一种单晶炉用颗粒硅加料装置及方法与流程

1.本发明属于多晶硅制备领域，具体涉及一种单晶炉用颗粒硅加料装置及方法。


背景技术：

2.颗粒硅是一种颗粒状多晶硅料，随着其生产技术的不断成熟，颗粒硅在产能及品质上已经能够满足光伏行业的生产需求。颗粒硅在实际应用中主要有两种用途，一是采用装埚方式装入颗粒硅，此种方法工艺难度较低，目前已开始逐步在推广。二是采用加料装置将颗粒硅加入到炉内，目前没有专用的颗粒硅加料器，只能采用现有块状料加料器进行加料，但由于现用块状料加料器诸多设计并不是针对颗粒硅而设计的，导致实际加料时出现诸多问题，例如：颗粒硅颗粒度太小，加料器下口漏料；实际加料过程中由于现用加料器口径较大，加料过程中颗粒硅下降速度较快，下料速度控制难度大，易出现埋锥现象，若长时间未及时升起底托易导致金属连杆熔化，造成原料金属污染；同时颗粒硅沿底托下滑时散布环形区域较大，颗粒硅内部夹杂的硅粉挥发随氩气散布于整个热场，对后续拉晶产生负面影响；由于底托承受加料器及原料全部的重量，加之加料过程中受到原料下降时的冲击，底托极易开裂，掉入埚内，造成原料污染，严重时直接焖炉。此外由于底托较大，加料时随着自身的下降，颗粒硅沿锥弧面环形散布，锥下会形成无料区域，后续化料过程中，颗粒硅中心凹坑，提前熔化，出现火山口现象，冒泡溅硅由此产生，溅硅严重时将无法进行拉晶，此异常尤为常见是影响颗粒硅推广过程中急需解决的技术难题。


技术实现要素：

3.发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种单晶炉用颗粒硅加料装置，解决现有拉晶环节二次加料过程中的冒泡溅硅问题。
4.为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
5.一种单晶炉用颗粒硅加料装置，包括储料腔、提升机构、底部支撑机构、中部支撑机构以及引导机构；所述的提升机构贯穿地设置在储料腔内部，并能够在储料腔内上下活动；当提升机构上提时，其底部与储料腔的下料口卡紧，并能够带动储料腔一同提升移动；当提升机构下放使得底部与储料腔的下料口分离时，储料腔内的硅料从下料口落入下方石英坩埚内；所述的提升机构底部承压在所述的底部支撑机构上方；所述的中部支撑机构设置在储料腔的中部侧壁上；所述的引导机构设置在储料腔的顶部，用于对提升机构侧向移动限位。
6.进一步地，所述的储料腔为一空心的圆管，内部用于存放颗粒硅原料；所述储料腔的下端设置有自上而下逐渐缩小的锥形下料口；所述提升机构的底部设有自上而下逐渐增加的锥形底托，所述锥形底托与所述锥形下料口适配；当锥形底托向下与锥形下料口分离时，储料腔内的颗粒硅原料沿着锥形下料口落在锥形底托上，然后再沿着锥形底托向下散开并最终落入下方的石英坩埚内。
7.优选地，所述的锥形下料口内壁的倾角为60-90
°
；所述的锥形底托外壁的倾角为
60-120
°
。
8.具体地，所述的提升机构包括长连杆、锥形底托和t型螺母；所述的t型螺母为一对，分别通过螺纹套接在长连杆的两端部；所述锥形底托中心留有贯穿通孔，锥形底托套接在长连杆底端，并通过贯穿在其中心通孔内的t型螺母进行固定。
9.具体地，所述的底部支撑机构包括底盘、角接触单列球轴承和底托支撑柱；所述的底盘上端开口，并能够容纳所述的储料腔；所述的角接触单列球轴承可转动地安装在底盘的中心；所述底托支撑柱底部安装在角接触单列球轴承上，顶部用于承接所述的锥形底托。
