本發(fā)明涉及一種高純石英的生產(chǎn)裝置，尤其是涉及一種CVD法生成高純石英的裝置。

背景技術(shù)：

石英玻璃的工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)主要包括電熔工藝，氣煉工藝，合成石英玻璃制造工藝，高頻等離子火焰熔制工藝。其中合成石英玻璃技術(shù)又包括化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝、氣相軸向沉積(VAD)工藝、等離子化學(xué)氣相沉積(PCVD)等。CVD工藝在生產(chǎn)大尺寸高純度的石英玻璃方面較其他方法具有較大優(yōu)勢，目前大尺寸高純度的石英玻璃生產(chǎn)一般使用CVD工藝生產(chǎn)。

CVD工藝生產(chǎn)大尺寸高純度的石英玻璃設(shè)備主要由兩大部分組成，一部分是提供高溫反應(yīng)環(huán)境的反應(yīng)爐，一部分是固定、支撐、旋轉(zhuǎn)、移動產(chǎn)品的塔體設(shè)備，爐膛安裝于塔體設(shè)備上部分。大尺寸高純石英產(chǎn)品因?yàn)橹睆?、長度、重量都比較大，因此生產(chǎn)一般是由上往下進(jìn)行，即噴燈安裝在爐膛上部，產(chǎn)品不斷沉積，不斷變長，往下移動，為制作一定的形狀，有時也進(jìn)行左右或前后移動，產(chǎn)品在生長時同時需要不斷地進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，這些移動、旋轉(zhuǎn)都是通過電機(jī)、導(dǎo)軌等配件來完成的，當(dāng)然因?yàn)楫a(chǎn)品位于高處，還需要支撐、固定等裝置。這些配件、裝置等統(tǒng)稱為塔體設(shè)備。

現(xiàn)有CVD法生產(chǎn)高純石英反應(yīng)爐體皆采用單層結(jié)構(gòu)，隔熱磚直接裸露于外部，很容易積塵，也不容易清潔。因此生產(chǎn)時粉塵很容易掉落進(jìn)入爐膛內(nèi)的產(chǎn)品中，操作人員需要頻繁進(jìn)行巡檢，及時挑除產(chǎn)品內(nèi)的粉塵雜質(zhì)，無法挑除的顆粒直接導(dǎo)致產(chǎn)品報廢，同時隔熱磚材料直接裸露于室內(nèi)不夠整潔、美觀。爐內(nèi)高溫?zé)崃客ㄟ^噴燈縫隙直接散熱進(jìn)入車間環(huán)境內(nèi)，會導(dǎo)致室內(nèi)溫度過高，增加降溫成本。采用單層結(jié)構(gòu)，同時為保持爐內(nèi)高溫，爐內(nèi)的排風(fēng)量要求保持很少的量，這樣反應(yīng)爐內(nèi)生產(chǎn)產(chǎn)生的氯化氫廢氣及二氧化硅粉塵很容易溢出到車間內(nèi)，對人身安全及公司財產(chǎn)產(chǎn)生較大危害。

CVD工藝生產(chǎn)的塔體設(shè)備皆為敞開式，沒有形成密封的艙體及氣體流場，塔體等裝置所處的環(huán)境惡劣，高溫及易腐蝕氣體皆有存在，設(shè)備容易產(chǎn)生異常，同時環(huán)境中粉塵等比較多，影響到產(chǎn)品品質(zhì)。目前傳統(tǒng)的CVD工藝塔體設(shè)備主要有以下缺陷：(1)塔體內(nèi)受爐膛溫度輻射影響，溫度比較高，各裝置及配件壽命短，容易出現(xiàn)異常，同時運(yùn)行不穩(wěn)定，影響產(chǎn)品品質(zhì)；(2)塔體內(nèi)受爐膛溢出的氯化氫尾氣影響，各裝置及配件容易腐蝕，壽命短，容易出現(xiàn)異常，同時運(yùn)行不穩(wěn)定，影響產(chǎn)品品質(zhì)；(3)為敞開環(huán)境，環(huán)境中的粉塵等顆粒容易進(jìn)入到塔體中，進(jìn)而進(jìn)入到產(chǎn)品反應(yīng)的爐膛室內(nèi)，降低產(chǎn)品品質(zhì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種降低粉塵干擾以及尾氣污染的高純石英生產(chǎn)裝置。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：一種高純石英生產(chǎn)裝置：包括用于提供高溫反應(yīng)環(huán)境的反應(yīng)爐以及設(shè)置在反應(yīng)爐下方的塔體：

