CN113185115B - 一种使用石英玻璃粗棒拉制石英玻璃纤维的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种使用石英玻璃粗棒拉制石英玻璃纤维的方法和装置，属石英玻璃纤维生产技术领域。本发明通过内混燃烧器a和内混燃烧器b对石英玻璃棒材以两级熔融方式进行拉丝作业，有效解决了现有石英玻璃棒材频繁更换、以及较大直径的石英玻璃棒材改制，所导致的拉丝、捻线生产效率较低的问题，本发明可有效提高生产效率，生产过程中无需频繁更换石英玻璃棒材，集较大直径的石英玻璃棒材改制、拉丝作业于一体，对企业效益具有积极的意义。
Description
技术领域
本发明涉及一种使用石英玻璃粗棒拉制石英玻璃纤维的方法和装置，属石英玻璃纤维生产技术领域。
背景技术
目前，石英玻璃纤维的制造方式主要是通过一级拉丝方法进行制造，虽然通过该方法能进行稳定拉丝，但其由于设备和工艺原因，所使用的石英玻璃棒材直径必须在2-3mm，石英玻璃棒材的直径决定了石英玻璃棒材的易弯曲性，即直径越小、长度越长的石英玻璃棒材在拉丝过程中越容易弯曲，由此现有石英玻璃棒材的直径限制了棒的长度，为保证石英玻璃棒材不弯曲，2-3mm直径的石英玻璃棒材长度一般在1.5-1.8m，由于现有石英玻璃棒材直径较小且长度较短，所以在拉丝过程中需要频繁的更换石英玻璃棒材，使得拉丝过程中生产效率较低；在另一方面，现有拉丝所使用的2-3mm直径的石英玻璃棒材都是由较大直径的石英玻璃棒材熔制的，即，首先将较大直径的石英玻璃棒材熔制成2-3mm直径的石英玻璃棒材，再利用2-3mm直径的石英玻璃棒材拉制石英玻璃纤维，这一过程导致拉制石英玻璃纤维的工作效率较低；这两个限制因素叠加后不仅降低了拉丝的生产效率，也限制了后续捻线的工作效率，因此有必要对其改进。
发明内容
本发明的目的是：针对现有技术不足，提供一种工艺简单、实用性好，可有效解决现有石英玻璃棒材频繁更换、以及较大直径的石英玻璃棒材改制，所导致的拉丝、捻线生产效率较低问题的，使用石英玻璃粗棒拉制石英玻璃纤维的方法和装置。
本发明的技术方案是：
一种使用石英玻璃粗棒拉制石英玻璃纤维的方法，其特征在于：它包括如下步骤：
1）、将30-60根直径为6-8mm的石英玻璃粗棒装入下棒机的下棒机构中，装入时要保证每一根石英玻璃粗棒插入时插入对应的下棒机构的棒夹和导向漏板a中，石英玻璃粗棒之间不能有交叉和错位现象，且需通过下棒机构将石英玻璃粗棒固定牢固；导向漏板a的作用是对石英玻璃粗棒起一个导向作用，以保证石英玻璃粗棒在工作中，其端头始终位于内混燃烧器a的燃烧头内；
2）、将石英玻璃材质的阻料棒插入放置于成型器的下端口内，以对成型器的下端口进行封堵；
3）、打开内混燃烧器a的氢气燃气阀和氧气燃气阀，并将氢气和氧气的压力分别调整到0.20 MPa—0.25MPa；
4）、压力调整完成后，氢气和氧气进入内混燃烧器a的混合腔进行混合，然后进行点火，使内混燃烧器a的各燃烧头火焰温度分别达到1800-2000℃；
5）、内混燃烧器a点火后，采用同样的方式开启内混燃烧器b，并将氢气和氧气的压力调整到0.25—0.30MPa进行点火；使内混燃烧器b的各燃烧头火焰温度达到1900-2100℃；
6）、上述准备完成后，开启内混燃烧器C，并将氢气和氧气的压力调整到0.15—0.20MPa进行点火，使内混燃烧器C的各燃烧头火焰温度达到1700-1800℃；内混燃烧器C的作用是对成型器进行加热保温，防止散热过快，使进入成型器的石英玻璃熔浆过早凝固（硬化），同时防止玻璃熔浆过早凝固粘结成型器和阻料棒；
