一种制造厚壁石英玻璃管的装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种制造厚壁石英管的装置，包括炉体，所述炉体中设有坩埚，所述坩埚的外围设有外加热器，所述外加热器与炉体之间设有隔热层，其特征在于，所述坩埚的中间设有一芯杆，所述芯杆内部设有内加热器。本实用新型制造厚壁石英管的装置，在坩埚的内部设置空心芯杆，形成石英玻璃管的内腔，在芯杆上设置通孔，形成石英砂融化时的排气通道，在芯杆的内部设置内加热器，使得坩埚的内部和外围同时受热，能够有效地防止坩埚中石英砂受热不均匀，制造过程中加热时间过长等问题，减小了石英砂内外部的温度差，且大大缩短加热时间，生产效率高，实现了厚壁石英管的制造，所得产品质量高。
【专利说明】一种制造厚壁石英玻璃管的装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种制造厚壁石英玻璃管的装置，具体的说，设计一种制造厚壁石英玻璃管的熔炉。
【背景技术】
[0002]石英玻璃被广泛的运用于各种应用中。尤其是厚壁石英玻璃管，被用于半导体和光纤制造领域等。为制造这种管材，目前可以使用天然和合成的石英材料。天然石英包括从自然界中形成的石英经过物理和化学选矿得到的粒状原料(石英砂)。在合成石英中，其都是由含有SiO2的溶剂或蒸汽以高纯度的沉淀和沉积物而获得的。
[0003]现有技术中制造厚壁石英玻璃管的装置，包括炉体，炉体中设有坩埚，在石墨坩埚的外围有加热器，在真空或含有氦或氢的惰性气体或还原性气体氛围中对坩埚中的石英砂进行加热，使石英砂融化，并将融化后的石英冷却，从而形成管状石英玻璃。这种制造石英管的装置，由于其加热器设置在坩埚的外围，且坩埚中堆积的石英砂的热传导性不好，最终导致需要较长的加温时间，并且温度分布不均匀，靠近加热器的外部石英砂的温度高，而内部的石英砂温度低。所以往往在制造过程中，需要很长的加热时间，并且因为温度分布不均匀，所制的石英产品质量不高。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是为了解决上述问题，提供一种制造厚壁石英玻璃管的装置，能够提供较为均匀温度场，并能缩短加热时间。
[0005]本实用新型解决上述问题的技术方案如下:一种制造厚壁石英玻璃管的装置，包括炉体，所述炉体中设有坩埚，所述坩埚的外围设有外加热器，所述外加热器与炉体之间设有隔热层，其特征在于，所述坩埚的中间设有一芯杆，所述芯杆内部设有内加热器。
[0006]在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
[0007]进一步，所述坩埚的底部设有绝缘层，使得坩埚与隔热层绝缘。
[0008]进一步，所述坩埚为石墨坩埚，坩埚内壁涂覆难熔材料烧结层。
[0009]进一步，所述内加热器的上端固定在芯杆的上端。
[0010]进一步，所述芯杆为圆柱形空心结构，芯杆上设有直径为l_3mm的通孔。
[0011]进一步，所述芯杆通过螺纹与坩埚的底部固定。
[0012]进一步，所述外加热器和内加热器通过电极与外界供电系统联通。
[0013]进一步，所述炉体与电极之间设有绝缘密封结构。
[0014]进一步，所述隔热层为石墨碳毡隔热层。
[0015]进一步，所述炉体上还设有上盖、真空抽气口、进气口。
[0016]有益效果
[0017]本实用新型的有益效果是:本实用新型制造厚壁石英玻璃管的装置，在坩埚的内部设置空心芯杆，形成石英玻璃管的内腔，在芯杆上设置通孔，形成石英砂融化时的排气通道，在芯杆的内部设置内加热器，使得坩埚的内部和外围同时受热，能够有效地防止坩埚中石英砂受热不均匀，制造过程中加热时间过长等问题，减小了石英砂内外部的温度差，且大大缩短加热时间，生产效率高，实现了厚壁石英玻璃管的制造，所得产品质量高。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型结构剖视图。
【具体实施方式】
[0019]为使对本实用新型的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图详细说明如下:
[0020]如图1所示，图中所示石英砂熔炉，包括炉体1、坩埚2、外加热器3、隔热层4、芯杆
5、内加热器6、绝缘层8。
