CN207646331U - 有下环体片的导流筒 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种有下环体片的导流筒，应用于热场，导流筒包括上环部、筒体部、N个中环箍和下环部，N为大于等于0的整数；下环部包括下环箍、至少一个下环体片和底环箍，其中，下环箍为一环形中空体，下环箍朝向筒体部的一侧，开设第一环形下凹槽，下环箍的另外一侧开设一第二环形下凹槽；下环体片为一片体，下环体片的一端插入连接第二环形下凹槽；底环箍为一环形中空体，底环箍开设一环形底环凹槽，下环体片的另外一端插入连接环形底环凹槽，至少一个下环体片连接形成下环部的环体。本申请质量轻、强度高、无剥落、安全性高；不需要制作胚体，批量生产缩短交货周期，材料加工浪费少。

Description

有下环体片的导流筒

技术领域

本实用新型涉及热场零件，具体地说是涉及一种由碳/碳复合材料或石墨材料或耐高温金属材料或陶瓷材料制作、组装的导流筒。

背景技术

在单晶硅的制作中，目前普遍采用直拉法(CZ法)，就是沿着垂直方向从熔体中拉制单晶的方法。在现有技术设备中，随着单晶硅生长的晶体直径越来越粗，相应的单晶炉的直径也越做越大，这样对热场的可靠性和安全性也要求越来越高；单晶硅拉制炉的热场系统，对单晶硅的整棒率及成品率、拉速、单晶硅棒质量影响很大，因此，热场系统设计和热场内关键元件的选材和使用备受关注。

在太阳能直拉单晶炉中有一个导流筒，也叫热屏，是用石墨或者碳/碳材料制作的，这个装置的主要作用是隔绝硅棒与热源的热量，以便形成温度梯度提高晶体生长速度，让硅由半熔界面形成结晶，提拉成硅棒；对高温硅熔体起保温作用，节约能源。

现有技术中，单晶硅拉制炉导流筒普遍由石墨件和碳毡组合制成，一种作法是用整块的石墨经过机加工制成整体的导流筒，用这种方法制造的导流筒不仅重量大，而且强度也不高，不利于工人操作方便性，而且经常由于强度不高，导致开裂或掉入坩埚中，造成无法拉晶，损失严重。还有的是，用石墨加工出内屏和外屏，将碳毡填充在内屏和外屏中间，再通过紧固件将三者组合在一起。从效果来看，这种导流筒存在以下不足：一是石墨是热的良导体，保温效果较差；二是石墨强度低，使用过程中易损坏，使用寿命短；三是大尺寸石墨内、外屏成形困难，耗材较多。

随着单晶生产的技术进步，单晶炉的尺寸越来越大，对导流筒的直径和其他尺寸，也要求尺寸变得越来越大。这样，石墨材质的强度已经不能满足新型单晶炉的设计要求，同时用整块石墨料制造导流筒的成本也非常高，尤其是尺寸越大，石墨本身的原料成本就高，如果用整块石墨原料加工，其成本将会变得非常高。

由于大尺寸单晶炉的迅速发展，石墨材质的导流筒无论在成本上还是强度安全性上都明显表现的毫无优势，此时，碳碳导流筒筒应运而生。但由于碳/碳材质本身的制造方法限制，造成其成本居高不下，这是因为传统碳碳导流筒的制造方法是采用预制体在气相沉积炉中利用烷类气体裂解产生的游离碳沉积，或有用液相沉积的方法来制成的，这些过程的生产周期非常长，成本非常高，而且交货速度非常慢，无法满足现在单晶市场的需求，常常出现交货期无法满足需求或由于成本过高而不被选择。

因此，现有技术的导流筒还有提升的地方。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种能够有效降低成本的方法，这种方法采用快速组合的方式来生产导流筒，把导流筒拆分成多个零件，先制作零件，再把零件组装起来，以解决现有技术的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下的技术方案：

一种有下环体片的导流筒，应用于热场，所述导流筒包括一上环部、一筒体部、N个中环箍和一下环部，N为大于等于0的整数；所述下环部包括一下环箍、至少一个下环体片和一底环箍，其中，所述下环箍为一环形中空体，所述下环箍朝向所述筒体部的一侧，开设第一环形下凹槽，所述下环箍的另外一侧开设一第二环形下凹槽；所述下环体片为一片体，所述下环体片的一端插入连接所述第二环形下凹槽；所述底环箍为一环形中空体，所述底环箍开设一环形底环凹槽，所述下环体片的另外一端插入连接所述环形底环凹槽，

