CN210635434U - 一种直拉单晶硅复投筒用自动装料装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种直拉单晶硅复投筒用自动装料装置，包括箱本体，在箱本体外壁设有入料口和出料口，在箱本体内设有装料结构，装料结构包括均为倾斜设置的筛分段和净化段，入料口与筛分段的上端口连通，筛分段下端口与净化段上端口连通，净化段下端口与出料口连通，筛分段下端口内嵌于净化段上端口，筛分段下端口与净化段上端口之间设有弹性垫；筛分段倾斜角为5‑20°，净化段倾斜角为40‑70°；筛分段下方设有振动结构；净化段上方设有除尘结构，下方设有吹扫结构。本实用新型自动装料装置，不仅可去除硅料中的碎硅料屑而且还可去除装料过程中产生的硅粉，自动化程度高，可保证进入复投筒内硅料的纯净度，提升单晶品质，降低生产成本。

Description

一种直拉单晶硅复投筒用自动装料装置

技术领域

本实用新型属于直拉硅单晶炉所用配件技术领域，尤其是涉及一种直拉单晶硅复投筒用自动装料装置。

背景技术

目前在直拉单晶硅棒的生产中，为了控制生产成本，通常采用多次复投的方式进行拉制单晶，但复投所用的硅料中常含有粒径较小的碎硅料屑，碎硅料屑影响单晶的成晶率；同时在运输、填装过程中料与料摩擦严重而且及易产生硅粉，而在复投过程中，原料中的硅粉容易发生漂浮，硅粉易贴敷在单晶炉中并污染单晶炉室，硅粉在遇高温时会变成颗粒与熔体硅一起混合，进而造成单晶生长失败；再者，现有复投装料均为人工操作，生产效率低且易出现漏检或误判的问题，而且人工装料过程中产生的硅粉形成灰尘对人员身体产生极大的危害，对环境污染也很严重。因此，如何在装填过程中去除硅料中的碎硅料屑和硅粉，保证硅料的纯度和洁净度，是亟待解决的技术问题。

发明内容

本实用新型要解决的问题是提供一种直拉单晶硅复投筒用自动装料装置，尤其是适用于单晶硅的复投装料，不仅可去除硅料中的碎硅料屑，而且还可去除装料过程中产生的硅粉，自动化程度高，保证进入复投筒内硅料的纯洁净度，提升单晶品质，降低生产成本。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种直拉单晶硅复投筒用自动装料装置，包括箱本体，在所述箱本体外壁设有入料口和出料口，在所述箱本体内设有装料结构，所述装料结构包括均为倾斜设置的筛分段和净化段，所述入料口与所述筛分段上端口连通，所述筛分段下端口与所述净化段上端口连通，所述净化段下端口与所述出料口连通，所述筛分段下端口内嵌于所述净化段上端口，且在所述筛分段下端口与所述净化段上端口之间设有弹性垫；所述筛分段倾斜角为5-20°，所述净化段倾斜角为40-70°；所述筛分段设有若干第一通孔，所述净化段设有若干第二通孔，所述第一通孔直径大于所述第二通孔直径；所述筛分段下方设有振动结构，所述净化段上方设有除尘结构，所述除尘结构设于所述箱本体顶部外侧，所述净化段下方设有吹扫结构，所述振动结构和所述吹扫结构均设于所述箱本体内部。

进一步的，所述第一通孔设于所述筛分段底部，所述第一通孔直径为 3-5mm。

进一步的，所述第二通孔设于所述净化段底部和侧面，所述第二通孔直径为1-2mm。

进一步的，所述筛分段横截面为单侧开口的凹槽型结构；所述净化段横截面为倒梯形结构且大端面朝上开口设置。

进一步的，所述振动结构包括竖直振动组件和/或铰接活动组件。

进一步的，所述竖直振动组件包括振动电机、与所述振动电机输出端连接的偏心轮、与所述偏心轮连接的竖直连杆以及与所述竖直连杆连接的曲杆，所述偏心轮与所述竖直连杆的连接处远离所述偏心轮的圆心。