7）、上述准备完成后，开启下棒机构和控制对辊的控制电机，使直径为6-8mm的石英玻璃粗棒在2.5-3.5mm/min的下行速度条件下沿导向漏板a下行；
8）、石英玻璃粗棒的下端端头下行到内混燃烧器a的燃烧头内后，在燃烧头喷出的1800-2000℃火焰作用下开始熔融；并以熔浆的形态下落（淌）进入成型器内；
9）、进入成型器内的石英玻璃熔浆在阻料棒的作用下形成淤（汇）积，当达到一定淤积量后，撤除阻料棒，漏斗内淤积的石英玻璃熔浆在成型器小径段的作用下，以直径为2-3mm的石英玻璃软棒的形态由漏斗的下端口漏出；
10）、漏出的石英玻璃软棒进入冷却件，在冷却件的作用下快速凝固（硬化），以石英玻璃硬棒（细棒）的形态继续下行并进入制控制对辊之间，进入制控制对辊之间的石英玻璃硬棒（细棒）在制控制对辊0.44-0.49r/min的条件作用下，以22-35mm/min的下行速度穿过制控制对辊之间继续下行，控制对辊的作用一是对石英玻璃硬棒（细棒）起一个牵引的作用，同时对石英玻璃硬棒（细棒）下行速度进行控制，防止石英玻璃硬棒（细棒）下行速度过快导致石英玻璃硬棒被拉细，进而导致其直径小于2-3mm；
11）、穿过制控制对辊之间的石英玻璃硬棒端头下行首先穿过导向漏板b，然后进入到内混燃烧器b的燃烧头内后，在燃烧头喷出的1900-2100℃火焰作用下开始熔融；此时，采用常规方式通过引料棒进行引丝、集束轮并股集束的方式将其缠绕在拉丝机的拉丝筒上，进行拉制石英玻璃纤维作业。
步骤1）所述的下棒机包括机架、下棒机构、内混燃烧器a、内混燃烧器b和内混燃烧器C，其特征在于：下棒机的机架上由上至下依次设置有下棒机构、内混燃烧器a和内混燃烧器b，内混燃烧器a和内混燃烧器b之间的机架上设置有内混燃烧器C，内混燃烧器a和下棒机构之间的机架上装有导向漏板a；内混燃烧器b上方的机架上装有导向漏板b，导向漏板b和内混燃烧器C之间的机架上装有控制对辊。
所述的控制对辊上方与内混燃烧器C对应状安装有多个成型器；成型器的下端口下方对应设置有冷却件。
所述的成型器呈喇叭状，成型器的底部设置有成型管，成型管的内径为2-3mm；成型管的长度为2—5cm。
所述的冷却件由冷却风环构成。
所述的冷却风环为金属管弯制的椭圆环，冷却风环的内圆周上均布有多个风孔，各风孔与石英玻璃软棒下行轨迹对应，冷却风环与冷却气源连通。
所述的冷却件由雾化冷却环构成。
所述的雾化冷却环由装配环和雾化喷头构成，装配环为由金属管弯制的椭圆环，装配环的内圆周上均布有多个雾化喷头，各雾化喷头与石英玻璃软棒下行轨迹对应，雾化冷却环与水源连通。
所述的控制对辊由并列设置的两个辊筒构成，辊筒的圆周上间隔设置有多个牵引环槽，两个辊筒的牵引环槽呈对应设置。
本发明的有益效果在于：
本发明通过内混燃烧器a和内混燃烧器b对石英玻璃棒材以两级熔融方式进行拉丝作业，有效解决了现有石英玻璃棒材频繁更换、以及较大直径的石英玻璃棒材改制，所导致的拉丝、捻线生产效率较低的问题，本发明可有效提高生产效率，生产过程中无需频繁更换石英玻璃棒材，集较大直径的石英玻璃棒材改制、拉丝作业于一体，对企业效益具有积极的意义。
附图说明
图1是本发明的下棒机的结构示意图；
图2是本发明控制对辊的辊筒的结构示意图；
图3是本发明控制对辊的截面示意图；
图4是本发明的成型器的结构示意图;
图5是本发明的冷却风环的结构示意图;
图6是本发明的雾化冷却环的结构示意图。
