一种用于流水作业的高压电脉冲破碎反应槽

摘要

本发明公开了一种利用高压电脉冲水中放电破碎多晶硅棒的反应槽，包括导向固定筒、筛选筛、电极结构、水槽以及传送带。电极结构包括电极架板、电极杆以及电极头，电极架板上开有调整槽，可以保证电极间距和电极高度可调，能满足破碎不同直径硅棒的需要。电极杆上包有绝缘层，防止电极杆之间发生放电和泄露电流造成的能量损失。电极材料采用不锈钢材料，能保证破碎用电极所需要的电流耐受能力和机械强度，同时放电对电极造成的损耗也较小。筛选筛上开有比预期破碎多晶硅块略大的孔，以便破碎后的成品露出，由传送带传送至下一级。

权利要求

1.一种用于流水作业的高压电脉冲破碎反应槽，其特征在于，包括：

导向固定筒(1)，其两端开口且竖直放置，其下端口设有筛选筛(6)，用于使棒料竖直放置；

电极单元，其位于所述导向固定筒(1)的下端，用于对棒料底端放电使棒料粉碎；

水槽(7)，其内盛放有去离子水，其位于所述导向固定筒(1)和所述电极单元的外部，用于使所述导向固定筒(1)底端和所述电极单元浸没于去离子水中。

2.如权利要求1所述的高压电脉冲破碎反应槽，其特征在于，所述导向固定筒(1)设有筒身和与筒身底部的安装板，所述电极单元包括电极结构以及电极架板(2)；所述安装板上开有电极架板槽，一个所述电极架板槽用于安装一个所述电极架板(2)；所述筒身上开有电极结构首端槽，一个所述电极结构首端槽用于安装一个所述电极结构的首端；所述电极架板(2)上开有电极结构末端槽，一个所述电极结构末端槽用于安装一个所述电极结构的末端；

所述电极结构包括正电极结构和负电极结构，且所述正电极结构与所述负电极结构对称布置；所述正电极结构末端用于与电源正极连接，所述负电极结构末端用于与电源负极连接。

3.如权利要求2所述的高压电脉冲破碎反应槽，其特征在于，所述导向固定筒(1)的筒身为倒圆锥形。

4.如权利要求2或3所述的高压电脉冲破碎反应槽，其特征在于，所述电极结构包括电极杆(3)和电极头(4)，所述电极头(4)通过螺纹与所述电极杆(3)的首端连接。

5.如权利要求4所述的高压电脉冲破碎反应槽，其特征在于，所述电极杆(3)中部覆盖有绝缘层(5)，用于防止两个相邻的所述电极结构放电。

6.如权利要求2或3所述的高压电脉冲破碎反应槽，其特征在于，所述正电极结构的数量和所述负电极结构的数量均为N个，N≥1。

7.如权利要求2或3所述的高压电脉冲破碎反应槽，其特征在于，所述导向固定筒(1)的筒身上开设的电极结构首槽、电极架板(2)上开设的电极结构末端槽以及安装板上开设的电极架板槽均为长条状。

8.如权利要求1至3任一项所述的高压电脉冲破碎反应槽，其特征在于，高压电脉冲破碎反应槽还包括支撑架，所述导向固定筒(1)的安装板上设有支撑架槽，所述支撑架槽用于安装支撑架的首端，所述支撑架末端与所述水槽(7)接触，所述支撑架用于支撑所述导向固定筒(1)和所述电极单元。

