CN201095617Y - 炉子 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种加热并软化玻璃管、棒、管套棒或玻璃纤维阵列进一步拉细的拉丝机的炉子，包括主炉和辅炉，所述主炉的加热炉胆内均匀排布有电炉丝，辅炉通过螺钉与主炉固连，并由外套、保温材料和内炉胆组成，辅炉的出口上端安装有漏料圈，主、辅炉的内炉腔以及它们的入、出口的轴线均在同一条与水平面垂直的中心线上，其尺寸可以根据具体情况设定。这种结构的炉子，可使主炉温度分布均匀、稳定，而且在主、辅炉的共同作用下，所拉玻璃制品经过缓冲区，有利于控制产品尺寸。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种炉子，尤其涉及一种加热并软化玻璃管、棒、管套棒或玻璃纤维阵列进一步拉细的拉丝机的炉子。
技术背景
目前，玻璃管、玻璃棒、玻璃管内套上玻璃棒以及有规则的玻璃纤维阵列(为了叙述方便，姑且简称被拉玻璃品)通过加热炉加热到软化点温度以上某一温度范围实施拉细，在许多领域具有广阔的应用前景。如将尺寸精度不高的厚壁玻璃管拉制成高精度的光纤连接器件，将玻璃棒、玻璃管内套上玻璃棒以及有规则的玻璃纤维阵列拉细，制作微通道板、纤维光学面板、光纤传像束以及X-射线准直或聚焦器件等等，所有这些，均需要严格控制所拉产品的尺寸精度，例如，制作6微米及其以下孔径的微通道板，其单丝的直径和六角复丝的对边距的精度在3～1微米，才能保证产品的最终质量。为了保证所拉产品的尺寸精度，必须精确控制送料速度、牵引拉制速度和炉温控制精度，而炉温控制精度不仅与电路控制机构相关联，更重要的是设计炉体结构必须充分考虑拉丝机及其使用的玻璃管、玻璃棒、玻璃管套棒或者玻璃纤维阵列的热物理性能，科学合理地设计这种特定用途的炉子，确保玻璃软化、成形和固化阶段炉温分布合理与稳定，是拉制高精度产品的必要条件。
考虑到将一定长度的玻璃管、玻璃棒、玻璃管套棒或者玻璃纤维阵列通过送料机构缓缓送至炉子内，炉子必须提供一个稳定的温度分布区域，确保整个进入炉体内的被拉玻璃品至少在软化区整个截面温度分布尽可能均匀，纵向温度分布稳定，本炉子不同于石英玻璃拉光纤的石墨炉子，也不同于普通玻璃纤维的拉丝炉，而是将软化点低于1000℃的待拉玻璃品进一步拉细的炉子。传统的炉体设计采用在炉胆外壁螺旋状的均匀排列电炉丝，将入、出口口径尽可能缩小，以减少炉内热量的散失，但在炉体的高度等尺寸受限的加热空间，特别是一旦拉丝温度不够或过高，调整温度以使温度合适的过程中，往往花费很多时间和精力尚不能达到比较好的效果。申请人曾经使用送料速度、拉制速度控制精度极高的拉丝机，采用上述炉子，有时将一根管、棒拉完，一直没有找到合适的温度控制点，所得到的产品尺寸沿长度方向的分布呈波浪形起伏。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是，克服上述传统炉子的缺陷，提供一种能够满足拉制高精度产品的炉子。
为解决上述技术问题，本实用新型所描述的炉子包括主炉和辅炉，主炉由炉盖、炉胆盖、外金属炉体、保温材料、内炉胆及其内部的电炉丝、炉胆底板及上下端的入、出口等组成。所述主炉的内炉胆构成炉腔，其高度与内径的比值在1∶2～1∶1之间；主炉的内炉胆的内、外径的中心圆周上均匀分布有两端通透的圆孔，圆孔的数量主要取决于炉胆的内径、加热功率、炉内温度分布及其精度要求，其范围设定在18～36个；而圆孔的直径比电炉丝的螺旋外径大0.5～1.0mm，相邻两圆孔及其之间部分凹陷于炉胆的端面，凹陷的深度在电炉丝的螺旋外径的1.5～3.0倍之间，两端面的凹陷部分均通过通道相连。为稳定炉内温度，防止热气流的过度散发，根据热气流的特性，将所述炉胆盖置于炉腔的一侧的轴截面设计为倒锥形，锥角在120°～150°范围。所述主炉的入口由炉口圈和密封圈组成，炉口圈呈圆筒形，上端开口，下端的中心开有圆圈，其直径比待拉玻璃外径大2～3mm；密封圈中空部分的尺寸与玻璃轴截面相当，两者紧密配合，但以保持玻璃能顺利上下移动为佳。
