一種用于單晶爐的二次加料裝置及其加料器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種用于單晶爐的二次加料裝置及其加料器，該加料器包括驅(qū)動電機(jī)、支撐套、儲料桶、封堵件和傳動機(jī)構(gòu)。其中，支撐套可固定于單晶爐的閥口處；儲料桶具有上填料口和下卸料口，并可滑動地設(shè)置于支撐套內(nèi)；當(dāng)儲料桶在重力作用下相對于支撐套滑動至卸料位置后，限位結(jié)構(gòu)用于限定儲料桶相對于支撐套的豎直向下運(yùn)動；封堵件可用于封堵下卸料口；傳動機(jī)構(gòu)用于將驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)化為封堵件相對于支撐套的升降移動副。通過上述加料器實(shí)現(xiàn)了對單晶爐的二次加料，從而提高了單晶爐在單個(gè)周期內(nèi)的產(chǎn)量、石英坩堝的利用率，從而降低了制備單晶的制造成本。
【專利說明】—種用于單晶爐的二次加料裝置及其加料器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及單晶爐內(nèi)二次加料設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種用于單晶爐的二次加料裝置及其加料器。
【背景技術(shù)】
[0002]單晶爐是生產(chǎn)單晶硅棒的設(shè)備，其生產(chǎn)過程為將裝滿多晶硅料的石英坩堝放入單晶爐內(nèi)在負(fù)壓狀態(tài)下加熱融化為液體硅料，再通過籽晶拉制成單晶硅，石英坩堝內(nèi)的液體硅料全部被拉制成單晶硅棒，待冷卻后打開單晶爐取出單晶硅棒成品。
[0003]單晶爐在拉制單晶的過程中，一直處于高溫負(fù)壓狀態(tài)，固體硅料在融化成液體狀態(tài)后，其所占空間小于石英坩堝的容積，即石英坩堝的部分空間尚未加以利用，而單晶爐單個(gè)周期內(nèi)的產(chǎn)量與坩堝內(nèi)的硅料量成正比。
[0004]可以理解，硅料固、液轉(zhuǎn)換后在容器內(nèi)所占容積的差值，造成了目前單晶爐單個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)量低，以及石英坩堝利用率低的問題。
[0005]有鑒于此，如何提高單晶爐單個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)量以及石英坩堝的利用率，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]針對上述缺陷，本實(shí)用新型的核心目的在于，提供一種用于單晶爐的加料器，以解決目前單晶爐制備單晶時(shí)存在單個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)量以及石英坩堝的利用率的問題。在此基礎(chǔ)上，該實(shí)用新型還提供一種包括上述加料器的二次加料裝置。
[0007]為了解決上述問題，本實(shí)用新型提供了一種用于單晶爐的加料器，包括:
[0008]驅(qū)動電機(jī)；
[0009]支撐套，其下端可與所述單晶爐的閥口連接；
[0010]儲料桶，具有上填料口和下卸料口，可滑動地設(shè)置于所述支撐套；
[0011]限位結(jié)構(gòu)，所述儲料桶在重力作用下相對于支撐套滑動至卸料位置后，用于限定儲料桶相對于支撐套的豎直向下運(yùn)動；
[0012]封堵件，用于封堵所述下卸料口 ；
[0013]傳動機(jī)構(gòu)，用于將所述驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)化為所述封堵件相對于所述支撐套的升降移動副。
[0014]優(yōu)選地，所述傳動機(jī)構(gòu)具體為絲杠螺母傳動機(jī)構(gòu)，所述絲杠螺母傳動機(jī)構(gòu)的螺母連接于所述支撐套，絲杠穿插于所述儲料桶并且其上端與所述螺母配合、下端與所述封堵件固定連接，所述驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動所述螺母和所述絲杠中一者相對于另一者轉(zhuǎn)動。
