CN202968746U - 一种加料装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种加料装置，其包括盛料筒(7)，所述盛料筒内包括有拉杆(1)和托底(8)，所述拉杆的顶端能与外部连接，其底端与所述托底连接，所述盛料筒下端为敞口，托底用于封闭盛料筒下端的敞口，所述盛料筒内还包括有中空的套管(6)，所述套管套装在拉杆(1)上，拉杆能够在所述套管内上下移动，所述盛料筒(7)、套管(6)以及托底(8)均采用耐高温的非金属材料制成。该加料装置结构简单、操作安全方便且能避免硅料受到金属污染。

Description

一种加料装置

技术领域

本实用新型涉及一种加料装置，具体是一种在单晶炉中用于晶体生长的加料装置。

背景技术

近年来，随着光伏产品产能的大量释放，供应量得到了大幅提高，然而在欧债危机、全球经济发展放缓和有关国家政策不稳定的影响下，光伏市场急剧萎缩、价格快速下跌、行业洗牌加剧，使得光伏行业陷入寒冬的考验。目前，全球光伏市场供需状况严重失衡，整个光伏产业链产能严重过剩，产业进入调整和整合期，在如此严峻形势下，促使光伏生产企业必须加强技术创新，通过提高光伏产业自身技术水平和装备制造能力，进一步降低生产成本，提高企业核心竞争力。

直拉法是目前制备单晶硅的主要方法，其相应生产设备是直拉单晶炉，通过直拉法制备单晶硅棒的主要生产过程为：首先，将硅原料放入高纯石英坩埚中，通过石墨加热器加热将其熔化；然后对熔化后的熔硅体稍做降温，使之产生一定的过冷度，再将籽晶插入熔硅体表面进行熔接，待籽晶与熔硅体熔接后，慢慢向上提升籽晶，经过引晶、缩颈、放肩、转肩、等径、收尾等工艺过程后即完成单晶硅棒的拉制。

由于直拉单晶炉内特殊的温度环境要求以及单晶硅生长对于内、外界的苛刻条件，想要增加单炉投料量，具有很大的困难。首先，石英坩埚的价格昂贵，且为一次性耗材，直接导致单位生产成本的上升；其次，单晶炉每次生产结束后均要经过、停炉冷却、拆炉、清炉、装炉等过程，无形之中延长了生产周期。由于以上两个因素，很大程度上导致了耗材的利用率降低，因此在石英坩埚容积有限的情况下，通过采用二次加料装置增加单炉的投料量，以提高设备及耗材的利用率是降低生产成本，提高设备产能的有效办法。

目前国内已有能解决上述问题的二次加料装置，如申请号为200820117664.6的中国实用新型专利中公开了一种单晶拉制加料装置，其包括筒体，筒体中心有活动拉杆，筒体的下端头为敞口，所述拉杆的下端部连接有托碗，托碗可将筒体的下端头封闭。该加料装置结构简单，加料操作既平稳，又简单迅速，可以防止加料装置在高温区损坏。但是该装置在使用过程中存在以下问题：第一，硅原料与套在拉杆上的拉杆护套直接接触，由于拉杆护套通常为金属材质，所以极易导致硅料受金属污染，严重影响产品品质；第二，拉杆与托碗之间为螺纹连接，在高温情况下如果拉杆材质发生性变，托碗易脱落掉入石英坩埚内，从而造成严重的质量事故。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述问题，提供一种结构简单、操作安全方便且能避免硅料受到金属污染的加料装置。

解决本实用新型技术问题所采用的技术方案是该加料装置包括盛料筒，所述盛料筒内包括有拉杆和托底，所述拉杆的顶端能与外部提升装置连接，其底端与所述托底连接，所述盛料筒下端为敞口，托底用于封闭盛料筒下端的敞口，其中，所述盛料筒内还包括有中空的套管，所述套管套装在拉杆上，拉杆能够在所述套管内上下移动，所述盛料筒、套管以及托底均采用耐高温的非金属材料制成。

