一種減壓擴散爐爐口的密封裝置製造方法

2023-06-24 16:48:06

一種減壓擴散爐爐口的密封裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種減壓擴散爐爐口的密封裝置，其包括一石英管和設置於石英管中的槳。該石英管的管口由爐門封閉，且該爐門與石英管相接觸的端面上設有爐門密封圈，以實現石英管管口端面的密封。槳的一端設有加熱爐管，另一端穿過爐門，並置於槳夾套中，爐門與槳夾套之間通過槳徑向組合式密封結構連接，以實現槳的徑向密封。位於爐門與加熱爐管之間的槳上設有一隔熱包，用於阻隔爐管內的熱量，降低爐口溫度，避免了爐口密封圈的過熱損壞。該爐門的外側還設有一用於壓緊爐門的爐門頂杆。本實用新型實現了減壓擴散爐反應管在低壓、高溫環境下的可靠密封。
【專利說明】一種減壓擴散爐爐口的密封裝置

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種晶體矽太陽能電池生產專用的減壓擴散爐，特別是一種減 壓擴散爐爐口的密封裝置，用於實現減壓擴散爐爐管在低壓、高溫環境下的可靠密封。

【背景技術】
[0002] 目前傳統的太陽能電池生產線主要採用常壓擴散工藝製備太陽能電池的PN結， 在常壓擴散過程中，擴散爐工作腔內壓力保持微正壓狀態。常壓擴散工藝對擴散爐工作腔 的密封性要求低，甚至可採用非密閉式爐管結構，技術較為簡單。隨著太陽能電池向高效、 低成本方向發展，矽片表面摻雜濃度不斷降低，PN結的結深越來越淺，方塊電阻越來越高， 常壓擴散對矽片摻雜均勻性的控制越來越差，難以製備高質量的淺表面PN結，很難滿足太 陽能電池高效、低成本發展的技術要求。
[0003] 減壓擴散工藝擴散爐反應管內為低壓，爐管內氣流的均勻性高，PN結製備質量高， 此外，擴散過程化學品的吸收效率提升，工藝過程中化學品的用量大幅減少，成本得以節 省。減壓擴散為晶體矽太陽能電池擴散工藝設定了全新標準，是未來擴散工藝發展的趨勢。
[0004] 減壓擴散工藝過程中反應管的密封性要求很高，如果密封不良，一方面可能無法 形成減壓擴散所需要的低壓環境，不能滿足工藝的負壓條件要求；另一方面，在外部大氣壓 力作用下，反應管外氣體、雜質等可進入反應管中，嚴重影響PN結製備的質量，導致產品報 廢，所以工藝過程中需對擴散爐反應管進行嚴格密封，而對反應管實施密封時需要考慮反 應管的高溫環境，如在三氯氧磷擴散過程中，擴散爐的反應管內溫度高達850°C -900°C，採 用固態氮化硼擴散時，擴散溫度更高，爐內溫度達到950°C -1000°C，而密封圈可承受的最 高溫度一般為300°C -400°C，在如此高的溫度環境下，密封圈直接跟爐管接觸很容易因溫 度過高而熔化損壞，導緻密封失效，如何實現減壓擴散爐反應管在低壓、高溫環境下的可靠 密封，是減壓擴散爐設備的關鍵技術之一。 實用新型內容
[0005] 本實用新型所要解決的技術問題是，針對現有技術不足，提供一種可實現低壓、高 溫環境下可靠密封的減壓擴散爐爐口的密封裝置。
[0006] 為解決上述技術問題，本實用新型採用以下技術方案：一種減壓擴散爐爐口的密 封裝置，包括一用於減壓擴散的石英管和設置於石英管中的槳。該石英管的管口由爐門封 閉，且該爐門與石英管相接觸的端面上設有爐門密封圈；槳的一端設有加熱爐管，另一端穿 過爐門，並置於槳夾套中，爐門與槳夾套之間通過槳徑向組合式密封結構連接；位於爐門與 加熱爐管之間的槳上設有一隔熱包；該爐門的外側設有一用於壓緊爐門的爐門頂杆。