9.如权利要求1至3任一项所述的高压电脉冲破碎反应槽，高压电脉冲破碎反应槽还包括传送带(8)，位于导向固定筒(1)的下方，用于运输破碎后的晶体。

10.一种制备如权利要求1所述的高压电脉冲破碎反应槽的方法，其特征在于，包括如下步骤：将电极架板(2)安装在导向固定筒(1)的安装板上的电极架板槽内；

将电极结构首端安装在导向固定筒(1)的筒身上电极结构首端槽内；将电极结构末端安装在电极架板(2)上电极结构末端槽内；

将支撑架首端安装在导向固定筒(1)的安装板上支撑架槽内；将支撑架末端以螺纹连接方式安装在水槽(7)内，制成所述高压电脉冲破碎反应槽。

说明书

一种用于流水作业的高压电脉冲破碎反应槽

技术领域

[0001] 本发明属于高压电脉冲破碎技术领域，更具体地，涉及一种用于流水作业的高压电脉冲破碎反应槽。

背景技术

[0002] 多晶硅作为光伏发电的主要生产原料伴随着光伏产业的发展，其产量逐年增大。多晶硅生产通常是采用化学法先生产出硅棒，多晶硅棒再经破碎后才能用于制造各种光伏产品。我国多晶硅行业长期以来一直依靠人工对多晶硅棒进行破碎，随着多晶硅产量的增大，人工破碎已无法满足生产的需要。利用高压脉冲水中放电对多晶硅棒进行破碎，其具有无污染、无粉尘、效率高等优点，在多晶硅行业有着很好的应用前景。其中放电电极是将高压脉冲直接施加到多晶硅棒上的核心部件，它直接决定了放电系统产生的破碎效果。

[0003] 高压电脉冲水中放电破碎多晶硅棒的机理主要是硅棒被击穿后形成的等离子体通道的力学效应对硅棒造成破坏以及脉冲放电在水中产生的冲击波对硅棒造成的破坏效应。电极间距对多晶硅棒破碎效果有着决定性的影响。间距过大，硅棒不易被击穿。间距过小，破碎的硅棒颗粒又太小，效率过低。由于生产出来的硅棒直径不等，且破碎过程中要求电极与硅棒保有一定距离，因此为了保证破碎效果需要电极间距和电极高度均可调整。为了多晶硅破碎的流水作业，传送带安装于筛选筛下方，浸泡在水槽中，将破碎的碎料运出。

[0004] 现有的高压电脉冲水中放电破碎多晶硅棒装置，例如已经投产的瑞士公司Selfrag的脉冲放电破碎装置，其送料方式为水平方向放入水槽送料。其电极和传动装置的安装方式为动态垂直方向，多晶硅棒料一般长度1.8m，直径180cm，重量100多kg，必须由机械手夹持，由放料处夹持至水槽上方，从水槽的上方由机械装置垂直落下，放入水槽中进行破碎，多晶硅棒被破碎后，必须将装有的多晶硅碎料的水槽由传送带带出。其缺点是，在破碎时，由于棒料的水平位置，电极需要不断随着破碎的进程而不断向棒料还没有破碎的方向前后移动，其整体同时要不断上下移动，这都造成了机械装置的不便和多余能量的消耗。同时，其两电极结构使其电弧破碎范围有限，为了完全破碎棒料，电极也需要不断调整位置。

发明内容

[0005] 针对现有技术的以上缺陷，本发明提供了一种用于流水作业的高压电脉冲破碎反应槽，由此解决现有的高压电脉冲破碎反应槽由于棒料水平放置导致需要额外的水槽移动单元改变和电极移动单元改变水槽和电极的位置进而导致高压电脉冲破碎反应槽结构复杂的技术问题。

[0006] 为实现上述目的，作为本发明的一方面，本发明提供了一种用于流水作业的高压电脉冲破碎反应槽，包括：

[0007] 导向固定筒，其两端开口且竖直放置，其下端口设有筛选筛，用于使棒料竖直放置；

[0008] 电极单元，其位于导向固定筒的下端，用于对棒料底端放电使棒料粉碎；

[0009] 水槽，其内盛放有去离子水，其位于导向固定筒和电极单元的外部，用于使导向固定筒底端和电极单元浸没于去离子水中。

[0010] 优选地，导向固定筒设有筒身和与筒身底部的安装板；电极单元包括电极结构以及电极架板；

[0011] 安装板上开有电极架板槽，一个电极架板槽用于安装一个电极架板；筒身上开有电极结构首端槽，一个电极结构首端槽用于安装一个电极结构首端；电极架板上开有电极结构末端槽，一个电极结构末端槽用于安装一个电极结构末端；

