Устройство для дозагрузки сырья в тигель

Полезная модель относится к выращиванию монокристаллов кремния по методу Чохральского, в частности к устройствам для дозагрузки сырья в тигель. Устройство содержит цилиндрический резервуар с упором, установленным на его наружной поверхности, и запорный элемент. В нижней части резервуара установлена цилиндрическая втулка. Запорный элемент выполнен в виде конуса, соединенного в своей вершине с нижним концом штока, установленного с возможностью возвратно-поступательного перемещения по вертикали в цилиндрическом кожухе, жестко смонтированном в резервуаре соосно ему, Верхний конец штока сообщен с механизмом перемещения резервуара со штоком, а внутренняя поверхность втулки в верхней и нижней ее частях выполнена конической. Полезная модель позволит упростить конструкцию и повысить надежность ее работы.

Полезная модель относится к выращиванию монокристаллов кремния по методу Чохральского, в частности к устройствам для дозагрузки сырья в тигель.

Для увеличения эффективности использования объема тигля при выращивании слитков методом Чохральского производят увеличение количества используемой шихты путем дозагружения шихты в тигель после расплавления загруженной ранее части. Для реализации этого способа используют дозагрузочные устройства различной конструкции.

Известно устройство для повторной загрузки материала в тигель, содержащее резервуар с открывающимся днищем из двух створок, узел крепления резервуара к механизму перемещения, фиксирующее кольцо, размещенное снаружи резервуара и жестко связанное с ним. Узел крепления резервуара к механизму перемещения выполнен в виде последовательно соединенных гибких тяг, проходящих по боковой поверхности резервуара с двух противоположных его сторон с образованием подвески над верхним основанием резервуара, а концы тяг соединены со створками (RU 2190047 С2, 27.09.2002).

Недостатком данной конструкции является наличие большого числа конструктивных элементов, ненадежное закрытие створок, что приводит к неконтролируемому просыпанию шихты, особенно ее мелких фракций. Использование гибких тяг также имеет ряд негативных особенностей - на этапах загрузки резервуара шихтой, помещения резервуара в камеру выращивания и разгрузки резервуара в камере выращивания возможно ослабление тяг, что может привести к аварийной ситуации.

Техническим результатом предложенной полезной модели является устранение указанных недостатков, упрощение конструкции за счет снижения числа конструктивных элементов, повышение надежности ее работы.

Указанный технический результат достигается за счет того, в устройстве для дозагрузки сырья в тигель, содержащем цилиндрический резервуар с упором, установленным на его наружной поверхности, и запорный элемент, в нижней части резервуара установлена цилиндрическая втулка, запорный элемент выполнен в виде конуса, соединенного в своей вершине с нижним концом штока, установленного с возможностью возвратно-поступательного перемещения по вертикали в цилиндрическом кожухе, жестко смонтированном в резервуаре соосно ему, верхний конец штока соединен с механизмом перемещения резервуара со штоком, а внутренняя поверхность втулки в верхней и нижней ее частях выполнена конической.

Кроме того, конус запорного элемента соединен с нижним концом штока посредством гайки-держателя, установленной в вершине конуса запорного элемента.

Кроме того, угол наклона конической поверхности запорного элемента и конических поверхностей втулки к горизонтали превышает угол естественного откоса материала сырья.

Изобретение иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 изображено устройство для дозагрузки сырья в тигель, общий вид.

Устройство для дозагрузки сырья в тигель содержит цилиндрический резервуар 1 с установленным на его наружной поверхности упором 2, запорный элемент 3.

В нижней части резервуара 1 установлена цилиндрическая втулка 4. Запорный элемент 3 выполнен в виде конуса, соединенного посредством гайки-держателя 5, установленной в его вершине, с нижним концом штока 6.

Шток 6 установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения по вертикали в цилиндрическом кожухе 7, жестко смонтированном в резервуаре 1 соосно ему. Верхний конец штока 6 посредством кольца 8

сообщен с механизмом (на чертеже не показан) перемещения резервуара 1 со штоком 6.

Внутренняя поверхность втулки 4 в верхней и нижней ее частях выполнена конической.

Угол наклона конической поверхности запорного элемента 3 и конических поверхностей втулки 4 к горизонтали превышает угол естественного откоса материала сырья.

Устройство работает следующим образом.

В резервуар 1 укладывают загружаемый материал для дозагрузки тигля с расплавом. Шток 6 через кольцо 8 связан с механизмом перемещения, который производит опускание резервуара 1 со штоком 6 в камеру (на чертеже не показана) с тиглем.

По мере опускания резервуара 1 в камеру упор 2 взаимодействует с опорой, выполненной в камере. Происходит центрирование резервуара 1 относительно оси тигля.

В то время как резервуар 1 остается неподвижным, шток 6 продолжает свое движение строго по вертикали по оси резервуара 1 вниз, открывая запорный элемент 3, выполненный в виде конуса. Шихта по конической поверхности высыпается в тигель. Интенсивность разгрузки шихты из резервуара 1 регулируют с помощью механизма перемещения.

После окончания загрузки резервуар 1 извлекают из камеры с тиглем, поднимая его вверх.

Полезная модель позволит упростить конструкцию и повысит надежность ее работы. Использование установленного на штоке конусного клапана и цилиндрической втулки, внутренняя поверхность которой в верхней и нижней ее частях выполнена конической обеспечивает надежную центровку дозагрузочного устройства и фокусировку потока разгружаемого сырья, позволяет надежнее и плотнее осуществлять закрытие клапана. Кроме того, конусное тело клапана позволяет производить высыпание шихты с минимально возможной высоты. Основная составляющая скорости падающих кусочков

шихты является тангенциальной к поверхности расплава, что препятствует повреждению тигля или разбрызгиванию расплава при дозагрузке.

1. Устройство для дозагрузки сырья в тигель, содержащее цилиндрический резервуар с упором, установленным на его наружной поверхности, и запорный элемент, отличающееся тем, в нижней части резервуара установлена цилиндрическая втулка, запорный элемент выполнен в виде конуса, соединенного в своей вершине с нижним концом штока, последний установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения по вертикали в цилиндрическом кожухе, жестко смонтированном в резервуаре соосно ему, верхний конец штока соединен с механизмом перемещения резервуара со штоком, а внутренняя поверхность втулки в верхней и нижней ее частях выполнена конической.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что конус запорного элемента соединен с нижним концом штока посредством гайки-держателя, установленной в вершине конуса запорного элемента.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что угол наклона конической поверхности запорного элемента и конических поверхностей втулки к горизонтали превышает угол естественного откоса материала сырья.