全文摘要
本实用新型公开了一种单晶炉用可提升复合式水冷换热器，用于设置在单晶炉炉体内石英坩埚的上方，包括可提升复合式水冷换热器，所述可提升复合式水冷换热器包括内筒、外筒和提升机构，所述内筒内具有冷却水循环通道，且所述内筒的内壁上具有增加冷却水循环通道换热效率的高效换热层，所述内筒的顶端焊接两个提升臂，所述外筒的顶端通过铰链与所述提升臂铰接，所述提升臂的上部与所述提升机构连接。本实用新型所公开的一种单晶炉用可提升复合式水冷换热器比常规水冷套更靠近液面，加大晶体的纵向温度梯度，提升机构的设置可以使可提升式复合式水冷换热器上升或下降，满足拉晶过程中相对液面位置的调节。
主设计要求
1.一种单晶炉用可提升复合式水冷换热器，用于设置在单晶炉炉体内石英坩埚的上方，其特征在于，包括可提升复合式水冷换热器，所述可提升复合式水冷换热器包括内筒、设置在所述内筒外部的外筒和设置在所述单晶炉的炉盖上且将所述内筒和外筒提升或下降的提升机构；所述内筒和外筒均呈倒置中空的圆台状；所述内筒的轴线与所述外筒的轴线重合；所述内筒内具有冷却水循环通道，所述冷却水循环通道内循环有冷却水，且所述内筒的内壁上具有增加所述冷却水循环通道换热效率的高效换热层；所述外筒包括保温部分和屏蔽部分，所述保温部分为多层结构，且每层均为保温材料制成；所述屏蔽部分包裹在所述保温部分外部，且所述屏蔽部分包括至少两层，且每层均为石墨或碳碳复合材料制成；所述内筒的顶端焊接两个提升臂，且两个所述提升臂围绕所述内筒的轴线均匀分布；所述外筒的顶端通过铰链与所述提升臂铰接；所述单晶炉的炉盖在所述提升臂所对应处设置有提升通孔，且所述提升机构设置在所述提升通孔处，所述提升臂的上部穿过所述提升通孔与所述提升机构连接。
设计方案
1.一种单晶炉用可提升复合式水冷换热器，用于设置在单晶炉炉体内石英坩埚的上方，其特征在于，包括可提升复合式水冷换热器，所述可提升复合式水冷换热器包括内筒、设置在所述内筒外部的外筒和设置在所述单晶炉的炉盖上且将所述内筒和外筒提升或下降的提升机构；
所述内筒和外筒均呈倒置中空的圆台状；所述内筒的轴线与所述外筒的轴线重合；所述内筒内具有冷却水循环通道，所述冷却水循环通道内循环有冷却水，且所述内筒的内壁上具有增加所述冷却水循环通道换热效率的高效换热层；
所述外筒包括保温部分和屏蔽部分，所述保温部分为多层结构，且每层均为保温材料制成；所述屏蔽部分包裹在所述保温部分外部，且所述屏蔽部分包括至少两层，且每层均为石墨或碳碳复合材料制成；
所述内筒的顶端焊接两个提升臂，且两个所述提升臂围绕所述内筒的轴线均匀分布；
所述外筒的顶端通过铰链与所述提升臂铰接；
所述单晶炉的炉盖在所述提升臂所对应处设置有提升通孔，且所述提升机构设置在所述提升通孔处，所述提升臂的上部穿过所述提升通孔与所述提升机构连接。
2.根据权利要求1所述的一种单晶炉用可提升复合式水冷换热器，其特征在于：
所述外筒的顶端具有垂直于所述外筒的轴线并向所述外筒的外沿延伸的延伸部，且所述铰链设置在所述延伸部上；所述外筒的底端具有垂直于所述外筒的轴线并向所述外筒的轴线延伸的底端部。
3.根据权利要求1所述的一种单晶炉用可提升复合式水冷换热器，其特征在于：所述高效换热层为发黑处理的金属氧化膜层。
4.根据权利要求1所述的一种单晶炉用可提升复合式水冷换热器，其特征在于：所述提升臂穿过所述提升通孔的部分上套设有波纹管，且所述波纹管的顶端与所述提升机构固定连接。
5.根据权利要求2所述的一种单晶炉用可提升复合式水冷换热器，其特征在于：所述底端部的下表面与所述单晶炉炉体内的液面之间的距离为20mm-200mm。
6.根据权利要求4所述的一种单晶炉用可提升复合式水冷换热器，其特征在于：所述提升机构包括两个分别固定在所述提升通孔处的安装架、分别固定在两个所述安装架底部的两个螺旋升降器、设置在所述螺旋升降器顶端且与所述螺旋升降器连接的丝杆、驱动其中一个所述螺旋升降器运动且水平设置在所述安装架底部的驱动电机、设置在所述丝杆上与所述丝杆相配合的提升螺母；
两个所述螺旋升降器之间通过传动软轴连接；
所述波纹管的底部与所述安装架固定连接，所述波纹管的上部与所述提升螺母固定连接；
所述提升臂的上部与所述提升螺母固定连。
7.根据权利要求4所述的一种单晶炉用可提升复合式水冷换热器，其特征在于：所述铰链包括底端与所述外筒固定连接的钼挂件，所述钼挂件的顶端固定有转接吊耳，所述转接吊耳上通过与所述转接吊耳相配合的耳轴转动连接有调节吊杆，所述调节吊杆的顶端固定有吊销轴，所述吊销轴的两端与所述提升臂的底端铰接。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及单晶硅生产设备领域，具体地说是一种单晶炉用可提升复合式水冷换热器。