至少一个所述下环体片连接形成所述下环部的环体。

依照本申请较佳实施例所述的导流筒，还包括至少一个下筋板，所述下筋板的一端和所述下环箍连接，所述下筋板的另外一端和所述底环箍连接。

依照本申请较佳实施例所述的导流筒，还包括至少一个下筋板，所述下环体片和下环体片的连接处连接一所述下筋板，所述下筋板包括有角度连接的上平筋部、斜筋部和下平筋部，所述上平筋部和所述下环箍以螺丝连接；所述下平筋部和所述底环箍以螺丝连接。

由于采用了以上的技术方案，使得本实用新型具有如下的优点效果：

第一、本申请的原材料选择范围广，不受尺寸限制，原料成本低；

第二、本申请的导流筒，质量轻、强度高、无剥落、安全性高；

第三、本申请的导流筒不需要制作胚体，其形状的可塑性强，不受胚体的限制，设计灵活，批量生产缩短交货周期，材料加工浪费少。

当然，实施本申请内容的任何一个具体实施例，并不一定同时具有以上全部的技术效果。

附图说明

图1为本申请导流筒示意图；

图2为图1部分放大示意图；

图3为上环箍示意图；

图4为图1部分放大示意图；

图5为碳片示意图；

图6为图5部分放大示意图；

图7为筒筋板示意图；

图8为图7俯视图；

图9为下环箍示意图；

图10为图9部分放大示意图；

图11为中环箍示意图；

图12为图11部分放大示意图；

图13为下碳片示意图；

图14为图13部分放大示意图；

图15为下筋板示意图；

图16为另外一种下筋板示意图；

图17为图15的俯视图；

图18为底环箍示意图；

图19为图18部分放大示意图。

具体实施方式

为便于理解，以下结合附图对本实用新型的较佳实施例做进一步详细叙述。

本申请的核心思想在于，制作一种导流筒，有效的提高和超越传统导流筒的寿命，采用拼装结构制作，分段式设计，可以根据实际的热工设计要求灵活设计其结构，而不需要重新制作胚体，能够有效节约成本和缩短交货期，同时能够批量生产。而碳/碳复合结构材料，在密度、刚度、重量、疲劳特性等有严格要求的领域，在要求高温、化学稳定性高的场合，碳/碳复合材料都颇具优势。

以下结合附图，具体说明本申请。请参见图1和图2，一种导流筒，应用于热场，例如单晶炉、多晶炉、蓝宝石炉等，所述导流筒包括上环部10、筒体部20和下环部30，另外，还包括N个中环箍25，N为大于等于0的整数，所述中环箍25为一环形中空体，所述中环箍25的两侧，都开设有环形中凹槽26和至少一个中筋板凹槽27；其中，N为0时，所述上环部10、筒体部20和下环部30依序连接；所述上环部10包括一上环箍11，所述筒体部20包括至少一个筒体片21和至少一个筒筋板22，所述筒体片21和筒体片21的连接处连接一筒筋板22，也就是，如果筒体片21的两侧对圆心的夹角是30度时，所述筒体片21的数量是12，而筒筋板22的数量是12；如果筒体片21的两侧对圆心的夹角是20度时，所述筒体片21的数量是18，而筒筋板22的数量是18。当使用柔性可弯曲材料时，也可以是一片筒体片21环成筒体部20，在接缝的地方连接筒筋板22。

请参见图3和图4，其中，所述上环箍11为一环形中空体，所述上环箍11朝向所述筒体部20的一侧，开设环形上凹槽12和至少一个上筋板凹槽13，在此，说明一下上筋板凹槽13的数量，可以设计成像环形上凹槽12一样，只有一个环形环绕上环箍11侧面，也可以设计成好几个断断续续，有间距的上筋板凹槽13环绕上环箍11侧面；所述筒体片21为一片体，所述筒体片的形状有两种，一种是柔性可弯曲材料的筒体片(一般厚度小于10mm，但是厚一点或薄一点，只要能够达到弯曲效果，都应该是本申请的保护范围)，这种筒体片21经过裁剪切割到所需尺寸就可以直接弯曲使用，不需要筒体片凸筋23，也不需要磨削处理；还有一种刚性不可弯曲的筒体片，是由较厚的板材经过裁剪切割成小块，然后需要研磨，并开榫头和榫槽拼合到一起形成圆筒才能使用，请参见图5和图6，所述筒体片21朝向所述上环部10和下环部30的两端，分别设有筒体片凸筋23。另外，请参见图7和图8，所述筒筋板22为一片体，所述筒筋板22朝向所述上环部10和下环部30的两端，分别设有筋板凸筋24。

