CN219279505U - 一种多晶硅还原炉进气结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多晶硅还原炉进气结构，所述进气结构包括依次可拆卸连接的第一进气部、第二进气部和第三进气部，所述第一进气部的内部、第二进气部的内部以及第三进气部的内部均贯穿有内螺旋的孔结构，所述第一进气部的底部连接在还原炉的底盘上，所述第三进气部的顶部设置有连通其孔结构的出气口。混合气在内螺旋的孔结构的离心力的作用下，气体分布均匀，可以均匀在硅芯表面发生反应，更好的吸附在硅芯表面，使得产品致密，可改善硅棒阴阳面产品质量相差较大的问题，同时提高SiHCI₃与H₂混合气流通性和覆盖性，提高原料的利用率，改变炉内气相温度、速度、轨迹，改善还原炉上部空间的流场和热场，提高产出硅棒质量。

Description

一种多晶硅还原炉进气结构

技术领域

本实用新型涉及多晶硅生产技术领域，尤其涉及一种多晶硅还原炉进气结构。

背景技术

钟罩式还原炉是采用改良西门子法制备晶体硅的核心设备，工作原理是安装在底盘上的硅芯通过电阻性发热，原料SiHCI₃与H₂以一定比例混合进入还原炉，在高温硅芯表面发生化学气相沉积反应生成晶体硅，产品硅最终以棒状的形态从还原炉采出。现有的多晶硅还原炉采用的是底部进、出气的方式，即从底盘上开设的若干个进气口(进气孔)将SiHCI₃与H₂混合气喷入还原炉，经过一系列化学反应后，反应尾气再从底盘上开设的出气口流出。如图5所示，除进、出气口外，底盘还开设有若干个电极孔。但随着多晶硅还原炉向多对棒、大型化发展，其底盘的开孔数量越来越多，导致底盘在加工和使用过程中易发生变形。同时，底盘下部电极和电缆布置密集，还敷设有若干根冷却水管，使底盘下部空间非常紧张，对绝缘和绝热也提出了更高的要求。

同时，随着光伏市场越来越偏向于单晶技术路线，在硅料端也要求制备出更多的多晶硅致密料。采用下出气方式的多晶硅还原炉受自身结构的限制，使还原炉上部空间的流场和热场存在不合理之处，导致硅棒上部的“爆米花”现象严重，甚至还会在气相分解时产生大量无定型硅粉，造成原料浪费，增加操作难度，影响硅棒外观和品质。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中下出气方式的多晶硅生产中存在的问题，提供了一种多晶硅还原炉进气结构。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

主要提供一种多晶硅还原炉进气结构，所述进气结构包括依次可拆卸连接的第一进气部、第二进气部和第三进气部，所述第一进气部的内部、第二进气部的内部以及第三进气部的内部均贯穿有内螺旋的孔结构，所述第一进气部的底部连接在还原炉的底盘上，所述第三进气部的顶部设置有连通其孔结构的出气口。

作为一优选项，一种多晶硅还原炉进气结构，所述第一进气部包括第一顶部内螺纹以及第一底部外螺纹，所述第二进气部包括第二顶部内螺纹以及第二底部外螺纹，所述第三进气部包括第三底部外螺纹，所述第一底部外螺纹与还原炉底盘上的进气口连接，所述第一顶部内螺纹与所述第二底部外螺纹连接，所述第二顶部内螺纹与所述第三底部外螺纹连接。

