專利名稱：單晶爐隔離系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種單晶爐技術(shù)領(lǐng)域的系統(tǒng)，具體是一種單晶爐隔離系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
直拉式單晶爐是一種采用直拉法生產(chǎn)硅單晶棒的設(shè)備。生產(chǎn)時，當(dāng)硅棒拉制成型后，需在上爐筒中冷卻后取出，以避免高溫硅棒暴露于大氣中，影響硅棒質(zhì)量，冷卻時上爐筒需保持真空狀態(tài)。雙上爐筒單晶爐是一種具有兩個上爐筒的直拉式單晶爐。當(dāng)一根硅棒拉制成型并進入冷卻階段時，可將相應(yīng)的上爐筒與主隔離閥脫離并偏置，再將另一上爐筒轉(zhuǎn)至拉晶位置后，繼續(xù)生產(chǎn)，以提高效率。此時，被偏置的上爐筒需保持真空狀態(tài)，直到其內(nèi)部的高溫硅棒完成冷卻過程。為使雙上爐筒單晶爐的上爐筒能在脫離主隔離閥后繼續(xù)保持真空狀態(tài)，需要配置真空隔離閥。目前單晶爐上廣泛使用的隔離閥主要有2種第一種，是豎直隔離閥，其閥板組件可向上作90°翻轉(zhuǎn)，閥板組件至水平位置時為關(guān)閉狀態(tài)，至90°位置時為打開狀態(tài)。但這種隔離閥運用于上爐筒時的缺點是第一，閥板組件向上翻轉(zhuǎn)，容易與晶棒發(fā)生碰撞；第二，豎直隔離閥垂直方向尺寸較大，會大大增加整機高度；第三，現(xiàn)豎直隔離閥采用0型圈密封，在高溫環(huán)境下可能因0型圈軟化而脫落，且每次生產(chǎn)后均需更換0型圈；第四，為確保 0型圈正常工作，需大量冷卻水。第二種是水平隔離閥，其閥板組件可在水平方向移動，以實現(xiàn)開閉.這種隔離閥運用于上爐筒時的缺點是水平方向尺寸過大，無法安裝于空間布局緊湊的雙上爐筒單晶爐。綜上所述，現(xiàn)有隔離閥主要存在工作方式不適合雙上爐筒單晶爐，對工作環(huán)境要求較高，及體積過大等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于克服上述隔離閥的缺陷，從而提供一種單晶爐隔離系統(tǒng)。為達到上述目的，本發(fā)明的單晶爐隔離系統(tǒng)包括密封構(gòu)件、閥板組件、控制開閥裝置和壓緊裝置，其中控制開閥裝置和壓緊裝置均與閥體固定連接，閥板組件與控制開閥裝置活動連接，密封構(gòu)件設(shè)置于閥體內(nèi)且與閥體固定連接。所述的密封構(gòu)件包括帶有中空結(jié)構(gòu)的環(huán)形壓板、支撐環(huán)、壓緊環(huán)和密封片，其中 所述的環(huán)形壓板包括固定段和撐壓段，其中固定段與撐壓段固定連接，固定段與閥體的一個端面固定連接，撐壓段與該端面之間有間隙，支撐環(huán)設(shè)置于撐壓段上，密封片設(shè)置于支撐環(huán)上，壓緊環(huán)設(shè)置于密封片上。所述的密封片為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，該密封片的橫截面為“U”型，該密封片包括壓固段、 密封弧段和卡固段，其中壓固段、密封弧段和卡固段依次串聯(lián)連接，壓固段設(shè)置于支撐環(huán)和壓緊環(huán)之間，壓固段與閥體面接觸且壓固段的端頭不脫離出與閥體的接觸面。所述的密封片的材料為不銹鋼與耐高溫石棉板多層次組合而成。所述的壓固段的長度大于卡固段的長度。所述的支撐環(huán)和壓緊環(huán)的外徑相同，支撐環(huán)的內(nèi)徑小于壓緊環(huán)的內(nèi)徑。所述的支撐環(huán)和壓緊環(huán)的材料均為柔性石墨。所述的環(huán)形壓板的撐壓段的內(nèi)徑與支撐環(huán)的內(nèi)徑相等。所述的閥板組件包括壓固板、頂壓件和冷卻水出入管，其中頂壓件和冷卻水出入管均與壓固板的同一個側(cè)面連接。所述的冷卻水出入管內(nèi)部設(shè)有連通管道。所述的頂壓件為軸對稱圖形，該頂壓件的對稱軸線的延長線穿過圓心，該頂壓件上設(shè)有壓頂面。所述的壓頂面為斜面。