CN210103470U - 一种硅芯焊接装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种硅芯焊接装置,涉及多晶硅生产设备领域，包括焊接箱和固定在焊接箱内的矩管；所述矩管的两端均为敞开状，且矩管上设置有高压放电头和用于通入氩气的进气管；所述矩管外围还绕设有高压线圈，且高压线圈与矩管外壁径向间隙排布；所述高压线圈为空心结构，且高压线圈的一端连接设置有进水管，高压线圈的另一端连接设置有出水管。本实用新型结构简单、易于实现，使断裂的硅芯得以再次利用，降低生产成本。

Description

一种硅芯焊接装置

技术领域

本实用新型涉及多晶硅生产设备领域，具体而言，涉及一种硅芯焊接装置。

背景技术

改良西门子法生产多晶硅的工艺中，在多晶硅还原炉内安装的加热载体——硅芯是关键的中间产品。硅芯通常为长2600mm，直径为10mm左右的圆柱体。硅芯在拉制和搬运过程中经常会出现断裂的情况，且为了满足还原车间的生产需求，需要将硅芯进行一定形状的切割加工，而在硅芯的切割加工过程中也会经常出现硅芯断裂的情况。目前，断裂后的硅芯无法正常使用，为避免造成人力、物力的浪费，业内通常的做法是将碎硅芯直接当成多晶硅废料直接出售。

硅芯的生产工艺决定了硅芯的高成本，不对断裂的硅芯进行再次利用，将其当废料出售，而废料的售出价格较低，会增加企业的生产成本。因此，如何将断裂的硅芯进行合理的再次利用，提高生产效益，成为硅芯生产乃至多晶硅生产的难题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种硅芯焊接装置，以解决上述问题。

为实现本实用新型目的，采用的技术方案为：一种硅芯焊接装置，包括焊接箱和固定在焊接箱内的矩管；所述矩管两端均为敞开状，且矩管上设置有高压放电头和用于通入氩气的进气管；所述矩管外围还绕设有高压线圈，且高压线圈与矩管外壁径向间隙排布；所述高压线圈为空心结构，且高压线圈的一端连接设置有进水管，高压线圈的另一端连接设置有出水管。

进一步的，所述焊接箱内还安装有两个硅芯固定架，且两个硅芯固定架分别位于矩管的两端。

进一步的，所述硅芯固定架包括固定座和固定在固定座上的固定环；所述固定环内固定安装有用于贯穿硅芯的轴套。

进一步的，硅芯焊接装置还包括立架，焊接箱竖直固定在立架上；所述立架上还安装有两个进料导向装置，且两个进料导向装置分别位于焊接箱的两端。

进一步的，所述进料导向装置包括转动支承在机座上的两排滚轮组，且两排滚轮组间隙排布，每排滚轮组均包括多个间隔排布的滚轮。

进一步的，所述立架的上下两端均安装有与进料导向装置对应的进料装置；所述进料装置包括固定在立架上的螺杆座和滑动安装在立架的驱动电机；所述驱动电机的输出轴上固定安装有螺杆，且螺杆的中部贯穿安装在螺杆座内；所述螺杆座的延伸端还固定有用于夹持硅芯的夹爪。

进一步的，所述立架上还安装有导轨，且导轨的横截面呈“工”字型；所述驱动电机的底部固定安装有固定块，固定块的底面开设有与导轨配合的滑槽，且滑槽呈“T”型。

进一步的，所述焊接箱内壁上还固定安装有L型的支座，且支座的水平端与矩管固定。

进一步的，所述高压线圈的两端均与射频发生器电连接。

进一步的，所述焊接箱上还安装有透明观察窗。

本实用新型的有益效果是，

本实用新型能有效对断裂硅芯进行焊接，由于焊接过程在矩管中进行，有效的避免焊接过程对硅芯的污染；焊接后的硅芯强度、电阻率等指标均能满足要求，且在室温下不质脆，在运输过程中不易碎，使用效果和正常硅芯无异，能很好的满足使用要求。

