專利名稱：大尺寸石英玻璃退火爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種玻璃退火爐，特別是涉及一種大尺寸石英玻璃退火爐。
背景技術(shù)：
玻璃中的應(yīng)力一般分三類(1)熱應(yīng)力(溫差引起)；(2)結(jié)構(gòu)應(yīng)力(化學(xué)組成不均勻引起)；(3)機(jī)械加工產(chǎn)生的應(yīng)力。石英玻璃經(jīng)高溫成型后，結(jié)構(gòu)應(yīng)力基本消除，但是，在冷卻過程中由于溫差產(chǎn)生熱應(yīng)力，在后續(xù)冷加工過程中產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力。應(yīng)力的存在，降低了玻璃的光學(xué)均勻性、機(jī)械強(qiáng)度等。要消除石英玻璃中的應(yīng)力，并使玻璃各部分結(jié)構(gòu)盡量趨于一致，從而提高光學(xué)均勻性，必須進(jìn)行精密退火。目前，現(xiàn)有的退火爐只能對(duì)小規(guī)格產(chǎn)品進(jìn)行退火，且應(yīng)力達(dá)不到I類、均勻性達(dá)不到10-5～10-6的要求；而大尺寸石英玻璃退火爐尚沒有出現(xiàn)，因此對(duì)大尺寸石英玻璃精密退火帶來了困難。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便且可提高光學(xué)均勻性的大尺寸石英玻璃退火爐。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取技術(shù)方案一種大尺寸石英玻璃退火爐，包括有支架、爐體以及驅(qū)動(dòng)裝置，其特點(diǎn)為所述爐體設(shè)置在所述支架上，其設(shè)計(jì)為圓柱狀，且內(nèi)部中空以形成一爐膛，所述爐膛的內(nèi)壁設(shè)置有加熱層，所述加熱層外設(shè)置有爐襯；一底盤，其可沿支架垂向移動(dòng)的設(shè)置在所述支架上，并正對(duì)所述爐體的下方，所述底盤上依次設(shè)置有保溫層和下加熱層；一支撐套管，其穿過所述底盤、保溫層以及下加熱層而設(shè)置在底盤正中，所述支撐套管上端設(shè)置一托盤；所述驅(qū)動(dòng)裝置包括一底盤驅(qū)動(dòng)裝置和一支撐套管驅(qū)動(dòng)裝置，所述底盤驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)置在所述支架上，其輸出端連接所述底盤，所述支撐套管驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)置在所述底盤下方，其輸出端連接所述支撐套管的下端。
上述的大尺寸石英玻璃退火爐中，所述爐膛內(nèi)壁的加熱層包括有側(cè)壁加熱層和頂部加熱層。其中，所述側(cè)壁加熱層包括有若干片形狀彼此相同的纖維爐材，其圍成一圓柱體，且每片纖維爐材內(nèi)設(shè)置有“S”型排布的電爐絲；所述頂部加熱層為圓形纖維爐材，纖維爐材內(nèi)設(shè)置有“S”型排布的電爐絲。
上述的大尺寸石英玻璃退火爐中，所述底盤上設(shè)置的保溫層包括有圓柱狀的第一保溫層與第二保溫層，第二保溫層設(shè)置在第一保溫層上，其與第一保溫層同圓心且直徑小于第一保溫層；所述下加熱層也呈圓柱狀，其與第二保溫層同圓心且直徑小于第二保溫層；所述下加熱層為圓形纖維爐材，內(nèi)設(shè)置有“S”型排布的電爐絲。此外，所述爐體通過一爐座設(shè)置在所述支架上，所述爐座成圓柱狀，其外徑尺寸與爐體相同；其內(nèi)徑設(shè)置有兩個(gè)凸臺(tái)，所述第一凸臺(tái)的內(nèi)徑和厚度與所述下加熱層的外徑和厚度相同，所述第二凸臺(tái)的內(nèi)徑和厚度與所述第二保溫層的外徑和厚度相同。