所述壓固板包括用于與密封構(gòu)件形成密封結(jié)構(gòu)的封閉板和支撐板，其中支撐板的一個側(cè)面與封閉板固定連接，支撐板的另一個側(cè)面分別與頂壓件和冷卻水出入管固定連接。所述的封閉板為帶有斜面的圓柱體，該封閉板的橫截面分為兩部分，一部分為等腰梯形，另一部分為長方形，封閉板的橫截面的等腰梯形的較長的底邊與長方形的一邊重合。所述的封閉板的橫截面的長方形部分的圓柱體的直徑小于密封構(gòu)件的支撐環(huán)的內(nèi)徑。所述的封閉板的橫截面的等腰梯形部分的斜度能夠使封閉板處于水平位置時，等腰梯形部分的斜面與密封片的密封弧段有相切點，則在周向形成一個相切面。所述的支撐板包括主體部和連接管部，其中主體部的一個側(cè)面與封閉板固定連接，主體部的另一個側(cè)面分別與頂壓件固定連接，連接管部分別與主體部和冷卻水出入管固定連接。所述的主體部為圓柱體，該主體部與封閉板同心。所述的連接管部為軸對稱圖形，該連接管部的對稱軸線的延長線穿過主體部的圓柱體的圓心且與壓頂件的對稱軸線共線。所述的支撐板的厚度為50。所述的控制開閥裝置包括開閥氣缸、轉(zhuǎn)動塊、轉(zhuǎn)軸和限位塊，其中開閥氣缸的缸筒和活塞桿分別與閥體和轉(zhuǎn)動塊活動連接，轉(zhuǎn)動塊和閥體通過轉(zhuǎn)軸串聯(lián)連接，轉(zhuǎn)動塊與轉(zhuǎn)軸固定連接，轉(zhuǎn)軸與閥體活動連接，轉(zhuǎn)軸與閥板組件固定連接，限位塊用于限制轉(zhuǎn)動塊的轉(zhuǎn)動位置且與閥體固定連接。所述的開閥氣缸為SMC的標(biāo)準(zhǔn)型雙作用氣缸。所述的壓緊裝置采用壓緊氣缸，壓緊氣缸與閥體連接，該壓緊氣缸的輸出端設(shè)有壓緊件。所述的壓緊件的緊頂端與閥板組件的頂壓件的壓頂面相適配，該壓緊件的緊頂端用于壓緊處于水平位置的閥板組件，使閥板組件不下落。所述的壓緊件的緊頂端的橫截面為圓弧形。
所述的壓緊氣缸為⑶Q2B系列薄型氣缸。所述的壓緊氣缸能夠?qū)壕o件向前推進至使壓緊件的緊頂端與閥板組件的頂壓件的壓頂面壓緊的位置。當(dāng)打開閥板組件時，啟動壓緊氣缸使其后退，使壓緊件后退，解除壓緊件對閥板組件的壓緊作用；啟動開閥氣缸，使開閥氣缸的活塞桿伸入缸筒中，轉(zhuǎn)動塊帶動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸帶動閥板組件轉(zhuǎn)動，閥板組件向下打開?；钊麠U在缸筒中的運動行程能夠限制轉(zhuǎn)動塊的旋轉(zhuǎn)角度，從而控制轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度，使閥板組件向下打開狀態(tài)的極限位置是向下旋轉(zhuǎn) 90°。限位塊用于限制轉(zhuǎn)動塊的轉(zhuǎn)動位置，即限制了轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的極限角度，使閥板組件向下打開狀態(tài)時的極限位置是向下旋轉(zhuǎn)90°。當(dāng)關(guān)閉閥板組件時，啟動開閥氣缸，使開閥氣缸的活塞桿伸出缸筒中，轉(zhuǎn)動塊帶動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸帶動閥板組件轉(zhuǎn)動，閥板組件向上關(guān)閉，啟動壓緊氣缸使其推進，使壓緊件推進，壓緊件對閥板組件的產(chǎn)生壓緊作用。本發(fā)明通過開閥氣缸控制，使閥板組件能實現(xiàn)水平至向下90°翻轉(zhuǎn)，閥板組件向下翻轉(zhuǎn)確保了隔離閥開閉時不會影響到晶棒。在閥板組件位于水平位置時，通過壓緊裝置通為閥板組件提供足夠的壓緊力，以保證密封效果。本發(fā)明在垂直方向上的尺寸相比豎直隔離閥減小了一半，水平方向尺寸與豎直隔離閥相同，且遠小于水平隔離閥。本發(fā)明采用柔性石墨支撐環(huán)、柔性石墨壓緊環(huán)和“U”型金屬密封片實現(xiàn)閥板組件與閥體的硬密封結(jié)構(gòu)，以取代0型圈密封。用硬密封替代0型圈密封后消除了 0型圈可能因高溫而軟化脫落的不安定因素。且硬密封部件壽命較長，無需頻繁更換。本發(fā)明的硬密封結(jié)構(gòu)能夠耐1500°C以上高溫，故能夠取消閥板冷卻水路，減少密封法蘭處冷卻水流量，大大降低加工成本。