进一步的，所述铰接活动组件包括固定连杆，所述固定连杆一端固定设置在位于所述箱本体内的固定板上，另一端通过铰接件与位于所述筛分段下端面的底板铰接。

进一步的，在所述筛分段下方还设有收集结构，所述收集结构位于所述竖直振动组件和/或所述铰接活动组件之间。

进一步的，所述除尘结构包括负压电机和除尘腔，所述除尘腔的入口与所述箱本体连通，所述除尘腔的出口与所述负压电机的入口连通。

进一步的，所述吹扫结构包括空压机、过滤腔和净化仓，所述空压机的入口与所述箱本体外部空气连通，所述空压机的出口与所述过滤腔的入口连通，所述过滤腔的出口与所述净化仓的入口连通，所述净化仓绕设于所述净化段设置。

本实用新型具有的优点和积极效果是：

采用本实用新型设计的自动装料装置，结构设计合理，自动化程度高，不仅可以自动筛分掉硅料中多余的碎硅料屑，而且还可以去除硅料中的硅粉，保证进入复投筒内硅料的纯度和洁净度，为后续直拉单晶硅成晶率奠定基础，保证产品质量；同时，自动化装料不仅提高了生产效率，而且也避免了人为漏检或误检的操作，保证了硅料品质，降低了生产成本。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的一种直拉单晶硅复投筒用自动装料装置的结构示意图；

图2是本实用新型一实施例的A部的放大图；

图3是本实用新型一实施例的筛分段的剖视图；

图4是本实用新型一实施例的筛分段的俯视图；

图5是本实用新型一实施例的B-B的截面图；

图6是本实用新型一实施例的筛分段的仰视图；

图7是本实用新型一实施例的净化段的俯视图；

图8是本实用新型一实施例的C-C的截面图；

图9是本实用新型一实施例的D部的放大图；

图10是本实用新型一实施例的E部的放大图；

图11是本实用新型一实施例的振动结构的示意图；

图12是本实用新型另一实施例的振动结构的示意图；

图13是本实用新型一实施例的除尘腔的结构示意图；

图14是本实用新型一实施例的净化仓的结构示意图。

图中：

100、本体 101、入料口 102、出料口

103、隔板 200、装料结构 201、筛分段

2011、凹槽 2012、第一通孔 2013、下端口

202、净化段 2021、通槽 2022、第二通孔

2023、上端口 203、弹性垫 204、收集结构

300、复投筒 400、振动结构 401、支柱

402、固定板 403、底板 4031、横板

4032、竖版 404、竖直振动组件 4041、振动电机

4042、偏心轮 4043、竖直连杆 4044、曲杆

405、铰接活动组件 4051、固定连杆 4052、铰接件

500、除尘结构 501、负压风机 502、除尘腔

503、过滤层 600、吹扫结构 601、空压机

602、过滤腔 603、净化仓

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

本实用新型提出一种直拉单晶硅复投筒用自动装料装置，如图1所示，包括长方体结构的箱本体100，在箱本体100的外壁设有入料口101和出料口102，入料口101可以位于箱本体100的顶部或侧部，在本实施例中，入料口101选择在箱本体100的右上角顶部，出料口102位于箱本体100的侧部，且入料口102的位置高于出料口102的位置，有利于硅料排出。在箱本体100的内部上方设有装料结构200，装料结构200包括均为倾斜设置的筛分段201和净化段202，入料口101与筛分段201的上端口连通，筛分段201 的下端口2013与净化段202的上端口2023连通，净化段202的下端口与出料口102连通，筛分段201的下端口2013内嵌于净化段202的上端口2023，且在筛分段201的下端口2013与净化段202的上端口2023之间设有弹性垫 203，具体如图2所示。其中，筛分段201的倾斜角α1为5-20°，净化段 202的倾斜角α3为40-70°。在筛分段201上设有若干第一通孔2012，在净化段202上设有若干第二通孔2022，且第一通孔2012的直径大于第二通孔2022的直径。在硅料中含有少量的碎硅料屑且尺寸在3-5mm之间不等，故筛分段201主要是对硅料中碎硅料屑进行筛除，同时对于5mm以内的硅料由于粒径过细，复投过程中影响成晶率，需一同筛除；在净化段202对硅料中的硅粉进行清除，第二通孔2022直径为1-2mm的孔径仅需通过气流穿过即可。

进一步的，筛分段201的正下方设有振动结构400，净化段202的正上方设有除尘结构500，除尘结构500设于在箱本体100的顶部外侧，净化段 202的正下方设有吹扫结构600，振动结构400和吹扫结构600均设于箱本体100的内部。

