一种单晶炉排气管道及单晶炉制造技术

本实用新型专利技术实施例提供了一种单晶炉排气管道和单晶炉，所述排气管道的内壁至少部分设置有隔热体，所述隔热体的导热系数小于所述排气管道的导热系数。在本实用新型专利技术实施例中，通过在排气管道的内壁设置导热系数小于排气管道的导热系数的隔热体，可以减小排气管道内外壁温差，可以防止氧化硅微粉急剧冷却积聚造成堵塞，延长温度降低的时间，让氧化硅微粉缓慢冷却，使氧化硅微粉随着氩气排出，增设隔热体的手段既能避免排气管道堵塞，提升排气效率，可以保证单晶硅产品质量，并且其改造成本较低。

【技术实现步骤摘要】
一种单晶炉排气管道及单晶炉
本技术涉及单晶硅生长领域，特别是涉及一种单晶炉排气管道及单晶炉。
技术介绍
为了制造单晶硅，常用的一种方法时是直拉法生长单晶硅，将固体的多晶硅盛放在单晶炉的石英坩埚内，用石墨加热器通过辐射将固体的多晶硅加热熔化成液体熔硅，然后采用直拉的方法，将熔硅生长成单晶硅棒。在单晶生长的过程中，需要通入氩气，利用氩气带走晶体生长时液体硅凝固成固体硅产生的结晶潜热，同时将产生的氧化硅等挥发物从单晶炉底的排气管道排出。当高温的氧化硅微粉通过排气管道时，因管道内外壁的温差较大，微粉急剧冷却沉积在排气管道的内壁上。大量的氧化硅微粉容易堆积聚集在一起，造成排气管道堵塞，影响排气效率，降低单晶硅的产品质量。目前，为了保证排气效率，通常采取增大排气管道直径或增设多个排气管、改造排气管道内部结构、加大真空泵抽力、将排气管道中通入的气体换为氧气等措施。专利技术人在研究上述现有技术的过程中发现，上述现有技术方案存在如下缺点：直接改造排气管道的结构，其加工制造复杂，改造成本较高；加大真空泵抽力无疑会增加能耗，也导致制造成本增加；更换气体的手段对于工艺要求更为苛刻，一旦出现返气现象，气体回流至单晶炉内，会导致原料氧化，产品报废。
技术实现思路
本技术提供一种单晶炉排气管道及单晶炉，旨在解决现有排气管道的结构复杂、成本高且无法兼顾单晶硅产品质量的问题。本技术实施例提供了一种单晶炉排气管道，所述排气管道的内壁至少部分设置有隔热体，所述隔热体的导热系数小于所述排气管道的导热系数。可选的，所述隔热体为隔热衬套或隔热涂层，所述隔热衬套与所述排气管道可拆卸地连接，所述隔热涂层设置在所述排气管道的内壁。可选的，所述隔热衬套的材质为石英玻璃、石墨毡、碳毡中任意一种。可选的，所述隔热衬套包括相连接的内衬与凸缘；所述内衬与所述排气管道的内壁接触，所述凸缘处于所述排气管道的开口位置。可选的，所述隔热涂层为氧化锆、陶瓷微珠中任意一种涂层。可选的，所述隔热衬套的厚度至少为第一厚度，所述隔热衬套的长度至少为第一长度。可选的，所述隔热涂层的厚度至少为第二厚度，所述隔热涂层的长度至少为第二长度。可选的，所述排气管道包括同轴安装的内套管和外套管，所述内套管的外径小于所述外套管的内径，所述内套管的外壁和所述外套管的内壁之间具有间隙。本技术实施例还提供了一种单晶炉，所述单晶炉包括前述任一种排气管道，所述排气管道贯穿所述单晶炉的底板。可选的，所述隔热体从所述单晶炉的内腔延伸至外部，所述隔热体的长度至少大于所述单晶炉的底板的厚度。在本技术实施例中，排气管道的内壁具有导热系数小于排气管道的导热系数的隔热体，可以减小排气管道内外壁温差，防止氧化硅微粉急剧冷却积聚造成堵塞，延长温度降低的时间，让氧化硅微粉缓慢冷却，使氧化硅微粉随着氩气排出，增设隔热体的手段既能避免排气管道堵塞，提升排气效率，可以保证单晶硅产品质量，并且其改造成本较低。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出了本技术实施例中一种单晶炉排气管道的结构示意图；图2示出了本技术实施例中一种隔热衬套的结构示意图；图3示出了本技术实施例中一种单晶炉的结构示意图；图4示出了本技术实施例中排气管道与单晶炉炉体连接的示意图；图5示出了本技术实施例中图4的I位置的局部放大图。附图编号说明：10-排气管道，11-隔热体，101-内套管，102-外套管，103-间隙，111-内衬，112-凸缘，20-底板。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。