專利名稱：一種螺旋型水冷套的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于單晶拉制設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及ー種螺旋型水冷套。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有直拉單晶爐臺(tái)安裝的水冷套，在拉晶過程中水冷套一直通有循環(huán)的冷卻水，利用循環(huán)水帶走熱量，對(duì)晶體起到冷卻作用，從而提高等徑生長(zhǎng)速度，在拉晶過程中能明顯提高生產(chǎn)效率；但是現(xiàn)有水冷套在拉晶過程中仍然具有較多的負(fù)面不足由于現(xiàn)有的水冷套為圓筒狀，內(nèi)外不通透，氬氣向下流動(dòng)時(shí)分布不夠均勻，易出現(xiàn)晶體畫弧，致使晶體生長(zhǎng)過程中容易斷棱。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供ー種螺旋型水冷套，解決了現(xiàn)有水冷套在拉晶過程中存在的氬氣向下流動(dòng)時(shí)分布不均勻，易出現(xiàn)晶體畫弧的問題。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是，ー種螺旋型水冷套，包括雙螺旋管、連接盤和法蘭，雙螺旋管的兩個(gè)螺旋管分別是進(jìn)水管道和出水管道，連接盤和法蘭之間固定連接，法蘭上設(shè)置有進(jìn)水口、氬氣通道及出水ロ ；法蘭朝向雙螺旋管的一面沿圓周設(shè)置有多個(gè)氬氣孔，所有氬氣孔均與氬氣通道連通，進(jìn)水管道的一端穿過連接盤與法蘭上的進(jìn)水口連通，另一端和出水管道連通，出水管道的另一端穿過連接盤與法蘭上的出水ロ連通。本實(shí)用新型裝置通過在中空的雙螺旋管中通循環(huán)水，通過循環(huán)水帶走大量熱量，以降低正在生長(zhǎng)的晶體的溫度，使其溫度急速降低，達(dá)到對(duì)晶體的冷卻作用，這樣形成的巨大溫差使得晶體散熱加快，提高晶體的生長(zhǎng)速度，使拉速提升將近一倍。

圖I是本實(shí)用新型螺旋型水冷套的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖I的倒置狀態(tài)示意圖。圖中，I.進(jìn)水口，2.氬氣通道，3.出水ロ，4.進(jìn)水管道，5.出水管道，6.氬氣孔，
7.螺栓孔，8.雙螺旋管，9.連接盤，10.法蘭。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。參照?qǐng)DI、圖2，本實(shí)用新型的螺旋型水冷套結(jié)構(gòu)是，包括雙螺旋管8、連接盤9及法蘭10，法蘭10上設(shè)置有進(jìn)水口 I、氬氣通道2及出水ロ 3，法蘭10和連接盤9之間通過連接桿的支撐間隔固定連接，兩個(gè)雙螺旋管8的兩個(gè)螺旋管分別作為進(jìn)水管道4和出水管道5，雙螺旋管的兩個(gè)螺旋管之間留有空隙，進(jìn)水管道4和出水管道5并排螺旋向下設(shè)置，進(jìn)水管道4和出水管道5的下端頭連通，進(jìn)水管道4的另一端ロ穿過連接盤9與法蘭10上的進(jìn)水ロ I連通，出水管道5的另一端ロ穿過連接盤9與法蘭10上的出水ロ 3連通，法蘭10朝向兩個(gè)螺旋管的一面沿圓周均勻設(shè)置有多個(gè)氬氣孔6，數(shù)量為15-18個(gè)，所有氬氣孔6均與氬氣通道2連通，法蘭10圓周設(shè)置有多個(gè)螺栓孔7，數(shù)量為6-8個(gè)，螺栓孔7用于安裝螺栓將水冷套與單晶爐臺(tái)連接。雙螺旋管分為進(jìn)水管道4和出水管道5,循環(huán)水從進(jìn)水口 I、進(jìn)水管道4均勻流入，從出水管道5、出水ロ 3流走時(shí)帶走水冷套中的熱量，管道內(nèi)保證冷卻水是均勻流通的，循環(huán)水是螺旋流進(jìn)，螺旋流出，避免了冷卻水直接下降流走，不能最大程度的提高冷卻效果。氬氣通道2通氬氣，各個(gè)氬氣孔6流出的氬氣用以吹走水冷套上的掛灰。雙螺旋管水冷套采用不銹鋼螺旋管，其上部設(shè)置的法蘭10與單晶爐臺(tái)法蘭相配合，通過螺栓固定安裝在爐子爐蓋的法蘭上，并以0型橡膠圈密封水冷套，進(jìn)水管道口和出水管道ロ設(shè)于法蘭處便于連接冷卻水的進(jìn)水和出水管道。雙螺旋管的安裝位置為其最低端距離石英坩堝中的熔硅液面100-500mm。雙螺旋管的內(nèi)徑為150_400mm，或根據(jù)爐體內(nèi)徑的尺寸而定。 