一種用于生產(chǎn)電子級(jí)多晶硅的還原爐用進(jìn)料噴嘴的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種用于生產(chǎn)電子級(jí)多晶硅的還原爐用進(jìn)料噴嘴，其包括噴嘴主體和可折斷連接件，所述可折斷連接件設(shè)置在所述噴嘴主體與還原爐底盤之間，能夠在受到外力時(shí)折斷以保護(hù)所述噴嘴主體，所述噴嘴主體和所述可折斷連接件均由非金屬材料制成。本實(shí)用新型所述進(jìn)料噴嘴既不會(huì)污染多晶硅棒，生產(chǎn)成本又較低。
【專利說(shuō)明】
一種用于生產(chǎn)電子級(jí)多晶硅的還原爐用進(jìn)料噴嘴
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及多晶硅生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于生產(chǎn)電子級(jí)多晶硅的還原爐用進(jìn)料噴嘴。
【背景技術(shù)】
[0002]多晶硅是太陽(yáng)能光伏行業(yè)的基礎(chǔ)材料。目前，電子級(jí)棒狀多晶硅主要采用改良西門子法(即三氯氫硅還原法)生產(chǎn)，指的是利用氣相沉積法在高溫下通過(guò)H2來(lái)還原SiHCl3從而制備多晶硅，具體反應(yīng)方程式為:
[0003]3SiHCl3+H2^2Si+5HCl+SiCl4
[0004]制備多晶硅的反應(yīng)設(shè)備為還原爐，其主要由爐筒、底盤、電極、進(jìn)料噴嘴、以及尾氣孔組成。
[0005]目前，國(guó)內(nèi)外多晶硅生產(chǎn)廠家使用的還原爐中，爐筒、底盤、電極、以及尾氣孔均由冷卻水進(jìn)行冷卻，以保證還原爐運(yùn)行的穩(wěn)定性，而進(jìn)料噴嘴因結(jié)構(gòu)原因無(wú)法使用冷卻水進(jìn)行冷卻，且為了保證進(jìn)料噴嘴的強(qiáng)度，在硅棒倒棒時(shí)避免進(jìn)料噴嘴因硅棒傾砸而損壞，現(xiàn)有技術(shù)中，進(jìn)料噴嘴往往由金屬材料加工而成，并通過(guò)螺紋連接在底盤的進(jìn)氣孔上。
[0006]在多晶硅沉積過(guò)程中，還原爐內(nèi)的氣相溫度會(huì)達(dá)到650°C以上，此時(shí)部分熱量會(huì)從爐內(nèi)傳導(dǎo)至進(jìn)料噴嘴上，此外，進(jìn)料噴嘴還會(huì)受到紅熱狀態(tài)下硅棒輻射能的影響，這些都會(huì)導(dǎo)致進(jìn)料噴嘴本身的溫度維持在較高溫度下。在此情況下，由金屬材料制成的進(jìn)料噴嘴會(huì)與物料中的氯離子發(fā)生反應(yīng)，從而釋放出金屬離子，而釋放出的金屬離子會(huì)隨著物料沉積在多晶硅棒上，導(dǎo)致硅棒體的金屬含量上升。
[0007]相比于太陽(yáng)能級(jí)多晶硅，電子級(jí)多晶硅的生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)金屬離子的控制要求要高很多，成品電子級(jí)多晶硅中的金屬總含量需小于0.5??Μ。然而，現(xiàn)有的由金屬材料制成的進(jìn)料噴嘴在高溫時(shí)會(huì)釋放出金屬離子，故而污染了多晶硅棒，導(dǎo)致其產(chǎn)品品質(zhì)下降;若直接將現(xiàn)有的進(jìn)料噴嘴的材質(zhì)替換為非金屬材質(zhì)又使得進(jìn)料噴嘴極易損壞，且現(xiàn)有的進(jìn)料噴嘴為一體式結(jié)構(gòu)，一旦損壞只能整體進(jìn)行更換，而頻繁地對(duì)進(jìn)料噴嘴進(jìn)行整體更換必然導(dǎo)致生產(chǎn)成本增高。