作为一优选项，一种多晶硅还原炉进气结构，所述出气口的直径为14mm。

作为一优选项，一种多晶硅还原炉进气结构，所述第一进气部、第二进气部和第三进气部中孔结构的底部直径均为24mm。

作为一优选项，一种多晶硅还原炉进气结构，所述第一进气部、第二进气部和第三进气部均为圆柱型结构，所述第一进气部、第二进气部和第三进气部的外径相同。

作为一优选项，一种多晶硅还原炉进气结构，所述第三进气部中孔结构的螺纹斜度为30°。

作为一优选项，一种多晶硅还原炉进气结构，所述第三进气部中孔结构的螺纹斜度为45°。

作为一优选项，一种多晶硅还原炉进气结构，所述第三进气部中孔结构的螺纹斜度为60°。

作为一优选项，一种多晶硅还原炉进气结构，包括多个第二进气部，所述第二进气部之间螺纹连接。

作为一优选项，一种多晶硅还原炉进气结构，所述孔结构均设置在相应进气部的中心。

需要进一步说明的是，上述各选项对应的技术特征在不冲突的情况下可以相互组合或替换构成新的技术方案。

与现有技术相比，本实用新型有益效果是：

(1)本实用新型通过将第一进气部、第二进气部和第三进气部的内部均设计成贯穿有内螺旋的孔结构，当SiHCI₃与H₂的混合气从第一进气部进入时，依次经过第一进气部、第二进气部和第三进气部的内螺旋结构，使得混合气具备向心力，当气体通过第三进气部顶部的出气口离开时，混合气在离心力的作用下，喷射形状为伞面状，气体分布均匀，可以均匀在硅芯表面发生反应，更好的吸附在硅芯表面，使得产品致密，可改善硅棒阴阳面产品质量相差较大的问题，同时提高SiHCI₃与H₂混合气流通性和覆盖性，提高原料的利用率，改变炉内气相温度、速度、轨迹，改善还原炉上部空间的流场和热场，提高原料的利用率，降低炉内“爆米花”现象，从而提高产出硅棒质量。

(2)在一个示例中，第一进气部、第二进气部和第三进气部之间可拆卸连接，可以根据实际需求，改变第二进气部的连接个数，从而可任意调节该进气结构的进气高度，具有较强的实用性。

(3)在一个示例中，第三进气部中孔结构的螺纹斜度可根据不同硅芯规格进行调整，通过更换第三进气部实现螺纹斜度的调整，其中硅芯越长或硅芯直径越大，采用螺纹斜度应适当增大。

附图说明

图1为本实用新型实施例示出的一种多晶硅还原炉进气结构的分离结构图；

图2为本实用新型实施例示出的一种多晶硅还原炉进气结构的组合结构图；

图3为本实用新型实施例示出的内螺旋的孔结构的示意图；

图4为本实用新型实施例示出的气体在内螺旋的孔结构中流动的示意图；

图5为本实用新型实施例示出的现有还原炉的结构示意图。

图中：1、第一进气部；2、第二进气部；3、第三进气部；4、孔结构(4)；31、出气口；11、第一顶部内螺纹；12、第一底部外螺纹；21、第二顶部内螺纹；22、第二底部外螺纹；32、第三底部外螺纹。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系为基于附图所述的方向或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，属于“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

在一示例性实施例中，提供一种多晶硅还原炉进气结构，如图1所示，所述进气结构包括依次可拆卸连接的第一进气部1、第二进气部2和第三进气部3，所述第一进气部1的内部、第二进气部2的内部以及第三进气部3的内部均贯穿有内螺旋的孔结构4，所述第一进气部1的底部连接在还原炉的底盘上，所述第三进气部3的顶部设置有连通其孔结构的出气口31。

具体地，该进气结构在使用时，先将第一进气部1、第二进气部2和第三进气部3依次组装，组装后如图2所示，组装好之后，将第一进气部1的底部连接到还原炉的底盘上或者还原炉原有的进气口上，替代原来的进气口。

安装好之后，从第一进气部1的底部通入SiHCI₃与H₂的混合气，当SiHCI₃与H₂的混合气从第一进气部1进入时，依次经过第一进气部1、第二进气部2和第三进气部3中内螺旋的孔结构4，如图3-图4所示，内螺旋结构使得混合气具备向心力，当气体通过第三进气部3顶部的出气口31离开时，部分SiHCI₃与H₂混合气获得离心作用力，另一部分SiHCI₃与H₂混合气仍以直射状态喷出，整体混合气喷射形状为伞面状，气体分布均匀，可以均匀在硅芯表面发生反应，更好的吸附在硅芯表面，使得产品致密，可改善硅棒阴阳面产品质量相差较大的问题，同时提高SiHCI₃与H₂混合气流通性和覆盖性，提高原料的利用率，改变炉内气相温度、速度、轨迹，改善还原炉上部空间的流场和热场，提高原料的利用率，降低炉内“爆米花”现象，从而提高产出硅棒质量。

在一个示例中，考虑到还原炉的电极孔和进、出气口均是以中心轴1/3周期对称分布。同时，进气口如果全部使用带有螺旋结构的进气口，势必会给硅芯安装提出更高的要求，导致硅芯安装速度减缓，影响生产进度。因此，在实际使用时，将现有内、中环进气口改用本实用新型提出的带有螺旋结构的进气口，很大程度上可以降低对硅芯安装的要求。

