CN201678458U - 多晶硅还原炉喷嘴 - Google Patents

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吴海龙
周积卫
茅陆荣
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Abstract

本实用新型多晶硅还原炉喷嘴包括：与还原炉底盘连接的底板，起到支撑喷嘴的作用，在底板上设有进气管，进气管是工作气体通向喷头的直接的通道；外套筒，与进气管连接，外套筒上面设有纵向贯穿于其间的外套筒的中心通孔；内喷头与外套筒连接，内喷头的外表面形状为圆柱面或锥面；内喷头上面设有纵向贯穿于其间的内喷头的中心通孔，在内喷头的外表面设有多个呈均匀分布的螺旋形槽体，槽体与外通孔的内壁构成螺旋气流通道。进气管、外套筒和内喷头形成的口径递减式的气流通道，使工作气体能达到指定的高度，螺旋气流通道的设置，使得气体流速降低，既保证了硅棒下端的气流更新又不会对硅棒下端造成冲击，提高了多晶硅的生产效率和产品质量。

Description

多晶硅还原炉喷嘴
技术领域
本实用新型涉及一种改善多晶硅还原炉炉内气流分布的喷嘴，特别涉及一种可以形成中心气流通道和螺旋气流通道的分体式多晶硅还原炉喷嘴。
背景技术
在多晶硅生产过程中，还原炉是主要设备，而还原炉炉内气体的温度与浓度的均匀分布对多晶硅生成的质量好坏起到至关重要的作用。在还原炉工作过程中，SiHCl3和H2等工艺气体经进气管进入炉体内发生还原反应，生成Si并沉积在硅芯电极上。由于进气管口径较大，中心流速较小，气体向上运动到硅棒中端就向四周扩散，导致还原炉下部气体浓度高、温度低，而上部气体浓度低、温度高，从而形成玉米棒结构，影响硅棒的品质和生产效率。
现有技术中所采用缩小进气管口径的方法虽然可以提高中心流速，但是工艺气体大量涌到顶部，使顶部气体浓度过高，导致硅棒上粗下细，容易在反应中途发生倒棒。为此，已有一些专利对进气喷嘴结构进行了改进，如中国专利第200820176568.9号所公开的一种中心有特殊流道的整体式喷嘴，该喷嘴提高了气体的整体流速，又有部分气体向外扩散，满足了硅棒下端的气体需求，但是由于整体式结构的局限性会导致扩散气体速度大，从而对硅棒下端产生较大的冲击力，如果硅芯精度较低或安装不精确，开车时仍会发生倒棒，进而增加了硅芯安装与还原炉开车的难度。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种既能提供高速的中心气流保证硅棒中上端的气体供应，同时又能产生螺旋低压气体保证硅棒下端气流更新且不会对硅棒下端造成冲击的多晶硅还原炉喷嘴。
为解决上述技术问题本实用新型多晶硅还原炉喷嘴包括：与还原炉底盘连接的底板，起到支撑喷嘴的作用，在底板上设有进气管，进气管是工作气体通向喷嘴的直接的通道；外套筒，与进气管连接，外套筒上面设有纵向贯穿于其间的中心通孔；以及内喷头，与外套筒连接，内喷头的外表面形状为圆柱面或锥面，该外表面的形状影响到螺旋气流的流动性；内喷头上面设有纵向贯穿于其间的中心通孔，该中心通孔的截面形状为圆形或多边形状或缩径口形式，该孔的截面形状和大小影响到中心气流的流动特性；在内喷头的外表面设有多个呈均匀分布的螺旋形槽体，槽体的截面形状为规则的多边形，其可以是矩形、三角形、扇形或者其他规则形状。
所述内喷头的中心通孔、外套筒的中心通孔以及进气管是依次连通的，工作气体就是通过这条气流通道经由喷嘴喷射到硅棒上面。由于进气管、外喷头的中心通孔以及内喷头的中心通孔的内径是依次递减的，从进气管、外喷头的中心通孔至内喷头的中心通孔形成了由大到小的中心气流通道，正是因为这气流通道口径的变小，把工作气体进行了压缩，使得工作气体在喷出喷头的时候具有了相当的速度，足以能够到达指定的高度，即硅棒的上端，从而可充分满足硅棒中上部的气流供应。
所述内喷头的槽体与外套筒的中心通孔构成螺旋气流通道，当工作气体进入到内喷头的中心通孔时有一部分工作气体通过所述中心气流通道直接喷射出去，另外一部分工作气体通过螺旋气流通道后扩散到硅棒下端，由于螺旋气流通道阻力大，气体螺旋流动增加了能量的消耗，使得气体流速降低，既保证了硅棒下端的气流更新又不会对硅棒下端造成冲击。
本实用新型多晶硅还原炉喷嘴采用分体式的进气管、外套筒和内喷头形成了口径递减式的气流通道，使得工作气体拥有了足够大的速度，能达到指定的高度；同时还形成了螺旋气流通道，使得工作气体通过螺旋气流通道后扩散到硅棒下端，由于螺旋气流通道的设置，使得其具有较大的阻力，气体螺旋流动增加了能量的消耗，使得气体流速降低，既保证了硅棒下端的气流更新又不会对硅棒下端造成冲击。本实用新型多晶硅还原炉喷嘴提供了较理想的气流，有效地克服了前面所述喷嘴的缺陷，提高了多晶硅的生产效率和产品质量。
附图说明
图1为本实用新型多晶硅还原炉喷嘴正面剖视图。
图2为本实用新型多晶硅还原炉喷嘴内喷头俯视剖视图。
图3为本实用新型多晶硅还原炉喷嘴螺旋气流通道内喷头圆柱型中心通孔示意图。
图4为本实用新型多晶硅还原炉喷嘴螺旋气流通道内喷头缩径口中心通孔示意图。
10-底板    20-进气管            30-外套筒      31-外套筒的中心通孔
40-内喷头  41-内喷头的中心通孔  42-螺旋形槽体  43-螺旋气流通道
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型多晶硅还原炉喷嘴做进一步详细说明。
如图1所示，本实用新型多晶硅还原炉喷嘴包括：与还原炉底盘连接的底板10，起到支撑喷嘴的作用，在底板10上设有进气管20，进气管20是工作气体通向喷头的直接的通道。外套筒30与进气管20通过螺纹连接，外套筒30上面设有与其同轴纵向贯穿于其的外套筒的中心通孔31。内喷头40通过销钉与外套筒30连接，内喷头40的外表面形状为圆柱面。内喷头40上面设有与其同轴纵向贯穿于其间的内喷头的中心通孔41，内喷头的中心通孔41的截面形状为圆形、多边形(图中未示出)或缩径口形式(如图4所示)。内喷头的中心通孔41、外套筒的中心通孔31以及进气管20是依次连通的，工作气体就是通过这条气流通道经由喷嘴喷射到炉内反应空间，并且内喷头的中心通孔41、外套筒的中心通孔31以及进气管20的内径是依次递增的，从进气管20、外套筒的中心通孔31至内喷头的中心通孔41形成了由大到小的气流通道，正是因为这气流通道口径的变小，把工作气体进行了压缩，使得工作气体在喷出喷头的时候具有了相当的速度，足以能够到达硅棒的上端，提供了硅棒中上部的气流更新。
如图2、图3所示，在内喷头40的外表面设有多个呈均匀分布的螺旋形槽体42，槽体42的截面形状为规则的多边形。槽体42与外套筒的中心通孔31的内壁构成螺旋气流通道43，当工作气体进入到内喷头的中心通孔41时有一部分工作气体通过内喷头40直接喷射出去，另外一部分工作气体通过螺旋气流通道43后扩散到硅棒下端，由于螺旋气流通道43阻力大，气体螺旋流动增加了能量的消耗，使得气体流速降低，既保证了硅棒下端的气流更新又不会对硅棒下端造成冲击。
本实用新型多晶硅还原炉喷嘴由于采用了分体结构的口径递减式的气流通道，使得工作气体拥有了足够大的速度，能达到指定的高度，工作气体通过螺旋气流通道43后扩散到硅棒下端，由于螺旋通道43的设置，使得其具有较大的阻力，气体螺旋流动增加了能量的消耗，气体流速降低，既保证了硅棒下端的气流更新又不会对硅棒下端造成冲击。本实用新型多晶硅还原炉喷嘴提供了较理想的气流，有效地克服了前面所述喷嘴的缺陷，提高了多晶硅的生产效率和产品质量。