[0008]可見(jiàn)，設(shè)計(jì)一種既不會(huì)污染多晶硅棒，生產(chǎn)成本又較低的進(jìn)料噴嘴成為目前亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0009]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述缺陷，提供一種既不會(huì)污染多晶硅棒，生產(chǎn)成本又較低的用于生產(chǎn)電子級(jí)多晶硅的還原爐用進(jìn)料噴嘴。
[0010]解決本實(shí)用新型技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
[0011]本實(shí)用新型提供一種用于生產(chǎn)電子級(jí)多晶硅的還原爐用進(jìn)料噴嘴，其包括噴嘴主體和可折斷連接件，所述可折斷連接件設(shè)置在所述噴嘴主體與還原爐底盤之間，能夠在受到外力時(shí)折斷以保護(hù)所述噴嘴主體，所述噴嘴主體和所述可折斷連接件均由非金屬材料制成。
[0012]可選地，所述噴嘴主體與所述可折斷連接件可拆卸地連接;所述可折斷連接件與所述還原爐底盤可拆卸地連接。
[0013]可選地，所述噴嘴主體與所述可折斷連接件采用卡扣連接方式進(jìn)行連接。
[0014]可選地，所述噴嘴主體的底端設(shè)有凹入部，所述可折斷連接件的頂端設(shè)有凸出部，所述凸出部能夠進(jìn)入所述凹入部并卡在所述凹入部中；所述可折斷連接件的凸出部的底部壁厚小于所述可折斷連接件其他部位的壁厚。
[0015]可選地，所述噴嘴主體和所述可折斷連接件由氮化硅、氧化鋁、二氧化硅和碳化硅中的任一種材料制成。
[0016]可選地，所述噴嘴主體采用一體式結(jié)構(gòu)。
[0017]或者，所述噴嘴主體采用分體式結(jié)構(gòu)，其包括噴頭和可更換接管，所述噴頭和所述可更換接管可拆卸地連接，所述可更換接管與所述可折斷連接件可拆卸地連接。
[0018]可選地，所述噴頭包括噴頭主體和噴頭座，所述噴頭主體與所述噴頭座可拆卸地連接，所述噴頭座與所述可更換接管可拆卸地連接。
[0019]可選地，所述噴頭主體的外側(cè)開設(shè)有多條螺旋槽。
[0020]有益效果:
[0021]本實(shí)用新型所述用于生產(chǎn)電子級(jí)多晶硅的還原爐用進(jìn)料噴嘴由于設(shè)置了可折斷連接件，在硅棒倒棒并砸到進(jìn)料噴嘴時(shí)，其中的可折斷連接件通過(guò)吸能發(fā)生斷裂從而保護(hù)噴嘴主體的完整性，只需更換可折斷連接件即可繼續(xù)使用原有噴嘴主體，從而降低了更換成本，生產(chǎn)成本較低;而且，由于噴嘴主體和可折斷連接件均由非金屬材料制成，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的進(jìn)料噴嘴釋放出金屬離子并污染多晶硅棒的問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1提供的進(jìn)料噴嘴與還原爐底盤的組裝剖視圖；
[0023]圖2為圖1中噴嘴主體的剖視圖；
[0024]圖3為圖1中可折斷連接件的剖視圖。
[0025]圖中:I一噴嘴主體；IA—凹入部；IB—進(jìn)氣通道;2—可折斷連接件；2A—凸出部；2B—進(jìn)氣通道;2C—外螺紋;3 —還原爐底盤;3A—進(jìn)氣孔。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0027]應(yīng)當(dāng)理解的是，在本實(shí)用新型實(shí)施例中，術(shù)語(yǔ)“頂部”、“頂端”、“底部”、“底端”僅與圖1-3中的相應(yīng)部位對(duì)應(yīng)，并不造成對(duì)本實(shí)用新型的限制，若將圖1-3上下翻轉(zhuǎn)，則上述術(shù)語(yǔ)中的“頂部”變?yōu)椤暗撞俊?，“頂端”變?yōu)椤暗锥恕保暗撞俊弊優(yōu)椤绊敳俊?，“底端”變?yōu)椤绊敹恕?O
