專利名稱：多晶硅還原爐及其噴嘴的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及多晶硅生產領域，特別是涉及一種多晶硅還原爐用噴嘴和具有該噴嘴的多晶硅還原爐。
背景技術：
在西門子法生產多晶硅的還原爐中，通常將一定配比的三氯氫硅(S IHCl3)和氫氣(H2)混合氣從底部進氣口噴入，在還原爐內發(fā)生氣相還原反應，反應生成的硅(S i)直接沉積在爐內的硅芯表面，隨著反應的持續(xù)進行，硅棒不斷生長最終達到產品要求。其中，從底部進入的工藝氣體在還原爐內的分布，對多晶硅棒的生長質量具有重要影響。由于底部進氣口的尺寸通常遠小于還原爐的幾何尺寸，從底部進入的冷工藝氣體在擴散中速度不斷減小，使得在還原爐上部氣體無法有效更新，從而使得上部硅棒表面溫度過高，容易發(fā)生表面融化產生“玉米棒”現象。且在還原爐下部工藝氣體的噴射氣流過于集中，使部分硅棒產生一定生長斜度，硅棒總體粗細不均，容易發(fā)生倒棒，不易于生產控制且不利于多晶硅質量的提高。

發(fā)明內容
本發(fā)明旨在至少解決上述技術問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種可以增加工藝氣體流速且可以使工藝氣體分布均勻的多晶硅還原爐用噴嘴。本發(fā)明的另一目的在于提出一種具有上述噴嘴的多晶硅還原爐。根據本發(fā)明實施例的多晶硅還原爐用噴嘴包括基座，所述基座內形成有第一進氣腔；引流部，所述引流部與所述基座的上端相連且所述引流部內形成有第二進氣腔，所述第二進氣腔與所述第一進氣腔相連通且所述第二進氣腔的橫截面積小于所述第一進氣腔的橫截面積；和導流部，所述導流部與所述引流部的上端相連且所述引流部內形成有位于中部的中央噴孔和環(huán)繞所述中央噴孔且沿圓周方向均勻分布的多個側噴孔，所述中央噴孔和所述多個側噴孔與所述第二進氣腔相連通。根據本發(fā)明實施例的多晶硅還原爐用噴嘴，所述第二進氣腔的橫截面積小于所述第一進氣腔的橫截面積，當工藝氣體進入所述噴嘴后，工藝氣體的流速在所述引流部得到一定程度的增加。隨后，工藝氣體進入所述導流部，以一定的比例分別進入所述中央噴孔和側噴孔，由于所述中央噴孔和側噴孔的總橫截面積小于所述引流部的第二進氣腔，工藝氣體的流速進一步得到增加。工藝氣體在離開所述噴嘴后，被分為中央氣流和側氣流。中央氣流可以較好的到達還原爐頂部，維持還原爐中上部氣體供應；側氣流可以有效地向外側擴張，擴大了進氣氣流的影響區(qū)域，并使得還原爐內部整體流場趨向均勻。由此，根據本發(fā)明實施例的多晶硅還原爐用噴嘴可以增加工藝氣體流速且可以使工藝氣體分布均勻。另外，根據本發(fā)明上述實施例的多晶硅還原爐用噴嘴還可以具有如下附加的技術特征
根據本發(fā)明的一個實施例的多晶硅還原爐用噴嘴，所述中央噴孔的橫截面積大于所述多個側噴孔的每個的橫截面積。由此，可以使中央氣流所占的比例較大，可以更好地維持還原爐中上部的工藝氣體供應。根據本發(fā)明的一個實施例的多晶硅還原爐用噴嘴，所述多個側噴孔的每個的橫截面均為矩形。由此，可以使側氣流向外側擴張的效果好。有利地，根據本發(fā)明的一個實施例的多晶硅還原爐用噴嘴，所述多個側噴孔的每個均為從底部以預定仰角旋轉至頂部的側旋噴孔。由此，可以形成側旋氣流并可以使側旋氣流向外側擴張的效果更好。進一步地，根據本發(fā)明的一個實施例的多晶硅還原爐用噴嘴，所述多個側旋噴孔的內表面的母線為雙曲線、拋物線、橢圓弧線或漸開線。由此，可以便于加工。進一步地，根據本發(fā)明的一個實施例的多晶硅還原爐用噴嘴，所述多個側旋噴孔的數量為4-8個。由此，可以進一步擴大工藝氣體的影響區(qū)域，并可以使還原爐內整體流場進一步趨向均勻。根據本發(fā)明的一個實施例的多晶硅還原爐用噴嘴，所述引流部通過螺紋連接與所述基座的上端相連。由此，可以方便安裝和維護。有利地，根據本發(fā)明的一個實施例的多晶硅還原爐用噴嘴，所述基座的上部內側形成有內螺紋且所述引流部的下部形成有與所述內螺紋相配合的外螺紋。根據本發(fā)明的一個實施例的多晶硅還原爐用噴嘴，所述引流部的上部形成有外喇叭口型的連接錐段，所述導流部配合在所述連接錐段內。由此，可以便于所述導流部與所述引流部的連接。根據本發(fā)明實施例的多晶硅還原爐包括底盤，所述底盤上設有進氣通孔；和根據本發(fā)明上述實施例的噴嘴，所述噴嘴設在所述底盤上且所述噴嘴的第一進氣腔與所述進氣通孔相連通。本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。