10.进一步地，所述的底托支撑柱顶部设有用于承接所述锥形底托的第一凹槽，底部设有用于卡入角接触单列球轴承的第二凹槽；所述底托支撑柱中心贯穿有支撑柱固定螺杆，所述支撑柱固定螺杆的底端为光滑段，其活动地插接于下方底盘中心的凸台内，从而使得支撑柱固定螺杆与底托支撑柱能够一同在角接触单列球轴承上转动。
11.具体地，所述的中部支撑机构包括中部导向盘、中部支撑盘、延伸螺杆和支撑盘支柱；所述的中部导向盘内侧设有一组卡瓣，所述卡瓣与储料腔中部法兰对齐，并通过纵向贯穿的延伸螺杆连接；所述中部支撑盘套接在储料腔的外壁，并位于中部导向盘下方，通过一组纵向贯穿的延伸螺杆与中部导向盘连接；所述支撑盘支柱套接在延伸螺杆上，并能够根据中部导向盘、中部支撑盘距离增减相应的数量；所述延伸螺杆自下而上依次穿过中部支撑盘、支撑盘支柱、储料腔中部法兰、中部导向盘后，通过紧固螺母固定；所述中部支撑盘上设有上下镂空的导流槽，所述中部导向盘与储料腔外壁之间留有导流缝隙。
12.具体地，所述的引导机构包括防尘盖、导向板和导向板防脱螺母；所述防尘盖盖合在储料腔的顶部，其中心设有圆形沉孔，沿着圆形沉孔外围环向设置有一组t型插槽，所述圆形沉孔中心留有用于提升机构穿过的纵向贯穿孔；所述导向板为直角三角形片状结构，其底部直角边底部设有与t型插槽配合的插接块，一组导向板分别通过其底部的插接块安装在防尘盖上，并通过螺纹旋接在圆形沉孔内的导向板防脱螺母实现固定。
13.进一步地，该单晶炉用颗粒硅加料装置还包括顶部保护结构；所述顶部保护结构包括储料腔保护盖和保护盖固定螺杆；所述储料腔保护盖盖合在储料腔的顶部进料口处，其下边沿通过一组保护盖固定螺杆与储料腔的上部法兰连接固定；所述储料腔保护盖的中部设有一横梁，所述的横梁两侧留有用于加料的一对半圆形加料口，横梁的中心留有用于提升机构穿过的纵向贯穿孔；所述储料腔保护盖的外圈环向设置有一组限位台阶，所述防尘盖的外圈环向对应设置一组限位凹槽，防尘盖盖合在储料腔保护盖上方，且限位凹槽卡接在对应的限位台阶上。
14.更进一步地，本发明还提供上述加料装置用于颗粒硅二次加料的方法，包括如下步骤：
15.s1：将底部支撑机构安装固定在运输车上，然后将储料腔、中部支撑机构、引导机构和提升机构依次安装，并整体放置在底部支撑机构上；
16.s2：将储料腔顶部的引导机构先取下，向储料腔内装入颗粒硅原料；此时，提升机构在底部支撑机构托举下，与储料腔的下料口卡紧，阻断颗粒硅落料；
17.s3：当颗粒硅装满后，安装好引导机构，将储料腔在底部支撑机构上转动，以检查和清理整个装置；
18.s4：通过运输车将整个装置运输至待加料炉台，将提升机构顶部连接至单晶炉副
室提升机，利用提升机与提升机构配合，从而吊起装有颗粒硅的整个加料装置；
19.s5：缓慢将整个加料装置提升进入单晶炉副室，利用引导机构避免储料腔与副室下沿产生磕碰，当加料装置上半部分进入副室后，利用中部支撑机构进行引导，避免储料腔与副室内部磕碰；
20.s6：待加料装置整体进入单晶炉副室内并进行副室净化后，随即开始下降该加料装置，副室顶部通入氩气，利用中部支撑机构的引流结构，避免氩气反流造成的炉体内壁挂灰问题；
21.s7：待加料装置下降至合适高度时，中部支撑机构接触单晶炉主室上方喉口台阶无法继续下降，即完成下料的准备工作；
22.s8：下放提升机构，此时提升机构底部与下料口分离，储料腔的底部锥形下料口打开，储料腔内的颗粒硅原料沿着锥形下料口落在提升机构底部，然后再沿着提升机构底部向下散开并最终落入下方的石英坩埚内。
23.有益效果：
