阅读说明：本技术 一种气相沉积炉用硅棒柔性夹持机构 (Silicon rod flexible clamping mechanism for vapor deposition furnace ) 是由 邓文汉 于 2020-06-05 设计创作，主要内容包括：本发明涉及多晶硅生产用设备技术领域,且公开了一种气相沉积炉用硅棒柔性夹持机构,包括底座,所述底座的顶部固定安装有负压产生箱,所述负压产生箱的顶部固定安装有活塞筒,所述负压产生箱的顶部开设有负压槽,所述负压产生箱的内部开设有负压腔,所述活塞筒通过负压槽与负压腔内部连通,所述底座内部流动有冷却液体,所述活塞筒内部滑动连接有活塞块,本发明通过设置有活塞筒、活塞块以及负压产生箱,使得硅芯在受到沉积炉内气流影响倾倒时,使得硅芯与夹套向一侧倾斜,从而防止硅芯与夹套因固定连接产生较大的剪切力,使得硅芯与夹持机构接触位置不会受到剪切力的影响,从而不会出现折断倒棒现象发生而意外停炉。(The invention relates to the technical field of equipment for producing polycrystalline silicon, and discloses a silicon rod flexible clamping mechanism for a vapor deposition furnace, which comprises a base, wherein a negative pressure generating box is fixedly arranged at the top of the base, a piston cylinder is fixedly arranged at the top of the negative pressure generating box, a negative pressure groove is formed at the top of the negative pressure generating box, a negative pressure cavity is formed in the negative pressure generating box, the piston cylinder is communicated with the negative pressure cavity through the negative pressure groove, cooling liquid flows in the base, and a piston block is connected in the piston cylinder in a sliding manner. Thereby avoiding the accidental furnace shutdown caused by the phenomenon of breaking and falling the rod.)

一种气相沉积炉用硅棒柔性夹持机构

技术领域

本发明涉及多晶硅生产用设备技术领域，具体为一种气相沉积炉用硅棒柔性夹持机构。

背景技术

目前国际上多晶硅生产工艺主要有改良西门子法和硅烷法，西门子法通过气相沉积法生产棒状多晶硅。该工艺将工业硅合成SiHCb，通过提纯SiHCl3去除杂质元素，再让SiHCl3在H2气氛下于还原炉中沉积得到高纯多晶硅，多晶硅还原炉排出的尾气H2，SiHCl3，SH2Cl，SiCl4和HCl经过分离后可再循环利用。在多晶硅生长过程中，需要将硅芯很好地固定，防止硅芯出现位移，以确保多晶硅生长过程顺利完成。

现有技术一般采用石棉夹套对硅芯进行固定，以确保多晶硅生长过程顺利完成。

硅芯夹持机构对整个多晶硅还原生产运行的影响非常大，在多晶硅还原生产过程中，随着反应生成的多晶硅在硅芯表面的生长，多晶硅棒的重量逐渐增加，在还原炉内气体流场和多晶硅棒自重的共同作用下，极易出现硅芯受力不均匀，使得硅芯与夹持机构接触位置受到剪切力的影响，出现折断倒棒现象发生而意外停炉，在很大程度上影响了还原反应的产量、产品质量等。

发明内容

针对背景技术中提出的现有气相沉积炉用硅棒夹持机构在使用过程中存在的不足，本发明提供了一种气相沉积炉用硅棒柔性夹持机构，具备使得硅芯与夹持机构接触位置不会受到剪切力的影响产生断裂的优点，解决了上述背景技术中提出的问题。

本发明提供如下技术方案：一种气相沉积炉用硅棒柔性夹持机构，包括底座，所述底座的顶部固定安装有负压产生箱，所述负压产生箱的顶部固定安装有活塞筒，所述负压产生箱的顶部开设有负压槽，所述负压产生箱的内部开设有负压腔，所述活塞筒通过负压槽与负压腔内部连通，所述底座内部流动有冷却液体，所述活塞筒内部滑动连接有活塞块，所述活塞块的顶部延伸至活塞筒的上方并固定连接有夹套，所述夹套内部夹持固定有硅芯，所述底座的底部固定安装有分流板，所述分流板的底部固定安装有进料箱，所述进料箱的底部固定安装有进料口。