本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖1是根據本發(fā)明的一個實施例的多晶硅還原爐用噴嘴的示意圖。
具體實施例方式下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、 “后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，一體地連接，也可以是可拆卸連接；可以是機械連接或電連接，也可以是兩個元件內部的連通；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語的具體含義。下面參考附圖來詳細描述根據本發(fā)明實施例的多晶硅還原爐用噴嘴。如圖1所示，根據本發(fā)明實施例的多晶硅還原爐用噴嘴1，包括，基座10，引流部 20，和導流部30。具體地，基座10內形成有第一進氣腔101。引流部20與基座10的上端相連且引流部20內形成有第二進氣腔201，第二進氣腔201與第一進氣腔101相連通且第二進氣腔201的橫截面積小于第一進氣腔101的橫截面積。導流部30與引流部20的上端相連且引流部30內形成有位于中部的中央噴孔301 和環(huán)繞中央噴孔301且沿圓周方向均勻分布的多個側噴孔302，中央噴孔301和多個側噴孔 302與第二進氣腔201相連通。根據本發(fā)明實施例的多晶硅還原爐用噴嘴1，由于第二進氣腔201的橫截面積小于第一進氣腔101的橫截面積，因此當工藝氣體進入噴嘴1后，工藝氣體的流速在引流部20 得到一定程度的增加。隨后，工藝氣體進入導流部30，以一定的比例分別進入中央噴孔301 和多個側噴孔302，由于中央噴孔301和多個側噴孔302的總橫截面積小于引流部20的第二進氣腔201，工藝氣體的流速進一步得到增加。工藝氣體在離開噴嘴1進入多晶硅還原爐后，被分為中央氣流和側氣流。中央氣流可以較好的到達還原爐頂部，維持還原爐中上部的氣體供應；側氣流可以有效地向還原爐的側壁擴張，擴大了進氣氣流的影響區(qū)域，并使得還原爐內部整體氣流趨向均勻。由此，根據本發(fā)明實施例的多晶硅還原爐用噴嘴可以增加工藝氣體流速且可以使工藝氣體分布均勻。根據本發(fā)明的一個實施例，中央噴孔301的橫截面積大于多個側噴孔302的每個的橫截面積。由此，可以使中央氣流所占的比例較大，可以更好地維持還原爐中上部的工藝氣體供應。根據本發(fā)明的一些實施例，導流部30上的每個側噴孔302的橫截面均為矩形。由此，可以使側氣流向外側擴張的效果好。有利地，根據本發(fā)明的一個示例，導流部30上的每個側噴孔302均為從底部以預定仰角旋轉至頂部的側旋噴孔。由此，可以形成側旋氣流并可以使側旋氣流向外側擴張的效果更好。進一步地，根據本發(fā)明的一個具體示例，所述多個側旋噴孔的內表面的母線為雙曲線、拋物線、橢圓弧線或漸開線。由此，可以便于加工。進一步地，根據本發(fā)明的一些示例，所述多個側旋噴孔的數量為4-8個。由此，可以進一步擴大工藝氣體的影響區(qū)域，并可以使還原爐內整體流場進一步趨向均勻。
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根據本發(fā)明的一個實施例，引流部20通過螺紋連接與基座10的上端相連。由此， 可以方便安裝和維護。有利地，根據本發(fā)明的一些實施例，基座10的上部內側形成有內螺紋且引流部20 的下部形成有與所述內螺紋相配合的外螺紋。由此，可以便于引流部20與基座10通過螺紋連接。根據本發(fā)明的一個實施例，引流部20的上部形成有外喇叭口型的連接錐段，導流部30配合在所述連接錐段內。由此，可以便于導流部30與引流部20的連接。下面描述根據本發(fā)明實施例的多晶硅還原爐。根據本發(fā)明實施例的多晶硅還原爐包括底盤4和根據本發(fā)明上述實施例的噴嘴 1。具體地，底盤4上設有進氣通孔40。噴嘴1設在底盤4上且噴嘴1的第一進氣腔101與進氣通孔40相連通。