реактор

Формула изобретения

Реактор преимущественно для напыления диоксида кремния при изготовлении тиглей из особо чистого кварцевого стекла с малым содержанием микропримесей путем высокотемпературного гидролиза тетрахлорида кремния в присутствии мономолекулярной воды в пламени, содержащий корпус с камерой напыления, отходящий от него аэродинамический канал отсоса продуктов парофазного гидролиза тетрахлорида кремния в пламени, шток с приводом ее вращения, на котором установлена оправка, и горелку для напыления диоксида кремния, отличающийся тем, что на оправку установлена графитовая подложка, при этом шток выполнен в виде цилиндрической обечайки с диаметром, не превышающим диаметр подложки, а оправка для установки графитовой подложки, имеет вид полой каплеобразной емкости, оболочка которой состоит из теплопроводного материала, расположенной соосно продольной оси штока, причем внутри емкости установлен трубопровод с возможностью подачи охлаждающей жидкости под давлением.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургической технике и предназначено да использования в качестве устройства при изготовлении тигля путем высокотемпературного гидролиза тетрахлорида кремния в присутствии мономолекулярной воды в пламени.

Известна установка для напыления труб из синтетической двуокиси кремния, включающая горелки-распылители, установленную с возможностью перемещения и горизонтальной плоскости раму, на которой на валу укреплена оправка, причем рама смонтирована на тележке с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости, вал для крепления оправки выполнен разъемным, а горелки-распылители смонтированы с возможностью перемещения в вертикальной плоскости на штоке / Селин В.В. Установка для напыления труб из синтетической двуокиси кремния. SU. А.с. № 361988. С03В 20/00. Приоритет - 09.08.71. Опубл. бюллетень изобретений № 2. 13.12.1972 - аналог/.

Недостатком этого технического решения является то, что пространственное расположение блока горелок-распылителей при определенной частоте вращения подложки способствует существенному уносу диоксида кремния с продуктами сгорания. Кроме того, напыление на графитовую подложку при формировании соответствующей толщины тигля происходит с проскоками отрицательно влияющих на получение особо чистого кварцевого стекла ингредиентов в область спекания, что вызывает большое количество отбраковки напиленных изделий после остекловывания - отжига.

Известна установка для изготовления изделий из синтетической двуокиси кремния, включающая вращающиеся шпиндели с оправками и стационарно установленные горелки-распылители, причем она выполнена со станиной с продольными и поперечными направляющими, с перемещающимся по ним столом, несущим шпиндели с оправками, и горелками, расположенными близ стола /Дудин В.В. и др. Установка для изготовления изделий из синтетической двуокиси кремния. SU. А.с. № 169218. С03В 20/00. Приоритет - 19.03.64. Опубл. бюллетень изобретений № 6. 11.03.1965 - прототип/.

Недостатком указанного технического решения является то, что из-за установки горелок-распылителей стационарно с отсутствием каких-либо степеней свободы, описанных соответствующими математическими программами обеспечения этих траекторий и регулируемых аналоговыми вычислительными машинами, исключается возможность профилированного высокоэффективного совместного перемещения горелок распылителей и шпинделей с оправками, приводящая к существенному уносу с продуктами сгорания синтезированного порошка кварцевого стекла из области пятна напыления на графитовую подложку. Кроме того, конструкция горелок-распылителей в районе пятна напыления на поверхность подложки за условной областью существования смеси SiCl₄+О₂ в пламени образует ярко выраженный объемно-параболический профиль распределения температуры и концентрации SiO₂, ограничивающий поверхность пятна осаждения мелкодисперсного порошка при соответствующем движении оправки с подложкой, что также способствует уносу существенной части синтезированного SiO₂ с продуктами сгорания.

Технический результат предлагаемого изобретения - увеличение количества осажденного на подложке синтезированного диоксида кремния с получением равномерной плотности напыщенного тигля по его объему, уменьшение примесей в последнем.