图中：1、石英玻璃粗棒，2、下棒机构，3、机架，4、内混燃烧器a，5、内混燃烧器b，6、内混燃烧器C，7、导向漏板a，8、导向漏板b，9、控制对辊，10、辊筒，11、牵引环槽，12、成型器；13、冷却件，14、成型管，15、石英玻璃硬棒，16、集束轮，17、拉丝机；18、冷却风环，19、风孔，20、装配环，21、雾化喷头。
具体实施方式
一种使用石英玻璃粗棒拉制石英玻璃纤维的方法，它包括如下步骤：
将30-60根直径为6-8mm的石英玻璃粗棒1装入下棒机的下棒机构2中，下棒机包括机架3、下棒机构2、内混燃烧器a4、内混燃烧器b5和内混燃烧器C6，下棒机的机架3上由上至下依次设置有下棒机构2、内混燃烧器a4和内混燃烧器b5，内混燃烧器a4和内混燃烧器b5之间的机架3上设置有内混燃烧器C6，下棒机构2、内混燃烧器a4、内混燃烧器b5和内混燃烧器C6与现有工作原理和结构无异。
内混燃烧器a4和下棒机构2之间的机架3上装有导向漏板a7；内混燃烧器b5上方的机架3上装有导向漏板b8，导向漏板a7、导向漏板b8均为板状体，导向漏板a7和导向漏板b8上分别呈并列间隔状设置有导向通孔；导向漏板b8和内混燃烧器C6之间的机架3上装有控制对辊9。控制对辊9由并列设置的两个辊筒10构成，辊筒10的圆周上间隔设置有多个牵引环槽11，两个辊筒10的牵引环槽11呈对应设置。
石英玻璃粗棒1装入下棒机的下棒机构2中时，要保证每一根石英玻璃粗棒1插入对应的下棒机构的棒夹和导向漏板a7的导向通孔中，石英玻璃粗棒1之间不能有交叉和错位现象，且需通过下棒机构的棒夹将石英玻璃粗棒1固定牢固；导向漏板a7的作用是对石英玻璃粗棒1起一个导向作用，以保证石英玻璃粗棒1在工作中，其端头始终位于内混燃烧器a4的燃烧头内。控制对辊9上方与内混燃烧器C6对应状安装有多个成型器12；成型器12的下端口下方对应安装有多个冷却风筒13。冷却风筒13截面呈C型圆筒状，冷却风筒13通过连通管与冷却气源连通，以保证冷却风由冷却风筒13径向进出，防止对燃烧器火焰形成干扰。
将石英玻璃材质的阻料棒插入放置于成型器12的下端口内，以对成型器12的下端口进行封堵，成型器12呈喇叭状，成型器12的底部设置有成型管14，成型器12与成型管14为一体结构；成型管14的内径为2-3mm；成型管14的长度为2—5cm。打开内混燃烧器a4的氢气燃气阀和氧气燃气阀，并将氢气和氧气的压力分别调整到0.20 MPa—0.25MPa；压力调整完成后，氢气和氧气进入内混燃烧器a4的混合腔进行混合，然后进行点火，使内混燃烧器a4的各燃烧头火焰温度分别达到1800-2000℃。
内混燃烧器a4点火后，采用同样的方式开启内混燃烧器b5，并将氢气和氧气的压力调整到0.25—0.30MPa进行点火；使内混燃烧器b5的各燃烧头火焰温度达到1900-2100℃。上述准备完成后，开启内混燃烧器C6，并将氢气和氧气的压力调整到0.15—0.20MPa进行点火，使内混燃烧器C6的各燃烧头火焰温度达到1700-1800℃；内混燃烧器C6的作用是对成型器进行加热保温，防止散热过快，使进入成型器12的石英玻璃熔浆过早凝固（硬化），同时防止石英玻璃熔浆过早凝固粘结成型器12的内壁和阻料棒。
开启下棒机构2和控制对辊9的控制电机，使直径为6-8mm的石英玻璃粗棒1在2.5-3.5mm/min的下行速度条件下沿导向漏板a4下行；石英玻璃粗棒1的下端端头下行到内混燃烧器a4的燃烧头内后，在燃烧头喷出的1800-2000℃火焰作用下开始熔融；并以熔浆的形态下落（淌）进入成型器12内。