圖1為本發(fā)明的整體示意圖。圖2為圖1剖面圖，其中(a)為閥板組件處于打開狀態(tài)，(b)為閥板組件處于關(guān)閉狀態(tài)。圖3 (a)為圖2 (b)的A處的局部放大圖。圖3(b)為密封片的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為圖2(a)的B處的局部放大圖。圖5為閥板組件的結(jié)構(gòu)示意圖，其中(a)為立體圖，(b)為仰視圖，(C)為主視圖， (d)為俯視圖，(e)為左視圖。圖6為圖5 (d)的C-C剖面視圖。圖7為支撐環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖，其中(a)為俯視圖，(b)為主視圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖以具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)特征作進一步說明。應(yīng)理解，以下實施例僅用于說明本發(fā)明而非用于限定本發(fā)明的范圍。
實施例1如圖1和圖2所示，本發(fā)明的單晶爐隔離系統(tǒng)包括密封構(gòu)件1、閥板組件2、控制開閥裝置3和壓緊裝置4，其中控制開閥裝置3和壓緊裝置4均與閥體5固定連接，閥板組件2與控制開閥裝置3活動連接，密封構(gòu)件1設(shè)置于閥體5內(nèi)且與閥體5固定連接。如圖2、圖3、圖4和圖7所示，所述的密封構(gòu)件1包括帶有中空結(jié)構(gòu)的環(huán)形壓板 11、支撐環(huán)12、壓緊環(huán)13和密封片14，其中所述的環(huán)形壓板11包括固定段111和撐壓段 112，固定段111與撐壓段112固定連接，固定段111與閥體5的一個端面固定連接，撐壓段 112與該端面之間有間隙，支撐環(huán)12設(shè)置于撐壓段112上，密封片14設(shè)置于支撐環(huán)12上， 壓緊環(huán)13設(shè)置于密封片14上。所述的密封片14為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，該密封片14的橫截面為“U”型，該密封片14包括 壓固段141、密封弧段142和卡固段143，其中壓固段141、密封弧段142和卡固段143依次串聯(lián)連接，壓固段141設(shè)置于支撐環(huán)12和壓緊環(huán)13之間，壓固段141與閥體5面接觸且壓固段141的端頭不脫離出與閥體5的接觸面。所述的密封片14的材料為不銹鋼與耐高溫石棉板多層次組合而成。所述的壓固段141的長度大于卡固段143的長度。所述的支撐環(huán)12和壓緊環(huán)13的外徑相同，支撐環(huán)12的內(nèi)徑dl小于壓緊環(huán)13的內(nèi)徑d2。所述的支撐環(huán)12和壓緊環(huán)13的材料均為柔性石墨。所述的環(huán)形壓板11的撐壓段112的內(nèi)徑d3與支撐環(huán)12的內(nèi)徑dl相等。如圖5所示，所述的閥板組件2包括壓固板21、頂壓件22和冷卻水出入管23，其中頂壓件22和冷卻水出入管23均與壓固板21的同一個側(cè)面連接。如圖6所示，所述的冷卻水出入管23內(nèi)部設(shè)有連通管道231。所述的頂壓件22為軸對稱圖形，該頂壓件22的對稱軸線的延長線穿過圓心，該頂壓件22上設(shè)有壓頂面221。所述的壓頂面221為斜面。所述壓固板21包括用于與密封構(gòu)件1形成密封結(jié)構(gòu)的封閉板211和支撐板212， 其中支撐板212的一個側(cè)面與封閉板211固定連接，支撐板212的另一個側(cè)面分別與頂壓件22和冷卻水出入管23固定連接。所述的封閉板211為帶有斜面的圓柱體，該封閉板211的橫截面分為兩部分，一部分為等腰梯形2111，另一部分為長方形2112，封閉板211的橫截面的等腰梯形2111的較長的底邊與長方形2112的一邊重合。