反沖式多晶硅還原爐噴嘴的制作方法
【專利摘要】本實用新型是一種可調(diào)反沖式多晶硅還原爐噴嘴，包括主噴嘴、底盤、緊定螺釘、導(dǎo)流罩和噴頭，主噴嘴通過焊接或螺紋安裝在底盤的進(jìn)氣口上，主噴嘴中心為進(jìn)氣通道，所述進(jìn)氣通道與所述噴頭連通，所述噴頭與所述主噴嘴連接，所述導(dǎo)流罩與所述主噴嘴連接，所述緊定螺釘安裝在所述導(dǎo)流罩外側(cè)。該結(jié)構(gòu)主要通過在還原爐底盤進(jìn)氣口設(shè)置反沖式多晶硅還原爐噴嘴來調(diào)節(jié)爐內(nèi)氣體分布，既能滿足硅芯下端的進(jìn)氣需求，又能防止進(jìn)氣引起硅芯振動導(dǎo)致倒棒，同時該噴嘴還能使一部分高速氣體直達(dá)爐頂，對硅芯上端進(jìn)行供料與冷卻，防止玉米棒生成。
【專利說明】反沖式多晶硅還原爐噴嘴
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本實用新型涉及多晶硅生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及控制還原爐爐內(nèi)氣流分布的進(jìn)氣噴嘴。
【背景技術(shù)】:
[0002]目前，國內(nèi)外生產(chǎn)多晶硅主要的工藝技術(shù)是西門子改良法，所以國內(nèi)大部分的多晶硅生產(chǎn)廠家所用的設(shè)備均為CVD還原爐。還原爐的工作原理是通過通電高溫硅芯將三氯氫硅與氫氣的混和氣體反應(yīng)生成多晶硅并沉積在硅芯上，由于最終產(chǎn)物是沉積在硅芯上的多晶硅，所以每次開爐都需要經(jīng)歷裝硅芯與開爐取棒過程。
[0003]由于開爐時所裝硅芯直徑一般只有8?10mm，在電磁感應(yīng)、進(jìn)氣擾動、安裝誤差等因素的影響下容易出現(xiàn)倒棒現(xiàn)象。開爐初期往往采用較小的進(jìn)氣量以避免進(jìn)氣擾動引起硅棒振動導(dǎo)致倒棒，而開爐前期硅棒長的慢，較小的進(jìn)氣量大大的延長了還原爐的單爐操作時間。
[0004]同時為了能夠生成優(yōu)質(zhì)的多晶硅料，還應(yīng)保持還原爐爐內(nèi)氣場的均勻性。所以為了解決上述問題，需要一種既能夠保持較大進(jìn)氣量，又能避免硅芯共振倒棒，同時還能使?fàn)t內(nèi)氣場均勻分布的噴嘴。
實用新型內(nèi)容:
[0005]本實用新型是一種反沖式多晶硅還原爐噴嘴，主要通過在還原爐底盤進(jìn)氣口設(shè)置反沖式多晶硅還原爐噴嘴來調(diào)節(jié)爐內(nèi)氣體分布，既能滿足硅芯下端的進(jìn)氣需求，又能防止進(jìn)氣引起硅芯振動導(dǎo)致倒棒，同時該噴嘴還能使一部分高速氣體直達(dá)爐頂，對硅芯上端進(jìn)行供料與冷卻，防止玉米棒生成。
[0006]為了實現(xiàn)上述效果，本實用新型采用的技術(shù)方案是:一種反沖式多晶硅噴嘴主要包括主噴嘴、底盤、緊定螺釘、導(dǎo)流罩和噴頭，所述底盤之上連接主噴嘴，其特征在于所述主噴嘴中心設(shè)有進(jìn)氣通道，與所述噴頭連通，所述噴頭與所述主噴嘴連接，所述導(dǎo)流罩與所述主噴嘴連接。
[0007]進(jìn)一步的，該進(jìn)氣通道是由圓柱面、圓錐面、多邊形柱面、弧形面中的任意一種或多種圍繞而成，形成直通口通道、縮徑口通道或擴散口通道。
[0008]進(jìn)一步的，所述主噴嘴側(cè)壁均勻開有數(shù)個開口向上的斜孔，所述斜孔與所述進(jìn)氣通道連通。
[0009]進(jìn)一步的，所述向下或向上的斜孔在側(cè)壁按一定規(guī)律均勻分布。
[0010]進(jìn)一步的，主噴嘴下端設(shè)有定位與安裝用的六角螺母環(huán)；噴頭通過螺紋安裝在主噴嘴外側(cè)上端。
