CN102617024A - 玻璃车床 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种玻璃车床，用于其由燃烧器对玻璃构件加热来进行加工，其特征在于，在玻璃构件的被加热部的周围设置反射器。所述反射器优选具有将球面的一部分切除的形状，另外，也可以由SUS镜面抛光材料、铝或铝合金的镜面抛光材料形成。另外，反射器的内表面由金、白金或铑的任意一种覆盖，对反射器的外表面进行了提高热辐射率的加工，而作为其手段，实施了红外线辐射涂敷。

Description

玻璃车床

技术领域

本发明涉及一种玻璃车床。尤其，本发明涉及一种对光纤预成型件等玻璃构件进行加热加工的玻璃车床。

背景技术

玻璃车床是这样一种装置，其使用燃烧器火焰对旋转的玻璃棒2或玻璃管等玻璃构件进行加热，进行熔接、熔断、扩展、火抛光等加工。本发明的装置广泛应用于光纤预成型件等的加工。玻璃车床对玻璃构件的加工中，主要使用氢氧焰。尤其，玻璃构件为石英玻璃的情况下，其温度达到2000℃左右。

在玻璃车床中，对玻璃构件进行加热时，通过对流传热由燃烧器火焰对玻璃构件施加热。由于辐射从被加热的玻璃构件放出热。由于玻璃构件的温度达到2000℃左右，这时的玻璃构件的辐射热量变得极大。玻璃构件的辐射热量的值根据斯蒂芬波尔兹曼定律来计算。如果设辐射率为1.0，周围温度为20℃，则每单位面积的辐射导致的能量损耗达1.5MW/m²。例如，假定为是直径80mm的玻璃棒2，长度80mm的加热区域，则侧面积为约20,000mm²，所以来自侧面的能量损耗为约30kW。即，为了保持2000℃的温度，需要经常对玻璃棒2投入30kW的热。因此，根据经验，需要的氢气的流量大概为400L/min。400L/min的氢气燃烧时的发热量为73kW，因此，可以计算出热效率大概为41％。

这样，玻璃构件的加工消耗大量的能量，因此，从环境负担和成本方面来说，需要降低能耗量。专利文献1公开了一种用由高纯度石英构成的包围件包围玻璃构件的加热部分周边的方法。由于包围件的温度为室温和玻璃构件温度的中间的温度，因此，与玻璃构件裸露的情况相比减少了从包围件向室内的热辐射。另外，燃烧所产生的热向玻璃构件传递的效率也得到提高。

专利文献1特表2009-508789号公报

在专利文献1的方法中，作为包围件的石英部件仅起到热绝缘部件及蓄热槽的作用。因此，在玻璃棒2中，将存在热辐射引起的热损耗变大，加热效率降低的问题。

另外，在专利文献1所述的方法中，在使用包围件对玻璃构件进行加热的情况下，玻璃从玻璃构件的表面蒸发。蒸发后的玻璃在更低温度的包围件内表面上堆积成煤烟子状，该煤烟子状堆积物剥离并附着在玻璃构件上，会有损害质量的问题。另外，在加工后，在降低一次温度后再次进行加工的情况下，包围件内表面上堆积的玻璃的煤烟子状物大量剥离落下并附着在玻璃棒上。为了避免这个问题，在再次加工前必须进行冷却、清扫，会有设备运转率降低的问题。

发明内容

鉴于上述课题，本发明的目的是提供一种玻璃车床，其在由燃烧器火焰对玻璃构件进行加热加工时，可以提高加热效率。这时，优选可以控制煤烟子等对玻璃构件的污染。

因此，本说明书中包含的技术革新的一个侧面中，其目的在于提供一种可以解决上述课题的玻璃车床。该目的是通过权利要求所述特征的结合而实现的。即，本发明的第1方式中提供在由燃烧器对玻璃构件加热来进行加工的玻璃车床，其特征在于，设置有在玻璃构件的被加热部分的周围反射电磁波的反射器1。

本发明的第2的方式中，优选具有在反射器1中将球面的一部分切除的形状。该反射器1优选具有与燃烧器相向的部位被切除的形状。反射器1的材料优选为金属的镜面抛光材料，可以使用SUS、铝或铝合金等。

本发明的第3的方式中，更优选的是，用金、白金或铑的任意一种覆盖反射器1的内表面，并在反射器1的外表面上，实施提高热辐射率的加工、例如红外线辐射涂敷。

而且，上述发明的概要并非列举了本发明的所有必要特征，这些特征组的变形也属于本发明。

附图说明

图1是用于说明本发明的玻璃车床的主要部分的概略图，(A)是(B)的I-I线剖面图。

图2是表示针对实施例及比较例的各方式的加工时间及反射器温度的曲线图。

具体实施方式

下面，通过发明的实施方式对本发明进行说明，但是，下述实施方式并非用于限定权利要求书所述的发明，另外，实施方式中说明的所有的特征组合并不限于发明的解决手段所必须的组合。

