CN110255858A - 一种光功能玻璃熔炼真空炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光功能玻璃熔炼真空炉，它包括冶炼室和退火室，冶炼室为圆形结构，上部设有炉盖和自动加料传递舱，中部设有冶炼坩埚和加热线圈，下部设有左连接口和右连接口；炉盖上部设有搅拌机构、测温装置，搅拌机构由直线导轨、丝杆、上下伺服电机组成；测温装置由接触式测温仪、预埋热偶测温仪及红外测温仪组成；退火室分为左退火室和右退火室，冶炼室下部左连接口、右连接口分别通过左法兰盘、右法兰盘与左退火室和右退火室连接；冶炼室和左右退火室分别配有真空机组；本发明的一种光功能玻璃熔炼真空炉，通过三室结构的独立抽真空和充气氛保护，可实现真空状态下的测温、加热、添料、搅拌、热反应和退火，提高了光功能玻璃熔炼的质量。

Description

一种光功能玻璃熔炼真空炉

技术领域

本发明涉及光学玻璃冶炼领域，特别是涉及一种光功能玻璃熔炼真空炉置。

背景技术

随着我国科技领域的发展，利用玻璃和光的相互作用改变光的极化态，相干性和单色性以及产生光子和探测光子的新型光功能玻璃成为光学玻璃的主要发展方向。

目前研究光功能玻璃冶炼的有普通的中频冶炼炉和常规的真空炉真空冶炼炉，中频冶炼是在大气压状态下进行，一方面受环境影响和污染，难以会有高品质的产品产出；而常规的真空冶炼炉无法在真空状态下追加添加剂，不能实现玻璃液体的均匀搅拌，也无法在带气氛的状态下进行热反应；所用研发一台先进的光学玻璃冶炼炉是目前研发和生产光功能玻璃的关键。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种光功能玻璃熔炼真空炉，通过设计冶炼室和左右退火室的三室互联密闭隔离的炉体结构，在炉盖顶部设置了搅拌机构、测温装置和自动加料传递舱，并且设计了自动加料传递舱的上下双阀门隔离机构，通过多台真空机组和电气控制柜的操作控制，在光玻璃的真空冶炼在真空状态下可以进行玻璃液体的均匀搅拌，也可以进行追加添加剂，还可以进行自动测温。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：它包括冶炼室和退火室，所述冶炼室为圆形结构，上部设有炉盖和自动加料传递舱，其两头装有上部阀门和下部阀门，中部设有冶炼坩埚和加热线圈，下部左侧设有左连接口，下部右侧设有右连接口；炉盖上部设有搅拌机构和测温装置，所述搅拌机构由直线导轨及丝杆、控制升降的上伺服电机和控制搅拌速度的下伺服电机组成；所述测温装置由接触式测温仪、预埋热偶测温仪以及红外测温仪组成；所述退火室分为左退火室和右退火室，冶炼室下部的左连接口通过左法兰盘与左退火室连接，冶炼室下部的右连接口通过右法兰盘与右退火室连接；所述冶炼室、左退火室和右退火室均为双层结构，内部通水冷却；所述冶炼室内设有伺服电机驱动控制的浇铸系统，其后侧通过管道连接冶炼室真空机组，所述左退火室的后侧通过管道连接左退火真空机组，所述右退火室的后侧通过管道连接右退火真空机组。

所述冶炼室下部左右两个连接口上的法兰盘均配有真空闸板阀、氟橡胶胶圈、偏心轮压紧机，并通过螺栓固定，再通过气缸将左右两个退火室和冶炼室连接锁紧。

所述冶炼室和真空退火室之间设有辊道，辊道上设有齿轮、连接轴、减少机、伺服电机，辊道的运动通过伺服电机来和左右辊道保持一致，辊道上设有前后、左右限位装置，辊道上承载铸模托盘，铸模托盘上放置铸模工件后在水平方向运行。

所述冶炼室中部的加热线圈采用IGBT中频电源加热，所述加热线圈采用平绕方式以使磁场分布均匀；所述加热线圈经过绝缘处理，抑制线圈间的放电现象。

所述冶炼室中部的冶炼坩埚和加热线圈之间设有氮化硼绝缘套和高温浇铸料相互固定，使冶炼坩埚受热均匀；所述冶炼坩埚的下方设有垂直升降机构，由升降直线导轨、升降丝杆、减速机、升降伺服电机组成。

