一种用于生产电子级多晶硅的还原炉用进料喷嘴的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种用于生产电子级多晶硅的还原炉用进料喷嘴，其包括喷嘴主体和可折断连接件，所述可折断连接件设置在所述喷嘴主体与还原炉底盘之间，能够在受到外力时折断以保护所述喷嘴主体，所述喷嘴主体和所述可折断连接件均由非金属材料制成。本实用新型所述进料喷嘴既不会污染多晶硅棒，生产成本又较低。
【专利说明】
一种用于生产电子级多晶硅的还原炉用进料喷嘴
技术领域
[0001]本实用新型涉及多晶硅生产技术领域，具体涉及一种用于生产电子级多晶硅的还原炉用进料喷嘴。
【背景技术】
[0002]多晶硅是太阳能光伏行业的基础材料。目前，电子级棒状多晶硅主要采用改良西门子法(即三氯氢硅还原法)生产，指的是利用气相沉积法在高温下通过H2来还原SiHCl3从而制备多晶硅，具体反应方程式为:
[0003]3SiHCl3+H2^2Si+5HCl+SiCl4
[0004]制备多晶硅的反应设备为还原炉，其主要由炉筒、底盘、电极、进料喷嘴、以及尾气孔组成。
[0005]目前，国内外多晶硅生产厂家使用的还原炉中，炉筒、底盘、电极、以及尾气孔均由冷却水进行冷却，以保证还原炉运行的稳定性，而进料喷嘴因结构原因无法使用冷却水进行冷却，且为了保证进料喷嘴的强度，在硅棒倒棒时避免进料喷嘴因硅棒倾砸而损坏，现有技术中，进料喷嘴往往由金属材料加工而成，并通过螺纹连接在底盘的进气孔上。
[0006]在多晶硅沉积过程中，还原炉内的气相温度会达到650°C以上，此时部分热量会从炉内传导至进料喷嘴上，此外，进料喷嘴还会受到红热状态下硅棒辐射能的影响，这些都会导致进料喷嘴本身的温度维持在较高温度下。在此情况下，由金属材料制成的进料喷嘴会与物料中的氯离子发生反应，从而释放出金属离子，而释放出的金属离子会随着物料沉积在多晶硅棒上，导致硅棒体的金属含量上升。
[0007]相比于太阳能级多晶硅，电子级多晶硅的生产过程中对金属离子的控制要求要高很多，成品电子级多晶硅中的金属总含量需小于0.5??Μ。然而，现有的由金属材料制成的进料喷嘴在高温时会释放出金属离子，故而污染了多晶硅棒，导致其产品品质下降;若直接将现有的进料喷嘴的材质替换为非金属材质又使得进料喷嘴极易损坏，且现有的进料喷嘴为一体式结构，一旦损坏只能整体进行更换，而频繁地对进料喷嘴进行整体更换必然导致生产成本增高。
[0008]可见，设计一种既不会污染多晶硅棒，生产成本又较低的进料喷嘴成为目前亟待解决的技术问题。
【实用新型内容】
[0009]本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中所存在的上述缺陷，提供一种既不会污染多晶硅棒，生产成本又较低的用于生产电子级多晶硅的还原炉用进料喷嘴。
[0010]解决本实用新型技术问题所采用的技术方案是:
[0011]本实用新型提供一种用于生产电子级多晶硅的还原炉用进料喷嘴，其包括喷嘴主体和可折断连接件，所述可折断连接件设置在所述喷嘴主体与还原炉底盘之间，能够在受到外力时折断以保护所述喷嘴主体，所述喷嘴主体和所述可折断连接件均由非金属材料制成。
[0012]可选地，所述喷嘴主体与所述可折断连接件可拆卸地连接;所述可折断连接件与所述还原炉底盘可拆卸地连接。
[0013]可选地，所述喷嘴主体与所述可折断连接件采用卡扣连接方式进行连接。
[0014]可选地，所述喷嘴主体的底端设有凹入部，所述可折断连接件的顶端设有凸出部，所述凸出部能够进入所述凹入部并卡在所述凹入部中；所述可折断连接件的凸出部的底部壁厚小于所述可折断连接件其他部位的壁厚。
[0015]可选地，所述喷嘴主体和所述可折断连接件由氮化硅、氧化铝、二氧化硅和碳化硅中的任一种材料制成。
[0016]可选地，所述喷嘴主体采用一体式结构。
[0017]或者，所述喷嘴主体采用分体式结构，其包括喷头和可更换接管，所述喷头和所述可更换接管可拆卸地连接，所述可更换接管与所述可折断连接件可拆卸地连接。
[0018]可选地，所述喷头包括喷头主体和喷头座，所述喷头主体与所述喷头座可拆卸地连接，所述喷头座与所述可更换接管可拆卸地连接。
[0019]可选地，所述喷头主体的外侧开设有多条螺旋槽。
[0020]有益效果:
