CN203947187U - 一种减压扩散炉炉口的密封装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种减压扩散炉炉口的密封装置，其包括一石英管和设置于石英管中的桨。该石英管的管口由炉门封闭，且该炉门与石英管相接触的端面上设有炉门密封圈，以实现石英管管口端面的密封。桨的一端设有加热炉管，另一端穿过炉门，并置于桨夹套中，炉门与桨夹套之间通过桨径向组合式密封结构连接，以实现桨的径向密封。位于炉门与加热炉管之间的桨上设有一隔热包，用于阻隔炉管内的热量，降低炉口温度，避免了炉口密封圈的过热损坏。该炉门的外侧还设有一用于压紧炉门的炉门顶杆。本实用新型实现了减压扩散炉反应管在低压、高温环境下的可靠密封。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种晶体硅太阳能电池生产专用的减压扩散炉,特别是一种减压扩散炉炉口的密封装置，用于实现减压扩散炉炉管在低压、高温环境下的可靠密封。
背景技术
目前传统的太阳能电池生产线主要采用常压扩散工艺制备太阳能电池的PN结，在常压扩散过程中，扩散炉工作腔内压力保持微正压状态。常压扩散工艺对扩散炉工作腔的密封性要求低，甚至可采用非密闭式炉管结构，技术较为简单。随着太阳能电池向高效、低成本方向发展，硅片表面掺杂浓度不断降低，PN结的结深越来越浅，方块电阻越来越高，常压扩散对硅片掺杂均匀性的控制越来越差，难以制备高质量的浅表面PN结，很难满足太阳能电池高效、低成本发展的技术要求。
减压扩散工艺扩散炉反应管内为低压，炉管内气流的均匀性高，PN结制备质量高，此外，扩散过程化学品的吸收效率提升，工艺过程中化学品的用量大幅减少，成本得以节省。减压扩散为晶体硅太阳能电池扩散工艺设定了全新标准，是未来扩散工艺发展的趋势。
减压扩散工艺过程中反应管的密封性要求很高，如果密封不良，一方面可能无法形成减压扩散所需要的低压环境，不能满足工艺的负压条件要求；另一方面，在外部大气压力作用下，反应管外气体、杂质等可进入反应管中，严重影响PN结制备的质量，导致产品报废，所以工艺过程中需对扩散炉反应管进行严格密封，而对反应管实施密封时需要考虑反应管的高温环境，如在三氯氧磷扩散过程中，扩散炉的反应管内温度高达850℃-900℃，采用固态氮化硼扩散时，扩散温度更高，炉内温度达到950℃-1000℃，而密封圈可承受的最高温度一般为300℃-400℃，在如此高的温度环境下，密封圈直接跟炉管接触很容易因温度过高而熔化损坏，导致密封失效，如何实现减压扩散炉反应管在低压、高温环境下的可靠密封，是减压扩散炉设备的关键技术之一。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种可实现低压、高温环境下可靠密封的减压扩散炉炉口的密封装置。
为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：一种减压扩散炉炉口的密封装置，包括一用于减压扩散的石英管和设置于石英管中的桨。该石英管的管口由炉门封闭，且该炉门与石英管相接触的端面上设有炉门密封圈；桨的一端设有加热炉管，另一端穿过炉门，并置于桨夹套中，炉门与桨夹套之间通过桨径向组合式密封结构连接；位于炉门与加热炉管之间的桨上设有一隔热包；该炉门的外侧设有一用于压紧炉门的炉门顶杆。
该桨夹套的外部设置一支撑杆，炉门顶杆上设置一弹簧，且该弹簧的一端固定于支撑杆，另一端固定于炉门顶杆。