24.(1)本发明加料装置储料腔隔绝金属，原料接触部件完全包裹石英及聚四氟乙烯耐高温材料，避免原料污染。储料腔下料口内部环形设置沙漏型锥形下料口，与底托上部锥形面完全吻合，形成锥面与锥面的严密配合，可有效避免小颗粒状的颗粒硅沿着缝隙漏出。提升机构底托采用锥形接触面，改变底托受力方向，提升寿命，避免焖炉事故。
25.(2)本发明储料腔底部支撑机构兼容支撑储料腔中部提升机构及旋转功能，可托举整个加料装置360度旋转，便有对颗粒硅加料装置进行360度检查及清理，避免该装置外围部件松动掉落及硅粉附着无法及时清理。
26.(3)本发明储料腔头部引导机构及中部导向盘双引导装置避免与副室下沿产生磕碰造成该装置的损坏，提升颗粒硅加料装置使用寿命。采用双重设计抑制硅粉挥发：头部防尘盖，沙漏型下料口结合石英罩改变下料路径，减小原料散落面积，减少原料中硅粉挥发。
27.(4)本发明中部支撑机构设置氩气通道，保证氩气顺利通过，避免炉台反气异常，减少氩气用量。
28.(5)本发明加料过程中，可随时通过提升及下降储料腔中部提升机构精准控制下料速度，避免埋锥现象造成的金属污染事故。沙漏型下料口结合锥形底托改变下料路径，原料进入石英坩埚堆积形状发生变化，原料散落面积减小集中度显著提高，原料中心厚度明显增加，避免中心原料提前熔化，彻底解决冒泡溅硅异常。
附图说明
29.下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
30.图1是该加料装置的整体结构立体图。
31.图2是该加料装置的纵向剖面图。
32.图3是储料腔底部下料口结构示意图。
33.图4是提升机构的整体结构示意图。
34.图5是底部支撑机构的整体结构示意图。
35.图6是底盘结构示意图。
36.图7是底托支撑柱结构示意图。
37.图8是中部支撑机构的整体结构示意图。
38.图9是引导机构的整体结构示意图。
39.图10是防尘盖结构示意图。
40.图11是导向板结构示意图。
41.图12是顶部保护结构与引导机构的安装示意图。
42.图13是储料腔保护盖的结构示意图。
43.图14是该加料装置的工作状态图。
44.图15是该加料装置的加料效果图。
45.图16是传统加料装置的加料效果图。
46.其中，各附图标记分别代表：
47.10-储料腔；101-锥形下料口；20-提升机构；201-锥形底托；202-长连杆；203-t型螺母；30-底部支撑机构；301-底盘；302-角接触单列球轴承；303-底托支撑柱；304-第一凹槽；305-第二凹槽；306-支撑柱固定螺杆；40-中部支撑机构；401-中部导向盘；402-中部支撑盘；403-延伸螺杆；404-支撑盘支柱；405-卡瓣；406-紧固螺母；407-导流槽；50-引导机构；501-防尘盖；502-导向板；503-导向板防脱螺母；504-圆形沉孔；505-t型插槽；506-插接块；507-限位凹槽；60-顶部保护结构；601-储料腔保护盖；602-保护盖固定螺杆；603-横梁；604-半圆形加料口；605-限位台阶；70-单晶炉副室；80-单晶炉主室；801-喉口台阶；90-石英坩埚。
具体实施方式
48.根据下述实施例，可以更好地理解本发明。
49.结合图1与图2，本发明单晶炉用颗粒硅加料装置，包括储料腔10、提升机构20、底部支撑机构30、中部支撑机构40以及引导机构50；所述的提升机构20贯穿地设置在储料腔10内部，并能够在储料腔10内上下活动；当提升机构20上提时，其底部与储料腔10的下料口卡紧，并能够带动储料腔10一同提升移动；当提升机构20下放使得底部与储料腔10的下料口分离时，储料腔10内的硅料从下料口落入下方石英坩埚内；所述的提升机构20底部承压在所述的底部支撑机构30上方；所述的中部支撑机构40设置在储料腔10的中部侧壁上；所述的引导机构50设置在储料腔10的顶部，用于对提升机构20侧向移动限位。