[0007] 該槳夾套的外部設置一支撐杆，爐門頂杆上設置一彈簧，且該彈簧的一端固定於 支撐杆，另一端固定於爐門頂杆。
[0008] 該槳徑向組合式密封結構包括一波紋管，該波紋管的兩端分別通過波紋管密封 圈、密封法蘭與槳夾套和爐門相聯接。
[0009] 該爐門與石英管相接觸的端面上設有環形溝槽，環形溝槽中安裝有該爐門密封 圈。
[0010] 該槳的一端從爐門下端伸出，爐門頂杆位於爐門的外側中部。
[0011] 該爐門採用石英材料。該爐門密封圈採用氟橡膠材料。該槳夾套等部分採用不鏽 鋼或鋁材料。這樣就避免了在高溫環境下金屬雜質進入到擴散爐反應管內部，從而避免了 金屬汙染，保證了產品的質量。
[0012] 本實用新型通過安裝有爐門密封圈的爐門與石英管管口端面的緊密貼合，實現石 英管管口端面的密封。具體為，工藝過程中，爐門在爐門關閉機構驅動力及外部大氣壓(工 藝過程中石英管內為負壓）的作用下，安裝有爐門密封圈的爐門與石英管管口端面緊密貼 合，密封圈受擠壓產生變形，實現石英管管口的密封，密封方式簡單可靠。
[0013] 本實用新型通過槳徑向組合式密封結構將槳夾套與爐門進行連接，並將槳密閉於 石英管中，可靠地實現了槳的密封，避免了石英爐門的洩漏，此外，槳徑向組合式密封結構 採用了波紋管，通過波紋管的變形可實現爐門頂杆上的彈簧在一定範圍內的彈性調節，不 僅降低了製造及裝配精度要求，而且在爐門關閉過程中，爐門關閉機構驅動槳夾套，同時帶 動爐門頂杆同時推進，避免了爐門受力不均而損壞的情況。
[0014] 本實用新型爐門頂杆位於石英爐門的外側中部，通過爐門頂杆和彈簧對爐門進行 支撐和壓緊，不僅使得爐門關閉時受力均勻，而且保證了爐門與石英管管口端面的緊密貼 合，從而保證了石英管在低壓擴散工藝過程中的密封性能。
[0015] 本實用新型隔熱包固定於槳上，爐門關閉時，隔熱包位於石英爐門與加熱爐管的 中間，可將加熱爐管內的熱量阻隔，降低了爐口溫度，避免了爐口密封圈（爐門密封圈、槳徑 向組合式密封結構中的波紋管密封圈）的過熱損壞，解決了高溫環境下的爐管密封問題。
[0016] 與現有技術相比，本實用新型的有效效果是：
[0017] ( 1)組合密封結構實現爐管的可靠密封。
[0018] 本實用新型通過裝有爐門密封圈的爐門與石英管管口端面的緊密貼合，實現石英 管管口端面的密封；通過置於槳夾套與爐門之間的槳徑向組合式密封結構，將槳進行密封， 避免了石英爐門的洩漏。
[0019] (2)隔熱包的設計，解決了高溫環境下的爐管密封問題。
[0020] 本實用新型在槳上固定有一隔熱包。爐門關閉時，隔熱包位於爐門與加熱爐管的 中間，可將爐管內的熱量阻隔，降低了爐口溫度，避免了爐口密封圈的過熱損壞，解決了高 溫環境下的爐管密封問題。
[0021] (3)結構簡單，實施簡便。
[0022] 本實用新型結構簡單，成本低廉，不僅適用於新型減壓擴散爐的設計，對於已購置 擴散爐設備的生產廠商而言，也可在原有機型的基礎上進行技術升級改造，簡便地實現普 通推廣應用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 圖1為本實用新型總體結構示意圖。
[0024] 圖2為本實用新型圖1的A部分放大圖。
[0025] 圖中：1、爐門，2、爐門密封圈，3、槳徑向組合式密封結構，4、槳夾套，5、爐門頂杆， 6、隔熱包，7、槳，8、石英管，9、密封法蘭，10、波紋管密封圈，11、波紋管、12、彈簧，13、環形溝 槽，14、加熱爐管，15、支撐杆。

