一种用于多晶硅生产的还原炉硅芯结构及其搭接方法与流程

本发明涉及多晶硅生产设备技术领域，尤其涉及一种用于多晶硅生产的还原炉硅芯结构及其搭接方法。

背景技术：

硅芯为拉制而成的单晶硅细棒，硅芯可以作为基体，用来在还原炉内生长多晶硅。在生产多晶硅时，将硅芯置于还原炉中，通入原料气体后，在还原炉内进行还原反应，硅芯上会不断沉积多晶硅而不断地增粗，进而成为多晶硅棒。多晶硅生产过程中，硅芯结构的稳定性，直接关系到还原炉能否持续稳定地运行，是决定多晶硅生产效率的关键因素。

传统还原炉的硅芯结构，是将两个竖直硅芯的下端分别插在两个石墨电极上，竖直硅芯的顶端为圆锥台形；横梁的两端具有圆锥孔；横梁两端的圆锥孔搭接在竖直硅芯的顶端，在还原炉内构成门桥形的硅芯结构，形成一个电流回路。

由于在还原炉生产多晶硅时，是通过底盘处通入高压气体，气流由下向上喷射，硅芯结构的横梁处受到的冲击非常大；如果竖直硅芯和横梁的连接点不牢固，很容易造成横梁被吹翻，与竖直硅芯脱离，进而导致还原炉停止运行；不仅会延误生产时间，并且会延长还原炉的非在产时间，降低了还原炉多晶硅的产量。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种用于多晶硅生产的还原炉硅芯结构及其搭接方法，主要目的在于提升硅芯结构的可靠性。

为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

一方面，本发明的实施例提供一种用于多晶硅生产的还原炉硅芯结构，包括:第一硅芯、第二硅芯和横梁；

所述第一硅芯上设置有第一插接部；

所述第二硅芯上设置有第二插接部；

所述横梁的一端插接在所述第一插接部上；所述横梁的另一端插接在所述第二插接部上。

进一步地，所述第一插接部为一个或多个；多个所述第一插接部沿所述第一硅芯的长度方向间隔设置；

所述第二插接部为一个或多个；多个所述第二插接部与多个所述第一插接部一一对应设置；

所述横梁对应地插接在所述第一插接部和所述第二插接部上。

进一步地，所述第一插接部为孔结构或凹槽结构；

所述第二插接部为孔结构或凹槽结构；

所述横梁的一端为第一插接端；所述横梁的另一端为第二插接端；

所述第一插接端与所述第一插接部相比匹配，能够插接在所述第一插接部上；

所述第二插接端与所述第二插接部相比匹配，能够插接在所述第二插接部上。

进一步地，所述第一插接端的截面为圆形；

所述第二插接端的截面为圆形；

所述第一插接部的截面为圆形；

所述第二插接部的截面为圆形。

进一步地，所述第一插接端的截面为多边形；

所述第二插接端的截面为多边形；

所述第一插接部的截面为多边形；

所述第二插接部的截面为多边形。

进一步地，所述第一插接端为锥台结构；

所述第二插接端为锥台结构；

所述第一插接部为锥台孔；

所述第二插接部为锥台孔。

进一步地，所述横梁包括：第一主体、第二主体和连接体；

所述第一主体拼接在所述连接体的一端；

所述第二主体拼接在所述连接体的另一端；

所述第一主体、所述连接体和所述第二主体依次设置，被构造成一棒体。

进一步地，所述第一主体的一端具有连接部一；所述连接部一上设置有外螺纹；

所述第二主体的一端具有连接部二；所述连接部二上设置有外螺纹；

所述连接体上设置有螺纹孔；

所述连接部一和所述连接部二分别设置在所述螺纹孔的两端。

进一步地，所述连接部一和所述连接部二的端部能够相互接触；

所述连接部一的端部具有凹穴；所述连接部二的端部具有凸起；所述凸起能够顶设在所述凹穴内。

另一方面，本发明的实施例提供一种用于多晶硅生产的还原炉硅芯的搭接方法，其包括以下步骤：

将第一硅芯和第二硅芯的下部竖直插入还原炉电极上的石墨卡瓣中，调整方向，保持第一硅芯和第二硅芯平行，保持第一插接部和第二插接部的朝向在同一直线上，不锁紧；

将横梁插入第一插接部和第二插接部；

旋转石墨内螺纹锥套锁紧石墨卡瓣，即可完成搭接。

借由上述技术方案，本发明用于多晶硅生产的还原炉硅芯结构及其搭接方法至少具有下列优点：

能够提升硅芯结构的可靠性。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的一种用于多晶硅生产的还原炉硅芯结构的分解示意图；

