CN219526864U - 一种直拉单晶炉冷却装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于直拉单晶炉冷却装置技术领域，具体的说是一种直拉单晶炉冷却装置，包括作用锅体；所述作用锅体上安装有冷却装置；所述作用锅体的板身内部环绕开设有螺旋流动管道；所述竖向管的底部固接有进水管；所述进水管的截面外部安装有测温计；所述进水管的另一端安装有加热器；所述加热器安装有进水管的一侧面上安装有弧形连接管；所述出水管的另一端端部安装有冷却箱；所述作用锅盖上安装有防堵塞装置；所述作用管的内部开设有进料腔；所述伸缩轴的端部安装有推板；通过冷却装置与防堵塞装置的共同作用，不仅做到了通过调节冷却水的起始所用温度来控制炉内梯度性的降温变化，也避免了硅颗粒在进料口堆积而造成堵塞的现象。

Description

一种直拉单晶炉冷却装置

技术领域

本实用新型涉及直拉单晶炉冷却装置技术领域，具体是一种直拉单晶炉冷却装置。

背景技术

单晶硅作为一种比较活泼的非金属元素晶体，是晶体材料的重要组成部分，常用于光伏与半导体行业制备硅片，硅片的制备首先需要实现由多晶硅到单晶硅的转变，主要是将多晶硅由固态加热转化为熔融态，再由熔融态硅重新结晶转化为单晶硅固态的过程，现有技术中，主要是采用直拉法来完成上述过程，且在进行拉伸的过程中，则需要冷却装置进行辅助作用；

现有的直拉单晶炉冷却装置由转动轴、坩埚、石墨热屏、籽晶、冷却装置等结构组成，通过将籽晶的一端放入坩埚内的熔融硅中，并利用转动轴转动坩埚，熔融硅被逐步直拉成型，保证了直拉法生产单晶硅的工作的顺利进行；

在现在的直拉单晶硅工艺中，一般是通过控制冷却水的流速来实现对直拉工艺的降温效果，但是，冷却水在作用的过程中会逐步升温，简单的控制水流无法保证炉内温度均衡或梯度性的降温，无法做到可控的冷却效率的梯度变化，对单晶硅的定形造成一定的影响，影响单晶硅硅锭的成型效果，另外，使得在持续的加料过程中，由于反应炉腔为高温环境，硅料中细碎的粉末容易粘附到进料管的管壁上，高温下融化的硅液会进一步粘结流通的硅颗粒，从而导致下料管管道堵塞，管路堵塞会导致整个生产系统不能再连续加料，只能终止运行，造成工艺时间增长，原料产生浪费的现象；因此，针对上述问题提出一种直拉单晶炉冷却装置。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，解决直拉单晶炉冷却装置现存的一些问题，本实用新型提出一种直拉单晶炉冷却装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：本实用新型所述的一种直拉单晶炉冷却装置，包括作用锅体；所述作用锅体的顶部安装有作用锅盖；所述作用锅体的内部开设有拉伸腔；所述作用锅体上安装有冷却装置；所述冷却装置包括螺旋流动管道；所述作用锅体的板身内部环绕开设有螺旋流动管道；所述作用锅体的一侧弧面上安装有竖向管；所述竖向管的顶部与螺旋流动管道连接贯通；所述竖向管的底部固接有进水管；

所述进水管的截面外部靠近竖向管的一端套设安装有增压阀；所述进水管的截面外部安装有测温计；所述进水管的另一端安装有加热器；所述加热器安装有进水管的一侧面上安装有弧形连接管；所述作用锅体外侧弧面上偏下的位置安装有出水管；所述出水管的截面外部套设安装有抽水泵；所述出水管的另一端端部安装有冷却箱；所述冷却箱安装有出水管的侧面上与弧形连接管的另一端连接；实现了炉内温度的有效降温效果，使得直拉工艺能够顺利进行。

优选的，所述冷却箱的内部开设有冷却腔；所述冷却腔的内部设置有U型管；所述U型管的一端与出水管连接贯通；所述U型管的另一端与弧形连接管连接贯通；所述冷却箱内部盛满静置有液态惰性气体；实现了对作用后的冷却水进行降温的作用。

优选的，所述拉伸腔的内壁底部转动安装有转动轴；所述转动轴的顶部固接有坩埚；所述坩埚的内部装盛有液态熔融硅；所述拉伸腔的内壁偏上的位置安装有石墨热屏；所述坩埚顶部设置有籽晶；实现了将熔融硅直拉呈单晶硅的效果。

