CN102849919A - 一种光学玻璃备料炉 - Google Patents

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Abstract

本发明一种光学玻璃备料炉。属于光学玻璃熔制装置技术领域。它主要是解决现有备料炉内温场不均匀、热功率较低而影响化料效率的问题。它的主要特征是：包括炉体、加热体和套筒，套筒位于炉体的炉腔中央；所述炉体的炉腔呈圆型；加热体采用加热棒，沿套筒与炉腔壁之间的炉腔圆周内平均分布，与炉腔壁呈夹角30°～90°，且加热棒有效热辐射段高于套筒上沿面200～260mm；炉体内中央的底面设有与套筒配合的支撑底座，该支撑底座上面设有导流凹槽。本发明具有结构合理、加热体布置紧凑、无加热死角、炉腔内温场均匀、热效率较高的特点，主要用于制备光学玻璃熟料的备料炉。

Description

一种光学玻璃备料炉
技术领域
本发明属于光学玻璃熔制装置技术领域。具体涉及一种制备光学玻璃熟料的备料炉。 
背景技术
在传统的光学玻璃的生产中，通常将配合好的粉料直接投入到熔炉中进行高温熔融、冷却后制得所需的玻璃产品，也称一次熔炼方式。近年来，随着市场对光学玻璃折射率的一致性、均匀性及材料品质如：气泡、条纹等内在指标要求越来越严格，一次熔炼的产品质量已经不能满足市场要求。由此，出现了先将光学玻璃配合料预熔制备成玻璃熟料，再对不同批次的熟料按其折射率值重新配比，得到所需折射率的玻璃熟料，然后对配比好的熟料进行二次熔炼，从而得到折射率一致性控制在±10×10-5范围之内的高品质光学玻璃，也称二次熔炼方式。将光学玻璃配合料制备成玻璃熟料的过程称为备料，备料炉是光学玻璃备料过程的关键设备，专利文献：CN 202022841 U公开了一种备料炉，如图1所示，存在以下不足： 
1. 炉腔9为方型，在炉腔9四角容易形成加热死角，炉腔9内无法形成有效的冷热空气对流，导致炉内温场不均匀，上下温差高于80℃。
2. 加热体10平行安装，由于加热体10大小的限制，加热体10安装数量有限，热功率较低。 
3. 炉顶采用拱形，坩埚上部加热棒安装位置较低，有效热辐射少，热辐射高度h1通常小于200mm，导致粉料熔化速度较慢，炉台生产效率小于20Kg/小时。 
4. 炉底和套筒间11无对流槽，热空气不能对流到套筒和炉底间11，造成炉底和套筒间11形成低温区域，影响化料效率。 
发明内容
本发明的目的在于设计出一种炉体结构合理、加热体布置紧凑、无加热死角、炉腔内温场均匀、热效率较高的光学玻璃备料炉。 
本发明的技术解决方案是：一种光学玻璃备料炉，包括炉体、加热体和套筒，套筒位于炉体的炉腔中央，其特征在于：所述炉体的炉腔呈圆型；加热体采用加热棒，沿套筒与炉腔壁之间的炉腔圆周内平均分布，且加热棒有效热辐射段高于套筒上沿面。 
本发明的技术解决方案中所述的炉体内中央的底面设有与套筒配合的支撑底座，该支撑底座上面设有导流凹槽，或者该支撑底座与套筒底面形成导流凹槽。 
本发明的技术解决方案中所述的加热棒与炉腔壁内圆切线呈30°～90°的夹角。 
本发明的技术解决方案中所述的高于套筒上沿面的有效热辐射段长度为200～260mm。 
本发明的技术解决方案中所述的支撑底座为圆盘型，导流凹槽是由一组放射状凹槽和同心圆凹槽组成，凹槽宽度40～60mm，凹槽高度40~60mm。 
本发明的技术解决方案中所述的加热棒为二硅化钼U型棒。 
本发明由于采用炉腔为圆形的炉体，并在套筒与炉腔壁之间的炉腔圆周内平均分布有加热棒，且加热棒有效热辐射段高于套筒上沿面，因而可大大增加炉腔内工作温度，使光学玻璃配合料在高温的作用下快速熔化成玻璃液。本发明由于还可将加热棒与炉腔壁内圆切线呈30°～90°的夹角设置，将高于套筒上沿面的有效热辐射段长度设计为200～260mm，套筒下方设置带导流凹槽的支撑底座，因而可使炉腔内工作温度保持在1200℃～1500℃之间，使光学玻璃配合料在高温的作用下快速熔化成玻璃液。 
本发明的优越性： 
1. 炉腔采用圆形，加热棒在炉腔圆周平均分布并与炉腔壁内圆切线呈30°～90°夹角，炉腔内无加热死角，使炉台热效率提高。
2. 在套筒和支撑底座间设计对流凹槽，凹槽直径30～35mm。加热棒周围空气被加热后上浮，通过对流凹槽进行冷暖空气对流，空气流动使炉腔内温场均匀，粉料与空间热传导速度加快，粉料熔化速度提高。 
3. 加热棒安装位置与炉顶平齐，且加热棒的有效热辐射段长度h2达到200～260mm, 在不显著增加功率的前提下，将更多的热辐射直接作用到粉料上，提高了粉料的熔化速率。 
4.炉底座、套筒、熔炼埚可以按照升降方式从炉腔中取出进行更换或维修，便于熔炉的维护保养。 
本发明具有结构合理、加热体布置紧凑、无加热死角、炉腔内温场均匀、热效率较高的特点。本发明主要用于制备光学玻璃熟料的备料炉。 
附图说明                                                  
图1表示原备料炉的结构示意图。
图2表示本发明的结构示意图。 
图3表示图2的俯视图。 
图4表示本发明实施例1支撑底座的结构示意图。 
图5表示图4的俯视图。 
图6表示本发明实施例2支撑底座的结构示意图。 
图7表示图6的俯视图。 
图8表示本发明实施例3支撑底座的结构示意图。 
图9表示图8的俯视图。 
图10表示本发明实施例4支撑底座的结构示意图。 
图11表示图10的俯视图。 
图12表示本发明实施例5支撑底座的结构示意图。 
图13表示图12的俯视图。 
图14表示本发明实施例6支撑底座的结构示意图。 
图15表示图14的俯视图。 
图16表示本发明实施例7支撑底座的结构示意图。 
图17表示图16的俯视图。 
图18表示本发明实施例8支撑底座的结构示意图。 
图19表示图18的俯视图。 
图20表示本发明实施例9支撑底座的结构示意图。 
图21表示图20的俯视图。 
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例作进一步描述。 
如图2、图3所示。炉体1外形设计为方形并采用保温材料2砌筑，炉腔3砌筑成圆形，光学玻璃熔炼埚4置于熔炼套筒5内，将熔炼埚4和套筒5放置在可升降的炉腔支撑底座6的中心位置上，且在套筒5下表面与支撑底座6上表面间分布导流凹槽7。在炉腔壁和熔炼套筒5间平均分布有加热体8，加热体8与炉腔3内圆切线呈30°～90°放置。加热体8采用加热棒，加热棒选用二硅化钼U型棒，炉内通过加热棒通电进行加热，且加热棒有效热辐射段高于套筒5上沿面200～260mm，炉腔内工作温度保持在1200℃～1500℃之间，光学玻璃粉料通过加料口加入到熔炼埚4中，在高温的作用下，熔炼埚4中粉料快速熔化成玻璃液。炉内空气的对流和高温加热棒上的热辐射有助于粉料的熔化。 
采用此方案生产的光学玻璃熟料nd波动范围在±70×10-5范围之内，通过对不同批次的熟料按其折射率值重新配比，得到所需折射率的玻璃熟料，然后对配比好的熟料进行二次熔炼，从而得到折射率一致性控制在±10×10-5范围之内的高品质光学玻璃；由于炉内温场均匀性好，炉腔3中顶部与底部的温差小于30℃；熔化效率较旧炉型提高约20%左右。 
本发明支撑底座实施例1如图4、图5所示。支撑底座为圆盘型，上表面沿圆周设有台阶，内部开有“十”字型导流凹槽12，凹槽直径30～35mm。 
本发明支撑底座实施例2如图6、图7所示。支撑底座为圆盘型，上表面沿圆周设有台阶，内部开有“Y”字型导流凹槽13，凹槽直径30～35mm。 
本发明支撑底座实施例3如图8、图9所示。支撑底座为圆盘型，上表面沿圆周设有台阶，内部开有“一”字型导流凹槽14，凹槽直径30～35mm。 
本发明支撑底座实施例4如图10、图11所示。除支撑底座上表面“十”字型导流凹槽的中心叠加有圆形凹槽15，其余部分与实施例1相同。 
本发明支撑底座实施例5如图12、图13所示。除支撑底座上表面“Y”字型导流凹槽的中心叠加有圆形凹槽16，其余部分与实施例2相同。 
本发明支撑底座实施例6如图14、图15所示。除支撑底座上表面“一”字型导流凹槽的中心叠加有圆形凹槽17，其余部分与实施例3相同。 
本发明支撑底座实施例7如图16、图17所示。除支撑底座上表面“十”字型导流凹槽的中心外叠加有圆环形凹槽18，其余部分与实施例1相同。 
本发明支撑底座实施例8如图18、图19所示。除支撑底座上表面“Y”字型导流凹槽的中心外叠加有圆环形凹槽19，其余部分与实施例2相同。 
本发明支撑底座实施例9如图20、图21所示。除支撑底座上表面“一”字型导流凹槽的中心外叠加有两个间隔的圆环形凹槽20、21，其余部分与实施例3相同。 
本发明的9个实施例和2个对比例的炉内顶部与底部的温差和化料效率情况见附表1。 
Figure 593727DEST_PATH_IMAGE001