上述的大尺寸石英玻璃退火爐中，所述支架邊緣沿其垂直方向設(shè)置有若干根導(dǎo)軸，所述底盤上設(shè)置有與所述導(dǎo)軸相對(duì)應(yīng)的穿孔，其通過穿孔穿設(shè)在所述導(dǎo)軸上；所述底盤驅(qū)動(dòng)裝置為一升降電機(jī)，其設(shè)置在支架后部，所述升降電機(jī)的輸出端驅(qū)動(dòng)若干根鏈條，所述鏈條分別通過設(shè)置在導(dǎo)軸頂端側(cè)面的齒輪變向，而連接在底盤上；所述支撐套管驅(qū)動(dòng)裝置為一減速電機(jī)，其輸出端通過一變向齒輪與支撐套管的下端連接。此外，所述支架上還設(shè)置行程開關(guān)，其輸出端與升降電機(jī)連接。
上述的大尺寸石英玻璃退火爐中，所述支撐套管為耐高溫套管，所述托盤為耐高溫板材。
上述的大尺寸石英玻璃退火爐中，所述爐膛內(nèi)設(shè)置有帶熱電偶的溫度探針。所述探針設(shè)置有至少四根，分布于爐膛頂部、底部及爐膛四周。
本實(shí)用新型由于采取以上設(shè)計(jì)，其具有優(yōu)點(diǎn)如下1、本實(shí)用新型填補(bǔ)了大尺寸石英玻璃退火爐的空白，可以對(duì)直徑100～500mm厚度10～100mm的大尺寸石英玻璃進(jìn)行退火，退火后可以保證石英玻璃應(yīng)力達(dá)到I～I(xiàn)I類，光學(xué)均勻性達(dá)到10-5～10-6。
2、本實(shí)用新型由于設(shè)置了行程開關(guān)，因此可以在底盤上升到預(yù)定位置時(shí)使其停下，避免了人工操作時(shí)產(chǎn)生的誤差，更減少了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。
3、本實(shí)用新型由于設(shè)置了支撐套管及托盤，且支撐套管被一減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，這樣在退火的時(shí)候，可以通過支撐套管帶動(dòng)托盤轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使托盤上的石英玻璃受熱更加均勻，有效提高了大尺寸石英玻璃的光學(xué)均勻性。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，其表示底盤升至頂部的狀態(tài)圖2為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，其表示底盤未上升的狀態(tài)圖3為本實(shí)用新型中“S”型排布的電爐絲示意圖具體實(shí)施方式
如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型提供了一種適用于大尺寸石英玻璃的退火爐，包括有支架1、爐體2以及驅(qū)動(dòng)裝置，爐體2設(shè)置在支架1上，其設(shè)計(jì)為圓柱狀，且內(nèi)部中空以形成一爐膛21，爐體2的內(nèi)壁設(shè)置一加熱層22，加熱層22外設(shè)置有爐襯23，爐襯23選用保溫棉或保溫磚砌設(shè)。一底盤3，其可沿支架1垂向移動(dòng)的設(shè)置在支架1上，并正對(duì)爐體2的下方，具體來講，支架1沿垂直方向設(shè)置有若干導(dǎo)軸11，在本實(shí)施例中導(dǎo)軸數(shù)量為4根，分別固定在支架1的四角，底盤3上設(shè)置有與導(dǎo)軸11相對(duì)應(yīng)的穿孔，其通過穿孔穿設(shè)在導(dǎo)軸11上；底盤3上還依次設(shè)置有保溫層31和下加熱層32；一支撐套管33，其穿過底盤3、保溫層31以及下加熱層32而設(shè)置在底盤3正中，支撐套管33上端設(shè)置一托盤34。