Claims (9)

1.多晶硅还原炉喷嘴，包括：
底板，与还原炉的底盘连接用以支撑喷嘴；
进气管，与所述底板连接；
其特征在于，还包括由外而内依次相连的
外套筒，与所述进气管连接，其内设有中心通孔；以及
内喷头，与所述外套筒连接，其内设有中心通孔。
2.根据权利要求1所述多晶硅还原炉喷嘴，其特征在于：所述外套筒的中心通孔的内径小于所述进气管的内径。
3.根据权利要求2所述多晶硅还原炉喷嘴，其特征在于：所述内喷头的外表面与所述外套筒相配合。
4.根据权利要求1、2或3所述多晶硅还原炉喷嘴，其特征在于：所述内喷头的外表面设有至少一个槽体。
5.根据权利要求4所述多晶硅还原炉喷嘴，其特征在于：所述槽体为螺旋形。
6.根据权利要求5所述多晶硅还原炉喷嘴，其特征在于：所述槽体为均匀分布。
7.根据权利要求6所述多晶硅还原炉喷嘴，其特征在于：所述槽体的截面形状为规则的多边形。
8.根据权利要求7所述多晶硅还原炉喷嘴，其特征在于：所述内喷头的外表面形状为圆柱面或锥面。
9.根据权利要求8所述多晶硅还原炉喷嘴，其特征在于：所述内喷头的中心通孔的截面形状为圆形或多边形状或缩径口形式。
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