CN114349310A - 一种大直径石英砣熔制炉 - Google Patents

Abstract

本发明的技术方案是这样实现的：一种大直径石英砣熔制炉，其特征在于：包括炉膛；供热装置，设于炉膛上端且插入炉膛内，用于加热炉膛内部；保温结构，包裹设于炉膛外部；承载机构，用于支撑放置石英原料；所述炉膛设置为上下可拆卸的分体结构；所述炉膛底部设置有用于冷却的水套；本发明的有益效果为：稳定性高，制备石英砣稳定。

Description

一种大直径石英砣熔制炉

技术领域

本发明涉及熔制炉技术领域，尤其是一种大直径石英砣熔制炉。

背景技术

近些年来，我国光通讯产业、半导体产业、太阳能光伏产业以及航空航天的高速发展，给我国的石英玻璃行业发展提供了更广阔的市场，石英砣是生产制造各种管、棒、板等外形的石英制品的重要基础坯料；在合成石英玻璃生产中，四氯化硅与氢氧焰形成的高温水蒸汽发生水解反应成二氧化硅微粒，这些细小微粒在炉内的石英基板上逐渐沉积。随着原料不断地的供应，水解反应连续进行，细小二氧化硅微粒的沉积使砣料沉积面变厚，在打砣机的带动下，砣料逐渐变大、长度增加。

现有的石英制品熔制炉中，例如专利公开号CN101148311B公开的熔制炉，与现有的熔制炉相同适用于石英产品的制造，随着市场的发展，石英砣技术朝着大尺寸方向发展势在必行，由于需要生产大尺寸的石英制品，对应的熔制炉的尺寸相应也需要增大尺寸，特别在炉膛的制备过程中，锆刚玉炉膛内径700mm以上，总重量就会超过500公斤，在大尺寸炉膛烧结的过程中容易出现坍塌，炉膛的制造技术难度大幅度增加，并且烧结过程成品率很低，大尺寸炉膛的制备存在一定的难度；同时由于在制造石英产品时需要长时间保证炉膛内的高温，现有的熔制炉内的氢氧燃烧器的燃烧喷头在长时间工作后容易出现燃烧不稳定甚至损坏的现象，但由于炉内的高温并不适用于对燃烧喷头的更换，带来较大的经济损失。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种大直径石英砣熔制炉，用以解决上述背景技术中的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种大直径石英砣熔制炉，其特征在于：包括炉膛；供热装置，设于炉膛上端且插入炉膛内，用于加热炉膛内部；保温结构，包裹设于炉膛外部；承载机构，用于支撑放置石英原料；所述炉膛设置为上下可拆卸的分体结构；所述炉膛底部设置有用于冷却的水套。

通过将炉膛设置为分体式结构，在制造炉膛时，将上下两部分分开制造，打破现有的一体式设计，可大幅度降低大尺寸炉膛的制造难度，同时提高炉膛制造的成品率，且便于根据实际情况制造调整炉膛结构。

优选为：所述炉膛包括燃烧段及设于燃烧段下端的成型段，所述成型段内部开口直径从上至下逐渐增大，所述成型段上开设有观察孔；燃烧段与成型段之间采用插接设置，具体为，燃烧段底部固定有插块，成型端上端开设有供燃烧段底部插入的插槽；同时将成型段内部开口直径从上至下逐渐增大的设置，即将车型段的开口设置为喇叭状，便于成型区内石英砣的散热，使其迅速冷却成型。

此外，在炉膛底部设置为集烟罩，集烟罩上安装有送烟管，将生产过程中产生的烟气排出，避免污染工作环境，同时将制造过程中散失的热气回收利用，节能省源；同时，本发明中，大直径炉膛的成型高度与直径比为1:1.1，延长了炉膛长度，加长了熔炼成型距离，保证石英砣的稳定成型。

