CN107814481B - 拉丝炉的密封设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种拉丝炉的密封设备。密封设备包括：拉丝炉，拉丝炉包括竖直中心孔，竖直中心孔具有环绕的加热元件且用于接收玻璃预制件，玻璃预制件包括连接到延伸杆的锥形部分。具有开口的密封件布置在拉丝炉的顶部上，用于将拉丝炉的内部与周围环境隔离开。密封设备包括：环形外衬套和环形内衬套，外衬套布置在拉丝炉的顶部上，内衬套具有第一竖直端部和相对的第二竖直端部。内衬套能够定位成环绕锥形部分的至少一部分，第一端部定位到锥形部分的开始区域且第二端部包括位于外表面上的突出部。内衬套布置成随着内衬套插入外衬套中能够在外衬套内移动，并且突出部形成支撑件，以用于将内衬套的第二端部保持在竖直中心孔上方。
Description
技术领域
本发明涉及一种拉丝炉的密封设备。
背景技术
先前已知了一种炉，所述炉用来加热玻璃预制件，使得玻璃预制件可以被拉拔成光纤。这种已知的炉包括竖直炉芯管以及环绕的加热器。玻璃预制件被从上方供给到该炉中，在加热玻璃预制件的同时，可以从玻璃预制件的已软化的下端拉拔出光纤。
炉可以使用感应加热技术来例如使石墨加热元件变热，或者炉为电阻炉。因为石墨在高温下与氧气和石英玻璃的离解产物发生反应，所以需要惰性气体流来防止氧化。惰性气体等(诸如，氩气、氦气或者氮气)被供应到芯管中。
玻璃预制件具有细长圆形本体部分且在其上端部上具有锥形部分。支撑杆连接到上端部并且支撑杆悬挂玻璃预制件。随着将玻璃预制件供给到炉中，玻璃预制件的直径变化要求密封设备防止惰性气体从拉丝炉泄漏。已知了布置套管构件来环绕支撑杆的外周，然后随着玻璃预制件的锥形部分通过，套管构件封闭炉密封件的开口。
先前解决方案的缺陷是面临一种风险，即，环绕支撑杆的金属套管构件进入拉丝炉中并且形成与玻璃预制件接合的接合部。此外，随着锥形部通过密封件，所形成的用于惰性气体向上流出炉的流动通道的形状致使惰性气体流产生湍流并且其干扰预制件在拉丝炉中的加热处理。
发明内容
本发明的目的是解决上述缺陷并且提供一种简单且有效的解决方案，防止密封设备的零件进入拉丝炉中且防止形成与玻璃预制件接合的接合部，以及减轻在玻璃预制件供料期间惰性气体流从拉丝炉的泄漏。
由以下拉丝炉的密封设备来实现该目的。
拉丝炉的密封设备包括：炉，所述炉包括竖直中心孔，所述竖直中心孔具有环绕的加热元件且用于接收玻璃预制件，所述玻璃预制件包括连接到延伸杆的锥形部分；和密封件，所述密封件具有开口且布置在炉的顶部上，用于将炉的内部与周围环境隔离开。该密封设备包括：环形外衬套和环形内衬套，所述环形外衬套布置在拉丝炉的顶部上，所述环形内衬套具有第一竖直端部和相对的第二竖直端部，并且所述环形内衬套能够定位成环绕锥形部分的至少一部分，其中，第一端部定位到锥形部分的开始区域且第二端部包括位于外表面上的突出部。环形内衬套和突出部布置成随着环形内衬套插入环形外衬套中能够在环形外衬套内移动并且突出部形成支撑件，以用于将环形内衬套的第二端部保持在竖直中心孔上方。
本发明的优势在于：消除了环绕延伸杆的内衬套进入拉丝炉中并且形成与玻璃预制件接合的接合部的风险。此外，随着锥形部通过密封件，所形成的用于惰性气体向上流出炉的流动通道的形状保持基本相同并且使得在惰性气体流中不会出现湍流，而且不干扰预制件在拉丝炉内的加热处理。
在本申请的其它方面中公开了本发明的优选实施例。
