CN205164885U - 一种多晶硅原料破碎设备 - Google Patents

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刘长清
张笑天
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朱光开
张静
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向贤平
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Abstract

本实用新型公开了一种多晶硅原料破碎设备,属于多晶硅破碎器具技术领域。本实用新型的多晶硅原料破碎设备,包括护罩、支架、偏心轴、破碎动块、破碎定块和限位机构,支架上安装有护罩,护罩的内部下侧固定有破碎定块,破碎动块正对破碎定块设置,破碎动块的下端铰接在限位机构上,破碎动块的上端安装有偏心轴,该偏心轴用于带动破碎动块上端以破碎动块下端为圆心做左右摆动。本实用新型主要解决了击打破碎单晶硅的方式易产生大量微粉的问题。

Description

一种多晶硅原料破碎设备
技术领域
本实用新型涉及多晶硅破碎器具技术领域,更具体地说,涉及一种多晶硅原料破碎设备。
背景技术
多晶硅是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在过冷条件下凝固时,硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核,如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒,则这些晶粒结合起来,就结晶成多晶硅。多晶硅可作拉制单晶硅的原料,多晶硅与单晶硅的差异主要表现在物理性质方面。例如,在力学性质、光学性质和热学性质的各向异性方面,远不如单晶硅明显;在电学性质方面,多晶硅晶体的导电性也远不如单晶硅显著,甚至于几乎没有导电性。在化学活性方面,两者的差异极小。多晶硅和单晶硅可从外观上加以区别,但真正的鉴别须通过分析测定晶体的晶面方向、导电类型和电阻率等。
目前国内的大多数多晶硅生产企业,对多晶硅的破碎大多采用人工破碎的方法,也就是使用人工由锤子、重物对多晶硅棒进行敲击破碎。以年产5000吨多晶硅棒的企业为例,每天要用100多位工人不间断地敲打使多晶硅破碎。工人的劳动强度极大,而且工作效率低,且在非密闭环境中的破碎容易造成粉尘飞舞,也容易造成二次污染。这种原始的操作方法限制了多晶硅深加工的效率和发展,已经成为限制了企业发展的主要瓶颈。还有一种破碎方法是进行加热破碎,把多晶硅加热到600℃后,迅速放置冷水内,在热胀冷缩的作用下进行内裂破碎,但是多晶硅加热过程中可能会带来氧化、杂质扩散等降低多晶硅纯度的不利后果。
针对人工破碎多晶硅的不足之处,现有技术中已提出改进方案,例如专利公开号:CN102319594A,公开日:2012年1月18日,发明创造名称为:多晶硅破碎装置,该申请案公开了一种多晶硅破碎装置,涉及一种多晶硅破碎器具,在物料箱的任意一侧中部设有立柱,旋转轴活动插接在立柱上部,导轨的一端与旋转轴的上端固定连接或导轨的一端与立柱的上端活动连接形成导轨的水平旋转结构,滑动机构与导轨滑动配合,在滑动机构的下部设有连接冲击气缸的弹性体,在冲击气缸的下端设有冲击头,形成冲击头与物料箱内的多晶硅多工位对应结构;该申请案利用设置在导轨上的拉伸弹簧灵活控制冲击气缸冲击头构成的硅棒击打结构设置,有效克服了手工破碎成本高、效率底、不安全等缺陷,实现了机械化破碎的目的。但是,该申请案还存在以下难以克服的不足之处:(1)采用该申请案中硅棒击打结构对多晶硅进行击打破碎,会像手工击打破碎一样产生大量的微粉,且由于硅棒击打结构的击打力度较大,其产生的微粉量明显增多,降低了多晶硅破碎后的收得率,严重影响多晶硅的品质;同时,微粉会形成粉尘,污染环境,粒径在150微米以下的微粉,分布在空气中易燃易爆,生产安全性降低;(2)采用该申请案的多晶硅破碎装置破碎多晶硅,破碎后的多晶硅碎块大小不一,无法对破碎后多晶硅碎块的粒径进行控制,即无法得到期望大小的多晶硅碎块,难以满足后续的使用需求。