[0011]進(jìn)一步的，噴頭中心開有I個或I個以上的噴氣孔，噴氣孔是直孔、斜孔、縮徑孔或擴散孔的任意一種或其組合。噴氣孔和主噴嘴中心進(jìn)氣通道形式對硅棒中上段的氣體流速和溫度起決定作用，即通過噴氣孔的形狀和主噴嘴中心進(jìn)氣通道的形狀分別組合，以及開孔數(shù)量，根據(jù)實際需要，實現(xiàn)對流速變化的影響和控制，進(jìn)而對還原爐中的硅棒尤其是中上段的溫度也起到?jīng)Q定作用。
[0012]進(jìn)一步的，導(dǎo)流罩通過螺紋安裝在主噴嘴外側(cè)中部，并通過緊定螺釘固定在主噴嘴上，實現(xiàn)根據(jù)實際位置需要進(jìn)行固定。
[0013]進(jìn)一步的，導(dǎo)流罩的開口向上，導(dǎo)流罩開口端可以是柱形、錐形或球形。導(dǎo)流罩對主噴嘴側(cè)壁斜孔噴出的氣體起到緩沖、減速與導(dǎo)流的作用；導(dǎo)流罩的開口端形狀可以有多種組合變換，引導(dǎo)反應(yīng)氣體的流動，與噴氣孔的形狀和主噴嘴中心進(jìn)氣通道的形狀結(jié)合統(tǒng)
籌考慮。
[0014]本實用新型的工作原理是:工藝氣體先進(jìn)入主噴嘴中心的進(jìn)氣通道，一部分氣體通過主噴嘴頂部噴頭上的噴氣孔噴出直達(dá)硅棒的中上段，對硅棒中上段起到供料、冷卻以及促進(jìn)爐內(nèi)氣體循環(huán)的功能。
[0015]由于進(jìn)入主噴嘴通道中的氣體受到噴頭的阻力作用，一部分氣體通過主噴嘴側(cè)壁的斜孔向下噴出，噴出的氣體受到導(dǎo)流罩阻擋，在導(dǎo)流罩作用下向上噴出。
[0016]作為另一種優(yōu)選方案，主噴嘴側(cè)壁均勻開有數(shù)個開口向上的斜孔，且此時的導(dǎo)流罩的開口向下。該優(yōu)先方案中進(jìn)入主噴嘴通道中的氣體受到噴頭的阻力作用，一部分氣體通過主噴嘴側(cè)壁的斜孔向上噴出，噴出的氣體受到導(dǎo)流罩阻擋，在導(dǎo)流罩作用下向下噴出。
[0017]由于氣體流向轉(zhuǎn)變消耗了氣體動能以及在出口截面增大的作用下，從導(dǎo)流罩噴出的氣體流速很低，既能滿足硅棒下段供料、冷卻要求，又極大的減小了氣體振動對硅棒的影響，大大降低了倒棒的概率。同時，由于噴頭和導(dǎo)流罩都通過螺紋連接在主噴嘴上，所以可以根據(jù)實際使用的硅棒高度以及開爐效果，更換不同開孔尺寸與形式的噴頭和不同形式的導(dǎo)流罩，或者根據(jù)需要調(diào)整導(dǎo)流罩的高度，并用緊定螺釘進(jìn)行定位。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0018]圖1是本實用新型的反沖式多晶硅還原爐噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2是本實用新型噴嘴另一種優(yōu)選方案的示意圖。
[0020]圖3是本實用新型中的噴氣孔示例。
[0021]圖中，I是主噴嘴、2是底盤、3是緊定螺釘、4是導(dǎo)流罩、5是噴頭、1-1是六角螺母環(huán)，1~2是斜孔、1_3是進(jìn)氣通道、5-1是噴氣孔。
【具體實施方式】:
[0022]下面結(jié)合附圖對本實用新型的具體工作原理作進(jìn)一步描述。
[0023]實施例1:
[0024]如圖1所示，本實用新型主要由主噴嘴1、底盤2、緊定螺釘3、導(dǎo)流罩4和噴頭5組成。主噴嘴I通過焊接或螺紋安裝在底盤2的進(jìn)氣口上，主噴嘴I中心為進(jìn)氣通道1-3，該進(jìn)氣通道1-3是由2個圓柱面和I個圓錐面圍繞而成，形成縮徑口通道。