实施例一参照图1，示出了本技术提供的一种单晶炉排气管道，所述排气管道10为双层中空水冷的不锈钢管道；所述排气管道10的内壁设置有隔热体11，所述隔热体11的导热系数小于所述排气管道10的导热系数。具体而言，根据现有排气管道的结构进行分析，氧化硅微粉伴随着氩气排出沉积在管道表面，导致管道堵塞的原因是：不锈钢排气管道的导热系数λ为17.5W/(m·℃)，根据热传导速率(式中：Q/S为单位面积的传热量，λ是传热材料的导热系数，是温度梯度，指向温度增加的方向，负号表示导热方向和温度梯度的方向相反)，导热系数λ与其单位面积传热量成正比。传热材料的导热系数越大，单位面积的传热量越多。传统的单晶炉排气管道结构，内壁无附着材料，符合单层圆筒壁传热结构，因此可以采用公式计算传统单晶炉排气管道的传热速率，公式中的各字母含义如下表1所示。表1根据以上公式和表1的数据可以计算得到传统的排气管道的传热速率Q单＝61.2kW。如图1所示，当排气管道10的内壁设置有导热系数小于排气管道10导热系数的隔热体11时，此时排气管道10符合多层圆筒壁传热结构。根据热传导速率可以推导出多层圆筒壁传热结构的传热速率公式中的各字母含义如下表2所示。表2由于λ1＜λ2，且隔热体11设置于排气管道10的内壁，所以r1＜r2，因此，可以比较得到，Q多＜Q单，那么，这样可有效减小排气管道10内外壁的温差，防止氧化硅微粉刚从单晶炉内排出急剧冷却积聚造成堵塞，有助于延长氧化硅微粉的冷却时间，减小沿排气管道径向的温度梯度，最后氧化硅微粉颗粒大部分会排出到过滤罐中。本技术实施例中增设隔热体的手段既能避免排气管道堵塞，提升排气效率，可以保证单晶硅产品质量，并且其改造成本较低，可以提高拉晶的经济效益。实施例二参照图1，在前述实施例一的基础上，所述隔热体11为隔热衬套或隔热涂层，所述隔热衬套与所述排气管道10可拆卸地连接，所述隔热涂层设置在所述排气管道10的内壁。具体而言，前述的隔热体11可以为嵌套固定在排气管道10的内壁上的隔热衬套，该隔热衬套可以为管状的套筒结构，比如石英玻璃套筒、石墨毡套筒、碳毡套筒等任意一种，实际应用中厂家可根据实际成本结合制造工艺出发灵活选择其中一种隔热衬套将其可拆卸地固定在排气管道10的内壁上，从而便于后期维护更换。此外，隔热体11还可以为设置在排气管道10的内壁上的隔热涂层，该隔热涂层可在排气管道10制造完成后通过喷涂设备将氧化锆或陶瓷微珠等其他材料喷涂在排气管道10的内壁，相较于隔热衬套，此种方式更为便捷，无需装配工序，省时省力。可选的，参照图2，所述隔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单晶炉排气管道，其特征在于，/n所述排气管道的内壁至少部分具有隔热体，所述隔热体的导热系数小于所述排气管道的导热系数；/n所述隔热体为隔热衬套或隔热涂层，所述隔热衬套与所述排气管道可拆卸地连接，所述隔热涂层设置在所述排气管道的内壁；/n所述隔热涂层为氧化锆、陶瓷微珠中任意一种涂层；/n所述隔热衬套的材质包括石英玻璃、石墨毡、碳毡中任意一种；/n所述隔热衬套包括相连接的内衬与凸缘；/n所述内衬与所述排气管道的内壁接触，所述凸缘处于所述排气管道的开口位置；/n所述隔热衬套的厚度至少为2mm，所述隔热衬套的长度至少为0.5m；/n所述隔热涂层的厚度至少为1mm，所述隔热涂层的长度至少为0.5m。/n

【技术特征摘要】
1.一种单晶炉排气管道，其特征在于，
所述排气管道的内壁至少部分具有隔热体，所述隔热体的导热系数小于所述排气管道的导热系数；
所述隔热体为隔热衬套或隔热涂层，所述隔热衬套与所述排气管道可拆卸地连接，所述隔热涂层设置在所述排气管道的内壁；
所述隔热涂层为氧化锆、陶瓷微珠中任意一种涂层；
所述隔热衬套的材质包括石英玻璃、石墨毡、碳毡中任意一种；
所述隔热衬套包括相连接的内衬与凸缘；
所述内衬与所述排气管道的内壁接触，所述凸缘处于所述排气管道的开口位置；
所述隔热衬套的厚度至少为2mm，所述隔热衬套的长度至少为0.5m；

【专利技术属性】
技术研发人员：陈海云，
申请(专利权)人：宁夏隆基硅材料有限公司，
类型：新型
国别省市：宁夏;64