CN117488274A - 冷凝收集结构及氧化亚硅生产设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种冷凝收集结构及氧化亚硅生产设备。该冷凝收集结构包括液循环组件、支架以及驱动组件；所述液循环组件包括进出接头以及液循环通路，所述液循环通路包括依次连通的内管、收集件以及外管，所述内管与所述外管同心设置；所述进出接头与所述外管转动连接，所述内管延伸至所述进出接头内，所述进出接头开设有分别与所述内管以及所述外管对应连通的内管口以及外管口，其中一者用于进液，另一者用于出液；所述液循环组件以所述内管的中轴线为转动中心转动连接于所述支架，所述驱动组件用于驱动所述液循环组件转动。

Description

冷凝收集结构及氧化亚硅生产设备

技术领域

本发明涉及氧化亚硅生产设备相关技术领域，特别是涉及冷凝收集结构及氧化亚硅生产设备。

背景技术

国内生产氧化亚硅的主流方法是气相沉积法，将单质硅和二氧化硅近同摩尔比例混合后研磨成微米量级的粉末，再在真空环境下加热到1000℃以上的温度进行歧化反应，并形成氧化亚硅以蒸气的形式溢出，在压力扩散的作用下被带温度较低的地方并被冷凝成为氧化亚硅固体。

其中，高温室内产生的氧化亚硅蒸汽在通过过渡室后，会优先与冷头靠近过渡室一侧接触并沉积，从而导致冷头靠近过渡室一侧沉积有大量产物，而另一侧沉积产物较少，即沉积不均匀，影响沉积效率。

发明内容

基于此，有必要针对目前冷头两侧沉积不均匀，影响沉积效率问题，提供一种沉积均匀且沉积效率较高的冷凝收集结构及氧化亚硅生产设备。

一种冷凝收集结构，包括液循环组件、支架以及驱动组件；所述液循环组件包括进出接头以及液循环通路，所述液循环通路包括依次连通的内管、收集件以及外管，所述内管与所述外管同心设置；所述进出接头与所述外管转动连接，所述内管延伸至所述进出接头内，所述进出接头开设有分别与所述内管以及所述外管对应连通的内管口以及外管口，其中一者用于进液，另一者用于出液；所述液循环组件以所述内管的中轴线为转动中心转动连接于所述支架，所述驱动组件用于驱动所述液循环组件转动。

在其中一个实施例中，所述液循环组件还包括接头法兰，所述进出接头与所述接头法兰的一端固定，所述外管与所述接头法兰的另一端转动连接，以通过所述接头法兰连通所述外管以及所述外管口；所述内管贯穿所述接头法兰至所述进出接头内，并与所述进出接头固定，以连通所述内管和所述内管口。

在其中一个实施例中，所述进出接头沿所述内管轴线方向开设有连接腔、沿所述内管径向方向开设有所述内管口以及所述外管口，其中，所述外管口与所述连接腔连通；所述内管口位于所述连接腔远离所述收集件的一侧，所述内管贯穿所述连接腔至所述内管口内。

在其中一个实施例中，所述驱动组件包括电机以及传动单元，所述电机相对于所述支架固定，所述电机的输出轴以及所述外管通过所述传动单元传动连接。

在其中一个实施例中，所述传动单元包括分别与所述电机的输出轴以及所述外管固定的两个链轮，以及传动连接两个所述链轮的链条，与所述外管固定的链轮位于所述进出接头与所述支架之间。

在其中一个实施例中，所述收集件呈桶状，且所述收集件内部具有同样呈桶状的循环腔，所述内管、所述循环腔以及所述外管依次连通，所述内管以及所述外管沿所述收集件的中轴线同心设置。