所述反應(yīng)爐為圓柱形，由內(nèi)而外由爐膛、隔熱層、保溫層及金屬材料制作而成的爐罩組成，所述爐罩包含包附在保溫層外周表面的爐座、保溫層上表面的爐蓋以及爐頂，所述爐頂設(shè)置于所述反應(yīng)爐的最頂部，與所述爐蓋之間形成爐頂腔；所述爐膛設(shè)有至少1個爐膛排氣口，所述爐膛排氣口穿過隔熱層、保溫層及爐座；所述爐頂設(shè)有爐頂進(jìn)氣口、爐頂排氣口；所述爐頂排氣口位置等于或高于爐頂進(jìn)氣口位置，且位于爐頂?shù)膬蓚?cè)，所述爐頂進(jìn)氣口內(nèi)設(shè)置有空氣過濾裝置；所述隔熱層、保溫層及爐蓋的頂部位置開設(shè)有聯(lián)通爐膛和爐頂腔的通孔，所述通孔內(nèi)設(shè)有噴燈，所述噴燈頂部為物料進(jìn)口，底部為物料出口；所述爐膛排氣口以及所述爐頂排氣口分別連接到廢氣處理裝置；

所述塔體設(shè)置在所述爐膛的底部；包括垂直設(shè)置在地面上的塔體支架，設(shè)置在塔體支架一側(cè)的導(dǎo)軌，設(shè)置在導(dǎo)軌上的基座，所述基座能夠在電機(jī)的作用下，沿所述導(dǎo)軌上下移動；所述基座上設(shè)有產(chǎn)品座，所述產(chǎn)品座能夠在電機(jī)的作用下，在基座上移動和旋轉(zhuǎn)。

采用上述技術(shù)方案爐膛位于設(shè)備內(nèi)部中心，為800℃-2000℃的高溫腔體，是高純石英生產(chǎn)的反應(yīng)釜，為生產(chǎn)反應(yīng)提供環(huán)境。爐膛由隔熱磚砌成形成隔熱層，隔熱層使?fàn)t膛與外界隔離，保持爐膛高溫環(huán)境。靠近隔熱磚外層安裝保溫層，保溫層為內(nèi)層隔熱磚與外層爐罩緩沖區(qū)，起到緩沖隔熱作用。爐罩安裝在最外側(cè)，為金屬材質(zhì)，其中爐座安裝于四周，爐蓋安裝于保溫層頂部，爐座及爐蓋通過法蘭進(jìn)行連接、固定。頂蓋安裝于整個爐體最頂部，使與爐蓋之間形成一個獨(dú)立的腔體。頂蓋上安裝有進(jìn)氣孔、排氣孔、觀察窗等，其中進(jìn)氣孔安裝有過濾器，對進(jìn)入腔體的空氣進(jìn)行過濾，保持內(nèi)部整潔，排氣孔連接企業(yè)尾氣處理裝置，對爐罩腔體內(nèi)進(jìn)行抽氣，使?fàn)t罩腔體保持負(fù)壓，這樣爐罩腔體內(nèi)就會形成自進(jìn)氣孔至排氣孔的風(fēng)場。同時爐膛底部亦安裝有排氣孔。在爐頂正頂部安裝噴燈，噴燈頂部為氣體、原料進(jìn)口，底部為出口，原料及氣體經(jīng)過噴燈調(diào)控分流后進(jìn)入爐膛內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)，生成高純石英產(chǎn)品。

進(jìn)一步的，所述塔體還包括設(shè)置在塔體支架的導(dǎo)軌一側(cè)的上塔門、下塔門、塔門連接件，所述上塔門、塔門連接件以及塔體支架之間形成上塔腔，所述下塔門、塔門連接件以及塔體支架之間形成下塔腔；所述塔體支架上設(shè)有通往上塔腔的上塔腔進(jìn)氣口，所述塔門連接件上設(shè)有通往下塔腔的下塔腔進(jìn)氣口，所述上塔門設(shè)有上塔門排氣口、所述下塔門設(shè)有下塔門排氣口，所述上塔門排氣口連接到廢氣處理裝置，所述下塔門排氣口直接與空氣相連，所述塔體支架、上塔門、下塔門及塔門連接件相互之間的連接部位安裝有密封件，所述上塔腔進(jìn)氣口以及下塔腔進(jìn)氣口由風(fēng)機(jī)供風(fēng)，給所述上塔腔以及下塔腔提供正壓。