优选的是，所述盛料筒内还包括有用于对套管进行导向的固定筋，所述固定筋采用耐高温的非金属材料制成。固定筋不仅能够提高盛料筒的强度，同时还对套管具有导向的作用。

进一步优选的是，所述拉杆的底端设有卡头，所述托底上开有连接孔，所述盛料筒内还包括有用于连接所述拉杆和托底的连接机构，所述连接机构包括设置在套管底端的螺母、设置在所述连接孔内的护套、以及设置在所述护套内的卡套，所述卡套与螺母螺纹连接，所述拉杆底端的卡头依次穿过螺母、护套和卡套而与托底连接为一体。通过该连接结构有有效地防止托底与拉杆之间的脱离，大大降低晶体生产工艺中的事故率。

由于拉杆通过螺母、护套、卡套而与托底连接，在进行加料作业时，首先将原料装于盛料筒中，由于拉杆顶端可与单晶炉中的晶体提升装置连接，通过所述晶体提升装置的提升，可将将该加料装置放入单晶炉的副室内，再通过晶体提升装置的上升或下降实现加料作业。

优选的是，所述护套、卡套和螺母均采用在高温环境下不会发生性变的材料制成。

所述盛料筒内还包括有用于固定拉杆位置的定位机构，所述定位机构包括定位圈和防护套，所述防护套套设在所述拉杆上，所述定位圈用于固定所述防护套，同时对盛料筒还起到固定的作用。防护套可以有效的防止拉杆与定位圈之间的摩擦，其中防护套的位置由定位圈所固定。

优选所述定位圈采用耐高温的非金属材料制成，所述防护套采用不锈钢制成，以避免拉杆与定位圈之间的磨损。

优选的是，盛料筒的下部形状为锥形，可以有效避免硅溅现象的发生，相应的，所述托底的形状为与盛料筒下端的敞口形状相适配的倒锥形。

优选的是，所述盛料筒外壁上设有支撑台，所述支撑台能够将盛料筒支撑在单晶炉的脖口上。优选所述支撑台采用耐高温的非金属材料制成。

优选的是，所述拉杆采用金属材料制成，拉杆设置在盛料筒的中部。

本实用新型加料装置结构简单、设计合理、操作安全方便，增加了装料量，能够实现单晶炉投料量的增加，并可提高石英坩埚、石墨件等辅材的使用率；同时也降低了事故率，提高了石英坩埚的使用率，并彻底杜绝了原料与金属的接触，消除了对产品的金属污染。

本实用新型的有益效果具体如下：

1.由于盛料筒、套管、托底、定位圈、固定筋等部件均采用耐高温的非金属材料制成，有效避免了硅原料与金属接触，从而可以避免硅原料受金属的污染；

2.盛料筒的下部为锥形，托底相应的也采用与盛料筒下端的敞口相适配的倒锥形，这种结构能够对原料的下落起到缓冲作用，减少溶液的进溅，原料可安全、顺畅的落入单晶炉的石英坩埚内；

3.可以防止因托底与拉杆之间发生脱离而造成的质量事故的发生；

4.实现了晶体生长过程中的二次加料作业，增加了石英坩埚投料量，并且通过多次加料，实现了多支晶体的连续生长，提高了设备的产能；

5.能够提高设备、辅材等部件的利用率，降低生产成本，同时，针对一些品质参数具有特殊要求的单晶棒，可以在单晶拉晶过程中加入特殊的原料，达到提高合格率的目的。

附图说明

图1为本实用新型实施例2中加料装置的结构主视图；

图2为图1的俯视图；

图3为本实用新型实施例2中拉杆与托底连接的结构示意图；

图4为本实用新型实施例2中加料装置在准备加料前在晶体生长设备中的位置图；

图5为本实用新型实施例2中加料装置在进行加料作业时与晶体生长设备中的位置图。

图中：1-拉杆；2-防护套；3-定位圈；4-固定筋；5-支撑台；6-套管；7-盛料筒；8-托底；9-卡头；10-护套；11-卡套；12-螺母；13-石英坩埚；14-原料；15-支撑环。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。