实用新型内容
1.实用新型要解决的技术问题
本实用新型的目的在于克服现有技术中的上述不足,提供了一种多晶硅原料破碎设备,主要解决了击打破碎单晶硅的方式易产生大量微粉的问题。
2.技术方案
为达到上述目的,本实用新型提供的技术方案为:
本实用新型的多晶硅原料破碎设备,包括护罩、支架、偏心轴、破碎动块、破碎定块和限位机构,所述支架上安装有护罩,护罩的内部下侧固定有破碎定块,所述破碎动块正对破碎定块设置,破碎动块的下端铰接在限位机构上,破碎动块的上端安装有偏心轴,该偏心轴用于带动破碎动块上端以破碎动块下端为圆心做左右摆动。
作为本实用新型更进一步的改进,破碎动块上端左右摆动的行程为100~200mm。
作为本实用新型更进一步的改进,所述破碎动块前后两侧的支架上端面上均设有一排横向布置的螺纹孔,所述限位机构通过螺栓固定在上述螺纹孔上。
作为本实用新型更进一步的改进,还包括动力机构,该动力机构包括电机、主动轮、传动轮和连轴,所述电机的输出轴与主动轮的转轴固连,传动轮通过皮带与主动轮相连,传动轮的转轴与连轴固连,连轴伸入护罩内部并与偏心轴固连。
作为本实用新型更进一步的改进,所述破碎动块正对破碎定块的外表面上、破碎定块正对破碎动块的外表面上均设有一层8~10mm厚的钨钼合金板。
作为本实用新型更进一步的改进,所述护罩的上部设有进料口,该进料口倾斜向下延伸至破碎动块上端和破碎定块上端之间间隙的上方。
作为本实用新型更进一步的改进,所述护罩的内部上侧固定有进料挡板,该进料挡板正对进料口所在的方向。
作为本实用新型更进一步的改进,所述破碎动块下端和破碎定块下端之间间隙的下方设有出料口,该出料口贯穿于支架的上端面。
作为本实用新型更进一步的改进,所述支架的上端面铺设一层2mm厚的不锈钢板材。
3.有益效果
采用本实用新型提供的技术方案,与现有技术相比,具有如下有益效果:
(1)本实用新型中,通过电机为动力带动破碎动块上端以破碎动块下端为圆心做左右摆动,从而对多晶硅进行挤压破碎,克服了人工破碎的方法成本高、工作效率低、易造成二次污染等缺陷,有效地提高了生产效率,实现了机械化破碎的目的。
(2)本实用新型中,通过挤压的方式进行多晶硅破碎,由于挤压的过程相较击打的过程能够使多晶硅受力更均匀、平缓,因此可以大幅度降低微粉的产生量,提高了多晶硅破碎后的收得率和品质,生产安全性较高。
(3)本实用新型中,破碎动块重复挤压动作来破碎多晶硅,通过控制电机的转速来控制挤压频率,通过控制偏心轴的形状来控制破碎动块上端左右摆动的行程,避免过度挤压产生大量微粉造成浪费。
附图说明
图1为本实用新型的多晶硅原料破碎设备的俯视结构示意图;
图2为本实用新型的多晶硅原料破碎设备的后视结构示意图;
图3为本实用新型的多晶硅原料破碎设备的剖视结构示意图;
图4为本实用新型中限位机构与破碎动块相配合时的侧视结构示意图。
示意图中的标号说明:
1、电机;2、护罩;2-1、进料挡板;3、支架;4、主动轮;5、传动轮;6、连轴;7、偏心轴;8、破碎动块;8-1、动块轴承;9、破碎定块;10、出料口;11、进料口;12、限位机构;12-1、限位基座;12-2、限位轴承;12-3、限位轴。
具体实施方式
为进一步了解本实用新型的内容,结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。
实施例1
