[實用新型]高速合成石英玻璃生產用氧氣帶料燃燒器

有效

• 申請號: 200820123700.X
• 申請日: 2008-11-19
• 公開（公告）號: CN201288119Y
• 公開（公告）日: 2009-08-12
• 發明（設計）人: 饒傳東;徐馳;王蕾;徐彬;顧真安;王玉芬
• 申請（專利權）人: 中國建筑材料科學研究總院
• 主分類號: C03B5/16
• 分類號: C03B5/16
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司
• 代理人: 邸萬杰

技術領域：

本實用新型屬于石英玻璃領域，具體涉及到一種合成石英玻璃用燃燒器。

背景技術：

在CVD合成三類石英玻璃工藝中，燃燒器是工藝流程中一個關鍵部件，完成氫氧氣的混合和燃燒，將四氯化硅引入反應器內并通過氧化或者水解反應生成納米狀態的二氧化硅顆粒，在合適的溫度下沉積到基體上并熔融形成石英玻璃。目前常用的燃燒器為氫氣帶料，即氫氣通過鼓泡瓶將氣態四氯化硅引入燃燒器內，這種燃燒器燃燒能力較弱，四氯化硅基本上依靠火焰內部的水解反應來生成二氧化硅顆粒，因此當四氯化硅流量加大的時候，料帶內部會形成空心現象，導致四氯化硅不能全部反應，從而影響沉積速率和得料率。

實用新型內容：

為了克服上述缺陷，本實用新型的目的在于提供了一種高速合成石英玻璃生產用氧氣載料燃燒器，引入氧氣作為載料氣體，滿足四氯化硅流量加大時的加料要求。

本實用新型采用以下技術方案：

一種高速合成三類石英玻璃生產用的燃燒器，包括氧室、氫室和位于中心的進料管，特點是，包含兩個氧室和兩個氫室，依次為套設的第一層氧室、內氫室、第二層氧室和位于第二層氧室下端的外氫室，且各室互相之間密閉相隔；每層氧室內均設有一圈或者兩圈上開口氧氣燈芯管與氧室相通且穿過氫室延伸至氫室底端。

所述燃燒器中，進料管外層設一保護套管，保護套管與料管呈同心圓狀態，保護套上端設保護氣進氣口。

所述燃燒器中，內外氫室、氧室上端均設有進氣口；外氫室兩側設有進氣口。

所述燃燒器中，氧氣燈芯管末端與氫室底端保持平齊。

所述燃燒器中，進料管及其套管處于整個燃燒器中心處，出口端與氧氣燈芯管及氫室底端保持平齊。

該燃燒器具有的特點是：1、包含兩個氧室和兩個氫室，每個氧室有一圈或者兩圈氧氣燈芯管；內氫室位于兩個氧室之間，外氫室位于兩個氧室下端。2、進料管外圈有層保護套管，出口端保持平齊，進料管與保護套管保持同心圓狀態。

采用了上述技術方案后，本實用新型優點如下：

1、將燃燒器內氫室設置為兩個，有效提高了氫氧混合燃燒效率，同時使燃燒器直徑增大了1.3～1.6倍，高溫面積增加了1.2～1.8倍，實現了更大尺寸的有效沉積面積。

2、將載料氣體變為氧氣，使得火焰中心四氯化硅的反應程度更加充分，即使加大四氯化硅載入量，也不會出現料帶空心現象，避免了飛料增多，使得沉積速率可以達到350g/h，得料率提高到4.0：1，極為有效的提高了立式合成石英玻璃的生產效率。

附圖說明：

圖1為本實用新型燃燒器結構圖

圖2為圖1的A-A剖面結構示意圖

具體實施方式：

如圖1和圖2所示，本實用新型燃燒器設置有兩層氧室和兩層氫室，第一層氧室1，其頂部設有氧氣進氣管11；內氫室2，其頂部設有氫氣進氣管21，第二層氧室3，其頂部設有氧氣進氣管31；外氫室6，兩側設有氫氣進氣管61、62；兩層氧室和內氫室2層層套設，各個室獨立并且彼此密封熔接，外氫室6位于氧室1下端，直徑與氧室1相同；第一層氧室1內部設有兩圈上開口的氧氣燈芯管12，并延伸至外氫室6內，第二層氧室3內部設有一圈上開口的氧氣燈芯管32，延伸至內氫室2內；進料管5及保護套管4位于第一層氧室3和內氫室2的中心處，保護套管4的頂部設有保護氣進氣管41，進料管5的進口端位于氧室3的頂端處，出口端與所有的氧氣燈芯管12底端和氫室底端平齊；保護套管4和進料管5出口端長度一致且處于同心圓上。

本實用新型工作原理為：

氧氣經流量計進入第一層氧室1和第二層氧室3，由底端氧氣燈芯管12、32流出，氫氣經流量計進入內氫室2和外氫室6，并與氧氣燈芯管12、32流出的氧氣反應燃燒，氣態四氯化硅由氧氣經進料管5帶入，從出口端進入火焰內部并發生氧化和水解反應生成二氧化硅顆粒，最終沉積在基體上熔融形成石英玻璃；為避免進料管5出口端的四氯化硅迅速氧化生成二氧化硅顆粒而凝結在管口上，故在套管4中通入保護氣體，避免堵塞料管。

本實用新型氧氣帶料燃燒器與傳統的氫氣帶料燃燒器試驗數據對比：

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序號對比項氧氣載料氫氣載料1沉積速率370g/h220g/h2得料率4:15:13載料量(SiCl₄：ml/h)1500800