一种用于单晶炉的内置式加料器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于单晶炉的内置式加料器，该内置式加料器包括储料桶、封堵件和吊绳组，其中，储料桶具有上填料口和下卸料口，并可固定于单晶炉内坩埚上方的预定位置；封堵件与储料桶铰接并可用于封堵下卸料口，吊绳组用于将储存有硅料的所述储料桶吊入至所述单晶炉内或吊出，并包括若干个吊绳，每个吊绳的上端与升降装置连接、下端与封堵件连接。通过上述内置式加料器可完成对单晶炉的二次加料，提高了单晶炉在单个周期内的产量、石英坩埚的利用率，从而降低了制备单晶的制造成本。此外，本方案中的内置式加料器具有结构简单、布局紧凑、合理的特点。
【专利说明】—种用于单晶炉的内置式加料器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及单晶炉内二次加料设备【技术领域】，特别涉及一种用于单晶炉的内置式加料器。
【背景技术】
[0002]单晶炉是生产单晶硅棒的设备，其生产过程为将装满多晶硅料的石英坩埚放入单晶炉内在负压状态下加热融化为液体硅料，再通过籽晶拉制成单晶硅，石英坩埚内的液体硅料全部被拉制成单晶硅棒，待冷却后打开单晶炉取出单晶硅棒成品。
[0003]单晶炉在拉制单晶的过程中，一直处于高温负压状态，固体硅料在融化成液体状态后，其所占空间小于石英坩埚的容积，即石英坩埚的部分空间尚未加以利用，而单晶炉单个周期内的产量与坩埚内的硅料量成正比。
[0004]可以理解，硅料固、液转换后在容器内所占容积的差值，造成了目前单晶炉单个周期内产量低，以及石英坩埚利用率低的问题。
[0005]有鉴于此，如何提高单晶炉单个周期内产量以及石英坩埚的利用率，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
实用新型内容
[0006]针对上述缺陷，本实用新型的核心目的在于，提供一种用于单晶炉的内置式加料器，以解决目前单晶炉制备单晶时存在单个周期内产量以及石英坩埚的利用率的问题。。
[0007]为了解决上述问题，本实用新型提供了一种单晶炉的内置式加料器，该内置式加料器包括:
[0008]升降装置；
[0009]储料桶，具有上填料口和下卸料口，并可固定于所述单晶炉内坩埚上方的预定位置；
[0010]封堵件，与所述储料桶铰接，可用于封堵所述下卸料口 ；
[0011]吊绳组，用于将储存有硅料的所述储料桶吊入至所述单晶炉内或吊出，，并包括若干条吊绳，每条所述吊绳的上端与所述升降装置连接、下端与所述封堵件连接。
[0012]优选地，所述封堵件包括至少两个封堵部，两个所述封堵部拼合后可封堵所述下卸料口 ；每个所述封堵部与所述储料桶铰接并与至少一条所述吊绳连接。
[0013]优选地，两个所述封堵部与所述储料桶的铰接点相对于所述储料桶的轴线左右对称，每个所述封堵部至少与两条所述吊绳连接，并且两个连接点相对于所述铰接点对称设置。
[0014]优选地，沿竖直平面内，两个所述封堵部拼合后的截面形状为倒梯形，并具有可与所述下卸料口连通并用于容置硅料的空间。。
[0015]优选地，所述封堵件和所述储料桶通过铰接机构铰接，所述铰接机构包括第一铰接件、第二铰接件和转轴，所述转轴的中部枢接于所述第一铰接件并且其两端部枢接于所述第二铰接件；
[0016]所述第一铰接件和所述第二铰接件中一者固定连接于所述封堵件，另一者固定连接于所述储料桶。
