CN201288119Y - 高速合成石英玻璃生产用氧气带料燃烧器 - Google Patents

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CN201288119Y CNU200820123700XU CN200820123700U CN201288119Y CN 201288119 Y CN201288119 Y CN 201288119Y CN U200820123700X U CNU200820123700X U CN U200820123700XU CN 200820123700 U CN200820123700 U CN 200820123700U CN 201288119 Y CN201288119 Y CN 201288119Y
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饶传东
徐驰
王蕾
徐彬
顾真安
王玉芬
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Abstract

本实用新型公开了一种高速合成石英玻璃生产用氧气带料燃烧器，包含两个氧室和两个氢室，进料管外层增加一个套管，互相之间密闭相隔；每层氧室内均设有一圈或者两圈上开口灯芯管，氧室上端均有进气管；内氢室处于两个氧室之间，上端设有进气口；外氢室位于氧室下端，两侧设有进气口；氧气灯芯管穿过氢室延伸至内外氢室底端，进料管及其套管处于整个燃烧器中心处，出口端与氧气灯芯管下端及氢室底端保持平齐。本燃烧器采用氧气作为载料气体，相对于氢气带料燃烧器，将沉积速率提高到370g/h，得料率达到4.0∶1，在石英玻璃合成中保证坨体有效尺寸的前提下实现高速沉积，极大提高了合成石英玻璃沉积速率和效率。

Description

高速合成石英玻璃生产用氧气带料燃烧器
技术领域：
本实用新型属于石英玻璃领域，具体涉及到一种合成石英玻璃用燃烧器。
背景技术：
在CVD合成三类石英玻璃工艺中，燃烧器是工艺流程中一个关键部件，完成氢氧气的混合和燃烧，将四氯化硅引入反应器内并通过氧化或者水解反应生成纳米状态的二氧化硅颗粒，在合适的温度下沉积到基体上并熔融形成石英玻璃。目前常用的燃烧器为氢气带料，即氢气通过鼓泡瓶将气态四氯化硅引入燃烧器内，这种燃烧器燃烧能力较弱，四氯化硅基本上依靠火焰内部的水解反应来生成二氧化硅颗粒，因此当四氯化硅流量加大的时候，料带内部会形成空心现象，导致四氯化硅不能全部反应，从而影响沉积速率和得料率。
实用新型内容：
为了克服上述缺陷，本实用新型的目的在于提供了一种高速合成石英玻璃生产用氧气载料燃烧器，引入氧气作为载料气体，满足四氯化硅流量加大时的加料要求。
本实用新型采用以下技术方案：
一种高速合成三类石英玻璃生产用的燃烧器，包括氧室、氢室和位于中心的进料管，特点是，包含两个氧室和两个氢室，依次为套设的第一层氧室、内氢室、第二层氧室和位于第二层氧室下端的外氢室，且各室互相之间密闭相隔；每层氧室内均设有一圈或者两圈上开口氧气灯芯管与氧室相通且穿过氢室延伸至氢室底端。
所述燃烧器中，进料管外层设一保护套管，保护套管与料管呈同心圆状态，保护套上端设保护气进气口。
所述燃烧器中，内外氢室、氧室上端均设有进气口；外氢室两侧设有进气口。
所述燃烧器中，氧气灯芯管末端与氢室底端保持平齐。
所述燃烧器中，进料管及其套管处于整个燃烧器中心处，出口端与氧气灯芯管及氢室底端保持平齐。
该燃烧器具有的特点是：1、包含两个氧室和两个氢室，每个氧室有一圈或者两圈氧气灯芯管；内氢室位于两个氧室之间，外氢室位于两个氧室下端。2、进料管外圈有层保护套管，出口端保持平齐，进料管与保护套管保持同心圆状态。
采用了上述技术方案后，本实用新型优点如下：
1、将燃烧器内氢室设置为两个，有效提高了氢氧混合燃烧效率，同时使燃烧器直径增大了1.3～1.6倍，高温面积增加了1.2～1.8倍，实现了更大尺寸的有效沉积面积。
2、将载料气体变为氧气，使得火焰中心四氯化硅的反应程度更加充分，即使加大四氯化硅载入量，也不会出现料带空心现象，避免了飞料增多，使得沉积速率可以达到350g/h，得料率提高到4.0：1，极为有效的提高了立式合成石英玻璃的生产效率。
附图说明：
图1为本实用新型燃烧器结构图
图2为图1的A-A剖面结构示意图
具体实施方式：
如图1和图2所示，本实用新型燃烧器设置有两层氧室和两层氢室，第一层氧室1，其顶部设有氧气进气管11；内氢室2，其顶部设有氢气进气管21，第二层氧室3，其顶部设有氧气进气管31；外氢室6，两侧设有氢气进气管61、62；两层氧室和内氢室2层层套设，各个室独立并且彼此密封熔接，外氢室6位于氧室1下端，直径与氧室1相同；第一层氧室1内部设有两圈上开口的氧气灯芯管12，并延伸至外氢室6内，第二层氧室3内部设有一圈上开口的氧气灯芯管32，延伸至内氢室2内；进料管5及保护套管4位于第一层氧室3和内氢室2的中心处，保护套管4的顶部设有保护气进气管41，进料管5的进口端位于氧室3的顶端处，出口端与所有的氧气灯芯管12底端和氢室底端平齐；保护套管4和进料管5出口端长度一致且处于同心圆上。
本实用新型工作原理为：
氧气经流量计进入第一层氧室1和第二层氧室3，由底端氧气灯芯管12、32流出，氢气经流量计进入内氢室2和外氢室6，并与氧气灯芯管12、32流出的氧气反应燃烧，气态四氯化硅由氧气经进料管5带入，从出口端进入火焰内部并发生氧化和水解反应生成二氧化硅颗粒，最终沉积在基体上熔融形成石英玻璃；为避免进料管5出口端的四氯化硅迅速氧化生成二氧化硅颗粒而凝结在管口上，故在套管4中通入保护气体，避免堵塞料管。
本实用新型氧气带料燃烧器与传统的氢气带料燃烧器试验数据对比：
 
