CN220503265U - 排气导流筒及具有其的单晶炉 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种排气导流筒及具有其的单晶炉，其中，排气导流筒，包括：连接筒体和导流结构，导流结构与连接筒体形成多个流体通道，各流体通道相互连通。导流结构改变单晶炉内排气口处的气流速度，通过导流结构将流体通道改变为多个，流体进入流体通道后因为流体通过的截面面积减小，导致流体加速通过流体通道，并且经过导流结构的分流作用，使得排气导流筒内单位时间通过的挥发物的速度更快，不易形成堆积，并且单个流体通道内的挥发物数量有限，不易形成堆积，有效地避免了堵塞。本申请有效地解决了现有技术中的单晶炉排气孔容易堵塞，导致单晶炉提前停炉，影响产品的生产效率的问题。

Description

排气导流筒及具有其的单晶炉

技术领域

本申请涉及单晶炉部件的技术领域，尤其涉及一种排气导流筒及具有其的单晶炉。

背景技术

单晶炉是一种在惰性气体(氮气、氦气为主)环境中，用石墨加热器将多晶硅等多晶材料熔化，用直拉法生长无错位单晶的设备。当前单晶生长热场主要采用的是等静压石墨、碳复合材料、石墨软毡、石墨固毡等材质的部件，受单晶硅棒生长条件影响，单晶炉内热场反应所需温度最高在1450℃以上，这就导致前述各类材质部件在高温下会热腐蚀，甚至直接挥发飘散在炉内。并且硅料内同样包含大量杂质，当硅料高温熔化后，所含杂质高温挥发会溢出硅液，而当前拉直法制备单晶需重复多次加料，这就导致单晶炉内杂质挥发物只增不减。

为保证单晶生长环境，单晶炉的真空系统会持续抽取单晶炉内的挥发物。单晶炉的高温工作时长长达四百小时以上，即需要抽取挥发物的时长也至少达到四百小时以上。而排气孔处的温度仅有70°至90°左右，远低于单晶炉内的温度，所以挥发物经过排气孔时，会在温度下降的情况下，在排气孔处形成凝结、粘结并积蓄在一起，当单晶炉运行时间超过三百小时以后，积蓄较多的杂质会堵塞排气孔，排气孔堵塞就导致单晶炉内压力上升，单晶无法正常生产，单晶炉的安全性降低，迫使提前停炉，导致产量降低、单耗增加的情况出现。

实用新型内容

本申请提供了一种排气导流筒及具有其的单晶炉，以解决现有技术中的单晶炉排气孔容易堵塞，导致单晶炉提前停炉，影响产品的生产效率的问题。

第一方面，本申请提供了一种排气导流筒，设置于单晶炉的排气口处，包括：连接筒体和导流结构，其中，所述连接筒体的筒壁直径与所述排气口的直径相等；所述导流结构与所述连接筒体的内壁固定连接，所述导流结构与所述连接筒体形成多个流体通道，各所述流体通道相互连通。

根据本申请的一些实施例，所述导流结构包括多个导流件，各所述导流件均与所述连接筒体的内壁固定连接，各所述导流件相离地设置。

根据本申请的一些实施例，所述导流件为片状结构，沿所述连接筒体的轴线方向，所述导流件环绕所述连接筒体的轴线旋转，形成螺旋结构。

根据本申请的一些实施例，各所述导流件均环绕所述连接筒体的轴线旋转360°。

根据本申请的一些实施例，各所述导流件的宽度与厚度均相等，各所述导流件的第一端均设置在所述连接筒体第一端所处的平面内，各所述导流件的第二端均设置在所述连接筒体第一端所处的平面内。

根据本申请的一些实施例，所述导流件为两个，沿垂直于所述连接筒体轴线上任意位置的截面，该截面上的所述导流件位于同一直线上，且分别沿远离所述连接筒体轴线的方向延伸。

根据本申请的一些实施例，所述连接筒体与所述导流结构均采用耐蚀合金材料制成。

根据本申请的一些实施例，所述连接筒体的内壁与所述导流结构上均设置有防粘连层。

根据本申请的一些实施例，所述连接筒体为圆管、弯管或者方管中的一种或多种。

第二方面，本申请提供了一种单晶炉，其特征在于，所述单晶炉包括排气口和排气道流筒，所述排气导流筒为上述的排气导流筒，所述排气导流筒穿设在所述排气口内。

本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本申请实施例提供的一种排气导流筒及具有其的单晶炉，其中，排气导流筒，设置于单晶炉的排气口处，包括：连接筒体和导流结构，其中，连接筒体的筒壁直径与排气口的直径相等；导流结构与连接筒体的内壁固定连接，导流结构与连接筒体形成多个流体通道，各流体通道相互连通。导流结构改变单晶炉内排气口处的气流速度，通过导流结构将流体通道改变为多个，流体进入流体通道后因为流体通过的截面面积减小，导致流体加速通过流体通道，并且经过导流结构的分流作用，使得排气导流筒内单位时间通过的挥发物的速度更快，不易形成堆积，并且单个流体通道内的挥发物数量有限，不易形成堆积，有效地避免了堵塞。本申请有效地解决了现有技术中的单晶炉排气孔容易堵塞，导致单晶炉提前停炉，影响产品的生产效率的问题。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

