能供多炉台共用的外部连续投料装置制造方法

能供多炉台共用的外部连续投料装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及直拉硅单晶炉设备，旨在提供能供多炉台共用的外部连续投料装置。该外部连续投料装置包括料筒、输送腔和装料小车，料筒部设有加料口、出料口和底部法兰，输送腔包括横向空腔和斜向空腔，横向空腔的端部上侧设有进料口和进料法兰，进料法兰与料筒的底部法兰相连，横向空腔中装有传送装置，斜向空腔的底部设有斜出料口和斜口法兰，斜口法兰与单晶炉炉盖上的球阀连接，斜向空腔中设有石英轨道装置。本发明在完成外部投料后，提升石英管并关闭球阀，拆卸波纹管与球阀的连接处，不需对料筒和输送腔进行操作，移动装料小车至其它炉台，即可再次简单安装后进行外部投料，能够大幅提升生产效率，节约成本。
【专利说明】能供多炉台共用的外部连续投料装置
【技术领域】
[0001]本发明是关于直拉硅单晶炉设备，特别涉及能供多炉台共用的外部连续投料装置。
【背景技术】
[0002]单晶炉直拉法生长过程中，多晶硅原料放入石英坩埚中进行熔料、拉晶。单晶炉拉晶完成后，准备新一炉的生产需要做很多繁杂的前期工作，包括停炉冷却、清炉、装料、抽真空、化料等工序，这些前期工作，浪费了大量的时间和能耗。单晶炉在一次硅单晶拉制完成后，可以使用外部连续投料装置，继续投入多晶硅料，以便拉制多根晶棒。
[0003]通常的外部连续投料装置体积比较大，安装比较费时、费力，故不能有效地再在复投完成之后转移到别的炉子进行复投。

【发明内容】

[0004]本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种安装、拆卸方便的能供多炉台共用的外部连续投料装置。为解决上述技术问题，本发明的解决方案是:
[0005]提供能供多炉台共用的外部连续投料装置，包括料筒和输送腔，用于对单晶炉进行外部投料，所述料筒的顶部设有加料口，底部设有出料口，出料口上设有底部法兰；所述输送腔包括横向空腔和斜向空腔，横向空腔和斜向空腔连接成内部空腔互通的锐角状L形结构，横向空腔的端部上侧设有进料口，进料口上设有进料法兰，进料法兰与料筒的底部法兰相连，横向空腔中装有传送装置，传送装置包括电机、主动轴、传动轴和输送带，主动轴和传动轴之间通过输送带连接，电机用于为主动轴提供转动的动力；斜向空腔的底部设有斜出料口，斜出料口上设有斜口法兰，斜口法兰通过波纹管与单晶炉炉盖上的球阀连接，斜向空腔中设有石英轨道装置，石英轨道装置上安装有一根石英管，石英管能在石英轨道装置上沿斜向空腔的轴向实现位移。
[0006]作为进一步的改进，所述石英管在石英轨道装置上沿斜向空腔的轴向位移，能实现状态:石英管的一端穿过斜口法兰、波纹管和球阀，位于单晶炉的炉室内部，石英管的另一端位于斜向空腔的底部。
[0007]作为进一步的改进，所述外部连续投料装置还包括装料小车，装料小车的底部设有轮子和能调节高度的支撑脚，装料小车上设有能够进行升降的支撑平台，输送腔中的横向空腔固定在支撑平台上。
[0008]作为进一步的改进，所述装料小车上设有电机，电机用于为装料小车的轮子提供动力，实现装料小车的移动。
[0009]提供基于所述的外部连续投料装置的控制方法，使用所述外部连续投料装置对单晶炉进行外部投娃料时，娃料的下料速度vg满足公式Vg=KX Φ XhX Vci,其中下料速度Vg是指硅料落入单晶炉内时的速度，K为比例系数，且K的值在2xIO8-4xIO8之间，Φ为出料口的口径大小，且Φ的值在IOmm-60mm之间，h为料筒底部与传送装置输送带之间的距离，且h的值在5mm-30mm之间，V0为传送装置中输送带水平移动的速度,且Vtl的值在Imm/s-15mm/s之间。