本实用新型结构简单、易于实现，使断裂的硅芯得以再次利用，降低生产成本。

附图说明

图1是本实用新型提供的硅芯焊接装置的结构图；

图2是图1中A部分的局部放大图；

图3是图1中导轨与固定块的配合安装图。

附图中标记及相应的零部件名称：

1、焊接箱，2、矩管，3、高压放电头，4、进气管，5、高压线圈，6、进水管，7、出水管，8、硅芯固定架，9、立架，10、进料导向装置，11、进料装置，12、导轨，13、固定块，14、滑槽，15、支座，16、射频发生器，17、透明观察窗。

81、固定座，82、固定环，83、轴套；

101、滚轮；

111、螺杆座，112、驱动电机，113、螺杆，114、夹爪。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

图1、图2、图3所示出了本实用新型提供的一种硅芯焊接装置，包括焊接箱1和固定在焊接箱1内的矩管2；所述矩管2的两端均为敞开状，且矩管2上设置有高压放电头3和用于通入氩气的进气管4；所述矩管2外围还绕设有高压线圈5，且高压线圈5与矩管2外壁径向间隙排布；所述高压线圈5为空心结构，且高压线圈5的一端连接设置有进水管6，高压线圈5的另一端连接设置有出水管7。

所述焊接箱1上设置有可打开和关闭的开关门，该开关门通过合页铰接，且开关门在关闭后通过锁链锁闭。所述矩管2的中心轴线与焊接箱1的中心轴线在同一直线上，且矩管2为石英管，矩管2的两端呈敞开状，方便硅芯在焊接过程中，两个硅芯的焊接端通过矩管2的两端伸入至矩管2内对接；所述进气管4主要用于将氩气通入到矩管2内，防止处于熔融态的硅芯会与空气中的氧气和氮气发生反应，污染硅芯，且氩气还可采用其他惰性气体替换；所述高压放电头3为现有技术的直接使用；所述进气管4的排气端固定在矩管2的外壁上，且进气管4的进气端贯穿焊接箱1向外延伸，使进气管4的进气端与氩气的供气设备连接；所述进气管4的进气端还可直接通过矩管2的一端延伸至矩管2内，使通过进气管4排出的氩气直接从矩管2的一端进入到矩管2内。

所述高压线圈5的中心线与矩管2的中心线在同一直线上，且高压线圈5与矩管2的外壁之间具有一定的间隙，有效防止高压线圈5直接与矩管2接触，防止矩管2因温度过高而受到损坏；所述高压线圈5为铜线圈，且高压线圈5内部为空心结构，使高压线圈5内部具有流通通道；所述进水管6的输出端与高压线圈5的内部连通，出水管7的输入端与高压线圈5的内部连通，使高压线圈5在使用完毕后，通过进水管6向高压线圈5内通入冷却水，并使冷却水在进入到高压线圈5内后通过出水管7直接排出，从而实现对高压线圈5的冷却，有效防止因高压线圈5温度过高而导致自身融化。

当需要对断裂的硅芯进行焊接时，将硅芯的两端分别从矩管2的两端相对插入到矩管2内，向矩管2内通入氩气，防止处于熔融态的硅芯会与空气中的氧气和氮气发生反应，污染硅芯；并通过高压放电头3放电，使矩管2内的氩气进行电离；在氩气电离的同时，高压线圈5通电，高压线圈5对两个硅芯的待焊接端进行高温加热，当两个硅芯加热至一定温度后，两个硅芯同步向前移动，使两个硅芯的焊接端对接在一起，从而实现对断裂硅芯的焊接。

所述焊接箱1内还安装有两个硅芯固定架8，且两个硅芯固定架8分别位于矩管2的两端；所述硅芯固定架8主要用对两个断裂的硅芯进行限位，通过将两个硅芯固定架8分别设置在矩管2的两端，使两个硅芯在焊接前均能通过硅芯固定架8进行限位，保证两个相对排列的硅芯的中心轴线在同一直线上，使硅芯在焊接时，两个硅芯能精准对接，使硅芯的焊接精度更高。

