的输出端连接有石墨托杆23，石墨托杆23的顶端通过轴承贯穿至炉体1内部并与石墨托盘6底端连接，通过电机5驱动石墨托杆23转动，石墨托杆23再带动石墨托盘6转动，从而实现石墨坩埚3的转动。
炉体1底端设有排气管24，排气管24对称分布于电机5两侧，排气管24上设有排气阀，通过排气管24将炉体1内的惰性气体排出，并通过排气阀便于控制排气。
实施例二
根据图5所示，炉体1底端设有环形支撑板25，环形支撑板25底端对称分布有减震弹簧26，减震弹簧26底端连接有支撑腿27，通过减震弹簧26在环形支撑板25和支撑腿27之间起到减震缓冲作用，从而提高了单晶炉的工作稳定性。
支撑腿27底部螺纹连接有螺纹柱28，螺纹柱28底端通过轴承连接有支撑脚29，螺纹柱28侧壁的下部为六边形设计，通过转动螺纹柱28调节支撑腿27的高度，从而使该单晶炉在底面不平的情况下也可以得到稳定支撑。
使用时，当单晶炉工作至熔料、加料、调温、取棒这四个吸收热量的步骤时，关闭分流管12与第一冷却盘管10连接处的电子控制阀13并开启与第二冷却盘管11连接处的电子控制阀13，使冷却水只能通过小口径的第二冷却盘管11，保证最低的水流量，并启动真空泵通过出气管18将保温层9抽真空，使空腔16形成相对真空的环境，使炉内的温度散失不会太快，起到保温作用，当单晶炉工作至引晶、放肩、转肩、等径、收尾等释放热量的步骤时，关闭分流管12与第二冷却盘管11连接处的电子控制阀13并开启与第一冷却盘管10连接处的电子控制阀13，使冷却水只能通过大口径的第一冷却盘管10，保证最大水流量，并启动进气泵通过进气管18对空腔16内注入气体，消除了真空环境，使热量得以正常传递，并使第一冷却盘管10得以快速吸收炉内热量，起到提升等径拉速的作用。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种智能控制水流量的单晶炉，包括炉体(1)，其特征在于：所述炉体(1)上安装有炉盖(2)，所述炉体(1)内部设有石墨坩埚(3)，所述石墨坩埚(3)内侧设有石英坩埚(4)，所述石墨坩埚(3)底端设有通过电机(5)驱动旋转的石墨托盘(6)，所述石墨坩埚(3)和炉体(1)内壁之间设有石墨加热板(7)，所述石墨加热板(7)内侧壁上设有导热板(8)，所述石墨加热板(7)和炉体(1)内壁之间设有保温层(9)，所述炉体(1)侧壁中设有第一冷却盘管(10)和第二冷却盘管(11)，所述第一冷却盘管(10)的内径为第二冷却盘管(11)内径的两倍，所述第一冷却盘管(10)和第二冷却盘管(11)的进水口和排水口均延伸至炉体(1)外部，所述炉体(1)的背面设有分流管(12)，所述分流管(12)上设有冷却液进水管，所述第一冷却盘管(10)和第二冷却盘管(11)的进水口分别连接于分流管(12)两端且连接处均设有电子控制阀(13)。
2.根据权利要求1所述的一种智能控制水流量的单晶炉，其特征在于：所述炉体(1)的两侧内壁上均安装有温度传感器(14)，所述炉体(1)的外壁上设有温度显示器(15)，所述温度传感器(14)与温度显示器(15)电性连接。
3.根据权利要求1所述的一种智能控制水流量的单晶炉，其特征在于：所述保温层(9)内部开设有空腔(16)，所述空腔(16)两侧分别连接有进气管(17)和出气管(18)，所述进气管(17)远离空腔(16)的一端与进气泵连接，所述出气管(18)远离空腔(16)的一端与真空泵连接。
4.根据权利要求1所述的一种智能控制水流量的单晶炉，其特征在于：所述炉体(1)的两侧壁的上部和炉盖(2)两侧壁的下部均固定有安装块(19)，所述安装块(19)上螺纹贯穿有安装螺栓(20)，所述炉体(1)和炉盖(2)通过安装螺栓(20)连接闭合。
5.根据权利要求1所述的一种智能控制水流量的单晶炉，其特征在于：所述炉盖(2)底端固定有密封圈(21)，所述炉体(1)顶端开设有与密封圈(21)匹配的密封槽(22)，所述炉体(1)和炉盖(2)通过密封圈(21)密封连接。
6.根据权利要求1所述的一种智能控制水流量的单晶炉，其特征在于：所述电机(5)设于炉体(1)底端，所述电机(5)的输出端连接有石墨托杆(23)，所述石墨托杆(23)的顶端通过轴承贯穿至炉体(1)内部并与石墨托盘(6)底端连接。
7.根据权利要求1所述的一种智能控制水流量的单晶炉，其特征在于：所述炉体(1)底端设有排气管(24)，所述排气管(24)对称分布于电机(5)两侧，所述排气管(24)上设有排气阀。
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