[0021]所述炉体I上还设有上盖10、进气口 11和真空抽气口 12。通过真空抽气口 11将整个熔炉抽真空，通过进气口 10向熔炉通入保护性气体。保护性气体包括氦、氩等惰性气体或氢气等还原性气体。
[0022]所述坩埚2垂直安装在炉体I中，坩埚2由石墨制成，坩埚2内壁也可涂覆钨等难熔材料烧结层。所述坩埚2的外围设有外加热器3。外加热器3由石墨或钨钥等材料制成。外加热器3通过电极7和与电极7相连接的电缆与外界供电系统联通。在外加热器3的外围和外面炉体I之间安装有隔热层4。所述隔热层4均有石墨碳毡制成。在坩埚2的底部有一绝缘层9，是为了保证坩埚2和隔热层4之间的绝缘而设置的。绝缘密封结构9设置在电极7与炉体I之间，用于电极7的绝缘和密封。
[0023]所述芯杆5设置在石墨坩埚2的中间。芯杆5通过螺纹或其他方式与坩埚2的底部固定。芯杆5是圆柱形空心结构。芯杆5有很多直径为Φ1-Φ3mm的小孔。芯杆5的作用有两个，一个作用是用于在石英粉熔化时作为排气的通道，另一个作用是形成石英管的内腔。在芯杆5的内部安装一内加热器6。内加热器6也通过电极7从熔炉底部穿出，通过电缆与外界的供电装置连接。内加热器6的上端固定在空心芯杆5的上端。
[0024]在制造时，先将石英砂13放入垂直安装在熔炉内的坩埚2内，把整个熔炉抽真空或通入保护性气体。然后再给外加热器3和内加热器6通电加热。加热温度控制在16000C -2000°C。这时，坩埚2中的石英砂13同时受到内外两个加热器的加热。石英砂13内外部的温度差，与原来只靠外部一个加热器的温度差要小很多，并且由于内外同时加热，可以大大缩短加热时间。待等到石英砂13充分熔化后，切断电源停止加热。待熔融石英冷却后，打开上盖10，从炉体I中取出石墨坩埚2和包裹在坩埚2中的石英玻璃，再将石英玻璃从坩埚2中取出，即可得到所需的厚壁石英管。使用这种装置成功地制得外径Φ200_，内径为Φ 70mm,长度为950mm的石英管。
[0025]以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
【权利要求】
1.一种制造厚壁石英玻璃管的装置，其特征在于，包括炉体(1)，所述炉体(I)中设有坩埚(2)，所述坩埚(2)的外围设有外加热器(3)，所述外加热器(3)与炉体(I)之间设有隔热层(4)，其特征在于，所述坩埚(2)的中间设有一芯杆(5)，所述芯杆(5)内部设有内加热器(6)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述坩埚(2)为石墨坩埚，坩埚(2)内壁涂覆难熔材料烧结层。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述坩埚(2)的底部设有绝缘层(8)，使得坩埚(2)与隔热层(4)绝缘。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述内加热器(6)的上端固定在芯杆(5)的上端。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述芯杆(5)为圆柱形空心结构，芯杆(5)上设有直径为l_3mm的通孔。
6.根据权利要求1或5所述的装置，其特征在于，所述芯杆(5)通过螺纹与坩埚(2)的底部固定。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述外加热器(3)和内加热器(6)通过电极(7)与外界供电系统联通。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述电极(7)与炉体(I)之间设有绝缘密封结构(9)。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述隔热层(4)为石墨碳毡隔热层。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述炉体(I)上还设有上盖(10)、真空抽气口(11)、进气口(12)。
【文档编号】C03B5/235GK203568971SQ201320621354
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年10月10日 优先权日:2013年10月10日
【发明者】杨晓彬 申请人:上海宗和材料科技有限公司