一种应用于单晶炉一体式水冷套结构的制作方法

本发明是关于单晶炉辅助设备领域，特别涉及一种应用于单晶炉一体式水冷套结构。

背景技术：

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。国内现进的设备制造商已提出了单晶硅的自动化生产线，而单晶硅又是光伏发电和半导体行业中的基础原料，单晶硅作为现代信息社会的关键支撑材料，是目前世界上最重要的单晶材料之一，它不仅是发展计算机与集成电路的主要功能材料，也是光伏发电利用太阳能的主要功能材料。

水冷套作为常规配套装置，固定在炉盖上，无需移动。当晶棒进入到水冷套内部时，晶棒的纵向温度梯度增加，冷却速度加快，可以加快拉晶速度，提高产能。水冷套进出水管为19mm的水管，并在出水口处安装水流量计和安全阀，当水流量过低、水温过高、水压过大时，自动报警。此外，水冷套的喉口法兰侧面有氩气入口，可以调节炉压和气流，并在法兰侧边安装压力表，监测炉内压力。

作为单晶炉的重要组件，水冷套一体式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，确保在拉晶复投过程中不会出现漏水或密封不牢。以及现有技术中，晶棒在拉晶过程中时，由于水冷套的结构，导致冷却效果差，晶棒加工精度低。以及现有技术中，由于上下法兰与内外筒焊缝结构上的设计，焊接效率无法提高，生产效率低。本发明采用一套独有的设计方法，使得既能提高产能、降低生产成本，又能保证质量稳定性。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种应用于单晶炉一体式水冷套结构。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种应用于单晶炉一体式水冷套结构，包括喉口法兰，下法兰，下水管，水冷套本体，连接管和隔水条形成的回路水道；

水冷套本体为由内筒及外筒组成的双层筒体结构；

喉口法兰与下法兰分别焊设于水冷套本体的顶端与底端，喉口法兰的上端面设有两同心的圆形凹槽，下端面设有一圆形凹槽；喉口法兰内侧部设有真空管路，喉口法兰外侧部的真空管路端口处连接有真空表接管与kf10*20法兰；真空表接管是一个连接喉口法兰外径的表接管，用于进水，表接管上有一个真空计接管螺母。

隔水条形成的回路水道设于水冷套本体的内筒及外筒之间的腔体内，隔水条包括环形隔水条与一竖直隔水条；环形隔水条有五根，绕设于内筒外壁形成一回路水道，竖直隔水条平行于内筒轴线设于内筒外壁；用于腔体内水流流动的时候遇到竖直隔水条隔离遇到回流使之达到冷却效果，增加晶棒精度。

下水管设于下法兰的底部。

作为一种改进，喉口法兰本体是圆盘结构的法兰，直径与高度之比为586：120，内径与外径之比为586:245；下端面凹槽的直径与下端面外径之比为：360:245，该凹槽深度与法兰的高之比为：120:30；上端面凹形槽的直径分别为267cm，365cm，深度分别为70cm，40cm，法兰上封板外圆直径与喉口法兰上的ф365凹槽的外直径相同，其内圆直径与喉口法兰上的ф267凹槽的内直径相同。

作为一种改进，内筒是管类圆柱结构，内筒的高度与底面的直径比为702.5:260，内外壁不需要在机加工，内筒两个端面和水平位置为30°的斜角，易于与喉口法兰、下法兰焊接。

作为一种改进，外筒是管类圆柱结构，外筒的高度与底面的直径比为695:298，外筒两个端面与水平位置分别呈30°与60°夹角，易于裹紧后纵向焊缝在下水管上。

作为一种改进，下法兰是一个圆盘结构的法兰，高度和底面直径比为45:303，外径和内径的比为303：245；法兰上端面设有凹槽，该凹槽与底面为同心圆，凹槽处设有法兰隔板。其凹槽有三部分属于实心，位置处于水平位置0°，37°270°。其设计目的就是为了和内筒、外筒隔水条形成的回路水道相吻合，使回路水道的水流达到顺通的效果，还有其焊接效果更好，焊接效率加快。

作为一种改进，回路水道两侧相邻的环形隔水条，间距为50cm，厚度为3mm；竖直隔水条是细长方形结构，厚度为5mm。

作为一种改进，水冷套本体底部开设有u型槽，u型槽采用缺口封板焊封。

作为一种改进，kf10*20法兰是一个公称口径为10cm，长度为20cm的橡胶圈密封真空法兰。

作为一种改进，下水管是1/2的管类圆柱结构,壁厚1.5mm，长度为695.5，内外径分别为24mm，27mm；其下水管外侧管口两端均设有2.5mm,深3mm的缺口，内侧管口两端均设有宽2mm，深度2mm的缺口。

