一种应用于单晶炉的底部法兰的制作方法

本发明是关于单晶炉的辅助设备领域，特别涉及一种应用于单晶炉的底部法兰。

背景技术：

单晶硅是用于太阳能光伏发电的重要材料。单晶硅生产中需要进行拉晶，拉晶效率及质量直接影响单晶硅的生产。目前，为提升效率，拉晶所得晶体体积越来越大，这也对拉晶过程提出了更高的要求。拉晶的过程中，需要保证引晶体的垂直及晶体保护，因此作为调节组件的重要组成部分——底部法兰对提高整个生产链效率及产品质量有很大的影响。

现在国家极度重视新能源的开发及应用，并投入大量资金对光伏行业进行扶持，国内单晶硅的需求不断增加，该产业的特点为技术、资本双密集型。从技术上来说，技术先进程度直接决定了生产成本的高低，而生产成本对于单晶硅企业的盈利性非常敏感；从资本角度看，单晶硅生产需要投入大量设备，扩产周期长，且对人员生产控制要求很高。因此单晶硅行业进入壁垒较高，行业龙头的先发优势非常明显，短期内行业竞争格局较难打破。提高单晶硅产能，降低能耗，也成了单晶硅生产企业是否能成为行业龙头的关键因素之一。

作为水平调整机构的重要组件，底部法兰焊接工艺的研制显得尤为重要，既能提高产能、降低生产成本，又能保证质量稳定性，确保在拉晶过程中的晶体能够得到充足的氩气保护同时保证引晶体的垂直，使得拉晶获得产品满足要求。

然而在现有技术中，底部法兰在工作过程中因焊接不良出现生产安装困难、现场漏水和密封不牢等问题，导致返工、报废，成本增加，单晶拉晶过程中辅助材料和能源消耗大。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种应用于单晶炉的底部法兰。为解决上述技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种应用于单晶炉的底部法兰，包括下圆盘组件、水平调整组件与氩气管路；下圆盘组件包括下圆盘、封板、水嘴接口和隔板；

下圆盘是圆柱体结构的圆盘，且圆盘的上端面上设有两个环形凹槽，分别为第一凹槽与第二凹槽；其中第一凹槽与上端面为同心圆，且靠近上端面外缘，第二凹槽设于靠近圆盘中心处；凹槽上均设有圆形封板，且封板直径与凹槽的外径相同；圆盘侧面打有2个深孔，用于连通两个环形凹槽；上端面靠近中心处开有2个贯穿孔；水嘴接口有两个，均焊接在第一凹槽上的封板上，并与第一凹槽的腔体连通；隔板有两块，分设于第一凹槽与第二凹槽内，垂直于槽壁并位于2个深孔中间处，用于实现将圆盘腔体分隔形成水路；

水平调整组件包括水平调整副室、顶板与kf10×40法兰；

水平调整副室是空心圆柱结构，底部焊设于下圆盘上端面，在侧部开有单边通孔，用于焊接kf10×40法兰；顶板是由自上而下的三个空心圆柱组成的工字型结构，焊接于水平调整副室上端面上；

氩气管路为通过焊接三通连接的3/8ep管与kf10×20法兰组成的管路，3/8ep管有两根，端部分别与下圆盘上端面的贯穿孔焊接。氩气从kf10×20法兰进入，通过焊接三通与3/8ep管分为两路进入单晶炉副炉室。

作为一种改进，所述第一凹槽的外沿与内沿为两个同心圆，其直径之比为：572:536，凹槽深度与下圆盘的高之比为：9∶20；第二凹槽圆心与下圆盘圆心距离90mm，外径与内径比为4:3，凹槽深度与下圆盘高度比为：9∶20；下圆盘的分度圆上均布有6个通孔，的分度圆上均布有3个深度为30mm的m27螺纹孔。下圆盘侧面的深孔为深孔，上端面连接3/8ep管的贯穿孔为贯穿孔。

作为一种改进，水嘴接口是直径的圆柱体，两个水嘴接口与圆心连线呈15°，水嘴接口上设有rc3/4锥形螺纹孔，用于直角弯头的连接。

作为一种改进，所述水嘴接口是外径的管体，两个水嘴接口与下圆盘上端面圆心连线呈15°，水嘴接口端部设有rc3/4锥形螺纹孔，用于直角弯头的连接。

作为一种改进，所述水平调整副室在高度方向上6∶31处，开的单边通孔；靠近通孔侧的端口，开有3×30°坡口，另一侧端口为4×30°坡口，用于焊接固定。

作为一种改进，所述顶板由上至下，三个圆柱外径比为55∶40∶76，在最大外径圆柱的端面设有高度1mm，直径的定位台阶档，并在台阶档下方，开有3×30°坡口，用于焊接固定。

作为一种改进，封板的底面开有直径的燕尾槽，用于安装密封圈，保证拉晶过程中的密封性。

作为一种改进，水平调整副室通过顶板上直径高度1mm的台阶档进行定位，kf10×40法兰通过水平调整副室上孔进行定位。

需要说明的是，上述提到的“深孔”是指孔深与直径之比大于5而小于10的孔。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的下圆盘、隔板、封板焊接形成内部2个环形水路的腔体结构，仅在较大环形槽处有进出水口，提高了底部法兰的密封性能；此外，因其内部的隔板使冷却水进入圆盘焊接组件后能按设计的路径流转，保证冷却效果，同时通过水平挑战副室的调节作用，使得引晶体垂直，从而提高单晶炉的硅棒单次生产重量，降低辅助材料的替换频率，提高生产效率，降低生产成本。