进入成型器12内的石英玻璃熔浆在阻料棒的作用下形成淤（汇）积，当达到一定淤积量后，撤除阻料棒，漏斗内淤积的石英玻璃熔浆在成型器12的成型管14的作用下，以直径为2-3mm的石英玻璃软棒的形态由漏斗的成型管14下端口漏出； 阻料棒的作用是使石英玻璃熔浆充满成型管14，以保证后续的棒材直径一致，避免棒材出现粗细不均的情况。
由成型器12的成型管14漏出的石英玻璃棒材（软）下行进入冷却件13，冷却件13由冷却风环18构成。冷却风环18为金属管弯制的椭圆环，冷却风环18的内圆周上均布有多个风孔19，各风孔19与石英玻璃软棒下行轨迹对应，冷却风环18与冷却气源连通。
石英玻璃棒材（软）下行进入冷却件13的这一过程中，由冷却风环18各风孔19喷出的冷却风作用在石英玻璃棒材（软）上，由此快速对石英玻璃棒材（软）进行冷却散热，从而在冷却件13的作用下快速凝固（硬化），再以石英玻璃硬棒15的形态继续下行并进入制控制对辊9的辊筒10之间的牵引环槽11内，进入制控制对辊9之间的石英玻璃硬棒15在制控制对辊9的0.44-0.49r/min条件作用下，以22-35mm/min的下行速度穿过制控制对辊9的牵引环槽11继续下行，控制对辊9的作用一是对石英玻璃硬棒15起一个牵引的作用，同时对石英玻璃硬棒15下行速度进行控制，防止石英玻璃硬棒15下行速度过快导致石英玻璃硬棒15在成型过程中被拉细，进而导致其直径小于2-3mm。
作为冷却件13的改进，所述的冷却件13由雾化冷却环构成；雾化冷却环由装配环20和雾化喷头21构成，装配环20为由金属管弯制的椭圆环，装配环20的内圆周上均布有多个雾化喷头21，各雾化喷头21与石英玻璃软棒下行轨迹对应，雾化冷却环与水源（去离子水）连通。工作过程中，雾化喷头21喷出的雾化冷却水直接对石英玻璃棒进行冷却，以加速硬化，同时可对环境降温，这一过程中，直接接触石英玻璃棒的雾化冷却水被气化，为防止雾化冷却水下落影响其他部件正常工作的情况，亦可在导向漏板b8采用铺设吸水棉（石棉）的方式进行防止雾化冷却水的回收。
作为冷却件13的进一步改进，所述的冷却件13由冷却风环18和雾化冷却环20构成，冷却风环18和雾化冷却环20呈上下状设置，由此可进一步加速石英玻璃棒硬化过程。
穿过制控制对辊9之间的石英玻璃硬棒15端头下行到内混燃烧器b5的燃烧头内后，在燃烧头喷出的1900-2100℃火焰作用下开始熔融；此时，采用常规通过引料棒进行引丝、集束轮16并股集束的方式将其缠绕在拉丝机17的拉丝筒上，进行正常拉制石英玻璃纤维作业。
该使用石英玻璃粗棒拉制石英玻璃纤维的方法通过内混燃烧器a4和内混燃烧器b5对石英玻璃棒材以两级熔融方式进行拉丝作业，有效解决了现有石英玻璃棒材频繁更换、以及较大直径的石英玻璃棒材改制，所导致的拉丝、捻线生产效率较低的问题，该方法可有效提高生产效率，生产过程中无需频繁更换石英玻璃棒材，集较大直径的石英玻璃棒材改制、拉丝作业于一体，对企业效益具有积极的意义。
Claims (1)
1.一种使用石英玻璃粗棒拉制石英玻璃纤维的方法，其特征在于：它包括如下步骤：
1）、将30-60根直径为6-8mm的石英玻璃粗棒（1）装入下棒机的下棒机构（2）中，装入时要保证每一根石英玻璃粗棒（1）插入时插入对应的下棒机构（2）的棒夹和导向漏板a（7）中，石英玻璃粗棒（1）之间不能有交叉和错位现象，且需通过下棒机构（2）将石英玻璃粗棒（1）固定牢固；导向漏板a（7）的作用是对石英玻璃粗棒（1）起一个导向作用，以保证石英玻璃粗棒（1）在工作中，其端头始终位于内混燃烧器a（4）的燃烧头内；
2）、将石英玻璃材质的阻料棒插入放置于成型器（12）的下端口内，以对成型器（12）的下端口进行封堵；
