多晶矽還原爐和觀察視鏡的製作方法

2023-10-26 06:48:12

專利名稱：多晶矽還原爐和觀察視鏡的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及多晶矽生產技術領域，特別是涉及一種多晶矽還原爐用觀察視鏡和具有該觀察視鏡的多晶矽還原爐。
背景技術：
多晶矽的生產工藝多採用的改良西門子法，主要為利用氫氣在高溫下對三氯氫矽的還原反應，還原爐為進行此反應的關鍵設備。三氯氫矽和氫氣在混合器進行混合後，通入還原爐，還原爐內通過加熱電極進行加熱，在矽棒表面形成約1100°c左右的高溫，三氯氫矽和氫氣在矽芯表面反應沉積，從而生產多晶矽。還原爐作為多晶矽生產的主要設備，一直以來都備受各生產廠家和相關研究部門關注。還原爐主要由內筒、夾套、視鏡、鐘罩法蘭、底盤和電極組成。在實際生產中，視鏡所起到的作用就是為了觀察還原爐內矽棒的生成情況，從而通過調整工藝參數，得到品質更高的多晶矽產品。視鏡在整個生產過程中起到很重要的作用，但由於最初的視鏡採用的是內外鋼管結構，本身是一個剛性連接，在運行過程中存在諸多問題①連接焊縫處漏油只要是視鏡內管與外管的剛性連接，還原爐的內筒體為不鏽鋼，夾套筒體為碳鋼，而且內筒體的溫度比夾套筒體高很多，造成視鏡的內管與外管的膨脹量相差很多，產生很大的拉壓應力，從而引起視鏡焊縫處開裂漏油；②疲勞應力還原爐的每一個運行周期內，視鏡內管受壓，視鏡外觀受拉，每個周期會經歷一個由小大，再由大到小的過程。在疲勞應力的作用下， 構件往往在很低的應力下就會損壞，造成視鏡內管達到屈服極限，從而發生變形；③循環溫差應力還原爐的運行是周期性的，5-6天為一個周期，在此過程中要經歷從常溫升高至 1100°C，然後再降至常溫的過程，周期性的升溫降溫過程，對材料的損壞性相當大，特別是在焊縫處，更容易發生洩漏，輕則汙染產品重則引起嚴重的生產事故。

實用新型內容本實用新型旨在至少解決上述技術問題之一。為此，本實用新型的一個目的在於提出一種結構簡單合理且運行安全的多晶矽還原爐用觀察視鏡。本實用新型的另一目的在於提出一種具有上述觀察視鏡的多晶矽還原爐。根據本實用新型的多晶矽還原爐用觀察視鏡，包括內管；波紋管，所述波紋管套設在所述內管上且所述波紋管的內壁與所述內管的外壁限定有第一冷卻介質容納腔；第一法蘭，所述波紋管的第一端抵接在所述第一法蘭上，所述內管的第一端穿過所述第一法蘭的中心孔且所述第一法蘭的中心孔的內周壁與所述內管的外周壁相連；視鏡玻璃，所述視鏡玻璃的內表面覆蓋在所述內管的第一端上且所述視鏡玻璃的外周壁與所述第一法蘭的中心孔的內周壁相連；和第二法蘭，所述第二法蘭的內側與所述視鏡玻璃的外表面相連； 其中，所述視鏡玻璃與所述內管的第一端之間以及所述視鏡玻璃和所述第二法蘭之間分別設有密封墊圈且所述第二法蘭與所述第一法蘭通過螺栓連接。[0008]根據本實用新型的多晶矽還原爐用觀察視鏡，所述波紋管套設在所述內管上，由於所述波紋管的剛度較小，當受熱膨脹時，膨脹量可以通過所述波紋管來吸收，可以很好的釋放所述內管所承受的熱應力，改善了所述觀察視鏡受力狀況。由此，可以使所述觀察視鏡的結構簡單合理且可以安全運行。另外，根據本實用新型上述實施例的多晶矽還原爐用觀察視鏡還可以具有如下附加的技術特徵根據本實用新型多晶矽還原爐用觀察視鏡，還包括支撐圈，所述支撐圈設在所述第一和第二法蘭之間，所述視鏡玻璃包括第一視鏡玻璃和第二視鏡玻璃，所述第一視鏡玻璃和第二視鏡玻璃由所述支撐圈隔離開，在所述支撐圈與所述第一視鏡玻璃之間以及所述支撐圈與所述第二視鏡玻璃之間設有密封墊圈且所述螺栓穿過所述支撐圈將所述第二法蘭與所述第一法蘭相連接。所述支撐圈、第一和第二視鏡玻璃之間限定有第二冷卻介質容納腔，所述支撐圈上形成有與所述第二冷卻介質容納腔相連通的第二冷卻介質進口和第二冷卻介質出口。