專利名稱：一種多晶硅還原爐冷卻系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種多晶硅還原爐，特別涉及一種多晶硅還原爐冷卻系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
多晶硅是單質(zhì)硅的一種形態(tài)。高溫熔融狀態(tài)下，具有較大的化學(xué)活潑性，能與幾乎 任何材料作用。具有半導(dǎo)體性質(zhì)，是極為重要的優(yōu)良半導(dǎo)體材料。其又是生產(chǎn)單晶硅的直接 原料，是當(dāng)代人工智能、自動(dòng)控制、信息處理、光電轉(zhuǎn)換等半導(dǎo)體器件的電子信息基礎(chǔ)材料。多晶硅還原爐是生產(chǎn)多晶硅的關(guān)鍵設(shè)備，其采用鐘罩式結(jié)構(gòu)。設(shè)備在運(yùn)行過程中， 由于爐體內(nèi)部SiHCl3的沉積溫度在1000°C以上，為防止還原爐筒體壁溫過高造成變形，需 要在爐體外設(shè)置夾套對(duì)筒體壁進(jìn)行冷卻?，F(xiàn)有的多晶硅還原爐夾套為一整體外筒體，在夾套筒體與還原爐筒體之間設(shè)置螺 旋導(dǎo)流板結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的夾套導(dǎo)流板與夾套筒體之間存在間隙，易造成冷卻介質(zhì)漏流，降 低了傳熱效率，而夾層中冷卻介質(zhì)流道路徑長(zhǎng)，流動(dòng)阻力大，冷卻不均勻，且為保證筒體壓 力要求，還原爐筒體壁壁厚較厚，制造成本高。專利號(hào)ZL 200820154685. 5公開了一種多 晶硅還原爐階梯漸進(jìn)導(dǎo)流板夾套，在還原爐筒體外套有若干夾套筒節(jié)，相鄰?qiáng)A套筒節(jié)均沿 周向焊接連接，還原爐筒體與各夾套筒節(jié)之間設(shè)有夾套導(dǎo)流板，各夾套導(dǎo)流板的外圈與各 夾套筒節(jié)焊接，夾套導(dǎo)流板內(nèi)圈與還原爐筒體焊接，各導(dǎo)流板上均開有缺口，在缺口處設(shè)與 上、下相鄰導(dǎo)流板連接的層間導(dǎo)流板。這種結(jié)構(gòu)的夾套在冷卻時(shí)利用還原爐筒體、夾套筒 節(jié)、夾套導(dǎo)流板和層間導(dǎo)流板構(gòu)成的一個(gè)通有冷卻介質(zhì)的階梯狀環(huán)形通道對(duì)還原爐進(jìn)行熱 交換。由于還原爐筒體、夾套筒節(jié)以及導(dǎo)流板均焊接連接，不存在間隙防止了冷卻介質(zhì)流動(dòng) 短路，并利用導(dǎo)流板和夾套筒節(jié)對(duì)還原爐筒體進(jìn)行結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，有效降低了筒體的設(shè)計(jì)厚度。 但由于其流道過長(zhǎng)，熱交換效率差，常常出現(xiàn)還原爐上部筒體和下部筒體溫度偏差較大的 情況，筒體收到的形變應(yīng)力較大，降低了筒體使用壽命，且無法進(jìn)一步縮小筒體壁厚。還原爐底盤結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度高。設(shè)備在運(yùn)行過程中，由于內(nèi)部反應(yīng)溫度在 1000°C以上。需要對(duì)底盤進(jìn)行冷卻，防止底盤受熱變形和絕緣材料失效。