CN115321542B - 一种用于制备氧化亚硅的气相沉积装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于氧化物的制备装置，一种用于制备氧化亚硅的气相沉积装置，包括炉体部分和气相沉积部分，所述炉体部分包括内胆、外炉体以及驱动内胆旋转的驱动机构，所述外炉体上设置有进料机构，所述内胆上设置有接料机构，所述驱动机构能够驱动所述内胆周期性的停止，且使得所述接料机构与所述进料机构对接；所述进料机构包括连接于所述外炉体上的进料通道，所述进料通道上设置有第一阀门和第二阀门，第一阀门与第二阀门之间的进料通道形成进料暂存腔，所述进料暂存腔连接有抽真空装置。本发明的气相沉积装置，减少内胆停顿时间，有效提高了生产效率，降低了能量损耗。

Description

一种用于制备氧化亚硅的气相沉积装置

技术领域

本发明涉及氧化物制备装置技术领域，具体而言，涉及一种用于制备氧化亚硅的气相沉积装置。

背景技术

氧化亚硅粉末最简单的制备方式Si+SiO2→SiO，或C+SiO2→SiO+CO，将硅粉或者碳粉和二氧化硅按比例混合，在真空条件下，通过炉体结构提供高温环境，让原料挥发，发生气相反应，然后通过冷凝收集而得到氧化亚硅。而现有技术一般采用的回转炉提供高温环境，完成气相反应，但是由于回转炉是一个动态工作的过程，在进行进料和排气的过程都需要停止设备，将气排完后，再进料、抽真空，进行下一次的高温加热，这样的操作过程停机时间过长，炉体降温速度快，而且排气抽真空浪费较大的热量，生产效率低下，且能源浪费严重。

发明内容

本发明针对现有技术的回转炉存在停机时间长，热量散失严重的问题，提供一种用于制备氧化亚硅的气相沉积装置，进料时只需要短暂停机即可完成进料，而且进料时不会破坏炉内气氛，保证反应的持续，显著提高生产效率，降低能量损失。

为了达到本发明的目的，本发明是通过以下技术方案实现：

一种用于制备氧化亚硅的气相沉积装置，包括炉体部分和气相沉积部分，所述炉体部分包括内胆、外炉体以及驱动内胆旋转的驱动机构，所述外炉体上设置有进料机构，所述内胆上设置有接料机构，所述驱动机构能够驱动所述内胆周期性的停止，且使得所述接料机构与所述进料机构对接；

所述进料机构包括连接于所述外炉体上的进料通道，所述进料通道上设置有第一阀门和第二阀门，第一阀门与第二阀门之间的进料通道形成进料暂存腔，所述进料暂存腔连接有抽真空装置。

可选地，所述接料机构包括对接通道，所述对接通道的一端通过伸缩管连接有被吸附件，所述进料通道的末端连接有电磁铁，当所述电磁铁通电后，能够将所述被吸附件吸附，以使得进料通道与所述伸缩管连接。

可选地，所述对接通道的另外一端设置有堵头构件，所述堵头构件与被吸附件之间连接有同步联动组件，能够在被吸附件与电磁铁吸附时，所述堵头构件能够分离所述对接通道、以开启对接通道；所述被吸附件还连接有复位弹簧，能够在电磁铁失电后，被吸附件能够脱离电磁铁，且所述堵头构件能够回复到堵塞所述对接通道的位置。

可选地，所述同步联动组件包括齿轮构件以及分别位于齿轮构件两侧啮合的齿条构件，其中一个齿条构件与被吸附件刚性连接，另外一个齿条构件与堵头构件连接。

可选地，所述气相沉积部分包括沉积室和制冷室，所述沉积室与所述外炉体连接，所述沉积室中设置有可转动的沉积叶片，所述制冷室中设置有制冷叶片，所述沉积叶片与制冷叶片采用一体成型，所述制冷室连接有冷风供给装置，用以驱动所述制冷叶片转动以及冷却所述制冷叶片。

