一种多晶硅还原炉冷却系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种多晶硅还原炉冷却系统，包括夹套双路折流循环冷却系统和底盘冷却导流系统，底盘法兰以及与底盘法兰上、下端面焊接固定的上底板和下底板，底盘法兰内设有导流板，该导流板与上、下底板以及底盘法兰内壁构成两道覆盖整个底盘的半螺旋形导流通道；所述第一道半螺旋形导流通道的外端设有第一冷却介质进口，内端内第一冷却介质出口，所述第二道半螺旋形导流通道的内端设有第二冷却介质进口，外端内第二冷却介质出口。冷却介质通过该两道通道时带走底盘的热量，避免底盘高温变形。双道半螺旋形导流通道结构缩短了冷却介质的流动路径，且两通道的冷却介质进口分别位于外端和内端，同时从底盘中心和外侧同步冷却，冷却效果好。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种多晶硅还原炉，特别涉及一种多晶硅还原炉冷却系统。
技术介绍
多晶硅是单质硅的一种形态。高温熔融状态下，具有较大的化学活泼性，能与几乎 任何材料作用。具有半导体性质，是极为重要的优良半导体材料。其又是生产单晶硅的直接 原料，是当代人工智能、自动控制、信息处理、光电转换等半导体器件的电子信息基础材料。多晶硅还原炉是生产多晶硅的关键设备，其采用钟罩式结构。设备在运行过程中， 由于炉体内部SiHCl3的沉积温度在1000°C以上，为防止还原炉筒体壁温过高造成变形，需 要在炉体外设置夹套对筒体壁进行冷却。现有的多晶硅还原炉夹套为一整体外筒体，在夹套筒体与还原炉筒体之间设置螺 旋导流板结构，这种结构的夹套导流板与夹套筒体之间存在间隙，易造成冷却介质漏流，降 低了传热效率，而夹层中冷却介质流道路径长，流动阻力大，冷却不均勻，且为保证筒体压 力要求，还原炉筒体壁壁厚较厚，制造成本高。专利号ZL 200820154685. 5公开了一种多 晶硅还原炉阶梯渐进导流板夹套，在还原炉筒体外套有若干夹套筒节，相邻夹套筒节均沿 周向焊接连接，还原炉筒体与各夹套筒节之间设有夹套导流板，各夹套导流板的外圈与各 夹套筒节焊接，夹套导流板内圈与还原炉筒体焊接，各导流板上均开有缺口，在缺口处设与 上、下相邻导流板连接的层间导流板。这种结构的夹套在冷却时利用还原炉筒体、夹套筒 节、夹套导流板和层间导流板构成的一个通有冷却介质的阶梯状环形通道对还原炉进行热 交换。由于还原炉筒体、夹套筒节以及导流板均焊接连接，不存在间隙防止了冷却介质流动 短路，并利用导流板和夹套筒节对还原炉筒体进行结构加强，有效降低了筒体的设计厚度。 但由于其流道过长，热交换效率差，常常出现还原炉上部筒体和下部筒体温度偏差较大的 情况，筒体收到的形变应力较大，降低了筒体使用寿命，且无法进一步缩小筒体壁厚。还原炉底盘结构复杂，制造精度高。设备在运行过程中，由于内部反应温度在 1000°C以上。需要对底盘进行冷却，防止底盘受热变形和绝缘材料失效。传统的还原炉底 盘为可通冷却介质的夹层结构，其内设单通道螺旋状导流板，其存在缺点是夹层中冷却介 质流道路径长，流动阻力大，容易导致底盘径向方向温度分布不均，使得底盘产生变形，影 响电极底座和硅棒的垂直度；同时底盘中心局部温度偏高，易使该部位电极密封绝缘垫片 失效，导致电极被击穿。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种冷却效果好且对还原炉筒体有结构加 强作用的多晶硅还原炉冷却系统。为解决上述技术问题，本技术的技术方案为一种多晶硅还原炉冷却系统，包 括分别设在还原炉筒体和底盘上的夹套双路折流循环冷却系统和底盘冷却导流系统，夹套 双路折流循环冷却系统包括内筒体以及套设在内筒体外的外夹套筒体，该外夹套筒体与内筒体之间设有若干层导流板；底盘冷却导流系统包括底盘法兰以及与底盘法兰上、下端面 焊接固定的上底板和下底板，其创新点在于所述外夹套筒体由结构相同的左、右两半片夹 套筒体构成，所述左、右两半片夹套筒体两侧边分别通过隔板与内筒体焊接固定构成一个 上下贯通的独立腔体；各半片夹套筒体均由至少两层半片夹套筒节同轴叠加并沿周向焊接 连接构成，每层半片夹套筒节与内筒体之间均设有半圆环形导流板，所述导流板的内环与 内筒体焊接固定，导流板外环与半片夹套筒节焊接固定，在各导流板的端部设有开口，任意 相邻两层的导流板端部开口在周向上错开；两半片夹套筒体分别通过内筒体以及各自的导 流板、隔板构成两路独立的多层折流冷却通道；所述底盘法兰内设有导流板，该导流板与 上、下底板以及底盘法兰内壁构成两道覆盖整个底盘的半螺旋形导流通道；所述第一道半 螺旋形导流通道的外端设有第一冷却介质进口，内端内第一冷却介质出口，所述第二道半 螺旋形导流通道的内端设有第二冷却介质进口，外端内第二冷却介质出口。