傳統(tǒng)的還原爐底 盤為可通冷卻介質(zhì)的夾層結(jié)構(gòu)，其內(nèi)設(shè)單通道螺旋狀導(dǎo)流板，其存在缺點(diǎn)是夾層中冷卻介 質(zhì)流道路徑長(zhǎng)，流動(dòng)阻力大，容易導(dǎo)致底盤徑向方向溫度分布不均，使得底盤產(chǎn)生變形，影 響電極底座和硅棒的垂直度；同時(shí)底盤中心局部溫度偏高，易使該部位電極密封絕緣墊片 失效，導(dǎo)致電極被擊穿。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種冷卻效果好且對(duì)還原爐筒體有結(jié)構(gòu)加 強(qiáng)作用的多晶硅還原爐冷卻系統(tǒng)。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案為一種多晶硅還原爐冷卻系統(tǒng)，包 括分別設(shè)在還原爐筒體和底盤上的夾套雙路折流循環(huán)冷卻系統(tǒng)和底盤冷卻導(dǎo)流系統(tǒng)，夾套 雙路折流循環(huán)冷卻系統(tǒng)包括內(nèi)筒體以及套設(shè)在內(nèi)筒體外的外夾套筒體，該外夾套筒體與內(nèi)筒體之間設(shè)有若干層導(dǎo)流板；底盤冷卻導(dǎo)流系統(tǒng)包括底盤法蘭以及與底盤法蘭上、下端面 焊接固定的上底板和下底板，其創(chuàng)新點(diǎn)在于所述外夾套筒體由結(jié)構(gòu)相同的左、右兩半片夾 套筒體構(gòu)成，所述左、右兩半片夾套筒體兩側(cè)邊分別通過隔板與內(nèi)筒體焊接固定構(gòu)成一個(gè) 上下貫通的獨(dú)立腔體；各半片夾套筒體均由至少兩層半片夾套筒節(jié)同軸疊加并沿周向焊接 連接構(gòu)成，每層半片夾套筒節(jié)與內(nèi)筒體之間均設(shè)有半圓環(huán)形導(dǎo)流板，所述導(dǎo)流板的內(nèi)環(huán)與 內(nèi)筒體焊接固定，導(dǎo)流板外環(huán)與半片夾套筒節(jié)焊接固定，在各導(dǎo)流板的端部設(shè)有開口，任意 相鄰兩層的導(dǎo)流板端部開口在周向上錯(cuò)開；兩半片夾套筒體分別通過內(nèi)筒體以及各自的導(dǎo) 流板、隔板構(gòu)成兩路獨(dú)立的多層折流冷卻通道；所述底盤法蘭內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流板，該導(dǎo)流板與 上、下底板以及底盤法蘭內(nèi)壁構(gòu)成兩道覆蓋整個(gè)底盤的半螺旋形導(dǎo)流通道；所述第一道半 螺旋形導(dǎo)流通道的外端設(shè)有第一冷卻介質(zhì)進(jìn)口，內(nèi)端內(nèi)第一冷卻介質(zhì)出口，所述第二道半 螺旋形導(dǎo)流通道的內(nèi)端設(shè)有第二冷卻介質(zhì)進(jìn)口，外端內(nèi)第二冷卻介質(zhì)出口。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于冷卻介質(zhì)通過兩路獨(dú)立的多層折流冷卻通道底部進(jìn)入， 通過導(dǎo)流板的開口逐層向上移動(dòng)，與內(nèi)筒體進(jìn)行熱交換后再從冷卻通道頂部流出，實(shí)現(xiàn)對(duì) 內(nèi)筒體的冷卻。導(dǎo)流板與半片夾套筒節(jié)、內(nèi)筒體焊接連接，夾套導(dǎo)流板與夾套筒體之間不存 在間隙，加強(qiáng)了筒體結(jié)構(gòu)，在降低筒體設(shè)計(jì)厚度的同時(shí)避免冷卻介質(zhì)在夾套內(nèi)漏流，且雙路 冷卻通道結(jié)構(gòu)縮短了冷卻介質(zhì)的流動(dòng)路徑，大大提高了熱交換效率，冷卻效果好。導(dǎo)流板與上、下底板以及底盤法蘭內(nèi)壁構(gòu)成兩道覆蓋整個(gè)底盤的半螺旋形導(dǎo)流通 道，冷卻介質(zhì)通過該兩道通道時(shí)帶走底盤的熱量，避免底盤高溫變形。雙道半螺旋形導(dǎo)流通 道結(jié)構(gòu)縮短了冷卻介質(zhì)的流動(dòng)路徑，且兩通道的冷卻介質(zhì)進(jìn)口分別位于外端和內(nèi)端，同時(shí) 從底盤中心和外側(cè)同步冷卻，冷卻效果好。