Указанный технический результат достигается тем, что реактор, преимущественно для напыления диоксида кремния при изготовлении тигля из особо чистого кварцевого стекла с малым содержанием примесей путем высокотемпературного гидролиза тетрахлорида кремния в присутствии мономолекулярной воды в пламени, содержащий корпус с камерой напыления, отходящий от него аэродинамический канал отсоса продуктов парофазного гидролиза тетрахлорида кремния в пламени, шток с приводом его вращения, на котором установлена оправка, и горелку для напыления диоксида кремния, причем на оправку устанавливается графитовая подложка, при этом шток выполнен в виде цилиндрической обечайки с диаметром, не превышающим диаметр подложки, а оправка для установки графитовой подложки имеет вид полой каплеобразной емкости, оболочка которой состоит из теплопроводного материала, расположенной соосно продольной оси штока, причем внутри емкости установлен трубопровод с возможностью подачи охлаждающей жидкости под давлением.

Изложенная сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 - продольный вид-разрез конструкции реактора;

на фиг.2 - вид сверху фиг.1.

Реактор содержит платформу 0, перемещающуюся вверх-вниз за счет стоек 1 с помощью приводов 2, причем последние закреплены к платформе 0 с возможностью вхождения в полости 3 пола при перемещении вниз. На платформе 0 расположена станина 4 с обечайкой 5 для поступления охлаждающей воды по трубопроводу 6, закрепленному с помощью распорки 7 относительно обечайки 5 и имеющему в верхней части перфорированный коллектор 8 для равномерной раздачи охлаждающей воды под давлением и удаления воды за пределы обечайки 5. Станина 4 шарнирно связана со штоком 9, выполненным в виде конуса и жестко закрепленным с оправкой 10, выполненной в форме каплеобразной емкости, оболочка которой и дистанционирующие элементы 11 выполнены из теплопроводного материала. На оправку 10 устанавливается графитовая подложка 12, а на шток 9 закрепляется отражатель 13. На станине 4 расположены осесимметрично стойкам 1 кожухи 14, на двух из которых установлены приводы 15 для вращения штока 9 относительно станины 4. К реактору относится горелка 16 с диффузором 17, причем к последнему крепится защитный козырек 18. Горелка 16 шарнирно соединена со штангой 19 с полостью для трассировки гибких трубопроводов 20 подачи ингредиентов напыления. Штанга 19 жестко закреплена с трубой 21 в виде стойки с салазками 22 с возможностью реверсивного движения вперед-назад за счет приводов и упоров 24, причем это движение связано с поворотами горелки 16 относительно графитовой подложки 12, осуществляемыми за счет привода 25. Для удаления продуктов горения эквидистантно горелке 16 расположен аэродинамический канал 26, закрепленный в ограждении 27 реактора с помощью крепежа 28, причем аэродинамический канал 26 имеет шиберы 29 для перекрытия проходного сечения аэродинамического канала 26 в соответствующих режимах напыления графитовой подложки 12 за счет приводов 30.

Реактор работает следующим образом.

Запуск реактора осуществляется после взаимосвязанной юстировки приводов платформы 0, горелки 16, салазок 22, аэродинамического канала 26 и подачи воды под давлением через коллектор 8 с наполнением каплеобразной емкости оправки 10 охлаждающей водой, при этом шток 9 за счет приводов 15 равномерно вращается с соответствующей скоростью, величина которой связана с диаметром напыляемой графитовой подложки 12. После подачи ингредиентов напыления через трубопроводы 20 в горелку 16 и осуществления процесса горения протекает реакция парофазного гидролиза тетрахлорида кремния в пламени с выпадением диоксида кремния на подложку 12. При нахождении платформы 0 в нижнем положении приводы 23 салазок 22 перемещают горелку 16 к ближнему к платформе 0 упору 24, причем горелка 16 за счет привода 25 профилирует по расстоянию поверхность графитовой подложки 12 для напыления ее днища при закрытых верхних шиберах 29 аэродинамического канала 26. Этот процесс осуществляется до тех пор, пока не будет достигнута соответствующая толщина напыленного тигля.

Применение конструкции реактора предлагаемого вида улучшит процесс эффективности осаждения диоксида кремния за счет меньшего разброса габаритных размеров графитовой подложки при ее вращении.