所述硅芯固定架8包括固定座81和固定在固定座81上的固定环82；所述固定环82内固定安装有用于贯穿硅芯的轴套83；所述固定座81通过螺钉固定安装在焊接箱1的内壁上，且固定环82焊接固定在固定座81的延伸端；所述固定环82的圆心与矩管2的中心轴线在同一直线上；所述轴套83可强装或通过螺钉固定在固定环82内，方便在需要对不同直径的硅芯进行焊接时，能快速的更滑对应内径的轴套83，从而在对不同直径的硅芯进行焊接时均能进行限位；所述轴套83与硅芯间隙配合，不仅能对硅芯进行限位，且能使硅芯能顺利的通过固定环82进行前进，从而保证硅芯在焊接过程中能实现精准对接，提高硅芯的焊接精度。

所述硅芯焊接装置还包括立架9，焊接箱1竖直固定在立架9上；所述立架9上还安装有两个进料导向装置10，且两个进料导向装置10分别位于焊接箱1的两端；所述立架9垂直设置，且焊接箱1通过螺钉固定或焊接固定安装在立架9上；所述进料导向装置10主要用于使硅芯在进料过程中能通过进料导向装置10进行自动导向，从而使硅芯的进料不需要人工进行操作，使硅芯的进料在保证方便的同时能更加精准；通过将两个进料导向装置10分别设置在焊接箱1的两端，使两段硅芯均能通过进料导向装置10进行精准进料。

所述进料导向装置10包括转动支承在机座上的两排滚轮组，且两排滚轮组间隙排布，每排滚轮组均包括多个间隔排布的滚轮101；所述滚轮101可以为“工”字型，且滚轮101还可为两端直径大中间直径小的滚轮101，使硅芯在通过两个相对排布的滚轮101进行输送导向时，滚轮101自身能对硅芯的上下进行限位，防止硅芯在输送过程中硅芯的高度发生变化，使硅芯的输送更加精准，从而使硅芯在焊接过程中能精准对接，使硅芯的焊接精度更高。通过两排滚轮101的相对配合，实现对硅芯的精准、快速进料或出料。

所述立架9的上下两端均安装有与进料导向装置10对应的进料装置11；所述进料装置11包括固定在立架9上的螺杆座111和滑动安装在立架9的驱动电机112；所述驱动电机112的输出轴上固定安装有螺杆113，且螺杆113的中部贯穿安装在螺杆座111内；所述螺杆座111的延伸端还固定有用于夹持硅芯的夹爪114；两个所述进料装置11分别对两个硅芯进行进料，而两个硅芯在焊接后，可失去一个进料装置11对硅芯的固定，使另一个进料装置11反向动作，从而将焊接后的硅芯取出；所述驱动电机112为正反转电机，且驱动电机112为变频电机；所述螺杆座111呈螺帽状，且螺杆座111通过支架固定在立架9上；所述驱动电机112的滑动方向与焊接箱1的轴线方向一致，且驱动电机112的中心轴线与螺杆座111的中心轴线在同一直线上，且螺杆113通过连接法兰与驱动电机112的输出轴固定连接，且螺杆113上的外螺纹与螺杆座111上的内螺纹啮合，使螺杆113在转动时，螺杆113沿螺杆座111移动，从而使驱动电机112进行滑动；所述螺杆座111的延伸端端部通过螺钉固定安装有夹爪114，夹爪114用于对待焊接的硅芯进行夹持固定；所述夹爪114采用电动夹爪114。