该桨径向组合式密封结构包括一波纹管，该波纹管的两端分别通过波纹管密封圈、密封法兰与桨夹套和炉门相联接。
该炉门与石英管相接触的端面上设有环形沟槽，环形沟槽中安装有该炉门密封圈。
该桨的一端从炉门下端伸出，炉门顶杆位于炉门的外侧中部。
该炉门采用石英材料。该炉门密封圈采用氟橡胶材料。该桨夹套等部分采用不锈钢或铝材料。这样就避免了在高温环境下金属杂质进入到扩散炉反应管内部，从而避免了金属污染，保证了产品的质量。
本实用新型通过安装有炉门密封圈的炉门与石英管管口端面的紧密贴合，实现石英管管口端面的密封。具体为，工艺过程中，炉门在炉门关闭机构驱动力及外部大气压（工艺过程中石英管内为负压）的作用下，安装有炉门密封圈的炉门与石英管管口端面紧密贴合，密封圈受挤压产生变形，实现石英管管口的密封，密封方式简单可靠。
本实用新型通过桨径向组合式密封结构将桨夹套与炉门进行连接，并将桨密闭于石英管中，可靠地实现了桨的密封，避免了石英炉门的泄漏，此外，桨径向组合式密封结构采用了波纹管，通过波纹管的变形可实现炉门顶杆上的弹簧在一定范围内的弹性调节，不仅降低了制造及装配精度要求，而且在炉门关闭过程中，炉门关闭机构驱动桨夹套，同时带动炉门顶杆同时推进，避免了炉门受力不均而损坏的情况。
本实用新型炉门顶杆位于石英炉门的外侧中部，通过炉门顶杆和弹簧对炉门进行支撑和压紧，不仅使得炉门关闭时受力均匀，而且保证了炉门与石英管管口端面的紧密贴合，从而保证了石英管在低压扩散工艺过程中的密封性能。
本实用新型隔热包固定于桨上，炉门关闭时，隔热包位于石英炉门与加热炉管的中间，可将加热炉管内的热量阻隔，降低了炉口温度，避免了炉口密封圈（炉门密封圈、桨径向组合式密封结构中的波纹管密封圈）的过热损坏，解决了高温环境下的炉管密封问题。
与现有技术相比，本实用新型的有效效果是：
（1）组合密封结构实现炉管的可靠密封。
本实用新型通过装有炉门密封圈的炉门与石英管管口端面的紧密贴合，实现石英管管口端面的密封；通过置于桨夹套与炉门之间的桨径向组合式密封结构，将桨进行密封，避免了石英炉门的泄漏。
（2）隔热包的设计，解决了高温环境下的炉管密封问题。
本实用新型在桨上固定有一隔热包。炉门关闭时，隔热包位于炉门与加热炉管的中间，可将炉管内的热量阻隔，降低了炉口温度，避免了炉口密封圈的过热损坏，解决了高温环境下的炉管密封问题。
（3）结构简单，实施简便。
本实用新型结构简单，成本低廉，不仅适用于新型减压扩散炉的设计，对于已购置扩散炉设备的生产厂商而言，也可在原有机型的基础上进行技术升级改造，简便地实现普通推广应用。
附图说明
图1为本实用新型总体结构示意图。
图2为本实用新型图1的A部分放大图。
图中：1、炉门，2、炉门密封圈，3、桨径向组合式密封结构，4、桨夹套，5、炉门顶杆，6、隔热包，7、桨，8、石英管，9、密封法兰，10、波纹管密封圈，11、波纹管、12、弹簧，13、环形沟槽，14、加热炉管，15、支撑杆。
具体实施方式
下面结合附图对本专利的具体实施方式做以下描述。
请参图1，为本实用新型一种减压扩散炉炉口的密封装置的总体结构图，由图中可知，本实用新型密封装置结构包括一用于减压扩散的石英管8和设置于石英管8中的桨7。该石英管8的管口由炉门1封闭，该炉门1与石英管8相接触的端面上设有环形沟槽13，环形沟槽13中安装有O型炉门密封圈2。桨7的一端设有加热炉管14，另一端穿过炉门1的底部，并置于桨夹套4中。炉门1与桨夹套4之间通过桨径向组合式密封结构3连接。桨7上还设有一隔热包6，位于炉门1与加热炉管14之间，可将石英管8内的热量阻隔，降低石英管8的管口温度，避免了炉口密封圈（炉门密封圈2和波纹管密封圈10）的过热损坏。该炉门1的中部设有一炉门顶杆5，炉门1关闭时，炉门顶杆5压紧石英炉门1，炉门1与石英管8管口端面紧密贴合，炉门密封圈2受挤压产生变形，实现石英管8的管口密封。