[0017]优选地，所述第二铰接件固定于所述储料桶并具有间隔设置的两个挂钩，所述第一铰接件位于两个所述挂钩之间，所述转轴穿过所述第一铰接件并通过两个所述挂钩与所述第二铰接件枢接。
[0018]优选地，所述升降装置具体为单晶炉的晶体提升装置。
[0019]优选地，还包括连接板，所述连接板具有与所述升降装置的吊钩相适配的吊孔，所述吊绳的上端固定连接于所述连接板。
[0020]优选地，所述储料桶包括桶体和支撑环，所述支撑环套装于所述桶体且其外径大于所述单晶炉副腔的内径。
[0021]优选地，所述储料桶还包括定心环，所述定心环套装于所述桶体并位于所述支撑环上方，用于储料桶在单晶炉内自动定中心。
[0022]本实用新型所提供的内置式加料器包括储料桶、封堵件和吊绳组，其中，储料桶具有上填料口和下卸料口，并可固定于单晶炉内坩埚上方的预定位置；封堵件与储料桶铰接并可用于封堵下卸料口 ；吊绳组用于将储存有硅料的储料桶吊入至单晶炉内或吊出，，包括若干个吊绳，每个吊绳的上端与升降装置连接、下端与封堵件连接。
[0023]该内置式加料器的具体工作过程为，内置式加料器的填料和运料工况下，控制升降装置拉动吊绳组使封堵件相对于储料桶转动至至封堵下卸料口后，填充硅料，然后控制升降装置将储料桶运送至单晶炉内坩埚上方的预定位置；内置式加料器的卸料工况下，控制升降装置下降，封堵件在自身和硅料的整体重力作用下相对于储料桶转动至下卸料口开启，储料桶内硅料沉降至坩埚内，加料完成后再次控制升降装置关闭下卸料口并将储料桶由单晶炉吊出。
[0024]通过上述内置式加料器可完成对单晶炉的二次加料工作，提高了单晶炉在单个加工周期内的产量、石英坩埚的利用率，从而降低了制备单晶的制造成本。此外，本方案中的内置式加料器具有结构简单、布局紧凑、合理的特点。
[0025]本实用新型的一优选方案中，上述内置式加料器的封堵件包括两个封堵部，两个封堵部均与储料桶铰接并且拼合后可用于封堵下卸料口，其中，两个封堵部与储料桶的铰接点相对于储料桶的轴线对称布置，每个封堵部与两条吊绳连接，并且两个连接点相对于铰接点对称设置。
[0026]需要说明的是，首先本方案的封堵件采用分体式两瓣结构，可以理解与采用一体式封堵件相比，内置式加料器在卸料工况下，封堵件在自身及硅料重力作用下相对于储料桶转动以使下卸料口开启所需的工作空间较小。因此，对于同一容积的单晶炉而言，封堵件转动所需工作空间小可相应地增大储料桶在竖直方向的长度，即可增大其可容纳硅料量，显然这样可进一步地增大单晶炉的产量。
[0027]此外，基于封堵件的具体结构本方案进一步限定了封堵件的两个封堵部与储料桶铰接点位置以及其与吊绳连接点的布置方式，即每个封堵件具有一个铰接点和两个连接点，且两个连接点相对于铰接点对称布置，这样可使吊绳施加于封堵部的拉力均匀布置，使封堵部在较为均匀的力矩下转动，从而既可保证了下卸料口封闭的严密性；同时在运料过程中对储料桶形成至少四个相对均匀分布的起吊点，从而可提高运料工况下的安全性和可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1示出了本实用新型所提供的内置式加料器【具体实施方式】的结构示意图；
[0029]图2示出了图1的主视示意图；
[0030]图3示出了图1的侧视示意图；
[0031]图4示出了图1的俯视示意图；
[0032]图5示出了图1中所示内置式加料器卸料工况下的结构示意图；
[0033]图6示出了图5的A处局部放大示意图。
[0034]图1至6中附图标记与各个部件名称之间的对应关系:
[0035]I储料桶、11桶体、12支撑环、13定心环、2封堵件、21封堵部、3吊绳、4连接板、41吊孔、5铰接机构、51第一铰接件、52第二铰接件、521挂钩、53转轴。
【具体实施方式】
[0036]本实用新型的核心在于，提供一种单晶炉的内置式加料器，以便在单晶炉工作过程中向其炉体内二次添加硅料，以增加单晶炉单个加工周期内的产量。
[0037]现结合说明书附图，来说明本实用新型所提供的内置式加料器的具体结构及其工作原理。需要说明的，本文中所涉及的方位词“上”和“下”是以说明书附图为基准来设定的，可以理解，上述方位词的出现并不限定本实用新型的保护范围。此外，本文中所涉及的储料桶所达到的预定位置，是指单晶炉内坩埚上方适宜二次加料的位置，具体位置由单晶炉的具体结构而定。
[0038]请参见图1，该图示出了本实用新型所提供的内置式加料器【具体实施方式】的结构示意图。
[0039]如图1所示，本方案所提供的内置式加料器包括储料桶1、封堵件2和吊绳组，其中，储料桶I具有上填料口和下卸料口，并可固定于单晶I炉内坩埚上方的预定位置；封堵件2与储料桶I铰接并可用于封堵下卸料口 ；吊绳组用于将储存有硅料的储料桶I吊入至单晶炉内或吊出，，吊绳组包括若干个吊绳3，每个吊绳3的上端与升降装置连接、下端与封堵件2连接。为了便于更好地理解该加料器的具体结构，请一并参见图2至图5，其中，图2示出了图1的主视示意图，图3示出了图1的侧视示意图，图4示出了图1的俯视示意图，图5示出了图1中所示内置式加料器卸料工况下的结构示意图。
[0040]该内置式加料器的具体工作过程为，内置式加料器的填料和运料工况下，控制升降装置拉动吊绳3组使封堵件2相对于储料桶I转动至至封堵下卸料口后，填充硅料；填充完成后控制升降装置将储料桶I运送至单晶炉内坩埚上方的预定位置；内置式加料器的卸料工况下，控制升降装置下降，封堵件2在自身和硅料的整体重力作用下相对于储料桶I转动至图5中所示的下卸料口开启状态储料桶I内硅料沉降至坩埚内，加料完成后再次控制升降装置关闭下卸料口并将储料桶I由单晶炉吊出。
[0041]通过上述内置式加料器可完成对单晶炉的二次加料，提高了单晶炉在单个加工周期内的产量、石英坩埚的利用率，从而降低了制备单晶的制造成本。此外，本方案中的内置式加料器具有结构简单、布局紧凑、合理的特点。
[0042]接下来，结合说明书附图中的图1、图5和图6，来说明上述内置式加料器各个组件的具体结构及相互间的连接关系。其中，图6示出了图5的A处局部放大示意图。
[0043]如图6所示，该内置式加料器的封堵件2包括两个封堵部21，两个封堵部21均与储料桶I铰接并且拼合后可用于封堵下卸料口，其中，两个封堵部21与储料桶I的铰接点相对于储料桶I的轴线对称布置，每个封堵部21与两条吊绳3连接，并且两个连接点相对于铰接点对称设置。为了便于更好地理解封堵件2的具体结构，请一并参见图5。具体地，本方案中下卸料口形状为圆形，两个封堵部21拼合后的封堵件2在水平面内的截面形状为半圆形，可以理解，在满足封堵下卸料口功能、加工及装配工艺要求的基础上，该封堵件部的截面亦可为其他任意形状。
[0044]需要说明的是，首先本方案的封堵件2采用分体式两瓣结构，可以理解与采用一体式封堵件2相比，内置式加料器在卸料工况下，封堵件2在自身及硅料重力作用下相对于储料桶I转动以使下卸料口开启所需的工作空间较小。因此，对于同一容积的单晶炉而言，封堵件2转动所需工作空间小可相应地增大储料桶I在竖直方向的长度，即可增大其可容纳硅料量，显然这样可进一步地增大单晶炉的产量。
