反冲式多晶硅还原炉喷嘴的制作方法
【专利摘要】本实用新型是一种可调反冲式多晶硅还原炉喷嘴，包括主喷嘴、底盘、紧定螺钉、导流罩和喷头，主喷嘴通过焊接或螺纹安装在底盘的进气口上，主喷嘴中心为进气通道，所述进气通道与所述喷头连通，所述喷头与所述主喷嘴连接，所述导流罩与所述主喷嘴连接，所述紧定螺钉安装在所述导流罩外侧。该结构主要通过在还原炉底盘进气口设置反冲式多晶硅还原炉喷嘴来调节炉内气体分布，既能满足硅芯下端的进气需求，又能防止进气引起硅芯振动导致倒棒，同时该喷嘴还能使一部分高速气体直达炉顶，对硅芯上端进行供料与冷却，防止玉米棒生成。
【专利说明】反冲式多晶硅还原炉喷嘴
【技术领域】:
[0001]本实用新型涉及多晶硅生产【技术领域】，特别涉及控制还原炉炉内气流分布的进气喷嘴。
【背景技术】:
[0002]目前，国内外生产多晶硅主要的工艺技术是西门子改良法，所以国内大部分的多晶硅生产厂家所用的设备均为CVD还原炉。还原炉的工作原理是通过通电高温硅芯将三氯氢硅与氢气的混和气体反应生成多晶硅并沉积在硅芯上，由于最终产物是沉积在硅芯上的多晶硅，所以每次开炉都需要经历装硅芯与开炉取棒过程。
[0003]由于开炉时所装硅芯直径一般只有8?10mm，在电磁感应、进气扰动、安装误差等因素的影响下容易出现倒棒现象。开炉初期往往采用较小的进气量以避免进气扰动引起硅棒振动导致倒棒，而开炉前期硅棒长的慢，较小的进气量大大的延长了还原炉的单炉操作时间。
[0004]同时为了能够生成优质的多晶硅料，还应保持还原炉炉内气场的均匀性。所以为了解决上述问题，需要一种既能够保持较大进气量，又能避免硅芯共振倒棒，同时还能使炉内气场均勻分布的喷嘴。
实用新型内容:
[0005]本实用新型是一种反冲式多晶硅还原炉喷嘴，主要通过在还原炉底盘进气口设置反冲式多晶硅还原炉喷嘴来调节炉内气体分布，既能满足硅芯下端的进气需求，又能防止进气引起硅芯振动导致倒棒，同时该喷嘴还能使一部分高速气体直达炉顶，对硅芯上端进行供料与冷却，防止玉米棒生成。
[0006]为了实现上述效果，本实用新型采用的技术方案是:一种反冲式多晶硅喷嘴主要包括主喷嘴、底盘、紧定螺钉、导流罩和喷头，所述底盘之上连接主喷嘴，其特征在于所述主喷嘴中心设有进气通道，与所述喷头连通，所述喷头与所述主喷嘴连接，所述导流罩与所述主喷嘴连接。
[0007]进一步的，该进气通道是由圆柱面、圆锥面、多边形柱面、弧形面中的任意一种或多种围绕而成，形成直通口通道、缩径口通道或扩散口通道。
[0008]进一步的，所述主喷嘴侧壁均匀开有数个开口向上的斜孔，所述斜孔与所述进气通道连通。
[0009]进一步的，所述向下或向上的斜孔在侧壁按一定规律均匀分布。
[0010]进一步的，主喷嘴下端设有定位与安装用的六角螺母环；喷头通过螺纹安装在主喷嘴外侧上端。
[0011]进一步的，喷头中心开有I个或I个以上的喷气孔，喷气孔是直孔、斜孔、缩径孔或扩散孔的任意一种或其组合。喷气孔和主喷嘴中心进气通道形式对硅棒中上段的气体流速和温度起决定作用，即通过喷气孔的形状和主喷嘴中心进气通道的形状分别组合，以及开孔数量，根据实际需要，实现对流速变化的影响和控制，进而对还原炉中的硅棒尤其是中上段的温度也起到决定作用。
[0012]进一步的，导流罩通过螺纹安装在主喷嘴外侧中部，并通过紧定螺钉固定在主喷嘴上，实现根据实际位置需要进行固定。
[0013]进一步的，导流罩的开口向上，导流罩开口端可以是柱形、锥形或球形。导流罩对主喷嘴侧壁斜孔喷出的气体起到缓冲、减速与导流的作用；导流罩的开口端形状可以有多种组合变换，引导反应气体的流动，与喷气孔的形状和主喷嘴中心进气通道的形状结合统
筹考虑。