如图2所示，该炉门顶杆5的一优选实施方式为，该桨夹套4的外部设置一支撑杆15，炉门顶杆5上设置一弹簧12，该弹簧12的一端固定于支撑杆15，另一端固定于炉门顶杆5。
如图2所示，该桨径向组合式密封结构3包括一波纹管11，该波纹管11的两端分别通过波纹管密封圈10、密封法兰9与桨夹套4和炉门1相联接，实现桨7的径向密封。
当关闭炉门1时，推抵桨夹套4，使波纹管11产生径向形变，进而使位于支撑杆15和炉门顶杆5之间的弹簧12被压缩，炉门顶杆5和桨夹套4共同抵紧炉门1，使得炉门1关闭时受力均匀，而且保证了炉门1与石英管8的管口端面的紧密贴合，从而保证了石英管8在低压扩散工艺过程中的密封性能。
上述方案的进一步优选为，该炉门1采用石英材料。该炉门密封圈2采用氟橡胶材料。该桨夹套4等部分采用不锈钢或铝材料。这样就避免了在高温环境下金属杂质进入到扩散炉反应管内部，从而避免了金属污染，保证了产品的质量。
上面对本实用新型的实施方式做了说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，本领域的普通技术人员在了解上述方案的内容后还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出种种变化，因而本实用新型保护范围当以权利要求书为准。
Claims (8)
1. 一种减压扩散炉炉口的密封装置，包括一用于减压扩散的石英管（8）和设置于石英管中的桨（7），其特征在于，该石英管的管口端面与装有炉门密封圈（2）的炉门相贴合，且该炉门与石英管相接触的端面上设有炉门密封圈（2）；桨的一端设有加热炉管（14），另一端穿过炉门，并置于桨夹套（4）中，炉门与桨夹套之间通过桨径向组合式密封结构（3）连接；位于炉门与加热炉管之间的桨上设有一隔热包（6）；该炉门的外侧设有一用于压紧炉门的炉门顶杆（5）。
2.根据权利要求1所述的一种减压扩散炉炉口的密封装置，其特征在于，该桨夹套的外部设置一支撑杆（15），炉门顶杆上设置一弹簧（12），且该弹簧的一端固定于支撑杆，另一端固定于炉门顶杆。
3.根据权利要求1所述的一种减压扩散炉炉口的密封装置，其特征在于，该桨径向组合式密封结构包括一波纹管（11），该波纹管的两端分别通过波纹管密封圈（10）、密封法兰（9）与桨夹套和炉门相联接。
4.根据权利要求1所述的一种减压扩散炉炉口的密封装置，其特征在于，该炉门与石英管相接触的端面上设有环形沟槽，环形沟槽中安装有该炉门密封圈。
5.根据权利要求1所述的一种减压扩散炉炉口的密封装置，其特征在于，该桨的一端从炉门下端伸出，炉门顶杆位于炉门的外侧中部。
6.根据权利要求1所述的一种减压扩散炉炉口的密封装置，其特征在于，该炉门采用石英材料。
7.根据权利要求1所述的一种减压扩散炉炉口的密封装置，其特征在于，该炉门密封圈采用氟橡胶材料。
8.根据权利要求1所述的一种减压扩散炉炉口的密封装置，其特征在于，该桨夹套采用不锈钢或铝材料。
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