[0012] 电极结构包括正电极结构和负电极结构，且正电极结构与负电极结构相对布置；正电极结构末端用于与电源正极连接，负电极结构末端用于与电源负极连接。

[0013] 优选地，导向固定筒的筒身为倒圆锥形。

[0014] 优选地，电极结构包括电极杆和通过螺纹与电极杆首端连接电极头。

[0015] 优选地，电极杆中部用绝缘层覆盖，防止两个相邻的电极结构放电。

[0016] 优选地，正电极结构的数量和负电极结构的数量均为N个，N≥1。

[0017] 优选地，导向固定筒的筒身上开设的槽、电极架板上开设的槽以及安装板上开设的电极架板槽均为长条状。

[0018] 优选地，高压电脉冲破碎反应槽还包括支撑架，导向固定筒的安装板上设有支撑架槽，支撑架槽用于安装支撑架首端，支撑架末端与水槽接触，支撑架用于支撑导向固定筒和电极单元。

[0019] 优选地，高压电脉冲破碎反应槽还包括传送带，位于导向固定筒的下方，用于运输破碎后的晶体。

[0020] 作为本发明的另一方面，本发明提供了一种制作高压电脉冲破碎反应槽的方法：

[0021] 将电极架板安装在导向固定筒的安装板上的电极架板槽内；

[0022] 将电极结构首端安装在导向固定筒的筒身上的电极结构首端槽内；将电极结构末端安装在电极架板上电极末端槽内；

[0023] 将支撑架首端安装在导向固定筒的安装板上的支撑架槽内；将支撑架末端以螺纹连接方式安装在水槽内。

[0024] 总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

[0025] 1、竖直放置的导向固定筒使棒料处于竖直状态，这种竖直结构利用重力作为传动，在棒料还没有遭到破碎时，其保持原有的形态，停滞在导向固定筒内。当棒料逐渐被破碎时，颗粒逐渐坠落到筛选筛，尺寸合适的碎料会被筛选出来，大于筛选筛尺寸的颗粒会在不断的重频脉冲下被持续破碎。随着棒料下端不断被破碎，未被破碎的棒料部分也逐渐落下，最终完成整个棒料的破碎，无需利用棒料进给装置使放电单元所形成的放电区域持续有棒料。

[0026] 2、在导向固定筒下方设置有传送带，能够将破碎后晶体及时运出，未改变导向固定筒、放电单元以及水槽之间的位置关系，解决了现有技术中采用移动水槽方式卸料导致需重复定位水槽与电极单元的结构问题。

[0027] 3、导向固定筒的斜坡结构辅助以合适的送料方式，可以使棒料在筒中的斜坡缓慢落下，避免损坏电极。

[0028] 4、导向固定筒的安装板上安装电极架板可以电极架板槽内移动，并在需要的位置固定，以此应对不同尺寸棒料的破碎；电极结构可以在导向固定筒底端开设的电极结构首端槽以及电极架板上开设的电极结构末端槽移动，可以调整电极结构的高度。本发明提出的高压电脉冲破碎反应槽，能够针对不同直径的多晶硅棒，通过电极间距和电极高度的调整，满足高压脉冲放电破碎的要求，能实现流水作业。

附图说明

[0029] 图1为本发明提供的用于流水作业的高压电脉冲破碎反应槽的纵剖面示意图；

[0030] 图2为本发明提供的用于流水作业的高压电脉冲破碎反应槽中导向固定筒的三维示意图；

[0031] 图3为本发明提供的用于流水作业的高压电脉冲破碎反应槽中电极架板的左视图；

[0032] 图4为本发明提供的用于流水作业的高压电脉冲破碎反应槽中导向固定筒的俯视图；

[0033] 图5为本发明提供的用于流水作业的高压电脉冲破碎反应槽中电极杆的俯视图；

[0034] 图6为本发明提供的用于流水作业的高压电脉冲破碎反应槽中电极头的俯视图；

[0035] 图7为本发明提供的用于流水作业的高压电脉冲破碎反应槽中水槽的俯视图；

[0036] 其中：1-导向固定筒、2-电极架板、3-电极杆、4-电极头、5-绝缘层、6-筛选筛、7–水槽、8–传送带、9-去离子水、1a-导向固定筒支撑架、1b-导向固定筒安装板上电极架板槽、1c-导向固定筒安装板、2a-电极架板榫头、2b-电极架板电极末端槽、3a-电极杆与电极头连接螺纹孔、3b-电极杆接线螺纹孔、4a-电极头放电区域、4b-电极头固定螺纹管、7a-水槽外支架、7b-水槽内支架、7c-传送带边界法兰、7d-导向固定筒安装螺纹孔。