当需要对硅芯进行焊接时，将待焊接的硅芯通过螺杆113上的夹爪114夹持固定，并将硅芯的焊接端伸入到进料导向装置10中的两排滚轮组之间；启动驱动电机112，驱动电机112驱动螺杆113进行转动，通过螺杆113与螺杆座111的配合，螺杆113在转动过程中沿螺杆座111进行前进，且螺杆113的前进带动电机滑动，同时，螺杆113的前进驱动硅芯前进，从而使硅芯进入到焊接箱1内，并穿过轴套83进入到矩管2内，驱动电机112停止转动；然后通过高压线圈5对硅芯的焊接端进行加热，当硅芯焊接端加热至一定温度后，驱动电机112继续转动。驱动电机112通过螺杆113继续推动硅芯前进，从而使两个被加热的硅芯对接，实现对硅芯的焊接。

所述立架9上还安装有导轨12，且导轨12的横截面呈“工”字型；所述驱动电机112的底部固定安装有固定块13，固定块13的底面开设有与导轨12配合的滑槽14，且滑槽14呈“T”型；所述导轨12的长度方向与焊接箱1的长度方向相同，且导轨12通过螺钉固定在立架9上；为了防止驱动电机112在滑动过程中，驱动电机112直接从导轨12的两端脱落，可在导轨12的两端固定安装一个限位板，从而对驱动电机112的移动进行限位；所述固定块13通过螺钉固定安装在电机底座的底面上，且固定块13上的滑槽14为通槽，通过将滑槽14设置成“T”型，使固定块13沿导轨12滑动时能防止固定块13从导轨12上脱落，保证驱动电机112的滑动更加平稳。

所述焊接箱1内壁上还固定安装有L型的支座15，且支座15的水平端与矩管2固定；所述支座15通过螺钉固定在焊接箱1内壁上，且矩管2通过螺钉固定安装在支座15上，从而实现对矩管2的支撑固定，使矩管2的安装更加稳固。

所述高压线圈5的两端均与射频发生器16电连接，具体的，高压线圈5的两端分别通过电线与射频发生器16正负两端电连接。射频发生器16产生的高频电流输给高压线圈5，从而激励炬管内的氩气，形成等离子体焰炬，以此实现对硅芯焊接端的加热。所述焊接箱1上还安装有透明观察窗17，透明观察窗17为钢化玻璃材质，方便在硅芯焊接过程中透过透明观察窗17进行观察。

本实用新型中高压线圈(5)的加热方式还可采用电磁感应、微波等其他加热元件进行替换；当采用电磁感应、微波等其他加热元件加热时则不需要通过冷却水对加热元件进行冷却。

当需要对断裂的硅芯进行焊接时，先将断裂的硅芯送入到酸中进行清洗，并将清洗后的硅芯送入到超纯水中漂洗干净。

将硅芯的一端分别固定在螺杆113端部的夹爪114上，使夹爪114将硅芯固定，然后将硅芯的另一端放入到两排滚轮组中间，打开两个驱动电机112，两个驱动电机112正转，两个驱动电机112分别驱动两个螺杆113转动，通过螺杆113与螺杆座111的配合，螺杆113在转动时，螺杆113沿螺杆座111前进，螺杆113的前进带动驱动电机112沿导轨12滑动；在螺杆113前进过程汇总，螺杆113推动硅芯沿两排滚轮组前进，并进入到焊接箱1内，进入到焊接箱1内的硅芯穿过轴套83，并通过轴套83定位和导向，使硅芯进入到矩管2内；而随着驱动电机112的继续转动，使两个硅芯实现对接，当两个硅芯对接后，两个驱动电机112停止转动。

在两个硅芯对接后，进气管4向矩管2内通入氩气，且在矩管2内通入氩气后，高压放电头3放电，使矩管2内的氩气进行电离；在氩气电离的同时，射频发生器16将高频电流输给高压线圈5，高压线圈5对两个硅芯的待焊接端进行高温加热，当两个硅芯加热至一定温度后，两个驱动电机112继续同步正转转动，使两个螺杆113推动硅芯继续前进，且在硅芯继续前进的同时硅芯随螺杆113进行转动，从而实现对硅芯焊接固定。