[0028]實(shí)施例1:
[0029]如圖1-3所示，本實(shí)施例提供一種用于生產(chǎn)電子級(jí)多晶硅的還原爐用進(jìn)料噴嘴，包括噴嘴主體I和可折斷連接件2。
[0030]其中，噴嘴主體I采用一體式結(jié)構(gòu)，可折斷連接件2設(shè)置在噴嘴主體I與還原爐底盤3之間，并能夠在受到外力時(shí)折斷以保護(hù)噴嘴主體I的完整性，噴嘴主體I和可折斷連接件2均由非金屬材料制成。
[0031 ]優(yōu)選地，噴嘴主體I和可折斷連接件2由氮化硅、氧化鋁、二氧化硅和碳化硅中的任一種材料制成。
[0032]需要說(shuō)明的是，還原爐底盤3上設(shè)置有進(jìn)氣孔3A，而噴嘴主體I內(nèi)設(shè)置有沿其長(zhǎng)度方向貫穿的進(jìn)氣通道1B，可折斷連接件I內(nèi)設(shè)置有沿其長(zhǎng)度方向貫穿的進(jìn)氣通道2B，且進(jìn)氣孔3A、進(jìn)氣通道2B和進(jìn)氣通道IB依次連通，從而使進(jìn)氣依次經(jīng)噴嘴主體1、可折斷連接件2、還原爐底盤3后進(jìn)入還原爐爐筒內(nèi)。本實(shí)用新型實(shí)施例中提及的進(jìn)氣通道可以為圓柱形。
[0033]本實(shí)施例中，進(jìn)料噴嘴采用分體式結(jié)構(gòu)，具體分為噴嘴主體I和可折斷連接件2，當(dāng)硅棒倒棒并砸到進(jìn)料噴嘴時(shí)，可折斷連接件2會(huì)吸能并在壁厚較薄處發(fā)生斷裂，斷裂后可減少噴嘴主體I在軸向上的剪切力，從而有效防止噴嘴主體I的結(jié)構(gòu)發(fā)生損失，保護(hù)了噴嘴主體I的完整性，此時(shí)不需要整體更換進(jìn)料噴嘴，只需更換新的可折斷連接件2即可繼續(xù)使用原有噴嘴主體I繼續(xù)工作，而可折斷連接件2作為僅起到連接作用的部件，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、加工成本低，從而極大地降低了更換成本，相比于整體更換進(jìn)料噴嘴，生產(chǎn)成本較低，同時(shí)還克服了非金屬材料強(qiáng)度不足的弱勢(shì)，可對(duì)可折斷連接件2進(jìn)行部分庫(kù)存，使用過(guò)程中一旦發(fā)生折斷能夠快速更換，從而不影響生產(chǎn)。
[0034]此外，本實(shí)施例所述進(jìn)料噴嘴整體由非金屬材料制成，在還原生產(chǎn)過(guò)程中能夠避免帶入金屬離子，因此在硅棒生長(zhǎng)過(guò)程中能夠避免因金屬的進(jìn)料噴嘴被腐蝕而造成硅棒金屬含量升高的情況發(fā)生，保障了還原生產(chǎn)過(guò)程中的多晶硅內(nèi)金屬離子保持在較低水平，從而有效保障了生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量。
[0035]優(yōu)選地，噴嘴主體I與可折斷連接件2可拆卸地連接，從而將二者連接在一起。進(jìn)一步地，噴嘴主體I與可折斷連接件2采用卡扣連接方式進(jìn)行連接，從而易于拆裝。
[0036]具體地，噴嘴主體I的底端設(shè)有凹入部1A，可折斷連接件2的頂端設(shè)有凸出部2A，所述凸出部2A能夠進(jìn)入所述凹入部IA并卡在所述凹入部IA中；可折斷連接件2的凸出部2A的底部壁厚小于所述可折斷連接件2其他部位的壁厚，當(dāng)然也小于凸出部2A的除底部以外其他部位的壁厚，從而在受到外力時(shí)，吸能并最先發(fā)生折斷，以保護(hù)噴嘴主體I不被損壞。
