一种新型导流筒的制作方法

1.本实用新型属于单晶硅加工技术领域，尤其涉及一种新型导流筒。


背景技术：

2.直拉单晶硅的生长过程中首先要将多晶硅原料装于石英坩锅内并在1420℃以上的温度下熔融，温度稳定到目标温度后将确定晶向的单晶硅籽晶与熔体熔接后引晶，再经过放肩、转肩、等径、收尾、冷却等工序完成单晶硅的的生长过程，其整个过程在单晶炉内完成。
3.目前单晶炉的导流筒结构为石英内导、石墨连接环，碳毡和碳碳复合材质外导组合而成，起氩气导流和隔离热量作用。在氩气流动过程中不断的从晶体表面带走热量；另外氩气流过熔硅液面，除了与熔硅有对流换热外，还带走挥发的sio，它在溶硅表面的流动与流速对熔硅表面的流动同样也有一定影响，通过影响熔体中温度与杂质的分布来影响晶体中杂质的引入。
4.现有的这种结构，存在如下问题：
5.一、组合结构间有缝隙，因此保温性能差，结晶潜热带走不充分，晶棒容易断线；
6.二、充填保温材料时必须使用标准尺寸的碳毡，需要消耗高，成本高；
7.三、石英内导易损坏，安全性能差，异常事故率较大，并且碳毡易粉化，掉落物易落入熔硅内影响拉晶质量。