优选的，所述作用锅盖上安装有防堵塞装置；所述防堵塞装置包括作用管；所述作用锅盖上开设有进料口；所述进料口中安装有作用管；所述作用管的内部开设有进料腔；所述作用管的外侧弧面偏上的位置安装有进料管；所述进料管与进料腔贯通；实现了顺利进料的效果。

优选的，所述作用管的顶部端面上安装有液压缸；所述液压缸上安装有伸缩轴；所述伸缩轴的端部穿过作用管的顶板插入进料腔；所述伸缩轴的端部安装有推板；避免了进料管堵塞的现象。

优选的，所述伸缩轴的运动轨迹长度大于进料腔的长度；所述推板在未作用时贴合进料腔的内壁顶部，且此时的状态不与进料管的底部连接口相交；使得进料腔能够顺利运作。

本实用新型的有益之处在于：

1.本实用新型通过冷却装置的结构设计,籽晶底部插入坩埚内的熔融硅中，转动轴带动坩埚转动，使得熔融硅被直拉成型，随后，通过开启加热器，并观察测温计来判断冷却水的温度，在冷却水达到要求的温度时，打开增压阀，使得冷却水通过竖向管进入螺旋流动管道，冷却水从作用锅体的上部流向底部并发挥降温作用，在作用的过程汇中，冷却水的温度逐步升高，使得拉伸腔内部顶部的温度，低于底部的温度，做到了通过调节冷却水的起始所用温度来控制炉内梯度性的降温变化，使得降温效果达到最佳状态，提高了单晶硅硅锭的成型效果。

2.本实用新型通过防堵塞装置的结构设计,在通过进料管进行加料后，打开液压缸，伸缩轴作用，带动推板沿进料腔来回运动，实现了将进料腔残留的硅颗粒推入反应炉内，避免了硅颗粒在进料口堆积而造成堵塞的现象。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为整体第一等轴测结构示意图；

图2为作用锅体剖面结构示意图；

图3为冷却箱剖面结构示意图；

图4为防堵塞装置剖面结构示意图；

图5为整体第二等轴测的结构示意图。

图中：1、作用锅体；2、作用锅盖；3、拉伸腔；401、螺旋流动管道；402、进水管；403、增压阀；404、测温计；405、加热器；406、弧形连接管；407、冷却箱；408、出水管；409、抽水泵；410、冷却腔；411、U型管；412、竖向管；501、作用管；502、进料腔；503、液压缸；504、伸缩轴；505、推板；506、进料管；6、转动轴；7、坩埚；8、石墨热屏；9、籽晶；10、固定框。

实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-3所示，一种直拉单晶炉冷却装置，包括作用锅体1；作用锅体1的顶部安装有作用锅盖2；作用锅体1的内部开设有拉伸腔3；作用锅体1上安装有冷却装置；冷却装置包括螺旋流动管道401；作用锅体1的板身内部环绕开设有螺旋流动管道401；作用锅体1的一侧弧面上安装有竖向管412；竖向管412的顶部与螺旋流动管道401连接贯通；竖向管412的底部固接有进水管402；