[0010] 作为进一步的改进，硅料进入石英管之后，根据势能转化为动能，满足公式mgH=l/2mv2，其中m为硅料的质量，g为重力加速度，H为硅料在石英管中的位置到炉内硅液面的垂直距离，V为硅料进入硅液面的速度。
[0011]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0012]在完成外部投料后，提升石英管后关闭球阀，再对波纹管与球阀连接处拆卸，不需对料筒和输送腔进行操作，移动装料小车至其它炉台，即可再次简单安装后进行外部投料，能够大幅提升生产效率，节约成本。
【专利附图】

【附图说明】
[0013]图1为本发明的装置示意图。
[0014]图中的附图标记为:1料筒；2加料口 ；3输送腔；4石英轨道装置；5斜口法兰；6传送装置；7装料小车；8支撑平台；9支撑脚；10轮子；11波纹管；12球阀；13炉盖；14石英坩埚；15石英管。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图与【具体实施方式】对本发明作进一步详细描述:
[0016]图1中的能供多炉台共用的外部连续投料装置包括料筒1、输送腔3和装料小车7，用于对单晶炉进行外部投料。料筒I的顶部设有加料口 2，底部设有出料口，出料口上设有底部法兰。输送腔3包括横向空腔和斜向空腔，横向空腔和斜向空腔连接成内部空腔互通的锐角状L形结构，横向空腔的端部上侧设有进料口，进料口上设有进料法兰，进料法兰与料筒I的底部法兰相连，横向空腔中装有传送装置6。传送装置6包括电机、主动轴、传动轴和输送带，主动轴和传动轴之间通过输送带连接，电机用于为主动轴提供转动的动力，传送装置6能使从料筒I出料口落入输送带上的硅料水平移动到斜向空腔。斜向空腔的底部设有斜出料口，斜出料口上设有斜口法兰5，斜口法兰5通过波纹管11与单晶炉炉盖13上的球阀12连接，斜向空腔中设有石英轨道装置4，石英轨道装置4上安装有一根石英管15，石英管15能在石英轨道装置4上沿斜向空腔的轴向进行位移，能实现状态:石英管15的一端穿过斜口法兰5、波纹管11和球阀12，位于单晶炉的炉室内部，石英管15的另一端位于斜向空腔的底部。装料小车7的底部设有轮子10和能调节高度的支撑脚9，装料小车7上设有能通过液压进行升降的支撑平台8，输送腔3中的横向空腔固定在支撑平台8上。装料小车7可手动操作对其移动，也可在装料小车7上安装电机，电机为装料小车7的轮子10提供动力，实现装料小车7的移动。
[0017]装料小车7、料筒I和输送腔3都是相互独立的。料筒I和输送腔3的受力都在装料小车7上，对单晶炉没承重。该外部连续投料装置完成外部投料后可方便拆卸移动至其它炉台进行外部投料。
[0018]使用时，先将内部零件安装完成后的输送腔3固定于装料小车7的支撑平台8上，料筒I通过底部法兰面安装在输送腔3上，通过移动装料小车7和升降支撑平台8，使波纹管11可以与单晶炉炉盖13上的球阀12连接，再调节支撑脚9，使其对地面受力，其目的是防止在投料过程装料小车7位置偏移。安装完成后，操作石英轨道装置4，使石英管15沿斜向空腔的轴向实现位移，且位移后的最终状态为:石英管15穿过斜口法兰5、波纹管11和球阀12，其末端位于单晶炉的炉室内部，另一端则位于斜向空腔的底部。
[0019]然后根据拉晶工艺步骤进行操作:将硅料从料筒I的加料口 2加入，由传送装置6传送至斜向空腔的底部，从石英管15落入石英坩埚14中。在完成外部投料后，提升石英管15后关闭球阀12，拆卸波纹管11与球阀12连接处，不需对料筒I和输送腔3进行操作，移动装料小车7至其它炉台，再进行简单地安装后，即可再次进行外部投料。