可选地，所述沉积室中还设置有提速叶片，所述提速叶片与沉积叶片通过轴承同轴连接，所述提速叶片连接有提速电机，所述提速叶片中设置有中空腔体，所述腔体内设置有离心球，所述腔体一侧的提速叶片设置有转动控制构件，所述转动控制构件通过扭簧连接在所述提速叶片上，所述转动控制构件的一端置于所述腔体内，能够被离心球挤压而转动，所述转动控制构件的另外一端能够***所述沉积叶片，以形成联动。

可选地，所述沉积室的底部连接有物料收集盒。

本发明的技术方案至少具有如下有益效果：

本发明的用于制备氧化亚硅的气相沉积装置，通过设置有能够实现内胆与外炉体的对接的接料机构与进料机构，实现在内胆短暂停止的过程，为进料机构实现进料提供了条件；同时进料机构包括两个阀门和暂存腔，能够将物料存放在暂存腔中，抽真空提供进料准备，待内胆短暂停止转动时，可实现快速进料，由于暂存腔是真空环境，所以不会破坏内胆中的气体氛围以及温度环境，所以进料过程快速，内胆暂停时间短，热量散失少。

附图说明

图1为本发明的用于制备氧化亚硅的气相沉积装置的结构示意图；

图2为图1的a部放大图；

图3为图1的b部放大图。

附图标记：110-驱动机构，120-外炉体，130-内胆，141-进料通道，142-第一阀门，143-第二阀门，144-暂存腔，145-电磁铁，151-被吸附件，152-复位弹簧，153-齿条构件，154-齿轮构件，155-接料通道，156-堵头构件，210-沉积室，220-制冷室，230-提速电机，240-提速叶片，250-沉积叶片，260-制冷叶片，270-物料收集盒，281-离心球，282-控制构件。

具体实施方式

实施例1：

参照图1，图2，本发明的用于制备氧化亚硅的气相沉积装置，包括炉体部分和气相沉积部分，炉体部分包括内胆130、外炉体120以及驱动内胆130旋转的驱动机构110，外炉体120上设置有进料机构，内胆130上设置有接料机构，驱动机构110能够驱动内胆130周期性的停止，且使得接料机构与进料机构对接。驱动机构110主要包括电机，通过电机可驱动内胆130转动，转动部分与外炉体120之间设置机械动密封结构，实现外炉体120与外界环境的封闭，机械动密封结构本实施采用常规的动密封结构即可。电机则采用带刹车的电机，通过在转轴部分与外炉体120上分别设置有能够检测位置的开关，通过电机的控制器能够在固定旋转周期后，根据检测开关检测到位置信号，进行准确的刹车，从而保证内胆130的停止位置处于一个固定的位置，也就是本实施例所需要的接料机构与进料机构对接的位置，这样能够方便进料。

进料机构包括连接于外炉体120上的进料通道141，进料通道141上设置有第一阀门142和第二阀门143，第一阀门142与第二阀门143之间的进料通道141形成进料暂存腔144，进料暂存腔144连接有抽真空装置。本实施例中第二阀门143靠近外炉体120一侧，第一阀门142靠近进料设备，例如螺杆输送机，在炉体部分正常工作上，保持第二阀门143的关闭状态，开启第一阀门142，这时可以通过进料设备将原料加入到暂存腔144中，然后关闭第一阀门142，启动抽真空装置，完成对暂存腔144的抽真空处理，待需要进料时，打开第二阀门143，即可放料，由于暂存腔144保持真空状态，所以不会引入其他杂质气体，从而影响气相反应的进行。

接料机构包括对接通道，对接通道的一端通过伸缩管连接有被吸附件151，进料通道141的末端连接有电磁铁145，当电磁铁145通电后，能够将被吸附件151吸附，以使得进料通道141与伸缩管连接。对接通道设置在内胆130中，进料通道141上的电磁体采用环形电磁体，电磁体通电后，能够吸附被吸附件151，这里被吸附件151可以采用能够被电磁体吸附的金属材料制成，例如铁，当电磁体与被吸附件151吸附连接时，进料通道141和对接通道就通过伸缩管连通了，为进料准备好了条件。当然，对接需要内胆130的停止位置较为准确，也就是前面所述的需要电机准确停机，保证被吸附件151能够被电磁铁145吸附，当然被吸附件151与电磁体也要保证分离空间在能够被吸附到的距离，这样在电磁体通电时，能够实现快速连接，可以设置弹簧等支撑结构，用来支撑被吸附件151，保证其与电磁体具有一定的距离。