圖1為本實(shí)用新型多晶硅還原爐夾套雙路折流循環(huán)冷卻系統(tǒng)俯視圖。圖2為本實(shí)用新型多晶硅還原爐夾套雙路折流循環(huán)冷卻系統(tǒng)其中一路冷卻通道 結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實(shí)用新型多晶硅還原爐底盤冷卻導(dǎo)流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1、2、3所示，本實(shí)用新型涉及一種多晶硅還原爐冷卻系統(tǒng)，其包括分別設(shè)在 還原爐筒體和底盤上的夾套雙路折流循環(huán)冷卻系統(tǒng)和底盤冷卻導(dǎo)流系統(tǒng)。夾套雙路折流循 環(huán)冷卻系統(tǒng)包括內(nèi)筒體1、半片夾套筒體2、隔板3、導(dǎo)流板4。上述內(nèi)筒體1外套裝有外夾套筒體，該外夾套筒體由結(jié)構(gòu)相同的左、右半片夾套 筒體2構(gòu)成，兩半片夾套筒體2的兩側(cè)邊分別通過隔板3與內(nèi)筒體1焊接固定構(gòu)成一個(gè)上、 下貫通的獨(dú)立腔體。各半片夾套筒體2均由至少兩層半片夾套筒節(jié)同軸疊加并沿周向焊接連接構(gòu)成， 每層半片夾套筒節(jié)與內(nèi)筒體1之間均設(shè)有導(dǎo)流板4，該導(dǎo)流板4為平面半圓環(huán)結(jié)構(gòu)，其垂直 于內(nèi)筒體1軸線，導(dǎo)流板4的內(nèi)環(huán)與內(nèi)筒體1焊接固定，導(dǎo)流板4外環(huán)與半片夾套筒節(jié)21 焊接固定，在各導(dǎo)流板4的端部設(shè)有開口 5，且任意相鄰兩層的導(dǎo)流板4端部開口 5在周向 上錯(cuò)開，兩半片夾套筒體2分別通過內(nèi)筒體1以及各自的導(dǎo)流板4、隔板3構(gòu)成兩路獨(dú)立的多層折流冷卻通道6。底盤冷卻導(dǎo)流系統(tǒng)包括底盤法蘭5以及與底盤法蘭5上、下端面焊接固定的上底 板和下底板(圖中未示出)，導(dǎo)流板6設(shè)在底盤法蘭內(nèi)，并位于上、下底板之間，該導(dǎo)流板6與 上、下底板以及底盤法蘭5內(nèi)壁構(gòu)成兩道覆蓋整個(gè)底盤的半螺旋形導(dǎo)流通道7、8。第一道半螺旋形導(dǎo)流通道7的外端設(shè)有第一冷卻介質(zhì)進(jìn)口 71，內(nèi)端內(nèi)第一冷卻介 質(zhì)出口 72，第二道半螺旋形導(dǎo)流通道8的內(nèi)端設(shè)有第二冷卻介質(zhì)進(jìn)口 81，外端內(nèi)第二冷卻 介質(zhì)出口 82。冷卻時(shí)，冷卻介質(zhì)分別通過第一冷卻介質(zhì)進(jìn)口 71和第二冷卻介質(zhì)進(jìn)口 81進(jìn)入兩 半螺旋形導(dǎo)流通道7、8內(nèi)并向第一、第二冷卻介質(zhì)出口 72、82流動(dòng)，帶走底盤的熱量。