本技术的优点在于冷却介质通过两路独立的多层折流冷却通道底部进入， 通过导流板的开口逐层向上移动，与内筒体进行热交换后再从冷却通道顶部流出，实现对 内筒体的冷却。导流板与半片夹套筒节、内筒体焊接连接，夹套导流板与夹套筒体之间不存 在间隙，加强了筒体结构，在降低筒体设计厚度的同时避免冷却介质在夹套内漏流，且双路 冷却通道结构缩短了冷却介质的流动路径，大大提高了热交换效率，冷却效果好。导流板与上、下底板以及底盘法兰内壁构成两道覆盖整个底盘的半螺旋形导流通 道，冷却介质通过该两道通道时带走底盘的热量，避免底盘高温变形。双道半螺旋形导流通 道结构缩短了冷却介质的流动路径，且两通道的冷却介质进口分别位于外端和内端，同时 从底盘中心和外侧同步冷却，冷却效果好。附图说明图1为本技术多晶硅还原炉夹套双路折流循环冷却系统俯视图。图2为本技术多晶硅还原炉夹套双路折流循环冷却系统其中一路冷却通道 结构示意图。图3为本技术多晶硅还原炉底盘冷却导流系统结构示意图。具体实施方式如图1、2、3所示，本技术涉及一种多晶硅还原炉冷却系统，其包括分别设在 还原炉筒体和底盘上的夹套双路折流循环冷却系统和底盘冷却导流系统。夹套双路折流循 环冷却系统包括内筒体1、半片夹套筒体2、隔板3、导流板4。上述内筒体1外套装有外夹套筒体，该外夹套筒体由结构相同的左、右半片夹套 筒体2构成，两半片夹套筒体2的两侧边分别通过隔板3与内筒体1焊接固定构成一个上、 下贯通的独立腔体。各半片夹套筒体2均由至少两层半片夹套筒节同轴叠加并沿周向焊接连接构成， 每层半片夹套筒节与内筒体1之间均设有导流板4，该导流板4为平面半圆环结构，其垂直 于内筒体1轴线，导流板4的内环与内筒体1焊接固定，导流板4外环与半片夹套筒节21 焊接固定，在各导流板4的端部设有开口 5，且任意相邻两层的导流板4端部开口 5在周向 上错开，两半片夹套筒体2分别通过内筒体1以及各自的导流板4、隔板3构成两路独立的多层折流冷却通道6。底盘冷却导流系统包括底盘法兰5以及与底盘法兰5上、下端面焊接固定的上底 板和下底板(图中未示出)，导流板6设在底盘法兰内，并位于上、下底板之间，该导流板6与 上、下底板以及底盘法兰5内壁构成两道覆盖整个底盘的半螺旋形导流通道7、8。第一道半螺旋形导流通道7的外端设有第一冷却介质进口 71，内端内第一冷却介 质出口 72，第二道半螺旋形导流通道8的内端设有第二冷却介质进口 81，外端内第二冷却 介质出口 82。冷却时，冷却介质分别通过第一冷却介质进口 71和第二冷却介质进口 81进入两 半螺旋形导流通道7、8内并向第一、第二冷却介质出口 72、82流动，带走底盘的热量。权利要求1. 一种多晶硅还原炉冷却系统，包括分别设在还原炉筒体和底盘上的夹套双路折流循 环冷却系统和底盘冷却导流系统，夹套双路折流循环冷却系统包括内筒体以及套设在内筒 体外的外夹套筒体，该外夹套筒体与内筒体之间设有若干层导流板；底盘冷却导流系统包 括底盘法兰以及与底盘法兰上、下端面焊接固定的上底板和下底板，其特征在于所述外夹 套筒体由结构相同的左、右两半片夹套筒体构成，所述左、右两半片夹套筒体两侧边分别通 过隔板与内筒体焊接固定构成一个上下贯通的独立腔体；各半片夹套筒体均由至少两层半 片夹套筒节同轴叠加并沿周向焊接连接构成，每层本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种多晶硅还原炉冷却系统，包括分别设在还原炉筒体和底盘上的夹套双路折流循环冷却系统和底盘冷却导流系统，夹套双路折流循环冷却系统包括内筒体以及套设在内筒体外的外夹套筒体，该外夹套筒体与内筒体之间设有若干层导流板；底盘冷却导流系统包括底盘法兰以及与底盘法兰上、下端面焊接固定的上底板和下底板，其特征在于：所述外夹套筒体由结构相同的左、右两半片夹套筒体构成，所述左、右两半片夹套筒体两侧边分别通过隔板与内筒体焊接固定构成一个上下贯通的独立腔体；各半片夹套筒体均由至少两层半片夹套筒节同轴叠加并沿周向焊接连接构成，每层半片夹套筒节与内筒体之间均设有半圆环形导流板，所述导流板的内环与内筒体焊接固定，导流板外环与半片夹套筒节焊接固定，在各导流板的端部设有开口，任意相邻两层的导流板端部开口在周向上错开；两半片夹套筒体分别通过内筒体以及各自的导流板、隔板构成两路独立的多层折流冷却通道；所述底盘法兰内设有导流板，该导流板与上、下底板以及底盘法兰内壁构成两道覆盖整个底盘的半螺旋形导流通道；所述第一道半螺旋形导流通道的外端设有第一冷却介质进口，内端内第一冷却介质出口，所述第二道半螺旋形导流通道的内端设有第二冷却介质进口，外端内第二冷却介质出口。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：钱园，吴文军，陶德炎，金杰，
申请(专利权)人：南通星瑞热交换容器有限公司，
类型：实用新型
国别省市：32