直拉式单晶炉硅料连续加料及加速化料装置的制作方法

本实用新型属于直拉式单晶炉领域，具体涉及直拉式单晶炉硅料连续加料及加速化料装置。

背景技术：

单晶硅作为一种极具潜能，待开发利用的高科技资源，正引起越来越多的关注和重视。与此同时，鉴于常规能源供给的有限性和环保压力的增加，世界上许多国家正掀起开发利用太阳能的热潮。随着单晶硅太阳能电池需求的不断增加，市场竞争也日趋激烈，目前技术上一般从降低成本和提高光电转换效率两方面入手。降低成本方面，就必须扩大晶体直径，加大投料量和提高拉速，减短单炉拉晶耗时；提高转换效率方面，主要是降低晶体中氧、碳含量和提高其分布的均匀性。

本实用新型之前，传统的单晶炉也进行了内部或外部的复投装置结构的设计，但是，传统的复投装置对所投原料有苛刻的要求，往往需要圆形颗粒料或者直径小于等于20mm的不规则块料，且每次复投装料量不超过30KG，完成一次加料需要进行4-6次复投，且每一次复投时，均需破坏真空，进行隔离置换，费时又费电。本实用新型从降低成本方面入手，从增加投料和降低整周期耗时两方面进行设计研发，来提高单晶硅生长炉的竞争优势。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种直拉式单晶炉硅料连续加料及加速化料装置。

为解决技术问题，本实用新型的解决方案是：

提供一种直拉式单晶炉硅料连续加料及加速化料装置，包括至少一个用于盛装硅料的料筒；所述料筒是竖向的圆筒状，其底部设开门结构，上部设悬吊支承结构，悬吊支承结构的顶端设有用于卡装的顶钩；该装置还包括安装在支撑轴承上的转盘，转盘的中心固定设置竖向的驱动轴，驱动轴的端部通过驱动连接件与转盘驱动装置连接；在转盘上设有多个与驱动轴等距的异形孔，异形孔的一端能让料筒竖向穿过，另一端能将料筒的悬吊支承结构悬挂在转盘上；各个异形孔的形状相同，且按顺时针或逆时针方向同向排布在同一个圆周上；该装置还包括钢带升降装置，钢带升降装置的底部通过钢带连接至吊钩，吊钩的侧部设置卡装缺口，卡装缺口与所述顶钩形状相配合，顶钩能横向移入卡装缺口，并使料筒悬挂于吊钩下方。

作为改进，所述料筒有三个。

作为改进，该装置还包括一个石墨盖板，该石墨盖板上部设悬吊支承结构，悬吊结构的顶端设置用于卡装的顶钩。

作为改进，所述异形孔具有下述形状：其外形是一个较大的圆形与一个较小的圆形相交形成的，该较大的圆形直径大于料筒的外径，该较小的圆形直径小于悬吊支承结构的尺寸。

作为改进，所述悬吊支承结构呈圆盘形。

作为改进，该装置还包括一个圆柱状的外筒，所述支撑轴承固定在外筒的内壁上；外筒设有底板，底板上开设一个圆孔，圆孔的直径大于料筒的外径。

作为改进，该装置还包括一个支承盘，支承盘位于转盘的上方；所述转盘驱动装置和钢带升降装置固定在支承盘上，驱动轴穿过支承盘中心的通孔，钢带穿过支承盘上的空隙，吊钩位于支承盘和转盘之间。

作为改进，所述支承盘固定在外筒的内壁上。

作为改进，所述料筒底部的开门结构是双开门结构。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1.该料装置可以内置多个料筒，能通过一次抽真空完成多次连续投料而不需要破坏真空，节省时间；

2.料筒可以采用双开门结构形式，由于下料口直径大，可以实现投递各个规格的硅料，降低了对硅料的要求，节省成本；

3.本装置使用了轴承支撑，将转盘的驱动阻力转变为轴承的滚动摩擦力，大大减少了对驱动电机的要求，也能防止转盘偏心、倾覆；

4.本装置使用钢带进行料筒提升与下降，能够有效防止料筒转动，避免料筒顶钩与钢带吊钩位置发生错位；

5.本装置采用多个工位，其中一个工位安装石墨盖，剩余工位安装盛有硅料的料筒；通过控制钢带升降控制吊钩的高度以及转盘的旋转角度控制，来实现多个工位不同工件的切换。

6.当选用工位为料筒时，可实现每个料筒复投150公斤硅原料。当选用石墨盖板时，可实现阻挡溶液热量散失，加速融化，节省化料时间的目的。

附图说明

图1为本实用新型装置的整体结构示意图；

图2为提升吊钩示意图；

图3为吊钩与料筒顶钩初始位置图；

图4为下料时料筒与底板相对位置图。

附图标记：1转盘驱动装置，2驱动轴，3转盘，4支撑轴承，5钢带升降装置，6钢带，7吊钩，8顶钩，9料筒，10石墨盖板，11底板。

具体实施方式

为了更清楚的理解本实用新型，结合附图和实施例详细描述本实用新型：

直拉式单晶炉硅料连续加料及加速化料装置如图1所示，装置各构件内置于圆柱状的外筒内。该装置包括三个用于盛装原料晶体的料筒9；料筒9呈竖向的圆筒状，其底部设开门结构(例如双开门)，上部设呈圆盘形的悬吊支承结构，悬吊支承结构的顶端设有用于卡装的顶钩8。还有一个石墨盖板10，该石墨盖板10上部设悬吊支承结构，悬吊结构的顶端设置用于卡装的顶钩8。

