CN2744681Y

CN2744681Y - 大尺寸石英玻璃退火炉

Info

Publication number: CN2744681Y
Application number: CN 200420118141
Authority: CN
Inventors: 王玉芬; 隋梅; 向在奎; 钟海; 饶传东; 顾真安
Original assignee: China Building Materials Academy CBMA
Current assignee: China Building Materials Academy CBMA
Priority date: 2004-11-23
Filing date: 2004-11-23
Publication date: 2005-12-07
Anticipated expiration: 2014-11-23

Abstract

本实用新型公开了一种大尺寸石英玻璃退火炉，包括有支架、炉体以及驱动装置，所述炉体设置在所述支架上，其设计为圆柱状，且内部中空以形成一炉膛，所述炉体的内壁设置一加热层，所述加热层外设置有炉衬；一底盘，其可沿支架垂向移动的设置在所述支架上，并正对所述炉体的下方，所述底盘上依次设置有保温层和下加热层；一支撑套管，其穿过所述底盘、保温层以及下加热层而设置在底盘正中，所述支撑套管上端设置一托盘。本实用新型填补了大尺寸石英玻璃退火炉没有的空白，其可以对直径100～500mm厚度10～100mm的大尺寸石英玻璃进行退火，退火后可以保证石英玻璃应力达到I～II类，光学均匀性达到10^－5～10^－6。

Description

大尺寸石英玻璃退火炉

技术领域

本实用新型涉及一种玻璃退火炉，特别是涉及一种大尺寸石英玻璃退火炉。

背景技术

玻璃中的应力一般分三类：(1)热应力(温差引起)；(2)结构应力(化学组成不均匀引起)；(3)机械加工产生的应力。石英玻璃经高温成型后，结构应力基本消除，但是，在冷却过程中由于温差产生热应力，在后续冷加工过程中产生机械应力。应力的存在，降低了玻璃的光学均匀性、机械强度等。要消除石英玻璃中的应力，并使玻璃各部分结构尽量趋于一致，从而提高光学均匀性，必须进行精密退火。目前，现有的退火炉只能对小规格产品进行退火，且应力达不到I类、均匀性达不到10^-5～10^-6的要求；而大尺寸石英玻璃退火炉尚没有出现，因此对大尺寸石英玻璃精密退火带来了困难。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单，使用方便且可提高光学均匀性的大尺寸石英玻璃退火炉。

为实现上述目的，本实用新型采取技术方案：一种大尺寸石英玻璃退火炉，包括有支架、炉体以及驱动装置，其特点为：所述炉体设置在所述支架上，其设计为圆柱状，且内部中空以形成一炉膛，所述炉膛的内壁设置有加热层，所述加热层外设置有炉衬；一底盘，其可沿支架垂向移动的设置在所述支架上，并正对所述炉体的下方，所述底盘上依次设置有保温层和下加热层；一支撑套管，其穿过所述底盘、保温层以及下加热层而设置在底盘正中，所述支撑套管上端设置一托盘；所述驱动装置包括一底盘驱动装置和一支撑套管驱动装置，所述底盘驱动装置设置在所述支架上，其输出端连接所述底盘，所述支撑套管驱动装置设置在所述底盘下方，其输出端连接所述支撑套管的下端。

上述的大尺寸石英玻璃退火炉中，所述炉膛内壁的加热层包括有侧壁加热层和顶部加热层。其中，所述侧壁加热层包括有若干片形状彼此相同的纤维炉材，其围成一圆柱体，且每片纤维炉材内设置有“S”型排布的电炉丝；所述顶部加热层为圆形纤维炉材，纤维炉材内设置有“S”型排布的电炉丝。

上述的大尺寸石英玻璃退火炉中，所述底盘上设置的保温层包括有圆柱状的第一保温层与第二保温层，第二保温层设置在第一保温层上，其与第一保温层同圆心且直径小于第一保温层；所述下加热层也呈圆柱状，其与第二保温层同圆心且直径小于第二保温层；所述下加热层为圆形纤维炉材，内设置有“S”型排布的电炉丝。此外，所述炉体通过一炉座设置在所述支架上，所述炉座成圆柱状，其外径尺寸与炉体相同；其内径设置有两个凸台，所述第一凸台的内径和厚度与所述下加热层的外径和厚度相同，所述第二凸台的内径和厚度与所述第二保温层的外径和厚度相同。

上述的大尺寸石英玻璃退火炉中，所述支架边缘沿其垂直方向设置有若干根导轴，所述底盘上设置有与所述导轴相对应的穿孔，其通过穿孔穿设在所述导轴上；所述底盘驱动装置为一升降电机，其设置在支架后部，所述升降电机的输出端驱动若干根链条，所述链条分别通过设置在导轴顶端侧面的齿轮变向，而连接在底盘上；所述支撑套管驱动装置为一减速电机，其输出端通过一变向齿轮与支撑套管的下端连接。此外，所述支架上还设置行程开关，其输出端与升降电机连接。