附图说明

图1为下圆盘组件的结构示意图。

图2为下圆盘组件的半剖视图。

图3为水平调整副室的结构示意图。

图4为水平调整副室的半剖视图。

图5为本发明的结构示意图。

图中的附图标记为：1-氩气管路；2-下圆盘；3-水平调整组件；4-水嘴接口；5-封板；6-顶板；7-kf10×40法兰；8-水平调整副室。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

如图1至图5所示的一种应用于单晶炉的底部法兰，包括下圆盘组件、水平调整组件3和氩气管路1。

下圆盘组件包括下圆盘2、封板5、水嘴接口4和隔板。

下圆盘2是圆柱体结构的圆盘，且下圆盘2的上端面上设有两个环形凹槽，分别为第一凹槽与第二凹槽。其中第一凹槽与上端面为同心圆，且靠近上端面外缘，第二凹槽设于靠近下圆盘2中心处。凹槽上均设有圆形封板5，且封板5直径与凹槽的外径相同。因此封板5与环形凹槽内外圆平齐、紧密贴合，在内外圈贴合圆周面各焊接一周，形成圆盘腔体。

第一凹槽的外沿与内沿为两个同心圆，其直径之比为：572:536，凹槽深度与下圆盘2的高之比为：9∶20；第二凹槽圆心与下圆盘2圆心距离90mm，外径与内径比为4:3，凹槽深度与下圆盘2高度比为：9∶20；下圆盘的分度圆上均布有6个通孔，的分度圆上均布有3个深度为30mm的m27螺纹孔。

圆盘侧面打有2个深孔，用于连通两个环形凹槽。上端面靠近中心处开有2个贯穿孔；水嘴接口4有两个，各用于冷却水的进出，均焊接在第一凹槽上的封板5上，并与第一凹槽的腔体连通，水嘴接口4是直径的圆柱体，两个水嘴接口4与圆心连线呈15°，水嘴接口4上设有rc3/4锥形螺纹孔，用于直角弯头的连接。隔板有两块，分设于第一凹槽与第二凹槽内，垂直于槽壁并位于2个深孔中间处，用于实现将圆盘腔体分隔形成水路。隔板排布将两处圆形水道分隔为一条前后衔接的水道，使得冷却水在第一凹槽流转半圈后进入第二凹槽流转一圈后再进入第一凹槽而后从出水口流出，证充足的冷却效果。

水平调整组件3包括水平调整副室8、顶板6与kf10×40法兰7。

水平调整副室8是空心圆柱结构，底部焊设于下圆盘2上端面，在侧部开有单边通孔，用于焊接kf10×40法兰7。顶板6是工字型空心圆柱结构，焊接于水平调整副室8上端面上。水平调整副室8在高度方向上6∶31处，开的单边通孔，在靠近通孔端面，开有3×30°坡口，另一端为4×30°坡口，用于焊接固定。顶板6从上往下，三个圆柱外径比为55∶40∶76，在最大外径圆柱的端面设有高度1mm，直径的定位台阶档，并在台阶档下方，开有3×30°坡口，用于焊接固定。水平调整副室8通过顶板6上直径高度1mm的台阶档进行定位，kf10×40法兰7通过水平调整副室8上孔进行定位。

氩气管路1为通过焊接三通连接的3/8ep管与kf10×20法兰组成的管路，3/8ep管有两根，端部分别与下圆盘2上端面的贯穿孔焊接。氩气从kf10×20法兰进入，通过焊接三通与3/8ep管分为两路进入单晶炉副炉室。

需要说明的是，上述提到的“深孔”是指孔深与直径之比大于5而小于10的孔。

本发明的的加工要求为：氩气管路1、下圆盘2、水平调整副室8、水嘴接口4、封板5均为316l不锈钢材质，无毛刺、划伤、缺料等，焊接区域以及周围20mm范围内的油污、锈蚀、水及其他杂质清理干净。

本发明的加工过程为：下圆盘2、水嘴接头4、封板5焊接成下圆盘组件，在下圆盘2上预先加工2个环形凹槽同时加工4×30°焊接坡口，并通过2个深孔将两个凹槽水道连接，连接后将下圆盘外圆处孔焊实，防止漏水。然后将封板5通过4×30°焊接坡口焊接到下圆盘2上。在封板预定位置上，开孔，将水嘴接头4焊接在指定位置上。

氩气管路先单独焊接，再与其余组件焊接成一体。在下圆盘组件上实现开有2个贯穿孔，将氩气管路焊接到该制定位置。利用工装支撑氩气管路，保证焊接后，氩气管路开口方向不会因焊接偏差而偏离预定位置。

水平调整副室组件3由顶板6、水平调整副室8、kf10×40法兰7焊接组成，上述下圆盘组件焊接完成后，将水平调整副室8、顶板6、kf10×40法兰7按照顺序焊接到下圆盘组件上，焊接完成后即完成底部法兰组件。

最后，需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。