[0014]本实用新型的工作原理是:工艺气体先进入主喷嘴中心的进气通道，一部分气体通过主喷嘴顶部喷头上的喷气孔喷出直达硅棒的中上段，对硅棒中上段起到供料、冷却以及促进炉内气体循环的功能。
[0015]由于进入主喷嘴通道中的气体受到喷头的阻力作用，一部分气体通过主喷嘴侧壁的斜孔向下喷出，喷出的气体受到导流罩阻挡，在导流罩作用下向上喷出。
[0016]作为另一种优选方案，主喷嘴侧壁均匀开有数个开口向上的斜孔，且此时的导流罩的开口向下。该优先方案中进入主喷嘴通道中的气体受到喷头的阻力作用，一部分气体通过主喷嘴侧壁的斜孔向上喷出，喷出的气体受到导流罩阻挡，在导流罩作用下向下喷出。
[0017]由于气体流向转变消耗了气体动能以及在出口截面增大的作用下，从导流罩喷出的气体流速很低，既能满足硅棒下段供料、冷却要求，又极大的减小了气体振动对硅棒的影响，大大降低了倒棒的概率。同时，由于喷头和导流罩都通过螺纹连接在主喷嘴上，所以可以根据实际使用的硅棒高度以及开炉效果，更换不同开孔尺寸与形式的喷头和不同形式的导流罩，或者根据需要调整导流罩的高度，并用紧定螺钉进行定位。
【专利附图】
【附图说明】:
[0018]图1是本实用新型的反冲式多晶硅还原炉喷嘴结构示意图。
[0019]图2是本实用新型喷嘴另一种优选方案的示意图。
[0020]图3是本实用新型中的喷气孔示例。
[0021]图中，I是主喷嘴、2是底盘、3是紧定螺钉、4是导流罩、5是喷头、1-1是六角螺母环，1~2是斜孔、1_3是进气通道、5-1是喷气孔。
【具体实施方式】:
[0022]下面结合附图对本实用新型的具体工作原理作进一步描述。
[0023]实施例1:
[0024]如图1所示，本实用新型主要由主喷嘴1、底盘2、紧定螺钉3、导流罩4和喷头5组成。主喷嘴I通过焊接或螺纹安装在底盘2的进气口上，主喷嘴I中心为进气通道1-3，该进气通道1-3是由2个圆柱面和I个圆锥面围绕而成，形成缩径口通道。
[0025]主喷嘴I侧壁均匀开有数个开口向下的斜孔1-2，斜孔1-2与进气通道1-3连通。主喷嘴I下端设有定位与安装用的六角螺母环1-2。
[0026]喷头5通过螺纹安装在主喷嘴I外侧上端，喷头5中心开有I个喷气孔5-1，喷气孔5-1为直孔。[0027]喷气孔5-1的入口总截面积小于进气通道1-3的出口截面积。喷气孔5-1和主喷嘴I中心进气通道1-3的形式对硅棒中上段的气体流速和温度起决定作用。
[0028]导流罩4通过螺纹安装在主喷嘴I外侧中部，导流罩4的开口向上，导流罩4开口端为锥形。导流罩4对主喷嘴I侧壁斜孔1-2喷出的气体起到缓冲、减速与导流的作用。紧定螺钉3安装在导流罩4外侧，用于将导流罩4固定在主喷嘴I上。
[0029]实施例2:
[0030]如图2所示，作为另一种优选方案，进入主喷嘴I通道中的气体受到喷头5的阻力作用，一部分气体通过主喷嘴I侧壁的斜孔1-2向上喷出，喷出的气体受到开口向下的导流罩4阻挡，在导流罩4作用下向下喷出。
[0031]主喷嘴I中心为进气通道1-3，该进气通道1-3是由弧形面和圆柱面围绕而成，形成直通口通道。
[0032]喷头5通过螺纹安装在主喷嘴I外侧上端，喷头5中心开有I个喷气孔5-1，喷气孔5-1为扩散孔。
[0033]实施3:
[0034]如图3所不,作为另一种优选方案,喷头5中心开有I个或I个以上的喷气孔5-1,喷气孔为缩径孔或扩散孔。
[0035]本实施例的工作过程是:工艺气体先进入主喷嘴I中心的进气通道，一部分气体通过主喷嘴I顶部喷头5上的喷气孔喷出直达硅棒的中上段，对硅棒中上段起到供料、冷却以及促进炉内气体循环的功能。由于进入主喷嘴I通道中的气体受到喷头5的阻力作用，一部分气体通过主喷嘴I侧壁的斜孔1-1向下喷出，喷出的气体受到导流罩4阻挡，在导流罩4作用下向上喷出。