优选的，所述进料箱的顶部开设有连通口，所述连通口与分流板上开设的分流孔相对应，所述分流板的顶部固定安装有流量阀，所述流量阀的进口与分流孔相配合，所述流量阀顶部的出口固定安装有进料管，所述进料管的顶部穿过底座并延伸至底座的上方，所述活塞筒内腔的底部固定安装有压力传感器，所述负压腔的数量为六个，六个所述负压腔为等角度的扇形排列。

本发明具备以下有益效果：

1、本发明通过设置有活塞筒、活塞块以及负压产生箱，使得硅芯在受到沉积炉内气流影响倾倒时，使得硅芯与夹套向一侧倾斜，从而防止硅芯与夹套因固定连接产生较大的剪切力，使得硅芯与夹持机构接触位置不会受到剪切力的影响，从而不会出现折断倒棒现象发生而意外停炉。

2、本发明通过设置有负压槽，使得活塞筒与负压产生箱连通，使得负压腔内部气体通过负压槽输入活塞筒内部，此时活塞筒内部的温度小于活塞筒外部的温度，使得活塞筒内部的压强小于活塞筒外部的压强，使得活塞筒内部产生负压，同时冷却水的作用是为设备对底座进行冷却，利用冷却水使得活塞筒内部利用温差负压对于硅芯与夹套进行柔性支撑，从而不需要增加外部设备，就可以实现对于硅芯与夹套进行柔性支撑的功能。

3、本发明通过设置有流量阀以及进料管，硅芯位于夹套上方的表面经过还原反应积累大量多晶硅，若硅芯外侧生产阀加大进气量，同时控制多晶硅偏多的一侧的流量阀减少进气量，从而使得硅芯多晶硅偏多的一侧与混合气体进行少量反应，同时硅芯多晶硅偏少的一侧与混合气体进行大量反应，从而使得硅芯外侧横截面积趋于平衡，可以有效解决硅芯生长不平衡导致硅芯与夹套倾斜，所产生的倾斜过度导致硅芯倾倒的现象发生。

附图说明

图1为本发明内部结构示意图；

图2为本发明俯视图；

图3为本发明负压产生箱俯视结构示意图；

图4为本发明活塞筒内部结构示意图。

图中：1、底座；2、负压产生箱；3、活塞筒；4、负压槽；5、活塞块；6、夹套；7、硅芯；8、进料箱；9、连通口；10、分流板；11、流量阀；12、进料管；13、进料口；14、压力传感器；15、负压腔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，一种气相沉积炉用硅棒柔性夹持机构，包括底座1，底座1的顶部固定安装有负压产生箱2，负压产生箱2的顶部固定安装有活塞筒3，负压产生箱2的顶部开设有负压槽4，负压产生箱2的内部开设有负压腔15，活塞筒3通过负压槽4与负压腔15内部连通，底座1内部流动有冷却液体，活塞筒3内部滑动连接有活塞块5，活塞块5的顶部延伸至活塞筒3的上方并固定连接有夹套6，夹套6内部夹持固定有硅芯7，底座1的底部固定安装有分流板10，分流板10的底部固定安装有进料箱8，进料箱8的底部固定安装有进料口13，底座1内部流动有冷却液体，底座1内部的冷却液质对负压腔15内部的气体进行换温，使得活塞筒3内部的温度小于活塞筒3外部的温度，使得活塞筒3内部的压强小于活塞筒3外部的压强，活塞筒3内部产生负压。