在其中一个实施例中，所述外管包括外主管和外支管，所述内管以及所述外主管沿所述收集件的中轴线同心设置，两者均穿过所述收集件的开口后延伸至所述收集件的内底壁位置，其中，所述内管的端部与内底壁位置的所述循环腔连通，所述外主管的端部与所述收集件的内底壁固定，所述外主管的端部还与所述内管转动连接，以阻隔所述外主管以及内底壁位置的所述循环腔，所述外支管一端与所述外主管固定且连通，另一端与所述收集件顶部位置固定且与所述循环腔连通。

在其中一个实施例中，所述内管用于进液，所述外管用于出液。

本申请第二方面提供一种氧化亚硅生产设备，包括依次连通的高温室、过渡室以及低温室，所述低温室包括低温炉体、低温炉盖以及上述的冷凝收集结构，所述支架相对于所述低温炉盖固定，所述外管与所述低温炉盖转动连接，所述收集件位于所述低温炉体内。

在其中一个实施例中，所述低温室还包括贯穿并固定于所述低温炉盖的磁流体密封件，所述磁流体密封件与所述外管转动连接。

上述冷凝收集结构，通过驱动组件驱动液循环组件以内管的中轴线为转动中心转动，能够保证氧化亚硅固体在收集件上沉积均匀，此外，通过将同心设置的内管以及外管分别用于进、出液，并配合与外管转动连接的进出接头，以使得液循环组件转动时，其进液端以及出液端（即内管以及外管用于进、出液的端部）的位置不发生改变，从而能够在进出接头静止、避免进出液路转动干涉的前提下，同时完成液循环组件的转动以及进、出液。

附图说明

图1为本申请冷凝收集结构沿正视方向的剖视结构示意图；

图2为图1中A处的放大结构示意图；

图3为图1中B处的放大结构示意图；

图4为本申请氧化亚硅生产设备的结构示意图。

附图标记：10、液循环组件；11、内管；111、转动连接部；12、收集件；121、循环腔；122、凹陷腔；13、外管；131、外主管；132、外支管；14、进出接头；141、内管口；142、外管口；143、连接腔；15、接头法兰；20、支架；30、驱动组件；31、链轮；100、高温室；200、过渡室；300、低温室；310、低温炉体；320、低温炉盖；330、磁流体密封件。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

请结合图1、图2以及图3所示，本申请首先提供一种冷凝收集结构，包括液循环组件10、支架20以及驱动组件30；液循环组件10包括进出接头14以及液循环通路，液循环通路包括依次连通的内管11、收集件12以及外管13，内管11与外管13同心设置；进出接头14与外管13转动连接，内管11延伸至进出接头14内，进出接头14开设有分别与内管11以及外管13对应连通的内管口141以及外管口142，其中一者用于进液，另一者用于出液；液循环组件10以内管11的中轴线为转动中心转动连接于支架20，驱动组件30用于驱动液循环组件10转动。

通过液循环组件10内冷却液循环的方式实现冷量传递，相较于其他冷基体具有可控程度更高、能够根据输出冷却液温度实时判断低温室300内冷凝沉积状态等优点。

而本申请中，通过驱动组件30驱动液循环组件10以内管11的中轴线为转动中心转动，能够保证氧化亚硅固体在收集件12上沉积均匀，此外，通过将同心设置的内管11以及外管13分别用于进、出液，并配合与外管13转动连接的进出接头14，以使得液循环组件10转动时，其进液端以及出液端（即内管11以及外管13用于进、出液的端部）的位置不发生改变，从而能够在进出接头14静止、避免进出液路转动干涉的前提下，同时完成液循环组件10的转动以及进、出液。

请参考图2所示，在一些实施例中，液循环组件10还包括接头法兰15，进出接头14与接头法兰15的一端固定，外管13与接头法兰15的另一端转动连接，以通过接头法兰15连通外管13以及外管口142；内管11贯穿接头法兰15至进出接头14内，并与进出接头14固定，以连通内管11和内管口141。