[0036]由于气体流向转变消耗了气体动能以及在出口截面增大的作用下，从导流罩4喷出的气体流速很低，既能满足硅棒下段供料、冷却要求，又极大的减小了气体振动对硅棒的影响，大大降低了倒棒的概率。
[0037]同时，由于喷头5和导流罩4都通过螺纹连接在主喷嘴I上，所以可以根据实际使用的硅棒高度以及开炉效果，更换不同开孔尺寸与形式的喷头5和不同形式的导流罩4，或者根据需要调整导流罩4的高度，并用紧定螺钉3进行定位。
[0038]在该喷嘴的作用下，炉内气体在高度方向上分布更加均匀，使炉内温度场均匀，减少了玉米棒的比例，提高了硅棒的质量。同时由于硅棒底部的气体扰动小，使得开炉前期可以采用较大的进气量以提高生产速率，又能防止因进气量过大导致的倒棒。
【权利要求】
1.一种反冲式多晶硅还原炉喷嘴，包括主喷嘴⑴、底盘⑵、紧定螺钉⑶、导流罩(4)和喷头(5)，所述底盘(2)之上连接主喷嘴(I)，其特征在于所述主喷嘴(I)中心设有进气通道(1-3)，与所述喷头(5)连通，所述喷头(5)与所述主喷嘴(I)连接，所述导流罩(4)与所述主喷嘴(I)连接。
2.根据权利要求1所述的一种反冲式多晶硅还原炉喷嘴，其特征在于:所述主喷嘴(I)通过焊接或螺纹安装在底盘(2)的进气口上，所述紧定螺钉(3)安装在所述导流罩(4)外侧。
3.根据权利要求1所述的一种反冲式多晶硅还原炉喷嘴，其特征在于:所述进气通道(1-3)是由圆柱面、圆锥面、多边形柱面、弧形面中的任意一种或多种围绕而成，形成直通口通道、缩径口通道或扩散口通道。
4.根据权利要求1所述的一种反冲式多晶硅还原炉喷嘴，其特征在于:所述主喷嘴(I)侧壁开有数个开口向下的斜孔(1-2)，所述斜孔(1-2)与所述进气通道(1-3)连通。
5.根据权利要求1所述的一种反冲式多晶硅还原炉喷嘴，其特征在于:所述主喷嘴(I)侧壁均匀开有数个开口向上的斜孔(1-2)，所述斜孔(1-2)与所述进气通道(1-3)连通。
6.根据权利要求4或5所述的一种反冲式多晶硅还原炉喷嘴，其特征在于:所述向下或向上的斜孔(1-2)在侧壁按一定规律均匀分布。
7.根据权利要求1所述的一种反冲式多晶硅还原炉喷嘴，其特征在于:所述主喷嘴(I)下端设有定位与安装用的六角螺母环(1-2)。
8.根据权利要求1所述的一种反冲式多晶硅还原炉喷嘴，其特征在于:所述喷头(5)通过螺纹安装在所述主喷嘴(I)外侧上端。
9.根据权利要求1所述的一种反冲式多晶硅还原炉喷嘴，其特征在于:所述喷头(5)中心开有I个或I个以上的喷气孔(5-1)。
10.根据权利要求9所述的一种反冲式多晶硅还原炉喷嘴，其特征在于:所述喷气孔(5-1)是直孔、斜孔、缩径孔或扩散孔的任意一种或其组合。
11.根据权利要求9所述的一种反冲式多晶硅还原炉喷嘴，其特征在于:所述喷气孔(5-1)的入口总截面积小于所述进气通道(1-3)的出口截面积。
12.根据权利要求1所述的一种反冲式多晶硅还原炉喷嘴，其特征在于:所述导流罩(4)通过螺纹安装在所述主喷嘴(I)外侧中部，所述导流罩(4)通过所述紧定螺钉(3)固定在所述王嗔嘴(I)上。
13.根据权利要求1或4所述的一种反冲式多晶硅还原炉喷嘴，其特征在于:所述导流罩(4)的开口向上。
14.根据权利要求1或5所述的一种反冲式多晶硅还原炉喷嘴，其特征在于:所述导流罩(4)的开口向下。
15.根据权利要求1所述的一种反冲式多晶硅还原炉喷嘴，其特征在于:所述导流罩(4)开口端是柱形、锥形或球形的任意一种。
【文档编号】C01B33/035GK203498098SQ201320543138
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年9月2日 优先权日:2013年9月2日
【发明者】吴海龙, 茅陆荣, 沈刚, 缪锦泉 申请人:上海森松化工成套装备有限公司