具体地，如图3-5所示，筛分段201为倾斜设置的横截面为单侧上端面开口的凹槽2011结构，且在左下端面开口、右上端面为封闭，因筛分段201 受下方振动结构400的弹力做竖直上下运动，使得入料口101位于箱本体100 内的延长段与筛分段201是拆分式连接，且入料口101位于筛分段201正上方的右侧斜上端的位置处，且在最有端面内侧，右上端面的封闭设置目的是防止硅料被振动出凹槽2011外；凹槽2011包括倾斜角α1为5-20°的主槽段，优选地α1为10°，主槽段是硅料的筛分槽段，在凹槽2011的底部设的若干第一通孔2012的直径为3-5mm，第一通孔2012为交错并行设置，多倾斜角α1小于5°，则其水平向下的流动太慢，影响硅料堆积；若大于20 °，则硅料受振动机构400竖直往复的振动而使其下行速度较快，碎硅料屑不能完全被漏下，碎硅料屑与其它大粒硅料碰撞会进一步增加硅粉量，提高后续净化段202的吹气和除尘的资源使用量。在主槽段的下端口设有一体连接的延长槽，该延长槽为倒梯形结构的凹槽2011，大端面与主槽段一端连通，小端面即为筛分段201的下端口2013与净化段202的上端口接触且位于净化段202上端口2023的上方，倒梯形结构设置的延长槽更易于硅料汇集，延长槽的槽宽D1小于净化段202的底部槽宽D2，延长槽为实体结构倾斜向下，倾斜角度α2大于净化段202倾斜角α3的大小，便于硅料向下移动的导向并有利于向净化段202中传递。

筛分段201仰视图如图6所示，在主槽段靠近边缘的位置设由横板4031 和竖板4032围成的底板403，底板403与主槽段固定连接，第一通孔2012 被设置在底板403内圈中，有利于碎硅料屑的筛分，底板403与竖直振动组件404和铰接活动组件405的连接。

进一步的，如图7-8所示，净化段202为倾斜设置的横截面为倒梯形结构的通槽2021，且大端面朝上开口设置，在净化段202的底部和侧面均密集设有若干第二通孔2022，在底部的第二通孔2022为交错设置，在侧面的第二通孔2022为并行设置，如图9-10所示，第二通孔2022直径为1-2mm，第二通孔2022主要是用于干净的气流从下向上穿过通槽2021。在本实施例中，净化段202的倾斜角α3为40-70°，若倾斜角α3角度大于70°，则硅料在净化段202上下滑速度较快，硅粉还没来得及被吹掉就已经下落至复投筒 300内，若小于40°，则硅料下滑较慢，容易堆积在通槽2021内，使得硅粉被埋压，不能完全被净化掉。倒梯形通槽2021的侧面与底面的夹角α4 为15-20°，使得上端口开口范围较大，不仅有利于筛分段201的上下振动的活动，扩大筛分段201的振动范围，而且因硅料从筛分段201被振动向净化段202移动时会扩大硅料向下散落的范围，倒梯形结构的设置更易于硅料在通槽202上滑动，同时，更有利于侧面的空气进入通槽202内部进行聚集，使得气流具有向心性，在通空气时，使得空气吹动硅粉向中部聚集，气流也向中部聚集，两侧相互对流的空气流以及从底部向上的空气流使硅料表面的硅粉更易清除向上翻升，而在净化段202正上端的除尘机构500的负压风机 501可进一步加速对硅粉和碎硅料的抽吸。在净化段202的上端口2023处设有弹性垫203，弹性垫203优选为橡胶垫，这是因为筛分段201为上下振动，相应的延长槽带动硅料也一起上下振动，弹性垫203的设置可减少上下活动的下端口2013对上端口2023的振动，起到减振作用。

进一步的，振动结构400包括两组对位设置的竖直振动组件404，如图 11所示，或一侧为竖直振动组件404、一侧为铰接活动组件405，如图12 所示。具体地，箱本体100内部下方设有隔板103，在隔板103远离出料口 102的一侧设有一固定台，该固定台包括四个支柱401和设置在支柱401顶端的固定板402，支柱401的下端固定在隔板103的上端面上，竖直振动组件404和/或铰接活动组件405设置在固定台上端面上。

