CN211111686U - 一种气熔连拉石英棒的生产设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型特指一种气熔连拉石英棒的生产设备及工艺,属于石英棒生产技术领域，包括炉体、熔池和牵引机，所述熔池设置于炉体内，所述炉体的顶端设置有用于进料的石英灯，所述石英灯的一端为燃烧部，另一端为进料部，燃烧部位于石英灯底部；所述熔池位于石英灯正下方，所述熔池的底部设置有下料口，所述牵引机位于炉体的下方，且牵引机上设置有引杆，所述引杆上移至下料口，并与下料口对接。实现一步法拉制石英棒，缩短了生产周期，提高了熔拉石英棒的得料率，节约了成本；避免了对熔池直接加热进行石英砂的熔制，延长了熔池的使用寿命。

Description

一种气熔连拉石英棒的生产设备

技术领域

本实用新型属于石英棒生产技术领域，特指一种气熔连拉石英棒的生产设备

背景技术

目前气炼石英玻璃工艺是用氢氧焰熔制石英砂，制成直径250-1000mm的石英砣，其主要的方式是将石英砂通过高温加热，使石英砂变成熔融状态的石英玻璃，冷却后形成石英砣。光纤制造业用的石英棒直径主要在10-100mm，这样就需要再将石英砣加热熔拉制备石英棒。此工艺存在以下几个问题：一、需要两道工序，才能实现产品石英棒的生产，周期较长；二、熔拉工序需要耗费大量的电力以及石墨耗材，成本高；三、生产不连续性，以及造成大量的石英制品浪费，因为每次熔拉后，石墨坩埚内的熔融石英玻璃都有残留，成品率仅40％-65％。

根据中国分类号：TK175，文献标志码：A，文章编号：1001-5523(2017)06-0032-05公开的文献了解到，石英砂达到熔融状态的温度为1725℃左右，低于该温度时，熔融状态的石英玻璃粘度过大，会导致出料不畅，影响石英棒的拉制；温度过高时，也会影响石英棒的拉制成型。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种气熔连拉石英棒的生产设备，使石英棒一步成型。

本实用新型的目的是这样实现的：一种气熔连拉石英棒的生产设备，包括炉体、熔池和牵引机，所述熔池设置于炉体内，且熔池为氧化锆熔池，其中，所述炉体的顶端设置有用于进料的石英灯，所述熔池位于石英灯正下方，所述熔池的底部设置有下料口，所述牵引机位于炉体的下方，且牵引机上设置有引杆，所述引杆上移至下料口，并与下料口对接。

该方案中石英砂的高温加热直接在石英灯上完成，通过石英灯高温处理的石英砂变成熔融状态的石英玻璃，然后下落到熔池内，然后通过引杆将熔池内的石英玻璃从下料口匀速拉出，制得石英棒，通过对石英砂的熔制量，以及温度的控制，使熔池中收集熔融状态的石英玻璃量处于相对稳定的状态，达到了引杆能稳定拉制石英棒的循环状态。

进一步：所述石英灯的一端为燃烧部，另一端为进料部，所述进料部包括气体输送管和石英砂进料管。

该方案中氢气、氧气以及石英砂从石英灯的进料部进入，并在石英灯的燃烧部对石英砂进行熔制，制得熔融状态的石英玻璃，方便石英玻璃落入熔池后，进行石英棒的拉制，大大缩短了生产周期。

进一步：所述气体输送管由氧气输送管和氢气输送管组成，两者分别与气源连接。

该方案中采用氢气和氧气作为加热的热源，直接与石英砂接触并加热，能够提高加热的效率，避免热量的损失，而且氢气和氧气作为燃料，能够节省成本，防止对环境的污染。

进一步：所述炉体上设置有观察口和测温口。

该方案主要是方便观察炉体内石英玻璃的熔化状态，以及监测炉体内的温度变化。

进一步：所述炉体的下部的设置有吸风口，所述吸风口设置有排风机。

排风机能够降低炉体内的温度，保持炉体内温度及压力的稳定。

进一步：所述炉体上还设置有燃烧控制装置，燃烧控制装置包括点火装置、燃气控制装置和监测装置，三者之间电连接。燃烧控制装置能够控制炉体内的温度，确保温度稳定，利于石英棒的拉制。