序号 对比项 氧气载料 氢气载料
1 沉积速率 370g/h 220g/h
2 得料率 4:1 5:1
3 载料量(SiCl4：ml/h) 1500 800

Claims (7)

1、一种高速合成石英玻璃生产用氧气带料燃烧器，包括氧室、氢室和位于中心的进料管，其特征在于，包含两个氧室和两个氢室，依次为套设的第一层氧室、内氢室、第二层氧室和位于第二层氧室下端的外氢室，且各室互相之间密闭相隔；每层氧室内均设有一圈或者两圈上开口氧气灯芯管与氧室相通且穿过氢室延伸至氢室底端。
2、根据权利要求1所述燃烧器，其特征在于，进料管外层设一保护套管，保护套管与料管呈同心圆状态，保护套上端设保护气进气口。
3、根据权利要求1或2所述燃烧器，其特征在于，内外氢室、氧室上端均设有进气口；外氢室两侧设有进气口。
4、根据权利要求1或2所述燃烧器，其特征在于，氧气灯芯管末端与氢室底端平齐。
5、根据权利要求3所述燃烧器，其特征在于，氧气灯芯管末端与氢室底端平齐。
6、根据权利要求4所述燃烧器，其特征在于，进料管及其套管处于整个燃烧器中心处，出口端与氧气灯芯管及氢室底端平齐。
7、根据权利要求5所述燃烧器，其特征在于，进料管及其套管处于整个燃烧器中心处，出口端与氧气灯芯管及氢室底端平齐。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106989389A (zh) * 2017-05-24 2017-07-28 久智光电子材料科技有限公司 一种子母燃烧器
CN109507772A (zh) * 2018-12-04 2019-03-22 浙江富春江光电科技有限公司 光波导火焰水解法用火头组件

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