在一个示例中，为依据实际生产情况便于调节进气口高度，该进气口设计为模块化进气口，各模块之间采用螺纹连接，密封性由石墨垫片保证。具体地，一种多晶硅还原炉进气结构，所述第一进气部1包括第一顶部内螺纹11以及第一底部外螺纹12，所述第二进气部2包括第二顶部内螺纹21以及第二底部外螺纹22，所述第三进气部3包括第三底部外螺纹32，所述第一底部外螺纹12与还原炉底盘上的进气口连接，所述第一顶部内螺纹11与所述第二底部外螺纹22连接，所述第二顶部内螺纹21与所述第三底部外螺纹32连接。

进一步地，包括多个第二进气部2，所述第二进气部2之间螺纹连接。根据实际需求，改变第二进气部2的连接个数，从而可任意调节该进气结构的进气高度，具有较强的实用性。

进一步地，所述出气口31的直径为14mm。所述第一进气部1、第二进气部2和第三进气部3中孔结构4的底部直径均为24mm。

在一个示例中，一种多晶硅还原炉进气结构，所述第一进气部1、第二进气部2和第三进气部3均为圆柱型结构，所述第一进气部1、第二进气部2和第三进气部3的外径相同。各进气部的形状可根据实际情况进行选择，在此不进行限定。

在一个示例中，一种多晶硅还原炉进气结构，第三进气部3中孔结构4的螺纹斜度可根据不同硅芯规格进行调整，例如，所述第三进气部3中孔结构4的螺纹斜度为30°、45°或60°，具体地，通过更换第三进气部3实现螺纹斜度的调整，其中硅芯越长或硅芯直径越大，采用螺纹斜度应适当增大。第一进气部1、第二进气部2中孔结构4的螺纹斜度也可进行相应斜度调节。

进一步地，所述孔结构4均设置在相应进气部的中心。

以上具体实施方式是对本实用新型的详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式只局限于这些说明，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演和替代，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种多晶硅还原炉进气结构，其特征在于，所述进气结构包括依次可拆卸连接的第一进气部(1)、第二进气部(2)和第三进气部(3)，所述第一进气部(1)的内部、第二进气部(2)的内部以及第三进气部(3)的内部均贯穿有内螺旋的孔结构(4)，所述第一进气部(1)的底部连接在还原炉的底盘上，所述第三进气部(3)的顶部设置有连通其孔结构的出气口(31)。

2.根据权利要求1所述的一种多晶硅还原炉进气结构，其特征在于，所述第一进气部(1)包括第一顶部内螺纹(11)以及第一底部外螺纹(12)，所述第二进气部(2)包括第二顶部内螺纹(21)以及第二底部外螺纹(22)，所述第三进气部(3)包括第三底部外螺纹(32)，所述第一底部外螺纹(12)与还原炉底盘上的进气口连接，所述第一顶部内螺纹(11)与所述第二底部外螺纹(22)连接，所述第二顶部内螺纹(21)与所述第三底部外螺纹(32)连接。

3.根据权利要求1所述的一种多晶硅还原炉进气结构，其特征在于，所述出气口(31)的直径为14mm。

4.根据权利要求2所述的一种多晶硅还原炉进气结构，其特征在于，所述第一进气部(1)、第二进气部(2)和第三进气部(3)中孔结构(4)的底部直径均为24mm。

5.根据权利要求1所述的一种多晶硅还原炉进气结构，其特征在于，所述第一进气部(1)、第二进气部(2)和第三进气部(3)均为圆柱型结构，所述第一进气部(1)、第二进气部(2)和第三进气部(3)的外径相同。

6.根据权利要求1所述的一种多晶硅还原炉进气结构，其特征在于，所述第三进气部(3)中孔结构(4)的螺纹斜度为30°。

7.根据权利要求1所述的一种多晶硅还原炉进气结构，其特征在于，所述第三进气部(3)中孔结构(4)的螺纹斜度为45°。

8.根据权利要求1所述的一种多晶硅还原炉进气结构，其特征在于，所述第三进气部(3)中孔结构(4)的螺纹斜度为60°。

9.根据权利要求1所述的一种多晶硅还原炉进气结构，其特征在于，包括多个第二进气部(2)，所述第二进气部(2)之间螺纹连接。

10.根据权利要求1所述的一种多晶硅还原炉进气结构，其特征在于，所述孔结构(4)均设置在相应进气部的中心。

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