CN203922735U - 一种多晶硅还原炉硅芯夹持装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种多晶硅还原炉硅芯夹持装置，包括卡帽和能够夹持硅芯的根部的卡瓣，卡帽与卡瓣卡接，所述装置还包括能够在硅芯生长过程中支撑硅芯并能将气流输送至硅芯的根部的支撑部件，所述支撑部件设置于卡帽的上表面，能够将气流输送至硅芯的根部，使得多晶硅能够快速沉积并覆盖、包裹住卡瓣，增大多晶硅还原炉硅芯夹持装置与硅芯的接触面积，增大电流通导面积，降低变压器负载电压，使得变压器转档更为顺畅，支撑部件能够在硅芯生长过程中与不断增粗的硅芯接触，对硅芯起到支撑的作用，减少硅芯倒伏发生的概率，提高夹持的稳定性。

Description

一种多晶硅还原炉硅芯夹持装置

技术领域

本实用新型涉及多晶硅生产设备领域，特别是涉及一种用于

在还原炉内连接硅芯和电气设备的多晶硅还原炉硅芯夹持装置。

背景技术

采用西门子法生产多晶硅，是通过三氯氢硅和氢气的混合气在发热硅芯表面上进行热分解和氢还原反应，析出多晶硅来实现的。在还原反应过程中，随着反应的推进，还原炉内的热辐射能力逐渐下降，热能利用率逐渐降低，而还原炉内需要维持1000度左右的反应温度，因此，需要通过电气设备对硅芯进行加热来保证反应的顺利进行。

目前，普遍选用石墨组件作为硅芯与电气设备的电极的连接载体，将硅芯与反应炉内的电极连接，形成电气回路。常用的石墨组件为硅芯夹持装置，包括卡瓣、卡帽和底座，卡瓣设置于底座上，卡帽将卡瓣固定于底座上，底座与电气设备的电极连接。卡瓣的中心设置有垂直的圆孔，硅芯能够从卡瓣中心的圆孔中穿过，到达底座，由此，电气设备即可借助电极和上述硅芯夹持装置为硅芯通电加热。

然而，现有的硅芯夹持装置在使用过程中存在以下问题：

1、为了维持还原炉内的反应温度，会将变压器从2档转为3档，以降低电压，增大电流。当变压器处于2档时，输出的电流为2档的额定电流，但此时硅芯上的电压往往高于变压器3档的额定电压，造成变压器2档转3档出现转档困难，且容易出现硅芯电流波动，甚至整个电源停止工作导致提前停炉。

2、随着还原反应的推进，多晶硅不断在硅芯表面沉积、覆盖，多晶硅沉积不均匀，硅芯夹持装置夹持硅芯的稳定性差，容易倒伏。

因此，亟需一种多晶硅还原炉硅芯夹持装置以解决上述技术问题。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中存在的上述不足，提供一种多晶硅还原炉硅芯夹持装置，用以解决变压器转档困难、硅芯夹持不稳定的问题。

本实用新型为解决上述技术问题，采用如下技术方案：

本实用新型提供一种多晶硅还原炉硅芯夹持装置，包括：卡帽和能够夹持硅芯的根部的卡瓣，卡帽与卡瓣卡接，所述装置还包括能够在硅芯生长过程中支撑硅芯并能将气流输送至硅芯的根部的支撑部件，所述支撑部件设置于卡帽的上表面。