50.储料腔10为一空心的石英圆管，管长2400mm，顶部和中部具有环形法兰结构，内部用于存放颗粒硅原料。
51.结合图3所示，所述储料腔10的下端设置有自上而下逐渐缩小的锥形下料口101；所述提升机构20的底部设有自上而下逐渐增加的锥形底托201，所述锥形底托201与所述锥形下料口101适配；当锥形底托201向下与锥形下料口101分离时，储料腔10内的颗粒硅原料沿着锥形下料口落在锥形底托201上，然后再沿着锥形底托201向下散开并最终落入下方的石英坩埚内。
52.由于储料腔10采用异形结构设计，下口内部环形设置沙漏型锥形下料口，该下料口锥形结构与锥形底托201上部锥形面完全吻合，形成锥面与锥面的严密配合，可有效避免小颗粒状的颗粒硅沿着缝隙漏出。同时该锥面与锥面的配合方式将有效提升锥形底托201
的使用寿命，避免焖炉事故。传统锥形底托201仅受到垂直向下的压力，由于重量较大极易损坏，一旦在加料时锥形底托201损坏，易发生焖炉事故。本发明所采用的锥面与锥面配合直接改变锥形底托201受力方向，整体受力垂直于锥面环形指向锥形底托201中心，锥形底托201受到的垂直向下的分解力将会大幅度下降。
53.为了减缓原料下降速度，但不对会原料下降产生影响，不会出现卡料异常，所述的锥形下料口101内壁的倾角为60
°
；所述的锥形底托201外壁的倾角为60
°
。
54.结合图4，提升机构20包括长连杆202、锥形底托201和t型螺母203；所述的t型螺母203为一对，分别通过螺纹套接在长连杆202的两端部；所述锥形底托201中心留有贯穿通孔，锥形底托201套接在长连杆202底端，并通过贯穿在其中心通孔内的t型螺母203进行固定。长连杆202为耐高温不锈钢，外围可以采用聚四氟乙烯材质包裹，进入储料腔10内部的颗粒硅可以完全避免与金属接触，防止原料污染。
55.结合图5至图7，底部支撑机构30包括底盘301、角接触单列球轴承302和底托支撑柱303；所述的底盘301上端开口，并能够容纳所述的储料腔10；所述的角接触单列球轴承302可转动地安装在底盘301的中心；所述底托支撑柱303底部安装在角接触单列球轴承302上，顶部用于承接所述的锥形底托201。
56.底托支撑柱303顶部设有用于承接所述锥形底托201的第一凹槽304，底部设有用于卡入角接触单列球轴承302的第二凹槽305；所述底托支撑柱303中心贯穿有支撑柱固定螺杆306，所述支撑柱固定螺杆306的底端为光滑段，其活动地插接于下方底盘301中心的凸台内，从而使得支撑柱固定螺杆306与底托支撑柱303能够一同在角接触单列球轴承302上转动。可托举整个加料装置360度旋转，便于对颗粒硅加料装置进行360度检查及清理，避免该装置外围部件松动掉落及硅粉附着无法及时清理的情况发生。
57.底盘301上设置有一组螺栓孔，能够将整个底部支撑机构30通过螺栓固定在运输车上。然后将储料腔10、提升机构20依次安装在底部支撑机构30上，通过运输车送至加料工位。