在本實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)裝置包括一底盤驅(qū)動(dòng)裝置和一支撐套管驅(qū)動(dòng)裝置，底盤驅(qū)動(dòng)裝置采用一升降電機(jī)(圖未示)，其設(shè)置在支架1的后部，升降電機(jī)的輸出端驅(qū)動(dòng)四根鏈條4，四根鏈條4分別通過設(shè)置在導(dǎo)軸11頂端側(cè)面的齒輪12變向，而連接在底盤3的四角，升降電機(jī)驅(qū)動(dòng)鏈條4，從而使鏈條4帶動(dòng)底盤3可以沿支架1垂向運(yùn)動(dòng)，又由于在支架1上設(shè)置有導(dǎo)軸11，導(dǎo)軸11對(duì)底盤3起到限位作用，保證了底盤3只能在導(dǎo)軸11上平穩(wěn)升降。所述支撐套管驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)置在底盤3底部的中心處下方，支撐套管驅(qū)動(dòng)裝置為一減速電機(jī)5，減速電機(jī)5的輸出端通過一變向齒輪51與支撐套管33的下端連接。減速電機(jī)5轉(zhuǎn)動(dòng)，其可以輸出比較慢的轉(zhuǎn)速，通過變向齒輪51的傳動(dòng)作用，可以實(shí)現(xiàn)支撐套管33的轉(zhuǎn)動(dòng)，而設(shè)置在支撐套管33上的托盤34也可以隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速一般控制在1～5圈/分鐘。
爐體2內(nèi)壁的加熱層22包括有側(cè)壁加熱層221和頂部加熱層222。在實(shí)際操作中，側(cè)壁加熱層221包括有四片形狀彼此相同的纖維爐材，其圍成一圓柱體構(gòu)成爐膛側(cè)壁，且每片纖維爐材內(nèi)嵌裝有“S”型排布的電爐絲6(如圖3所示)。頂部加熱層222為圓形纖維爐材，位于爐膛21的頂部，內(nèi)嵌裝有“S”型排布的電爐絲6。本實(shí)施例中，纖維爐材選用高級(jí)莫來石纖維制作，其集耐火以及保溫性能為一體，保溫性能好、散熱少。
底盤3上設(shè)置的保溫層31包括有圓柱狀的第一保溫層311與第二保溫層312，第二保溫層312設(shè)置在第一保溫層311上，其與第一保溫層311同圓心且直徑小于第一保溫層311；下加熱層32也成圓柱狀，其與第二保溫層312同圓心且直徑小于第二保溫層312；下加熱層32為圓形纖維爐材，內(nèi)嵌裝有“S”型排布的電爐絲6。通過第二保溫層312的直徑小于第一保溫層311、下加熱層32的直徑小于第二保溫層312的設(shè)計(jì)，使得底盤3上的保溫層31與下加熱層32形成“臺(tái)階”狀。而爐體2可以通過一爐座24設(shè)置在支架1上，爐座24呈圓柱狀，其外徑尺寸與爐體2相同；但其內(nèi)徑設(shè)置有兩個(gè)凸臺(tái)，第一凸臺(tái)241的內(nèi)徑和厚度與下加熱層32的外徑和厚度相同，第二凸臺(tái)242的內(nèi)徑與第二保溫層312的外徑和厚度相同，這樣爐座的內(nèi)徑也設(shè)計(jì)成“臺(tái)階”狀。
通過底盤3上保溫層31和下加熱層32“臺(tái)階”狀的設(shè)計(jì)，還有爐座內(nèi)徑“臺(tái)階”狀的設(shè)計(jì)，可以使得上述兩“臺(tái)階”剛好緊密的接合在一起，這樣使得爐膛21的熱量可以很好的密封在爐膛內(nèi)，而不會(huì)散發(fā)出去。此外，在支架1上還設(shè)置有一行程開關(guān)(圖未示)，行程開關(guān)的輸出端與升降電機(jī)連接，行程開關(guān)可以設(shè)置成底盤3上的保溫層31及下加熱層32剛好與爐座24內(nèi)的第一凸臺(tái)241及第二凸臺(tái)242緊密的接合在一起時(shí)，行程開關(guān)發(fā)出信號(hào)使升降電機(jī)停下。