本實(shí)用新型裝置，將原有的筒狀水冷套結(jié)構(gòu)改為雙螺旋管結(jié)構(gòu)，雙螺旋管結(jié)構(gòu)在表面與熱量的接觸方面要大于筒狀結(jié)構(gòu)，吸收熱量能力也優(yōu)于筒狀水冷套，降溫幅度明顯加大，明顯降低了爐內(nèi)的溫度；溫度降得越低單晶棒的生長(zhǎng)速度也就越容易提升，因此改進(jìn)后的雙螺旋管水冷套能夠使單晶棒的生長(zhǎng)速度在原有基礎(chǔ)之上繼續(xù)提升；雙螺旋管結(jié)構(gòu)的兩個(gè)螺旋管所留的空隙，可以使氬氣不是朝著ー個(gè)方向流通，目的在于使拉晶過程中的氬氣分布更加均勻，解決拉晶過程中的劃弧現(xiàn)象；在水冷套法蘭下面多増加了ー些氬氣孔，能夠使揮發(fā)物不會(huì)附著在水冷套上，降低成品斷線的幾率。本實(shí)用新型雙螺旋管狀水冷套比筒狀水冷套多帶走熱量計(jì)算如下第一、Ikg水降低1°C帶走熱量是Q = CmAt,其中的Q :冷卻水帶走熱量(J)；C :水的比熱容(4. 2*103J/kg. V )；m:水的質(zhì)量(kg);A t :冷卻水溫度變化(°C )，簡(jiǎn)化為Q = 4. 2氺103*1氺I = 4. 2*103J。第二、現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的水冷套表面積是S 原=2*PI*(R 內(nèi)+R 外)*h+PI*(R 內(nèi)+R 外)*dSg :水冷套表面積(mm2)；Rrt :內(nèi)圓半徑(mm)；Rタト夕卜圓半徑(mm)；H :水冷套高度(mm)；d :水冷套厚度(mm)，則S原=2*3. 14*(125+149)*450+3. 14*(149+125)*250 = 989414mm2。第三、本實(shí)用新型雙螺旋管水冷套的表面積是S = 2*(2*PI*R*A)*Si，其中的S :水冷套表面積；R :螺旋管環(huán)狀半徑；A :螺旋圈數(shù)；S1:螺旋管口徑面積；[0034]S = 2* (2*3. 14*139*10) *3. 14*52 = 1370484mm2。4、本實(shí)用新型雙螺旋管狀水冷套比筒狀水冷套表面積對(duì)比差值為AS = Se-S= 1370484-989414 = 381070mm2從以上計(jì)算可見，由于冷卻水所帯走的熱量與水冷套表面積大小成正比，雙螺旋管狀水冷套表面積比筒狀水冷套大，所以雙螺旋管狀水冷套比筒狀水冷套帶走的熱量多。本實(shí)用新型的雙螺旋管狀水冷套，還能夠使單晶爐內(nèi)的氬氣均勻分布，雙螺旋管狀水冷套在單晶爐內(nèi)熱量的接觸面積明顯増大，散熱效果更加顯著，有效解決了拉晶過程中的劃弧、斷線、掛灰、拉速提升等問題。權(quán)利要求1.ー種螺旋型水冷套，其特征在于包括雙螺旋管(8)、連接盤(9)和法蘭(10)，雙螺旋管(8)的兩個(gè)螺旋管分別是進(jìn)水管道(4)和出水管道(5)，所述的連接盤(9)和法蘭(10)之間固定連接，法蘭(10)上設(shè)置有進(jìn)水口(I)、氬氣通道⑵及出水ロ(3);法蘭(10)朝向雙螺旋管(8)的一面沿圓周設(shè)置有多個(gè)氬氣孔出)，所有氬氣孔(6)均與氬氣通道(2)連通， 進(jìn)水管道(4)的一端穿過連接盤(9)與法蘭(10)上的進(jìn)水口(I)連通，另一端和出水管道(5)連通，出水管道(5)的另一端穿過連接盤(9)與法蘭(10)上的出水ロ(3)連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的螺旋型水冷套，其特征在干所述的法蘭(10)圓周設(shè)置有多個(gè)螺栓孔(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的螺旋型水冷套，其特征在于所述的螺旋型水冷套的螺旋直徑為 150-400mm。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種螺旋型水冷套，包括雙螺旋管、連接盤和法蘭，雙螺旋管的兩個(gè)螺旋管分別是進(jìn)水管道和出水管道，連接盤和法蘭之間固定連接，法蘭上設(shè)置有進(jìn)水口、氬氣通道及出水口；法蘭朝向雙螺旋管的一面沿圓周設(shè)置有多個(gè)氬氣孔，所有氬氣孔均與氬氣通道連通，進(jìn)水管道的一端穿過連接盤與法蘭上的進(jìn)水口連通，另一端和出水管道連通，出水管道的另一端穿過連接盤與法蘭上的出水口連通。本實(shí)用新型的螺旋型水冷套，在拉晶過程中降溫作用明顯提高，氬氣在拉晶過程中得到均勻分布，有利于提高晶體的生長(zhǎng)速度。
文檔編號(hào)C30B15/00GK202430319SQ20112048337
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月29日
發(fā)明者周小淵, 張亮楨, 白忠學(xué), 鄧良平, 陳立軍 申請(qǐng)人:寧夏隆基硅材料有限公司, 無錫隆基硅材料有限公司, 西安隆基硅材料股份有限公司, 銀川隆基硅材料有限公司