进一步的，如图11，竖直振动组件404包括振动电机4041、与振动电机4041的输出端连接的偏心轮4042、与偏心轮4042连接的竖直连杆4043 以及与竖直连杆4043连接的曲杆4044，曲杆4044的另一端与底板403连接，底板403固定设置在筛分段201中主槽段的底部，偏心轮4042与竖直连杆 4043的连接处远离偏心轮4042的圆心。振动电机4041对筛分段201进行竖直上下振动，两侧端的设置可加强筛分段201振动的稳定性，而且竖直上下的振动更有益于硅料的筛分，使得碎硅料屑通过上下连续性振动向下随自身重力下落，对于颗粒较大的硅料会向下沿倾斜面移动，提高硅料之间的空隙，进而可增加碎硅料屑从第一通孔2012穿过的空间，提高碎硅料屑的筛分效果；而水平振动会加强硅料与硅料之间的撞击，增加碎硅料屑的数量，不利于硅料筛分，降低碎硅料屑的筛分效果。

进一步的，如图12所示，振动结构400右侧的竖直振动组件404被铰接活动组件405所代替，铰接活动组件405包括固定连杆4051，固定连杆4051的一端固定设置在固定板402的上端面，另一端通过铰接件4052与底板403铰接，铰接件403可以为合页或其它铰接连接件，即，筛分段201的上端部与固定连杆4051可活动旋转连接，筛分段201的下端部受竖直振动组件404进行上下振动，这一结构亦可以对筛分段201进行上下振动，完成对硅料中碎硅料屑的筛分，而且该结构更易于安装，拆卸，且结构简单。同时这一结构的设置，可增加位于竖直振动组件404与铰接活动组件405之间的面积，有利于在筛分段201的下方放置一收集结构204，对被筛分出的碎硅料屑进行收集。

具体地，如图1所示，收集结构204位于筛分段201中第一通孔2012 的正下方，且收集结构204固定放置在固定台上端面上，也即是放置在固定板204的上端面上。收集结构204位于竖直振动组件404之间或位于竖直振动组件404与铰接活动组件405之间，收集结构204为一凹槽桶或凹槽盆均可，无论是圆型或方型或多边形结构，只要能收集碎硅料屑就行，在此不做具体限制。

进一步的，如图1所示，在净化段202的正上方设置的除尘结构500，包括负压电机501和除尘腔502，除尘腔502的入口与箱本体100连通，除尘腔502的出口与负压电机501的入口连通，在除尘腔502中设有两层过滤网503，如图13所示。在装料过程中，振动机构400对筛分段201的硅料进行振动，硅料的振动及硅料之间的撞击会产生一些硅粉，吹扫结构600对净化段202经第二通孔2022形成向上的空气流，对净化段202内的硅粉进行吹扫，同时，负压电机501对箱本体100进行抽风使箱本体100内形成负压的气流，在负压气流的作用下，筛分段201和净化段202中的硅粉分别通过筛分段201和净化段202上开口的端面一同被吸入除尘腔502中，硅粉经两级过滤层503过滤后被完全贴敷在过滤层503上，净化后的气体再经负压电机501排出空气中，环保且安全，亦可回收被收集的硅粉。

进一步的，吹扫结构600包括空压机601、过滤腔602和净化仓603，空压机601的入口与箱本体100的外部空气连通，空压机601的出口与过滤腔602的入口连通，过滤腔602的出口与净化仓603的入口连通，在过滤腔 602内部设有过滤棉(图省略)，净化仓603的结构与净化段202的横截面结构一致，如图14所示，净化仓603绕设在净化段202的外侧半包封闭设置，从外部抽进的空气经过滤棉过滤后再经净化仓603送入净化段202内，可以实时对净化段202内的硅粉进行吹扫，将粘附在硅料上的硅粉进行吹散，被吹散的硅粉在负压气流的作用下，被吸入除尘腔502，进而完成硅料的净化，保证进入复投筒300内硅料的纯净度。

在本实施例中，所有与硅料接触的部分均为非金属材料制成，防止对硅料出现二次污染，本申请不对非金属材料做具体限制，在此不再详述。复投筒300倾斜放置在装料小车中，且复投筒的入料口与出料口102对位设置，装料小车为现有技术，在此省略。