进水管402的截面外部靠近竖向管412的一端套设安装有增压阀403；进水管402的截面外部安装有测温计404；进水管402的另一端安装有加热器405；加热器405安装有进水管402的一侧面上安装有弧形连接管406；作用锅体1外侧弧面上偏下的位置安装有出水管408；出水管408的截面外部套设安装有抽水泵409；出水管408的另一端端部安装有冷却箱407；冷却箱407安装有出水管408的侧面上与弧形连接管406的另一端连接；冷却箱407的内部开设有冷却腔410；冷却腔410的内部设置有U型管411；U型管411的一端与出水管408连接贯通；U型管411的另一端与弧形连接管406连接贯通；冷却箱407内部盛满静置有液态惰性气体；拉伸腔3的内壁底部转动安装有转动轴6；转动轴6的顶部固接有坩埚7；坩埚7的内部装盛有液态熔融硅；拉伸腔3的内壁偏上的位置安装有石墨热屏8；坩埚7顶部设置有籽晶9；工作时，单晶硅作为一种比较活泼的非金属元素晶体，是晶体材料的重要组成部分，常用于光伏与半导体行业制备硅片，硅片的制备首先需要实现由多晶硅到单晶硅的转变，主要是将多晶硅由固态加热转化为熔融态，再由熔融态硅重新结晶转化为单晶硅固态的过程，现有技术中，主要是采用直拉法来完成上述过程，且在进行拉伸的过程中，则需要冷却装置进行辅助作用，在现在的直拉单晶硅工艺中，一般是通过控制冷却水的流速来实现对直拉工艺的降温效果，但是，冷却水在作用的过程中会逐步升温，简单的控制水流无法保证炉内温度均衡或梯度性的降温，无法做到可控的冷却效率的梯度变化，对单晶硅的定形造成一定的影响，影响单晶硅硅锭的成型效果，本申请则通过冷却装置进行作用，籽晶9底部插入坩埚7内的熔融硅中，转动轴6带动坩埚7转动，使得熔融硅被直拉成型，随后，通过开启加热器405，并观察测温计404来判断冷却水的温度，在冷却水达到要求的温度时，打开增压阀403，使得冷却水通过竖向管412进入螺旋流动管道401，冷却水从作用锅体1的上部流向底部并发挥降温作用，在作用的过程汇中，冷却水的温度逐步升高，使得拉伸腔3内部顶部的温度，低于底部的温度，做到了通过调节冷却水的起始所用温度来控制炉内梯度性的降温变化，使得降温效果达到最佳状态，提高了单晶硅硅锭的成型效果，且作用后的冷却水经抽水泵409作用，由出水管408进入冷却箱407，在U型管411与液态惰性气体的共同配合下，实现了冷却水的快速降温，随后冷却水经过弧形连接管406进入加热器405，做到了冷却水的循环利用。

请参阅图4所示，作用锅盖2上安装有防堵塞装置；防堵塞装置包括作用管501；作用锅盖2上开设有进料口；进料口中安装有作用管501；作用管501的内部开设有进料腔502；作用管501的外侧弧面偏上的位置安装有进料管506；进料管506与进料腔502贯通；作用管501的顶部端面上安装有液压缸503；液压缸503上安装有伸缩轴504；伸缩轴504的端部穿过作用管501的顶板插入进料腔502；伸缩轴504的端部安装有推板505；伸缩轴504的运动轨迹长度大于进料腔502的长度；推板505在未作用时贴合进料腔502的内壁顶部，且此时的状态不与进料管506的底部连接口相交；工作时，使得在持续的加料过程中，由于反应炉腔为高温环境，硅料中细碎的粉末容易粘附到下料管的管壁上，高温下融化的硅液会进一步粘结流通的硅颗粒，从而导致下料管管道堵塞，管路堵塞会导致整个生产系统不能再连续加料，只能终止运行，造成工艺时间增长，原料产生浪费的现象，本申请则通过防堵塞装置进行作用，在通过进料管506进行加料后，打开液压缸503，伸缩轴504作用，带动推板505沿进料腔502来回运动，实现了将进料腔502残留的硅颗粒推入反应炉内，避免了硅颗粒在进料口堆积而造成堵塞的现象。

请参阅图5所示，对比实施例一，作为本实用新型的另一种实施方式，在增压阀403的外部加设固定框10；工作时，可保证增压阀403在作用时能够拥有更加稳定的工作状态。

工作原理：单晶硅作为一种比较活泼的非金属元素晶体，是晶体材料的重要组成部分，常用于光伏与半导体行业制备硅片，硅片的制备首先需要实现由多晶硅到单晶硅的转变，主要是将多晶硅由固态加热转化为熔融态，再由熔融态硅重新结晶转化为单晶硅固态的过程，现有技术中，主要是采用直拉法来完成上述过程，且在进行拉伸的过程中，则需要冷却装置进行辅助作用，在现在的直拉单晶硅工艺中，一般是通过控制冷却水的流速来实现对直拉工艺的降温效果，但是，冷却水在作用的过程中会逐步升温，简单的控制水流无法保证炉内温度均衡或梯度性的降温，无法做到可控的冷却效率的梯度变化，对单晶硅的定形造成一定的影响，影响单晶硅硅锭的成型效果，本申请则通过冷却装置进行作用，籽晶9底部插入坩埚7内的熔融硅中，转动轴6带动坩埚7转动，使得熔融硅被直拉成型，随后，通过开启加热器405，并观察测温计404来判断冷却水的温度，在冷却水达到要求的温度时，打开增压阀403，使得冷却水通过竖向管412进入螺旋流动管道401，冷却水从作用锅体1的上部流向底部并发挥降温作用，在作用的过程汇中，冷却水的温度逐步升高，使得拉伸腔3内部顶部的温度，低于底部的温度，做到了通过调节冷却水的起始所用温度来控制炉内梯度性的降温变化，使得降温效果达到最佳状态，提高了单晶硅硅锭的成型效果，且作用后的冷却水经抽水泵409作用，由出水管408进入冷却箱407，在U型管411与液态惰性气体的共同配合下，实现了冷却水的快速降温，随后冷却水经过弧形连接管406进入加热器405，做到了冷却水的循环利用；另外，使得在持续的加料过程中，由于反应炉腔为高温环境，硅料中细碎的粉末容易粘附到下料管的管壁上，高温下融化的硅液会进一步粘结流通的硅颗粒，从而导致下料管管道堵塞，管路堵塞会导致整个生产系统不能再连续加料，只能终止运行，造成工艺时间增长，原料产生浪费的现象，本申请则通过防堵塞装置进行作用，在通过进料管506进行加料后，打开液压缸503，伸缩轴504作用，带动推板505沿进料腔502来回运动，实现了将进料腔502残留的硅颗粒推入反应炉内，避免了硅颗粒在进料口堆积而造成堵塞的现象。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。