图1表示本发明的玻璃车床的主要部分。通过未图示的旋转机构旋转的玻璃棒(玻璃构件)2被燃烧器4加热，形成用斜线所示的被加热区域3。在玻璃棒2的被加热区域3的周围设置反射器1。从玻璃棒2的被加热区域3辐射的红外线和可见光等电磁波被该反射器1反射，并被玻璃棒2再次吸收，因此，可以降低来自玻璃棒2的电磁波的辐射引起的热损耗。

如图1所示，反射器1优选为将球面的一部分切除的形状。通过使反射器1的中心和玻璃棒2的被加热区域3的旋转轴心大致一致，可以用反射器1的表面正反射从被加热区域3辐射的红外线及可见光，并再次返回到玻璃棒2的被加热区域3。而且，反射器1的中心，意味着将该反射器1的一部分切除前的球面的中心。

反射器1也可以设置在被加工的玻璃棒2的上方以外的位置、例如下侧。由于反射器1不在玻璃棒2的上方，因此，从玻璃棒2蒸发的煤烟子状玻璃难以堆积到反射器1上，并且，即便堆积了，也不会剥落而污染玻璃棒2。

该反射器1最好具有与燃烧器4相向的位置被切除的形状。由燃烧器4产生的对流流向与燃烧器4相向的方向。从玻璃棒2蒸发的煤烟子状玻璃被对流搬运时，由于在与燃烧器4相对向的方向上没有反射器1，所以可以降低反射器1的污染。

而且，在图1中，燃烧器4贯穿反射器1的表面的中央而被设置。但是，由于玻璃棒2是旋转的，因此，未必必须使燃烧器4和反射器1的中心对准设置。

反射器1的材料一般优选红外线及可见光的反射率高的金属的镜面抛光材料。该金属可以使用例如SUS、铝或铝合金。SUS的反射率为50～60％左右，并不太高，但是坚固并且容易处理。铝或铝合金，由于熔点低且容易氧化，因此，有时需要水冷等强制冷却装置，但是反射率为90％左右，比较高，具有对热效率的提高有效并且成本低的优点。另外，通过镜面抛光可以抑制漫反射，使接受的辐射热有效返回到玻璃构件。

反射器1主体由SUS等坚固的材料制作、内表面用高抗腐蚀、高反射率的材料覆盖也是有效的。作为覆盖材料，可以列举金、白金、铑等。这些是贵金属，抗蚀性和反射率优异，但是价格高，因此，可以通过使用电镀等覆盖技术，能从基材以比用贵金属制作更廉价的方式进行制作。

反射器1曝露在高温下，因此，会引起表面的变质和随之而来的反射率的降低。反射器1使用高反射率的材料，因此，热辐射率低，本质上不易热逸散。这种情况下，通过在反射器1外表面上实施提高热辐射率的加工，可以促进来自反射器1的热辐射，减少反射器1的温度上升。

该反射器1最好是其内表面的材质的反射率比外表面的材质的反射率高。并且，反射器1最好是其内表面的材质的热辐射率比外表面的材质的热辐射率低。由此，反射器1不会降低内表面的反射率，可以促进来自反射器1的热辐射，减少反射器1的温度上升。

作为提高反射器1外表面的热辐射率的手段，有在反射器1外表面上实施红外线辐射涂敷、例如、Okitsumo公司(才キッモ社)制的B-600、Ceramiccoat公司(セラミックコ一ト社)制的B-KS-900、堀场制作所制的黑体喷涂等的方法，由此，可以降低反射器1的温度。下面，列举实施例1～5、比较例1、2对本发明的玻璃车床进行详细说明，但本发明并非仅限于此。

【实施例】

(比较例1)

将粗细为

的石英玻璃棒2安装在玻璃车床上，用氢气500L/min、氧气250L/min的氢氧焰加热，并以200kgf的张力对石英玻璃棒2进行拉伸，对观测到30mm的拉伸为止的时间进行计时，则为1360秒。

(实施例1)

如图1所示，在处于石英玻璃棒2下侧的位置上，以使该反射器1的球中心和石英玻璃棒2的旋转轴心大致一致的方式，将SUS304制的内表面研磨的半球反射器1(直径300mm)安装到玻璃车床上。在该玻璃车床上，安装着粗细为

的石英玻璃棒2，用氢气500L/min、氧气250L/min的氢氧焰加热，并以200kgf的张力对石英玻璃棒2进行拉伸，对观测到30mm的拉伸为止的时间进行计时，则为765秒，与比较例1相比实现了43.8％的时间和气体量的减少。这时的反射器1外表面温度为683℃。加工后的反射器1的表面上没有煤烟子的附着，是洁净的，能够原样再次使用。只是，反射器1的表面由于发生了烧伤，其表面状态能够看到变化。

(实施例2)

除了在玻璃车床上安装了SUS304制的内表面镀金处理的半球反射器1(直径300mm)以外，和实施例1相同。在反射器1上安装着粗细为

的石英玻璃棒2，对石英玻璃棒2上观测到30mm的拉伸为止的时间进行计时，则为620秒，与比较例1相比实现了54.4％的时间和气体量的减少。这时的反射器1外表面温度为500℃。加工后的反射器1的表面上没有煤烟子的附着，是洁净的，能够原样再次使用。只是，一部分上镀金挥发而能够看到基材的SUS 304露出的地方。