在主炉的下面，还有一个与之通过螺钉固连成一体的辅炉，其组成从外到内依次为：外金属炉体、保温材料和内炉胆，考虑到辅炉配合主炉维持玻璃软化、成形和固化所需温度的纵向分布和轴向分布的稳定性，由炉胆构成的炉腔的高度与直径比设置在3∶4～2∶1之间；为防止玻璃碎片散落在辅炉底角，在辅炉的出口上部安装有由金属材料制作的外径稍小于炉胆内径的漏料圈，其镂空部分轴截面为倒梯形，下端内径与辅炉的出口直径相等；辅炉炉腔的内径小于主炉内径，大于主炉出口直径的1.5倍，而且辅炉出口和漏料圈下端内径小于主炉的出口的直径，但以确保拉丝刚开始时的料头能顺利通过出口为限度。
上述主、辅炉的入、出口的中心与它们的内炉胆的中心在一条与水平面垂直的直线上。
本实用新型的有益效果体现在以下几个方面：
(1)本实用新型炉子的主炉的特定电炉丝的排列、炉腔和炉口的尺寸的设计以及炉胆盖内侧的倒锥形的设计，为确保炉子径向温度的稳定性提供了保障；确保尺寸较大的被拉玻璃品在缓缓进入炉体内的一定时间后，材料内外温度分布尽可能一致，也为温度沿上下分布稳定提供了主要技术手段。
(2)本实用新型通过在主炉下面固连同轴的辅炉，防止冷空气直接进入主炉的炉体内，起到了缓冲效果，以维持主炉温度沿上下分布的稳定性。
(3)本实用新型通过主、辅炉的配合以及各炉口、腔体的优化设计，确保玻璃在该温度场内实现加热、软化、固化并通过送料机构和拉制机构的精确控制，最终能够达到高精度尺寸的技术要求。
附图说明
图1是本实用新型炉子主体结构组成示意图。
图2a是主炉内炉胆俯视图。
图2b为图2a所示主炉内炉胆沿A-A线展开的剖视图一部分。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述。图1中，主炉由中心有作为主炉入口的炉盖1、中间有与炉盖1同样尺寸开口的炉胆盖2、外炉体3、保温材料4、内炉胆5和中间有开口(直径与外炉体底部中心直径相等，共同构成主炉的出口)的炉胆底板6组成，其中炉盖1、外炉体2采用不锈钢材料(如1Cr18Ni9Ti)或硬质铝(如LY12)制作，炉胆盖2和炉胆底板6用莫来石材料制作，保温材料4可以选择石英保温棉，而内炉胆选用碳化硅材料。对于设计被拉玻璃品外径在36～40mm的炉子而言，主炉炉腔由内炉胆5的内侧面、炉胆盖2的内侧及炉胆底板6构成，其高度设计为90mm，直径为120mm，高度与直径的比值为3∶4；炉胆盖2置于炉腔的一侧的轴截面设计为倒锥形，截面轮廓线19与水平面构成锥角，在本实施例中为135°。主炉的入口由炉口圈14和密封圈18组成，炉口圈呈圆筒形，采用不锈钢材料(如1Cr18Ni9Ti)，上端开口，下端的中心开有圆圈15，其直径比待拉玻璃外径大2～3mm；密封圈可用聚四氟乙烯材料，其中空部分17的尺寸与玻璃轴截面相当，两者紧密配合，但以保持玻璃能顺利上下移动为佳。炉胆底板6与外炉体3延伸到主炉底部的部分共同构成主炉底，两者中心开有相同直径的圆孔，构成主炉出口13，直径取40～56mm，优选50mm。