58.结合图8所示，中部支撑机构40包括中部导向盘401、中部支撑盘402、延伸螺杆403和支撑盘支柱404；所述的中部导向盘401内侧设有一组卡瓣405，所述卡瓣405与储料腔10中部法兰对齐，并通过纵向贯穿的延伸螺杆403连接；所述中部支撑盘402套接在储料腔10的外壁，并位于中部导向盘401下方，通过一组纵向贯穿的延伸螺杆403与中部导向盘401连接；所述支撑盘支柱404套接在延伸螺杆403上，并能够根据中部导向盘401、中部支撑盘402距离增减相应的数量；所述延伸螺杆403自下而上依次穿过中部支撑盘402、支撑盘支柱404、储料腔10中部法兰、中部导向盘401后，通过紧固螺母406固定；所述中部支撑盘402上设有上下镂空的导流槽，所述中部导向盘401与储料腔10外壁之间留有导流缝隙。可保证氩气顺利通过，避免炉台反气异常，减少氩气用量。
59.结合图9至图11，引导机构50包括防尘盖501、导向板502和导向板防脱螺母503；所述防尘盖501盖合在储料腔10的顶部，其中心设有圆形沉孔504，沿着圆形沉孔504外围环向设置有一组t型插槽505，所述圆形沉孔504中心留有用于提升机构20穿过的纵向贯穿孔；所述导向板502为直角三角形片状结构，其底部直角边底部设有与t型插槽505配合的插接块506，一组导向板502分别通过其底部的插接块506安装在防尘盖501上，并通过螺纹旋接在圆形沉孔504内的导向板防脱螺母503实现固定。
60.引导机构50的组装方法如下：防尘盖501带有四个均布t型插槽505的面朝上放置，将导向板502下端带有工字型的插接块506依次卡入防尘盖501四个t型插槽505内，待全部安装完毕后将导向板防脱螺母503拧入防尘盖501上端面中心圆形沉孔504内，此时导向板502将无法取出，使得防尘盖501、导向板502和导向板防脱螺母503形成组合体。
61.结合图12与图13，该单晶炉用颗粒硅加料装置还包括顶部保护结构60；所述顶部保护结构60包括储料腔保护盖601和保护盖固定螺杆602；所述储料腔保护盖601盖合在储料腔10的顶部进料口处，其下边沿通过一组保护盖固定螺杆602与储料腔10的上部法兰连接固定；所述储料腔保护盖601的中部设有一横梁603，所述的横梁603两侧留有用于加料的一对半圆形加料口604，横梁603的中心留有用于提升机构20穿过的纵向贯穿孔；所述储料腔保护盖601的外圈环向设置有一组限位台阶605，所述防尘盖501的外圈环向对应设置一组限位凹槽507，防尘盖501盖合在储料腔保护盖601上方，且限位凹槽507卡接在对应的限位台阶605上。
62.组装时，将储料腔保护盖601直接套装于储料腔10顶端，使用保护盖固定螺杆602将储料腔保护盖601下边沿与储料腔10的上部法兰固定即可，对储料腔10进行有效的保护。随后，将防尘盖501盖合在储料腔保护盖601上，限位凹槽507卡入限位台阶605上，从而限制防尘盖501环向转动。
63.导向板502可配置多个，总体形成锥形结构便于引导整个装置进入副室，避免磕碰副室下沿，为了避免导向板502脱落设置导向板防脱螺母503，导向板防脱螺母503拧入防尘盖501中心螺纹沉孔，有效封堵t型槽入口，防止导向板防脱螺母503脱落，该引导机构的安全性得到有效的保证。同时该引导机构兼容抑制硅粉挥发功能，防尘盖501罩于储料腔保护盖601上方，对该将颗粒硅加料装置上端进行有效且严密的封堵。避免了后续加料过程中，硅粉由储料腔10上端口挥发出来，影响炉台成晶。
64.结合图14所示，上述加料装置用于颗粒硅二次加料的方法，包括如下步骤：
65.s1：将底部支撑机构30安装固定在运输车上，然后将储料腔10、中部支撑机构40、引导机构50和提升机构20依次安装，并整体放置在底部支撑机构30上；
66.s2：将储料腔10顶部的引导机构50先取下，向储料腔10内装入颗粒硅原料；此时，提升机构20在底部支撑机构30托举下，与储料腔10的下料口卡紧，阻断颗粒硅落料；
