CN111039548A - 石英玻璃碇等径度控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及石英玻璃生产技术领域，公开了一种石英玻璃碇等径度控制方法，包括：点燃燃烧器并释放热量，以使得炉膛内的温度达到预设温度，同时，促使转动轴转动以带动设置在转动轴上端的承载板进行周向转动；向燃烧器内通入含硅原料以使所述含硅原料在燃烧器的火焰中进行熔化或发生化学反应生成二氧化硅颗粒并沉积到承载板上以形成石英玻璃碇；所述转动轴带动所述承载板沿竖向向下进行运动；待石英玻璃碇沿竖向的沉积高度达到预设高度后，将成型模具从炉膛的侧壁伸入到炉膛内并与所述石英玻璃碇的周侧面相接触。该石英玻璃碇等径度控制方法具有有效控制石英玻璃碇在沉积的过程中，能够保证石英玻璃碇的等径度和避免产生折层的优点。
Description
技术领域
本发明涉及石英玻璃生产技术领域，特别是涉及一种石英玻璃碇等径度控制方法。
背景技术
现有石英玻璃碇的沉积首先是通过燃烧器熔化石英砂或者含硅化合物，石英砂或者含硅化合物通过燃烧器后会发生熔化或化学反应并形成二氧化硅颗粒，最终逐层沉积在四周无任何接触的沉积基底上。石英玻璃在长期沉积的过程中，由于温度的波动或者退车不稳定等的影响，石英玻璃碇在高温与旋转产生离心力的作用下，极易导致沉积的石英玻璃碇出现“类葫芦”状外形，即，形成的石英玻璃碇等径度较差，这不仅影响石英玻璃的成品率，而且严重的还会产生折层，破坏石英玻璃的性能。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种石英玻璃碇等径度控制方法，以解决现有技术中的方法无法控制石英玻璃碇在沉积的过程中，能够保证石英玻璃碇的等径度的技术问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种石英玻璃碇等径度控制方法，包括：点燃燃烧器并释放热量，以使得炉膛内的温度达到预设温度，同时，促使转动轴转动以带动设置在转动轴上端的承载板进行周向转动；向所述燃烧器内通入含硅原料以使所述含硅原料在所述燃烧器的火焰中进行熔化或发生化学反应生成二氧化硅颗粒并沉积到承载板上以形成石英玻璃碇；所述转动轴带动所述承载板沿竖向向下进行运动；待所述石英玻璃碇沿竖向的沉积高度达到预设高度后，将成型模具从所述炉膛的侧壁伸入到所述炉膛内并与所述石英玻璃碇的周侧面相接触。
其中，所述预设温度大于等于1200℃且小于等于2000℃。
其中，所述预设高度大于等于100毫米且小于等于1000毫米。
其中，所述成型模具伸进所述炉膛内的长度大于等于10毫米且小于等于150毫米。
其中，所述转动轴的转速大于等于5转/分钟且小于等于100转/分钟。
其中，所述转动轴带动所述承载板沿竖向向下进行运动的速度大于等于0.1毫米/小时且小于等于100毫米/小时。
其中，所述含硅原料包括石英砂、掺杂石英砂混合料、含硅化合物原料蒸汽或含硅化合物与掺杂化合物的混合原料蒸汽。
其中，所述石英砂、掺杂石英砂混合料、含硅化合物原料或含硅化合物与掺杂化合物的混合原料在温度为1200℃至2000℃的高温火焰中进行熔化或发生化学反应并生成二氧化硅颗粒或掺杂二氧化硅颗粒，以使得所述二氧化硅颗粒或所述掺杂二氧化硅颗粒逐渐沉积在所述承载板上并形成所述石英玻璃碇。
其中，所述燃烧器的火焰为氢气与氧气燃烧火焰、甲烷与氧气燃烧火焰、空气燃烧火焰或等离子体火焰。
其中，所述掺杂石英砂混合料或所述掺杂化合物中所含有的掺杂元素包括锗、铝、铁、钛、钙、镁、钠、钾、钡、钇、锆、钴、铬、钒、硼、氟、磷、硫、镧、铈、钕、镱、铒、钐中的至少一种。
(三)有益效果
本发明提供的石英玻璃碇等径度控制方法，与现有技术相比，具有如下优点：