对接通道的另外一端设置有堵头构件156，堵头构件156与被吸附件151之间连接有同步联动组件，能够在被吸附件151与电磁铁145吸附时，堵头构件156能够分离对接通道、以开启对接通道；被吸附件151还连接有复位弹簧152，能够在电磁铁145失电后，被吸附件151能够脱离电磁铁145，且堵头构件156能够回复到堵塞对接通道的位置。为了避免内胆130在旋转过程中，物料从对接通道中掉出，通过设置有堵头构件156，能够在正常情况下，处于堵塞的状态，这样物料就不会从对接通道中掉出。而堵头构件156与被吸附件151是通过同步联动组件被联系起来，正常状态下，堵头构件156处于堵塞状态，被吸附构件处于外悬状态，只有当电磁体吸附被吸附构件时，被吸附构件向外移动，这样能够通过这个运动，而带动堵头构件156向外运动，从而实现堵头构件156离开对接通道的功能。这里堵头构件156可以采用锥形的塞子，密封性能好，材料可选用能够承受高温的材料。通过复位弹簧152，能够实现前面所述的保持被吸附构件处于特定的位置，当电磁铁145带电时，会打破这种状态，使得被吸附构件运动，当电磁铁145失电时，则复位弹簧152则会带动被吸附构件脱离电磁铁145而回到原来的位置状态，这样也能够保证堵头构件156是可以回到堵塞的状态。

本实施例中，同步联动组件包括齿轮构件154以及分别位于齿轮构件154两侧啮合的齿条构件153，其中一个齿条构件153与被吸附件151刚性连接，另外一个齿条构件153与堵头构件156连接。与被吸附构件连接的，可以采用杆件等刚性连接件，实现被吸附构件与齿条构件153的连接，实现动力的传递；而连接堵头构件156的齿条构件153，则可以考虑采用绳索等柔性连接件，保证堵头能够被动的移动。

实施例2：

参照图1，图3，在实施例1的基础上，本实施例进一步提供了气相沉积部分的结构，能够有效提高氧化亚硅的收率。

具体地，气相沉积部分包括沉积室210和制冷室220，沉积室210与外炉体120连接，沉积室210中设置有可转动的沉积叶片250，制冷室220中设置有制冷叶片260，沉积叶片250与制冷叶片260采用一体成型，制冷室220连接有冷风供给装置，用以驱动制冷叶片260转动以及冷却制冷叶片260。通过冷风供给装置提供冷风，冷风供给装置可以采用常规的例如空调制冷、半导体制冷等常规制冷原理，提供冷风，通过冷风供给装置相制冷室220中提供冷风，一方面通过冷风将制冷叶片260冷却，然后通过制冷叶片260传递到沉积叶片250上，当高温气体遇到制冷叶片260时，能够实现冷凝而形成固态的氧化亚硅；本实施例中，冷风供给时提供泵送以增加冷风的动力，能够驱动制冷叶片260转动，一方面冷却效率高，另外一方面制冷叶片260转动，则会带动沉积叶片250转动，这样氧化亚硅的沉积，会附着在每个叶片上，沉积会更加均匀，解决了传统沉积设备冷却不均匀而导致沉积不均匀，最终导致沉积效率低的问题。