進(jìn)一步的，所述上塔門排氣口設(shè)置在上塔門的上段，所述下塔門排氣口設(shè)置在下塔門的下段。

進(jìn)一步的，塔門連接件由上下兩層板組成，形成塔門連接件空腔，其中塔門連接件下板均勻分布有若干小孔，所述下塔腔進(jìn)氣口與塔門連接件空腔連通。

進(jìn)一步的，所述爐頂設(shè)有爐頂觀察窗，所述上塔門設(shè)有上塔門觀察窗。

風(fēng)機(jī)安裝在塔體支架外部，風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)部分安裝有送風(fēng)過濾器，送風(fēng)過濾器能夠過濾0.1μm及以上顆粒，過濾后則形成潔凈風(fēng)，送風(fēng)機(jī)出風(fēng)口通過管道與塔體支架正面上部分和塔門連接件相連。這樣送風(fēng)機(jī)通過環(huán)境抽風(fēng)，過濾后輸送至塔體支架上部分及塔門連接件中。塔門連接件進(jìn)風(fēng)孔與下塔腔相通，塔門連接件底部開有下塔腔的連接件出風(fēng)孔，潔凈風(fēng)自塔門連接件出來后進(jìn)入下塔腔中，然后往下流動，最后從下塔門的兩個排風(fēng)口排放至環(huán)境中，這樣下塔腔中就形成了自上往下的風(fēng)場，形成了氣封的下塔腔，能夠有效防止外部空氣進(jìn)入腔體中，保持腔體潔凈度，同時能持續(xù)帶走爐膛及產(chǎn)品輻射出來的熱量，保持腔體內(nèi)處于低溫環(huán)境，保護(hù)配件。

另一路潔凈風(fēng)從塔體支架上半部分出來，進(jìn)入到上塔腔中，因?yàn)轫敳坑形L(fēng)裝置，其中大半部分往上流動，然后通過上塔門頂部開的排廢孔排放至尾氣處理裝置中，這樣上塔腔即形成了自下往上的風(fēng)場。裝置頂部，由于爐膛內(nèi)溫度高，上塔腔與爐膛相通，會有大量的熱輻射從爐膛進(jìn)入上塔腔中，同時由于爐膛內(nèi)工藝要求負(fù)壓設(shè)計得比較小，會有部分的氯化氫尾氣進(jìn)入到上塔腔中。這樣因?yàn)樯纤恢写嬖谧韵峦系娘L(fēng)場，當(dāng)爐膛輻射出來的熱量和溢出來的氯化氫尾氣進(jìn)入腔體頂部時立即會隨著風(fēng)場流動，最終通過排廢孔進(jìn)入到尾氣處理設(shè)備中，不會擴(kuò)散至腔體的中的其它部位。這樣能夠保持腔體內(nèi)的低溫及潔凈環(huán)境，保護(hù)設(shè)備及配件，保障設(shè)備正常運(yùn)行，排放出去的熱量及尾氣進(jìn)入到廠區(qū)尾氣處理系統(tǒng)中處理合格后再排放到大氣中，保護(hù)環(huán)境。另一少部分潔凈氣體則通過塔門連接件進(jìn)入下塔腔中，與塔門連接件出來的潔凈風(fēng)共同形成下塔腔風(fēng)場。

下塔腔內(nèi)進(jìn)行送風(fēng)，因而保持正壓，比爐門外氣壓高，保證爐門外氣體不進(jìn)入腔體中。上塔腔中下部送風(fēng)，頂部吸風(fēng)，使中下部保持正壓，頂部保持負(fù)壓，這樣保證腔體外部氣體不進(jìn)入腔體內(nèi)，同時能夠及時排出頂部爐膛溢出的氯化氫氣體及輻射的熱量。

附圖說明

圖1是本發(fā)明高純石英生成裝置示意圖；

圖2是本發(fā)明反應(yīng)爐結(jié)構(gòu)示意圖

圖3是本發(fā)明塔體外部側(cè)視圖；

圖4是圖3的A-A部分的仰視圖；

圖5是塔體基座位于底部時的軸測圖；

圖6是塔體基座位于頂部時的軸測圖。

圖7是塔體內(nèi)部風(fēng)場示意圖；

圖中：1-反應(yīng)爐、2-塔體、101-爐膛、102-隔熱層、103-保溫層、104-爐座、105-爐蓋、106-爐頂、107-爐頂腔、108-爐膛排氣口、109-爐頂進(jìn)氣口、110-爐頂排氣口、111-爐頂觀察窗、112-噴燈、201-塔體支架、202-導(dǎo)軌、203-基座、204-電機(jī)、205-產(chǎn)品座、206-上塔門、207-下塔門、208-塔門連接件、209-上塔腔、210-下塔腔、211-上塔腔進(jìn)氣口、212-下塔腔進(jìn)氣口、213-上塔門排氣口、214-下塔門排氣口、215-塔門連接件空腔、216-小孔、217-上塔門觀察窗、218-風(fēng)機(jī)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖1-7進(jìn)一步描述本發(fā)明：