附图说明
在下文中，将参照附图通过优选实施例来更加详细地描述本发明，在所述附图中：
图1示出了实施拉丝期间的拉丝炉的密封设备；
图2示出了在实施拉丝的结束阶段期间的拉丝炉的密封设备。
具体实施方式
图1示出了在实施拉丝期间的拉丝炉的密封设备。拉丝炉1加热玻璃预制件2，使得玻璃预制件2可以被拉拔成光纤。玻璃预制件2从上方被插入到拉丝炉1的竖直中心孔3中。通过在加热且熔融玻璃预制件2的同时拉拔光纤以及通过经由在中心孔3的下段处的出口拉出纤维而制造出光纤。在图中仅仅示出了拉丝炉1的上段。
中心孔3被一个或多个加热元件4环绕，所述加热元件例如为石墨加热元件，用于加热且熔融玻璃预制件。惰性气体(诸如氩气、氦气或者氮气)被供应到中心孔3中，用于防止在拉丝炉1中发生氧化。
具有开口的密封件5布置在拉丝炉1的顶部上，用于将炉的内部与周围环境隔离开。密封件5例如可以是O型环密封件。O型环的内径设定成适当的尺寸，以大体对应于玻璃预制件2的外径，而O型环的外部部分沿着拉丝炉1的表面紧密布置。
此外，具有开口且布置在拉丝炉的顶部上的密封件5可以具有如在EP2664593B1中公开的多个密封元件，其中，密封元件大体布置成围绕中心开口呈环形构造。每个密封元件包括面向中心开口的密封表面。提供用于接收密封元件的各段的至少一个室，入口通向流体源以用于向所述至少一个室提供流体，从而产生作用在接收于所述至少一个室中的密封元件的各段上的超压，并且将密封元件的密封表面朝向中心开口推压以及使得其朝向中心开口移动。控制具有多个密封元件的密封件在内衬套抵达具有多个密封元件的密封件中时不操作，以用于保护其敏感部件。
玻璃预制件2具有细长圆形本体部分6和沿着垂直方向y位于其上端部上的锥形部分7。锥形部分7连接到连接杆8。延伸杆8包括细长圆形本体，所述细长圆形本体包括圆筒形孔9以用于在其第一端部11处接收玻璃预制件2的手柄部10。玻璃预制件2的手柄部10利用附接部件(例如，利用销12)附接到延伸杆8。第二端部13包括垂直钻孔14，其中，一条或者多条槽15形成于第二端部13的外表面上。第二端部13还可以包括实心部(solid part)，其中，至少一条槽15形成于实心部的外表面上。玻璃预制件2从延伸杆13的第二端部悬吊下来并且随着进行玻璃纤维拉丝而向下移动。
设备包括环形的外衬套16。环形的外衬套16包括圆筒状部分。在附图中，外衬套16固定到定位在拉丝炉1的顶部上的密封件5。外衬套16还可以固定到拉丝炉1。还可能将外衬套16附接到玻璃预制件2并且随后外衬套16与玻璃预制件2一起向下朝向拉丝炉1移动。外衬套16优选包括石英玻璃。
设备包括环形内衬套17，所述环形内衬套17具有第一竖直端部18和相对的第二竖直端部19。内衬套17和外衬套16同轴布置。环形内衬套17布置成环绕锥形部分7的至少一部分。内衬套17没有紧固到玻璃预制件2，但内衬套17搁置在锥形部分7的表面上。环形内衬套18的第一端部定位到玻璃预制件2的锥形部分7的开始区域。玻璃预制件2的表面的曲率在锥形部分7开始的部位处不连续，从而致使扰动在竖直中心孔3中沿着玻璃预制件2的表面流动的惰性气体20。因为环形内衬套17包括大体恒定的外径，所以向惰性气体流20提供了连续表面。内衬套17的外径优选地略微小于预制件的外径。
内衬套18的第一端部的内边缘21可以倒角，以用于产生锥形表面。倒角优选地介于5°至15°之间。因为表面的形状大体相同，倒角边缘在内衬套18的第一端部的内表面和玻璃预制件2的外表面之间提供了更少的惰性气体泄漏20a。