根據本發(fā)明實施例的多晶硅還原爐在生產時，工藝氣體從還原爐底盤4的進氣通孔40首先進入噴嘴1。由于第二進氣腔201的橫截面積小于第一進氣腔101的橫截面積， 氣體在引流段20的流速有一定地增大。氣體隨后進入上部的導流段30后，以一定的比例分別進入中央噴孔301和側旋噴孔302，由于中央噴孔301和側旋噴孔302的總橫截面積小于第二進氣腔201的橫截面積，氣體得到進一步加速。通過噴嘴1后工藝氣體的速度可以增加到原來的200-400%。氣體在離開噴嘴1后，被分為中央氣流和側旋氣流，中央氣流的氣速和所占氣量比例較大，可以較好的到達還原爐頂部，維持還原爐中上部氣體供應。側旋氣流可以有效地向還原爐的側壁處擴張，擴大了進氣氣流的影響區(qū)域，并使得還原爐內部整體氣流流場趨向均勻。通過現場使用證明，噴嘴1可以有效地改善多晶硅棒表面質量，并控制硅棒主體的粗細變化在10%以內。在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。盡管已經示出和描述了本發(fā)明的實施例，本領域的普通技術人員可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權利要求及其等同物限定。
權利要求
1.一種多晶硅還原爐用噴嘴，其特征在于，所述多晶硅還原爐用噴嘴包括基座，所述基座內形成有第一進氣腔；引流部，所述引流部與所述基座的上端相連且所述引流部內形成有第二進氣腔，所述第二進氣腔與所述第一進氣腔相連通且所述第二進氣腔的橫截面積小于所述第一進氣腔的橫截面積；和導流部，所述導流部與所述引流部的上端相連且所述引流部內形成有位于中部的中央噴孔和環(huán)繞所述中央噴孔且沿圓周方向均勻分布的多個側噴孔，所述中央噴孔和所述多個側噴孔與所述第二進氣腔相連通。
2.根據權利要求1所述的多晶硅還原爐用噴嘴，其特征在于，所述中央噴孔的橫截面積大于所述多個側噴孔的每個的橫截面積。
3.根據權利要求1所述的多晶硅還原爐用噴嘴，其特征在于，所述多個側噴孔的每個的橫截面均為矩形。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的多晶硅還原爐用噴嘴，其特征在于，所述多個側噴孔的每個均為從底部以預定仰角旋轉至頂部的側旋噴孔。
5.根據權利要求4所述的多晶硅還原爐用噴嘴，其特征在于，所述多個側旋噴孔的內表面的母線為雙曲線、拋物線、橢圓弧線或漸開線。
6.根據權利要求5所述的多晶硅還原爐用噴嘴，其特征在于，所述多個側旋噴孔的數量為4-8個。
7.根據權利要求1所述的多晶硅還原爐用噴嘴，其特征在于，所述引流部通過螺紋連接與所述基座的上端相連。
8.根據權利要求7所述的多晶硅還原爐用噴嘴，其特征在于，所述基座的上部內側形成有內螺紋且所述引流部的下部形成有與所述內螺紋相配合的外螺紋。
9.根據權利要求1所述的多晶硅還原爐用噴嘴，其特征在于，所述引流部的上部形成有外喇叭口型的連接錐段，所述導流部配合在所述連接錐段內。
10.一種多晶硅還原爐，其特征在于，包括底盤，所述底盤上設有進氣通孔；和噴嘴，所述噴嘴設在所述底盤上且所述噴嘴為根據權利要求1-9中任一項所述的多晶硅還原爐用噴嘴，其中所述第一進氣腔與所述進氣通孔相連通。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多晶硅還原爐用噴嘴，包括基座，所述基座內形成有第一進氣腔；引流部，所述引流部與所述基座的上端相連且所述引流部內形成有第二進氣腔，所述第二進氣腔與所述第一進氣腔相連通且所述第二進氣腔的橫截面積小于所述第一進氣腔的橫截面積；和導流部，所述導流部與所述引流部的上端相連且所述引流部內形成有位于中部的中央噴孔和環(huán)繞所述中央噴孔且沿圓周方向均勻分布的多個側噴孔，所述中央噴孔和所述多個側噴孔與所述第二進氣腔相連通。根據本發(fā)明實施例的多晶硅還原爐用噴嘴可以增加工藝氣體流速且可以使工藝氣體分布均勻。本發(fā)明還公開了一種具有上述噴嘴的多晶硅還原爐。
文檔編號C01B33/035GK102311119SQ201110184279
公開日2012年1月11日 申請日期2011年7月1日 優(yōu)先權日2011年7月1日
發(fā)明者嚴大洲, 姚心, 毋克力, 湯傳斌, 汪紹芬, 肖榮暉 申請人:中國恩菲工程技術有限公司