所述第一法蘭的中心孔的內壁上開設有環形槽且所述第一法蘭上形成有與所述環形槽相連通的氫氣吹入口，所述內管上形成有與所述環形槽相連通的多個吹掃孔。所述多個吹掃孔向著所述第一視鏡玻璃傾斜預定角度。所述內管包括與所述波紋管相對應的直管段和與所述直管段相連且延伸出所述波紋管的外喇叭口段，且所述外喇叭口段與所述直管段一體形成。所述波紋管的第一端與所述第一法蘭之間設有第一加強圈，且所述第一加強圈通過焊接分別連接在所述波紋管和所述第一法蘭上。根據本實用新型的多晶矽還原爐，包括爐體和觀察視鏡，所述觀察視鏡設於所述爐體上，其中，所述觀察視鏡是根據本實用新型上述實施例所述的多晶矽還原爐用觀察視
^Mi ο所述爐體包括筒體和設在所述筒體上方的封頭，所述筒體包括內筒體和外筒體且在所述內筒體與所述外筒體之間限定有第三冷卻介質容納腔，其中，所述觀察視鏡設在所述筒體上，所述波紋管的第二端與所述外筒體相連且所述內管的第二端與所述內筒體相連且所述第一冷卻介質容納腔與所述第三冷卻介質容納腔相連通。所述波紋管的第二端通過第二加強圈與所述外筒體相連，所述第二加強圈通過焊接分別與所述波紋管的第二端和所述外筒體相連。本實用新型的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。
本實用新型的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖1是根據本實用新型的一個實施例的多晶矽還原爐用觀察視鏡的示意圖；和圖2是圖1中A的放大示意圖。
具體實施方式
下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「縱向」、「橫向」、「上」、「下」、 「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」 「內」、「外」等指示的方位或位置關係為
基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，一體地連接，也可以是可拆卸連接；可以是機械連接或電連接，也可以是兩個元件內部的連通；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語的具體含義。下面參考附圖詳細描述根據本實用新型的多晶矽還原爐用觀察視鏡1。如圖1-2所示，根據本實用新型實施例的多晶矽還原爐用觀察視鏡1，包括內管 10，波紋管20，第一法蘭30，視鏡玻璃40和第二法蘭50。具體地，波紋管20套設在內管10上且波紋管20的內壁與內管10的外壁限定有第一冷卻介質容納腔(未示出)。波紋管20的第一端(即如圖1中所示的波紋管20向上的一端)抵接在第一法蘭 30上，內管10的第一端(即如圖1中所示的內管10向上的一端)穿過第一法蘭30的中心孔且第一法蘭30的中心孔的內周壁與內管10的外周壁相連。視鏡玻璃40的內表面(即如圖1中所示的視鏡玻璃40位於下方的一個面)覆蓋在內管10的第一端上且視鏡玻璃40的外周壁與第一法蘭30的中心孔的內周壁相連。第二法蘭50的內側與視鏡玻璃40的外表面(即如圖1中所示的視鏡玻璃40位於上方的一個面)相連。其中，視鏡玻璃40與內管10的第一端之間以及視鏡玻璃40和第二法蘭50之間分別設有密封墊圈且第二法蘭50與第一法蘭30通過螺栓60連接。根據本實用新型的多晶矽還原爐用觀察視鏡1，波紋管20套設在內管10上，由于波紋管20的剛度較小，當所述觀察視鏡受熱膨脹時，膨脹量可以通過波紋管20來吸收，可以很好的釋放內管10所承受的熱應力，改善了所述觀察視鏡受力狀況。由此，可以使觀察視鏡1的結構簡單合理且可以安全運行。根據本實用新型的一個實施例，所述多晶矽還原爐用觀察視鏡還包括支撐圈70。 支撐圈70設在第一法蘭30和第二法蘭50之間。視鏡玻璃40包括第一視鏡玻璃401和第二視鏡玻璃402。