(实施例3)

除了在玻璃车床上安装了SUS304制的内表面镀金处理、外表面红外线辐射涂敷的半球反射器1(直径300mm)以外，和实施例1相同。在反射器1上安装着粗细为

的石英玻璃棒2，对观测到30mm的拉伸为止的时间进行计时，则为630秒，与比较例1相比实现了53.7％的时间和气体量的减少。这时的反射器1外表面温度为380℃，与实施例1相比大幅度降低。加工后的反射器1的表面上没有煤烟子的附着及变质，是洁净的，能够原样再次使用。

(实施例4)

除了在玻璃车床上安装了铝制的内表面研磨的半球反射器1(直径500mm)以外，和实施例1相同。在反射器1上安装着粗细为

的石英玻璃棒2，对石英玻璃棒2上观测到30mm的拉伸为止的时间进行计时，则为645秒，与比较例1相比实现了52.6％的时间和气体量的减少。这时的反射器1外表面温度为470℃。加工后的反射器1的表面上没有煤烟子的附着，是洁净的，能够原样再次使用。只是，表面的一部分上能够看到氧化引起的白化。

(实施例5)

除了在玻璃车床上安装了铝制的内表面研磨、外表面红外线辐射涂敷的半球反射器1(直径300mm)以外，和实施例1相同。在反射器1上安装着粗细为的石英玻璃棒2，对石英玻璃棒2上观测到30mm的拉伸为止的时间进行计时，则为645秒，与比较例1相比实现了52.6％的时间和气体量的减少。这时的反射器1外表面温度为430℃。加工后的反射器1的表面上没有煤烟子的附着和变质，是洁净的，能够原样再次使用。

图2中汇总表示了上述结果。将石英玻璃棒2的下侧设置的半球状的反射器1安装在玻璃车床上。由此，被加热区域发出的辐射热被反射器1反射而返回到玻璃棒2，石英玻璃棒2的拉伸、延伸所需要的时间，只用了不安装反射器1的比较例1的大致一半的时间即可。另外，燃烧气体量也为大致一半，并且向装置外的热辐射量也大大降低。并且，由于反射器1被设置在玻璃棒2的下侧，所以也不会因蒸发的煤烟子状玻璃的堆积、剥离而污染玻璃棒2。

以上，通过实施方式说明了本发明，不过，以上的实施方式并不限定权利范围所涉及的发明，另外，本行业专业人员明白，能够对上述实施例加以多种多样的改良和变更。根据权利要求的记载可以明确，实施了这样的变更和改良的实施方式也包含在本发明的技术范围之内。

应当注意：只要权利要求书、说明书和附图中所示的装置、系统、程序以及方法中的动作、次序、步骤、以及阶段等各个处理的执行顺序，如果没有指明“之前”、“先于”等，而且并非将在前处理的输出用于在后处理，则能以任意顺序实现。对于权利要求书、说明书以及附图中的动作流程而言，尽管为方便起见而使用“首先”、“其次”等进行说明，但并不意味着必须以此顺序实施。

从上述说明显而易见，根据本发明的实施方式，可以实现如下所述的玻璃车床，即，用燃烧器火焰进行玻璃构件的加热加工时，不会发生煤烟子等引起的玻璃构件的污染，可以提高加热效率。

Claims (10)

1.一种玻璃车床，用燃烧器对玻璃构件加热来进行加工的玻璃车床，其特征是，在玻璃构件的被加热部的周围设置用于反射电磁波的反射器。

2.根据权利要求1所述的玻璃车床，其特征是，所述反射器具有将球面的一部分切除的形状。

3.根据权利要求1所述的玻璃车床，其特征是，所述反射器的材质由金属的镜面抛光材料构成。

4.根据权利要求3所述的玻璃车床，其特征是，所述金属为SUS、铝或铝合金的任意一种。

5.根据权利要求1所述的玻璃车床，其特征是，所述反射器的内表面被金、白金或铑的任意一种覆盖。

6.根据权利要求1～5中任意一项所述的玻璃车床，其特征是，对所述反射器的外表面进行了为使热辐射率提高的涂敷。

7.根据权利要求6所述的玻璃车床，其特征是，作为提高所述热辐射率的手段，实施了红外线辐射涂敷。

8.根据权利要求2所述的玻璃车床，其特征是，具有在所述反射器中，与燃烧器相向的部位被切除的形状。

9.根据权利要求1所述的玻璃车床，其特征是，所述玻璃棒的被加热区域的旋转轴心位于所述反射器的中心。

10.根据权利要求1所述的玻璃车床，其特征是，所述反射器的内表面的材质的反射率比所述反射器的外表面的材质的反射率高，所述反射器的内表面的材质的热辐射率比所述反射器的外表面的材质的热辐射率还低。

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