[0037]優(yōu)選地，可折斷連接件2與還原爐底盤3可拆卸地連接。
[0038]具體地，可折斷連接件2的底部外側(cè)面設(shè)有外螺紋2C，還原爐底盤3的進(jìn)氣孔3A的內(nèi)壁上靠近可折斷連接件2的位置處設(shè)有對(duì)應(yīng)的內(nèi)螺紋(圖中未標(biāo)出)，可折斷連接件2的底部伸入還原爐底盤3的進(jìn)氣孔3A后通過(guò)螺紋與還原爐底盤3連接，從而將噴嘴主體I通過(guò)可折斷連接件2穩(wěn)固地安裝在還原爐底盤3上。
[0039]實(shí)施例2:
[0040]本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于:本實(shí)施例中，噴嘴主體采用分體式結(jié)構(gòu)(圖中未示出)，其包括噴頭和可更換接管，噴頭和可更換接管可拆卸地連接，可更換接管與可折斷連接件可拆卸地連接。其中，噴頭和可更換接管內(nèi)均設(shè)置有沿長(zhǎng)度方向貫穿的進(jìn)氣通道。
[0041]具體地，噴頭的底部外側(cè)面設(shè)有外螺紋，可更換接管的頂部向內(nèi)凹進(jìn)，且頂部凹進(jìn)處的內(nèi)壁上設(shè)有對(duì)應(yīng)的內(nèi)螺紋，噴頭的底部伸入可更換接管的頂部后通過(guò)螺紋與可更換接管連接;而可更換接管與可折斷連接件的具體連接方式與實(shí)施例1所述的噴嘴主體與可折斷連接件的具體連接方式相同，此處不再贅述。
[0042]由于不同類型的還原爐對(duì)進(jìn)料噴嘴的高度要求不同，為了滿足不同類型的還原爐的需求，現(xiàn)有技術(shù)中往往為不同類型的還原爐配置不同高度的進(jìn)料噴嘴。而本實(shí)施例中，通過(guò)設(shè)置可更換接管，對(duì)于不同類型的還原爐，只需更換不同高度的可更換接管就可實(shí)現(xiàn)進(jìn)料噴嘴高度的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，從而滿足不同類型的還原爐的需求，同時(shí)也節(jié)約了生產(chǎn)成本。
[0043]優(yōu)選地，噴頭包括噴頭主體和噴頭座，噴頭主體與噴頭座可拆卸地連接，噴頭座與可更換接管可拆卸地連接。其中，噴頭主體和噴頭座內(nèi)均設(shè)置有沿長(zhǎng)度方向貫穿的進(jìn)氣通道。
[0044]具體地，噴頭主體的外側(cè)面設(shè)有外螺紋，噴頭座的頂部向內(nèi)凹進(jìn)，且頂部凹進(jìn)處的內(nèi)壁上設(shè)有對(duì)應(yīng)的內(nèi)螺紋，噴頭主體伸入噴頭座的頂部后，二者的頂部平齊并通過(guò)螺紋連接;而噴頭座與可更換接管的具體連接方式與上述噴頭與可更換接管的具體連接方式相同，此處不再贅述。
[0045]本實(shí)施例中，噴頭也采用分體式結(jié)構(gòu)，其中噴頭主體可根據(jù)實(shí)際需求更換為不同孔徑(即進(jìn)氣通道的橫截面尺寸)，從而控制進(jìn)料流速，滿足不同類型的還原爐對(duì)進(jìn)料流速的不同要求。
[0046]優(yōu)選地，噴頭主體的外側(cè)開設(shè)有多條螺旋槽。
[0047]本實(shí)施例中，利用螺旋進(jìn)氣原理，在噴頭主體的外側(cè)面上設(shè)置多條螺旋槽，使得進(jìn)氣經(jīng)過(guò)螺旋槽螺旋上升后帶動(dòng)噴頭主體的進(jìn)氣通道內(nèi)的進(jìn)氣旋轉(zhuǎn)，使噴頭主體的進(jìn)氣通道內(nèi)的進(jìn)氣也螺旋上升，順利到達(dá)還原爐爐筒頂部，使得生產(chǎn)出的多晶硅棒粗細(xì)均勻，還可以通過(guò)設(shè)置螺旋槽的深度、長(zhǎng)度和角度來(lái)控制進(jìn)氣的旋轉(zhuǎn)速度。