第一視鏡玻璃401和第二視鏡玻璃402由支撐圈70隔離開，在支撐圈70 與第一視鏡玻璃401之間以及支撐圈70與第二視鏡玻璃402之間設有密封墊圈且螺栓60 穿過支撐圈70將第二法蘭50與第一法蘭30相連接。由此，可以使觀察視鏡1的結構牢固且可以得到良好的密封效果。[0037]有利地，根據本實用新型的一個示例，支撐圈70、第一視鏡玻璃401和第二視鏡玻璃402之間限定有第二冷卻介質容納腔4012。支撐圈70上形成有與第二冷卻介質容納腔 4012相連通的第二冷卻介質進口 701和第二冷卻介質出口 702。由此，可以向第二冷卻介質容納腔4012內通入低溫冷卻水。低溫冷卻水很好的阻礙了第一視鏡玻璃401的熱量傳導給第二視鏡玻璃402，可以得到很好的隔熱效果。根據本實用新型的一些實施例，如圖2所示，第一法蘭30的中心孔的內壁上開設有環形槽301且第一法蘭30上形成有與環形槽301相連通的氫氣吹入口 302，內管10上形成有與環形槽301相連通的多個吹掃孔101。由此，可以去除堆積在第一視鏡玻璃401內表面矽附著物。有利地，根據本實用新型的一個具體示例，多個吹掃孔101向著第一視鏡玻璃401 傾斜預定角度。也就是說，可以保證所出入的氫氣流向第一視鏡玻璃401的內面。由此，可以使去除矽附著物的效果更好。根據本實用新型的一些實施例，其特徵在於，內管10包括與波紋管20相對應的直管段和與所述直管段相連且延伸出波紋管20的外喇叭口段，且所述外喇叭口段與所述直管段一體形成。由此，可以增加觀察範圍。根據本實用新型的一些示例，波紋管20的第一端與第一法蘭30之間設有第一加強圈2030，且第一加強圈2030通過焊接分別連接在波紋管20和第一法蘭30上。由此，可以使加工方便。根據本實用新型的多晶矽還原爐用觀察視鏡，採用波紋管20，改善了所述觀察視鏡的受力狀況；採用外喇叭狀內管10，可以擴大觀察視鏡1的觀察範圍；採用雙層視鏡玻璃結構並在雙層視鏡玻璃之間形成冷卻腔室，可以得到很好的隔熱效果；採用氫氣吹掃，可以有效去除堆積在視鏡玻璃表面的矽附著物。下面描述根據本實用新型實施例的多晶矽還原爐。如圖1所示，根據本實用新型實施例的多晶矽還原爐，包括爐體80和根據本實用新型上述實施例所述的多晶矽還原爐用觀察視鏡1。觀察視鏡1設於爐體80上。根據本實用新型的一個實施例，爐體80包括筒體和設在所述筒體上方的封頭(未示出)。所述筒體包括內筒體801和外筒體802且在內筒體801與外筒體802之間限定有第三冷卻介質容納腔803。其中，觀察視鏡1設在所述筒體上，波紋管20的第二端(即如圖 1中所示的波紋管20向下的一端)與外筒體802相連且內管10的第二端(即如圖1中所示的內管10向下的一端)與內筒體801相連且所述第一冷卻介質容納腔與第三冷卻介質容納腔803相連通。由此，可以進一步簡化所述還原爐的結構。根據本實用新型的一個實施例，波紋管20的第二端通過第二加強圈1080與外筒體802相連，第二加強圈1080通過焊接分別與波紋管20的第二端和外筒體802相連。由此，可以使所述還原爐的結構牢固且加工簡單。根據本實用新型的多晶矽還原爐在運行時，可以將觀察視鏡的冷卻系統和還原爐的冷卻系統做成一個閉路循環，由此，可以簡化設計。吹掃的氫氣可以來自混合氣的進氣前的低溫氣體，一方面可以清除第一視鏡玻璃401的內表面的矽附著物，而且低溫氫氣又可以冷卻視鏡玻璃，同時吹入的氫氣也可以避免還原爐內的反應氣體與視鏡玻璃接觸，避免汙染。[0048]在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。儘管已經示出和描述了本實用新型的實施例，本領域的普通技術人員可以理解 在不脫離本實用新型的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本實用新型的範圍由權利要求及其等同物限定。