图2为本发明一实施例提供的一种用于多晶硅生产的还原炉硅芯结构的组合示意图；

图3为本发明另一实施例提供的一种用于多晶硅生产的还原炉硅芯结构的分解示意图；

图4为本发明另一实施例提供的一种用于多晶硅生产的还原炉硅芯结构中横梁的分解示意图；

图5为本发明另一实施例提供的一种用于多晶硅生产的还原炉硅芯结构中横梁的组合示意图。

图中所示：

1为第一硅芯，1-1为第一插接部，2为第二硅芯，2-1为第二插接部，3为横梁，3-1为第一插接端，3-2为第二插接端，3-3为第一主体，3-31为连接部一，3-4为连接体，3-5为第二主体，3-51为连接部二。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

如图1至图3所示，本发明的一个实施例提出的一种用于多晶硅生产的还原炉硅芯结构，包括:第一硅芯1、第二硅芯2和横梁3；第一硅芯1上设置有第一插接部1-1；第二硅芯2上设置有第二插接部2-1；横梁3的一端插接在第一插接部1-1上；第一插接部1-1能够限制横梁3的一端部沿第一硅芯1的长度方向移动；横梁3的另一端插接在第二插接部2-1上；第二插接部2-1能够限制横梁3的另一端部沿第一硅芯1的长度方向移动。

本发明的一个实施例提出的一种用于多晶硅生产的还原炉硅芯结构，能够提升硅芯结构的可靠性，使横梁受到气流冲击时保持稳定，解决了竖直硅芯和横梁3连接处不牢固，横梁3和竖直硅芯脱离的问题。

第一硅芯1优选为圆硅芯或方硅芯或三角形硅芯或十字形硅芯，当然，也可以为其它截面形状的硅芯。第二硅芯2优选为圆硅芯或方硅芯，当然，也可以为其它截面形状的硅芯。横梁3优选为圆硅芯或方硅芯或十字硅芯或三角形硅芯，当然，也可以为其它截面形状的硅芯。本实施例优选第一硅芯1、第二硅芯2和横梁3为相同形状的硅芯。第一硅芯1、第二硅芯2和横梁3的截面尺寸相同，以利于生长出均匀的多晶硅棒。

作为上述实施例的优选，第一插接部1-1为一个或多个；多个第一插接部1-1沿第一硅芯1的长度方向间隔设置；第二插接部2-1为一个或多个；多个第二插接部2-1与多个第一插接部1-1一一对应设置；横梁3对应地插接在第一插接部1-1和第二插接部2-1上，使第一硅芯1和第二硅芯2之间设置多个横梁3，以促进硅芯的快速生长。进一步优选第一插接部1-1为一个；第一插接部1-1设置在第一硅芯1的上端；第二插接部2-1也为一个；第二插接部2-1设置在第二硅芯2的上端；横梁3为一个；横梁3的两端分别插装在第一插接部1-1和第二插接部2-1上，以形成门桥形的硅芯结构。

作为上述实施例的优选，第一插接部1-1为孔结构或凹槽结构；第二插接部2-1为孔结构或凹槽结构；横梁3的一端为第一插接端3-1；横梁3的另一端为第二插接端3-2；第一插接端3-1与第一插接部1-1相比匹配，能够插接在第一插接部1-1上；第二插接端3-2与第二插接部2-1相比匹配，能够插接在第二插接部2-1上。第一插接端3-1与第二插接端3-2的形状可以相同也可以不同；将横梁3的两端分别插装在第一硅芯1和第二硅芯2上，被第一硅芯1和第二硅芯2进行限定，能够避免横梁3在受到向上的气流冲击时，产生的脱落现象。

作为上述实施例的优选，第一插接端3-1的截面为圆形；第二插接端3-2的截面为圆形；第一插接部1-1的截面为圆形；第一插接端3-1插接在第一插接部1-1上；第二插接部2-1的截面为圆形，第二插接端3-2插接在第二插接部2-1；第一插接端3-1为圆锥或圆台或圆柱结构。第二插接端3-2为圆锥或圆台或圆柱结构；第一插接部1-1的形状与第一插接端3-1匹配，以对第一插接端3-1充分限定和可靠支撑；第二插接部2-1的形状与第二插接端3-2匹配，以对第二插接端3-2充分限定和可靠支撑。

可替代地，第一插接端3-1的截面为多边形；第二插接端3-2的截面为多边形；优选为三角形。第一插接部1-1的截面为多边形；第一插接端3-1插接在第一插接部1-1内；以使第一插接部1-1对第一插接对进行限定和支撑。第二插接部2-1的截面为多边形；第二插接端3-2插接在第二插接部2-1内，以使第二插接部2-1能够对第二插接端3-2进行限定和支撑。

当然，本实施例也可以选择第一插接端3-1的截面为圆形；第二插接端3-2的截面为多边形；对应地设置第一插接部1-1和第二插接部2-1的形状；使第一插接部1-1与第一插接端3-1对应设置；第二插接部2-1与第二插接端3-2对应设置。