Claims (6)

1.一种光学玻璃备料炉，包括炉体（1）、加热体和套筒（5），套筒（5）位于炉体（1）的炉腔（3）中央，其特征在于：所述炉体（1）的炉腔（3）呈圆型；加热体（8）采用加热棒，沿套筒（5）与炉腔壁之间的炉腔圆周内平均分布，且加热棒有效热辐射段高于套筒（5）上沿面。
2.根据权利要求1所述的一种光学玻璃备料炉，其特征在于：所述的炉体（1）内中央的底面设有与套筒（5）配合的支撑底座（6），该支撑底座（6）上面设有导流凹槽，或者该支撑底座（6）与套筒（5）底面形成导流凹槽。
3.根据权利要求1或2所述的一种光学玻璃备料炉，其特征在于：所述的加热棒与炉腔壁内圆切线呈30°～90°的夹角。
4.根据权利要求1或2 所述的一种光学玻璃备料炉，其特征在于：所述的高于套筒（5）上沿面的有效热辐射段（h2）长度为200～260mm。
5.根据权利要求1或2所述的一种光学玻璃备料炉，其特征在于：所述的支撑底座（6）为圆盘型，导流凹槽是由一组放射状凹槽和同心圆凹槽组成，凹槽宽度40～60mm，凹槽高度40~60mm。
6.根据权利要求1或2所述的一种光学玻璃备料炉，其特征在于：所述的加热棒为二硅化钼U型棒。
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