3）、打开内混燃烧器a（4）的氢气燃气阀和氧气燃气阀，并将氢气和氧气的压力分别调整到0.20 MPa—0.25MPa；
4）、压力调整完成后，氢气和氧气进入内混燃烧器a（4）的混合腔进行混合，然后进行点火，使内混燃烧器a（4）的各燃烧头火焰温度分别达到1800-2000℃；
5）、内混燃烧器a（4）点火后，采用同样的方式开启内混燃烧器b（5），并将氢气和氧气的压力调整到0.25—0.30MPa进行点火；使内混燃烧器b（5）的各燃烧头火焰温度达到1900-2100℃；
6）、上述准备完成后，开启内混燃烧器C（6），并将氢气和氧气的压力调整到0.15—0.20MPa进行点火，使内混燃烧器C（6）的各燃烧头火焰温度达到1700-1800℃；内混燃烧器C（6）的作用是对成型器（12）进行加热保温，防止散热过快，使进入成型器（12）的石英玻璃熔浆过早凝固，同时防止玻璃熔浆过早凝固粘结成型器和阻料棒；
7）、上述准备完成后，开启下棒机构（2）和控制对辊（9）的控制电机，使直径为6-8mm的石英玻璃粗棒（1）在2.5-3.5mm/min的下行速度条件下沿导向漏板a（7）下行；
8）、石英玻璃粗棒（1）的下端端头下行到内混燃烧器a（4）的燃烧头内后，在燃烧头喷出的1800-2000℃火焰作用下开始熔融；并以熔浆的形态下落进入成型器（12）内；
9）、进入成型器（12）内的石英玻璃熔浆在阻料棒的作用下形成淤积，当达到一定淤积量后，撤除阻料棒，漏斗内淤积的石英玻璃熔浆在成型器小径段的作用下，以直径为2-3mm的石英玻璃软棒的形态由漏斗的下端口漏出；阻料棒的作用是使石英玻璃熔浆充满成型器（12）的成型管（14），以保证后续的棒材直径一致，避免棒材出现粗细不均的情况；
10）、漏出的石英玻璃软棒进入冷却件（13）在冷却件（13）的作用下快速凝固，以石英玻璃硬棒（15）的形态继续下行并进入控制对辊（9）之间，进入控制对辊（9）之间的石英玻璃硬棒（15）在控制对辊（9）0.44-0.49r/min的条件作用下，以22-35mm/min的下行速度穿过控制对辊（9）之间继续下行，控制对辊（9）的作用一是对石英玻璃硬棒（15）起一个牵引的作用，同时对石英玻璃硬棒（15）下行速度进行控制，防止石英玻璃硬棒（15）下行速度过快导致石英玻璃硬棒（15）被拉细，进而导致其直径小于2-3mm；冷却件（13）由冷却风环（18）构成；冷却风环（18）的内圆周上均布有多个风孔（19），各风孔（19）与石英玻璃软棒下行轨迹对应，冷却风环（18）与冷却气源连通；以对石英玻璃棒材进行冷却散热，使其快速凝固；
11）、穿过控制对辊（9）之间的石英玻璃硬棒（15）端头下行到内混燃烧器b（5）的燃烧头内后，在燃烧头喷出的1900-2100℃火焰作用下开始熔融；此时，采用常规通过引料棒进行引丝、集束轮（16）并股集束的方式将其缠绕在拉丝机（17）的拉丝筒上，进行拉制石英玻璃纤维作业。
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| CN109704544A (zh) * | 2019-01-07 | 2019-05-03 | 湖北新华光信息材料有限公司 | 一种光学元件毛胚用预制棒制造装置及元件毛胚制造方法 |
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| CN113185115A (zh) | 2021-07-30 |
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