石英脱羟真空炉的机械设计研究

 石英脱羟真空炉的机械设计研究

　石英真空脱羟炉是金卤灯用石英玻璃脱羟工艺的关键设备。分析了石英脱羟炉的核心部件加热器、隔热屏的设计思路，根据计算功率进行了加热器的设计计算和校核；阐述了抽真空系统和快速冷却系统的设计思路等。结合现代CAD技术，进行三维建模，可以大大提高设计效率和保证设计一次成功率，通过实践检验，能够达到设计的各项指标，完全可以满足石英玻璃脱羟工艺的要求。

　石英玻璃光谱特性优良，从短波紫外区、可见光区到红外区的宽波段范围内透光性极好，同时耐高温(使用温度达1100℃以上)，线胀系数小，化学稳定性高；石英玻璃加入铈、钛等元素制成电光源，可将危害人体健康的短波紫外线过滤掉；石英玻璃制成激光灯可使激光器使用寿命大大延长。石英玻璃具有很多优良的光学性能，从而使其成为新型电光源的最佳材料。随着电光源工业的要求越来越高，对优质石英玻璃的需求量越来越大。

　在要求最高的金卤灯用石英玻璃中，对羟基的含量要求极为苛刻。羟基会破坏卤钨循环，严重影响灯的质量和使用寿命；在光导纤维中羟基将影响光损耗，因此羟基在石英玻璃中是一项有害杂质。金卤灯用低羟基管要求羟基含量为1×10-6~5×10-6，脱羟基工艺要求非常严格。石英玻璃中的羟基稳定性很高，脱羟非常困难。石英脱羟有多种方式，目前真空脱羟是金卤灯用低羟基石英管必须的一种脱羟方式。真空脱羟工艺需要在高真空状态下长时间的保持高温(约1050℃)，以使羟基顺利脱出。为保证细长石英管质量均匀性，还要保持良好的温度均匀性，对于大型的设备来说难度很大。大型炉尺寸很大，高温真空状态下部件的刚度、强度、变形、耐用等都要充分考虑，同时要考虑生产成本问题，一台成本合适的高性能石英脱羟炉是保证脱羟工艺质量的前提。

　对于大型石英脱羟炉的设计要求进行了分析，阐述了设计时应重点考虑的问题。实行三个加热区六面加热全面控制炉体温度，达到温度均匀性的要求；对于其核心的加热器、隔热屏阐述了设计的思路和方法，对加热器进行了可行的布置和设计计算；对抽真空系统和快速冷却循环系统阐述了设计需要考虑的问题。结合现代CAD技术，建成了三维模型，不仅可以大大提高设计效率，而且保证设计一次成功率，通过实践测试可以达到预定指标，完全可以满足石英玻璃脱羟工艺的要求。