技术实现要素：

8.本实用新型克服了现有技术存在的不足，提供了一种新型导流筒。
9.为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：
10.一种新型导流筒，包括圆环状的第一导流筒和第二导流筒，所述第一导流筒的外径小于第二导流筒的内径，所述第一导流筒同轴设置于所述第二导流筒的内部，所述第一导流筒和第二导流筒均下部缩口并且一体成型连接；所述第一导流筒的内壁和所述第二导流筒外壁形成环状的容置空间，所述容置空间上端开口、下端封闭，容置空间内填充有用于保温的碳毡4。
11.进一步地，所述第一导流筒包括等径筒状结构的第一内导段，所述第一内导段的下端一体成型设置有第二内导段，所述第二内导段的下端一体成型设置有第三内导段，所述第二内导段和第三内内导段为直径从上到下逐渐减小的变径筒状结构，所述第一内导段下端与第二内导段上端圆弧过渡。
12.进一步地，所述第三内内导段的斜度大于所述第二内导段。
13.进一步地，所述第一内导段的外径为525～595mm，所述第二内导段与竖直轴线的夹角为11
°
～15
°
，所述第三内导段与竖直轴线的夹角为55
°
～65
°
，所述第一内导段和第二内导段的壁厚为8～12mm。
14.进一步地，所述第二导流筒包括等径筒状结构的第一外导段，所述第一外导段的
下端一体成型设置有第二外导段，所述第二外导段为直径从上到下逐渐减小的变径筒状结构。
15.进一步地，所述第三内导段和第二外导段部分重叠并且一体成型连接。
16.进一步地，所述第一外导段的上端向外侧延伸形成法兰部，所述法兰部的周向上均布有沉孔，所述沉孔从下向上设置并贯通所述法兰部。
17.进一步地，所述第一外导段的外径为630～790mm，所述第二外导段与水平面的夹角为25
°
～35
°
，所述第一外导段和第二外导段的壁厚为10～14mm。
18.进一步地，所述第一导流筒和第二导流筒的材质均为碳碳复合材质。
19.本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果。
20.一、本实用新型的第一导流筒和第二导流筒一体成型，之间不存在安装缝隙，保温性能更好，同时也能阻隔碳毡粉化后的掉落物，可有效防止掉落物落入熔硅内影响拉晶质量。
21.二、本实用新型为半封闭结构，使用时碳毡从上端开口塞入压实即可，因此对碳毡要求低，任意尺寸的碳毡甚至碎毡均可以使用，因此降低了碳毡使用成本。
22.三、本实用新型第一导流筒和第二导流筒均采用碳碳材质，碳碳复合材质的热导系数小，因此导流筒整体保温性能好，在降低功耗的同时有利于成晶；并且碳碳复合材质抗热震性能好，在炉内反复高温的环境下导流筒不易产生裂纹，使用周期长，安全性高。
23.四、本实用新型第一导流筒内设有第三内内导段，第三内内导段的斜度与水平面较小，有利于防止沉积的一氧化硅掉落如熔硅内。
附图说明
24.下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。
25.图1为本实用新型的导流筒立体示意图。
26.图2为本实用新型剖面图。
27.图中：1为第一导流筒，11为第一内导，12为第二内导段，13为第二内导段，2为第二导流筒，21为第一外导段，22为第二外导段，23为法兰部，3为容置空间，4为碳毡。
具体实施方式
28.下面结合具体实施例做进一步的说明。
29.目前单晶炉的导流筒结构为石英内导、石墨连接环，碳毡和碳碳复合材质外导组合而成，起氩气导流和隔离热量作用。本实施例中，提出了一种新型导流筒，如图1和2所示，包括圆环状的第一导流筒1和第二导流筒2，第一导流筒1为内导流筒，第二导流筒2为外导流筒，内导流筒和外导流筒均为碳碳复合材质。第一导流筒1的外径小于第二导流筒2的内径，第一导流筒1同轴设置于第二导流筒2的内部，第一导流筒1和第二导流筒2均下部缩口并且一体成型连接。通过在下端连接，可以阻隔碳毡粉化后的掉落物，防止掉落物落入熔硅内影响拉晶质量，同时,相对于组合结构，其具有更好的保温性能。
30.同时，第一导流筒1的内壁和第二导流筒2外壁形成环状的容置空间3，容置空间3上端开口、下端封闭，容置空间3内填充用于保温的碳毡4。
31.进一步地，内导流筒包括第一内导段11、第二内导段12和第三内内导段13，第一内
导段11为等径筒状结构，第一内导段11的下端一体成型连接第二内导段12同时圆弧连接过渡，第二内导段12的下端一体成型连接有第三内导段13，并且第二内导段12和第三内内导段13为直径从上到下逐渐减小的变径筒状结构，第三内内导段13的斜度大于第二内导段12。
32.在本实施例中，第一内导段11的外径为560mm，第二内导段12与竖直轴线的夹角为15
°
，第三内导段13与竖直轴线的夹角为60
°
，第一内导段11和第二内导段12的壁厚为10mm。
33.第三内导段13与斜度与水平面保持相对较小的角度，有利于防止沉积的一氧化硅掉落如熔硅内影响质量。
34.外导流筒包括等径筒状结构的第一外导段21，第一外导段21的下端一体成型设置有第二外导段22，第二外导段22为直径从上到下逐渐减小的变径筒状结构。在实施例中，第一外导段21的外径为700mm，第二外导段22与水平面的夹角为30
°
，第一外导段21和第二外导段22的壁厚为12mm。
35.第三内导段13和第二外导段22的角度相同并且部分重叠，重叠部分一体成型连接从而将内导流筒和外导流筒连接为一个整体。
36.第一外导段21的上端向外侧延伸形成法兰部23，法兰部23的上端固定环形毡和碳碳环从而将容置空间3的上端密封。法兰部21的周向上均布有用于将导流筒固定到保温盖上的沉孔，沉孔为四个，沉孔从下向上设置并贯通法兰部23。
37.在本实施例中，保温材料既可以为按容置空间3的标准尺寸准备的完整碳毡4，也可以是一些碎毡或是较小的碳毡4进过填充后压实充当保温材料。而在现有的组合结构的导流筒中，是需要先放置碳毡4后在安装内导流筒的，由于没有相对密闭的空间进行依托，只能使用尺寸到位的完整碳毡4。相比而言，本实施例中的导流筒结构对碳毡4要求低，任意尺寸的碳毡4甚至碎毡均可以使用，因此降低了碳毡4使用成本。
38.上述实施方式仅示例性说明本实用新型的原理及其效果，而非用于限制本实用新型。对于熟悉此技术的人皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改进。因此，凡举技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。