СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ КОЛПАКА РЕАКТОРА ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО КРЕМНИЯ
SYSTEM TO COOL COVER OF REACTOR FOR GROWTH OF POLYCRYSTALLINE SILICON

Изобретение относится к устройствам, специально предназначенным для выращивания поликристаллического кремния, а именно к системе охлаждения колпака реактора для выращивания поликристаллического кремния, преимущественно путем осаждения из газовой фазы на подогреваемые стержневые подложки (основы).
Известен реактор для получения стержней поликристаллического кремния фирмы «Ваккер» (Германия), система охлаждения колпака реактора которого содержит колпак, жидкостный циркуляционный контур, образованный между внутренней и наружной рубашками охлаждения, шпангоутом и патрубками ввода и вывода охлаждающей среды (Фалькевич Э.С. Технология полупроводникового кремния. М.: Металлургия, 1992, с.218-219).
Такая система охлаждения не обеспечивает охлаждения шпангоута, уплотнительный элемент, устанавливаемый между поддоном и шпангоутом, часто выходит из строя.
Кроме того, при циркуляции охлаждающей среды в едином межрубашечном пространстве образуются застойные зоны, особенно в нижней части колпака, способствующие перегреву шпангоута.
Наиболее близким аналогам является реактор для получения стержней поликристаллического кремния, система охлаждения колпака реактора которого содержит колпак, жидкостной циркуляционный контур, образованный между внутренней и наружной рубашками охлаждения, направляющие ребра между ними, шпангоут и патрубки ввода и вывода охлаждающей среды (Патент WO 2010083899, МПК С01В 33/035, 2010-07-29).
Установка направляющих ребер на наружной поверхности внутренней рубашки охлаждения увеличивает ее поверхность и значительно улучшает теплопередачу между охлаждающей жидкостью и поверхностью рубашки, но не исключает местный поверхностный перегрев шпангоута с внутренней стороны реактора.
Применение аустенитной стали для изготовления шпангоута, обладающей плохой теплопроводностью, также способствует перегреву шпангоута.
Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является улучшение условий охлаждения шпангоута.
Технический результат достигается за счет того, что система охлаждения колпака реактора для выращивания поликристаллического кремния, содержащая жидкостный циркуляционный контур, образованный между внутренней и наружной рубашками охлаждения, шпангоут и патрубки ввода и вывода охлаждающей среды, дополнительно снабжена вторым циркуляционным контуром, который образован цилиндрической обечайкой, размещенной внутри колпака реактора, жестко связанной с внутренней рубашкой охлаждения и шпангоутом, и снабжен дополнительными патрубками ввода и вывода охлаждающей среды.
Цилиндрическая обечайка выполнена из аустенитной стали, внутренняя рубашка охлаждения выполнена из биметалла: аустенитная сталь - углеродистая сталь, а шпангоут выполнен из углеродистой стали.
Образование второго контура охлаждения цилиндрической обечайкой, размещенной внутри колпака реактора, жестко связанной с внутренней рубашкой охлаждения и шпангоутом, обеспечивает охлаждение шпангоута с внутренней стороны реактора, что улучшает температурные условия работы шпангоута.
За счет того, что цилиндрическая обечайка выполнена из аустенитной стали, внутренняя рубашка охлаждения выполнена из биметалла: аустенитная сталь - углеродистая сталь, а шпангоут выполнен из углеродистой стали, также обеспечивается улучшение условий охлаждения шпангоута.
Кроме того, при сохранении химически стойкой поверхности из аустенитной стали внутри колпака реактора, наружные его части выполнены из углеродистой стали, что уменьшает стоимость конструкции.
На рис.1 - общий вид системы охлаждения контура реактора; на рис.2 - вид А на рис.1.
Система охлаждения колпака реактора состоит из двух жидкостных циркуляционных контуров. Первый жидкостной циркуляционный контур 1 образован между внутренней 2 и наружной 3 рубашками охлаждения и снабжен патрубками ввода 4 и вывода 5 охлаждающей среды, второй жидкостной циркуляционный контур 6, образован цилиндрической обечайкой 7, установленной внутри колпака реактора и жестко связанной сваркой с внутренней 2 рубашкой охлаждения и шпангоутом 8. Система снабжена дополнительными патрубками ввода 9 и вывода 10 охлаждающей среды. Цилиндрическая обечайка 7 выполнена из аустенитной стали, внутренняя 2 рубашка охлаждения выполнена из биметалла: аустенитная сталь - углеродистая сталь, а шпангоут 8 выполнен из углеродистой стали.
Система работает следующим образом. Через патрубок 4 под давлением подается охлаждающая среда (например вода) в первый жидкостной циркуляционный контур 1, образованный между внутренней 2 и наружной 3 рубашками охлаждения, охлаждая колпак реактора. Одновременно, через дополнительный патрубок 9 в шпангоуте 8 охлаждающая среда подается во второй жидкостной циркуляционный контур 6, образованный цилиндрической обечайкой 7, установленной внутри колпака реактора, внутренней 2 рубашкой охлаждения и шпангоутом 8, охлаждая нижнюю часть колпака реактора и шпангоут с внутренней стороны реактора. Пройдя по жидкостным циркуляционным контурам 1, 6, охлаждающая среда выходит из первого контура через патрубок вывода 5 и из второго через дополнительный патрубок 10 вывода охлаждающей среды.