[0045]此外，基于封堵件2的具体结构本方案进一步限定了封堵件2的两个封堵部21与储料桶I铰接点位置以及其与吊绳3连接点的布置方式，即每个封堵件2具有一个铰接点和两个连接点，且两个连接点相对于铰接点对称布置，这样可使吊绳3施加于封堵部21的拉力均匀布置，使封堵部21在较为均匀的力矩下转动，从而既可保证了下卸料口封闭的严密性；同时在运料过程中对储料桶形成至少四个相对均匀分布的起吊点，从而可提高运料工况下的安全性和可靠性。
[0046]当然，在满足在填料、运料及其卸料工况下保证下卸料口开启或关闭功能、加工及装配工艺要求的基础上，该封堵件2亦可采用一体式或本领域惯用的其他结构，并根据封堵件2的具体结构对吊绳3组内吊绳3的数量进行适应性调整。另外地，只要多个封堵部21拼合后能封堵下卸料口，封堵部21的数目亦可为其他数值。
[0047]更进一步，如图2和图3所示，沿竖直平面内，两个封堵部21拼合后的截面形状为倒梯形，并具有可与下卸料口连通用于容置硅料的空间。。
[0048]由于单晶炉内温度极高且越靠近坩埚液面温度越高，本方案通过截面形状为倒梯形结构的封堵部21，在保证储料量最大化的前提下尽可能加大储料桶I底部与坩埚液面的距离，以及封堵件2的受热面积，从而可减小两者的受热变形量，进而延长了储料桶I和封堵件2的使用寿命。当然，封堵部21亦可采用板状结构。
[0049]此外，如图6所示，本方案中的储料桶I和封堵件2通过铰接机构铰接，该铰接机构包括第一铰接件51、第二铰接件52和转轴53，其中，第一铰接件51固定连接于封堵件2并具有枢接孔，转轴53的中部通过枢接孔与第一铰接件51枢接，其两端部与固定连接于储料桶I的第二铰接件枢接。
[0050]储料桶I和封堵件2通过上述结构的铰接机构铰接,具有结构简单的特点。当然，在满足储料桶I和封堵件2铰接功能、加工及装配工艺要求的基础上，两者亦可通过本领域常用的其他铰接机构铰接。此外，第一铰接件51和第二铰接件52亦可反向设置，第一铰接件51固定连接于储料桶1，第二铰接件52固定连接于封堵件2。[0051]进一步，第二铰接件52具有间隔设置的两个挂钩，转轴53的两端部分别通过两个挂钩与第二铰接件52枢接。
[0052]本方案通过限定第二铰接件52的具体结构，封堵件2与储料桶I的拆装过程中，无需采用辅助工具，只需将封堵件2由挂钩取出即可，从而简化了加料器组件的拆装工艺。
[0053]如图1所示，储料桶I包括桶体11、支撑环12和定心环13，其中，支撑环12和定心环13套装于桶体11，且支撑环12的外径大于单晶炉内副室的内径并位于定心环13的下方。在内置式加料器被提入单晶炉副室后，通过单晶炉的晶体提升装置，在炉内将加料器缓缓下降到石英坩埚上部，下降到一定高度后，因为支撑环12的外径大于单晶炉内副室内径的尺寸，整个内置加料器的重量会由支撑环12支撑，与设备晶体驱动电机连接的钢丝绳将不再受力。这时卸料开口处会因为硅料的重量和本身的自重，处于打开状态，硅料将全部漏如石英坩埚内。
[0054]可以理解，在满足将储料桶I固定于预定位置功能、加工及装配工艺要求的基础上，该储料桶I亦可采用其他本领域常用的方式实现与单晶炉的配合关系。
[0055]而设置定心环13的目的在于，储料桶I在提升装置作用下在单晶炉内下降过程中，可采用定心环13产生定心作用，以防止储料桶I倾斜而卡滞现象，从而保证了内置式加料器的工作安全性和可靠性。
[0056]此外，内置式加料器还包括连接板4，该连接板4具有与提升装置的吊钩相适配的吊孔41，吊绳3固定连接于该连接板4。