所述的封閉板211的橫截面的長方形2112部分的圓柱體的直徑小于密封構(gòu)件1 的支撐環(huán)12的內(nèi)徑。所述的封閉板211的橫截面的等腰梯形2111部分的斜度能夠使封閉板211處于水平位置時，等腰梯形2111部分的斜面與密封片14的密封弧段142有相切點C，則在周向形成一個相切面。所述的封閉板211的厚度為32。所述的支撐板212包括主體部2121和連接管部2122，其中主體部2121的一個側(cè)面與封閉板211固定連接，主體部2121的另一個側(cè)面分別與頂壓件22固定連接，連接管部2122分別與主體部2121和冷卻水出入管23固定連接。所述的主體部2121為圓柱體，該主體部2121與封閉板211同心。所述的連接管部2122為軸對稱圖形，該連接管部2122的對稱軸線的延長線穿過主體部2121的圓柱體的圓心且與頂壓件22的對稱軸線共線。所述的支撐板212的厚度為50。如圖1和圖2所示，所述的控制開閥裝置3包括開閥氣缸31、轉(zhuǎn)動塊32、轉(zhuǎn)軸33 和限位塊34，其中開閥氣缸31的缸筒35和活塞桿36分別與閥體5和轉(zhuǎn)動塊32活動連接，轉(zhuǎn)動塊32和閥體5通過轉(zhuǎn)軸33串聯(lián)連接，轉(zhuǎn)動塊32與轉(zhuǎn)軸33固定連接，轉(zhuǎn)軸33與閥體5活動連接，轉(zhuǎn)軸33與閥板組件2固定連接，限位塊34用于限制轉(zhuǎn)動塊32的轉(zhuǎn)動位置且與閥體5固定連接。所述的開閥氣缸31為SMC的標(biāo)準(zhǔn)型雙作用氣缸。所述的壓緊裝置4采用壓緊氣缸41，壓緊氣缸41與閥體5連接，該壓緊氣缸41的輸出端設(shè)有壓緊件42。所述的壓緊件42的緊頂端421與閥板組件2的頂壓件22的壓頂面221相適配， 該壓緊件42的緊頂端421用于壓緊處于水平位置的閥板組件2，使閥板組件2不下落。所述的壓緊件42的緊頂端421的橫截面為圓弧形。所述的壓緊氣缸為⑶Q2B系列薄型氣缸。所述的壓緊氣缸41能夠?qū)壕o件42向前推進至使壓緊件42的緊頂端421與閥板組件2的頂壓件22的壓頂面221壓緊的位置。當(dāng)打開閥板組件2時，啟動壓緊氣缸41使其后退，使壓緊件42后退，解除壓緊件 42對閥板組件2的壓緊作用；啟動開閥氣缸31，使開閥氣缸31的活塞桿36伸入缸筒35中， 轉(zhuǎn)動塊32帶動轉(zhuǎn)軸33轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸33帶動閥板組件2轉(zhuǎn)動，閥板組件2向下打開?；钊麠U 36在缸筒35中的運動行程能夠限制轉(zhuǎn)動塊32的旋轉(zhuǎn)角度，從而控制轉(zhuǎn)軸33的旋轉(zhuǎn)角度， 使閥板組件2向下打開狀態(tài)的極限位置是向下旋轉(zhuǎn)90°。限位塊34用于限制轉(zhuǎn)動塊32的轉(zhuǎn)動位置，即限制了轉(zhuǎn)軸33旋轉(zhuǎn)的極限角度，使閥板組件2向下打開狀態(tài)時的極限位置是向下旋轉(zhuǎn)90°。當(dāng)關(guān)閉閥板組件2時，啟動開閥氣缸31，使開閥氣缸31的活塞桿36伸出缸筒35 中，轉(zhuǎn)動塊32帶動轉(zhuǎn)軸33轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸33帶動閥板組件2轉(zhuǎn)動，閥板組件2向上關(guān)閉，啟動壓緊氣缸41使其推進，使壓緊件42推進，壓緊件42對閥板組件2的產(chǎn)生壓緊作用。
權(quán)利要求