上述的實(shí)施例中，為了使?fàn)t膛內(nèi)的溫度得到及時(shí)監(jiān)控，特別設(shè)置六根端部安裝有熱電偶的溫度探針7，其中一根設(shè)置在爐膛頂部中心，其從上方穿透頂部加熱層222并露出一小段距離，它主要測(cè)量爐膛頂部的溫度；另有四根以間隔90度的角度對(duì)稱設(shè)置在爐膛四周，其也是從上方穿透頂部加熱層222但露出比較長(zhǎng)的一段距離，它主要測(cè)量爐膛中部的溫度；最后一根設(shè)置在托盤34的下方中心處(圖未示)，它主要測(cè)量爐膛底部的溫度。
上述的支撐套管33和托盤34都應(yīng)該選擇耐高溫的材料，在本實(shí)施例中，支撐套管33由陶瓷制成，托盤34由碳化硅和石英玻璃板復(fù)合而成。
上述實(shí)施例中，爐膛的直徑可以在100～700mm高度可以100～700mm，因此保證其內(nèi)部放置直徑100～500mm厚度10～100mm的大尺寸石英玻璃。
本實(shí)用新型在使用的時(shí)候，首先將待退火的大尺寸石英玻璃放置在托盤34上，啟動(dòng)升降電機(jī)，通過鏈條4帶動(dòng)底盤3平穩(wěn)上升，當(dāng)?shù)妆P3上的保溫層31及下加熱層32剛好與爐座24內(nèi)的第一凸臺(tái)241及第二凸臺(tái)242緊密的接合在一起時(shí)，觸發(fā)行程開關(guān)，而使升降電機(jī)停止，此時(shí)，啟動(dòng)減速電機(jī)51，通過轉(zhuǎn)向輪51驅(qū)動(dòng)支撐套管33轉(zhuǎn)動(dòng)，支撐套管33帶動(dòng)托盤34轉(zhuǎn)動(dòng)，然后開始對(duì)爐膛21內(nèi)加熱，加熱到1000℃～1100℃以后，保持溫度不變，持續(xù)5～25天時(shí)間后以每分鐘0.1～5℃的速度降溫，直至溫度達(dá)到300℃～500℃，關(guān)閉電源，自然冷卻至室溫，完成大尺寸石英玻璃的退火。
采用本實(shí)用新型的技術(shù)方案后，可以保證待退火的大尺寸石英玻璃在該退火爐內(nèi)受熱更加均勻，能夠?qū)ζ溥M(jìn)行精密退火，退火后的大尺寸石英玻璃應(yīng)力達(dá)到I類，光學(xué)均勻性達(dá)到2×10-5。
權(quán)利要求1.一種大尺寸石英玻璃退火爐，包括有支架、爐體以及驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于所述爐體設(shè)置在所述支架上，其設(shè)計(jì)為圓柱狀，且內(nèi)部中空以形成一爐膛，所述爐膛的內(nèi)壁設(shè)置有加熱層，所述加熱層外設(shè)置有爐襯；一底盤，其可沿支架垂向移動(dòng)的設(shè)置在所述支架上，并正對(duì)所述爐體的下方，所述底盤上依次設(shè)置有保溫層和下加熱層；一支撐套管，其穿過所述底盤、保溫層以及下加熱層而設(shè)置在底盤正中，所述支撐套管上端設(shè)置一托盤；所述驅(qū)動(dòng)裝置包括一底盤驅(qū)動(dòng)裝置和一支撐套管驅(qū)動(dòng)裝置，所述底盤驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)置在所述支架上，其輸出端連接所述底盤，所述支撐套管驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)置在所述底盤下方，其輸出端連接所述支撐套管的下端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大尺寸石英玻璃退火爐，其特征在于所述爐膛內(nèi)壁的加熱層包括有側(cè)壁加熱層和頂部加熱層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大尺寸石英玻璃退火爐，其特征在于所述側(cè)壁加熱層包括有若干片形狀彼此相同的纖維爐材，其圍成一圓柱體，且每片纖維爐材內(nèi)設(shè)置有“S”型排布的電爐絲；所述頂部加熱層為圓形纖維爐材，纖維爐材內(nèi)設(shè)置有“S”型排布的電爐絲。