优选为：所述保温结构包括由内至外依次设置的第一保温棉层、保温砖和第二保温棉层，第二保温棉层的厚度为50mm；减少热量散失提高保证效果。

优选为：所述承载机构包括靶托，所述靶托设置为从上至下直径依次减小的阶梯式结构；将靶托设置为阶梯结构，能够减少靶托的整体重量，减少设备负载，同时可将靶托的底部选用与顶部石英材质不同的耐火材料，采用不同的材质分体连接，成本降低，且避免因大尺寸靶托导热不均、热传递慢出现的热应力集中容易炸裂的现象，阶梯状结构便于热量传递，使用稳定安全。

优选为：所述供热装置包括安装筒，设于炉膛顶部开口处，所述安装筒包括筒体以及设于筒体上端且插入筒体内的密封法兰；密封套，位于炉膛与按照筒之间；原料管，一端连接在密封法兰上且与筒体内部连通，用于向筒体内输送燃料；安装孔，均匀开设在筒体底部，连通筒体与炉膛；燃烧单元，设于各安装孔内；调节单元，设于筒体内，用于控制安装孔的启闭。

优选为：所述燃烧单元包括限位筒，所述限位筒可拆卸密封安装在安装孔内，所述限位筒上下开口；燃烧喷头，设于限位筒内，且能够在限位筒内上下移动；活动槽，开设在限位筒内侧壁上；活动环，固定在燃烧喷头上，且位于活动槽内，能够在活动槽内上下移动；弹簧，位于活动环下端，连接活动环和活动槽底壁。

优选为：所述调节单元包括第一启闭板，呈圆形设置在筒体内，用于启闭筒体底部中心处的安装孔；第二启闭板，呈环形设置在筒体内，用于启闭筒体底部边缘处的安装孔；电机，安装在密封法兰底部；螺纹杆，竖直设置在筒体内且受电机控制转动，所述第一启闭板螺纹套设在螺纹杆上；限位杆，竖直设置在筒体内，位于螺纹杆的一侧且穿过第一启闭板且与第一启闭板滑动连接；定滑轮，固定在密封法兰底部；传动绳，两端分别与第一启闭板和第二启闭板固定连接且穿过所述定滑轮，所述第二启闭板上固定有配重块。

优选为：还包括转动机构，所述转动机构包括转动腔，开设于筒体底壁内，所述转动腔与各安装孔连通；第一转轴，竖直转动安装在转动腔中心处且与螺纹杆同轴设置，所述第一转轴通过联轴器与螺纹杆连接；第一传动齿轮，固定在第一转轴上；第二传动齿轮，通过第二转轴转动安装在转动腔内；所述限位筒外部设置有传动齿，所述限位筒通过传动齿与第一传动齿轮和/或第二传动齿轮啮合连接。

优选为：所述限位筒通过连接结构可拆卸安装在安装孔内，所述连接结构包括连接块，呈环状设置在限位筒侧壁上端，所述连接块与限位筒一体成型，所述连接块侧壁上设置有外螺纹；连接槽，开设于筒体底壁安装孔的上端开口处，所述连接槽侧壁上设置有内螺纹；弹性密封圈，设于连接块底部，与连接槽的底壁相接触。

优选为：所述限位筒上端开设有五角螺孔。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施方式的结构示意图；

图2为本发明具体实施方式中炉膛的结构示意图；

图3为本发明具体实施方式中供热装置的结构示意图；

图4为本发明具体实施方式中安装孔的布局示意图；

图5为本发明具体实施方式中燃烧单元的安装示意图；

图6为本发明具体实施方式中燃烧单元的结构示意图；

图7为本发明具体实施方式中限位筒的俯视示意图；

图中示例为：

1、炉膛；101、燃烧段；102、成型段；

2、供热装置；21、筒体；22、密封法兰；23、密封套；24、原料管；25、安装孔；26、燃烧单元；261、限位筒；262、燃烧喷头；263、活动槽；264、活动环；265、弹簧；27、调节单元；271、第一启闭板；272、第二启闭板；273、电机；274、螺纹杆；275、限位杆；276、定滑轮；277、传动绳；278、配重块；28、转动机构；281、转动腔；282、第一传动齿轮；283、第二传动齿轮；29、连接结构；291、连接块；292、弹性密封圈；293、五角螺孔；