请参见图9和图10，所述下环部30为一锥形中空体，所述下环部30朝向所述筒体部20的一侧，设有第一环形下凹槽32和至少一个下筋板凹槽33，在此，说明一下下筋板凹槽33的数量，可以设计成像第一环形下凹槽32一样，只有一个环形环绕下环部30侧面，也可以设计成好几个断断续续，有间距的下筋板凹槽33环绕下环部30侧面；所述筒体片凸筋23分别插入连接所述环形上凹槽12和第一环形下凹槽32；所述筋板凸筋24分别插入连接所述至少一个上筋板凹槽13和至少一个下筋板凹槽33。

此外，为了稳固连接，在所述上环部和下环部上，开设有连接孔(图未示)，以连接柱插入连接所述连接孔，连接柱可以是单头螺栓，以螺母锁紧，或是在螺栓孔攻设螺牙的方式锁紧，来稳固连接，也可以是双头螺栓或圆柱，只要能达到稳固连接即可。一般的设计，可以在每个筒筋板22的位置，朝内一侧锁付螺栓，从外看不到螺栓，可以增加外形美观。

另外一种实施例(图未示)，所述筒筋板为一片体，所述筒筋板开设一筋板通孔，所述上环箍对应所述筋板通孔的位置开设一上环通孔，所述下环部对应所述筋板通孔的位置开设一下环通孔，连接柱插入连接所述上环通孔、筋板通孔和下环通孔；所述筒筋板的两侧各开设一侧凹槽，所述筒体片插入连接所述侧凹槽。

另外一种实施例(图未示)，还包括至少一个连接槽柱，所述连接槽柱的两侧各开设一侧柱凹槽，所述筒体片和筒体片的连接处连接一所述连接槽柱，所述筒体片插入连接所述侧柱凹槽。

另一实施例，N为至少一个时，请参见图1、图11和图12，也就是还包括一个中环箍25时，所述中环箍25为一环形中空体，所述中环箍25的两侧，分别开设环形中凹槽26和至少一个中筋板凹槽27，在此，说明一下中筋板凹槽27的数量，可以设计成像环形中凹槽26一样，只有一个环形，也可以设计成好几个断断续续，有间距的中筋板凹槽27；中环箍25的作用，在于延长导流筒的长度，以及增加导流筒的强度，连接时，在所述上环箍11一侧的所述筒体片凸筋23，分别插入连接所述环形上凹槽12和环形中凹槽26；所述筋板凸筋24分别插入连接所述上筋板凹槽13和中筋板凹槽27；在所述下环部30一侧的所述筒体片凸筋23，分别插入连接所述环形中凹槽26和第一环形下凹槽32；所述筋板凸筋24分别插入连接所述中筋板凹槽27和下筋板凹槽33。要说明的是，连接中环箍25两侧的筒体片21和筒筋板22，可以是大小长度都一样的，也可以是大小长度不一样的，如图1所示，就是两种长度不一样的筒体片21和筒筋板22，因此，不能用来限制本申请。当中环箍25的数量是2个时，中环箍25和中环箍25之间，也是连接筒体片21和筒筋板22，连接方法如上所述。

此外，为了稳固连接，在所述上环部10、中环箍25和下环部30上，分别开设有对应的连接孔(图未示)，上环部对应中环箍25，中环箍25对应下环部，分别以连接柱连接对应的螺栓孔，连接柱可以是单头螺栓，以螺母锁紧，或是在螺栓孔攻设螺牙的方式锁紧，来稳固连接，也可以是双头螺栓或圆柱，只要能达到稳固连接即可。一般的设计，可以在每个筒筋板22的位置，朝内一侧锁付螺栓，从外看不到螺栓，可以增加外形美观。另外，当中环箍25为2个时，中环箍25对应中环箍25也以螺栓贯穿对应的连接孔，以螺母锁紧，或是在螺栓孔攻设螺牙的方式锁紧，来稳固连接，依此类推。

如图2所示，所述下环部30包括一下环箍31、若干个下环体片34、若干个下筋板35和一底环箍36，其中，如图9和图10所示，所述下环箍31为一环形中空体，所述下环箍31朝向所述筒体部20的一侧，开设第一环形下凹槽32和至少一个下筋板凹槽33，所述下环箍31的另外一侧开设一第二环形下凹槽37，所述第二环形下凹槽37和所述下环箍31的径向呈有角度连接。