具体实施方式

[0037] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

[0038] 图1为本发明提供的流水作业的高压电脉冲破碎反应槽的纵剖面示意图，高压电脉冲破碎反应槽包括导向固定筒1、电极单元、支撑架、水槽7以及传送带8。导向固定筒1设有筒身和安装板，筒身为呈倒锥形的两端开口的圆筒，筒身底端设有筛选筛6，安装板位于筒身下端，筛选筛上开有比成品粒径尺寸略大的孔，以便破碎后的成品露出，由传送带8传送至下一级。导向固定筒1斜坡结构有利于送料机构将棒料送至导向固定筒1时，棒料在筒身内缓慢落下，避免损坏电极。筛选筛6使棒料底端始终位于电极单元构成的放电区域。电极单元包括电极架板2和电极结构；导向固定筒1的底端开有电极结构首端槽，用于安装电极结构的首端；电极架板2上开有电极结构末端槽，用于安装电极结构的末端；使得电极结构与导向固定筒1的筒身截面平行。一个电极架板2用于安装一个电极结构，电极结构包括正电极结构和负电极结构，正负电极结构相同，正电极结构的末端用于与高压电源正极连接，负电极结构的末端用于与高压电源负极连接，正电极结构与负电极结构对称安装在电极架板2上。导向固定筒1安装板上设有支撑架槽，支撑架首端与支撑架槽连接，支撑架末端与水槽7底端接触，实现导向固定筒1和电极单元的支撑。水槽7盛有去离子水9，使导向固定筒1底端和电极单元浸没于去离子水9中。传送带8位于导向固定筒1和水槽7之间。

[0039] 当电极单元中正电极结构和负电极结构接上高压电源后，以去离子水9为放电弧通道的反应介质，提高放电效率；棒料底端位于电极单元形成的放电区域，通过放电棒料底端破碎，当棒料逐渐被破碎时，颗粒逐渐坠落到筛选筛，尺寸合适的碎料会被筛选出来，大于筛选筛尺寸的颗粒会在不断的重频脉冲下被持续破碎。随着棒料下端不断被破碎，未被破碎的棒料部分通过自身重力也逐渐落下，最终完成整个棒料的破碎，无需利用棒料进给装置使放电单元所形成的放电区域持续有棒料。传送带8将能够将破碎后晶体及时运出，未改变导向固定筒1、放电单元以及水槽7之间的位置关系，解决了现有技术中采用移动水槽方式卸料导致需重复定位水槽与电极单元的结构问题。

[0040] 图2为本发明提供的用于流水作业的高压电脉冲破碎反应槽中导向固定筒1的三维示意图；导向固定筒1的安装板1c同时安装有四个支撑架1a和六个电极架板2，电极架板2的榫头安装于设置在安装板1c上的电极架板槽内，电极架板2设有电极末端槽，用于安装电极结构的末端。六个电极架板2安装六个电极结构，三个正电极结构和3个负电极结构，正电极结构通过电缆连接到脉冲电源的高压端，负电极结构直接接地，正电极结构和负电极结构相对布置。图3为本发明提供的用于流水作业的高压电脉冲破碎反应槽中电极架板2的左视图；如图2和图3所示，导向固定筒2的筒身上开设的槽、电极架板2上开设的槽以及安装板上开设的电极架板槽均为长条状。导向固定筒1的安装板上安装电极架板2可以电极架板槽内移动，并在需要的位置固定，以此调整电极头放电区域4a与导向固定筒1内部放电中心的距离，调节需要的电极间距，以此应对不同尺寸棒料的破碎；电极结构可以在导向固定筒1底端开设的电极结构首端槽以及电极架板上开设的电极结构末端槽移动，以此可以上下调整电极放电区域的位置。

