石英脫羥真空爐的機(jī)械設(shè)計(jì)研究

 石英脫羥真空爐的機(jī)械設(shè)計(jì)研究

　石英真空脫羥爐是金鹵燈用石英玻璃脫羥工藝的關(guān)鍵設(shè)備。分析了石英脫羥爐的核心部件加熱器、隔熱屏的設(shè)計(jì)思路，根據(jù)計(jì)算功率進(jìn)行了加熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核；闡述了抽真空系統(tǒng)和快速冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路等。結(jié)合現(xiàn)代CAD技術(shù)，進(jìn)行三維建模，可以大大提高設(shè)計(jì)效率和保證設(shè)計(jì)一次成功率，通過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)，能夠達(dá)到設(shè)計(jì)的各項(xiàng)指標(biāo)，完全可以滿(mǎn)足石英玻璃脫羥工藝的要求。

　石英玻璃光譜特性?xún)?yōu)良，從短波紫外區(qū)、可見(jiàn)光區(qū)到紅外區(qū)的寬波段范圍內(nèi)透光性極好，同時(shí)耐高溫(使用溫度達(dá)1100℃以上)，線脹系數(shù)小，化學(xué)穩(wěn)定性高；石英玻璃加入鈰、鈦等元素制成電光源，可將危害人體健康的短波紫外線過(guò)濾掉；石英玻璃制成激光燈可使激光器使用壽命大大延長(zhǎng)。石英玻璃具有很多優(yōu)良的光學(xué)性能，從而使其成為新型電光源的最佳材料。隨著電光源工業(yè)的要求越來(lái)越高，對(duì)優(yōu)質(zhì)石英玻璃的需求量越來(lái)越大。

　在要求最高的金鹵燈用石英玻璃中，對(duì)羥基的含量要求極為苛刻。羥基會(huì)破壞鹵鎢循環(huán)，嚴(yán)重影響燈的質(zhì)量和使用壽命；在光導(dǎo)纖維中羥基將影響光損耗，因此羥基在石英玻璃中是一項(xiàng)有害雜質(zhì)。金鹵燈用低羥基管要求羥基含量為1×10-6~5×10-6，脫羥基工藝要求非常嚴(yán)格。石英玻璃中的羥基穩(wěn)定性很高，脫羥非常困難。石英脫羥有多種方式，目前真空脫羥是金鹵燈用低羥基石英管必須的一種脫羥方式。真空脫羥工藝需要在高真空狀態(tài)下長(zhǎng)時(shí)間的保持高溫(約1050℃)，以使羥基順利脫出。為保證細(xì)長(zhǎng)石英管質(zhì)量均勻性，還要保持良好的溫度均勻性，對(duì)于大型的設(shè)備來(lái)說(shuō)難度很大。大型爐尺寸很大，高溫真空狀態(tài)下部件的剛度、強(qiáng)度、變形、耐用等都要充分考慮，同時(shí)要考慮生產(chǎn)成本問(wèn)題，一臺(tái)成本合適的高性能石英脫羥爐是保證脫羥工藝質(zhì)量的前提。

　對(duì)于大型石英脫羥爐的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行了分析，闡述了設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。實(shí)行三個(gè)加熱區(qū)六面加熱全面控制爐體溫度，達(dá)到溫度均勻性的要求；對(duì)于其核心的加熱器、隔熱屏闡述了設(shè)計(jì)的思路和方法，對(duì)加熱器進(jìn)行了可行的布置和設(shè)計(jì)計(jì)算；對(duì)抽真空系統(tǒng)和快速冷卻循環(huán)系統(tǒng)闡述了設(shè)計(jì)需要考慮的問(wèn)題。結(jié)合現(xiàn)代CAD技術(shù)，建成了三維模型，不僅可以大大提高設(shè)計(jì)效率，而且保證設(shè)計(jì)一次成功率，通過(guò)實(shí)踐測(cè)試可以達(dá)到預(yù)定指標(biāo)，完全可以滿(mǎn)足石英玻璃脫羥工藝的要求。