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，对于本领域普通技术人员而言，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他的附图。

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1示出了本申请实施例提供的一种排气导流筒的内部结构示意图；

图2示出了图1排气导流筒的俯视示意图；

图3示出了图1排气导流筒的主视示意图；

图4示出了图1排气导流筒的仰视示意图。

其中，上述附图包含如下的附图标记：

10、连接筒体；11、安装法兰；12、连接筒壁；20、导流结构；21、导流件；30、流体通道。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的相对位置关系或运动情况，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”、“前”、“后”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置发生了位置翻转或者姿态变化或者运动状态变化，那么这些方向性的指示也相应的随着变化，例如：描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。

需要说明的是，现有技术中所采用的排气孔，其缺点如下：当流体携带的高温挥发物经过此处会遇冷粘结、蓄积，导致排气孔堵塞无法正常排气。流体经过排气孔只有一个流向，排气孔内的流体属于稳态，不会出现混流，且该流向导致高温挥发物直接冲击冷区，温度骤冷导致遇冷蓄积堵塞；排气孔孔径过大，流体通过后的流速相对较低，流体所携带的挥发物流经排气孔速度低，易蓄集；单晶炉高温区与排气孔冷区过渡区温差大，气流经过此处会产生涡流，气流携带挥发物无法一次排出，涡流导致反复冲刷易蓄积点。

如图1至图4所示，第一方面，本申请实施例提供了一种排气导流筒，设置于单晶炉的排气口处，包括：连接筒体10和导流结构20，连接筒体10的筒壁直径与排气口的直径相等；导流结构20与连接筒体10的内壁固定连接，导流结构20与连接筒体10形成多个流体通道30，各流体通道30相互连通。导流结构20改变单晶炉内排气口处的气流速度，通过导流结构20将流体通道30改变为多个，流体进入流体通道30后因为流体通过的截面面积减小，导致流体加速通过流体通道30，并且经过导流结构20的分流作用，使得排气导流筒内单位时间通过的挥发物的速度更快，不易形成堆积，并且单个流体通道30内的挥发物数量有限，不易形成堆积，有效地避免了堵塞。本申请有效地解决了现有技术中的单晶炉排气孔容易堵塞，导致单晶炉提前停炉，影响产品的生产效率的问题。本申请目的在于解决单晶炉排气孔挥发物蓄积堵塞的问题；并能够实现排气导流筒对单晶炉排气孔处气流及挥发物加压加速通过，解决遇冷蓄积、涡流冲击异常现场。最终能够保证长时间运行的单晶炉不会出现排气孔堵塞的问题，进而保证了单晶炉的运行状态稳定。

需要说明的是，相互连通的各流体通道30使得同一截面不同位置的气流不完全相同，这就导致挥发物在排气导流筒内流速不完全相同，即相邻流道内的挥发物会因为气流产生的气压不同，从而会导致挥发物从气压高的流体通道30进入气压低的流体通道30内，但是由于排气导流筒的整体长度相对较短，挥发物不会彻底混合，就导致混流的情况出现，混流的出现进一步地避免了挥发物的积蓄，随后向外排出，进一步地避免了排气口的堵塞。

如图1至图4所示，在本实施例的技术方案中，导流结构20包括多个导流件21，各导流件21均与连接筒体10的内壁固定连接，各导流件21相离地设置。多个导流件21的设置并且导流件21之间并不接触，能够在多个导流件21形成多个流体通道30，并且由于相离的设置，会形成不同的流体通道30，不同的流体通道30内的流体流速不相同，在较短的距离内能够增加流体加速混合排出的效果，进而避免了长时间接触冷区，进而形成挥发物继续堵塞。