[0025]主噴嘴I側(cè)壁均勻開有數(shù)個開口向下的斜孔1-2，斜孔1-2與進(jìn)氣通道1-3連通。主噴嘴I下端設(shè)有定位與安裝用的六角螺母環(huán)1-2。
[0026]噴頭5通過螺紋安裝在主噴嘴I外側(cè)上端，噴頭5中心開有I個噴氣孔5-1，噴氣孔5-1為直孔。[0027]噴氣孔5-1的入口總截面積小于進(jìn)氣通道1-3的出口截面積。噴氣孔5-1和主噴嘴I中心進(jìn)氣通道1-3的形式對硅棒中上段的氣體流速和溫度起決定作用。
[0028]導(dǎo)流罩4通過螺紋安裝在主噴嘴I外側(cè)中部，導(dǎo)流罩4的開口向上，導(dǎo)流罩4開口端為錐形。導(dǎo)流罩4對主噴嘴I側(cè)壁斜孔1-2噴出的氣體起到緩沖、減速與導(dǎo)流的作用。緊定螺釘3安裝在導(dǎo)流罩4外側(cè)，用于將導(dǎo)流罩4固定在主噴嘴I上。
[0029]實施例2:
[0030]如圖2所示，作為另一種優(yōu)選方案，進(jìn)入主噴嘴I通道中的氣體受到噴頭5的阻力作用，一部分氣體通過主噴嘴I側(cè)壁的斜孔1-2向上噴出，噴出的氣體受到開口向下的導(dǎo)流罩4阻擋，在導(dǎo)流罩4作用下向下噴出。
[0031]主噴嘴I中心為進(jìn)氣通道1-3，該進(jìn)氣通道1-3是由弧形面和圓柱面圍繞而成，形成直通口通道。
[0032]噴頭5通過螺紋安裝在主噴嘴I外側(cè)上端，噴頭5中心開有I個噴氣孔5-1，噴氣孔5-1為擴散孔。
[0033]實施3:
[0034]如圖3所不,作為另一種優(yōu)選方案,噴頭5中心開有I個或I個以上的噴氣孔5-1,噴氣孔為縮徑孔或擴散孔。
[0035]本實施例的工作過程是:工藝氣體先進(jìn)入主噴嘴I中心的進(jìn)氣通道，一部分氣體通過主噴嘴I頂部噴頭5上的噴氣孔噴出直達(dá)硅棒的中上段，對硅棒中上段起到供料、冷卻以及促進(jìn)爐內(nèi)氣體循環(huán)的功能。由于進(jìn)入主噴嘴I通道中的氣體受到噴頭5的阻力作用，一部分氣體通過主噴嘴I側(cè)壁的斜孔1-1向下噴出，噴出的氣體受到導(dǎo)流罩4阻擋，在導(dǎo)流罩4作用下向上噴出。
[0036]由于氣體流向轉(zhuǎn)變消耗了氣體動能以及在出口截面增大的作用下，從導(dǎo)流罩4噴出的氣體流速很低，既能滿足硅棒下段供料、冷卻要求，又極大的減小了氣體振動對硅棒的影響，大大降低了倒棒的概率。
[0037]同時，由于噴頭5和導(dǎo)流罩4都通過螺紋連接在主噴嘴I上，所以可以根據(jù)實際使用的硅棒高度以及開爐效果，更換不同開孔尺寸與形式的噴頭5和不同形式的導(dǎo)流罩4，或者根據(jù)需要調(diào)整導(dǎo)流罩4的高度，并用緊定螺釘3進(jìn)行定位。
[0038]在該噴嘴的作用下，爐內(nèi)氣體在高度方向上分布更加均勻，使?fàn)t內(nèi)溫度場均勻，減少了玉米棒的比例，提高了硅棒的質(zhì)量。同時由于硅棒底部的氣體擾動小，使得開爐前期可以采用較大的進(jìn)氣量以提高生產(chǎn)速率，又能防止因進(jìn)氣量過大導(dǎo)致的倒棒。
【權(quán)利要求】
1.一種反沖式多晶硅還原爐噴嘴，包括主噴嘴⑴、底盤⑵、緊定螺釘⑶、導(dǎo)流罩(4)和噴頭(5)，所述底盤(2)之上連接主噴嘴(I)，其特征在于所述主噴嘴(I)中心設(shè)有進(jìn)氣通道(1-3)，與所述噴頭(5)連通，所述噴頭(5)與所述主噴嘴(I)連接，所述導(dǎo)流罩(4)與所述主噴嘴(I)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種反沖式多晶硅還原爐噴嘴，其特征在于:所述主噴嘴(I)通過焊接或螺紋安裝在底盤(2)的進(jìn)氣口上，所述緊定螺釘(3)安裝在所述導(dǎo)流罩(4)外側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種反沖式多晶硅還原爐噴嘴，其特征在于:所述進(jìn)氣通道(1-3)是由圓柱面、圓錐面、多邊形柱面、弧形面中的任意一種或多種圍繞而成，形成直通口通道、縮徑口通道或擴散口通道。