上述的大尺寸石英玻璃退火炉中，所述支撑套管为耐高温套管，所述托盘为耐高温板材。

上述的大尺寸石英玻璃退火炉中，所述炉膛内设置有带热电偶的温度探针。所述探针设置有至少四根，分布于炉膛顶部、底部及炉膛四周。

本实用新型由于采取以上设计，其具有优点如下：

1、本实用新型填补了大尺寸石英玻璃退火炉的空白，可以对直径100～500mm厚度10～100mm的大尺寸石英玻璃进行退火，退火后可以保证石英玻璃应力达到I～II类，光学均匀性达到10^-5～10^-6。

2、本实用新型由于设置了行程开关，因此可以在底盘上升到预定位置时使其停下，避免了人工操作时产生的误差，更减少了操作人员的劳动强度。

3、本实用新型由于设置了支撑套管及托盘，且支撑套管被一减速电机驱动，这样在退火的时候，可以通过支撑套管带动托盘转动，从而使托盘上的石英玻璃受热更加均匀，有效提高了大尺寸石英玻璃的光学均匀性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图，其表示底盘升至顶部的状态

图2为本实用新型的结构示意图，其表示底盘未上升的状态

图3为本实用新型中“S”型排布的电炉丝示意图

具体实施方式

如图1、图2所示，本实用新型提供了一种适用于大尺寸石英玻璃的退火炉，包括有支架1、炉体2以及驱动装置，炉体2设置在支架1上，其设计为圆柱状，且内部中空以形成一炉膛21，炉体2的内壁设置一加热层22，加热层22外设置有炉衬23，炉衬23选用保温棉或保温砖砌设。一底盘3，其可沿支架1垂向移动的设置在支架1上，并正对炉体2的下方，具体来讲，支架1沿垂直方向设置有若干导轴11，在本实施例中导轴数量为4根，分别固定在支架1的四角，底盘3上设置有与导轴11相对应的穿孔，其通过穿孔穿设在导轴11上；底盘3上还依次设置有保温层31和下加热层32；一支撑套管33，其穿过底盘3、保温层31以及下加热层32而设置在底盘3正中，支撑套管33上端设置一托盘34。

在本实施例中，驱动装置包括一底盘驱动装置和一支撑套管驱动装置，底盘驱动装置采用一升降电机(图未示)，其设置在支架1的后部，升降电机的输出端驱动四根链条4，四根链条4分别通过设置在导轴11顶端侧面的齿轮12变向，而连接在底盘3的四角，升降电机驱动链条4，从而使链条4带动底盘3可以沿支架1垂向运动，又由于在支架1上设置有导轴11，导轴11对底盘3起到限位作用，保证了底盘3只能在导轴11上平稳升降。所述支撑套管驱动装置设置在底盘3底部的中心处下方，支撑套管驱动装置为一减速电机5，减速电机5的输出端通过一变向齿轮51与支撑套管33的下端连接。减速电机5转动，其可以输出比较慢的转速，通过变向齿轮51的传动作用，可以实现支撑套管33的转动，而设置在支撑套管33上的托盘34也可以随之转动，转速一般控制在1～5圈/分钟。

炉体2内壁的加热层22包括有侧壁加热层221和顶部加热层222。在实际操作中，侧壁加热层221包括有四片形状彼此相同的纤维炉材，其围成一圆柱体构成炉膛侧壁，且每片纤维炉材内嵌装有“S”型排布的电炉丝6(如图3所示)。顶部加热层222为圆形纤维炉材，位于炉膛21的顶部，内嵌装有“S”型排布的电炉丝6。本实施例中，纤维炉材选用高级莫来石纤维制作，其集耐火以及保温性能为一体，保温性能好、散热少。

底盘3上设置的保温层31包括有圆柱状的第一保温层311与第二保温层312，第二保温层312设置在第一保温层311上，其与第一保温层311同圆心且直径小于第一保温层311；下加热层32也成圆柱状，其与第二保温层312同圆心且直径小于第二保温层312；下加热层32为圆形纤维炉材，内嵌装有“S”型排布的电炉丝6。通过第二保温层312的直径小于第一保温层311、下加热层32的直径小于第二保温层312的设计，使得底盘3上的保温层31与下加热层32形成“台阶”状。而炉体2可以通过一炉座24设置在支架1上，炉座24呈圆柱状，其外径尺寸与炉体2相同；但其内径设置有两个凸台，第一凸台241的内径和厚度与下加热层32的外径和厚度相同，第二凸台242的内径与第二保温层312的外径和厚度相同，这样炉座的内径也设计成“台阶”状。

通过底盘3上保温层31和下加热层32“台阶”状的设计，还有炉座内径“台阶”状的设计，可以使得上述两“台阶”刚好紧密的接合在一起，这样使得炉膛21的热量可以很好的密封在炉膛内，而不会散发出去。此外，在支架1上还设置有一行程开关(图未示)，行程开关的输出端与升降电机连接，行程开关可以设置成底盘3上的保温层31及下加热层32刚好与炉座24内的第一凸台241及第二凸台242紧密的接合在一起时，行程开关发出信号使升降电机停下。