背景技术
目前，当代直拉硅单晶正向着高纯度、高完整性、高均匀性和大直径方向发展，大直径CZ硅单晶的生长新技术还在不断地探索，新技术应具有的优点，除改善电阻率和氧分布的均匀性外，均要考虑到降低成本这一重大问题。大直径硅单晶生长中，欲降低成本就要提高生长速度，结晶速率决定生长速度，因此结晶界面的温度和结晶潜热散发的良性循环就至关重要。
目前拉晶过程中主要采用保护性气体吹拂和循环冷却水吸收结晶潜热来维持固液界面的温度，随着晶体直径的增大现有方法使结晶潜热的散发更加困难，固液界面附近的温度及热传输便会受到影响。
实用新型内容
根据上述提出的技术问题，而提供一种单晶炉用可提升复合式水冷换热器。本实用新型采用的技术手段如下：
一种单晶炉用可提升复合式水冷换热器，用于设置在单晶炉炉体内石英坩埚的上方，包括可提升复合式水冷换热器，所述可提升复合式水冷换热器包括内筒、设置在所述内筒外部的外筒和设置在所述单晶炉的炉盖上且将所述内筒和外筒提升或下降的提升机构；
所述内筒和外筒均呈倒置中空的圆台状；所述内筒的轴线与所述外筒的轴线重合；所述内筒内具有冷却水循环通道，所述内筒的内壁上具有增加所述冷却水循环通道换热效率的高效换热层；
所述冷却水循环通道内循环有冷却水；所述外筒包括保温部分和屏蔽部分，所述保温部分为多层结构，且每层均为保温材料制成；所述屏蔽部分包裹在所述保温部分外部，且所述屏蔽部分包括至少两层，且每层均为石墨或碳碳复合材料制成；
所述内筒的顶端焊接两个提升臂，且两个所述提升臂围绕所述内筒的轴线均匀分布；
所述外筒的顶端通过铰链与所述提升臂铰接；
所述单晶炉的炉盖在所述提升臂所对应处设置有提升通孔，且所述提升机构设置在所述提升通孔处，所述提升臂的上部穿过所述提升通孔与所述提升机构连接。
所述外筒的顶端具有垂直于所述外筒的轴线并向所述外筒的外沿延伸的延伸部，且所述铰链设置在所述延伸部上；所述外筒的底端具有垂直于所述外筒的轴线并向所述外筒的轴线延伸的底端部。
所述高效换热层可为发黑处理的金属氧化膜层，也可以为其他增加冷却水循环通道换热效率的技术手段。
所述提升臂穿过所述提升通孔的部分上套设有波纹管，且所述波纹管的顶端与所述提升机构固定连接。波纹管可以保持所述提升臂在运动时单晶炉内的真空性。
所述底端部的下表面与所述单晶炉炉体内的液面之间的距离为 20mm-200mm，可以根据结晶工艺自由调整。
所述提升机构包括两个分别固定在所述提升通孔处的安装架、分别固定在两个所述安装架底部的两个螺旋升降器、设置在所述螺旋升降器顶端且与所述螺旋升降器连接的丝杆、驱动其中一个所述螺旋升降器运动且水平设置在所述安装架底部的驱动电机、设置在所述丝杆上与所述丝杆相配合的提升螺母；
两个所述螺旋升降器之间通过传动软轴连接；
所述波纹管的底部与所述安装架固定连接，所述波纹管的上部与所述提升螺母固定连接。所述提升臂的上部与所述提升螺母固定连接。
所述铰链包括底端与所述外筒固定连接的钼挂件，所述钼挂件的顶端固定有转接吊耳，所述转接吊耳上通过与所述转接吊耳相配合的耳轴转动连接有调节吊杆，所述调节吊杆的顶端固定有吊销轴，所述吊销轴的两端与所述提升臂的底端铰接。
所述传动软轴将两个所述螺旋升降器连接，实现了两个螺旋升降器的同步运动；所述螺旋升降器将所述驱动电机在水平方向上的轴向旋转转换为丝杆在竖直方向上的轴向旋转，通过丝杆的竖直方向上的轴向旋转，使提升螺母上下运动，进而使所述提升臂上下运动，实现所述内筒和所述外筒的上下运动，与此同时所述波纹管与提升臂同步运动，实现了单晶炉内的密封。
本实用新型具有以下优点：
1、本实用新型所公开的可提升式复合式水冷换热器比常规水冷套更靠近液面，加大晶体的纵向温度梯度。为了进一步增加单位时间水冷换热器带走的热量，在冷却水循环通道内壁上增加了高效换热层，增加其换热效率提高单位时间带走的热量。
2、提升机构的设置可以使可提升式复合式水冷换热器上升或下降，满足拉晶过程中相对液面位置的调节。
3、外筒的设计可以有效的遮挡内筒和硅熔体之间的热传递，使固液界面形成一个稳定适宜的温度，有效减少单晶炉内的加热器的能量消耗。
基于上述理由本实用新型可在单晶炉等领域广泛推广。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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是本实用新型具体实施方式中一种单晶炉用可提升复合式水冷换热器结构示意图。