[0041] 图4为本发明提供的用于流水作业的高压电脉冲破碎反应槽中导向固定筒1的俯视图；安装板上开设的电极架板槽均匀分布于圆周上，支撑架均匀分布于圆周上。

[0042] 电极结构包括电极杆3和电极头4，图5为本发明提供的用于流水作业的高压电脉冲破碎反应槽中电极杆3的俯视图；电极杆3为圆柱形结构，电极杆3末端部为螺纹杆部分3b，通过螺帽安装在电极架板2上，螺纹杆上开有螺纹孔，可通过高压电缆与脉冲电压发生器连接；电极杆3中部被绝缘层5覆盖，确保电极杆3之间不会发生放电现象。电极杆3上包有绝缘层5，防止电极杆3之间发生放电和泄露电流造成的能量损失。电极材料采用不锈钢材料，能保证破碎用电极所需要的电流耐受能力和机械强度，同时放电对电极造成的损耗也较小。

[0043] 图6为本发明提供的用于流水作业的高压电脉冲破碎反应槽中电极头4的俯视图；电极杆3另一端部开有螺纹孔，电极头4末端设有外螺纹，通过螺纹连接将电极头4安装在电极杆3上。

[0044] 图7为本发明提供的用于流水作业的高压电脉冲破碎反应槽中水槽的俯视图；支撑架的边缘有用于安装的法兰。导向固定筒1通过每个支撑架上的4个螺栓安装在水槽7上的导向固定筒1安装螺纹孔7d对应的位置。

[0045] 本发明提出垂直方向送料的电脉冲破碎反应槽的实施例中，含有六个电极，两组各三个，覆盖了棒料的整个方位，在进行破碎时，无需因棒料的空间位置调整电极位置。其电极在破碎的过程中可以固定不动，只需要根据送料之前进行合适的调整，避免了垂直方向过多不必要的移动。其次，本发明的反应槽利用了重力传动，棒料在放入导向固定筒1后在重力的作用下缓缓下落，其下端被破碎，碎料在筛选筛6的筛选下落下，同时让未破碎的棒料部分逐渐向下移动，最终完成整个棒料的破碎。

[0046] 本发明选用聚氨酯弹性体材料制造固定筒、电极架板、筛选筛、水槽，聚氨酯弹性体结构特点使其具有优异的耐磨性，以耐磨著称。聚氨酯弹性体与金属材料相比具有重量轻、噪音低、耐损耗、加工费用低及耐腐蚀等优点；与塑料相比则具有不发脆、弹性记忆、耐磨等优点；与橡胶相比具有耐磨、耐撕裂、高承载性、透明或半透明、耐臭氧，可灌封、可浇注、硬度范围广等优点。选用不锈钢作为电极材料，水中放电产生的物理和化学效应会使电极材料受损。材料的密度、硬度、熔化温度越高，电极的受损程度就越小。不锈钢作为电极材料，相对而言，在大电流情况下耐烧蚀能力较强；且机械强度较大，具有一定的抗冲击能力。综合各因素，从成本和加工两个方面考虑，本发明选用了不锈钢作为电极材料。

[0047] 本发明提供制作高压电脉冲破碎反应槽的方法：

[0048] 将电极架板2通过电极架板的榫头安装在位于导向固定筒1安装板上的电极架板槽内；将电极杆3首端与电极头4的末端通过螺纹连接方式连接，进而组成电极结构；将电极结构首端通过螺帽安装在导向固定筒1的筒身上的电极结构首端槽内；将电极结构末端通过螺帽安装在电极架板2上电极末端槽内；将支撑架首端安装在导向固定筒1的安装板上的支撑架槽内；将传输带安装于水槽7的传送带边界法兰上7c；将支撑架末端以螺纹连接方式安装在水槽7的导向固定筒1安装螺纹孔7d，进而完成高压电脉冲破碎反应槽的装配。

[0049] 本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。