權(quán)利要求1. 一種多晶硅還原爐冷卻系統(tǒng)，包括分別設(shè)在還原爐筒體和底盤上的夾套雙路折流循 環(huán)冷卻系統(tǒng)和底盤冷卻導(dǎo)流系統(tǒng)，夾套雙路折流循環(huán)冷卻系統(tǒng)包括內(nèi)筒體以及套設(shè)在內(nèi)筒 體外的外夾套筒體，該外夾套筒體與內(nèi)筒體之間設(shè)有若干層導(dǎo)流板；底盤冷卻導(dǎo)流系統(tǒng)包 括底盤法蘭以及與底盤法蘭上、下端面焊接固定的上底板和下底板，其特征在于所述外夾 套筒體由結(jié)構(gòu)相同的左、右兩半片夾套筒體構(gòu)成，所述左、右兩半片夾套筒體兩側(cè)邊分別通 過隔板與內(nèi)筒體焊接固定構(gòu)成一個(gè)上下貫通的獨(dú)立腔體；各半片夾套筒體均由至少兩層半 片夾套筒節(jié)同軸疊加并沿周向焊接連接構(gòu)成，每層半片夾套筒節(jié)與內(nèi)筒體之間均設(shè)有半圓 環(huán)形導(dǎo)流板，所述導(dǎo)流板的內(nèi)環(huán)與內(nèi)筒體焊接固定，導(dǎo)流板外環(huán)與半片夾套筒節(jié)焊接固定， 在各導(dǎo)流板的端部設(shè)有開口，任意相鄰兩層的導(dǎo)流板端部開口在周向上錯(cuò)開；兩半片夾套 筒體分別通過內(nèi)筒體以及各自的導(dǎo)流板、隔板構(gòu)成兩路獨(dú)立的多層折流冷卻通道；所述底 盤法蘭內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流板，該導(dǎo)流板與上、下底板以及底盤法蘭內(nèi)壁構(gòu)成兩道覆蓋整個(gè)底盤的 半螺旋形導(dǎo)流通道；所述第一道半螺旋形導(dǎo)流通道的外端設(shè)有第一冷卻介質(zhì)進(jìn)口，內(nèi)端內(nèi) 第一冷卻介質(zhì)出口，所述第二道半螺旋形導(dǎo)流通道的內(nèi)端設(shè)有第二冷卻介質(zhì)進(jìn)口，外端內(nèi) 第二冷卻介質(zhì)出口。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種多晶硅還原爐冷卻系統(tǒng)，包括夾套雙路折流循環(huán)冷卻系統(tǒng)和底盤冷卻導(dǎo)流系統(tǒng)，底盤法蘭以及與底盤法蘭上、下端面焊接固定的上底板和下底板，底盤法蘭內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流板，該導(dǎo)流板與上、下底板以及底盤法蘭內(nèi)壁構(gòu)成兩道覆蓋整個(gè)底盤的半螺旋形導(dǎo)流通道；所述第一道半螺旋形導(dǎo)流通道的外端設(shè)有第一冷卻介質(zhì)進(jìn)口，內(nèi)端內(nèi)第一冷卻介質(zhì)出口，所述第二道半螺旋形導(dǎo)流通道的內(nèi)端設(shè)有第二冷卻介質(zhì)進(jìn)口，外端內(nèi)第二冷卻介質(zhì)出口。冷卻介質(zhì)通過該兩道通道時(shí)帶走底盤的熱量，避免底盤高溫變形。雙道半螺旋形導(dǎo)流通道結(jié)構(gòu)縮短了冷卻介質(zhì)的流動(dòng)路徑，且兩通道的冷卻介質(zhì)進(jìn)口分別位于外端和內(nèi)端，同時(shí)從底盤中心和外側(cè)同步冷卻，冷卻效果好。
文檔編號(hào)C01B33/03GK201932915SQ201120002510
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月6日
發(fā)明者吳文軍, 金杰, 錢園, 陶德炎 申請(qǐng)人:南通星瑞熱交換容器有限公司