1.一種單晶爐隔離系統(tǒng)，其特征在于，包括密封構(gòu)件、閥板組件、控制開閥裝置和壓緊裝置，其中控制開閥裝置和壓緊裝置均與閥體固定連接，閥板組件與控制開閥裝置活動連接，密封構(gòu)件設(shè)置于閥體內(nèi)且與閥體固定連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單晶爐隔離系統(tǒng)，其特征是，所述的密封構(gòu)件包括帶有中空結(jié)構(gòu)的環(huán)形壓板、支撐環(huán)、壓緊環(huán)和密封片，其中所述的環(huán)形壓板包括固定段和撐壓段， 固定段與撐壓段固定連接，固定段與閥體的一個端面固定連接，撐壓段與該端面之間有間隙，支撐環(huán)設(shè)置于撐壓段上，密封片設(shè)置于支撐環(huán)上，壓緊環(huán)設(shè)置于密封片上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單晶爐隔離系統(tǒng)，其特征是，所述的密封片為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，該密封片的橫截面為“U”型，該密封片包括壓固段、密封弧段和卡固段，其中壓固段、密封弧段和卡固段依次串聯(lián)連接，壓固段設(shè)置于支撐環(huán)和壓緊環(huán)之間，壓固段與閥體面接觸且壓固段的端頭不脫離出與閥體的接觸面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單晶爐隔離系統(tǒng)，其特征是，所述的壓固段的長度大于卡固段的長度。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單晶爐隔離系統(tǒng)，其特征是，所述的支撐環(huán)和壓緊環(huán)的外徑相同，支撐環(huán)的內(nèi)徑小于壓緊環(huán)的內(nèi)徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單晶爐隔離系統(tǒng)，其特征是，所述的閥板組件包括壓固板、 頂壓件和冷卻水出入管，其中頂壓件和冷卻水出入管均與壓固板的同一個側(cè)面連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的單晶爐隔離系統(tǒng)，其特征是，所述的頂壓件為軸對稱圖形，該頂壓件的對稱軸線的延長線穿過圓心，該頂壓件上設(shè)有壓頂面。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的單晶爐隔離系統(tǒng)，其特征是，所述壓固板包括用于與密封構(gòu)件形成密封結(jié)構(gòu)的封閉板和支撐板，其中支撐板的一個側(cè)面與封閉板固定連接，支撐板的另一個側(cè)面分別與頂壓件和冷卻水出入管固定連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單晶爐隔離系統(tǒng)，其特征是，所述的控制開閥裝置包括開閥氣缸、轉(zhuǎn)動塊、轉(zhuǎn)軸和限位塊，其中開閥氣缸的缸筒和活塞桿分別與閥體和轉(zhuǎn)動塊活動連接，轉(zhuǎn)動塊和閥體通過轉(zhuǎn)軸串聯(lián)連接，轉(zhuǎn)動塊與轉(zhuǎn)軸固定連接，轉(zhuǎn)軸與閥體活動連接，轉(zhuǎn)軸與閥板組件固定連接，限位塊用于限制轉(zhuǎn)動塊的轉(zhuǎn)動位置且與閥體固定連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單晶爐隔離系統(tǒng)，其特征是，所述的壓緊裝置采用壓緊氣缸，壓緊氣缸與閥體連接，該壓緊氣缸的輸出端設(shè)有壓緊件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種單晶爐技術(shù)領(lǐng)域的單晶爐隔離系統(tǒng)，包括密封構(gòu)件、閥板組件、控制開閥裝置和壓緊裝置，控制開閥裝置和壓緊裝置均與閥體固定連接，閥板組件與控制開閥裝置活動連接，密封構(gòu)件設(shè)置于閥體內(nèi)且與閥體固定連接，本發(fā)明通過開閥氣缸控制，使閥板組件能實現(xiàn)水平至向下90°翻轉(zhuǎn)，閥板組件向下翻轉(zhuǎn)確保了隔離閥開閉時不會影響到晶棒。
文檔編號C30B15/00GK102330145SQ201110300690
公開日2012年1月25日 申請日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者楊永錄, 葛亮, 賀賢漢 申請人:上海漢虹精密機械有限公司