实施例1：

本实施例中，该加料装置包括盛料筒，所述盛料筒内包括有拉杆和托底，所述拉杆的顶端能与外部连接，其底端与所述托底连接，所述盛料筒下端为敞口，托底用于封闭盛料筒下端的敞口，所述盛料筒内还包括有中空的套管，所述套管套装在拉杆上，拉杆能够在所述套管内上下移动，所述盛料筒、套管以及托底均采用耐高温的非金属材料制成。

实施例2：

如图1-3所示，本实施例中，该加料装置包括盛料筒7，盛料筒7内包括有拉杆1、托底8和套管6，拉杆1的顶端能与晶体生长设备中的提升装置连接，其底端与托底1连接。

盛料筒下端为敞口，托底8用于封闭盛料筒下端的敞口。所述套管6为中空的套管，套管6套装在拉杆1上，拉杆1能够在套管6内上下自由移动。通过控制晶体生长设备中的提升装置上升或下降，从而带动拉杆1随之上升或下降，并最终带动托底8的上升或下降，以便于控制盛料筒下端的敞口的打开与封闭。

本实施例中，盛料筒7的下部形状为锥形，托底8的形状为与盛料筒下端的敞口形状相适配的倒锥形。托底8通过拉杆1的带动而提升，可将盛料筒7下端的敞口封闭。

其中，拉杆1采用金属材料制成，具体可采用不锈钢制成；盛料筒7、套管6以及托底8均采用金属杂质含量极少的高纯度、耐高温的非金属材料制成。本实施例中，盛料筒7、套管6以及托底8均采用高纯石英材料制成。

优选的是，本实施例中，盛料筒7内还包括有用于固定拉杆1位置的定位机构。具体的，所述定位机构包括定位圈3和防护套2，防护套2套设在拉杆1上，定位圈3用于固定所述防护套2。

其中，定位圈3采用耐高温的非金属材料制成。本实施例中，定位圈3采用高纯石英材料制成，防护套2采用不锈钢制成。

优选的是，盛料筒7内还包括有用于对套管6进行导向的固定筋4。所述固定筋4设置在定位圈3的下方。其中，固定筋4采用金属杂质含量极少的高纯度、耐高温的非金属材料制成。本实施例中，固定筋4采用高纯石英材料制成。

如图1、3所示，拉杆的顶端从盛料筒7中伸出，拉杆1的底端端头还设有卡头9，托底8上开有连接孔。盛料筒7内还包括有用于连接拉杆1和托底8的连接机构，所述连接机构设置在所述托底8的连接孔中。本实施例中，拉杆1设置在盛料筒7的中心部位，套管6套设在拉杆1外部，即拉杆1从套管6中穿过。如图2所示，拉杆1的截面形状为圆形，而套管6为中空的圆筒状，且套管6的内径略大于拉杆1的外径。套管顶端的高度高于固定筋4在盛料筒7中的高度，套管底端与托底8接触。

如图3所示，所述连接机构包括螺母12、护套10和卡套11。所述螺母12、护套10和卡套11均套设在拉杆1的底端上，所述护套10设置在托底8的连接孔内，卡套11设置在护套10内，螺母12设置在套管底端并处于所述连接孔的上方，卡套11与螺母12螺纹连接，拉杆底端的卡头9依次穿过螺母12、护套10和卡套11而与托底8连接为一体。

本实施例中，护套10、卡套11和螺母12均采用在高温环境下不会发生性变的特殊材料制成，具体可采用高纯钼。

其中，盛料筒7的外壁上还设有支撑台5，通过支撑台5能够将盛料筒7支撑在单晶炉的脖口的支撑环15上，在加料过程中可以固定盛料筒7的位置。支撑台5采用金属杂质含量极少的高纯度、耐高温的非金属材料制成。本实施例中，支撑台5采用高纯石英材料制成。

本实施例中，由于盛料筒7、套管6、托底8、定位圈3、固定筋4和支撑台5均采用金属杂质含量极少的高纯度、耐高温非金属材料制成，有效避免了因原料受金属污染而影响产品品质的问题。