优选的，所述支撑部件包括多个凸台，所述凸台对称设置于所述卡瓣的外周，每两个凸台之间形成凹槽。

优选的，所述凸台呈十字形或一字形设置于所述卡瓣的外周。

优选的，所述凸台的上表面低于所述卡瓣的顶端。

优选的，所述凸台的上表面比所述卡瓣的顶端低15-20mm。

优选的，所述凸台的高度为20-28mm。

优选的，所述卡帽与卡瓣卡接，并形成容置空间；

所述装置还包括底座，底座与所述卡帽螺纹连接，并容置于所述容置空间中，底座的上表面与卡瓣的下表面接触。

优选的，所述卡帽的侧壁上设置有用于连通所述容置空间和外部空气的通孔。

优选的，所述支撑部件包括一个环状的凸台，该环状的凸台设置于卡瓣的外周。

优选的，在所述环状的凸台上设置有多个能够将气流输送至硅芯的根部的穿孔。

本实用新型具有如下有益效果：

在还原反应过程中，硅芯的直径不断增粗，逐渐包裹住卡瓣，设置于卡帽的上表面的支撑部件能够将气流输送至硅芯的根部，使得多晶硅能够快速沉积并覆盖、包裹住卡瓣，增大多晶硅还原炉硅芯夹持装置与硅芯的接触面积，增大电流通导面积，降低变压器负载电压，使得变压器转档更为顺畅；支撑部件能够在硅芯生长过程中与不断增粗的硅芯接触，对硅芯起到支撑的作用，减少硅芯倒伏发生的概率，提高夹持的稳定性。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的多晶硅还原炉硅芯夹持装置的整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的多晶硅还原炉硅芯夹持装置的俯视图。

图例说明：

1、卡帽 2、卡瓣 3、底座

4、硅芯 5、凸台 6、凹槽

12、内螺纹 13、通孔 21、圆锥台

22、圆柱体 31、外螺纹

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。

硅芯的电阻与横截面积成反比，横截面积越大，硅芯的电阻值越小。本发明人发现，造成目前的变压器转档困难的原因在于，硅芯与多晶硅还原炉硅芯夹持装置接触的面积小，电流通导面积小，电压难以降低。此外，硅芯夹持稳定性差也是硅芯夹持装置与硅芯接触面积过小造成的，因此，本实用新型提供一种多晶硅还原炉硅芯夹持装置，在传统的多晶硅还原炉硅芯夹持装置的基础上增设支撑部件，以增大多晶硅还原炉硅芯夹持装置与硅芯的接触面积，相应的，增加了硅芯生长过程中的电流通导面积，降低了硅芯电阻，在相同电流下，需要加载的电压值随即降低，有效解决了变压器转档困难的问题，而且支撑部件可以对硅芯起到支撑的作用，提高硅芯夹持稳定性。

以下结合图1和图2详细说明本实用新型多晶硅还原炉硅芯夹持装置的结构。如图1所示，多晶硅还原炉硅芯夹持装置包括：卡帽1、卡瓣2和底座3，卡帽1与卡瓣2卡接，并形成容置空间，底座3能够容置于该容置空间中。卡瓣2用于夹持硅芯4的根部，可以包括：设置于上部的圆锥台21和设置于下部的圆柱体22，圆锥台21、圆柱体22和底座3的中心均设置有通孔，硅芯4能够依次伸入所述通孔中，并与底座3下部的电极槽和电极(图中未绘示)连接，形成电气回路。

所述多晶硅还原炉硅芯夹持装置还包括支撑部件，该支持部件设置于卡帽的上表面，能够在硅芯生长过程中支撑硅芯4并将气流输送至硅芯4的根部。

上述多晶硅还原炉硅芯夹持装置的各部件均采用石墨制造，便于与硅芯4和电极形成电气回路。

本实用新型利用设置于卡帽的上表面的支撑部件能够将气流输送至硅芯的根部，使得多晶硅能够快速沉积并覆盖、包裹住卡瓣，增大多晶硅还原炉硅芯夹持装置与硅芯的接触面积，从而增大电流通导面积，降低变压器负载电压，使得变压器转档更为顺畅；同时，支撑部件能够在硅芯生长过程中与不断增粗的硅芯接触，对硅芯起到支撑的作用，减少硅芯倒伏发生的概率，提高夹持的稳定性。

以下结合图1、2，对支撑部件的结构做详细的说明，如图1、2所示，本实施例中，支撑部件包括多个凸台5，凸台5对称设置于卡瓣2的外周，当硅芯4的直径逐渐增粗时(图1中多个不同位置的硅芯4表示硅芯的生长过程，代表其直径在不断往外扩大的趋势)，多个凸台5可以对称地为硅芯4提供支撑，进一步增加夹持的稳定性。

优选的，凸台5可以呈十字形或一字形设置于卡瓣2的外周。在本实用新型实施例中，如图2所示，凸台5数量为4个，4个凸台5呈十字形设置于卡瓣2的外周。

凸台5设置于卡帽的上表面，由于凸台5具有一定的高度，为了使气流不被阻挡，能够顺利到达硅芯4的根部(即硅芯4与卡瓣2接触的位置)，每两个凸台5之间可以形成有凹槽6，借助凹槽6能够将气流输送至硅芯4的根部。凹槽6的结构可以优化卡瓣2周围的气场，使得多晶硅能够在此处快速沉积，并覆盖、包裹住卡瓣2，从而增大多晶硅还原炉硅芯夹持装置与硅芯4的接触面积。

