石英脫羥真空爐的機(jī)械設(shè)計研究

 石英脫羥真空爐的機(jī)械設(shè)計研究

　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)計思路，根據(jù)計算功率進(jìn)行了加熱器的設(shè)計計算和校核；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)計效率和保證設(shè)計一次成功率，通過實踐檢驗，能夠達(dá)到設(shè)計的各項指標(biāo)，完全可以滿足石英玻璃脫羥工藝的要求。

　石英玻璃光譜特性優(yōu)良，從短波紫外區(qū)、可見光區(qū)到紅外區(qū)的寬波段范圍內(nèi)透光性極好，同時耐高溫(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濾掉；石英玻璃制成激光燈可使激光器使用壽命大大延長。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)的要求越來越高，對優(yōu)質(zhì)石英玻璃的需求量越來越大。

　在要求最高的金鹵燈用石英玻璃中，對羥基的含量要求極為苛刻。羥基會破壞鹵鎢循環(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)下長時間的保持高溫(約1050℃)，以使羥基順利脫出。為保證細(xì)長石英管質(zhì)量均勻性，還要保持良好的溫度均勻性，對于大型的設(shè)備來說難度很大。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，同時要考慮生產(chǎn)成本問題，一臺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。

　對于大型石英脫羥爐的設(shè)計要求進(jìn)行了分析，闡述了設(shè)計時應(yīng)重點考慮的問題。實行三個加熱區(qū)六面加熱全面控制爐體溫度，達(dá)到溫度均勻性的要求；對于其核心的加熱器、隔熱屏闡述了設(shè)計的思路和方法，對加熱器進(jìn)行了可行的布置和設(shè)計計算；對抽真空系統(tǒng)和快速冷卻循環(huán)系統(tǒng)闡述了設(shè)計需要考慮的問題。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)計效率，而且保證設(shè)計一次成功率，通過實踐測試可以達(dá)到預(yù)定指標(biāo)，完全可以滿足石英玻璃脫羥工藝的要求。