当前，正如前述背景技术述及因硅芯与夹持机构接触位置易受到剪切力的影响而出现折断倒棒现象，本申请将夹套6与基座的连接形式改进为活塞筒3与活塞块5在负压作用下的柔性连接，当夹套6以及硅芯7因其表面的多晶硅不均匀生长而出现倾斜状态时，夹套6下方的多个活塞块5会联动出现不均匀受压而带动夹套6与硅芯7整体同步倾斜，以避免出现夹套6与硅芯7连接处的抗剪应力优先承载的情况出现，从而保护该连接处的安全性。

其中，进料箱8的顶部开设有连通口9，连通口9与分流板10上开设的分流孔相对应，分流板10的顶部固定安装有流量阀11，流量阀11的进口与分流孔相配合，流量阀11顶部的出口固定安装有进料管12，进料管12的顶部穿过底座1并延伸至底座1的上方，活塞筒3内腔的底部固定安装有压力传感器14，压力传感器14用于检测活塞筒3内部的负压压力数值，负压腔15的数量为六个，六个负压腔15为等角度的扇形排列，进料管12与活塞筒3的数量均为六个，且呈环形阵列。每个负压腔15对应一个活塞筒3与负压槽4，硅芯7外侧生产的多晶硅一侧偏多时，导致硅芯7多晶硅偏多的一侧倒偏，使得与硅芯7倒偏一侧相对应的活塞筒3处的柔性支撑发生变化，使得活塞筒3内的活塞杆向上移动，使得负压腔15内产生负压变化，根据多个压力传感器14反馈的压差，通过流量阀11对进料管12喷气速率进行调节，即对加速负压的负压腔15处的流量阀11喷气速率进行调高，同时对增压的负压腔15处的流量阀11喷气速率进行调低，以此，根据压力传感器14的压力平衡来调整各点的进气平衡，压力传感器14工作时压力临界参数值浮动范围超过4.5％，即进行动作调节，从而使得硅芯7外侧多晶硅生长均匀，可以有效解决硅芯7生长不平衡导致硅芯7与夹套6倾斜，所产生的倾斜过度导致硅芯7倾倒的现象发生。

本发明的使用方法如下：在进行生产多晶硅前，先将硅芯7固定在夹套6内部，然后在生产多晶硅时，通入底座1内部的冷却液质(该冷却液质可采用当前沉积炉设备对于硅棒基座的冷却液)对负压产生箱2内部的负压腔15内的气体进行换温，使得负压腔15内部气体通过负压槽4输入活塞筒3内部，此时活塞筒3内部的温度小于活塞筒3外部的温度，使得活塞筒3内部的压强小于活塞筒3外部的压强，此时活塞筒3内部产生负压，从而将活塞块5的底端吸附在活塞筒3内腔的底部，此时压力传感器14检测到压力数值，将其记录并传输给外部仪表，同时将混合气体从进料口13通入进料箱8，然后通过连通口9输入分流板10内部，然后通过分流板10上的分流孔均匀通过流量阀11输入至进料管12内部，最后从进料管12顶部喷出，在硅芯7位于夹套6上方的表面经过还原反应积累大量多晶硅时，若硅芯7外侧生产的多晶硅一侧偏多时，就会使得硅芯7向多晶硅偏多的一侧倾斜，此时硅芯7带动夹套6一同倾斜，夹套6带动与多晶硅偏少的一侧的活塞块5沿着活塞筒3内壁向上移动，使得负压腔15内产生加速负压，使得多晶硅偏少的一侧的压力传感器14检测到的负压压力值降低，同时多晶硅偏多一侧的负压腔15处产生增压，便将多晶硅偏多一侧的流量阀11喷气速率进行调低，同时操作人员控制多晶硅偏少的一侧的流量阀11加大进气量，从而使得硅芯7多晶硅偏多的一侧与混合气体进行少量反应，同时硅芯7多晶硅偏少的一侧与混合气体进行大量反应，从而使得硅芯7外侧横截面积趋于平衡，此时夹套6与硅芯7重新处于平衡状态，当压力传感器14检测到负压腔15内部的负压逐步趋于平稳，此时操作人员将流量阀11重新调整为均流状态。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。