内衬套19的第二端部较之第一端部18沿着垂直方向y定位在上方，并且较之第一端部更加靠近手柄部分10。内衬套19的第二端部包括位于外表面上的突出部22。
沿着设备的垂直方向y在内衬套17上方设置了与内衬套17同轴的中间衬套23。中间衬套23没有紧固到玻璃预制件2，而是中间衬套23搁置在内衬套17上。延伸杆8和玻璃预制件2防止中间衬套23向侧面掉落。中间衬套23在其竖直方向y上端上包括具有突出部(例如凸缘24)的圆筒状部。在中间衬套的顶部上放置有一个或多个密封构件25并且所述密封构件25例如是环形密封件。密封构件25减小中间衬套23的内表面和延伸杆8的外表面之间的间隙。
中间衬套23的圆筒状部设定适当的尺寸，以装配在外衬套16内并且能够在外衬套16内移动。突出部(例如凸缘24)设定适当的尺寸，以超过外衬套16的内径，从而防止中间衬套23滑动穿过外衬套16。
当玻璃预制件2拉丝一直进行并且玻璃预制件2靠近其最终位置时，内衬套17抵达外衬套16的高度水平。内衬套17及其突出部22设定适当的尺寸，以装配在外衬套16内并且能够在外衬套内移动。
在示出了拉丝阶段的图1中，内衬套18的第一端部抵达密封件5的开口中，所述密封件5布置在拉丝炉1的顶部上。具有支撑突出部22的中间衬套23借助于突出部22安置在外衬套16的顶部上。中间衬套23与密封构件25一起密封外衬套16的竖直方向y上部开口。随着外衬套16的竖直方向y上部开口闭合，行进通过玻璃预制件2和中心孔3之间的间隙的惰性气体20或者行进通过玻璃预制件2和内衬套17之间的间隙的惰性气体20a不会逃逸到环境中而是保持在外衬套16内。
图2示出了在预制件拉丝的结束阶段期间的拉丝密封设备。为了清晰，在图2中没有示出延伸杆13的第二端部和密封构件25。
突出部22形成将内衬套19的第二端部保持在中心孔3上方的支撑件。从上方密封中心孔3的密封件5形成内衬套17的支撑表面。还可能将外衬套16构造成包括用于内衬套17的突出部22的支撑表面。在附图中，突出部22是包围第二端部19的外表面的凸缘，所述凸缘突伸到内衬套17的径向方向r中。接触支撑表面的突出部22防止环绕延伸杆8的内衬套17进入到拉丝炉2中。
支撑内衬套17的支撑表面与加热元件4之间的距离h1比内衬套17的高度h2长。因为内衬套17没有在竖直中心孔3中延伸至加热元件4的区域，所以不会形成与玻璃预制件2接合的接合部。
内衬套17可以在其第二端部19处包括异径适配部(reducing fitting)26，所述异径适配部26沿着径向方向r向内突出。向内的异径适配部26减小了未被覆盖的横截面表面的量，从而致使产生针对通过玻璃预制件2和内衬套18的第一端部之间的间隙的惰性气体20a的流动阻力。异径适配部26还有助于为内衬套定中。
因为被基本圆筒形内衬套17覆盖的锥形部分7行进通过密封件5，所以所形成的用于惰性气体20向上流出炉1的流动通道的形状保持基本环形。这减小了惰性气体流20的湍流并且不会干扰玻璃预制件2在拉丝炉1中的加热处理。
对于本领域中的技术人员显而易见的是，随着技术进步，本发明的理念能够以各种方式实施。本发明及其实施例并不局限于上文描述的示例，而是可以在权利要求的范围内变化。