[0015]優(yōu)選地，所述限位機(jī)構(gòu)包括相適配的止推面和止擋環(huán)，所述止推面和所述止擋環(huán)中一者設(shè)置于所述支撐套，另一者設(shè)置于所述儲料桶。
[0016]優(yōu)選地，所述封堵件的形狀為錐形，所述封堵件的底端直徑大于所述下卸料口的口徑、頂端直徑小于所述下卸料口的口徑。[0017]本實(shí)用新型所提供的一種用于單晶爐的加料器，包括驅(qū)動電機(jī)、支撐套、儲料桶、封堵件和傳動機(jī)構(gòu)。其中，支撐套可固定于單晶爐的閥口處；儲料桶具有上填料口和下卸料口，并可滑動地設(shè)置于支撐套內(nèi)；當(dāng)儲料桶在重力作用下相對于支撐套滑動至卸料位置后，限位結(jié)構(gòu)用于限定儲料桶相對于支撐套的豎直向下運(yùn)動；封堵件可用于封堵下卸料口 ；傳動機(jī)構(gòu)用于將驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)化為封堵件相對于支撐套的升降移動副。
[0018]加料器位于填料和運(yùn)料工況，封堵件封堵下卸料口，儲料桶在封堵件作用下收納于支撐套內(nèi)；加料器由運(yùn)料工況切換至卸料工況，驅(qū)動電機(jī)啟動，封堵件在傳動機(jī)構(gòu)作用下相對于支撐套豎直向下移動，與此同時(shí)儲料桶在重力作用下由支撐套伸出并隨封堵件下降至卸料位置，封堵件繼續(xù)豎直向下移動至下卸料口開啟，儲料桶內(nèi)硅料在自身重力作用下沉降至單晶爐的坩堝內(nèi)；加料完成后，啟動驅(qū)動電機(jī)，傳動機(jī)構(gòu)帶動封堵件相對于支撐套和儲料桶上升至下卸料口關(guān)閉，繼續(xù)上升并帶動儲料桶縮回至支撐套內(nèi)。
[0019]通過上述加料器實(shí)現(xiàn)了對單晶爐的二次加料，從而提高了單晶爐在單個(gè)周期內(nèi)的產(chǎn)量、石英坩堝的利用率，從而降低了制備單晶的制造成本。此外，由于儲料桶將會伸入單晶爐內(nèi)以完成二次加料，可以理解儲料桶自身的清潔度會對單晶爐內(nèi)制備單晶的質(zhì)量產(chǎn)生影響，為了避免因附著于儲料桶的污染物對單晶成品的影響，本方案中的加料器在填料和運(yùn)料過程中，其儲料桶始終位于支撐套內(nèi)，從而降低了因二次加料而對單晶成品純度的影響。
[0020]本實(shí)用新型還提供一種用于單晶爐的二次加料裝置，包括升降裝置和上述結(jié)構(gòu)的加料器，所述升降裝置用于將填充有硅料的所述加料器提升至所述閥口處，或者將所述加料器由所述閥口處移除。
[0021]優(yōu)選地，所述升降裝置包括移動式操作臺、伸縮立柱、伸縮懸臂、第一驅(qū)動裝置和第二驅(qū)動裝置，所述伸縮立柱連接于所述移動式操作臺并在所述第一驅(qū)動裝置作用下相對于所述移動式操作臺沿豎直方向伸縮，所述伸縮懸臂連接于所述伸縮立柱并可在所述第二驅(qū)動裝置作用下相對于所述伸縮立柱沿水平方向伸縮，并與所述支撐套固定連接。
[0022]優(yōu)選地，所述第一驅(qū)動裝置和所述第二驅(qū)動裝置中至少一者為伸縮液壓缸，所述伸縮液壓缸的活塞桿與所述伸縮立柱和/或所述伸縮懸臂連接。
[0023]由于該加料器具有上述技術(shù)效果，因此包括該加料器的二次加料裝置同樣具有相同的技術(shù)效果，在此不再贅述。此外，上述加料裝置采用升降裝置，既可高效、精準(zhǔn)的完成加料器的運(yùn)輸以及與單晶爐的對接關(guān)系，又可避免人工搬用操作加料器與單晶爐對接，而造成操作者靠近單晶爐而燙傷問題的發(fā)生，從而從另一方面又保證了操作者的工作安全性、降低了其勞動強(qiáng)度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1示出了本實(shí)用新型所提供的加料器【具體實(shí)施方式】的主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2示出了圖1中所示外置加料器的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3示出了圖1的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4示出了圖1的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖1至4中附圖標(biāo)記與各個(gè)部件名稱之間的對應(yīng)關(guān)系:
[0029]I支撐套、11止推面、2儲料桶、21止擋環(huán)、3封堵件、4驅(qū)動電機(jī)、5絲杠、6移動式操作臺、7伸縮立柱、8伸縮懸臂、9車輪。
【具體實(shí)施方式】
[0030]本實(shí)用新型的核心在于，提供一種單晶爐的加料器，以便在單晶爐工作過程中向其爐體內(nèi)二次添加硅料，以增加單晶爐單個(gè)加工周期內(nèi)的產(chǎn)量。在此基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型還提供一種包括該加料器的二次加料裝置。
[0031]現(xiàn)結(jié)合說明書附圖，來說明本實(shí)用新型所提供的加料器的具體結(jié)構(gòu)及其工作原理。需要說明的，本文中所涉及的方位詞“上”和“下”是以說明書附圖為基準(zhǔn)來設(shè)定的，可以理解，上述方位詞的出現(xiàn)并不限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。此外，本文中所涉及的儲料桶所達(dá)到的卸料位置，是指單晶爐內(nèi)坩堝上方適宜二次加料的位置，具體位置由單晶爐的具體結(jié)構(gòu)而定。
[0032]請參見圖1，該圖示出了本實(shí)用新型所提供的加料器【具體實(shí)施方式】的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]如圖1所示，本方案所提供的一種用于單晶爐的加料器，包括驅(qū)動電機(jī)4、支撐套
1、儲料桶2、封堵件3和傳動機(jī)構(gòu)，其中，支撐套I可固定于單晶爐的閥口處；儲料桶2具有上填料口和下卸料口，并可滑動地設(shè)置于支撐套I內(nèi)；當(dāng)儲料桶2在重力作用下相對于支撐套I滑動至卸料位置后，限位結(jié)構(gòu)用于限定儲料桶2相對于支撐套I的豎直向下運(yùn)動；封堵件3可用于封堵下卸料口 ；傳動機(jī)構(gòu)用于將驅(qū)動電機(jī)4的轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)化為封堵件3相對于支撐套I的升降移動副。為了便于更好地理解上述加料器的具體結(jié)構(gòu)，請一并參見圖2至圖4，其中，圖2示出了圖1中所示外置加料器的剖視結(jié)構(gòu)示意圖，圖3示出了圖1的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖，圖4示出了圖1的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]加料器位于填料和運(yùn)料工況，封堵件3封堵下卸料口，儲料桶2在封堵件3作用下整體收納于支撐套I內(nèi)；加料器由運(yùn)料工況切換至卸料工況，驅(qū)動電機(jī)4啟動，封堵件3在傳動機(jī)構(gòu)作用下相對于支撐套I豎直向下移動，與此同時(shí)儲料桶2在重力作用下由支撐套I伸出并隨封堵件3下降至卸料位置，封堵件3繼續(xù)豎直向下移動至下卸料口開啟，儲料桶2內(nèi)硅料在自身重力作用下沉降至單晶爐的坩堝內(nèi)；加料完成后，啟動驅(qū)動電機(jī)4，傳動機(jī)構(gòu)帶動封堵件3相對于支撐套I和儲料桶2上升至下卸料口關(guān)閉，繼續(xù)上升并帶動儲料桶2縮回至支撐套I內(nèi)。
[0035]通過上述加料器實(shí)現(xiàn)了對單晶爐的二次加料，從而提高了單晶爐在單個(gè)周期內(nèi)的產(chǎn)量、石英坩堝的利用率，從而降低了制備單晶的制造成本。此外，由于儲料桶2將會升入單晶爐內(nèi)以完成二次加料，可以理解儲料桶2自身的清潔度會對單晶爐內(nèi)制備單晶的質(zhì)量產(chǎn)生影響，為了避免因附著于儲料桶2的污染物對單晶成品的影響，本方案中的加料器在運(yùn)料過程中，其儲料桶2始終整體收納于支撐套I內(nèi)，從而降低了因二次加料而對單晶成品純度的不利影響。
[0036]進(jìn)一步，本方案中的傳動機(jī)構(gòu)具體為絲杠螺母傳動機(jī)構(gòu)，其中，絲杠螺母傳動機(jī)構(gòu)的螺母(圖中未示出)固定連接于支撐套1，其絲杠5與驅(qū)動電機(jī)4的動力輸出軸通過聯(lián)軸器固定連接，絲杠5的下端與封堵件3固定連接，并穿過儲料桶2與螺母配合。可以理解，絲杠5相對于螺母的上升或下降移動方向的調(diào)整，可通過切換驅(qū)動電機(jī)4的轉(zhuǎn)向來實(shí)現(xiàn)。