3、保温结构；31、第一保温棉层；32、保温砖；33、第二保温棉层；

4、靶托；

5、水套；

6、集烟罩。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1和图2所示，本发明公开了一种大直径石英砣熔制炉，在本发明的具体实施方式中，包括炉膛1；供热装置2，设于炉膛1上端且插入炉膛1内，用于加热炉膛1内部；保温结构3，包裹设于炉膛1外部；承载机构，用于支撑放置石英原料；所述炉膛1设置为上下可拆卸的分体结构；所述炉膛1底部设置有用于冷却的水套5。

通过将炉膛1设置为分体式结构，在制造炉膛1时，将上下两部分分开制造，打破现有的一体式设计，可大幅度降低大尺寸炉膛1的制造难度，同时提高炉膛1制造的成品率，且便于根据实际情况制造调整炉膛1结构。

在本实施例中，所述炉膛1包括燃烧段101及设于燃烧段101下端的成型段102，所述成型段102内部开口直径从上至下逐渐增大，所述成型段102上开设有观察孔；燃烧段101与成型段102之间采用插接设置，具体为，燃烧段101底部固定有插块，成型端上端开设有供燃烧段101底部插入的插槽；同时将成型段102内部开口直径从上至下逐渐增大的设置，即将车型段的开口设置为喇叭状，便于成型区内石英砣的散热，使其迅速冷却成型。

此外，在炉膛1底部设置为集烟罩6，集烟罩6上安装有送烟管，将生产过程中产生的烟气排出，避免污染工作环境，同时将制造过程中散失的热气回收利用，节能省源；同时，本发明中，大直径炉膛1的成型高度与直径比为1:1.1，延长了炉膛1长度，加长了熔炼成型距离，保证石英砣的稳定成型。

在本实施例中，所述保温结构3包括由内至外依次设置的第一保温棉层31、保温砖32和第二保温棉层33，第二保温棉层33的厚度为50mm；减少热量散失提高保证效果。

在本实施例中，所述承载机构包括靶托4，所述靶托4设置为从上至下直径依次减小的阶梯式结构；将靶托4设置为阶梯结构，能够减少靶托4的整体重量，减少设备负载，同时可将靶托4的底部选用与顶部石英材质不同的耐火材料，采用不同的材质分体连接，成本降低，且避免因大尺寸靶托4导热不均、热传递慢出现的热应力集中容易炸裂的现象，阶梯状结构便于热量传递，使用稳定安全。

实施例2

如图3和图4所示，在本实施例中，所述供热装置2包括安装筒，设于炉膛1顶部开口处，所述安装筒包括筒体21以及设于筒体21上端且插入筒体21内的密封法兰22；密封套23，位于炉膛1与按照筒之间；原料管24，一端连接在密封法兰22上且与筒体21内部连通，用于向筒体21内输送燃料；安装孔25，均匀开设在筒体21底部，连通筒体21与炉膛1；燃烧单元26，设于各安装孔25内；调节单元27，设于筒体21内，用于控制安装孔25的启闭。

在本实施例中，所述燃烧单元26包括限位筒261，所述限位筒261可拆卸密封安装在安装孔25内，所述限位筒261上下开口；燃烧喷头262，设于限位筒261内，且能够在限位筒261内上下移动；活动槽263，开设在限位筒261内侧壁上；活动环264，固定在燃烧喷头262上，且位于活动槽263内，能够在活动槽263内上下移动；弹簧265，位于活动环264下端，连接活动环264和活动槽263底壁。

在本实施例中，所述调节单元27包括第一启闭板271，呈圆形设置在筒体21内，用于启闭筒体21底部中心处的安装孔25；第二启闭板272，呈环形设置在筒体21内，用于启闭筒体21底部边缘处的安装孔25；电机273，安装在密封法兰22底部；螺纹杆274，竖直设置在筒体21内且受电机273控制转动，所述第一启闭板271螺纹套设在螺纹杆274上；限位杆275，竖直设置在筒体21内，位于螺纹杆274的一侧且穿过第一启闭板271且与第一启闭板271滑动连接；定滑轮276，固定在密封法兰22底部；传动绳277，两端分别与第一启闭板271和第二启闭板272固定连接且穿过所述定滑轮276，所述第二启闭板272上固定有配重块278。