[0021]本实用新型所述用于生产电子级多晶硅的还原炉用进料喷嘴由于设置了可折断连接件，在硅棒倒棒并砸到进料喷嘴时，其中的可折断连接件通过吸能发生断裂从而保护喷嘴主体的完整性，只需更换可折断连接件即可继续使用原有喷嘴主体，从而降低了更换成本，生产成本较低;而且，由于喷嘴主体和可折断连接件均由非金属材料制成，从而解决了现有技术中存在的进料喷嘴释放出金属离子并污染多晶硅棒的问题。
【附图说明】
[0022]图1为本实用新型实施例1提供的进料喷嘴与还原炉底盘的组装剖视图；
[0023]图2为图1中喷嘴主体的剖视图；
[0024]图3为图1中可折断连接件的剖视图。
[0025]图中:I一喷嘴主体；IA—凹入部；IB—进气通道;2—可折断连接件；2A—凸出部；2B—进气通道;2C—外螺纹;3 —还原炉底盘;3A—进气孔。
【具体实施方式】
[0026]为使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细描述。
[0027]应当理解的是，在本实用新型实施例中，术语“顶部”、“顶端”、“底部”、“底端”仅与图1-3中的相应部位对应，并不造成对本实用新型的限制，若将图1-3上下翻转，则上述术语中的“顶部”变为“底部”，“顶端”变为“底端”，“底部”变为“顶部”，“底端”变为“顶端” O
[0028]实施例1:
[0029]如图1-3所示，本实施例提供一种用于生产电子级多晶硅的还原炉用进料喷嘴，包括喷嘴主体I和可折断连接件2。
[0030]其中，喷嘴主体I采用一体式结构，可折断连接件2设置在喷嘴主体I与还原炉底盘3之间，并能够在受到外力时折断以保护喷嘴主体I的完整性，喷嘴主体I和可折断连接件2均由非金属材料制成。
[0031 ]优选地，喷嘴主体I和可折断连接件2由氮化硅、氧化铝、二氧化硅和碳化硅中的任一种材料制成。
[0032]需要说明的是，还原炉底盘3上设置有进气孔3A，而喷嘴主体I内设置有沿其长度方向贯穿的进气通道1B，可折断连接件I内设置有沿其长度方向贯穿的进气通道2B，且进气孔3A、进气通道2B和进气通道IB依次连通，从而使进气依次经喷嘴主体1、可折断连接件2、还原炉底盘3后进入还原炉炉筒内。本实用新型实施例中提及的进气通道可以为圆柱形。
[0033]本实施例中，进料喷嘴采用分体式结构，具体分为喷嘴主体I和可折断连接件2，当硅棒倒棒并砸到进料喷嘴时，可折断连接件2会吸能并在壁厚较薄处发生断裂，断裂后可减少喷嘴主体I在轴向上的剪切力，从而有效防止喷嘴主体I的结构发生损失，保护了喷嘴主体I的完整性，此时不需要整体更换进料喷嘴，只需更换新的可折断连接件2即可继续使用原有喷嘴主体I继续工作，而可折断连接件2作为仅起到连接作用的部件，其结构简单、体积小、加工成本低，从而极大地降低了更换成本，相比于整体更换进料喷嘴，生产成本较低，同时还克服了非金属材料强度不足的弱势，可对可折断连接件2进行部分库存，使用过程中一旦发生折断能够快速更换，从而不影响生产。
[0034]此外，本实施例所述进料喷嘴整体由非金属材料制成，在还原生产过程中能够避免带入金属离子，因此在硅棒生长过程中能够避免因金属的进料喷嘴被腐蚀而造成硅棒金属含量升高的情况发生，保障了还原生产过程中的多晶硅内金属离子保持在较低水平，从而有效保障了生产产品的质量。
[0035]优选地，喷嘴主体I与可折断连接件2可拆卸地连接，从而将二者连接在一起。进一步地，喷嘴主体I与可折断连接件2采用卡扣连接方式进行连接，从而易于拆装。
[0036]具体地，喷嘴主体I的底端设有凹入部1A，可折断连接件2的顶端设有凸出部2A，所述凸出部2A能够进入所述凹入部IA并卡在所述凹入部IA中；可折断连接件2的凸出部2A的底部壁厚小于所述可折断连接件2其他部位的壁厚，当然也小于凸出部2A的除底部以外其他部位的壁厚，从而在受到外力时，吸能并最先发生折断，以保护喷嘴主体I不被损坏。
[0037]优选地，可折断连接件2与还原炉底盘3可拆卸地连接。
[0038]具体地，可折断连接件2的底部外侧面设有外螺纹2C，还原炉底盘3的进气孔3A的内壁上靠近可折断连接件2的位置处设有对应的内螺纹(图中未标出)，可折断连接件2的底部伸入还原炉底盘3的进气孔3A后通过螺纹与还原炉底盘3连接，从而将喷嘴主体I通过可折断连接件2稳固地安装在还原炉底盘3上。
[0039]实施例2:
[0040]本实施例与实施例1的区别在于:本实施例中，喷嘴主体采用分体式结构(图中未示出)，其包括喷头和可更换接管，喷头和可更换接管可拆卸地连接，可更换接管与可折断连接件可拆卸地连接。其中，喷头和可更换接管内均设置有沿长度方向贯穿的进气通道。
[0041]具体地，喷头的底部外侧面设有外螺纹，可更换接管的顶部向内凹进，且顶部凹进处的内壁上设有对应的内螺纹，喷头的底部伸入可更换接管的顶部后通过螺纹与可更换接管连接;而可更换接管与可折断连接件的具体连接方式与实施例1所述的喷嘴主体与可折断连接件的具体连接方式相同，此处不再赘述。
[0042]由于不同类型的还原炉对进料喷嘴的高度要求不同，为了满足不同类型的还原炉的需求，现有技术中往往为不同类型的还原炉配置不同高度的进料喷嘴。而本实施例中，通过设置可更换接管，对于不同类型的还原炉，只需更换不同高度的可更换接管就可实现进料喷嘴高度的动态调节，从而满足不同类型的还原炉的需求，同时也节约了生产成本。
[0043]优选地，喷头包括喷头主体和喷头座，喷头主体与喷头座可拆卸地连接，喷头座与可更换接管可拆卸地连接。其中，喷头主体和喷头座内均设置有沿长度方向贯穿的进气通道。
[0044]具体地，喷头主体的外侧面设有外螺纹，喷头座的顶部向内凹进，且顶部凹进处的内壁上设有对应的内螺纹，喷头主体伸入喷头座的顶部后，二者的顶部平齐并通过螺纹连接;而喷头座与可更换接管的具体连接方式与上述喷头与可更换接管的具体连接方式相同，此处不再赘述。
[0045]本实施例中，喷头也采用分体式结构，其中喷头主体可根据实际需求更换为不同孔径(即进气通道的横截面尺寸)，从而控制进料流速，满足不同类型的还原炉对进料流速的不同要求。
[0046]优选地，喷头主体的外侧开设有多条螺旋槽。
[0047]本实施例中，利用螺旋进气原理，在喷头主体的外侧面上设置多条螺旋槽，使得进气经过螺旋槽螺旋上升后带动喷头主体的进气通道内的进气旋转，使喷头主体的进气通道内的进气也螺旋上升，顺利到达还原炉炉筒顶部，使得生产出的多晶硅棒粗细均匀，还可以通过设置螺旋槽的深度、长度和角度来控制进气的旋转速度。
[0048]本实施例所述进料喷嘴与实施例1所述进料喷嘴中的相关特征可以相互参考，此处不再赘述。
[0049]可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种用于生产电子级多晶硅的还原炉用进料喷嘴，其特征在于，包括喷嘴主体和可折断连接件，所述可折断连接件设置在所述喷嘴主体与还原炉底盘之间，能够在受到外力时折断以保护所述喷嘴主体，所述喷嘴主体和所述可折断连接件均由非金属材料制成。2.根据权利要求1所述的进料喷嘴，其特征在于，所述喷嘴主体与所述可折断连接件可拆卸地连接;所述可折断连接件与所述还原炉底盘可拆卸地连接。3.根据权利要求2所述的进料喷嘴，其特征在于，所述喷嘴主体与所述可折断连接件采用卡扣连接方式进行连接。4.根据权利要求3所述的进料喷嘴，其特征在于，所述喷嘴主体的底端设有凹入部，所述可折断连接件的顶端设有凸出部，所述凸出部能够进入所述凹入部并卡在所述凹入部中；所述可折断连接件的凸出部的底部壁厚小于所述可折断连接件其他部位的壁厚。5.根据权利要求1所述的进料喷嘴，其特征在于，所述喷嘴主体和所述可折断连接件由氮化硅、氧化铝、二氧化硅和碳化硅中的任一种材料制成。6.根据权利要求1-5中任一项所述的进料喷嘴，其特征在于，所述喷嘴主体采用一体式结构。7.根据权利要求2-5中任一项所述的进料喷嘴，其特征在于，所述喷嘴主体采用分体式结构，其包括喷头和可更换接管，所述喷头和所述可更换接管可拆卸地连接，所述可更换接管与所述可折断连接件可拆卸地连接。8.根据权利要求7所述的进料喷嘴，其特征在于，所述喷头包括喷头主体和喷头座，所述喷头主体与所述喷头座可拆卸地连接，所述喷头座与所述可更换接管可拆卸地连接。9.根据权利要求8所述的进料喷嘴，其特征在于，所述喷头主体的外侧开设有多条螺旋槽。
【文档编号】C01B33/035GK205662324SQ201620545718
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月7日
【发明人】陈卫卫, 呼维军, 邹分红, 孙运德, 吕海花
【申请人】新特能源股份有限公司