67.s3：当颗粒硅装满后，安装好引导机构50，将储料腔10在底部支撑机构30上转动，以检查和清理整个装置；
68.s4：通过运输车将整个装置运输至待加料炉台，将提升机构20顶部连接至单晶炉副室提升机，利用提升机与提升机构20配合，从而吊起装有颗粒硅的整个加料装置；
69.s5：缓慢将整个加料装置提升进入单晶炉副室70，利用引导机构50避免储料腔10与副室下沿产生磕碰，当加料装置上半部分进入副室后，利用中部支撑机构40进行引导，避免储料腔10与副室内部磕碰；
70.s6：待加料装置整体进入单晶炉副室内并进行副室净化后，随即开始下降该加料装置，副室顶部通入氩气，利用中部支撑机构40的引流结构，避免氩气反流造成的炉体内壁挂灰问题；
71.s7：待加料装置下降至合适高度时，中部支撑机构40接触单晶炉主室80上方喉口台阶801无法继续下降，即完成下料的准备工作；
72.s8：下放提升机构20，此时提升机构20底部与下料口分离，储料腔10的底部锥形下料口打开，储料腔10内的颗粒硅原料沿着锥形下料口落在提升机构20底部，然后再沿着提升机构20底部向下散开并最终落入下方的石英坩埚90内。
73.结合图15与图16，传统加料装置硅料流经路径，料块垂直下降后沿底托环形散布，料块下降速度快，难以控制加料速度，易出现埋锥现象造成金属污染。且原料散落区域面积大，硅粉易挥发，原料下降后形成火山口形状(图16)，原料散落区域直径d1，中心高度h1。本发明原料流经路径(如图15)，原料垂直下降至锥形下料口101处，该环形收口为内置沙漏型收口，可有效减缓原料下降速度，但不对会原料下降产生影响，不会出现卡料异常。当原料经过收口后受到锥形下料口101环形外壁阻挡，仍会垂直下降，可随时通过提升及下降储料腔内的提升机构20精准控制下料速度，避免埋锥现象造成的金属污染事故。进入到石英坩埚90内的原料集中度较高，硅粉挥发较小。原料下降后散落区域直径d2，中心高度h2。d1是d2的两倍以上，h1是h2的两倍以上。正是由于本发明的特殊设计，改变原料流经路径，原料进入石英坩埚堆积形状发生变化，散落面积显著减小，硅粉挥发减小，原料中心厚度明显增加，传统加料方式在底托下方所形成的无料区域中心深凹坑，提前熔化，冒泡溅硅将会彻底解决。
74.本发明提供了一种单晶炉用颗粒硅加料装置及方法的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

技术特征：
1.一种单晶炉用颗粒硅加料装置，其特征在于，包括储料腔(10)、提升机构(20)、底部支撑机构(30)、中部支撑机构(40)以及引导机构(50)；所述的提升机构(20)贯穿地设置在储料腔(10)内部，并能够在储料腔(10)内上下活动；当提升机构(20)上提时，其底部与储料腔(10)的下料口卡紧，并能够带动储料腔(10)一同提升移动；当提升机构(20)下放使得底部与储料腔(10)的下料口分离时，储料腔(10)内的硅料从下料口落入下方石英坩埚内；所述的提升机构(20)底部承压在所述的底部支撑机构(30)上方；所述的中部支撑机构(40)设置在储料腔(10)的中部侧壁上；所述的引导机构(50)设置在储料腔(10)的顶部，用于对提升机构(20)侧向移动限位。2.根据权利要求1所述的单晶炉用颗粒硅加料装置，其特征在于，所述的储料腔(10)为一空心的圆管，内部用于存放颗粒硅原料；所述储料腔(10)的下端设置有自上而下逐渐缩小的锥形下料口(101)；所述提升机构(20)的底部设有自上而下逐渐增加的锥形底托(201)，所述锥形底托(201)与所述锥形下料口(101)适配；当锥形底托(201)向下与锥形下料口(101)分离时，储料腔(10)内的颗粒硅原料沿着锥形下料口落在锥形底托(201)上，然后再沿着锥形底托(201)向下散开并最终落入下方的石英坩埚内。3.根据权利要求2所述的单晶炉用颗粒硅加料装置，其特征在于，所述的锥形下料口(101)内壁的倾角为60-90
