石英脫羥真空爐的機械設計研究

 石英脫羥真空爐的機械設計研究

　石英真空脫羥爐是金鹵燈用石英玻璃脫羥工藝的關鍵設備。分析了石英脫羥爐的核心部件加熱器、隔熱屏的設計思路，根據計算功率進行了加熱器的設計計算和校核；闡述了抽真空系統和快速冷卻系統的設計思路等。結合現代CAD技術，進行三維建模，可以大大提高設計效率和保證設計一次成功率，通過實踐檢驗，能夠達到設計的各項指標，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良，從短波紫外區、可見光區到紅外區的寬波段范圍內透光性極好，同時耐高溫(使用溫度達1100℃以上)，線脹系數小，化學穩定性高；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良的光學性能，從而使其成為新型電光源的最佳材料。隨著電光源工業的要求越來越高，對優質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，嚴重影響燈的質量和使用壽命；在光導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。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格。石英玻璃中的羥基穩定性很高，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下長時間的保持高溫(約1050℃)，以使羥基順利脫出。為保證細長石英管質量均勻性，還要保持良好的溫度均勻性，對于大型的設備來說難度很大。大型爐尺寸很大，高溫真空狀態下部件的剛度、強度、變形、耐用等都要充分考慮，同時要考慮生產成本問題，一臺成本合適的高性能石英脫羥爐是保證脫羥工藝質量的前提。

　對于大型石英脫羥爐的設計要求進行了分析，闡述了設計時應重點考慮的問題。實行三個加熱區六面加熱全面控制爐體溫度，達到溫度均勻性的要求；對于其核心的加熱器、隔熱屏闡述了設計的思路和方法，對加熱器進行了可行的布置和設計計算；對抽真空系統和快速冷卻循環系統闡述了設計需要考慮的問題。結合現代CAD技術，建成了三維模型，不僅可以大大提高設計效率，而且保證設計一次成功率，通過實踐測試可以達到預定指標，完全可以滿足石英玻璃脫羥工藝的要求。