一种具有多重安全保护的单晶炉
技术领域
本实用新型涉及单晶炉，尤其涉及一种具有多重安全保护的单晶炉。
背景技术
单晶炉是一种在惰性气体（氮气、氦气为主）环境中,用石墨加热器将多晶硅等多晶材料熔化,用直拉法生长无错位单晶的设备。其主要包括上传动、副室、隔离阀、炉盖、炉筒、底座机架、坩埚下传动装置等。现有技术中，采用直拉法与区熔法相结合的工艺来制备单晶硅。拉晶过程是一个液态转化为固态的过程，需要释放大量的热，热量散发过慢会影响晶体的结晶速度，所以必须及时将热量散发掉，形成一个对结晶有利的温度空间。目前的单晶生长炉一般采用直筒型水冷套冷却方式，主要还是通过水冷这一途径进行冷却。其中，石英埚内的硅液温度高达1400度，在拉晶过程中，当发生单晶液位突变、下传动、导流筒等运动异常造成硅液液位过高，淹没导流筒，进而淹没水冷热屏，高温的硅液会瞬间烧毁水冷热屏，导致发生严重漏水事故，因此为了避免出现事故，需要设置相应的安全保护措施。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种具有多重安全保护的单晶炉。
为解决上述问题，本实用新型所采取的技术方案是：
一种具有多重安全保护的单晶炉，其包括下炉室、炉盖、隔离阀、副室、上传动机构、设置在下炉室内的水冷热屏、导流筒、导流筒提升装置、石英埚及下传动机构，其关键技术在于，还包括：
触液接触系统，其包括触液丝、密封座及传导丝，所述触液丝通过设置在炉盖上的密封座伸入到下炉室内固定在水冷热屏上，触液丝的下端头与所述石英埚内的硅液之间留有一段安全距离，所述触液丝的上端头与所述传导丝连接，传导丝与控制器连接，正常状态下次系统为开路状态，当触液丝接触到石英埚内硅液时形成通路，控制器控制下传动机构动作下降石英埚，同时控制导流筒提升装置提升水冷热屏；
称重系统，所述上传动机构上设置有称重模块，所述称重模块连接控制器。
作为本实用新型的进一步改进，还设置有CCD监测系统，所述CCD监测系统包括设置在所述炉盖上的CCD镜头，所述CCD镜头监测所述石英埚内的硅液液面位置，所述CCD镜头连接控制器。
作为本实用新型的进一步改进，还设置有隔离阀安全监测系统，所述隔离阀安全监测系统包括固定设置在所述隔离阀两侧的对射传感器，所述对射传感器与控制器连接。
作为本实用新型的进一步改进，所述密封座内设置有触液棒，所述触液丝通过连接丝与所述触液棒下端连接，所述触液棒上端与所述传导丝连接。
作为本实用新型的进一步改进，所述密封座包括固定设置在所述炉盖上的下密封座、通过锁箍与所述下密封座连接的上密封座以及设置在所述下密封座和上密封座之间的密封圈，所述下密封座内设置有绝缘套管，所述触液棒穿设在所述绝缘套管内。
作为本实用新型的进一步改进，所述触液棒上端设置有盲孔，所述盲孔内设置有内螺纹，所述盲孔内设置有传导丝螺丝，所述传导丝与所述传导丝螺丝固定连接。
作为本实用新型的进一步改进，所述称重系统包括设置在所述上传动机构上的支撑座，所述支撑座内设置有滑轮，所述滑轮和所述支撑座之间设置有所述称重模块，钨丝绳一端连接单晶硅棒，另一端绕过所述滑轮与所述上传动机构连接。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
本实用新型所述的单晶炉设置有触液接触检测系统，单晶炉炉体及触液丝上通有电信号，触液丝采用钨丝穿到炉体内部，固定在水冷热屏上，钨丝向下方留出一段安全距离，正常情况下此系统为开路状态，当发生单晶液位突变、下传动机构、导流筒等运动异常造成硅液液位过高，淹没导流筒，进而淹没水冷热屏，发生严重漏水事故时，触液丝触到液面形成通路，系统报警，报警后系统自动高速下降坩埚，并同时提升水冷热屏，避免产生漏水事故。
本实用新型所提供的单晶炉中还设置有称重系统，其中上传动机构加装有称重传感器，系统具备称重功能，在拉晶过程中上传动实时检测拉制的硅棒重量，当硅棒重量出现瞬间突增或突减时，系统停止运行，并报警。有效的预防掉棒、卡滞等运行异常带来的危险。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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它的附图。
图1是本实用新型的触液接触系统的结构示意图。
图2是图1中A部的局部放大结构示意图。
图3是本实用新型称重系统的结构示意图。
图4是本实用新型阀体安全监测系统结构示意图。
图5是阀体安全监测系统的侧视结构示意图。
图6是本实用新型CCD监测系统结构示意图。
其中：1炉盖、2下炉室、3水冷热屏、4导流筒、5石英埚、7石英埚底座、8埚杆、9触液丝、10隔离阀、11导流筒提升装置、12CCD镜头、13下密封座、14上密封座、15密封圈、16锁箍、17绝缘套管、18传导丝、19上传动机构、20钨丝绳、21支撑座、22滑轮、23称重模块、24单晶硅棒、25下固定环、26上固定环、27连接丝、28对射传感器、29传感器支架、30CCD镜头支架、31触液棒、32传导丝螺丝、33翻板翻转路径。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对实用新型进行清楚、完整的描述，需要理解的是，术语“中心”、“竖向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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。