接头法兰15与支架20相对固定，通过将进出接头14固定于接头法兰15，并将接头法兰15与外管13转动连接，以保证液循环组件10能够正常转动的同时，将进出接头14以及连接于外管口142、内管口141的进出液路与支架20相对固定，避免进出液路转动与设备其他零件干涉，从而完成液循环组件10的供液以及出液。

请参考图2所示，在一些实施例中，进出接头14沿内管11轴线方向开设有连接腔143、沿内管11径向方向开设有内管口141以及外管口142，其中，外管口142与连接腔143连通；内管口141位于连接腔143远离收集件12的一侧，内管11贯穿连接腔143至内管口141内。

如此设置，在满足内管口141与外管口142相互阻隔的同时尽可能减小了进出接头14的体积。当然，进出接头14内部也可为其他结构，只要保证内管口141与外管口142相互阻隔即可，本申请在此不做进一步的限定。

更具体的，进出接头14的内管口141和外管口142分别与外接管路连通并固定，外主管131的顶端与进出接头14的底端转动连接，内管11沿连接腔143延伸，内管11的顶端与进出接头14固定并与内管口141连通，外主管131通过内管11与连接腔143内壁之间的间隙空间与外管口142连通。

当然，进出接头14内部也可为其他结构，只要保证内管口141与外管口142相互阻隔即可，本申请在此不做进一步的限定。

请参考图1所示，在一些实施例中，驱动组件30包括电机以及传动单元，电机相对于支架20固定，电机的输出轴以及外管13通过传动单元传动连接。

通过传动单元传动连接电机以及外管13，能够以避让进出接头14，防止电机与进出接头14干涉。

由于该位置驱动液循环组件10转动所需要的功率相对较低，使用电机即可满足驱动需求，成本相对较低。当然，驱动件也可采用液压、气压杆或其他常用的驱动结构，只要能够配合传动单元驱动外管13转动即可，本申请在此不做进一步的限定。

在一些实施例中，液循环组件10的转速为5 RPM ~15RPM，可以理解的，若液循环组件10的转速过快，快速转动的收集件12反而会扰乱氧化亚硅蒸汽，并导致低温室300内部发生紊流，影响沉积效率。

优选的，液循环组件10的转速为10 RPM。经计算、仿真模拟以及试验验证，当转速为10 RPM时，氧化亚硅固体在收集件12上冷凝沉积的均匀程度最佳且收率最高。

请参考图1所示，在一些实施例中，传动单元包括分别与电机的输出轴以及外管13固定的两个链轮（电机及固定于电机输出轴的链轮图未示），以及传动连接两个链轮的链条，与外管13固定的链轮31位于进出接头14与支架20之间。

当然，传动单元也可采用皮带传动、齿轮传动等常用的传动结构，只要能够使得防止电机与进出接头14干涉即可，本申请在此不做进一步的限定。

请参考图3所示，在一些实施例中，收集件12呈桶状，且收集件12内部具有同样呈桶状的循环腔121，内管11、循环腔121以及外管13依次连通，内管11以及外管13沿收集件12的中轴线同心设置。

经计算、仿真模拟以及试验验证，当收集件12呈桶状时，氧化亚硅冷凝沉积的产率、收率最高。当然，收集件12也可为其他结构，本申请在此不做进一步的限定。

请参考图3所示，在一些实施例中，外管13包括外主管131和外支管132，内管11以及外主管131沿收集件12的中轴线同心设置，两者均穿过收集件12的开口后延伸至收集件12的内底壁位置，其中，内管11的端部与内底壁位置的循环腔121连通，外主管131的端部与收集件12的内底壁固定，外主管131的端部还与内管11转动连接，以阻隔外主管131以及内底壁位置的循环腔121，外支管132一端与外主管131固定且连通，另一端与收集件12顶部位置固定且与循环腔121连通。

将内管11与底部的循环腔121连通，外支管132与顶部的循环腔121连通，以使得冷却液从循环腔121顶部或底部中的一端流入循环腔121，并从另一端流出循环腔121，以保证冷却液能够流经整个循环腔121，保证冷却液携带的冷量能够充分传递至收集件12，增加热交换效率，增加氧化亚硅蒸汽的冷凝沉积效率。