如图1至图4所示，在本实施例的技术方案中，导流件21为片状结构，沿连接筒体10的轴线方向，导流件21环绕连接筒体10的轴线旋转，形成螺旋结构。片状结构不会占用连接筒体10内部较大的体积和面积，即不会改变流体通道30的整体面积和体积，这样的设置更利于流体的通过。螺旋结构的设置使得流体的流向更具有规律性，并且能够改变流体的流动方向，这样能够避免流体单一的流向，导致在某一位置处大量的沉积挥发物，最终导致堵塞的情况。并且多个导流件21均为螺旋结构时，流体通道30内的流体会形成涡流加速，流动速度更快，且流体会向靠近连接筒体10的方向靠近，这样能够将挥发物通过流体压力，甩到连接筒体10内壁上，进而不会直接沉积在某一位置，更不会出现蓄积堵塞的现象。

如图1至图4所示，在本实施例的技术方案中，各导流件21均环绕连接筒体10的轴线旋转360°。这样的设置使得连接筒体10的气流最多环绕连接筒体10的轴线转动360°不会多也不会少，进而能够均匀的排出，并且这样的设置使得流体加速的程度控制在合适的范围内，不会因为过于加速导致温度骤冷的出现，也不会因为加速过少，导致流体的停留时间过多，进而导致沉积的出现。

如图1至图4所示，在本实施例的技术方案中，各导流件21的宽度与厚度均相等，各导流件21的第一端均设置在连接筒体10第一端所处的平面内，各导流件21的第二端均设置在连接筒体10第一端所处的平面内。上述设置使得流体进入连接筒体10内的流动方向一直在改变，不会出现某一位置流体方向不改变的情况，这样能够使得流体一直处于不平衡的作用力，即至少受力作用的方向持续改变，这样能够有效地避免流体内的挥发物因为受力均匀导致的流体沉积问题。

如图1至图4所示，在本实施例的技术方案中，导流件21为两个，沿垂直于连接筒体10轴线上任意位置的截面，该截面上的导流件21位于同一直线上，且分别沿远离连接筒体10轴线的方向延伸。这样的设置将连接筒体10内的区域划分成三份，即第一个导流件21与第二个导流件21将外侧区域间隔为两个区域，两个区域相互隔离，两个区域所围成的回转体中间形成一个柱形的流体通道30，即流体进入连接筒体10后分成三部分进行传送，其中两部分流体通过两个螺旋形的流体通道30加速排出，中间流体通道30的流体速度较慢，两者之间形成压差，在连通的状态下，部分中间流体通道30的流体会进入中间流体通道30两侧的流体通道30内，一方面中间流体通道30内的流体体积会减小，会导致气流产生混流，两侧流体通道30内的流体体积会增大，也会出现混流，混流的情况出现导致流体内的挥发物会相互撞击，造成挥发物的扩散，即挥发物不会停留在某一位置，进而连接筒体10内不会出现蓄积的情况。需要说明的是，三个流体通道30的末端位置，两侧的流体通道30内的气流由于惯性的作用会沿远离轴线方向排出，而中间流体通道30的流向不会发生改变，即流体通过连接筒体10后不会出现相互干渉的情况，进而不会在连接筒体10的末端出现蓄积的情况。

如图1至图4所示，在本实施例的技术方案中，连接筒体10与导流结构20均采用耐蚀合金材料制成。采用耐蚀合金材料的设置能够应对流体的较高温度，材料强度满足要求，不会出现腐蚀的情况。具体连接筒体10与导流结构20可以采用304不锈钢制成，304不锈钢不仅可以耐腐蚀，还可以承受较高的流体压力，并且304不锈钢熔点在1400℃至1450℃之间，流体来到连接筒体10的时间远小于上述温度，所以304不锈钢熔点能够有效地耐高温，并且304不锈钢的导热性能相对较好，也能一定程度上降低挥发物蓄积的现象。

如图1至图4所示，在本实施例的技术方案中，连接筒体10的内壁与导流结构20上均设置有防粘连层。防粘连层的设置主要用于避免挥发物的粘连，使得挥发物即使冷凝呈固体也能够被流体给带走。具体地，防粘连层可以先抛光不锈钢表面；喷丸对不锈钢表面进行喷丸，使不锈钢表面形成均匀的圆弧形凹坑；清洗将经过喷丸处理的不锈钢表面用挥发性有机溶剂清洗剂进行清洗，清除不锈钢表面的喷料；喷涂将透明不粘材料溶液均匀的喷涂于不锈钢表面上；烧结将喷涂有透明不粘材料溶液的不锈钢放入烤炉内烧结10分钟以上，形成不锈钢不粘层，烧结温度控制在200℃以上。