在射频发生器16向高压线圈5传输高频电流时，通过进水管6向高压线圈5内通入冷却水，而进入到高压线圈5内的冷却水在通过出水管7排出，从而使冷却水在高压线圈5内流动，防止高压线圈5因温度过高而熔融。

在硅芯焊接后，射频发生器16和两个驱动电机112停止运作，松开其中一个螺杆113端部夹爪114对硅芯的夹紧，此时两个驱动电机112同步反转，两个驱动电机112在翻转的同时，两个驱动电机112带动螺杆113后退，而螺杆113在后退过程中，保持对硅芯夹紧固定的螺杆113带动焊接固定后的硅芯后退，从而使焊接固定后的硅芯穿过轴套83退出焊接箱1，最后将焊接固定后的硅芯从螺杆113端部的夹爪114上取下即可。

当硅芯对接后，硅芯焊接过程中，两个驱动电机112的正转的转速可以不同，从而使分别固定在两个螺杆113端部夹爪114上的硅芯在焊接过程中具有一定的速度差，能有效使硅芯的焊接更加牢靠。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种硅芯焊接装置，其特征在于，包括焊接箱(1)和固定在焊接箱(1)内的矩管(2)；所述矩管(2)的两端均为敞开状，且矩管(2)上设置有高压放电头(3)和用于通入氩气的进气管(4)；所述矩管(2)外围还绕设有高压线圈(5)，且高压线圈(5)与矩管(2)外壁径向间隙排布；所述高压线圈(5)为空心结构，且高压线圈(5)的一端连接设置有进水管(6)，高压线圈(5)的另一端连接设置有出水管(7)。

2.根据权利要求1所述的硅芯焊接装置，其特征在于，所述焊接箱(1)内还安装有两个硅芯固定架(8)，且两个硅芯固定架(8)分别位于矩管(2)的两端。

3.根据权利要求2所述的硅芯焊接装置，其特征在于，所述硅芯固定架(8)包括固定座(81)和固定在固定座(81)上的固定环(82)；所述固定环(82)内固定安装有用于贯穿硅芯的轴套(83)。

4.根据权利要求1所述的硅芯焊接装置，其特征在于，还包括立架(9)，焊接箱(1)竖直固定在立架(9)上；所述立架(9)上还安装有两个进料导向装置(10)，且两个进料导向装置(10)分别位于焊接箱(1)的两端。

5.根据权利要求4所述的硅芯焊接装置，其特征在于，所述进料导向装置(10)包括转动支承在机座上的两排滚轮(101)组，且两排滚轮(101)组间隙排布，每排滚轮(101)组均包括多个间隔排布的滚轮(101)。

6.根据权利要求4或5所述的硅芯焊接装置，其特征在于，所述立架(9)的上下两端均安装有与进料导向装置(10)对应的进料装置(11)；所述进料装置(11)包括固定在立架(9)上的螺杆(113)座(111)和滑动安装在立架(9)的驱动电机(112)；所述驱动电机(112)的输出轴上固定安装有螺杆(113)，且螺杆(113)的中部贯穿安装在螺杆(113)座(111)内；所述螺杆(113)座(111)的延伸端还固定有用于夹持硅芯的夹爪(114)。

7.根据权利要求6所述的硅芯焊接装置，其特征在于，所述立架(9) 上还安装有导轨(12)，且导轨(12)的横截面呈“工”字型；所述驱动电机(112)的底部固定安装有固定块(13)，固定块(13)的底面开设有与导轨(12)配合的滑槽(14)，且滑槽(14)呈“T”型。

8.根据权利要求1所述的硅芯焊接装置，其特征在于，所述焊接箱(1)内壁上还固定安装有L型的支座(15)，且支座(15)的水平端与矩管(2)固定。

9.根据权利要求1所述的硅芯焊接装置，其特征在于，所述高压线圈(5)的两端均与射频发生器(16)电连接。

10.根据权利要求1所述的硅芯焊接装置，其特征在于，所述焊接箱(1)上还安装有透明观察窗(17)。

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