°
；所述的锥形底托(201)外壁的倾角为60-120
°
。4.根据权利要求2所述的单晶炉用颗粒硅加料装置，其特征在于，所述的提升机构(20)包括长连杆(202)、锥形底托(201)和t型螺母(203)；所述的t型螺母(203)为一对，分别通过螺纹套接在长连杆(202)的两端部；所述锥形底托(201)中心留有贯穿通孔，锥形底托(201)套接在长连杆(202)底端，并通过贯穿在其中心通孔内的t型螺母(203)进行固定。5.根据权利要求1所述的单晶炉用颗粒硅加料装置，其特征在于，所述的底部支撑机构(30)包括底盘(301)、角接触单列球轴承(302)和底托支撑柱(303)；所述的底盘(301)上端开口，并能够容纳所述的储料腔(10)；所述的角接触单列球轴承(302)可转动地安装在底盘(301)的中心；所述底托支撑柱(303)底部安装在角接触单列球轴承(302)上，顶部用于承接所述的锥形底托(201)。6.根据权利要求5所述的单晶炉用颗粒硅加料装置，其特征在于，所述的底托支撑柱(303)顶部设有用于承接所述锥形底托(201)的第一凹槽(304)，底部设有用于卡入角接触单列球轴承(302)的第二凹槽(305)；所述底托支撑柱(303)中心贯穿有支撑柱固定螺杆(306)，所述支撑柱固定螺杆(306)的底端为光滑段，其活动地插接于下方底盘(301)中心的凸台内，从而使得支撑柱固定螺杆(306)与底托支撑柱(303)能够一同在角接触单列球轴承(302)上转动。7.根据权利要求1所述的单晶炉用颗粒硅加料装置，其特征在于，所述的中部支撑机构(40)包括中部导向盘(401)、中部支撑盘(402)、延伸螺杆(403)和支撑盘支柱(404)；所述的中部导向盘(401)内侧设有一组卡瓣(405)，所述卡瓣(405)与储料腔(10)中部法兰对齐，并通过纵向贯穿的延伸螺杆(403)连接；所述中部支撑盘(402)套接在储料腔(10)的外壁，并位于中部导向盘(401)下方，通过一组纵向贯穿的延伸螺杆(403)与中部导向盘(401)连接；所述支撑盘支柱(404)套接在延伸螺杆(403)上，并能够根据中部导向盘(401)、中部支撑盘(402)距离增减相应的数量；所述延伸螺杆(403)自下而上依次穿过中部支撑盘(402)、支撑盘支柱(404)、储料腔(10)中部法兰、中部导向盘(401)后，通过紧固螺母(406)固定；所述中
部支撑盘(402)上设有上下镂空的导流槽(407)，所述中部导向盘(401)与储料腔(10)外壁之间留有导流缝隙。8.根据权利要求1所述的单晶炉用颗粒硅加料装置，其特征在于，所述的引导机构(50)包括防尘盖(501)、导向板(502)和导向板防脱螺母(503)；所述防尘盖(501)盖合在储料腔(10)的顶部，其中心设有圆形沉孔(504)，沿着圆形沉孔(504)外围环向设置有一组t型插槽(505)，所述圆形沉孔(504)中心留有用于提升机构(20)穿过的纵向贯穿孔；所述导向板(502)为直角三角形片状结构，其底部直角边底部设有与t型插槽(505)配合的插接块(506)，一组导向板(502)分别通过其底部的插接块(506)安装在防尘盖(501)上，并通过螺纹旋接在圆形沉孔(504)内的导向板防脱螺母(503)实现固定。