一种导流筒论文和设计-易本友

全文摘要

本实用新型公开了一种导流筒，包括直筒结构的筒体，筒体为两端连通的中空结构，其内的中空腔为引导惰性气体流动的导流通道，导流通道的尾端设有一组内喷筒和多组外喷筒，内喷筒位于中间、外喷筒以内喷筒为中心轴向环绕设置，内喷筒和外喷筒均为从上之下逐渐变窄的倒圆台的中空结构，筒体的筒壁为中空双层结构，筒体的筒壁从外至内包括外筒层、中空层和内筒层，中空层内由隔杆隔绝成上下两层，其中上层填充相变料、下层为空层。本实用新型导流筒末端设有倒圆台结构的的内外喷筒，筒壁为上部填充相变料的中空双层结构，加速惰性气体的流动速率、同时有效地调高导流筒内部的纵向温度梯度，提高了单晶的增长速度。

主设计要求

1.一种导流筒，包括直筒结构的筒体，所述筒体为两端连通的中空结构，其内的中空腔为导流通道，其特征在于：导所述流通道的尾端设有一组内喷筒和多组外喷筒，所述内喷筒位于中间、所述外喷筒以所述内喷筒为中心轴向环绕设置，所述内喷筒和所述外喷筒均为从上之下逐渐变窄的倒圆台的中空结构；所述筒体的筒壁为中空双层结构，所述筒体的筒壁从外至内包括外筒层、中空层和内筒层，所述中空层内由隔杆隔绝成上下两层，其中上层填充相变料、下层为空层。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种导流筒，其特征在于：所述外喷筒与所述筒体内壁之间、所述内喷筒和所述外喷筒之间、两两相邻所述外喷筒之间设有间隙。

3.根据权利要求1所述的一种导流筒，其特征在于：所述外喷筒数量为6-10组。

4.根据权利要求1所述的一种导流筒，其特征在于：在同一水平方向所述喷筒直径为所述外喷筒直径的1.5-3倍。

5.根据权利要求1所述的一种导流筒，其特征在于：所述内喷筒、所述外喷筒的侧壁与中轴线的夹角为10-30度。

6.根据权利要求1所述的一种导流筒，其特征在于：所述中空层的上层的长度与总长度之比为1\/2-2\/3，所述相变料为石蜡。

7.根据权利要求1所述的一种导流筒，其特征在于：所述内筒层的导热系数高于外筒层。

8.根据权利要求1所述的一种导流筒，其特征在于：所述筒体的顶端设有定位头、底端设有引流板，所述引流板截面为直角三角形或扇形，斜边或弧边朝外。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于单晶硅制造中零件设备相关领域，具体涉及一种导流筒。

背景技术

单晶硅生长工艺中，通常是先制得多晶硅或无定形硅，然后用直拉法或悬浮区熔法从熔体中生长出棒状单晶硅，单晶硅生长设备为单晶炉，其内部内部装有热场，热场设有导流筒，导流筒是单晶硅生长的关键元件之一，主要用于控制轴向温度梯度和引导惰性气体流向，导流筒可使惰性气体的气流可由上而下经过导流筒导入热场内部，对拉晶环境进行吹扫，带走硅溶液上方的SiO，并对单晶硅进行降温，增大其纵向温度梯度，使单晶快速生长。目前的导流筒一般为单一的直筒结构，其引导惰性气体的流动速度较低，且降温效率低，使得纵向温度梯度相对较小，进而单晶硅生长速度减慢，降低其生产效率。

实用新型内容

针对现有技术中的不足与难题，本实用新型旨在提供一种导流筒。

本实用新型通过以下技术方案予以实现：

一种导流筒，包括直筒结构的筒体，筒体为两端连通的中空结构，其内的中空腔为引导惰性气体流动的导流通道，导流通道的尾端设有一组内喷筒和多组外喷筒，内喷筒位于中间、外喷筒以内喷筒为中心轴向环绕设置，内喷筒和外喷筒均为从上之下逐渐变窄的倒圆台的中空结构，筒体的筒壁为中空双层结构，筒体的筒壁从外至内包括外筒层、中空层和内筒层，中空层内由隔杆隔绝成上下两层，其中上层填充相变料、下层为空层。