[0048]本實(shí)施例所述進(jìn)料噴嘴與實(shí)施例1所述進(jìn)料噴嘴中的相關(guān)特征可以相互參考，此處不再贅述。
[0049]可以理解的是，以上實(shí)施方式僅僅是為了說(shuō)明本實(shí)用新型的原理而采用的示例性實(shí)施方式，然而本實(shí)用新型并不局限于此。對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本實(shí)用新型的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于生產(chǎn)電子級(jí)多晶硅的還原爐用進(jìn)料噴嘴，其特征在于，包括噴嘴主體和可折斷連接件，所述可折斷連接件設(shè)置在所述噴嘴主體與還原爐底盤之間，能夠在受到外力時(shí)折斷以保護(hù)所述噴嘴主體，所述噴嘴主體和所述可折斷連接件均由非金屬材料制成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進(jìn)料噴嘴，其特征在于，所述噴嘴主體與所述可折斷連接件可拆卸地連接;所述可折斷連接件與所述還原爐底盤可拆卸地連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的進(jìn)料噴嘴，其特征在于，所述噴嘴主體與所述可折斷連接件采用卡扣連接方式進(jìn)行連接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的進(jìn)料噴嘴，其特征在于，所述噴嘴主體的底端設(shè)有凹入部，所述可折斷連接件的頂端設(shè)有凸出部，所述凸出部能夠進(jìn)入所述凹入部并卡在所述凹入部中；所述可折斷連接件的凸出部的底部壁厚小于所述可折斷連接件其他部位的壁厚。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進(jìn)料噴嘴，其特征在于，所述噴嘴主體和所述可折斷連接件由氮化硅、氧化鋁、二氧化硅和碳化硅中的任一種材料制成。6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的進(jìn)料噴嘴，其特征在于，所述噴嘴主體采用一體式結(jié)構(gòu)。7.根據(jù)權(quán)利要求2-5中任一項(xiàng)所述的進(jìn)料噴嘴，其特征在于，所述噴嘴主體采用分體式結(jié)構(gòu)，其包括噴頭和可更換接管，所述噴頭和所述可更換接管可拆卸地連接，所述可更換接管與所述可折斷連接件可拆卸地連接。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的進(jìn)料噴嘴，其特征在于，所述噴頭包括噴頭主體和噴頭座，所述噴頭主體與所述噴頭座可拆卸地連接，所述噴頭座與所述可更換接管可拆卸地連接。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的進(jìn)料噴嘴，其特征在于，所述噴頭主體的外側(cè)開設(shè)有多條螺旋槽。
【文檔編號(hào)】C01B33/035GK205662324SQ201620545718
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年6月7日
【發(fā)明人】陳衛(wèi)衛(wèi), 呼維軍, 鄒分紅, 孫運(yùn)德, 呂?；?
【申請(qǐng)人】新特能源股份有限公司