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大尺寸石英玻璃退火爐，其特征在于所述底盤上設(shè)置的保溫層包括有圓柱狀的第一保溫層與第二保溫層，第二保溫層設(shè)置在第一保溫層上，其與第一保溫層同圓心且直徑小于第一保溫層；所述下加熱層也呈圓柱狀，其與第二保溫層同圓心且直徑小于第二保溫層；所述下加熱層為圓形纖維爐材，內(nèi)設(shè)置有“S”型排布的電爐絲。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的大尺寸石英玻璃退火爐，其特征在于所述爐體通過一爐座設(shè)置在所述支架上，所述爐座成圓柱狀，其外徑尺寸與爐體相同；其內(nèi)徑設(shè)置有兩個(gè)凸臺(tái)，所述第一凸臺(tái)的內(nèi)徑和厚度與所述下加熱層的外徑和厚度相同，所述第二凸臺(tái)的內(nèi)徑和厚度與所述第二保溫層的外徑和厚度相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的大尺寸石英玻璃退火爐，其特征在于所述支架邊緣沿其垂直方向設(shè)置有若干根導(dǎo)軸，所述底盤上設(shè)置有與所述導(dǎo)軸相對(duì)應(yīng)的穿孔，其通過穿孔穿設(shè)在所述導(dǎo)軸上；所述底盤驅(qū)動(dòng)裝置為一升降電機(jī)，其設(shè)置在支架后部，所述升降電機(jī)的輸出端驅(qū)動(dòng)若干根鏈條，所述鏈條分別通過設(shè)置在導(dǎo)軸頂端側(cè)面的齒輪變向，而連接在底盤上；所述支撐套管驅(qū)動(dòng)裝置為一減速電機(jī)，其輸出端通過一變向齒輪與支撐套管的下端連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的大尺寸石英玻璃退火爐，其特征在于所述支架上還設(shè)置行程開關(guān)，其輸出端與升降電機(jī)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的大尺寸石英玻璃退火爐，其特征在于所述支撐套管為耐高溫套管，所述托盤為耐高溫板材。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的大尺寸石英玻璃退火爐，其特征在于所述爐膛內(nèi)設(shè)置有帶熱電偶的溫度探針。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的大尺寸石英玻璃退火爐，其特征在于所述探針設(shè)置有至少四根，分布于爐膛頂部、底部及爐膛四周。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種大尺寸石英玻璃退火爐，包括有支架、爐體以及驅(qū)動(dòng)裝置，所述爐體設(shè)置在所述支架上，其設(shè)計(jì)為圓柱狀，且內(nèi)部中空以形成一爐膛，所述爐體的內(nèi)壁設(shè)置一加熱層，所述加熱層外設(shè)置有爐襯；一底盤，其可沿支架垂向移動(dòng)的設(shè)置在所述支架上，并正對(duì)所述爐體的下方，所述底盤上依次設(shè)置有保溫層和下加熱層；一支撐套管，其穿過所述底盤、保溫層以及下加熱層而設(shè)置在底盤正中，所述支撐套管上端設(shè)置一托盤。本實(shí)用新型填補(bǔ)了大尺寸石英玻璃退火爐沒有的空白，其可以對(duì)直徑100～500mm厚度10～100mm的大尺寸石英玻璃進(jìn)行退火，退火后可以保證石英玻璃應(yīng)力達(dá)到I～I(xiàn)I類，光學(xué)均勻性達(dá)到10
文檔編號(hào)C03B25/00GK2744681SQ20042011814
公開日2005年12月7日 申請(qǐng)日期2004年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月23日
發(fā)明者王玉芬, 隋梅, 向在奎, 鐘海, 饒傳東, 顧真安 申請(qǐng)人:中國(guó)建筑材料科學(xué)研究院