一种带进料粉碎机构的单晶炉的制作方法

1.本实用新型涉及晶体生长炉技术领域，具体为一种带进料粉碎机构的单晶炉。


背景技术：

2.目前，单晶材料以其优异的声、光、电、磁等功能性能，已快速发展成为一种应用日益广泛的新材料。高性能单晶材料的研发突破大大促进了现代工业发展，在高新技术产业和科学研究等诸多领域具有不可替代的作用。
3.单晶硅在制备的之前为了提高生产效率会对单晶硅进行粉碎，但是市面上现有的粉碎机构和单晶炉是单独存在的，粉碎过后需要人工打开单晶炉炉盖后，利用料筒向坩埚内投入硅粉，由于需要人工投料，因此需要等单晶炉内温度降温到适宜温度后，才能靠近投料，浪费大量的时间，这样很难满足大规模工业化生产的需求。同时粉碎机构体积较大，成本较高。
4.拉制单晶硅时，需要在特制石英坩埚中，将单晶硅远离融化，然后使用籽晶拉制单晶硅晶棒。融化单晶硅时所用温度极高，高温熔化的单晶硅，如果石英坩埚发生破裂或者存在孔洞缺陷，将发生高温硅溶液溢流到拉晶炉内部，因为高温运行，难以快速降低温度，溶液将持续外漏，严重时损坏设备及内部热场材料，造成严重事故，是生产单晶硅最大的安全隐患之一。如果发生熔料泄漏，生产将被迫中断，甚至设备及内部组件也将受到损伤，如果导致设备损坏，发生冷却水泄漏，甚至影响人员安全及厂房安全。