如图1至图4所示，在本实施例的技术方案中，连接筒体10为圆管、弯管或者方管中的一种或多种。这样的设置使得排气口处的连接筒体10不限于管道的类型，能够更好的适配多种单晶炉。需要说明的是，当连接筒体10采用弯管时或者组合管道时，导流件21需要设置在同一段管道内，并形成一段距离的加速管道。

本申请主要通过提供一种自主导流式的排气导流筒，可实现解决单晶炉热场底部排气孔因随运行时间推移，挥发物杂质粘结、蓄积导致的排气孔堵塞问题。从而解决因排气孔堵塞导致的减产问题。

该排气导流筒结构简单，主要分为连接筒体10和导流件21两部分，通过利用导流件21对经过排气孔的流体和挥发物杂质加压加速、导流、多向通过易蓄积区域，实现解决排气孔处挥发物蓄积堵塞的问题。

具体在单晶炉原排气孔位置，安装一个内置对称双导流件21的连接筒体10。导流件21为螺旋状的片体结构，通过自身结构实现对流体及其携带挥发物导流导向、加压加速通过，避免气流携带的挥发物冷热过渡期间遇冷粘结、蓄积，以及温差导致的涡流冲击蓄积情况。主要包含如下的结构特点：内置对称双旋片(导流件21)，旋片不连接，中心预留空间；内旋圈数不随导筒高度增加而变化，仅为单圈单次变向旋片；导筒可将气流分为三个方向流经连接筒体10，并在结束面三方向气流流向不干涉，在连接筒体10的末端不会出现蓄积的情况。本实施例的方案成本低廉，操作简单，结构简单。

需要说明的是，为了便于连接筒体10的安装，在连接筒体10的一侧或者两侧设置有安装法兰11，连接筒体10与排气孔的位置间隙配合，连接筒体10的主要部分穿过排气孔后，通过安装法兰11与单晶炉炉壁焊接即可完成连接筒体10的安装，焊接的方式也能够密封该处的位置进而不会产生泄露的问题。这样的设置还能用于现有单晶炉的改装，以改善单晶炉的具体生产环境。

第二方面，本申请实施例提供了一种单晶炉，单晶炉包括排气口和排气道流筒，排气导流筒为上述的排气导流筒，排气导流筒穿设在排气口内。采用上述排气导流筒不会在单晶炉的底部排气口的位置形成蓄积，避免了因为单晶炉排气口蓄积导致炉内温度升高，进而影响单晶炉生产的问题。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。

尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

以上所述仅是本实用新型的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种排气导流筒，设置于单晶炉的排气口处，其特征在于，包括：

连接筒体(10)，所述连接筒体(10)的筒壁直径与所述排气口的直径相等；

导流结构(20)，所述导流结构(20)与所述连接筒体(10)的内壁固定连接，所述导流结构(20)与所述连接筒体(10)形成多个流体通道(30)，各所述流体通道(30)相互连通。

2.根据权利要求1所述的排气导流筒，其特征在于，所述导流结构(20)包括多个导流件(21)，各所述导流件(21)均与所述连接筒体(10)的内壁固定连接，各所述导流件(21)相离地设置。

3.根据权利要求2所述的排气导流筒，其特征在于，所述导流件(21)为片状结构，沿所述连接筒体(10)的轴线方向，所述导流件(21)环绕所述连接筒体(10)的轴线旋转，形成螺旋结构。

4.根据权利要求3所述的排气导流筒，其特征在于，各所述导流件(21)均环绕所述连接筒体(10)的轴线旋转360°。

5.根据权利要求4所述的排气导流筒，其特征在于，各所述导流件(21)的宽度与厚度均相等，各所述导流件(21)的第一端均设置在所述连接筒体(10)第一端所处的平面内，各所述导流件(21)的第二端均设置在所述连接筒体(10)第一端所处的平面内。

6.根据权利要求5所述的排气导流筒，其特征在于，所述导流件(21)为两个，沿垂直于所述连接筒体(10)轴线上任意位置的截面，该截面上的所述导流件(21)位于同一直线上，且分别沿远离所述连接筒体(10)轴线的方向延伸。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的排气导流筒，其特征在于，所述连接筒体(10)与所述导流结构(20)均采用耐蚀合金材料制成。

8.根据权利要求7所述的排气导流筒，其特征在于，所述连接筒体(10)的内壁与所述导流结构(20)上均设置有防粘连层。

9.根据权利要求1所述的排气导流筒，其特征在于，所述连接筒体(10)为圆管、弯管或者方管中的一种或多种。

10.一种单晶炉，其特征在于，所述单晶炉包括排气口和排气道流筒，所述排气导流筒为权利要求1至9中任一项所述的排气导流筒，所述排气导流筒穿设在所述排气口内。