如图1-6所示的一种具有多重安全保护的单晶炉，其包括下炉室2、炉盖1、隔离阀10、副室、上传动机构19、设置在下炉室2内的水冷热屏3、导流筒4、导流筒提升装置11、石英埚5及下传动机构，还包括用于保护水冷热屏3避免发生漏水事故的触液接触系统、设置在上传动机构19上的用于预防掉棒、卡滞等运行异常的称重系统等。
如图1和2所示，所述触液接触系统包括触液丝9、密封座及传导丝18，触液丝9采用金属钨丝，所述触液丝9通过设置在炉盖1上的密封座伸入到下炉室2内固定在水冷热屏3上，如图1所示，所述触液丝9通过下固定环25、上固定环26固定在水冷热屏3上，其通过多个固定环沿着水冷热屏3内侧壁折弯延伸，以保证其固定的稳定性。触液丝9的下端头与所述石英埚5内的硅液之间留有一段安全距离，此安全距离根据现场拉晶情况设定，也可以根据需要随时进行调整，通常状况下可设定为20mm。
所述触液丝9的上端头与所述传导丝18连接，传导丝18与控制器连接，正常状态下次系统为开路状态，当触液丝9接触到石英埚5内硅液时形成通路，单晶炉的控制系统报警，控制器控制下传动机构动作下降石英埚5，同时控制导流筒提升装置11提升水冷热屏3，使硅液和水冷热屏3快速分离，避免硅液将水冷热屏3烧穿，发生漏水事故。
所述密封座内设置有触液棒31，所述触液丝9通过连接丝27与所述触液棒31下端连接，所述触液棒31上端与所述传导丝18连接。
如图2所示，所述密封座包括固定设置在所述炉盖1上的直筒状的下密封座13、通过锁箍16与所述下密封座13连接的上密封座14以及设置在所述下密封座13和上密封座14之间的密封圈15，所述下密封座13和上密封座14上均设置有相互适配的连接盘口，所述密封圈15被挤压在两个连接盘口之间，锁箍16采用快拆锁箍，方便拆装和检修。所述下密封座13内设置有绝缘套管17，所述触液棒31穿设在所述绝缘套管17内，使触液棒31和密封座之间不产生电连接和接触，避免影响信号传递。
所述触液棒31上端设置有盲孔，所述盲孔内设置有内螺纹，所述盲孔内设置有传导丝螺丝32，传导丝螺丝32通过螺纹固定连接在触液棒31上并且接触良好，所述传导丝18与所述传导丝螺丝32顶端固定连接，具体的，所述传导丝螺丝32顶部设置有盲孔，所述传导丝18端部插入到传导丝螺丝32顶部的盲孔内然后焊接连接。此种连接方式牢固稳定，故障率低。作为另一种实施方式，可采用一连接块，连接块上设置有用于插装触液棒31和传导丝18的孔，在孔的侧壁设置顶丝，将触液棒和传导丝插设在孔内然后再用顶丝固定牢固。
所述称重系统包括设置在所述上传动机构19上的称重模块23，所述称重模块23连接控制器，所述控制器与所述上传动机构19的控制端连接；如图3所示，所述上传动机构19上固定设置有支撑座21，所述支撑座21内设置有滑轮22，所述滑轮22和所述支撑座21之间设置有所述称重模块23，钨丝绳20一端连接单晶硅棒24，另一端绕过所述滑轮22与所述上传动机构19连接。在拉晶过程中上传动机构中的称重模块23实时检测拉制的硅棒重量，当硅棒重量出现瞬间突增或突减时，控制器控制单晶炉系统停止运行，并报警。能够有效的预防掉棒、卡滞等运行异常带来的危险。
本实用新型所述的单晶炉中还设置有CCD监测系统，所述CCD监测系统包括设置在所述炉盖1上的CCD镜头12，如图6所示，炉盖1上开设有监测孔，监测孔上设置有CCD镜头支架30，所述CCD镜头12通过所述CCD镜头支架30固定，所述CCD镜头12监测所述石英埚5内的硅液液面位置，所述CCD镜头12连接控制器，将液面相关信息传递给控制器，当检测到石英埚5中硅液液面位置发生异常变动时，控制器控制报警装置报警。
本实用新型所述的单晶炉中还设置有隔离阀安全监测系统，所述隔离阀安全监测系统包括固定设置在所述隔离阀10两侧的对射传感器28，所述对射传感器28与控制器连接。如图4所示，所述隔离阀10两侧设置有传感器支架29，所述对射传感器28固定设置在传感器支架29上。如图5所示，所述对射传感器28设置在隔离阀10靠近上端的位置，并且位于隔离阀的翻板翻转路径33之外，以使翻板翻转的时候不会碰到单晶硅棒24，当对射传感器28检测到单晶硅棒24末端时启闭隔离阀阀板，避免其撞击到单晶硅棒，提高阀板启闭安全保护。
所述控制器可以为单晶炉的控制柜，用于控制单晶炉系统的正常运行，并设置报警装置，当发生异常运行时气动报警装置并且使相应的执行机构动作避免事故发生。
最后应说明的是：以上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：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分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实施例技术方案的精神和范围。