如圖1所示，本發(fā)明高純石英生產(chǎn)裝置包括反應(yīng)爐1和塔體2，其中反應(yīng)爐結(jié)構(gòu)如圖2所示：反應(yīng)爐1為圓柱形，由內(nèi)而外由爐膛101、隔熱層102、保溫層103及金屬材料制作而成的爐罩組成，爐罩包含包附在保溫層103外周表面的爐座104、保溫層103上表面的爐蓋105以及爐頂106，爐頂106設(shè)置于反應(yīng)爐1的最頂部，與爐蓋105之間形成爐頂腔107；爐膛101設(shè)有至少1個爐膛排氣口108，爐膛排氣口108穿過隔熱層102、保溫層103及爐座104；爐頂106設(shè)有爐頂進(jìn)氣口109、爐頂排氣口110；爐頂排氣口110位置等于或高于爐頂進(jìn)氣口109位置，且位于爐頂106的兩側(cè)，爐頂進(jìn)氣口109內(nèi)設(shè)置有空氣過濾裝置；隔熱層102、保溫層103及爐蓋105的頂部中心位置開設(shè)有連通爐膛101和爐頂腔107的通孔，通孔內(nèi)設(shè)有噴燈112，噴燈112頂部為物料進(jìn)口，底部為物料出口；爐膛排氣口108以及爐頂排氣口110分別連接到廢氣處理裝置；爐頂106設(shè)有爐頂觀察窗111。

如圖3-7所示：塔體2設(shè)置在爐膛101的底部；包括垂直設(shè)置在地面上的塔體支架201，設(shè)置在塔體支架201一側(cè)的導(dǎo)軌202，設(shè)置在導(dǎo)軌202上的基座203，基座203能夠在電機(jī)204的作用下，沿所述導(dǎo)軌202上下移動；基座203上設(shè)有產(chǎn)品座205，產(chǎn)品座205能夠在電機(jī)204的作用下，在基座203上移動和旋轉(zhuǎn)。

塔體2還包括設(shè)置在塔體支架201的導(dǎo)軌202一側(cè)的上塔門206、下塔門207、塔門連接件208，上塔門206、塔門連接件208以及塔體支架201之間形成上塔腔209，下塔門207、塔門連接件208以及塔體支架201之間形成下塔腔210；塔體支架201上設(shè)有通往上塔腔209的上塔腔進(jìn)氣口211，塔門連接件上設(shè)有通往下塔腔210的下塔腔進(jìn)氣口212，上塔門206設(shè)有上塔門排氣口213、下塔門207設(shè)有下塔門排氣口214，上塔門排氣口213連接到廢氣處理裝置，下塔門排氣口214直接與空氣相連；塔體支架201、上塔門206、下塔門207及塔門連接件208相互之間的連接部位安裝有密封件，上塔腔進(jìn)氣口211以及下塔腔進(jìn)氣口212由風(fēng)機(jī)218供風(fēng)，給上塔腔209以及下塔腔210提供正壓。其中，上塔門排氣口213設(shè)置在上塔門206的上段，下塔門排氣口214設(shè)置在下塔門207的下段。塔門連接件208由上下兩層板組成，形成塔門連接件空腔215，其中塔門連接件下板均勻分布有若干小孔216，下塔腔進(jìn)氣口212與塔門連接件空腔215連通。上塔門206設(shè)有上塔門觀察窗217。

塔體安裝于高純石英生產(chǎn)爐膛的底部(爐膛內(nèi)部800-2000℃)，當(dāng)產(chǎn)品剛開始生產(chǎn)時，如圖6所示，基座203位于塔體頂部，使產(chǎn)品座205深入爐膛101內(nèi)。生產(chǎn)后產(chǎn)品不斷沉積于產(chǎn)品座205上，當(dāng)產(chǎn)品達(dá)到設(shè)計直徑要求后基座203開始持續(xù)往下移動，這樣產(chǎn)品不斷增長，當(dāng)產(chǎn)品達(dá)到設(shè)計長度要求后，則爐膛內(nèi)停止沉積，然后基座203移動至最底部，取出產(chǎn)品，則產(chǎn)品沉積生產(chǎn)完成。

導(dǎo)軌、絲桿、基座203也都是安裝在塔體支架的正前面，固定在塔體支架上，同時也都是安裝在下塔門及上塔門腔體中。其中基座203受電機(jī)204控制，可以通過絲桿沿著導(dǎo)軌在下塔門腔體及上塔門艙腔體間上下移動?；?03上部分安裝產(chǎn)品座205，產(chǎn)品座205的上面則直接進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)，產(chǎn)品的旋轉(zhuǎn)及移動皆通過產(chǎn)品座205進(jìn)行傳動?；?03下部分安裝旋轉(zhuǎn)及移動電機(jī)204。

上述實(shí)施案例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。