在晶体生产过程中，由于石英坩埚13的容积有限，很难增加单晶炉的首次投料量，本实用新型加料装置通过结合晶体生长设备的特点，可以实现熔料后再次加料的过程。

如图4、5所示，当单晶炉内首次所投原料熔化完毕后，将晶体生长设备中的主、副炉室通过隔离阀进行隔离，然后将副室内充氩气至大气压状态，打开副炉室，将装有原料14的加料装置中的拉杆1的顶端与晶体生长设备中的提升装置相连接，通过操作所述提升装置，从而可将该加料装置提升至副室内，然后闭合炉室。通过晶体生长设备中的自动抽真空系统对副室内进行抽真空，当炉室内压力达到一定范围后，打开隔离阀，再通过操作所述提升装置，从而可使悬挂的加料装置逐渐下降，直至使得支撑台5完全支撑于支撑环15上，此时盛料筒7的下端部靠近石英坩埚13中的熔体。由于拉杆1可以在套管6内上下活动，使拉杆1继续下降，则拉杆1底端连接的托底8不再封闭盛料筒下端的敞口，两者之间产生间隙，盛料筒7内部装载的原料14由于自重，沿着托底8的上表面滑落至石英坩埚13内，当盛料筒7中的原料14全部下落至石英坩埚13内之后，再次操作提升装置，将所述加料装置提升至副室内，然后通过一系列操作将所述加料装置从副室内取出，至此，二次加料的作业过程完成。

实施例3：

本实施例中加料装置与实施例1的区别在于：盛料筒7中不具有固定筋4。

本实施例中加料装置的其他结构都与实施例2相同，这里不再赘述。

实施例4：

本实施例中加料装置与实施例1的区别在于：盛料筒7中不具有连接机构，所述拉杆1与托底8固定连接为一体。

本实施例中加料装置的其他结构都与实施例2相同，这里不再赘述。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种加料装置，包括盛料筒(7)，所述盛料筒内包括有拉杆(1)和托底(8)，所述拉杆的顶端能与外部连接，其底端与所述托底连接，所述盛料筒下端为敞口，托底用于封闭盛料筒下端的敞口，其特征在于，所述盛料筒内还包括有中空的套管(6)，所述套管套装在拉杆(1)上，拉杆能够在所述套管内上下移动，所述盛料筒(7)、套管(6)以及托底(8)均采用耐高温的非金属材料制成。

2.根据权利要求1所述的加料装置，其特征在于，所述盛料筒内还包括有用于对套管进行导向的固定筋(4)，所述固定筋采用耐高温的非金属材料制成。

3.根据权利要求2所述的加料装置，其特征在于，所述拉杆(1)的底端设有卡头(9)，所述托底(8)上开有连接孔，所述盛料筒内还包括有用于连接所述拉杆和托底的连接机构，所述连接机构包括设置在套管底端的螺母(12)、设置在所述连接孔内的护套(10)、以及设置在所述护套内的卡套(11)，所述卡套(11)与螺母(12)螺纹连接，所述拉杆底端的卡头(9)依次穿过螺母(12)、护套(10)和卡套(11)而与托底(8)连接为一体。

4.根据权利要求3所述的加料装置，其特征在于，所述护套(10)、卡套(11)和螺母(12)均采用在高温环境下不会发生性变的材料制成。

5.根据权利要求1-4之一所述的加料装置，其特征在于，所述盛料筒内还包括有用于固定拉杆位置的定位机构，所述定位机构包括定位圈(3)和防护套(2)，所述防护套套设在所述拉杆(1)上，所述定位圈用于固定所述防护套。

6.根据权利要求5所述的加料装置，其特征在于，所述定位圈(3)采用耐高温的非金属材料制成，所述防护套(2)采用不锈钢制成。

7.根据权利要求5所述的加料装置，其特征在于，盛料筒(7)的下部形状为锥形，所述托底(8)的形状为与盛料筒下端的敞口形状相适配的倒锥形。

8.根据权利要求5所述的加料装置，其特征在于，所述盛料筒外壁上设有支撑台(5)，所述支撑台能够将盛料筒(7)支撑在单晶炉的脖口上，所述支撑台采用耐高温的非金属材料制成。

9.根据权利要求5所述的加料装置，其特征在于，所述拉杆(1)采用金属材料制成，且拉杆设置在盛料筒的中部。

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