[0037]本方案通過絲杠5螺母傳動機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了動力的傳遞，具有結(jié)構(gòu)簡單、緊湊以及制造成本低的特點(diǎn)。當(dāng)然，在滿足將驅(qū)動電機(jī)4的轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)化為封堵件3的升降移動副功能、加工及裝配工藝要求的基礎(chǔ)上，該傳動機(jī)構(gòu)也可以采用齒輪齒條傳動機(jī)構(gòu)、蝸輪蝸桿傳動機(jī)構(gòu)或者滾珠絲杠螺母傳動機(jī)構(gòu)等，本領(lǐng)域技術(shù)人員常用的動力傳動方式。需要說明的是，本方案中的螺母可轉(zhuǎn)動的連接于支撐套I，驅(qū)動電機(jī)4通過驅(qū)動螺母轉(zhuǎn)動從而實(shí)現(xiàn)絲杠5相對于支撐套I的升降位移。
[0038]如圖2所示，上述加料器的儲料桶2的外周壁套裝有止擋環(huán)21，支撐套I的內(nèi)壁具有止推面11，當(dāng)儲料桶2隨封堵件3相對于支撐套I下降至卸料位置時(shí)，所述止擋環(huán)21的下端面與止推面11相抵，從而限定儲料桶2相對于支撐套I的豎直向下運(yùn)動，從而可使封堵件3在傳動機(jī)構(gòu)作用下繼續(xù)相對于支撐套I和儲料桶2豎直向下移動至下卸料口開啟。
[0039]可以理解，本方案中通過相適配限位面的配合限定了儲料桶2相對于支撐套I移動的下止點(diǎn)位置(卸料位置)，具有結(jié)構(gòu)及加工工藝簡單的特點(diǎn)。當(dāng)然，在滿足儲料桶2可相對于支撐套I在下止點(diǎn)上方往復(fù)運(yùn)動功能、加工及裝配工藝要求的基礎(chǔ)上，兩者間的滑動配合關(guān)系以及具體移動距離的限定，亦可采用本領(lǐng)域常用直線導(dǎo)軌等結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。
[0040]更進(jìn)一步地，如圖2所示，本方案中的封堵件3形狀為錐形，封堵件3的底端直徑大于下卸料口直徑、其頂端直徑小于下卸料口的直徑，封堵件3通過其頂端與絲杠5固定連接。
[0041]可以理解，采用錐形可提高封堵件3的密封效果。當(dāng)然，在滿足封堵下卸料口并在傳動機(jī)構(gòu)作用下相對于支撐套I升降運(yùn)動功能、加工及裝配工藝要求的基礎(chǔ)上，該封堵件3亦可采用板狀等其他結(jié)構(gòu)。
[0042]除上述加料器外，本方案還提供一種加料裝置，該加料裝置還包括上述結(jié)構(gòu)的加料器和升降裝置，該升降裝置可用于將填充有硅料的加料器運(yùn)送至單晶爐的閥口處，并在二次加料完成后將加料器移出單晶爐。
[0043]具體地，升降裝置包括移動式操作臺6、伸縮立柱7、伸縮懸臂8、第一驅(qū)動裝置(圖中未示出)和第二驅(qū)動裝置圖中未示出)，其中，伸縮立柱7連接于移動式操作臺6并在第一驅(qū)動裝置作用下相對于移動式操作臺6沿豎直方向伸縮，伸縮懸臂8連接于伸縮立柱7并可在第二驅(qū)動裝置作用下相對于伸縮立柱7沿水平方向伸縮，并與支撐套I固定連接。
[0044]填料完成后，根據(jù)加工現(xiàn)場的實(shí)際空間，通過人工或驅(qū)動裝置驅(qū)動移動底座使升降裝置將加料器運(yùn)送至單晶爐處，然后控制第一驅(qū)動裝置使伸縮立柱7將加料器提升至單晶爐閥口高度處，再控制第二驅(qū)動裝置驅(qū)動伸縮懸臂8伸出將加料器運(yùn)送至閥口正上方，并使支撐套I的法蘭下端面和閥口上端面抵靠以承擔(dān)加料器的整體重量；加料器卸料完成后，再通過控制第二驅(qū)動裝置和第一驅(qū)動裝置將加料器移動至填料處或收納處。