在进行燃烧加热工作前，启动电机带动螺纹杆转动，在限位杆的限制下，第一启闭板沿着螺纹杆向下移动贴紧筒体底壁，闭合中部的安装孔，在第一启闭板向下移动时，在传动绳的带动下第二启闭板向上移动打开靠近外侧的安装孔，然后输入燃料，再本实施例中为氢氧燃料，燃料进入筒体内然后进入外部的安装孔内进入限位筒内，燃料由燃烧喷头喷出火焰进行加热，在燃料进入限位筒时，由于压强的增大会向下挤压燃烧喷头，活动环向下挤压弹簧，将燃烧喷头挤压推出筒体，使其在筒体外部进行燃烧，在需要更换燃烧喷头进行工作时，启动电机带动第一启闭板上升，打开中部的安装孔，同时第二启闭板在自身重力及配重块的作用下向下移动闭合外部的安装孔，外部安装孔内的燃烧喷头在弹簧的作用下收缩进入限位筒内，中部的燃烧喷头在压强的作用下向下移动穿出弹簧进行燃烧工作。

通过上述技术方案，通过电机的驱动带动第一启闭板和第二启闭板的动作，选用部分燃烧喷头进行加热，可在一组燃烧喷头长时间工作后通过控制电机切换另一组燃烧喷头工作，通过两组燃烧喷头的切换工作，切换稳定便捷，且无更换间隙，避免更换燃烧喷头工作时无热源使得炉膛内温度降低影响影响石英砣的制备，在一组燃烧喷头损坏或工作不稳定时，及时通过控制电机使用另一组喷头工作，使用便捷，避免燃烧喷头损坏时无法继续加工；将密封法兰与筒体分开设置，便于安装拆卸方便后期对燃气喷嘴的更换维修；采用弹簧的设置，未使用的燃烧喷头受弹簧挤压在限位筒内，避免高温损坏，使用的燃烧喷头受气体挤压进入炉膛内，可保证炉体的安全稳定。

实施例3

如图5～图7所示，在本实施例中，还包括转动机构28，所述转动机构28包括转动腔281，开设于筒体21底壁内，所述转动腔281与各安装孔25连通；第一转轴，竖直转动安装在转动腔281中心处且与螺纹杆274同轴设置，所述第一转轴通过联轴器与螺纹杆274连接；第一传动齿轮282，固定在第一转轴上；第二传动齿轮283，通过第二转轴转动安装在转动腔281内；所述限位筒261外部设置有传动齿，所述限位筒261通过传动齿与第一传动齿轮282和/或第二传动齿轮283啮合连接。

通过转动机构的设置，在电机带动第一启闭板升降时，螺纹杆带动第一转轴转动，带动第一传动齿轮转动，带动靠内的限位筒及其内的燃烧喷头转动工作，然后通过限位筒外的传动齿带动第二传动齿轮转动，进而带动外侧的限位筒及其内的燃烧喷头转动；在调节切换喷头工作时，通过带动喷头转动，来保证切换工作时供热的均匀稳定性。

除此之外，如果需要保持燃烧喷头的持续转动燃烧，可另设一电机单独控制第一转轴转动，从而使得燃烧喷头持续转动，提高燃烧供热均匀度。

在本实施例中，所述限位筒261通过连接结构29可拆卸安装在安装孔25内，所述连接结构29包括连接块291，呈环状设置在限位筒261侧壁上端，所述连接块291与限位筒261一体成型，所述连接块291侧壁上设置有外螺纹；连接槽，开设于筒体21底壁安装孔25的上端开口处，所述连接槽侧壁上设置有内螺纹；弹性密封圈292，设于连接块291底部，与连接槽的底壁相接触。

需要说明的是，限位筒的上下两部分相互转动设置，上半部分固定，下半固定转动，避免限位筒转动时受到影响。

在本实施例中，所述限位筒261上端开设有五角螺孔293。

通过连接块的螺纹连接设置，限位筒可直接螺纹安装拆卸，使用方便，且通过弹性密封圈的设置，在拧紧时挤压密封圈，保证安装密封性能高；五角螺孔的设置，在安装拆卸时将对应的根据插入五角螺孔内然后拧动，不影响启闭板对安装孔的启闭工作。