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種反沖式多晶硅還原爐噴嘴，其特征在于:所述主噴嘴(I)側(cè)壁開有數(shù)個開口向下的斜孔(1-2)，所述斜孔(1-2)與所述進(jìn)氣通道(1-3)連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種反沖式多晶硅還原爐噴嘴，其特征在于:所述主噴嘴(I)側(cè)壁均勻開有數(shù)個開口向上的斜孔(1-2)，所述斜孔(1-2)與所述進(jìn)氣通道(1-3)連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的一種反沖式多晶硅還原爐噴嘴，其特征在于:所述向下或向上的斜孔(1-2)在側(cè)壁按一定規(guī)律均勻分布。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種反沖式多晶硅還原爐噴嘴，其特征在于:所述主噴嘴(I)下端設(shè)有定位與安裝用的六角螺母環(huán)(1-2)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種反沖式多晶硅還原爐噴嘴，其特征在于:所述噴頭(5)通過螺紋安裝在所述主噴嘴(I)外側(cè)上端。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種反沖式多晶硅還原爐噴嘴，其特征在于:所述噴頭(5)中心開有I個或I個以上的噴氣孔(5-1)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種反沖式多晶硅還原爐噴嘴，其特征在于:所述噴氣孔(5-1)是直孔、斜孔、縮徑孔或擴散孔的任意一種或其組合。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種反沖式多晶硅還原爐噴嘴，其特征在于:所述噴氣孔(5-1)的入口總截面積小于所述進(jìn)氣通道(1-3)的出口截面積。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種反沖式多晶硅還原爐噴嘴，其特征在于:所述導(dǎo)流罩(4)通過螺紋安裝在所述主噴嘴(I)外側(cè)中部，所述導(dǎo)流罩(4)通過所述緊定螺釘(3)固定在所述王嗔嘴(I)上。
13.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種反沖式多晶硅還原爐噴嘴，其特征在于:所述導(dǎo)流罩(4)的開口向上。
14.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種反沖式多晶硅還原爐噴嘴，其特征在于:所述導(dǎo)流罩(4)的開口向下。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種反沖式多晶硅還原爐噴嘴，其特征在于:所述導(dǎo)流罩(4)開口端是柱形、錐形或球形的任意一種。
【文檔編號】C01B33/035GK203498098SQ201320543138
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月2日
【發(fā)明者】吳海龍, 茅陸榮, 沈剛, 繆錦泉 申請人:上海森松化工成套裝備有限公司