通过点燃燃烧器并释放热量，以使得炉膛内的温度达到预设温度，同时，促使转动轴转动以带动设置在转动轴上端的承载板进行周向转动。向燃烧器内通入含硅原料以使该含硅原料在燃烧器的火焰中进行熔化或发生化学反应生成二氧化硅颗粒并沉积到承载板上以形成石英玻璃碇。该转动轴带动该承载板沿竖向向下进行运动。待石英玻璃碇沿竖向的沉积高度达到预设高度后，将成型模具从炉膛的侧壁伸入到炉膛内并与该石英玻璃碇的周侧面相接触。可见，在本申请的方法中通过增设成型模具并使得该成型模具与石英玻璃碇的周侧面相接触，这样，随着转动轴的转动，便会带动承载板随之进行同步转动，通过承载板的转动，便会带动石英玻璃碇随之进行同步转动，由于存在成型模具的约束，因而，可有效地防止石英玻璃碇在长期沉积的过程中，即便炉膛内温度波动变化、退车不稳定以及旋转产生离心力等的情况，也不会造成石英玻璃碇沿横向的直径度发生较大的变化，即，有效地确保了石英玻璃碇整体的直径一致，同时，也有效地避免产生折层的情况。
附图说明
图1为本发明的实施例的石英玻璃碇等径度控制方法的步骤流程示意图；
图2为本发明的实施例的石英玻璃碇等径度控制方法中涉及的石英玻璃碇与熔制炉的位置关系结构示意图。
附图标记：
1：燃烧器；11：火焰；2：炉膛；21：侧壁；3：转动轴；4：承载板；5：石英玻璃碇；51：周侧面；6：成型模具。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
如图1和图2所示，本申请的石英玻璃碇等径度控制方法包括：
步骤S1，点燃燃烧器1并释放热量，以使得炉膛2内的温度达到预设温度，同时，促使转动轴3转动以带动设置在转动轴3上端的承载板4进行周向转动。
步骤S2，向燃烧器1内通入含硅原料以使该含硅原料在燃烧器1的火焰11中进行熔化或发生化学反应生成二氧化硅颗粒并沉积到承载板4上以形成石英玻璃碇5。
步骤S3，该转动轴3带动该承载板4沿竖向向下进行运动。
步骤S4，待石英玻璃碇5沿竖向的沉积高度达到预设高度后，将成型模具6从炉膛2的侧壁21伸入到炉膛2内并与该石英玻璃碇5的周侧面51相接触。具体地，在本申请的方法中，通过点燃燃烧器1并释放热量，以使得炉膛2内的温度达到预设温度，同时，促使转动轴3转动以带动设置在转动轴3上端的承载板4进行周向转动。向燃烧器1内通入含硅原料以使该含硅原料在燃烧器1的火焰11中进行熔化或发生化学反应生成二氧化硅颗粒并沉积到承载板4上以形成石英玻璃碇5。该转动轴3带动该承载板4沿竖向向下进行运动。待石英玻璃碇5沿竖向的沉积高度达到预设高度后，将成型模具6从炉膛2的侧壁21伸入到炉膛2内并与该石英玻璃碇5的周侧面51相接触。可见，在本申请的方法中通过增设成型模具6并使得该成型模具6与石英玻璃碇5的周侧面51相接触，这样，随着转动轴3的转动，便会带动承载板4随之进行同步转动，通过承载板4的转动，便会带动石英玻璃碇5随之进行同步转动，由于存在成型模具6的约束，因而，可有效地防止石英玻璃碇5在长期沉积的过程中，即便炉膛2内温度波动变化、退车不稳定以及旋转产生离心力等的情况，也不会造成石英玻璃碇5沿横向的直径度发生较大的变化，即，有效地确保了石英玻璃碇5整体的直径一致，同时，也有效地避免产生折层的情况。
所谓的“竖向”是以图2所示的角度而进行描述的。
需要说明的是，该燃烧器1的结构和工作原理为本领域技术人员所熟知的为节约篇幅起见，此处不做详述。
相接触可以理解的是，在该燃烧器1的上端构造有进料口(图中未示出)，在该燃烧器1的下端构造有出料口(图中未示出)，其中，该燃烧器1的出料口朝向设置在转动轴3上的承载板4。
还需要说明的是，该成型模具6只需满足进入到炉膛2内的端部的侧端面能够与石英玻璃碇5的侧端面相接触即可，对于该成型模具6的整体结构或是细节结构组成并不做具体的限定。
在该炉膛2的侧壁21上构造有水平贯通孔，该成型模具6嵌设在该水平贯通孔内。