如图1所示，为了保证气流能够顺利到达卡瓣2，凸台5的上表面低于卡瓣2的顶端，即卡瓣2的圆锥台21的高度高于凸台5的高度。

优选的，凸台5的上表面比卡瓣2的顶端低15-20mm。

通常，卡瓣2的圆锥台21的高度为55mm，而圆锥台21与卡帽相卡接的部分的高度在12-15mm，因此，凸台5的高度可以设置为20-28mm。

从图1中可以看出，在硅芯生长过程中，多晶硅不断在凹槽6中沉积，硅芯4的直径逐渐增大，并逐渐包裹卡瓣2，在此过程中，增加了硅芯4与多晶硅还原炉硅芯夹持装置的接触面积，由此增加了电流通导面积，降低变压器负载电压，并且增加硅芯根部稳定性，降低硅芯倒伏发生的概率。

优选的，卡帽的侧壁上设置有内螺纹12，相应的，底座3的侧壁上设置有外螺纹31，底座3与卡帽1螺纹连接，且底座3的上表面与卡瓣2的下表面(即圆柱体22的下表面)接触。底座3能够旋进所述容置空间中，从而将卡帽1、卡瓣2、底座3和硅芯4固定在一起。

在将底座3旋进所述容置空间的过程中，为了方便将该容置空间中的空气排出，保证卡帽1的内部与外部的压力一致，在卡帽的侧壁上设置有通孔13，通孔13将所述容置空间与卡帽1外部的空气连通。

需要说明的是，支撑部件的结构不限于以上所举的结构，在本实用新型的另一实施例中，支撑部件也可以为一个环状的凸台，该环状的凸台设置于卡瓣的外周，在该凸台上对称设置有多个穿孔，以便气流能够输送至硅芯的根部。该环状的凸台的上表面低于所述卡瓣的顶端。

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 (10)

1.一种多晶硅还原炉硅芯夹持装置，包括：卡帽和能够夹持硅芯的根部的卡瓣，卡帽与卡瓣卡接，其特征在于，所述装置还包括能够在硅芯生长过程中支撑硅芯并能将气流输送至硅芯的根部的支撑部件，所述支撑部件设置于卡帽的上表面。

2.如权利要求1所述的多晶硅还原炉硅芯夹持装置，其特征在于，所述支撑部件包括多个凸台，所述凸台对称设置于所述卡瓣的外周，每两个凸台之间形成凹槽。

3.如权利要求2所述的多晶硅还原炉硅芯夹持装置，其特征在于，所述凸台呈十字形或一字形设置于所述卡瓣的外周。

4.如权利要求2所述的多晶硅还原炉硅芯夹持装置，其特征在于，所述凸台的上表面低于所述卡瓣的顶端。

5.如权利要求4所述的多晶硅还原炉硅芯夹持装置，其特征在于，所述凸台的上表面比所述卡瓣的顶端低15-20mm。

6.如权利要求4所述的多晶硅还原炉硅芯夹持装置，其特征在于，所述凸台的高度为20-28mm。

7.如权利要求1-6任一项所述的多晶硅还原炉硅芯夹持装置，其特征在于，所述卡帽与卡瓣卡接，并形成容置空间；

所述装置还包括底座，底座与所述卡帽螺纹连接，并容置于所述容置空间中，底座的上表面与卡瓣的下表面接触。

8.如权利要求7所述的多晶硅还原炉硅芯夹持装置，其特征在于，所述卡帽的侧壁上设置有用于连通所述容置空间和外部空气的通孔。

9.如权利要求1所述的多晶硅还原炉硅芯夹持装置，其特征在于，所述支撑部件包括一个环状的凸台，该环状的凸台设置于卡瓣的外周。

10.如权利要求9所述的多晶硅还原炉硅芯夹持装置，其特征在于，在所述环状的凸台上设置有多个能够将气流输送至硅芯的根部的穿孔。