所述冶炼真空机组由三级抽真空系统构成，分别为扩散泵、罗茨泵、干式螺杆泵；所述冶炼室内还设有充气系统和微抽系统。

所述冶炼室的下部正侧面开有一个摆放锭模和取料的圆形操作孔，所述圆形操作孔周边设有锯齿锁圈，通过锁门上气缸和锁门下气缸来实现锯齿锁圈的开启和关闭。

所述左退火室上设有独立的左退火室加热器，所述右退火室上设有独立的右退火室加热器，均采用水冷铜电极连接的电阻带加热，并采用可控硅调压器进行大电流、低电压供电方式加热，并通过智能温控仪与热电偶对温度实现闭环式控制。

所所述左退火室的左侧设有左外侧门，所述右退火室右侧设有右外侧门，在加热室的维修和冶炼退火后成品取料时开启；所述左右退火室分别连接的左右真空机组也由三级抽真空系统构成，也分别为扩散泵、罗茨泵、干式螺杆泵。

所述冶炼室和左右退火室均通过电气控制柜操作，所述电控控制柜中设有可编程序控制器PLC装置和机械动作自动控制系统，可以由自动化程序操作系统控制也可通过触摸屏或按钮实现手动操作。

本发明的有益效果：本发明提供了一种光功能玻璃熔炼真空炉，解决了通常光功能玻璃冶炼中受环境影响不能得到高品质产品的缺陷；还解决了而常规的真空冶炼炉无法在真空状态下追加添加剂，不能实现玻璃液体的均匀搅拌的不足，使光功能玻璃的冶炼能在真空带气氛状态下进行，大大提高了光功能玻璃熔炼的质量。

附图说明

图1为实施例的一种光功能玻璃熔炼真空炉的炉体装置结构图；

图2为实施例的一种光功能玻璃熔炼真空炉的炉体和控制装置左视图；

图3为实施例的一种光功能玻璃熔炼真空炉的炉体结构剖视图；

图4为实施例的一种光功能玻璃熔炼真空炉的炉体和控制装置顶视图；

其中：1-左退火室，1a-左连接口，1b-左法兰盘，；2-冶炼室，2a-炉盖，2b-测温装置，3-搅拌机构，3a-上伺服电机，3b-丝杆，3c-下伺服电机，3d-直线导轨，4-自动加料传递舱，4a-上部阀门，4b-下部阀门，5a-右连接口，5b-右法兰盘，5-右退火室，6-左退火室真空机组，7-冶炼室真空机组，8-右退火室真空机组，9-电气控制柜，10-退火室工件，11-熔炼炉炉体，12-冶炼坩埚，12a-加热线圈，13-左退火室加热器，14-右退火室加热器，15-圆形操作孔，15a-锯齿锁圈，15b-锁门上气缸，15c-锁门下气缸，15d-直线导轨，15e-升降丝杆，15f-减速机，15g-升降伺服电机，16-左外侧门，17-右外侧门，18-辊道，19-铸模托盘。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。