该燃烧器1设置在炉膛2的顶部，即，在该炉膛2的顶部构造有竖向贯通孔，该燃烧器1嵌设在该竖向贯通孔内。
待含硅原料在燃烧器1的火焰11中刚刚开始熔化时，燃烧器1的出料口距离沉积在承载板4上的石英玻璃碇5的上端面最远，随着石英玻璃碇5长期的沉积，燃烧器1的出料口距离沉积在承载板4上的石英玻璃碇5的上端面逐渐变近。
还需要说明的是，承载板4为水平板状，其可以通过焊接、螺栓连接或螺钉连接的方式设置在转动轴3的上端面，为避免该承载板4和转动轴3的整体在进行周向转动的过程中，发生偏斜的情况，则可以使得该承载板4的中心区域固设在该转动轴3的上端面。
可以理解的是，该转动轴3的下端连接有驱动升降以及旋转的结构。该结构可为驱动电机与升降机构的集成体。
在本申请的一个优选的实施例中，该预设温度大于等于1200℃且小于等于2000℃。具体地，若该预设温度过低，则无法使得含硅原料较好地熔化或发生化学反应生成二氧化硅颗粒，若预设温度过高，则有可能会使得发生化学反应后的含硅原料发生挥发的情况。
在本申请的一个优选的实施例中，该预设高度大于等于100毫米且小于等于1000毫米。需要说明的是，只要该预设高度范围符合石英玻璃碇5的生产要求即可，对于该预设高度的具体值并不做限定。
在本申请的一个优选的实施例中，该成型模具6伸进该炉膛2内的长度大于等于10毫米且小于等于150毫米。需要说明的是，该成型模具6伸进炉膛2内的长度取决于该石英玻璃碇5的直径大小，即，若石英玻璃碇5的直径较大，则该成型模具6伸进炉膛2内的长度可以适当变小，反之，若石英玻璃碇5的直径较小，则该成型模具6伸进炉膛2内的长度可以适当变大。
在本申请的一个优选的实施例中，该转动轴3的转速大于等于5转/分钟且小于等于100转/分钟。具体地，若转动轴3的转动速度过小，则不能很好地控制石英玻璃碇5的直径，容易使得石英玻璃碇5在高温区域发生径向膨胀，并且，从燃烧器1的出料口流出的燃烧后的含硅原料容易沿着膨胀部位向其下方的凹陷部位流淌，由此，还会产生折层的情况。
在本申请的一个优选的实施例中，该转动轴3带动该承载板4沿竖向向下进行运动的速度大于等于0.1毫米/小时且小于等于100毫米/小时。具体地，该转动轴3携带承载板4下降的速度取决于燃烧后的含硅原料在承载板4上的沉积速度的大小，具体地，若在单位时间内在承载板4上沉积的石英玻璃碇5较多，则该转动轴3带动该承载板4沿竖向向下进行运动的速度可以适当地增大，若在单位时间内在承载板4上沉积的石英玻璃碇5较少，则该转动轴3带动该承载板4沿竖向向下进行运动的速度可以适当地减小。
在本申请的一个优选的实施例中，该含硅原料包括石英砂、掺杂石英砂混合料、含硅化合物原料蒸汽或含硅化合物与掺杂化合物的混合原料蒸汽。
在本申请的一个优选的实施例中，该石英砂或掺杂石英砂混合料、含硅化合物原料或含硅化合物与掺杂化合物的混合原料在温度为1200℃至2000℃的火焰11中进行熔化或发生化学反应并生成二氧化硅颗粒或掺杂二氧化硅颗粒，以使得该二氧化硅颗粒或掺杂二氧化硅颗粒逐渐沉积在该承载板4上并形成石英玻璃碇5。
在本申请的一个优选的实施例中，该燃烧器1的火焰11为氢气与氧气燃烧火焰、甲烷与氧气燃烧火焰或空气燃烧火焰或等离子体火焰。
在本申请的一个优选的实施例中，该掺杂石英砂混合料或所述掺杂化合物中所含有的掺杂元素包括锗、铝、铁、钛、钙、镁、钠、钾、钡、钇、锆、钴、铬、钒、硼、氟、磷、硫、镧、铈、钕、镱、铒、钐中的至少一种。
需要说明的是，靠近燃烧器1的部位为高温区，远离燃烧器1的部位为低温区，石英玻璃碇5在高温区容易受热沿径向发生粘性流动，在旋转离心力的作用下，使石英玻璃碇5的直径不断增大，在低温区，则比较容易沉积该石英玻璃碇5，由此，通过使得该成型模具6伸进该炉膛2内的端部的侧端面与石英玻璃碇5的周侧面51相接触，则就可以有效地避免该石英玻璃碇5在高温区因受热而发生径向粘性流动不断涨大的情况。