[0057]可以理解，基于封堵件2的具体结构特点，本方案中包括多条吊绳3，通过进一步限定吊绳3和升降装置通过连接板4连接，可将多条零散的吊绳3集中于连接板4，从而使内置式加料器整体结构紧凑、整体。当然，吊绳3可以直接连接于升降装置。
[0058]最后，需要说明的是本方案中升降装置具体利用单晶炉的晶体提升装置，内置式加料器无需配置独立的升降装置，从而降低了其制造成本。
[0059]以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用于单晶炉的内置式加料器，其特征在于，包括: 升降装置； 储料桶(I)，具有上填料口和下卸料口，并可固定于所述单晶炉内坩埚上方的预定位置； 封堵件(2)，与所述储料桶(I)铰接，可用于封堵所述下卸料口 ； 吊绳组，用于将储存有硅料的所述储料桶(I)吊入至所述单晶炉内或吊出，包括若干条吊绳(3)，每条所述吊绳(3)的上端与所述升降装置连接、下端与所述封堵件(2)连接。
2.如权利要求1所述的内置式加料器，其特征在于，所述封堵件(2)包括至少两个封堵部(21)，两个所述封堵部(21)拼合后可封堵所述下卸料口 ；每个所述封堵部(21)与所述储料桶(I)铰接并与至少一条所述吊绳(3)连接。
3.如权利要求2所述的内置式加料器，其特征在于，两个所述封堵部(21)与所述储料桶(I)的铰接点相对于所述储料桶(I)的轴线左右对称，每个所述封堵部(21)至少与两条所述吊绳(3)连接，并且两个连接点相对于所述铰接点对称设置。
4.如权利要求2或3所述的内置式加料器，其特征在于，沿竖直平面内，两个所述封堵部(21)拼合后的截面形状为倒梯形，并具有可与所述下卸料口连通并用于容置硅料的空间。
5.如权利要求2或3所述的内置式加料器，其特征在于，所述封堵件(2)和所述储料桶(I)通过铰接机构铰接，所述铰接机构包括第一铰接件(51)、第二铰接件(52)和转轴(53)，所述转轴(53)的中部枢接于所述第一铰接件(51)并且其两端部枢接于所述第二铰接件(52)； 所述第一铰接件(51)和所述第二铰接件(52)中一者固定连接于所述封堵件(2)，另一者固定连接于所述储料桶(I)。
6.如权利要求5所述的内置式加料器，其特征在于，所述第二铰接件(52)固定于所述储料桶(I)并具有间隔设置的两个挂钩(521)，所述第一铰接件(51)位于两个所述挂钩(521)之间，所述转轴(53)穿过所述第一铰接件(51)并通过两个所述挂钩(521)与所述第二铰接件(52)枢接。
7.如权利要求1至3中任一项所述的内置式加料器，其特征在于，所述升降装置具体为单晶炉的晶体提升装置。
8.如权利要求1至3中任一项所述的内置式加料器，其特征在于，还包括连接件(4)，所述连接件(4)具有与所述升降装置的吊钩相适配的吊孔(41)，所述吊绳(3)的上端固定连接于所述连接件(4)。
9.如权利要求1至3中任一项所述的内置式加料器，其特征在于，所述储料桶(I)包括桶体(11)和支撑环(12)，所述支撑环(12)套装于所述桶体(11)且其外径大于所述单晶炉副腔的内径。
10.如权利要求9所述的内置式加料器，其特征在于，所述储料桶(I)还包括定心环(13)，所述定心环(13)套装于所述桶体(11)并位于所述支撑环(12)上方。
【文档编号】C30B15/02GK203820919SQ201420234686
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年5月8日 优先权日:2014年5月8日
【发明者】李超 申请人:英利能源（中国）有限公司