实施例

如图1至图4所示，本实施例提供了一种光功能玻璃熔炼真空炉的炉体和控制装置的结构图，其中图1为炉体装置结构图，图2为炉体和控制装置左视图，图3为炉体结构剖视图，图4为炉体和控制装置顶视图；所述一种光功能玻璃熔炼真空炉，它包括冶炼室2和退火室，所述冶炼室为圆形结构，上部设有炉盖2a和自动加料传递舱4，中部设有冶炼坩埚12和加热线圈12a，下部左侧设有左连接口1a，下部右侧设有右连接口5a；炉盖上部设有搅拌机构3和测温装置2b，所述搅拌机构由直线导轨3d、丝杆3b、上下伺服电机组成；所述测温装置由接触式测温仪、预埋热偶测温仪以及红外测温仪组成；所述退火室分为左退火室1和右退火室5，冶炼室下部的左连接口通过左法兰盘1b与左退火室连接，冶炼室下部的右连接口通过右法兰盘5b与右退火室连接；所述冶炼室、左退火室和右退火室均为双层结构，内部通水冷却；所述冶炼室的后侧通过管道连接冶炼室真空机组7，所述左退火室的后侧通过管道连接左退火真空机组6，所述右退火室的后侧通过管道连接右退火真空机组8；所述炉盖上搅拌机构设置的伺服电机共有两台，一台上伺服电机3a控制搅拌丝杆的升降，另一台下伺服电机3b控制搅拌是速度；所述自动加料传递舱的两头装有上部阀门4a和下部阀门4b，在加料时先将物料先放入自动加料传递舱，然后关闭上部阀门，对传递舱进行抽真空，当真空度和冶炼室达到一致时打开下部阀门，将物料放入冶炼室的冶炼坩埚内；所述冶炼室下部左右两个连接口上的法兰盘均配有真空闸板阀、氟橡胶胶圈、偏心轮压紧机，并通过螺栓固定，再通过气缸将左右两个退火室和冶炼室连接锁紧；所述冶炼室和真空退火室之间设有辊道18，辊道上设有齿轮、连接轴、减少机、伺服电机，辊道的运动通过伺服电机来和左右辊道保持一致，辊道上设有前后、左右限位装置，辊道上承载铸模托盘19，铸模托盘上放置铸模工件10后在水平方向运行；所述冶炼室中部的加热线圈采用IGBT中频电源加热，所述加热线圈采用平绕方式以使磁场分布均匀；所述加热线圈经过绝缘处理，抑制线圈间的放电现象；所述冶炼室中部的冶炼坩埚和加热线圈之间设有氮化硼绝缘套和高温浇铸料相互固定，使冶炼坩埚受热均匀；所述冶炼坩埚的下方设有垂直升降机构，由升降直线导轨15d、升降丝杆15e、减速机15f、升降伺服电机15g等组成；所述冶炼室内设有浇铸系统，所述浇铸系统采用伺服电机驱动，进行定点浇铸和浇铸速度控制；所述冶炼真空机组由三级抽真空系统构成，分别为扩散泵、罗茨泵、干式螺杆泵；所述冶炼室内还设有充气系统和微抽系统；所述冶炼室的下部正侧面开有一个摆放锭模和取料的圆形操作孔15，所述圆形操作孔周边设有锯齿锁圈15a，通过锁门上气缸15b和锁门下气缸15c来实现锯齿锁圈的开启和关闭；所述左退火室上设有独立的左退火室加热器13，所述右退火室上设有独立的右退火室加热器14，均采用水冷铜电极连接的电阻带加热，并采用可控硅调压器进行大电流、低电压供电方式加热，并通过智能温控仪与热电偶对温度实现闭环式控制；所述左退火室的左侧设有左外侧门16，所述右退火室右侧设有右外侧门17，在加热室的维修和冶炼退火后成品取料时开启；所述左右退火室分别连接的左右真空机组也由三级抽真空系统构成，也分别为扩散泵、罗茨泵、干式螺杆泵；所述冶炼室和左右退火室均通过电气控制柜9操作，所述电控控制柜中设有可编程序控制器PLC装置和机械动作自动控制系统，可以由自动化程序操作系统控制也可通过触摸屏或按钮实现手动操作。

本发明实施例的一种光功能玻璃熔炼真空炉的工作过程是：将冶炼光功能玻璃的非金属粉末或颗粒原料放入所述冶炼室的冶炼坩埚内，将炉内抽真空后通过加热线圈进行加热，并通过搅拌机构对原料进行搅拌，同时通过测温装置进行温度控制，在冶炼过程中可以通过自动加料装置进行添加原料，冶炼完毕后自动浇铸铸模成型，然后开启冶炼室两侧的法兰盘，成型的铸模可在真空状态和气氛下实现保护状态，铸模工件通过辊道运到左右退火室，冶炼室和左右退火室可实现独立抽真空或充气氛保护，并实现独立控温加热；所述冶炼室和两个退火室各自安装有放气阀，当铸模工件冶炼和退火完毕后打开放气阀，使炉内的压力和外部的大气压保持平衡，再打开炉门取出工件，在冶炼过程中如果充气系统发生超压报警时，控制设备将自动打开放气阀对外泄压，确保冶炼的安全；除装料和取料外，整个冶炼过程都在电控控制柜和可编程序控制器PLC装置的控制下全自动状态运行完成，在很大程度上方便了光功能玻璃熔炼的操作，提高了冶炼工件的质量。