作为一种改进，在喉口法兰上端面pcdф340处沿圆周均匀分布若干ф8完全贯穿孔。

上述水冷套的材料选用304l不锈钢，要求采购渠道正规，提供材料之间报告，采用氩弧焊接，不锈钢焊丝304l,夹层焊丝要求，隔水条与内筒壁为断续焊接，焊缝为断续角焊缝，长度15mm,焊缝间隔为80，隔水条两侧对称施焊，未焊接部分隔水条与内筒间隙不大于0.1mm,外筒裹紧后纵向焊缝在下水管上，隔水条与外筒间隙不大于0.2mm；内外壁焊缝需要染色剂进行着色探伤，不得有裂纹，期刊，烧穿，咬边等缺陷焊缝需磨削光滑；焊接后消应力在精加工，进行水压试验，水冷套外筒需要表面近镜面抛光，下法兰外表面喷砂后两次发黑，内表面喷砂后两次发黑(喉口法兰内壁可以不发黑)。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)内、外筒与喉口法兰、下法兰在结构上的改变使得环缝和外筒纵缝均可以采用自动焊，不仅提高了生产效率，而且提升了加工精度；

(2)由于内筒与喉口法兰、下法兰的新型结构，使得内筒环缝可以采用双面焊，成型好，焊缝质量高；

(3)隔水条形成的回路水道的新型设计，使得水流在内外筒之间有限的空间内，经过了更长的路程，冷却效果更佳。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的剖视图。

图3是本发明的俯视图。

图4为本发明的仰视图。

附图标记为：1-喉口法兰；2-法兰下封板；3-法兰上封板；4-内筒；5-回路水道；6-外筒；7-下法兰；8-挡水板1；9-挡水板3；10-挡水板2；11-法兰隔板；14-真空表接管；15-真空计接管螺母；16-kf10*20法兰。

具体实施方式

以下的实施例可以使本专业技术领域的技术人员更全面的了解本发明，但不以任何方式限制本发明。

本发明中，提供一种应用于单晶炉一体式水冷套结构，包括喉口法兰1，下法兰7，下水管，水冷套本体，连接管和隔水条形成的回路水道5，水冷套本体为由内筒4及外筒6组成的双层筒体结构；水冷套本体底部开设有u型槽，u型槽采用缺口封板焊封。内筒4是管类圆柱结构，内筒4的高度与底面的直接设计比例为702.5:260，内外壁不需要在机加工，内筒4两个端面和水平位置为30°的斜角，易于与喉口法兰1、下法兰7焊接。外筒6是管类圆柱结构，外筒6的高度与底面的直径设计比例为695:298，外筒6两个端面与水平位置分别呈30°与60°夹角，易于裹紧后纵向焊缝在下水管上。

喉口法兰1与下法兰7分别焊设与水冷套本体的顶端与底端，喉口法兰1的上端面设有两同心的圆形凹槽，下端面设有一圆形凹槽；喉口法兰1本体是圆盘结构的法兰，直径与高度之比为586：120，内径与外径之比为586:245；下端面凹槽的直径之比为：360:245，该凹槽深度与法兰的高之比为：120:30；上端面凹形槽的直径分别为267cm，365cm，深度分别为70cm，40cm，法兰上封板3外圆直径与喉口法兰1上的ф365凹槽的外直径相同，其内圆直径于喉口法兰1上的ф267凹槽的内直径相同。

下法兰7是一个圆盘结构的法兰，高度和底面直径比为45:303，外径和内径的比为303：245；法兰上端面设有凹槽，该凹槽与底面为同心圆；其凹槽有三部分属于实心，置处于水平位置0°，37°270°其设计目的就是为了和内筒4、外筒6隔水条形成的回路水道5相吻合，使回路水道5的水流达到顺通的效果，还有其焊接效果更好，焊接效率加快。

喉口法兰1上下端面上分别焊设有法兰上封板3与法兰下封板2，且法兰上封板3与法兰下封板2均为圆形板，直径分别与喉口法兰上下端面上的凹槽尺寸相同；在喉口法兰1上端面pcdф340处有ф8完全贯穿孔分布均匀。

第一挡水板8，第二挡水板9，第三挡水板10设于喉口法兰1进水口附近处，控制水的流向，使其达到水流冷却的效果。

kf10*20法兰16是一个公称口径为10cm，长度为20cm的橡胶圈密封真空法兰用于连接上法兰的真空管路，是应用在真空系统的一种快卸法兰，能手动拧动螺母就可以松开或者压紧连接。

隔水条形成的回路水道5设于水冷套本体的内筒4及外筒6之间的腔体内，隔水条包括环形隔水条与一竖直隔水条；环形隔水条有五根，连续绕设于内筒4外壁形成回路水道，竖直隔水条平行于内筒4轴线设于内筒4外壁；用于腔体内水流流动的时候遇到竖直隔水条隔离遇到回流使之达到冷却效果，增加晶棒精度，

回路水道5两侧相邻的环形隔水条，间距为50cm，厚度为3mm；竖直隔水条是细长方形结构，厚度为5mm。

下法兰7的凹槽处设有法兰隔板11，用于加固整个水冷套的稳定性以及增加水流的冷却效果；下水管设于下法兰7的底部；下水管是1/2的管类圆柱结构,壁厚1.5mm，长度为695.5，内外径分别为24mm，27mm；其下水管外侧管口两端均设有2.5mm,深3mm的缺口，内侧管口两端均设有宽2mm，深度2mm的缺口。真空表接管14是焊接于喉口法兰侧边真空管道的表接管，用于连接真空表的螺母，及其锁死；真空计接管螺母15是真空表接管14待固定螺母。

因此，本发明的实际范围不仅包括所公开的实施案例，还包括在权利要求书之下实施或者执行本发明的所有等效方案。