[0020]硅料的下料速度大小决定下料的工作效率，而下料速度满足公式Vg=KX Φ XhX Vtl，其中下料速度Vg是指硅料落入单晶炉内时的速度，K为比例系数，且K的值在2xl08-4xl08之间，Φ为出料口的口径大小，且Φ的值在IOmm-60mm之间，h为料筒I底部与传送装置6输送带之间的距离,且h的值在5mm-30mm之间，V0为传送装置6中输送带水平移动的速度，且Vtl的值在lmm/s-15mm/s之间。当Φ、h的值一定时，
vg成正比例关系，当Φ或h值变化时，比例系数K也随之变化。硅料进入石英管15之后，根据势能转化为动能，mgH=l/2mv2，其中m为硅料的质量，g为重力加速度，H为硅料在石英管15中的位置到炉内硅液面的垂直距离，V为硅料进入硅液面的速度。H越大，进入硅液面的速度V就越大，对硅液面的作用力使硅液的溅射情况越严重。由上可知，硅液面的波动大小取决于Vg和V，而下料的工作效率取决于vg，vg越大波动越大,但工作效率相对越低,V越大则H越大，产生的波动也越大；反之越小，故可根据实际情况，确定下料的适当速度。
[0021]最后，需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形 ，均应认为是本发明的保护范围。
【权利要求】
1.能供多炉台共用的外部连续投料装置，包括料筒和输送腔，用于对单晶炉进行外部投料，其特征在于，所述料筒的顶部设有加料口，底部设有出料口，出料口上设有底部法兰；所述输送腔包括横向空腔和斜向空腔，横向空腔和斜向空腔连接成内部空腔互通的锐角状L形结构，横向空腔的端部上侧设有进料口，进料口上设有进料法兰，进料法兰与料筒的底部法兰相连，横向空腔中装有传送装置，传送装置包括电机、主动轴、传动轴和输送带，主动轴和传动轴之间通过输送带连接，电机用于为主动轴提供转动的动力；斜向空腔的底部设有斜出料口，斜出料口上设有斜口法兰，斜口法兰通过波纹管与单晶炉炉盖上的球阀连接，斜向空腔中设有石英轨道装置，石英轨道装置上安装有一根石英管，石英管能在石英轨道装置上沿斜向空腔的轴向实现位移。
2.根据权利要求1所述的外部连续投料装置，其特征在于，所述石英管在石英轨道装置上沿斜向空腔的轴向位移，能实现状态:石英管的一端穿过斜口法兰、波纹管和球阀，位于单晶炉的炉室内部，石英管的另一端位于斜向空腔的底部。
3.根据权利要求1所述的外部连续投料装置，其特征在于，所述外部连续投料装置还包括装料小车，装料小车的底部设有轮子和能调节高度的支撑脚，装料小车上设有能够进行升降的支撑平台，输送腔中的横向空腔固定在支撑平台上。
4.根据权利要求3所述的外部连续投料装置，其特征在于，所述装料小车上设有电机，电机用于为装料小车的轮子提供动力，实现装料小车的移动。
5.基于权利要求1所述的外部连续投料装置的控制方法，其特征在于，使用所述外部连续投料装置对单晶炉进行外部投硅料时，硅料的下料速度Vg满足公式Vg=KX Φ XhXv0,其中下料速度Vg是指硅料落入单晶 炉内时的速度，K为比例系数，且K的值在2xl08-4xl08之间，Φ为出料口的口径大小,且Φ的值在IOmm-60mm之间，h为料筒底部与传送装置输送带之间的距离，且h的值在5mm-30mm之间，V。为传送装置中输送带水平移动的速度，且V0的值在lmm/s-15mm/s之间。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，硅料进入石英管之后，根据势能转化为动能，满足公式mgH=l/2mv2，其中m为硅料的质量，g为重力加速度，H为硅料在石英管中的位置到炉内硅液面的垂直距离，V为硅料进入硅液面的速度。
【文档编号】C30B15/02GK103451722SQ201310340614
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年8月6日 优先权日:2013年8月6日
【发明者】朱亮, 王巍, 俞安州, 沈兴潮, 孙明 申请人:浙江晶盛机电股份有限公司