综上所述，通过点燃燃烧器1并释放热量，以使得炉膛2内的温度达到预设温度，同时，促使转动轴3转动以带动设置在转动轴3上端的承载板4进行周向转动。向燃烧器1内通入含硅原料以使该含硅原料在燃烧器1的火焰11中进行熔化或发生化学反应生成二氧化硅颗粒并沉积到承载板4上以形成石英玻璃碇5。该转动轴3带动该承载板4沿竖向向下进行运动。待石英玻璃碇5沿竖向的沉积高度达到预设高度后，将成型模具6从炉膛2的侧壁21伸入到炉膛2内并与该石英玻璃碇5的周侧面51相接触。可见，在本申请的方法中通过增设成型模具6并使得该成型模具6与石英玻璃碇5的周侧面51相接触，这样，随着转动轴3的转动，便会带动承载板4随之进行同步转动，通过承载板4的转动，便会带动石英玻璃碇5随之进行同步转动，由于存在成型模具6的约束，因而，可有效地防止石英玻璃碇5在长期沉积的过程中，即便炉膛2内温度波动变化、退车不稳定以及旋转产生离心力等的情况，也不会造成石英玻璃碇5沿横向的直径度发生较大的变化，即，有效地确保了石英玻璃碇5整体的直径一致，同时，也有效地避免了产生折层的情况。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种石英玻璃碇等径度控制方法，其特征在于，包括：
点燃燃烧器并释放热量，以使得炉膛内的温度达到预设温度，同时，促使转动轴转动以带动设置在转动轴上端的承载板进行周向转动；
向所述燃烧器内通入含硅原料以使所述含硅原料在所述燃烧器的火焰中进行熔化或发生化学反应生成二氧化硅颗粒并沉积到承载板上以形成石英玻璃碇；
所述转动轴带动所述承载板沿竖向向下进行运动；
待所述石英玻璃碇沿竖向的沉积高度达到预设高度后，将成型模具从所述炉膛的侧壁伸入到所述炉膛内并与所述石英玻璃碇的周侧面相接触。
2.根据权利要求1所述的石英玻璃碇等径度控制方法，其特征在于，所述预设温度大于等于1200℃且小于等于2000℃。
3.根据权利要求1所述的石英玻璃碇等径度控制方法，其特征在于，所述预设高度大于等于100毫米且小于等于1000毫米。
4.根据权利要求1所述的石英玻璃碇等径度控制方法，其特征在于，所述成型模具伸进所述炉膛内的长度大于等于10毫米且小于等于150毫米。
5.根据权利要求1所述的石英玻璃碇等径度控制方法，其特征在于，所述转动轴的转速大于等于5转/分钟且小于等于100转/分钟。
6.根据权利要求1所述的石英玻璃碇等径度控制方法，其特征在于，所述转动轴带动所述承载板沿竖向向下进行运动的速度大于等于0.1毫米/小时且小于等于100毫米/小时。
7.根据权利要求1所述的石英玻璃碇等径度控制方法，其特征在于，所述含硅原料包括石英砂、掺杂石英砂混合料、含硅化合物原料蒸汽或含硅化合物与掺杂化合物的混合原料蒸汽。
8.根据权利要求7所述的石英玻璃碇等径度控制方法，其特征在于，所述石英砂、掺杂石英砂混合料、含硅化合物原料或含硅化合物与掺杂化合物的混合原料在温度为1200℃至2000℃的高温火焰中进行熔化或发生化学反应并生成二氧化硅颗粒或掺杂二氧化硅颗粒，以使得所述二氧化硅颗粒或所述掺杂二氧化硅颗粒逐渐沉积在所述承载板上并形成所述石英玻璃碇。
9.根据权利要求1所述的石英玻璃碇等径度控制方法，其特征在于，所述燃烧器的火焰为氢气与氧气燃烧火焰、甲烷与氧气燃烧火焰、空气燃烧火焰或等离子体火焰。
10.根据权利要求8所述的石英玻璃碇等径度控制方法，其特征在于，所述掺杂石英砂混合料或所述掺杂化合物中所含有的掺杂元素包括锗、铝、铁、钛、钙、镁、钠、钾、钡、钇、锆、钴、铬、钒、硼、氟、磷、硫、镧、铈、钕、镱、铒、钐中的至少一种。
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