请参见图13和图14，所述下环体片34为一片体，所述下环体片34朝向所述下环箍31一侧的直径大于另外一侧的直径，所述下环体片34插入连接所述第二环形下凹槽37；请参见图15和图17，所述下筋板35包括有角度连接的平筋板38和斜筋板39，所述平筋板38和所述下环箍31连接，连接的方法是以螺丝固定；请参见图18和图19，所述底环箍36为一环形中空体，所述底环箍36的径向外缘开设一环形底环凹槽310，所述下环体片34直径较小的一侧插入连接所述环形底环凹槽310，所述下筋板35的斜筋板39插入连接所述环形底环凹槽310；如图19所示，环形底环凹槽310已经留好了下环体片34和斜筋板39的位置，方便下环体片34和斜筋板39的安装，安装后，在底环箍36和下环箍31之间沿着圆周方向用若干螺丝固定。

请参见图16，另外一实施例，所述下筋板35的斜筋部39的另外一端，可以增加一平行所述上平筋部38的下平筋部40，所述下平筋部40连接所述底环箍36的下面，然后以螺丝固定连接所述底环箍36，达到稳固连接的目的。在这种设计下，所述底环箍36的径向外缘开设的环形底环凹槽310，只要配合所述下环体片34插入连接就好了。此外，在这种设计下，环形底环凹槽310也可以是在底环箍36上表面的一个环形凹槽，并不一定要在底环箍36的径向外缘。

若干个所述下环体片34连接形成所述下环部30的环体，所述下环体片34和下环体片34的连接处连接一下筋板35，也就是，如果下环体片34的两侧对圆心的夹角是30度时，所述下环体片34的数量是12，而下筋板35的数量是12；如果下环体片34的两侧对圆心的夹角是20度时，所述下环体片34的数量是18，而下筋板35的数量是18。

与现有技术的导流筒相比，本申请的导流筒采用碳/碳纤维复合材料时，片状碳/碳纤维复合材料厚度范围为5～50mm，密度为：1.3～1.85g/cm3，不需要制作胚体，导流筒的形状不受胚体的限制，可以灵活设计，由于原料规格统一，可以批量生产，而且生产效率大大提高，同时在导流筒制作过程中不需烧结，工时大大缩短，所以成本较低，交货周期短，易于供应。现有技术的石墨导流筒使用寿命大概为45炉，而本申请的导流筒使用寿命最长可达150炉，提高了热场的可靠性，并且节约成本。

综上所述，本申请提供一种导流筒，制作这种导流筒不需要胚体，而且不需要煅烧，用片状的碳/碳纤维复合材料、石墨材料、耐高温金属材料或陶瓷材料为原料，通过机加工工艺，采用插入连接结构制成。这种导流筒采用堆叠结构设计，可以有效克服拉晶过程中的热应力，减少侵蚀，延长使用寿命。

由于采用了以上的技术方案，使得本实用新型具有如下的优点效果：

第一、本申请的原材料选择范围广，不受尺寸限制，原料成本低；

第二、本申请的导流筒，质量轻、强度高、无剥落、安全性高；

第三、本申请的导流筒不需要制作胚体，其形状的可塑性强，不受胚体的限制，设计灵活，批量生产缩短交货周期，材料加工浪费少。

当然，实施本实用新型内容的任何一个具体实施例，并不一定同时具有以上全部的技术效果。

以上公开的仅仅是本实用新型的较佳实施例，但并非用来限制其本身，任何熟习本领域的技术人员在不违背本实用新型精神内涵的情况下，所做的均等变化和更动，均应落在本实用新型的保护范围内。

Claims (3)

1.一种有下环体片的导流筒，应用于热场，其特征在于，所述导流筒包括一上环部、一筒体部、N个中环箍和一下环部，N为大于等于0的整数；所述下环部包括一下环箍、至少一个下环体片和一底环箍，其中，

所述下环箍为一环形中空体，所述下环箍朝向所述筒体部的一侧，开设第一环形下凹槽，所述下环箍的另外一侧开设一第二环形下凹槽；

所述下环体片为一片体，所述下环体片的一端插入连接所述第二环形下凹槽；

所述底环箍为一环形中空体，所述底环箍开设一环形底环凹槽，所述下环体片的另外一端插入连接所述环形底环凹槽，

至少一个所述下环体片连接形成所述下环部的环体。

2.如权利要求1所述的导流筒，其特征在于，还包括至少一个下筋板，所述下筋板的一端和所述下环箍连接，所述下筋板的另外一端和所述底环箍连接。

3.如权利要求1所述的导流筒，其特征在于，还包括至少一个下筋板，所述下环体片和下环体片的连接处连接一所述下筋板，所述下筋板包括有角度连接的上平筋部、斜筋部和下平筋部，所述上平筋部和所述下环箍以螺丝连接；所述下平筋部和所述底环箍以螺丝连接。