9.根据权利要求8所述的单晶炉用颗粒硅加料装置，其特征在于，还包括顶部保护结构(60)；所述顶部保护结构(60)包括储料腔保护盖(601)和保护盖固定螺杆(602)；所述储料腔保护盖(601)盖合在储料腔(10)的顶部进料口处，其下边沿通过一组保护盖固定螺杆(602)与储料腔(10)的上部法兰连接固定；所述储料腔保护盖(601)的中部设有一横梁(603)，所述的横梁(603)两侧留有用于加料的一对半圆形加料口(604)，横梁(603)的中心留有用于提升机构(20)穿过的纵向贯穿孔；所述储料腔保护盖(601)的外圈环向设置有一组限位台阶(605)，所述防尘盖(501)的外圈环向对应设置一组限位凹槽(507)，防尘盖(501)盖合在储料腔保护盖(601)上方，且限位凹槽(507)卡接在对应的限位台阶(605)上。10.权利要求1所述加料装置用于颗粒硅二次加料的方法，其特征在于，包括如下步骤：s1：将底部支撑机构(30)安装固定在运输车上，然后将储料腔(10)、中部支撑机构(40)、引导机构(50)和提升机构(20)依次安装，并整体放置在底部支撑机构(30)上；s2：将储料腔(10)顶部的引导机构(50)先取下，向储料腔(10)内装入颗粒硅原料；此时，提升机构(20)在底部支撑机构(30)托举下，与储料腔(10)的下料口卡紧，阻断颗粒硅落料；s3：当颗粒硅装满后，安装好引导机构(50)，将储料腔(10)在底部支撑机构(30)上转动，以检查和清理整个装置；s4：通过运输车将整个装置运输至待加料炉台，将提升机构(20)顶部连接至单晶炉副室提升机，利用提升机与提升机构(20)配合，从而吊起装有颗粒硅的整个加料装置；s5：缓慢将整个加料装置提升进入单晶炉副室，利用引导机构(50)避免储料腔(10)与副室下沿产生磕碰，当加料装置上半部分进入副室后，利用中部支撑机构(40)进行引导，避免储料腔(10)与副室内部磕碰；s6：待加料装置整体进入单晶炉副室内并进行副室净化后，随即开始下降该加料装置，副室顶部通入氩气，利用中部支撑机构(40)的引流结构，避免氩气反流造成的炉体内壁挂灰问题；s7：待加料装置下降至合适高度时，中部支撑机构(40)接触单晶炉主室上方喉口台阶无法继续下降，即完成下料的准备工作；s8：下放提升机构(20)，此时提升机构(20)底部与下料口分离，储料腔(10)的底部锥形下料口打开，储料腔(10)内的颗粒硅原料沿着锥形下料口落在提升机构(20)底部，然后再沿着提升机构(20)底部向下散开并最终落入下方的石英坩埚内。

技术总结
本发明公开了一种单晶炉用颗粒硅加料装置及方法，包括储料腔、提升机构、底部支撑机构、中部支撑机构以及引导机构；所述的提升机构贯穿地设置在储料腔内部，并能够在储料腔内上下活动；当提升机构上提时，其底部与储料腔的下料口卡紧，并能够带动储料腔一同提升移动；当提升机构下放使得底部与储料腔的下料口分离时，储料腔内的硅料从下料口落入下方石英坩埚内；所述的提升机构底部承压在所述的底部支撑机构上方；所述的中部支撑机构设置在储料腔的中部侧壁上；所述的引导机构设置在储料腔的顶部，用于对提升机构侧向移动限位。该装置可随时通过提升及下降储料腔中部提升机构精准控制下料速度，避免埋锥现象造成的金属污染事故。事故。事故。


技术研发人员：郑伟扬 王思锋 李凡东 李莎
受保护的技术使用者：宁夏协鑫光伏科技有限公司
技术研发日：2023.08.15
技术公布日：2023/9/22