此外，将外主管131以及内底壁位置的循环腔121阻隔，能够优化液循环组件10内的液路流向，防止发生紊流，以内管11进液、外管13出液为例：

冷却液通过内管11进入循环腔121，沿循环腔121进入外支管132后通过外主管131流出液循环组件10，在此过程中，若外主管131底端位于循环腔121阻隔，通过外支管132进入外主管131的冷却液中的一部分会在自重作用下沿外主管131向下流动，而通过内管11进入循环腔121的冷却液中的一部分会在冷却液输送管路驱动下沿外主管131向上流动，从而导致外主管131内发生紊流，影响冷量输送效率。

而本申请中，通过外主管131的端部与内管11之间的转动连接能够放置冷却液沿外主管131向上流动，从而避免上述紊流情况发生。

在一些实施例中，内管11具有两个与外主管131转动连接的转动连接部111，其中一个转动连接部111与外主管131的端部对应，用于将外主管131以及内底壁位置的循环腔121阻隔，另一个转动连接部111位于外主管131与外支管132连接位置靠近收集件12底部一侧，用于防止通过外支管132进入外主管131的冷却液在自重作用下沿外主管131向下流动，影响出液量；此外，转动连接部111还能起到支撑内管11的效果，防止内管11在外管13内发生晃动。

请参考图3所示，在一些实施例中，收集件12内还开设有凹陷腔122，凹陷腔122与循环腔121连通且位于循环腔121远离收集件12开口一侧，内管11贯穿循环腔121并插入凹陷腔122内。

请参考图3所示，在一些实施例中，外管13包括多根外支管132，每一外支管132均沿收集件12的径向方向设置，且各外支管132沿收集件12的周向均布；以使得循环腔121内的冷却液能够通过各外支管132均匀的回流至外主管131内。

在一些实施例中，外管13包括两根外支管132。

请结合图2以及图3所示，在一些实施例中，内管11用于进液，外管13用于出液。

通常氧化亚硅蒸汽从在通过过渡室200后，会优先与收集件12靠近过渡室200一侧接触并沉积；而将内管11为进液管，外管13为出液管，即冷却液从循环腔121的底部逐渐向上流动，收集件12底部的温度相较于侧面更低，以使得氧化亚硅蒸汽先与收集件12侧面进行热交换沉积，再与温度更低的收集件12底面进行热交换沉积，通过收集件12侧面以及底面之间的温度差实现梯度式的冷凝沉积，能够有效增加沉积率，增加氧化亚硅的产率。

当然，也可以将内管11作为出液管，外管13作为进液管，本申请在此不做进一步的限定。

请参考图4所示，本申请第二方面提供一种氧化亚硅生产设备，包括依次连通的高温室100、过渡室200以及低温室300，低温室300包括低温炉体310、低温炉盖320以及上述的冷凝收集结构，支架20相对于低温炉盖320固定，外管13与低温炉盖320转动连接，收集件12位于低温炉体310内。

请结合图1以及图4所示，在一些实施例中，低温室300还包括贯穿并固定于低温炉盖320的磁流体密封件330，磁流体密封件330与支架20转动连接；磁流体密封件330能够增加外管13与低温炉盖320之间的密封效果，在保证外管13能够正常转动的同时，防止低温室300内的氧化亚硅蒸汽通过外管13与低温炉盖320之间的间隙泄漏。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种冷凝收集结构，其特征在于，包括液循环组件（10）、支架（20）以及驱动组件（30）；

所述液循环组件（10）包括进出接头（14）以及液循环通路，所述液循环通路包括依次连通的内管（11）、收集件（12）以及外管（13），所述内管（11）与所述外管（13）同心设置；