技术实现要素：

5.针对上述存在的技术不足，本实用新型的目的是提供一种带进料粉碎机构的单晶炉，以解决背景技术中提出的问题。
6.为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
7.本实用新型提供一种带进料粉碎机构的单晶炉，包括炉体和炉盖，还包括进料粉碎机构，所述进料粉碎机构安装于所述炉盖上；
8.所述进料粉碎机构包括粉碎室、搅拌主轴、防尘板和导流管，所述粉碎室呈卧式圆筒状，所述粉碎室的一侧上方水平设有进料口，所述进料口通过倾斜设置的滑槽与粉碎室连通，所述进料口与滑槽连接处的上端转动连接防尘板，所述粉碎室的中心处水平设有搅拌主轴，所述搅拌主轴的一端与粉碎室外的电机输出端连接，所述搅拌主轴上圆周均匀设有多个长搅拌叶，所述搅拌主轴在相邻两个长搅拌叶之间固定有短搅拌叶，所述粉碎室内的上半筒壁均匀固定有多个粉碎块，所述粉碎室靠近炉盖的一侧下部开设出料口，所述粉碎室的出料口通过倾斜向下设置的导流管延伸至炉体内坩埚的上方；
9.所述炉体在坩埚的正下方固定有接液槽。
10.优选地，所述进料口的竖截面呈矩形，所述进料口的底板长于其顶板，如此方便放料；所述防尘板形状与大小与进料口相适应，所述防尘板的底部内嵌磁铁一，所述进料口的底板靠近滑槽的一端内嵌有与磁铁一磁性相反的磁铁二，所述粉碎室通过支架固定于炉盖
上，所述防尘板远离粉碎室的一侧固定有挡块，如此限定了防尘板只能朝向粉碎室一侧转动，由于防尘板转动设置，进料时，远离推动防尘板打开，进料后，由于其自身重力作用，防尘板自动归于竖直密封状态，由于磁铁一和磁铁二磁性相反因而相吸，再配合挡块的作用，使得远离在粉碎过程中，细小碎屑和灰尘不能通过进料口冒出，能够起到防尘密封的作用。
11.优选地，所述长搅拌叶的长度为短搅拌叶长度的1.5-3倍；所述短搅拌叶远离搅拌主轴的一侧沿短搅拌叶长度方向形成三角形尖角的切割刃，所述短搅拌叶的两侧面从上到下设有多个切割刀，所述切割刀的截面呈三角形，所述切割刀从切割刃到搅拌主轴方向截面逐渐减小。所述长搅拌叶上也设有切割刃和多个切割刀，所述粉碎块呈三角柱状，粉碎室通过长搅拌叶配合短搅拌叶对物料进行搅拌粉碎，同时转动过程中的物料碰到粉碎室上部的粉碎块，再一次被切割，加快粉碎进程，同时由于粉碎块仅设置在粉碎室的上半部，物料会由于重力自动落下，不会粘连到粉碎块上。
12.优选地，所述接液槽的内径大于坩埚的外径，所述接液槽通过其中心的转杆孔套接在坩埚提升旋转机构的转杆上，所述转杆孔的直径大于坩埚提升旋转机构转杆的直径，如此坩埚提升旋转机构的转杆在转动时，接液槽并不随之转动，所述转杆孔侧壁的高度与接液槽的高度相同。
13.优选地，所述接液槽的内部从外到内依次设有第一旋转通道、第二旋转通道和第三旋转通道，所述第一旋转通道、第二旋转通道和第三旋转通道的高度均呈螺旋下降，且第一旋转通道的最低处与第二旋转通道的最高处相接，第二旋转通道的最低处与第三旋转通道的最高处相接，所述第三旋转通道的最低处的底部开设出液口，所述第三旋转通道的最低处的出液口通过管道与储液桶连通。
14.优选地，所述第三旋转通道的最低处的出液口处设有电磁阀，所述第三旋转通道最低端的侧壁上设有液位传感器，液位传感器可以探测液位高度，当达到一定高度时，电磁阀自动打开出液。通过设置第一旋转通道、第二旋转通道和第三旋转通道，液体旋转流下，一方面避免积液，另一方面通过旋转流动的过程可以降低液体的温度，减少热液对管道的影响。
15.优选地，所述粉碎室的出料口处设有计量电磁阀，所述炉体的外侧安装有控制器，所述控制器与电磁阀、液位传感器、计量电磁阀、进料粉碎机构上的电机、晶体提升旋转机构和坩埚提升旋转机构上的电机电性连接，控制器作为单晶炉的中枢系统全面控制其中的各部件及各机构的运行，所述控制器可以选用现有的plc控制器或者其他具有多种操控功能、可以完成上述控制功能的控制系统。
16.本实用新型的有益效果在于：
17.(1)本实用新型通过炉盖上安装有进料粉碎机构，实现边粉碎边进料，无需额外大型的粉碎机，无需人工打开炉盖，提高生产效率，能够满足大规模工业化生产的需求，同时粉碎机构体积较小，成本低。
18.(2)本实用新型的进料粉碎机构在进料口与滑槽连接处的上端通过销轴转动连接防尘板，防尘板的底部内嵌磁铁一，进料口的底板靠近滑槽的一端内嵌有与磁铁一磁性相反的磁铁二，防尘板远离粉碎室的一侧固定有挡块，如此限定了防尘板只能朝向粉碎室一侧转动，由于防尘板转动设置，进料时，远离推动防尘板打开，进料后，由于其自身重力作用，防尘板自动归于竖直密封状态，由于磁铁一和磁铁二磁性相反因而相吸，再配合挡块的
作用，使得远离在粉碎过程中，细小碎屑和灰尘不能通过进料口冒出，能够起到防尘密封的作用。
19.(3)本实用新型的粉碎室通过长搅拌叶配合短搅拌叶对物料进行搅拌粉碎，长搅拌叶和短搅拌叶上均设有切割刀和切割刃，同时转动过程中的物料碰到粉碎室上部的粉碎块，再一次被切割，加快粉碎进程，同时由于粉碎块仅设置在粉碎室的上半部，物料会由于重力自动落下，不会粘连到粉碎块上。
20.(4)本实用新型炉体在坩埚的正下方固定有接液槽，接液槽的内部从外到内依次设有第一旋转通道、第二旋转通道和第三旋转通道，第一旋转通道、第二旋转通道和第三旋转通道的高度均呈螺旋下降，通过设置第一旋转通道、第二旋转通道和第三旋转通道，液体旋转流下，一方面避免积液，另一方面通过旋转流动的过程可以降低液体的温度，减少热液对管道的影响。当硅液达到一定高度时，电磁阀自动打开出液。可以及时将接液槽内的硅液收集至储液桶内存放及冷却，并且在无泄漏发生的情况下，该装置也不会影响设备的正常使用和运行，不增加额外的生产成本，可以极大提高设备应对溢流风险的能力，减少安全隐患甚至事故的发生。
附图说明
21.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作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本实用新型实施例提供的一种带进料粉碎机构的单晶炉的结构示意图；
23.图2为本实用新型中进料粉碎机构的结构示意图；
24.图3为本实用新型中接液槽的结构示意图；