由于冷却时，冷却叶片与沉积叶片250的转动速度不要求太高，而当沉积量达到一定的量后，沉积叶片250的冷却效率会下降。本实施例进一步通过将沉积叶片250提速，利用高速转动，而将沉积的氧化亚硅粉末分离，这样沉积叶片250的冷却温度可以再次较低的温度，而保证沉积的持续进行。具体地，沉积室210中还设置有提速叶片240，提速叶片240与沉积叶片250通过轴承同轴连接，提速叶片240连接有提速电机230，提速叶片240中设置有中空腔体，腔体内设置有离心球281，腔体一侧的提速叶片240设置有转动控制构件282，转动控制构件282通过扭簧连接在提速叶片240上，转动控制构件282的一端置于腔体内，能够被离心球281挤压而转动，转动控制构件282的另外一端能够***沉积叶片250，以形成联动。在提速电机230转动时，带动提速叶片240转动，在离心力的作用下，离心球281会压在控制构件282的一端，让另外一端转出离心叶片，而与沉积叶片250接触而形成联动结构，当然提速电机230刚开始速度不能太高，尽量与沉积叶片250的转速相当即可，在完成对接限位后，再进一步提速，从而能够提高沉积叶片250的速度，高速旋转的情况下，将附着在沉积叶片250上的氧化亚硅分离，最后通过设置在沉积室210的底部的物料收集盒270收集。提速电机230可以采用调频电机，实现多速度的调节，而控制构件282则采用一刚性的部件，一端在离心球281的压迫下转动，另外一端即可转出提速叶片240，从而卡入沉积叶片250的一侧，形成限位，实现提速。而提速电机230停止时，离心球281回到中心位置，控制构件282则会在扭簧的作用下复位，解除联动，从而回到正常的沉积工作。自然状态下，离心球281即便落在控制构件282上，也不足以将其改变位置，只有在高速状态下，离心力增大，才会起到改变控制构件282的作用。

Claims (5)

1.一种用于制备氧化亚硅的气相沉积装置，包括炉体部分和气相沉积部分，所述炉体部分包括内胆、外炉体以及驱动内胆旋转的驱动机构，其特征在于，所述外炉体上设置有进料机构，所述内胆上设置有接料机构，所述驱动机构能够驱动所述内胆周期性的停止，且使得所述接料机构与所述进料机构对接；

所述进料机构包括连接于所述外炉体上的进料通道，所述进料通道上设置有第一阀门和第二阀门，第一阀门与第二阀门之间的进料通道形成进料暂存腔，所述进料暂存腔连接有抽真空装置；

所述接料机构包括对接通道，所述对接通道的一端通过伸缩管连接有被吸附件，所述进料通道的末端连接有电磁铁，当所述电磁铁通电后，能够将所述被吸附件吸附，以使得进料通道与所述伸缩管连接；

所述对接通道的另外一端设置有堵头构件，所述堵头构件与被吸附件之间连接有同步联动组件，能够在被吸附件与电磁铁吸附时，所述堵头构件能够分离所述对接通道、以开启对接通道；所述被吸附件还连接有复位弹簧，能够在电磁铁失电后，被吸附件能够脱离电磁铁，且所述堵头构件能够回复到堵塞所述对接通道的位置。

2.根据权利要求1所述的用于制备氧化亚硅的气相沉积装置，其特征在于，所述同步联动组件包括齿轮构件以及分别位于齿轮构件两侧啮合的齿条构件，其中一个齿条构件与被吸附件刚性连接，另外一个齿条构件与堵头构件连接。

3.根据权利要求1-2中任意一项所述的用于制备氧化亚硅的气相沉积装置，其特征在于，所述气相沉积部分包括沉积室和制冷室，所述沉积室与所述外炉体连接，所述沉积室中设置有可转动的沉积叶片，所述制冷室中设置有制冷叶片，所述沉积叶片与制冷叶片采用一体成型，所述制冷室连接有冷风供给装置，用以驱动所述制冷叶片转动以及冷却所述制冷叶片。

4.根据权利要求3所述的用于制备氧化亚硅的气相沉积装置，其特征在于，所述沉积室中还设置有提速叶片，所述提速叶片与沉积叶片通过轴承同轴连接，所述提速叶片连接有提速电机，所述提速叶片中设置有中空腔体，所述腔体内设置有离心球，所述腔体一侧的提速叶片设置有转动控制构件，所述转动控制构件通过扭簧连接在所述提速叶片上，所述转动控制构件的一端置于所述腔体内，能够被离心球挤压而转动，所述转动控制构件的另外一端能够***所述沉积叶片，以形成联动。

5.根据权利要求4所述的用于制备氧化亚硅的气相沉积装置，其特征在于，所述沉积室的底部连接有物料收集盒。

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