外筒设有底板11，底板11上开设一个圆孔，圆孔的直径大于料筒9的外径。为更好显示内部构件，图1中未画出外筒。整个装置通过底板11与炉体固定连接，并通过底板11上的圆孔实现对炉体的加料操作。

外筒的内壁上固定安装了支承盘和支撑轴承4，支承盘位于支撑轴承4的上方；支承盘上固定设置钢带升降装置5和转盘驱动装置1；钢带升降装置5的底部通过钢带6连接至吊钩7，吊钩7的侧部设置卡装缺口，卡装缺口与料筒9和石墨盖板10顶端的顶钩8形状相配合，顶钩8能横向移入卡装缺口，并使料筒9或石墨盖板10悬挂于吊钩7下方。转盘3安装在支撑轴承4上，转盘3的中心固定设置竖向的驱动轴2，驱动轴2的端部通过驱动连接件与转盘驱动装置1连接；驱动轴2穿过支承盘中心的通孔，钢带6穿过支承盘上的空隙，吊钩7位于支承盘和转盘3之间。

在转盘3上设有多个与驱动轴2等距的异形孔，异形孔的外形是由一个较大的圆形与一个较小的圆形相交形成的，该较大的圆形直径大于料筒9的外径，该较小的圆形直径小于悬吊支承结构的尺寸。异形孔的较大一端能让料筒9竖向穿过，较小一端能将料筒9的悬吊支承结构悬挂在转盘3上；各个异形孔的形状相同，且按顺时针或逆时针方向同向排布在同一个圆周上。

本实用新型中，转盘3上均布四组异型孔，三个盛装硅料的料筒9及一个石墨盖板10通过悬吊支承结构均布安置在转盘3上异型孔处；转盘3由转盘驱动装置1通过驱动轴2进行驱动而转动，并带动均布其上的料筒9及石墨盖板10转动；料筒9的升降由钢带升降装置5控制，钢带升降装置5通过与钢带6相连接的吊钩7抓取料筒9的顶钩8实现料筒9的升降；料筒9通过底板11开口处下降进入炉体内进行投料；石墨盖板10在硅料熔化时盖在炉体上方，减少散热，加速化料。当一炉拉晶完成之后，将单晶炉复炉室旋开，将本装置通过装置底板11与炉体进行配合，完成抽真空，连续投料及加速化料。

举例说明工作过程具体如下：

1.首先使钢带提升装置5中心、钢带6、转盘3上异型孔的大孔圆心、底板11上圆孔圆心位于同一条竖直线上，且吊钩7卡装缺口位置略低于顶钩8，如图3所示；

2.各料筒9和石墨盖板10均悬挂在转盘3上；控制转盘驱动装置1通过驱动轴2带动转盘3逆时针旋转20度，此时料筒9的顶钩8到达吊钩7处，如图4所示；

3.控制钢带升降装置5带动吊钩7钩取并提升料筒9上升15mm，使其脱离圆盘3；

4.控制转盘驱动装置1通过驱动轴2带动转盘3顺时针旋转20度，使钢带升降装置5中心、钢带6、转盘3异型孔的大孔圆心、料筒9轴线、底板11的圆孔圆心在一条竖直线上；

5.控制钢带升降装置5将料筒9下放并进行投料，投料完成后，再次控制钢带升降装置5将料筒9提升至步骤3所示位置；

6.控制转盘驱动装置1通过驱动轴2带动转盘3逆时针旋转20度，将料筒放置在步骤2初始位置处(异型孔的小孔一端)；

7.控制转盘驱动装置1通过驱动轴2带动转盘3逆时针旋转110度，使得石墨盖板10到达吊钩8正下方；

8.控制钢带升降装置5将石墨盖板10下放将炉体下料口处进行封盖，减少炉体内热量的散失，进行硅料熔化；

9.化料完成之后，控制钢带升降装置5将石墨盖板10提升放回原位；

10.重复以上步骤，完成其他料筒9中硅料的加料和化料过程。

至此，单晶炉硅料连续加料及加速化料整个工作周期完成。

本实用新型所提出的装置，能够一次性的装投150kg硅料，分三次进行复投，且所涉及的装料桶下口直径大，如采用双开门结构形式，对所装原料无任何要求，降低了复投原料的技术要求；同时，在完成单次复投后，均可以将石墨盖板下降到坩埚上沿，阻挡热量往上散失，从而加快化料速度，提高其单炉产能，以达到降低成本的需求。