进一步优选，第一插接端3-1为锥台结构；第一插接端3-1为圆锥台或棱锥台；第二插接端3-2为锥台结构；第二插接端3-2为圆锥台或棱锥台；第一插接部1-1为锥台孔；第一插接部1-1为圆锥孔或棱锥孔；第一插接部1-1与第一插接端3-1匹配安装；第二插接部2-1为锥台孔；第二插接部2-1为圆锥孔或棱锥孔；第二插接部2-1与第二插接端3-2匹配安装。

本实施例进一步优选第一插接部1-1和第二插接部2-1为圆锥台；第一插接部1-1和第二插接部2-1为圆锥孔；与现有技术相比，需要较小的结构尺寸就可以实现可靠支撑，较小结构尺寸可以节约硅芯在切削加工时的损失，能够解决现有技术中，竖直硅芯和横梁3在机加工过程中硅料损耗大的问题。

作为上述实施例的优选，参考图3和图4，横梁3包括：第一主体3-3、第二主体3-5和连接体3-4；第一主体3-3拼接在连接体3-4的一端；第二主体3-5拼接在连接体3-4的另一端；第一主体3-3、连接体3-4和第二主体3-5依次设置，被构造成一棒体；可以根据需要，设置横梁3的长度；在需要时，增加横梁3的长度，增加还原炉内多晶硅可沉淀的面积，提高还原炉的生长速率，降低还原电耗，降低多晶硅生产成本；解决了现有技术中，由于硅芯拉制长度受单晶炉高度的影响，拉晶长度不足的问题。

作为上述实施例的优选，第一主体3-3的一端具有连接部一3-31；连接部一3-31上设置有外螺纹；第二主体3-5的一端具有连接部二3-51；连接部二3-51上设置有外螺纹；连接体3-4上设置有螺纹孔；连接部一3-31和连接部二3-51分别设置在螺纹孔的两端。第一主体3-3和第二主体3-5通过螺纹连接，增加拼接处的稳定性。当然，连接体3-4的两端也可以设置外螺纹，在第一主体3-3和第二主体3-5上设置内螺纹，也可以实现可靠连接。

作为上述实施例的优选，连接部一3-31和连接部二3-51的端部能够相互接触，使第一主体3-3和第二主体3-5不仅可以通过连接体3-4导通，而且，连接部一3-31和连接部二3-51的端部可以相互接触导通。进一步优选，连接部一3-31的端部具有凹穴；连接部二3-51的端部具有凸起；凸起能够顶设在凹穴内，增加第一主体3-3和第二主体3-5的接触面积，易于击穿，降低电阻，进而降低电耗。

作为上述实施例的优选，第一硅芯1采用拼接结构，以便于调节第一硅芯1的长度；进一步优选第一硅芯1的拼接结构与横梁3相同，以便于硅芯结构的组拼。

作为上述实施例的优选，第二硅芯2采用拼接结构，以便于调节第二硅芯2的长度；进一步优选第二硅芯2的拼接结构与横梁3相同，以便于硅芯结构的组拼。

本实施例中，第一硅芯1、第二硅芯2和横梁3可以为石墨材料或单晶硅材料。

另一方面，本发明的实施例提供一种用于多晶硅生产的还原炉硅芯的搭接方法，其包括以下步骤：

将第一硅芯1和第二硅芯2的下部竖直插入还原炉电极上的石墨卡瓣中，调整方向，保持第一硅芯1和第二硅芯2平行，保持第一插接部1-1和第二插接部2-1的朝向在同一直线上，不锁紧；将横梁3插入第一插接部和第二插接部；旋转石墨内螺纹锥套锁紧石墨卡瓣，即可完成搭接。

本实施例优选在第一插接部1-1和第二插接部1-2其中至少一个为通孔；在横梁插入第一插接部1-1和第二插接部2-1时，直接横向从通孔插入，操作方便快捷，且连接可靠。本实施例进一步优选，第一插接部1-1和第二插接部2-1均为通孔，以方便插接。也可以选择第一插接部1-1为锥形通孔或盲孔，第二插接部为通孔。

本发明的实施例提供一种用于多晶硅生产的还原炉硅芯的搭接方法，能够提升硅芯结构的可靠性，使横梁受到气流冲击时保持稳定，解决了竖直硅芯和横梁连接处不牢固，横梁和竖直硅芯脱离的问题。

进一步说明，虽然术语第一、第二等在本文中可以用于描述各种元件，但是这些术语不应该限制这些元件。这些术语仅用于区别一个元件与另一元件。例如，第一元件可以被称为第二元件，并且，类似地，第二元件可以被称为第一元件，这些术语仅用于区别一个元件与另一元件。这没有脱离示例性实施例的范围。类似地，元件一、元件二也不代表元件的顺序，这些术语仅用于区别一个元件与另一元件。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关联的列出项目的任意结合和所有结合。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。