进一步地，外喷筒与筒体内壁之间、内喷筒和外喷筒之间、两两相邻外喷筒之间设有间隙。

进一步地，外喷筒数量为6-10组。

进一步地，在同一水平方向上内喷筒直径大于外喷筒直径，同位置上喷筒直径为外喷筒直径的1.5-3倍。

进一步地，内喷筒、外喷筒的侧壁与中轴线的夹角为10-30度。

进一步地，中空层的上层的长度与总长度之比为1\/2-2\/3，相变料为石蜡。

进一步地，内筒层的导热系数高于外筒层。

进一步地，筒体的顶端设有定位头、底端设有引流板，引流板截面为直角三角形或扇形，斜边或弧边朝外。

与现有技术相比，本实用新型有益效果包括：

(1)本实用新型导流筒末端设有倒圆台结构的的内外喷筒，依据伯努利原理以及相变潜热原理，加速惰性气体的流动速率，加速热量传导，同时可使气流能够带走在硅液上方存留的SiO气体，减少了氧进入单晶硅的几率，有利于提高了单晶硅的品质。

(2)本实用新型导流筒筒壁为上部填充相变料的中空双层结构，依据相变潜热原理，上层利用相变料，吸热从固相转变为液相，发生相变转变过程，由于该相变料104融化大量吸热，将热量大量吸收，从而达到快速降温的功效，使得上层传热系数大于下层，上层散热快于下层，依次上层区域的炉温比下层炉温，有效地调高导流筒内部的纵向温度梯度，提高了单晶的增长速度。

(3)本实用新型内外喷筒之间设有间隙，根据狭管效应部分气体从间隙中流出形成狭管效应，在间隙内流过时风速增大。

附图说明

图1为本实用新型的结构上示意图。

图2为图1中沿A-A方向的剖面图。

图示说明：1-筒体，101-外筒层，102-中空层，103-内筒层，104-相变料，105-隔杆，2-导流通道，3-定位头，4-引流板，5-内喷筒，6-外喷筒，7-连接件。

在本实用新型的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接、可拆卸连接、一体地连接；可以是机械连接、电连接；可以是直接相连、中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作进一步地说明。

如图1和图2所示，一种导流筒，包括直筒结构的筒体1，筒体1为两端连通的中空结构，其内的中空腔为引导惰性气体流动的导流通道2，为了增加惰性气体流动速度，导流通道2的尾端设有一组内喷筒5和多组外喷筒6，内喷筒5位于中间、外喷筒6以内喷筒5为中心轴向环绕设置，内喷筒5和外喷筒6均为从上之下逐渐变窄的倒圆台的中空结构，该结构可加速惰性气体的流动速率，依据伯努利原理，流体在管中运动时，截面小处流速大，截面大处流速小，随着内喷筒5和外喷筒6从上至下，截面越来越小，其流速越来越大；同时流速增大可使气流能够带走在硅液上方存留的SiO气体，减少了氧进入单晶硅的几率，有利于提高了单晶硅的品质。外喷筒6与筒体1内壁之间、内喷筒5和外喷筒6之间、两两相邻外喷筒6之间之间存在间隙，而采用内喷筒5和多组外喷筒6的多筒结构设置，使得惰性气体从导流筒进入热场时，一方面对气流进行切割，使得气体出口覆盖更加均匀而非集中在中心区域，另一方面部分气体从间隙中流出形成狭管效应，在间隙内流过时风速增大。在具体实施中，外喷筒6数量为6-10组，在同一水平方向上内喷筒5直径大于外喷筒6直径，优选地内同位置上喷筒5直径为外喷筒6直径的1.5-3倍。为了防止间隙的从上至下变径量过大，内喷筒5、外喷筒6的侧壁与中轴线的夹角为10-30度。

在具体实施中，外喷筒6与筒体1内壁、外喷筒6与内喷筒5之间、两两外喷筒6之间通过通过连接件7紧固连接。

为了有效地调高导流筒内部的纵向温度梯度，提高了单晶的增长速度，筒体1的筒壁为中空双层结构，筒体1的筒壁从外至内包括外筒层101、中空层102和内筒层103，中空层102内由隔杆105隔绝成上下两层，其中上层填充相变料104、下层为空层，其中上层的长度与总长度之比为1\/2-2\/3，其中相变料104为石蜡。上层利用相变料104吸热从固相转变为液相，发生相变转变过程，由于该相变料104融化大量吸热，将热量大量吸收，从而达到快速降温的功效，使得上层传热系数大于下层，上层散热快于下层，依次上层区域的炉温比下层炉温低，从而能够有效地增大导流筒内部的纵向温度梯度，进而提高了单晶的增长速度。

在具体实施中，内筒层103的导热系数高于外筒层101，例如内筒层103为金属钼或金属钨制成，外筒层101采用石墨制成。外筒层101和内筒层103也可以是其它耐高温材料，只要实现内筒层103的导热系数高于外筒层101即可，在此不再一一列举。

为了便于导流筒与热场连接并防止惰性气体从连接处溢出，筒体1的顶端设有定位头3、末端设有引流板4，引流板4截面为直角三角形或扇形，斜边或弧边朝外。

以上所述仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

设计图

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