Claims (6)

1.一种直拉单晶炉冷却装置，包括作用锅体（1）；所述作用锅体（1）的顶部安装有作用锅盖（2）；所述作用锅体（1）的内部开设有拉伸腔（3）；所述作用锅体（1）上安装有冷却装置；其特征在于：所述冷却装置包括螺旋流动管道（401）；所述作用锅体（1）的板身内部环绕开设有螺旋流动管道（401）；所述作用锅体（1）的一侧弧面上安装有竖向管（412）；所述竖向管（412）的顶部与螺旋流动管道（401）连接贯通；所述竖向管（412）的底部固接有进水管（402）；

所述进水管（402）的截面外部靠近竖向管（412）的一端套设安装有增压阀（403）；所述进水管（402）的截面外部安装有测温计（404）；所述进水管（402）的另一端安装有加热器（405）；所述加热器（405）安装有进水管（402）的一侧面上安装有弧形连接管（406）；所述作用锅体（1）外侧弧面上偏下的位置安装有出水管（408）；所述出水管（408）的截面外部套设安装有抽水泵（409）；所述出水管（408）的另一端端部安装有冷却箱（407）；所述冷却箱（407）安装有出水管（408）的侧面上与弧形连接管（406）的另一端连接。

2.根据权利要求1所述的一种直拉单晶炉冷却装置，其特征在于：所述冷却箱（407）的内部开设有冷却腔（410）；所述冷却腔（410）的内部设置有U型管（411）；所述U型管（411）的一端与出水管（408）连接贯通；所述U型管（411）的另一端与弧形连接管（406）连接贯通；所述冷却箱（407）内部盛满静置有液态惰性气体。

3.根据权利要求2所述的一种直拉单晶炉冷却装置，其特征在于：所述拉伸腔（3）的内壁底部转动安装有转动轴（6）；所述转动轴（6）的顶部固接有坩埚（7）；所述坩埚（7）的内部装盛有液态熔融硅；所述拉伸腔（3）的内壁偏上的位置安装有石墨热屏（8）；所述坩埚（7）顶部设置有籽晶（9）。

4.根据权利要求3所述的一种直拉单晶炉冷却装置，其特征在于：所述作用锅盖（2）上安装有防堵塞装置；所述防堵塞装置包括作用管（501）；所述作用锅盖（2）上开设有进料口；所述进料口中安装有作用管（501）；所述作用管（501）的内部开设有进料腔（502）；所述作用管（501）的外侧弧面偏上的位置安装有进料管（506）；所述进料管（506）与进料腔（502）贯通。

5.根据权利要求4所述的一种直拉单晶炉冷却装置，其特征在于：所述作用管（501）的顶部端面上安装有液压缸（503）；所述液压缸（503）上安装有伸缩轴（504）；所述伸缩轴（504）的端部穿过作用管（501）的顶板插入进料腔（502）；所述伸缩轴（504）的端部安装有推板（505）。

6.根据权利要求5所述的一种直拉单晶炉冷却装置，其特征在于：所述伸缩轴（504）的运动轨迹长度大于进料腔（502）的长度；所述推板（505）在未作用时贴合进料腔（502）的内壁顶部，且此时的状态不与进料管（506）的底部连接口相交。