上述实施例不应以任何方式限制本发明，凡采用等同替换或等效转换的方式获得的技术方案均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种光功能玻璃熔炼真空炉，其特征在于：它包括冶炼室和退火室，所述冶炼室为圆形结构，上部设有炉盖和自动加料传递舱，其两头装有上部阀门和下部阀门，中部设有冶炼坩埚和加热线圈，下部左侧设有左连接口，下部右侧设有右连接口；炉盖上部设有搅拌机构和测温装置，所述搅拌机构由直线导轨及丝杆、控制升降的上伺服电机和控制搅拌速度的下伺服电机组成；所述测温装置由接触式测温仪、预埋热偶测温仪以及红外测温仪组成；所述退火室分为左退火室和右退火室，冶炼室下部的左连接口通过左法兰盘与左退火室连接，冶炼室下部的右连接口通过右法兰盘与右退火室连接；所述冶炼室、左退火室和右退火室均为双层结构，内部通水冷却；所述冶炼室内设有伺服电机驱动控制的浇铸系统，其后侧通过管道连接冶炼室真空机组，所述左退火室的后侧通过管道连接左退火真空机组，所述右退火室的后侧通过管道连接右退火真空机组。

2.根据权利要求1所述的一种光功能玻璃熔炼真空炉，其特征在于：所述冶炼室下部左右两个连接口上的法兰盘均配有真空闸板阀、氟橡胶胶圈、偏心轮压紧机，并通过螺栓固定，再通过气缸将左右两个退火室和冶炼室连接锁紧。

3.根据权利要求1所述的一种光功能玻璃熔炼真空炉，其特征在于：所述冶炼室和真空退火室之间设有辊道，辊道上设有齿轮、连接轴、减少机、伺服电机，辊道的运动通过伺服电机来和左右辊道保持一致，辊道上设有前后、左右限位装置，辊道上承载铸模托盘，铸模托盘上放置铸模工件后在水平方向运行。

4.根据权利要求1所述的一种光功能玻璃熔炼真空炉，其特征在于：所述冶炼室中部的加热线圈采用IGBT中频电源加热，所述加热线圈采用平绕方式以使磁场分布均匀；所述加热线圈经过绝缘处理，抑制线圈间的放电现象。

5.根据权利要求1所述的一种光功能玻璃熔炼真空炉，其特征在于：所述冶炼室中部的冶炼坩埚和加热线圈之间设有氮化硼绝缘套和高温浇铸料相互固定，使冶炼坩埚受热均匀；所述冶炼坩埚的下方设有垂直升降机构，由升降直线导轨、升降丝杆、减速机、升降伺服电机组成。

6.根据权利要求1所述的一种光功能玻璃熔炼真空炉，其特征在于：所述冶炼真空机组由三级抽真空系统构成，分别为扩散泵、罗茨泵、干式螺杆泵；所述冶炼室内还设有充气系统和微抽系统。

7.根据权利要求1所述的一种光功能玻璃熔炼真空炉，其特征在于：所述冶炼室的下部正侧面开有一个摆放锭模和取料的圆形操作孔，所述圆形操作孔周边设有锯齿锁圈，通过锁门上气缸和锁门下气缸来实现锯齿锁圈的开启和关闭。

8.根据权利要求1所述的一种光功能玻璃熔炼真空炉，其特征在于：所述左退火室上设有独立的左退火室加热器，所述右退火室上设有独立的右退火室加热器，均采用水冷铜电极连接的电阻带加热，并采用可控硅调压器进行大电流、低电压供电方式加热，并通过智能温控仪与热电偶对温度实现闭环式控制。

9.根据权利要求1所述的一种光功能玻璃熔炼真空炉，其特征在于：所所述左退火室的左侧设有左外侧门，所述右退火室右侧设有右外侧门，在加热室的维修和冶炼退火后成品取料时开启；所述左右退火室分别连接的左右真空机组也由三级抽真空系统构成，也分别为扩散泵、罗茨泵、干式螺杆泵。

10.根据权利要求1所述的一种光功能玻璃熔炼真空炉，其特征在于：所述冶炼室和左右退火室均通过电气控制柜操作，所述电控控制柜中设有可编程序控制器PLC装置和机械动作自动控制系统，可以由自动化程序操作系统控制也可通过触摸屏或按钮实现手动操作。