上述的实施例中，为了使炉膛内的温度得到及时监控，特别设置六根端部安装有热电偶的温度探针7，其中一根设置在炉膛顶部中心，其从上方穿透顶部加热层222并露出一小段距离，它主要测量炉膛顶部的温度；另有四根以间隔90度的角度对称设置在炉膛四周，其也是从上方穿透顶部加热层222但露出比较长的一段距离，它主要测量炉膛中部的温度；最后一根设置在托盘34的下方中心处(图未示)，它主要测量炉膛底部的温度。

上述的支撑套管33和托盘34都应该选择耐高温的材料，在本实施例中，支撑套管33由陶瓷制成，托盘34由碳化硅和石英玻璃板复合而成。

上述实施例中，炉膛的直径可以在100～700mm高度可以100～700mm，因此保证其内部放置直径100～500mm厚度10～100mm的大尺寸石英玻璃。

本实用新型在使用的时候，首先将待退火的大尺寸石英玻璃放置在托盘34上，启动升降电机，通过链条4带动底盘3平稳上升，当底盘3上的保温层31及下加热层32刚好与炉座24内的第一凸台241及第二凸台242紧密的接合在一起时，触发行程开关，而使升降电机停止，此时，启动减速电机51，通过转向轮51驱动支撑套管33转动，支撑套管33带动托盘34转动，然后开始对炉膛21内加热，加热到1000℃～1100℃以后，保持温度不变，持续5～25天时间后以每分钟0.1～5℃的速度降温，直至温度达到300℃～500℃，关闭电源，自然冷却至室温，完成大尺寸石英玻璃的退火。

采用本实用新型的技术方案后，可以保证待退火的大尺寸石英玻璃在该退火炉内受热更加均匀，能够对其进行精密退火，退火后的大尺寸石英玻璃应力达到I类，光学均匀性达到2×10^-5。

Claims

1、一种大尺寸石英玻璃退火炉，包括有支架、炉体以及驱动装置，其特征在于：

所述炉体设置在所述支架上，其设计为圆柱状，且内部中空以形成一炉膛，所述炉膛的内壁设置有加热层，所述加热层外设置有炉衬；

一底盘，其可沿支架垂向移动的设置在所述支架上，并正对所述炉体的下方，所述底盘上依次设置有保温层和下加热层；一支撑套管，其穿过所述底盘、保温层以及下加热层而设置在底盘正中，所述支撑套管上端设置一托盘；

所述驱动装置包括一底盘驱动装置和一支撑套管驱动装置，所述底盘驱动装置设置在所述支架上，其输出端连接所述底盘，所述支撑套管驱动装置设置在所述底盘下方，其输出端连接所述支撑套管的下端。

2、根据权利要求1所述的大尺寸石英玻璃退火炉，其特征在于：所述炉膛内壁的加热层包括有侧壁加热层和顶部加热层。

3、根据权利要求2所述的大尺寸石英玻璃退火炉，其特征在于：所述侧壁加热层包括有若干片形状彼此相同的纤维炉材，其围成一圆柱体，且每片纤维炉材内设置有“S”型排布的电炉丝；所述顶部加热层为圆形纤维炉材，纤维炉材内设置有“S”型排布的电炉丝。

4、根据权利要求3所述的大尺寸石英玻璃退火炉，其特征在于：所述底盘上设置的保温层包括有圆柱状的第一保温层与第二保温层，第二保温层设置在第一保温层上，其与第一保温层同圆心且直径小于第一保温层；所述下加热层也呈圆柱状，其与第二保温层同圆心且直径小于第二保温层；所述下加热层为圆形纤维炉材，内设置有“S”型排布的电炉丝。

5、根据权利要求1或2或3或4所述的大尺寸石英玻璃退火炉，其特征在于：所述炉体通过一炉座设置在所述支架上，所述炉座成圆柱状，其外径尺寸与炉体相同；其内径设置有两个凸台，所述第一凸台的内径和厚度与所述下加热层的外径和厚度相同，所述第二凸台的内径和厚度与所述第二保温层的外径和厚度相同。

6、根据权利要求5所述的大尺寸石英玻璃退火炉，其特征在于：所述支架边缘沿其垂直方向设置有若干根导轴，所述底盘上设置有与所述导轴相对应的穿孔，其通过穿孔穿设在所述导轴上；所述底盘驱动装置为一升降电机，其设置在支架后部，所述升降电机的输出端驱动若干根链条，所述链条分别通过设置在导轴顶端侧面的齿轮变向，而连接在底盘上；所述支撑套管驱动装置为一减速电机，其输出端通过一变向齿轮与支撑套管的下端连接。

7、根据权利要求6所述的大尺寸石英玻璃退火炉，其特征在于：所述支架上还设置行程开关，其输出端与升降电机连接。

8、根据权利要求7所述的大尺寸石英玻璃退火炉，其特征在于：所述支撑套管为耐高温套管，所述托盘为耐高温板材。

9、根据权利要求8所述的大尺寸石英玻璃退火炉，其特征在于：所述炉膛内设置有带热电偶的温度探针。

10、根据权利要求9所述的大尺寸石英玻璃退火炉，其特征在于：所述探针设置有至少四根，分布于炉膛顶部、底部及炉膛四周。