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)

1.一种大直径石英砣熔制炉，其特征在于：包括

炉膛；

供热装置，设于炉膛上端且插入炉膛内，用于加热炉膛内部；

保温结构，包裹设于炉膛外部；

承载机构，用于支撑放置石英原料；

所述炉膛设置为上下可拆卸的分体结构。

2.根据权利要求1所述的一种大直径石英砣熔制炉，其特征在于：所述炉膛包括燃烧段及设于燃烧段下端的成型段，所述成型段内部开口直径从上至下逐渐增大。

3.根据权利要求1所述的一种大直径石英砣熔制炉，其特征在于：所述保温结构包括由内至外依次设置的第一保温棉层、保温砖和第二保温棉层。

4.根据权利要求1所述的一种大直径石英砣熔制炉，其特征在于：所述承载机构包括靶托，所述靶托设置为从上至下直径依次减小的阶梯式结构。

5.根据权利要求1～4任意一项所述的一种大直径石英砣熔制炉，其特征在于：所述供热装置包括

安装筒，设于炉膛顶部开口处，所述安装筒包括筒体以及设于筒体上端且插入筒体内的密封法兰；

密封套，位于炉膛与按照筒之间；

原料管，一端连接在密封法兰上且与筒体内部连通，用于向筒体内输送燃料；

安装孔，均匀开设在筒体底部，连通筒体与炉膛；

燃烧单元，设于各安装孔内；

调节单元，设于筒体内，用于控制安装孔的启闭。

6.根据权利要求5所述的一种大直径石英砣熔制炉，其特征在于：所述燃烧单元包括

限位筒，所述限位筒可拆卸密封安装在安装孔内，所述限位筒上下开口；

燃烧喷头，设于限位筒内，且能够在限位筒内上下移动；

活动槽，开设在限位筒内侧壁上；

活动环，固定在燃烧喷头上，且位于活动槽内，能够在活动槽内上下移动；

弹簧，位于活动环下端，连接活动环和活动槽底壁。

7.根据权利要求6所述的一种大直径石英砣熔制炉，其特征在于：所述调节单元包括

第一启闭板，呈圆形设置在筒体内，用于启闭筒体底部中心处的安装孔；

第二启闭板，呈环形设置在筒体内，用于启闭筒体底部边缘处的安装孔；

电机，安装在密封法兰底部；

螺纹杆，竖直设置在筒体内且受电机控制转动，所述第一启闭板螺纹套设在螺纹杆上；

限位杆，竖直设置在筒体内，位于螺纹杆的一侧且穿过第一启闭板且与第一启闭板滑动连接；

定滑轮，固定在密封法兰底部；

传动绳，两端分别与第一启闭板和第二启闭板固定连接且穿过所述定滑轮，所述第二启闭板上固定有配重块。

8.根据权利要求7所述的一种大直径石英砣熔制炉，其特征在于：还包括转动机构，所述转动机构包括

转动腔，开设于筒体底壁内，所述转动腔与各安装孔连通；

第一转轴，竖直转动安装在转动腔中心处且与螺纹杆同轴设置，所述第一转轴通过联轴器与螺纹杆连接；

第一传动齿轮，固定在第一转轴上；

第二传动齿轮，通过第二转轴转动安装在转动腔内；

所述限位筒外部设置有传动齿，所述限位筒通过传动齿与第一传动齿轮和/或第二传动齿轮啮合连接。

9.根据权利要求6所述的一种大直径石英砣熔制炉，其特征在于：所述限位筒通过连接结构可拆卸安装在安装孔内，所述连接结构包括

连接块，呈环状设置在限位筒侧壁上端，所述连接块与限位筒一体成型，

所述连接块侧壁上设置有外螺纹；

连接槽，开设于筒体底壁安装孔的上端开口处，所述连接槽侧壁上设置有内螺纹；

弹性密封圈，设于连接块底部，与连接槽的底壁相接触。

10.根据权利要求9所述的一种大直径石英砣熔制炉，其特征在于：所述限位筒上端开设有五角螺孔。

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