零件列表：1拉丝炉，2玻璃预制件，3孔，4加热元件，5密封件，6本体部分，7锥形部分，8延伸杆，9圆筒形孔，10手柄部，11延伸杆的第一端部，12销，13延伸杆的第二端部，14钻孔，15槽，16外衬套，17内衬套，18内衬套的第一端部，19内衬套的第二端部，20、20a惰性气体流，21内边缘，22突出部，23中间衬套，24凸缘，25密封构件，26异径适配部。
h1距离，h2内衬套的高度，r径向方向，y竖直方向。
Claims (11)
1.一种拉丝炉的密封设备，所述密封设备包括：拉丝炉(1)，所述拉丝炉包括竖直中心孔(3)，所述竖直中心孔具有环绕的加热元件(4)并且用于接收玻璃预制件(2)，所述玻璃预制件包括连接到延伸杆(8)的锥形部分(7)；密封件(5)，所述密封件具有开口且布置在所述拉丝炉(1)的顶部上，以用于将所述拉丝炉(1)的内部与周围环境隔离开，其特征在于：所述密封设备包括：环形外衬套(16)和环形内衬套(17)，所述环形外衬套布置在所述拉丝炉(1)的顶部上，所述环形内衬套(17)能够定位成环绕所述锥形部分(7)的至少一部分，所述环形内衬套具有竖直的第一端部(18)和相对的竖直的第二端部(19)，所述第一端部(18)定位到所述锥形部分(7)的开始区域且所述第二端部(19)包括位于外表面上的突出部(22)，所述环形内衬套(17)和所述突出部(22)布置成随着所述环形内衬套(17)插入所述环形外衬套(16)中能够在所述环形外衬套(16)内移动，并且所述突出部(22)形成支撑件，用于将所述环形内衬套(17)的所述第二端部保持在所述竖直中心孔(3)上方，所述密封设备包括中间衬套(23)，所述中间衬套同轴地布置在所述环形内衬套(17)上方。
2.根据权利要求1所述的拉丝炉的密封设备，其特征在于，所述突出部(22)是环绕所述第二端部(19)突伸到所述环形内衬套(17)的径向方向(r)中的凸缘。
3.根据权利要求1所述的拉丝炉的密封设备，其特征在于，所述环形外衬套(16)附接到所述密封件(5)。
4.根据权利要求1所述的拉丝炉的密封设备，其特征在于，所述环形外衬套(16)附接到所述玻璃预制件(2)。
5.根据权利要求1所述的拉丝炉的密封设备，其特征在于，所述环形内衬套(17)的所述第一端部的内边缘(21)被倒角，并且倒角为5°至15°。
6.根据权利要求1所述的拉丝炉的密封设备，其特征在于，具有开口且布置在所述拉丝炉(1)的顶部上的所述密封件(5)包括用于支撑所述突出部(22)的支撑表面。
7.根据权利要求1所述的拉丝炉的密封设备，其特征在于，所述环形外衬套(16)包括用于支撑所述突出部(22)的支撑表面。
8.根据权利要求7所述的拉丝炉的密封设备，其特征在于，所述支撑表面和所述加热元件之间的距离(h1)比所述环形内衬套的高度(h2)大。
9.根据权利要求1所述的拉丝炉的密封设备，其特征在于，所述延伸杆(8)包括细长圆形本体，所述细长圆形本体在其第一端部(11)处包括用于接收所述玻璃预制件(2)的手柄部(10)的圆筒形孔(9)。
10.根据权利要求9所述的拉丝炉的密封设备，其特征在于，所述延伸杆(8)在其第二端部(13)处包括实心部，所述实心部具有形成于所述实心部的外表面上的至少一条槽(15)。
11.根据权利要求6所述的拉丝炉的密封设备，其特征在于，所述支撑表面和所述加热元件之间的距离(h1)比所述环形内衬套的高度(h2)大。
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