图2a为主炉内炉胆5的俯视图，具体到本实施例，圆筒状的内炉胆的外径为160mm，内径为120mm，在140mm圆周上，均匀分布24个在两个端面贯通圆孔20，对于螺旋外径为10mm的电炉丝7(见图1)，圆孔20的直径设计为11mm，图2b为图2a沿A-A线展开的剖面图一部分，相邻两圆孔之间凹陷于炉胆的断面21，凹陷底面22与端面21的高度差构成凹陷深度，本实施为20mm，两端面的凹陷部分均通过通道相连。介于内炉胆和外炉体之间的保温层4的厚度在此实施例中可选取25～30mm，外炉体3的厚度取5～10mm。
在图1中，主炉通过螺钉16与辅炉固连，辅炉从外到内依次为外炉体8、保温材料9和内炉胆10，所用的材料与主炉的材料相同，只是尺寸不同。在本实施例中，设计辅炉炉腔高度为81mm，直径为90mm，高度直径比为9∶10；外炉体8延伸到底部，在其中心由一开口12构成辅炉出口的一部分；在辅炉底部炉内侧，安装一个外形为柱体中间镂空的了漏料圈11，可采用硬质铝(如LY12)制作，其镂空部分的轴截面为倒梯形，漏料圈11下端出口的直径与外炉体8延伸到底部的中心出口12相等，共同构成辅炉的出口。出口12的直径设定在38～50mm，优选43mm，漏料圈外径为88mm，高度为20mm，设计时，确保辅炉的炉腔、漏料圈11和出口12的中心线与主炉炉腔及其入、出口的中心线在一条与水平面垂直的直线上。
对于不同截面尺寸的被拉玻璃制品，所述拉丝炉的结构、形状和材料类似，只是尺寸作相应变化。现分别就不同截面尺寸的被拉玻璃制品的炉子各相关尺寸列入下表。
Claims (9)
1. 一种炉子，用于加热并软化玻璃管、棒、管套棒或玻璃纤维阵列，使之与拉丝机配合进一步拉细，包括带有加热装置的主炉，其特征在于：还有一个与主炉通过螺钉固连的辅炉，主、辅炉均由圆筒形的外炉套、保温材料和内炉胆组成，主炉的上端由炉胆盖、炉盖、炉口圈和密封圈组成，其下端是中间有一出口的炉胆底板，辅炉的底端则是由外炉体材料延伸并在中间开有出口，主、辅炉的入、出口的中心与其内炉胆的中心在一条与水平面垂直的直线上。
2. 根据权利要求1所述的炉子，其特征在于：所述主炉的内炉胆构成炉腔，其高度与直径的比值在1∶2～1∶1之间。
3. 根据权利要求1所述的炉子，其特征在于：在所述主炉的内炉胆的内、外径的中心圆周上均匀分布有两端通透的圆孔，圆孔的直径比电炉丝的螺旋外径大0.5～1.0 mm，相邻两圆孔及其之间部分凹陷于炉胆的端面，凹陷的深度在电炉丝的螺旋外径的1.5～3.0倍之间，两端面的凹陷部分均通过通道相连。圆孔的数量可以根据炉胆的内径、加热功率、炉内温度分布及其精度要求来确定，其范围设定在18～36个。
4. 根据权利要求1所述的炉子，其特征在于：所述炉胆盖置于炉腔的一侧的轴截面设计为倒锥形，锥角在120°～150°范围。
5. 根据权利要求1所述的炉子，其特征在于：所述主炉的入口由炉口圈和密封圈组成，炉口圈呈圆筒形，上端开口，下端的中心开有圆圈，其直径比待拉玻璃外径大2～3mm；密封圈中空部分的尺寸与玻璃轴截面相当，两者紧密配合，但以保持玻璃能顺利上下移动为佳。
6. 根据权利要求1所述的炉子，其特征在于：所述辅炉由炉胆构成的炉腔的高度与直径比在3∶4～2∶1之间。
7. 根据权利要求1所述的炉子，其特征在于：所述辅炉的出口上部安装有由金属材料制作的外径稍小于炉胆内径的漏料圈，其镂空部分的轴截面为倒锥形，下端内径与辅炉的出口直径相等。
8. 根据权利要求6所述的炉子，其特征在于：所述辅炉炉腔的内径小于主炉内径，大于主炉出口直径的1.5倍。
9. 根据权利要求1或7所述的炉子，其特征在于：所述辅炉出口和漏料圈下端内径小于主炉的出口的直径，但以确保拉丝刚开始时的料头能顺利通过出口为限度。
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