CN201458959U

CN201458959U - 双保护套管合成石英玻璃生产用氧气载料燃烧器

Info

Publication number: CN201458959U
Application number: CN2009201102134U
Authority: CN
Inventors: 顾真安; 徐驰; 饶传东; 王玉芬
Original assignee: China Building Materials Academy CBMA
Current assignee: China Building Materials Academy CBMA
Priority date: 2009-07-16
Filing date: 2009-07-16
Publication date: 2010-05-12
Anticipated expiration: 2019-07-16

Abstract

本实用新型公开了一种双保护套管合成石英玻璃生产用氧气载料燃烧器，包括两个氧室、一个氢室、两个保护套管和位于中心的进料管，它们相互之间密闭相隔；氧室、氢室和保护套管均设有进气口；每层氧室内均设有一圈上开口并延伸至氢室内的氧气灯芯管；保护套管包括设在进料管外层的内保护套管和设在氢室外围的外保护套管，其中内保护套管底端与进料管、氧气灯芯管和氢室的底端平齐，而外保护套管底端长出氢室底端一部分。本燃烧器增加了氢室外保护系统，可以预防在氢室管壁产生积料，从而在保证了较高生产效率的前提下有效地提高基体的内在质量。

Description

双保护套管合成石英玻璃生产用氧气载料燃烧器

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，除了完成氢氧气的混合和燃烧以提供必要的热量之外，还利用氢气或氧气通过鼓泡瓶将气态四氯化硅引入燃烧器内，并通过水解或者氧化反应生成纳米级别的二氧化硅颗粒，在火焰气流的辅助下沉积到旋转的基体(坨体)上，生成熔融态的石英玻璃。目前常用燃烧器的结构一般为单料管(氢气载料)或者在料管外加一层保护套管(氧气载料)，氢室外围没有任何保护系统，因此在合成过程中，随着氢室管壁的积料增多，在气流的干扰下，积料极易剥落，随着火焰气流溅射到基体上。由于剥落的积料聚集体尺寸远大于火焰中心生成的二氧化硅颗粒，到达基体表面后不能瞬时熔融，极易形成小气泡并逐渐长大，严重影响石英玻璃坨体的质量，透过率较差。

实用新型内容：

为了克服上述工艺缺陷，本实用新型的目的在于提供一种双保护套管合成石英玻璃用燃烧器，其在氢室外围额外增加一套保护系统以预防氢室管壁积料，从而保证基体的质量。

本实用新型采用以下技术方案：

一种双保护套管合成石英玻璃用燃烧器，包括氧室、氢室、和位于中心的带内保护套管的进料管，其中，包含两个氧室和一个氢室，依次为套设的第一层氧室、第二层氧室和位于第一层氧室和第二氧室下端的氢室，且各室之间密闭相隔；每层氧室内均设有一圈上开口并向下延伸穿过氢室至氢室底端的氧气灯芯管；另设一外保护套管，设在氢室外围。

在该双保护套管合成石英玻璃用燃烧器中，内保护套管与进料管呈同心圆状态，内保护套管上端设保护气进气口；

外保护套管与氢室呈同心圆状态，外保护套管两侧设保护气进气口，底端位于氢室底端之下；

第一层氧室和第二层氧室上端设有进气口；氢室两侧设有进气口；

内保护套管底端与进料管底端、氢室底端以及氧气灯芯管底端平齐；外保护套管的底端长出氢室底端一部分。

采用了上述技术方案后，本实用新型优点如下：

由于增加了氢室外保护系统，单位时间内加入更多四氯化硅后，可以避免氢室管壁产生更多的积料，大幅减少气泡的形成，并且新型燃烧器可将沉积速率提高到400g/h，得料率达到3.9∶1，因此在保证了较高生产效率的前提下有效地提高了基体的内在质量。

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、一层氢室、进料管以及两个保护套管，该燃烧器的具体结构包括：第一层氧室2，其顶部设有氧气进气管21；第二层氧室1，其顶部设有氧气进气管11；氢室3，两侧设有氢气进气管31、32；两层氧室2、1层层套设，且氢室3位于氧室1、2下端，各个室独立并且彼此密封熔接；第一层氧室2内部设有一圈上开口的氧气灯芯管22，其向下延伸穿过氢室3至氢室3底端，第二层氧室1内部设有一圈上开口的氧气灯芯管12，其向下延伸穿过氢室3至氢室3底端；进料管5及设在其外层的内保护套管4位于氧室1和氢室3的中心处，保护套管4的顶部设有用于通入保护性气体的进气管41，进料管5的进口端位于氧室1的顶端处，出口端与所有的氧气灯芯管底端和氢室底端平齐；内保护套管4和进料管5出口端长度一致且处于同心圆上；氢室3的外围另设外保护套管6，外保护套管6的底端在氢室3底端的下方，外保护套管6两侧设有用于通入保护性气体的进气管61和62。

本实用新型工作原理为：

氧气经流量计进入第一层氧室2和第二层氧室1，由底端氧气灯芯管22、12流出，氢气经流量计进入氢室3，并与氧气灯芯管22、12流出的氧气在燃烧器底端反应燃烧形成火焰，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，在套管4中通入保护气体，避免堵塞进料管5的出口；为预防在氢室3管壁出口端产生积料，在外保护套管6中通入保护气体(氮气或者氦气)。

本实用新型双保护套管氧气带料燃烧器与传统单保护套管氧气带料燃烧器试验数据对比：

Claims

1.一种双保护套管合成石英玻璃生产用氧气载料燃烧器，包括氧室、氢室、和位于中心的带内保护套管的进料管，其特征在于，包含两个氧室和一个氢室，依次为套设的第一层氧室、第二层氧室和位于第一层氧室和第二氧室下端的氢室，且各室之间密闭相隔；每层氧室内均设有一圈上开口并向下延伸穿过氢室至氢室底端的氧气灯芯管；另设一外保护套管，设在氢室外围。

2.根据权利要求1所述燃烧器，其特征在于，内保护套管与进料管呈同心圆状态，内保护套管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，外保护套管与氢室呈同心圆状态，外保护套管两侧设保护气进气口，底端位于氢室底端之下。

4.根据权利要求1或2所述燃烧器，其特征在于，第一层氧室和第二层氧室上端设有进气口；氢室两侧设有进气口。

5.根据权利要求3所述燃烧器，其特征在于，第一层氧室和第二层氧室上端设有进气口；氢室两侧设有进气口。

6.根据权利要求4所述燃烧器，其特征在于，内保护套管底端与进料管底端、氢室底端以及氧气灯芯管底端平齐。

7.根据权利要求5所述燃烧器，其特征在于，内保护套管底端与进料管底端、氢室底端以及氧气灯芯管底端平齐。

8.根据权利要求6所述燃烧器，其特征在于，外保护套管的底端长出氢室底端一部分。

9.根据权利要求7所述燃烧器，其特征在于，外保护套管的底端长出氢室底端一部分。