图2是本实用新型具体实施方式中铰链结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
如图1-图2所示，一种单晶炉用可提升复合式水冷换热器，用于设置在单晶炉1炉体内石英坩埚2的上方，包括可提升复合式水冷换热器3，所述可提升复合式水冷换热器3包括内筒31、设置在所述内筒31外部的外筒32和设置在所述单晶炉1的炉盖上且将所述内筒31和外筒32提升或下降的提升机构33；
所述内筒31和外筒32均呈倒置中空的圆台状；所述内筒31的轴线与所述外筒32的轴线重合；所述内筒31内具有冷却水循环通道311，所述冷却水循环通道311内循环有冷却水，且所述内筒31的内壁上具有增加冷却水循环通道311 换热效率的高效换热层312；
所述外筒32包括保温部分321和屏蔽部分322，所述保温部分321为多层结构，且每层均为保温材料制成；所述屏蔽部分322包裹在所述保温部分321 外部，且所述屏蔽部分322包括至少两层，且每层均为石墨或碳碳复合材料制成；
所述内筒31的顶端焊接两个提升臂331，且两个所述提升臂331围绕所述内筒31的轴线均匀分布；
所述外筒32的顶端通过铰链4与所述提升臂33铰接；
所述单晶炉1的炉盖在所述提升臂331所对应处设置有提升通孔11，且所述提升机构33设置在所述提升通孔11处，所述提升臂331的上部穿过所述提升通孔11与所述提升机构33连接。
所述外筒32的顶端具有垂直于所述外筒32的轴线并向所述外筒32的外沿延伸的延伸部323，且所述铰链4设置在所述延伸部323上；所述外筒32的底端具有垂直于所述外筒32的轴线并向所述外筒32的轴线延伸的底端部324。
所述高效换热层312可为发黑处理的金属氧化膜层，也可以为其他增加冷却水循环通道换热效率的技术手段手段。
所述提升臂331穿过所述提升通孔11的部分上固定有波纹管5，且所述波纹管5的顶端与所述提升机构33固定连接。波纹管5可以保持所述提升臂331 在运动时单晶炉1内的真空性。
所述底端部324的下表面与所述单晶炉1炉体内的液面之间的距离为 20mm-200mm，可以根据结晶工艺自由调整。
所述提升机构33包括两个分别固定在所述提升通孔11处的安装架332、分别固定在两个所述安装架332底部的两个螺旋升降器333、设置在所述螺旋升降器333顶端且与所述螺旋升降器333连接的丝杆334、驱动其中一个所述螺旋升降器333运动且水平设置在所述安装架332底部的驱动电机335、设置在所述丝杆334上与所述丝杆334相配合的提升螺母336；
两个所述螺旋升降器333之间通过传动软轴337连接；
所述波纹管5的底部与所述安装架332固定连接，所述波纹管5的上部与所述提升螺母336固定连接。所述提升臂331的上部与所述提升螺母336固定连接。
所述铰链4包括底端与所述外筒32固定连接的钼挂件41，所述钼挂件41 的顶端固定有转接吊耳42，所述转接吊耳42上通过与所述转接吊耳42相配合的耳轴43转动连接有调节吊杆44，所述调节吊杆44的顶端固定有吊销轴45，所述吊销轴45的两端与所述提升臂331的底端铰接。
所述传动软轴337将两个所述螺旋升降器332连接，实现了两个螺旋升降器332的同步运动；所述螺旋升降器332将所述驱动电机335在水平方向上的轴向旋转转换为丝杆334在竖直方向上的轴向旋转，通过丝杆334的竖直方向上的轴向旋转，使提升螺母336上下运动，进而使所述提升臂331上下运动，实现所述内筒31和所述外筒32的上下运动。与此同时所述波纹管5与提升臂 331同步运动，实现了单晶炉1内的密封。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920120916.9
申请日:2019-01-23
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:91(大连)
授权编号:CN209619502U
授权时间:20191112
主分类号:C30B 15/00
专利分类号:C30B15/00;C30B29/06
范畴分类:25P;
申请人:大连连城数控机器股份有限公司
第一申请人:大连连城数控机器股份有限公司
申请人地址:116000辽宁省大连市甘井子区营城子镇工业园区营日路40号-1、40号-2、40号-3
发明人:李方;逯占文;曹玉宝;朱凯
第一发明人:李方
当前权利人:大连连城数控机器股份有限公司
代理人:唐楠;李洪福
代理机构:21212
代理机构编号:大连东方专利代理有限责任公司
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计