[0045]需要說明的是，本方案中第一驅(qū)動裝置和第二驅(qū)動裝置具體可采用液壓傳動機(jī)構(gòu)或氣壓傳動機(jī)構(gòu)。當(dāng)然，在滿足伸縮立柱7相對于移動式操作臺6沿豎直方向伸縮、伸縮懸臂8相對于伸縮立柱7沿水平方向伸縮功能、加工及裝配工藝要求的基礎(chǔ)上，該升降裝置亦可采用本領(lǐng)域常用的其他慣用結(jié)構(gòu)，或者是采用現(xiàn)有的吊車或者單晶爐的晶體提升裝置。此外，移動式操作臺6具有使其移動的車輪9，而使其移動的驅(qū)動方式可采用人工，或者參考現(xiàn)有車輛的驅(qū)動裝置。
[0046]可以理解，本方案通過上述加料器專用升降裝置，既可高效、精準(zhǔn)的完成加料器的運(yùn)輸以及與單晶爐的對接關(guān)系，又可避免人工搬用操作加料器與單晶爐對接，而造成操作者靠近單晶爐而燙傷問題的發(fā)生，從而從另一方面又保證了操作者的工作安全性、降低了其勞動強(qiáng)度。
[0047]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，并不構(gòu)成對本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限定。任何在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于單晶爐的加料器，其特征在于，包括: 驅(qū)動電機(jī)⑷； 支撐套(I)，其下端可與所述單晶爐的閥口連接； 儲料桶(2)，具有上填料口和下卸料口，可滑動地設(shè)置于所述支撐套(I)； 限位結(jié)構(gòu)，所述儲料桶(2)在重力作用下相對于支撐套(I)滑動至卸料位置后，用于限定儲料桶(2)相對于支撐套(I)的豎直向下運(yùn)動； 封堵件(3)，用于封堵所述下卸料口 ； 傳動機(jī)構(gòu)，用于將所述驅(qū)動電機(jī)(4)的轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)化為所述封堵件(3)相對于所述支撐套(I)的升降移動副。
2.如權(quán)利要求1所述的加料器，其特征在于，所述傳動機(jī)構(gòu)具體為絲杠螺母傳動機(jī)構(gòu)，所述絲杠螺母傳動機(jī)構(gòu)的螺母連接于所述支撐套(1)，絲杠(5)穿插于所述儲料桶(2)并且其上端與所述螺母配合、下端與所述封堵件(3)固定連接，所述驅(qū)動電機(jī)(4)驅(qū)動所述螺母和所述絲杠(5)中一者相對于另一者轉(zhuǎn)動。
3.如權(quán)利要求1所述的加料器，其特征在于，所述限位機(jī)構(gòu)包括相適配的止推面(11)和止擋環(huán)(21)，所述止推面(11)和所述止擋環(huán)(21)中一者設(shè)置于所述支撐套(1)，另一者設(shè)置于所述儲料桶(2)。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的加料器，其特征在于，所述封堵件(3)的形狀為錐形，所述封堵件(3)的底端直徑大于所述下卸料口的口徑、頂端直徑小于所述下卸料口的口徑。
5.一種用于單晶爐的二次加料裝置，其特征在于，包括加料器和升降裝置，所述升降裝置用于將填充有硅料的所述加料器提升至所述閥口處，或者將所述加料器由所述閥口處移除，所述加料器具體為如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的加料器。
6.如權(quán)利要求5所述的二次加料裝置，其特征在于，所述升降裝置包括移動式操作臺(6)、伸縮立柱(7)、伸縮懸臂(8)、第一驅(qū)動裝置和第二驅(qū)動裝置，所述伸縮立柱(7)連接于所述移動式操作臺(6)并在所述第一驅(qū)動裝置作用下相對于所述移動式操作臺(6)沿豎直方向伸縮，所述伸縮懸臂(8)連接于所述伸縮立柱(7)并可在所述第二驅(qū)動裝置作用下相對于所述伸縮立柱(7)沿水平方向伸縮，并與所述支撐套(I)固定連接。
7.如權(quán)利要求6所述的二次加料器裝置，其特征在于，所述第一驅(qū)動裝置和所述第二驅(qū)動裝置中至少一者為伸縮液壓缸，所述伸縮液壓缸的活塞桿與所述伸縮立柱(7)和/或所述伸縮懸臂(8)連接。
【文檔編號】C30B29/06GK203820918SQ201420234237
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年5月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月8日
【發(fā)明者】李超 申請人:英利能源（中國）有限公司