结合图1~4,本实施例的多晶硅原料破碎设备,包括护罩2、支架3、偏心轴7、破碎动块8、破碎定块9、限位机构12和动力机构,支架3上安装有护罩2,护罩2的内部下侧固定有破碎定块9,破碎动块8正对破碎定块9设置,破碎动块8的下端铰接在限位机构12上,破碎动块8的上端安装有偏心轴7,该偏心轴7用于带动破碎动块8上端以破碎动块8下端为圆心做左右摆动,破碎动块8上端左右摆动的行程控制为100~200mm,本实施例中取100mm。护罩2的上部设有进料口11,该进料口11倾斜向下延伸至破碎动块8上端和破碎定块9上端之间间隙的上方。破碎动块8下端和破碎定块9下端之间间隙的下方设有出料口10,该出料口10贯穿于支架3的上端面。
具体本实施例中,限位机构12包括限位基座12-1、限位轴承12-2和限位轴12-3,破碎动块8的前后两侧均设置有限位基座12-1,破碎动块8的前后两侧面上均设置有凹槽,凹槽内安装有动块轴承8-1;限位基座12-1上固定有限位轴承12-2,限位轴承12-2内安装有限位轴12-3,该限位轴12-3伸出限位轴承12-2并延伸至破碎动块8侧面上的动块轴承8-1内。动力机构包括电机1、主动轮4、传动轮5和连轴6,电机1的输出轴与主动轮4的转轴固连,传动轮5通过皮带与主动轮4相连,传动轮5的转轴与连轴6固连,连轴6伸入护罩2内部并与偏心轴7固连。
本实施例的多晶硅原料破碎设备,其使用过程如下:电机1驱动主动轮4,主动轮4通过皮带驱动传动轮5旋转,传动轮5通过连轴6使偏心轴7发生偏心转动,从而带动破碎动块8上端以破碎动块8下端为圆心做左右摆动,待破碎的多晶硅自进料口11进入破碎动块8上端和破碎定块9上端之间的间隙,多晶硅在破碎动块8、破碎定块9之间连续受到挤压作用力,形成不同直径的多晶硅碎块,在重力作用下一层一层往下滑落,当多晶硅碎块直径小于破碎动块8下端和破碎定块9下端之间的间隙值时,则自动滑落到达出料口10排出,完成整个挤压破碎过程。
本实施例的多晶硅原料破碎设备,通过电机1为动力带动破碎动块8上端以破碎动块8下端为圆心做左右摆动,从而对多晶硅进行挤压破碎,克服了人工破碎的方法成本高、工作效率低、易造成二次污染等缺陷,有效地提高了生产效率,实现了机械化破碎的目的。
本实施例中,通过挤压的方式进行多晶硅破碎,由于挤压的过程相较击打的过程能够使多晶硅受力更均匀、平缓,因此可以大幅度降低微粉的产生量,提高了多晶硅破碎后的收得率和品质,生产安全性较高。本实施例中,破碎动块8重复挤压动作来破碎多晶硅,通过控制电机1的转速来控制挤压频率,通过控制偏心轴7的形状来控制破碎动块8上端左右摆动的行程,避免过度挤压产生大量微粉造成浪费。
实施例2
本实施例的多晶硅原料破碎设备,其结构与实施例1基本相同,其不同之处在于:本实施例中破碎动块8上端左右摆动的行程控制为150mm;破碎动块8前后两侧的支架3上端面上均设有一排横向布置的螺纹孔,限位机构通过螺栓固定在上述螺纹孔上,本实施例中具体为限位基座12-1通过螺栓固定在上述螺纹孔上。
生产实践中,往往需要对破碎后多晶硅碎块的粒径进行控制,即得到期望大小的多晶硅碎块,以满足实际的生产需求(例如二次加料中,对多晶硅碎块的最大粒径提出了一定的要求),但是,现有的大多数多晶硅破碎装置无法满足上述需求。本实施例中,通过改变限位机构在支架3上端面固定的位置(即把限位基座12-1通过螺栓固定在支架3上端面不同位置处的螺纹孔上),能够调节破碎动块8下端和破碎定块9下端之间的间隙值,从而控制从出料口10排出多晶硅碎块的最大直径,满足实际生产需求。
实施例3
本实施例的多晶硅原料破碎设备,其结构与实施例1基本相同,其不同之处在于:本实施例中破碎动块8上端左右摆动的行程控制为200mm;破碎动块8正对破碎定块9的外表面上、破碎定块9正对破碎动块8的外表面上均设有一层10mm厚的钨钼合金板。