所述进出接头（14）与所述外管（13）转动连接，所述内管（11）延伸至所述进出接头（14）内，所述进出接头（14）开设有分别与所述内管（11）以及所述外管（13）对应连通的内管口（141）以及外管口（142），其中一者用于进液，另一者用于出液；

所述液循环组件（10）以所述内管（11）的中轴线为转动中心转动连接于所述支架（20），所述驱动组件（30）用于驱动所述液循环组件（10）转动。

2.根据权利要求1所述的冷凝收集结构，其特征在于，所述液循环组件（10）还包括接头法兰（15），所述进出接头（14）与所述接头法兰（15）的一端固定，所述外管（13）与所述接头法兰（15）的另一端转动连接，以通过所述接头法兰（15）连通所述外管（13）以及所述外管口（142）；

所述内管（11）贯穿所述接头法兰（15）至所述进出接头（14）内，并与所述进出接头（14）固定，以连通所述内管（11）和所述内管口（141）。

3.根据权利要求2所述的冷凝收集结构，其特征在于，所述进出接头（14）沿所述内管（11）轴线方向开设有连接腔（143）、沿所述内管（11）径向方向开设有所述内管口（141）以及所述外管口（142），其中，所述外管口（142）与所述连接腔（143）连通；所述内管口（141）位于所述连接腔（143）远离所述收集件（12）的一侧，所述内管（11）贯穿所述连接腔（143）至所述内管口（141）内。

4.根据权利要求1所述的冷凝收集结构，其特征在于，所述驱动组件（30）包括电机以及传动单元，所述电机相对于所述支架（20）固定，所述电机的输出轴以及所述外管（13）通过所述传动单元传动连接。

5.根据权利要求4所述的冷凝收集结构，其特征在于，所述传动单元包括分别与所述电机的输出轴以及所述外管（13）固定的两个链轮（31），以及传动连接两个所述链轮（31）的链条，与所述外管（13）固定的链轮（31）位于所述进出接头（14）与所述支架（20）之间。

6.根据权利要求1所述的冷凝收集结构，其特征在于，所述收集件（12）呈桶状，且所述收集件（12）内部具有同样呈桶状的循环腔（121），所述内管（11）、所述循环腔（121）以及所述外管（13）依次连通，所述内管（11）以及所述外管（13）沿所述收集件（12）的中轴线同心设置。

7.根据权利要求6所述的冷凝收集结构，其特征在于，所述外管（13）包括外主管（131）和外支管（132），所述内管（11）以及所述外主管（131）沿所述收集件（12）的中轴线同心设置，两者均穿过所述收集件（12）的开口后延伸至所述收集件（12）的内底壁位置，其中，

所述内管（11）的端部与内底壁位置的所述循环腔（121）连通，所述外主管（131）的端部与所述收集件（12）的内底壁固定，所述外主管（131）的端部还与所述内管（11）转动连接，以阻隔所述外主管（131）以及内底壁位置的所述循环腔（121），所述外支管（132）一端与所述外主管（131）固定且连通，另一端与所述收集件（12）顶部位置固定且与所述循环腔（121）连通。

8.根据权利要求6或权利要求7所述的冷凝收集结构，其特征在于，所述内管（11）用于进液，所述外管（13）用于出液。

9.一种氧化亚硅生产设备，其特征在于，包括依次连通的高温室（100）、过渡室（200）以及低温室（300），所述低温室（300）包括低温炉体（310）、低温炉盖（320）以及如权利要求1~权利要求8中任意一项所述的冷凝收集结构，所述支架（20）相对于所述低温炉盖（320）固定，所述外管（13）与所述低温炉盖（320）转动连接，所述收集件（12）位于所述低温炉体（310）内。

10.根据权利要求9所述的氧化亚硅生产设备，其特征在于，所述低温室（300）还包括贯穿并固定于所述低温炉盖（320）的磁流体密封件（330），所述磁流体密封件（330）与所述外管（13）转动连接。