25.图4为本实用新型中短搅拌叶的局部示意图。
26.附图标记说明：
27.1-炉体、2-炉盖、3-进料粉碎机构、4-坩埚、5-接液槽、6-控制器、7-籽晶轴、8-晶体提升旋转机构、9-坩埚提升旋转机构、31-粉碎室、32-搅拌主轴、33-粉碎块、34-长搅拌叶、35-短搅拌叶、351-切割刀、352-切割刃、36-进料口、37-防尘板、38-导流管、39-支架、371-磁铁一、372-挡块、54-转杆孔、51-第一旋转通道、52-第二旋转通道、53-第三旋转通道、56-管道、13-储液桶、55-电磁阀、57-液位传感器。
具体实施方式
28.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，所描述的实施例仅仅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。
29.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所述的方位或位置关系，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。
30.实施例：
31.如图1-4所述，本实用新型提供了一种带进料粉碎机构的单晶炉，包括炉体1、炉盖2、进料粉碎机构3、坩埚4、籽晶轴7、晶体提升旋转机构8、坩埚提升旋转机构9，所述炉体1内设置有坩埚4，所述坩埚4的底部通过支撑件输出端(图中未画出)与坩埚提升旋转机构9连接，所述炉体1的内壁和所述坩埚4的外周之间设置有加热器(图中未画出)，所述炉体1的顶部中心设有晶体提升旋转机构8，所述晶体提升旋转机构8上固定有籽晶轴7，所述炉盖2上安装有进料粉碎机构3。
32.所述进料粉碎机构3包括粉碎室31、搅拌主轴32、粉碎块33、长搅拌叶34、短搅拌叶35、进料口36、防尘板37、导流管38和支架39，所述粉碎室31呈卧式圆筒状，所述粉碎室31通过支架39固定于炉盖2上，所述粉碎室31远离晶体提升旋转机构8的一侧上方水平设有进料口36，所述进料口36通过倾斜设置的滑槽(图中未标出)与粉碎室31连通，如图2所示，所述进料口36的竖截面呈矩形，所述进料口36的底板长于其顶板，如此方便放料；所述进料口36与滑槽连接处的上端通过销轴转动连接防尘板37，所述防尘板37形状与大小与进料口36相适应，进一步地，所述防尘板37的底部内嵌磁铁一371，所述进料口36的底板靠近滑槽的一端内嵌有与磁铁一371磁性相反的磁铁二(图中未标出)，进一步地，所述防尘板37远离粉碎室31的一侧固定有挡块372，如此限定了防尘板37只能朝向粉碎室31一侧转动，由于防尘板37转动设置，进料时，远离推动防尘板37打开，进料后，由于其自身重力作用，防尘板37自动归于竖直密封状态，由于磁铁一371和磁铁二磁性相反因而相吸，再配合挡块372的作用，使得远离在粉碎过程中，细小碎屑和灰尘不能通过进料口36冒出，能够起到防尘密封的作用。
33.所述粉碎室31的中心处水平设有搅拌主轴32，所述搅拌主轴32的一端与粉碎室31外的电机(图中未画出)输出端连接，所述搅拌主轴32上圆周均匀设有3-6个长搅拌叶34，所述搅拌主轴32在相邻两个长搅拌叶34之间固定有短搅拌叶35，所述长搅拌叶34的长度长于短搅拌叶35，进一步地，所述长搅拌叶34的长度为短搅拌叶35长度的2倍。所述短搅拌叶35远离搅拌主轴32的一侧沿短搅拌叶35长度方向形成三角形尖角的切割刃352，所述短搅拌叶35的两侧面从上到下设有多个切割刀351，如图4所示，所述切割刀351的截面呈三角形，所述切割刀351从切割刃352到搅拌主轴32方向截面逐渐减小。所述长搅拌叶34上也设有切割刃352和多个切割刀351。
34.所述粉碎室31内的上半筒壁均匀固定有多个粉碎块33，相邻所述粉碎块33之间交错布置，所述粉碎块33呈三角柱状，粉碎室31通过长搅拌叶34配合短搅拌叶35对物料进行搅拌粉碎，同时转动过程中的物料碰到粉碎室31上部的粉碎块33，再一次被切割，加快粉碎进程，同时由于粉碎块33仅设置在粉碎室31的上半部，物料会由于重力自动落下，不会粘连到粉碎块33上。所述粉碎室31靠近炉盖2的一侧下部开设出料口(图中未标出)，所述粉碎室31的出料口通过倾斜向下设置的导流管38延伸至炉体1内坩埚4的上方。
35.所述炉体1在坩埚4的正下方固定有接液槽5，所述接液槽5的内径大于坩埚4的外径，所述接液槽5通过其中心的转杆孔54套接在坩埚提升旋转机构9的转杆上，所述转杆孔54的直径大于坩埚提升旋转机构9转杆的直径，如此坩埚提升旋转机构9的转杆在转动时，接液槽5并不随之转动，所述转杆孔54侧壁的高度与接液槽5的高度相同，所述接液槽5的内部从外到内依次设有圆环状的第一旋转通道51、第二旋转通道52和第三旋转通道53，所述
第一旋转通道51、第二旋转通道52和第三旋转通道53的高度均呈螺旋下降，且第一旋转通道51的最低处与第二旋转通道52的最高处相接，第二旋转通道52的最低处与第三旋转通道53的最高处相接，所述第三旋转通道53的最低处的底部开设出液口(图中未标出)，所述第三旋转通道53的最低处的出液口通过管道56与储液桶13连通。所述第三旋转通道53的最低处的出液口处设有电磁阀55，所述第三旋转通道53最低端的侧壁上设有液位传感器57，液位传感器57可以探测液位高度，当达到一定高度时，电磁阀55自动打开出液。通过设置第一旋转通道51、第二旋转通道52和第三旋转通道53，液体旋转流下，一方面避免积液，另一方面通过旋转流动的过程可以降低液体的温度，减少热液对管道的影响。
36.所述粉碎室31的出料口处设有计量电磁阀，所述炉体1的外侧安装有控制器6，所述控制器6与电磁阀55、液位传感器57、计量电磁阀、进料粉碎机构3上的电机、晶体提升旋转机构8和坩埚提升旋转机构9上的电机电性连接，控制器6作为单晶炉的中枢系统全面控制其中的各部件及各机构的运行，所述控制器18可以选用现有的plc控制器或者其他具有多种操控功能、可以完成上述控制功能的控制系统。
37.显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。