进一步：所述点火装置包括点火器和火花塞，火花塞设置于石英灯的燃烧部，且靠近所述氢气输送管的出气口；所述燃气控制装置包括多个气动阀和可以调节开启程度的线性阀门，所述气动阀分别设置在氧气输送管和氢气输送管的管路上，所述线性阀门设置在氢气输送管的管路上；所述监测装置包括设置在测温口的温度传感器。

进一步：所述炉体由三层结构构成，内层为刚玉耐火层，中间层为采用耐火泥砌成的主体层，外层为采用保温棉形成的保温层。

进一步：所述炉体的底部设置有水冷却循环系统。

本实用新型相比现有技术突出且有益的技术效果是：石英棒的生产能够一步成型，减少了重复加热的能源消耗，提高了熔拉石英棒的得料率，缩短了生产周期，节约了成本；避免了对熔池直接加热进行石英砂的熔制，延长了熔池的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型中生产设备的结构示意图；

图中：10-炉体；101-刚玉耐火层；102-主体层；103-保温层；104-观察口；105-测温口；106-吸风口；107-水冷却循环系统；11-熔池；111-下料口；12-牵引机；121-引杆；13-石英灯；131-燃烧部；132-石英砂进料管；133-氧气输送管；134-氢气输送管。

具体实施方式

下面结合附图以具体实施例对本实用新型作进一步描述，参见图1：

一种气熔连拉石英棒的生产设备，包括炉体10、熔池11和牵引机12，炉体10由三层结构构成，内层为刚玉耐火层101，中间层为采用耐火泥砌成的主体层102，外层为采用保温棉形成的保温层103，所述炉体10上设置有观察口104和测温口105；所述炉体10的下部的设置有吸风口106，所述吸风口106设置有排风机(图中未示出)；所述炉体10的底部设置有水冷却循环系统107，防止炉体温度过高。所述熔池11设置于炉体10内，且熔池11为氧化锆熔池，其中，所述炉体10的顶端设置有用于进料的石英灯13，所述石英灯13的一端为燃烧部131，另一端为进料部，所述进料部包括气体输送管和石英砂进料管132。所述气体输送管由氧气输送管133和氢气输送管134组成，两者分别与气源连接。氢气在石英灯13的燃烧部131被点燃，对炉体10内进行加热，当温度达到一定值后，石英砂被送到石英灯的燃烧部，进行高温加热熔制，氢气与氧气的流量比大约为2：1。

所述熔池11位于石英灯13正下方，被熔制的石英砂形成熔融状态的石英玻璃后落入熔池内。所述熔池11的底部设置有下料口111，下料口111的直径决定了所拉制棒材的直径，针对不同尺寸需求的棒材，可以制作下料口直径不同的熔池，所述牵引机12位于炉体的下方，且牵引机上设置有引杆121，所述引杆121上移至下料口111，并与下料口111对接。通过观察口104观察熔池内熔融状态的石英玻璃的生成量，当达到一定量后，牵引机启动，带动引杆匀速下移，由于熔融的石英玻璃与引杆在下料口处融连，所以，当引杆向下移动时，牵引熔融的石英玻璃沿下料口流出，在逐渐的冷却下，拉制成石英棒。

石英棒拉至底部后，用于固定引杆的卡盘爪松开，随牵引机迅速上升至炉体底部的位置并卡紧，然后将下方的石英棒切断，重复此操作，实现连续拉制。

为了实现炉体内的温度保持稳定，所述炉体上还设置有燃烧控制装置，燃烧控制装置采用PLC控制，燃烧控制装置包括点火装置、燃气控制装置和监测装置，三者之间电连接。燃烧控制装置能够控制炉体内的温度，确保温度稳定，利于石英棒的拉制。