權利要求1.一種多晶矽還原爐用觀察視鏡，其特徵在於，所述觀察視鏡包括內管；波紋管，所述波紋管套設在所述內管上且所述波紋管的內壁與所述內管的外壁限定有第一冷卻介質容納腔；第一法蘭，所述波紋管的第一端抵接在所述第一法蘭上，所述內管的第一端穿過所述第一法蘭的中心孔且所述第一法蘭的中心孔的內周壁與所述內管的外周壁相連；視鏡玻璃，所述視鏡玻璃的內表面覆蓋在所述內管的第一端上且所述視鏡玻璃的外周壁與所述第一法蘭的中心孔的內周壁相連；和第二法蘭，所述第二法蘭的內側與所述視鏡玻璃的外表面相連；其中，所述視鏡玻璃與所述內管的第一端之間以及所述視鏡玻璃和所述第二法蘭之間分別設有密封墊圈且所述第二法蘭與所述第一法蘭通過螺栓連接。
2.根據權利要求1所述的多晶矽還原爐用觀察視鏡，其特徵在於，還包括支撐圈，所述支撐圈設在所述第一和第二法蘭之間，所述視鏡玻璃包括第一視鏡玻璃和第二視鏡玻璃， 所述第一視鏡玻璃和第二視鏡玻璃由所述支撐圈隔離開，在所述支撐圈與所述第一視鏡玻璃之間以及所述支撐圈與所述第二視鏡玻璃之間設有密封墊圈且所述螺栓穿過所述支撐圈將所述第二法蘭與所述第一法蘭相連接。
3.根據權利要求2所述的多晶矽還原爐用觀察視鏡，其特徵在於，所述支撐圈、第一和第二視鏡玻璃之間限定有第二冷卻介質容納腔，所述支撐圈上形成有與所述第二冷卻介質容納腔相連通的第二冷卻介質進口和第二冷卻介質出口。
4.根據權利要求1所述的多晶矽還原爐用觀察視鏡，其特徵在於，所述第一法蘭的中心孔的內壁上開設有環形槽且所述第一法蘭上形成有與所述環形槽相連通的氫氣吹入口， 所述內管上形成有與所述環形槽相連通的多個吹掃孔。
5.根據權利要求4所述的多晶矽還原爐用觀察視鏡，其特徵在於，所述多個吹掃孔向著所述第一視鏡玻璃傾斜預定角度。
6.根據權利要求1 5中任一項所述的多晶矽還原爐用觀察視鏡，其特徵在於，所述內管包括與所述波紋管相對應的直管段和與所述直管段相連且延伸出所述波紋管的外喇叭口段，且所述外喇叭口段與所述直管段一體形成。
7.根據權利要求1所述的多晶矽還原爐用觀察視鏡，其特徵在於，所述波紋管的第一端與所述第一法蘭之間設有第一加強圈，且所述第一加強圈通過焊接分別連接在所述波紋管和所述第一法蘭上。
8.一種多晶矽還原爐，其特徵在於，包括爐體和觀察視鏡，所述觀察視鏡設於所述爐體上，其中，所述觀察視鏡是根據權利要求1 7中任一項所述的多晶矽還原爐用觀察視鏡。
9.根據權利要求8所述的多晶矽還原爐，其特徵在於，所述爐體包括筒體和設在所述筒體上方的封頭，所述筒體包括內筒體和外筒體且在所述內筒體與所述外筒體之間限定有第三冷卻介質容納腔，其中，所述觀察視鏡設在所述筒體上，所述波紋管的第二端與所述外筒體相連且所述內管的第二端與所述內筒體相連且所述第一冷卻介質容納腔與所述第三冷卻介質容納腔相連通。
10.根據權利要求9所述的多晶矽還原爐，其特徵在於，所述波紋管的第二端通過第二加強圈與所述外筒體相連，所述第二加強圈通過焊接分別與所述波紋管的第二端和所述外筒體相連。
專利摘要本實用新型公開了一種多晶矽還原爐用觀察視鏡，包括內管；波紋管，所述波紋管套設在所述內管上且所述波紋管的內壁與所述內管的外壁限定有第一冷卻介質容納腔；第一法蘭，所述波紋管的第一端抵接在所述第一法蘭上，所述內管的第一端穿過所述第一法蘭的中心孔且所述第一法蘭的中心孔的內周壁與所述內管的外周壁相連；視鏡玻璃，所述視鏡玻璃的內表面覆蓋在所述內管的第一端上且所述視鏡玻璃的外周壁與所述第一法蘭的中心孔的內周壁相連；和第二法蘭，所述第二法蘭的內側與所述視鏡玻璃的外表面相連。根據本實用新型的多晶矽還原爐用觀察視鏡，結構簡單合理且運行安全。本實用新型還公開了一種多晶矽還原爐。
文檔編號C01B33/035GK202265418SQ20112027192
公開日2012年6月6日 申請日期2011年7月28日 優先權日2011年7月28日
發明者嚴大洲, 馮廷敏, 毋克力, 湯傳斌, 汪紹芬, 肖榮暉 申請人:中國恩菲工程技術有限公司