【具體實施方式】
[0026] 下面結合附圖對本專利的【具體實施方式】做以下描述。
[0027] 請參圖1，為本實用新型一種減壓擴散爐爐口的密封裝置的總體結構圖，由圖中可 知，本實用新型密封裝置結構包括一用於減壓擴散的石英管8和設置於石英管8中的槳7。 該石英管8的管口由爐門1封閉，該爐門1與石英管8相接觸的端面上設有環形溝槽13,環 形溝槽13中安裝有0型爐門密封圈2。槳7的一端設有加熱爐管14,另一端穿過爐門1的 底部，並置於槳夾套4中。爐門1與槳夾套4之間通過槳徑向組合式密封結構3連接。槳 7上還設有一隔熱包6,位於爐門1與加熱爐管14之間，可將石英管8內的熱量阻隔，降低 石英管8的管口溫度，避免了爐口密封圈（爐門密封圈2和波紋管密封圈10)的過熱損壞。 該爐門1的中部設有一爐門頂杆5,爐門1關閉時，爐門頂杆5壓緊石英爐門1，爐門1與石 英管8管口端面緊密貼合，爐門密封圈2受擠壓產生變形，實現石英管8的管口密封。
[0028] 如圖2所示，該爐門頂杆5的一優選實施方式為，該槳夾套4的外部設置一支撐杆 15,爐門頂杆5上設置一彈簧12,該彈簧12的一端固定於支撐杆15,另一端固定於爐門頂 杆5。
[0029] 如圖2所示，該槳徑向組合式密封結構3包括一波紋管11，該波紋管11的兩端分 別通過波紋管密封圈10、密封法蘭9與槳夾套4和爐門1相聯接，實現槳7的徑向密封。
[0030] 當關閉爐門1時，推抵槳夾套4,使波紋管11產生徑向形變，進而使位於支撐杆15 和爐門頂杆5之間的彈簧12被壓縮，爐門頂杆5和槳夾套4共同抵緊爐門1，使得爐門1關 閉時受力均勻，而且保證了爐門1與石英管8的管口端面的緊密貼合，從而保證了石英管8 在低壓擴散工藝過程中的密封性能。
[0031] 上述方案的進一步優選為，該爐門1採用石英材料。該爐門密封圈2採用氟橡膠 材料。該槳夾套4等部分採用不鏽鋼或鋁材料。這樣就避免了在高溫環境下金屬雜質進入 到擴散爐反應管內部，從而避免了金屬汙染，保證了產品的質量。
[0032] 上面對本實用新型的實施方式做了說明，但是本實用新型並不限於上述實施方 式，本領域的普通技術人員在了解上述方案的內容後還可以在不脫離本實用新型宗旨的前 提下做出種種變化，因而本實用新型保護範圍當以權利要求書為準。
【權利要求】
1. 一種減壓擴散爐爐口的密封裝置，包括一用於減壓擴散的石英管（8)和設置於石英 管中的槳（7)，其特徵在於，該石英管的管口端面與裝有爐門密封圈（2)的爐門相貼合，且 該爐門與石英管相接觸的端面上設有爐門密封圈（2);槳的一端設有加熱爐管（14)，另一端 穿過爐門，並置於槳夾套（4)中，爐門與槳夾套之間通過槳徑向組合式密封結構（3)連接； 位於爐門與加熱爐管之間的槳上設有一隔熱包（6);該爐門的外側設有一用於壓緊爐門的 爐門頂杆（5)。
2. 根據權利要求1所述的一種減壓擴散爐爐口的密封裝置，其特徵在於，該槳夾套的 外部設置一支撐杆（15)，爐門頂杆上設置一彈簧（12)，且該彈簧的一端固定於支撐杆，另 一端固定於爐門頂杆。
3. 根據權利要求1所述的一種減壓擴散爐爐口的密封裝置，其特徵在於，該槳徑向組 合式密封結構包括一波紋管（11 )，該波紋管的兩端分別通過波紋管密封圈（10)、密封法蘭 (9)與槳夾套和爐門相聯接。
4. 根據權利要求1所述的一種減壓擴散爐爐口的密封裝置，其特徵在於，該爐門與石 英管相接觸的端面上設有環形溝槽，環形溝槽中安裝有該爐門密封圈。
5. 根據權利要求1所述的一種減壓擴散爐爐口的密封裝置，其特徵在於，該槳的一端 從爐門下端伸出，爐門頂杆位於爐門的外側中部。
6. 根據權利要求1所述的一種減壓擴散爐爐口的密封裝置，其特徵在於，該爐門採用 石英材料。
7. 根據權利要求1所述的一種減壓擴散爐爐口的密封裝置，其特徵在於，該爐門密封 圈米用氟橡膠材料。
8. 根據權利要求1所述的一種減壓擴散爐爐口的密封裝置，其特徵在於，該槳夾套採 用不鏽鋼或鋁材料。
【文檔編號】C30B31/06GK203947187SQ201420305313
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年6月10日 優先權日:2014年6月10日
【發明者】劉良玉, 陳暉 , 賈京英, 楊彬, 張寶鋒, 楊曉生 申請人:中國電子科技集團公司第四十八研究所