所述点火装置包括点火器和火花塞，火花塞(图中未示出)设置于石英灯的燃烧部，且靠近所述氢气输送管的出气口；所述燃气控制装置包括两个气动阀和可以调节开启程度的线性阀门，所述气动阀分别设置在氧气输送管和氢气输送管的管路上，所述线性阀门设置在氢气输送管的管路上；所述监测装置包括设置在测温口的温度传感器(图中未示出)。

本实用新型的具体生产方法如下：

S1：启动燃烧控制装置，气动阀开启，氢气和氧气在石英灯的燃烧部汇聚后，点火燃烧；

S2：线性阀门调节氢气的输送量；

S3：测温口的温度传感器监测炉体的温度，当温度T＜1725℃时，线性阀门调大氢气的输送量；

S4：当监测炉体的温度T＞2100℃时，吸风口的排风机启动，并进行排风降温；

S5：再次监测炉体的温度，当温度T＞2100℃，返回步骤S2继续执行；

S6：当监测炉体的温度1725℃≤T≤2100℃时，石英砂开始被输送到石英灯的燃烧部加热；

S7：石英砂被加热后形成熔融状态的石英玻璃，并进入到熔池内，引杆与熔融状态的石英玻璃融连后，牵引机带动引杆匀速下降，拉制成石英棒。

通过上述的生产工艺能够实现一步法拉制石英棒，缩短了生产周期，并且能够将温度的变化控制在合理的范围，通过及时调整温度，使石英砂熔制时始终保持在最合适的温度范围内，而且通过排风机与燃烧控制装置的配合，及时的排放炉体内燃烧的产物，不仅稳定了炉体内的压力，而且解决了氢气燃烧使石英棒中羟基不稳定、游离氢较多，石英棒内容易产生气体溢出、汇聚形成气泡，使产品高温脆性差和使用寿命短的问题。

上述实施例仅为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种气熔连拉石英棒的生产设备，包括炉体、熔池和牵引机，所述熔池设置于炉体内，其特征在于：所述炉体的顶端设置有用于进料的石英灯，所述熔池位于石英灯正下方，所述石英灯的一端为燃烧部，另一端为进料部，燃烧部位于石英灯底部；所述熔池的底部设置有下料口，所述牵引机位于炉体的下方，且牵引机上设置有引杆，所述引杆上移至下料口，并与下料口对接。

2.根据权利要求1所述的气熔连拉石英棒的生产设备，其特征在于：所述进料部包括气体输送管和石英砂进料管。

3.根据权利要求2所述的气熔连拉石英棒的生产设备，其特征在于：所述气体输送管由氧气输送管和氢气输送管组成，两者分别与气源连接。

4.根据权利要求3所述的气熔连拉石英棒的生产设备，其特征在于：所述炉体上设置有观察口和测温口。

5.根据权利要求4所述的气熔连拉石英棒的生产设备，其特征在于：所述炉体的下部的设置有吸风口，所述吸风口设置有排风机。

6.根据权利要求5所述的气熔连拉石英棒的生产设备，其特征在于：所述炉体上还设置有燃烧控制装置，燃烧控制装置包括点火装置、燃气控制装置和监测装置，三者之间电连接。

7.根据权利要求6所述的气熔连拉石英棒的生产设备，其特征在于：所述点火装置包括点火器和火花塞，火花塞设置于石英灯的燃烧部，且靠近所述氢气输送管的出气口；所述燃气控制装置包括多个气动阀和可以调节开启程度的线性阀门，所述气动阀分别设置在氧气输送管和氢气输送管的管路上，所述线性阀门设置在氢气输送管的管路上；所述监测装置包括设置在测温口的温度传感器。

8.根据权利要求1所述的气熔连拉石英棒的生产设备，其特征在于：所述炉体由三层结构构成，内层为刚玉耐火层，中间层为采用耐火泥砌成的主体层，外层为采用保温棉形成的保温层。

9.根据权利要求8所述的气熔连拉石英棒的生产设备，其特征在于：所述炉体的底部设置有水冷却循环系统。

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