目前国内多晶硅破碎方式普遍采用机械破碎方法,然而机械破碎方法极易对多晶硅棒带来金属离子污染。破碎工具与多晶硅机械碰撞不可避免地会产生金属污染(特别是铁污染),严重降低多晶硅的品质。针对上述情况,本实施例中提出在破碎动块8和破碎定块9的外表面上均设有一层钨钼合金板,钨钼合金的硬度较高,不易在与多晶硅的机械碰撞中破碎分离出,且钨钼合金的熔点较高,即使钨钼合金掺杂进多晶硅中,对多晶硅的污染危害也远远小于其他金属。
实施例4
本实施例的多晶硅原料破碎设备,其结构与实施例3基本相同,其不同之处在于:破碎动块8正对破碎定块9的外表面上、破碎定块9正对破碎动块8的外表面上均设有一层8mm厚的钨钼合金板;护罩2的内部上侧固定有进料挡板2-1,该进料挡板2-1正对进料口11所在的方向,进料挡板2-1用于阻挡自进料口11落下的多晶硅冲出破碎动块8上端和破碎定块9上端之间的间隙。支架3的上端面铺设一层2mm厚的不锈钢板材,该不锈钢板材用于提高支架3上端面的强度。
以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述,该描述没有限制性,附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一,实际的结构并不局限于此。所以,如果本领域的普通技术人员受其启示,在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下,不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例,均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种多晶硅原料破碎设备,其特征在于:包括护罩(2)、支架(3)、偏心轴(7)、破碎动块(8)、破碎定块(9)和限位机构(12),所述支架(3)上安装有护罩(2),护罩(2)的内部下侧固定有破碎定块(9),所述破碎动块(8)正对破碎定块(9)设置,破碎动块(8)的下端铰接在限位机构(12)上,破碎动块(8)的上端安装有偏心轴(7),该偏心轴(7)用于带动破碎动块(8)上端以破碎动块(8)下端为圆心做左右摆动。
2.根据权利要求1所述的多晶硅原料破碎设备,其特征在于:破碎动块(8)上端左右摆动的行程为100~200mm。
3.根据权利要求1所述的多晶硅原料破碎设备,其特征在于:所述破碎动块(8)前后两侧的支架(3)上端面上均设有一排横向布置的螺纹孔,所述限位机构(12)通过螺栓固定在上述螺纹孔上。
4.根据权利要求1所述的多晶硅原料破碎设备,其特征在于:还包括动力机构,该动力机构包括电机(1)、主动轮(4)、传动轮(5)和连轴(6),所述电机(1)的输出轴与主动轮(4)的转轴固连,传动轮(5)通过皮带与主动轮(4)相连,传动轮(5)的转轴与连轴(6)固连,连轴(6)伸入护罩(2)内部并与偏心轴(7)固连。
5.根据权利要求1所述的多晶硅原料破碎设备,其特征在于:所述破碎动块(8)正对破碎定块(9)的外表面上、破碎定块(9)正对破碎动块(8)的外表面上均设有一层8~10mm厚的钨钼合金板。
6.根据权利要求1所述的多晶硅原料破碎设备,其特征在于:所述护罩(2)的上部设有进料口(11),该进料口(11)倾斜向下延伸至破碎动块(8)上端和破碎定块(9)上端之间间隙的上方。
7.根据权利要求6所述的多晶硅原料破碎设备,其特征在于:所述护罩(2)的内部上侧固定有进料挡板(2-1),该进料挡板(2-1)正对进料口(11)所在的方向。
8.根据权利要求1所述的多晶硅原料破碎设备,其特征在于:所述破碎动块(8)下端和破碎定块(9)下端之间间隙的下方设有出料口(10),该出料口(10)贯穿于支架(3)的上端面。
9.根据权利要求1或2所述的多晶硅原料破碎设备,其特征在于:所述支架(3)的上端面铺设一层2mm厚的不锈钢板材。
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