本实施例的工作过程：

硅料从入料口101进入筛分段201内经振动机构400竖直方向振动后，筛除掉硅料中的无用的碎硅料屑；分筛后的硅料随后进入净化段202内，吹扫结构600内的气流对净化段202内的硅粉末、粘附在硅料颗粒表面的硅粉以及硅料之间的碰撞所产生的硅粉进行直吹清扫，同时除尘结构500中的负压风机501抽风使箱本体100内形成负压的气流从筛分段201和净化段202 的开口方向吸入，将箱本体100内所有硅粉均被吸入除尘腔502内进行过滤而后排出，剩余洁净的硅料经出料口102进入复投筒800内。

本实用新型具有的优点和积极效果是：

采用本实用新型设计的自动装料装置，结构设计合理，自动化程度高，不仅可以自动筛分掉硅料中多余的碎硅料屑，而且还可以去除硅料中的硅粉，保证进入复投筒内硅料的纯度和洁净度，为后续直拉单晶硅成晶率奠定基础，保证产品质量；同时，自动化装料不仅提高了生产效率，而且也避免了人为漏检或误检的操作，保证了硅料品质，降低了生产成本。

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种直拉单晶硅复投筒用自动装料装置，其特征在于，包括箱本体，在所述箱本体外壁设有入料口和出料口，在所述箱本体内设有装料结构，所述装料结构包括均为倾斜设置的筛分段和净化段，所述入料口与所述筛分段上端口连通，所述筛分段下端口与所述净化段上端口连通，所述净化段下端口与所述出料口连通，所述筛分段下端口内嵌于所述净化段上端口，且在所述筛分段下端口与所述净化段上端口之间设有弹性垫；所述筛分段倾斜角为5-20°，所述净化段倾斜角为40-70°；所述筛分段设有若干第一通孔，所述净化段设有若干第二通孔，所述第一通孔直径大于所述第二通孔直径；所述筛分段下方设有振动结构，所述净化段上方设有除尘结构，所述除尘结构设于所述箱本体顶部外侧，所述净化段下方设有吹扫结构，所述振动结构和所述吹扫结构均设于所述箱本体内部。

2.根据权利要求1所述的一种直拉单晶硅复投筒用自动装料装置，其特征在于，所述第一通孔设于所述筛分段底部，所述第一通孔直径为3-5mm。

3.根据权利要求1或2所述的一种直拉单晶硅复投筒用自动装料装置，其特征在于，所述第二通孔设于所述净化段底部和侧面，所述第二通孔直径为1-2mm。

4.根据权利要求3所述的一种直拉单晶硅复投筒用自动装料装置，其特征在于，所述筛分段横截面为单侧开口的凹槽型结构；所述净化段横截面为倒梯形结构且大端面朝上开口设置。

5.根据权利要求1-2、4任一项所述的一种直拉单晶硅复投筒用自动装料装置，其特征在于，所述振动结构包括竖直振动组件和/或铰接活动组件。

6.根据权利要求5所述的一种直拉单晶硅复投筒用自动装料装置，其特征在于，所述竖直振动组件包括振动电机、与所述振动电机输出端连接的偏心轮、与所述偏心轮连接的竖直连杆以及与所述竖直连杆连接的曲杆，所述偏心轮与所述竖直连杆的连接处远离所述偏心轮的圆心。

7.根据权利要求5所述的一种直拉单晶硅复投筒用自动装料装置，其特征在于，所述铰接活动组件包括固定连杆，所述固定连杆一端固定设置在位于所述箱本体内的固定板上，另一端通过铰接件与位于所述筛分段下端面的底板铰接。

8.根据权利要求6或7所述的一种直拉单晶硅复投筒用自动装料装置，其特征在于，在所述筛分段下方还设有收集结构，所述收集结构位于所述竖直振动组件和/或所述铰接活动组件之间。

9.根据权利要求8所述的一种直拉单晶硅复投筒用自动装料装置，其特征在于，所述除尘结构包括负压电机和除尘腔，所述除尘腔的入口与所述箱本体连通，所述除尘腔的出口与所述负压电机的入口连通。

10.根据权利要求9所述的一种直拉单晶硅复投筒用自动装料装置，其特征在于，所述吹扫结构包括空压机、过滤腔和净化仓，所述空压机的入口与所述箱本体外部空气连通，所述空压机的出口与所述过滤腔的入口连通，所述过滤腔的出口与所述净化仓的入口连通，所述净化仓绕设于所述净化段设置。

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