專利名稱：：爐子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型涉及一種爐子，尤其涉及一種加熱并軟化玻璃管、棒、管套棒或玻璃纖維陣列進(jìn)一步拉細(xì)的拉絲機(jī)的爐子。技術(shù)背景目前，玻璃管、玻璃棒、玻璃管內(nèi)套上玻璃棒以及有規(guī)則的玻璃纖維陣列(為了敘述方便，姑且簡(jiǎn)稱被拉玻璃品)通過加熱爐加熱到軟化點(diǎn)溫度以上某一溫度范圍實(shí)施拉細(xì)，在許多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。如將尺寸精度不高的厚壁玻璃管拉制成高精度的光纖連接器件，將玻璃棒、玻璃管內(nèi)套上玻璃棒以及有規(guī)則的玻璃纖維陣列拉細(xì)，制作微通道板、纖維光學(xué)面板、光纖傳像束以及X-射線準(zhǔn)直或聚焦器件等等，所有這些，均需要嚴(yán)格控制所拉產(chǎn)品的尺寸精度，例如，制作6微米及其以下孔徑的微通道板，其單絲的直徑和六角復(fù)絲的對(duì)邊距的精度在31微米，才能保證產(chǎn)品的最終質(zhì)量。為了保證所拉產(chǎn)品的尺寸精度，必須精確控制送料速度、牽引拉制速度和爐溫控制精度，而爐溫控制精度不僅與電路控制機(jī)構(gòu)相關(guān)聯(lián)，更重要的是設(shè)計(jì)爐體結(jié)構(gòu)必須充分考慮拉絲機(jī)及其使用的玻璃管、玻璃棒、玻璃管套棒或者玻璃纖維陣列的熱物理性能，科學(xué)合理地設(shè)計(jì)這種特定用途的爐子，確保玻璃軟化、成形和固化階段爐溫分布合理與穩(wěn)定，是拉制高精度產(chǎn)品的必要條件?？紤]到將一定長(zhǎng)度的玻璃管、玻璃棒、玻璃管套棒或者玻璃纖維陣列通過送料機(jī)構(gòu)緩緩送至爐子內(nèi)，爐子必須提供一個(gè)穩(wěn)定的溫度分布區(qū)域，確保整個(gè)進(jìn)入爐體內(nèi)的被拉玻璃品至少在軟化區(qū)整個(gè)截面溫度分布盡可能均勻，縱向溫度分布穩(wěn)定，本爐子不同于石英玻璃拉光纖的石墨爐子，也不同于普通玻璃纖維的拉絲爐，而是將軟化點(diǎn)低于IOO(TC的待拉玻璃品進(jìn)一步拉細(xì)的爐子。傳統(tǒng)的爐體設(shè)計(jì)采用在爐膽外壁螺旋狀的均勻排列電爐絲，將入、出口口徑盡可能縮小，以減少爐內(nèi)熱量的散失，但在爐體的高度等尺寸受限的加熱空間，特別是一旦拉絲溫度不夠或過高，調(diào)整溫度以使溫度合適的過程中，往往花費(fèi)很多時(shí)間和精力尚不能達(dá)到比較好的效果。申請(qǐng)人曾經(jīng)使用送料速度、拉制速度控制精度極高的拉絲機(jī)，采用上述爐子，有時(shí)將一根管、棒拉完，一直沒有找到合適的溫度控制點(diǎn)，所得到的產(chǎn)品尺寸沿長(zhǎng)度方向的分布呈波浪形起伏。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是，克服上述傳統(tǒng)爐子的缺陷，提供一種能夠滿足拉制高精度產(chǎn)品的爐子。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所描述的爐子包括主爐和輔爐，主爐由爐蓋、爐膽蓋、外金屬爐體、保溫材料、內(nèi)爐膽及其內(nèi)部的電爐絲、爐膽底板及上下端的入、出口等組成。所述主爐的內(nèi)爐膽構(gòu)成爐腔，其高度與內(nèi)徑的比值在1:21:1之間；主爐的內(nèi)爐膽的內(nèi)、外徑的中心圓周上均勻分布有兩端通透的圓孔，圓孔的數(shù)量主要取決于爐膽的內(nèi)徑、加熱功率、爐內(nèi)溫度分布及其精度要求，其范圍設(shè)定在1836個(gè)；而圓孔的直徑比電爐絲的螺旋外徑大0.51.0mm，相鄰兩圓孔及其之間部分凹陷于爐膽的端面，凹陷的深度在電爐絲的螺旋外徑的l.53.0倍之間，兩端面的凹陷部分均通過通道相連。為穩(wěn)定爐內(nèi)溫度，防止熱氣流的過度散發(fā)，根據(jù)熱氣流的特性，將所述爐膽蓋置于爐腔的一側(cè)的軸截面設(shè)計(jì)為倒錐形，錐角在120"150"范圍。所述主爐的入口由爐口圈和密封圈組成，爐口圈呈圓筒形，上端開口，下端的中心開有圓圈，其直徑比待拉玻璃外徑大23mm;密封圈中空部分的尺寸與玻璃軸截面相當(dāng)，兩者緊密配合，但以保持玻璃能順利上下移動(dòng)為佳。在主爐的下面，還有一個(gè)與之通過螺釘固連成一體的輔爐，其組成從外到內(nèi)依次為外金屬爐體、保溫材料和內(nèi)爐膽，考慮到輔爐配合主爐維持玻璃軟化、成形和固化所需溫度的縱向分布和軸向分布的穩(wěn)定性，由爐膽構(gòu)成的爐腔的高度與直徑比設(shè)置在3:42:1之間；為防止玻璃碎片散落在輔爐底角，在輔爐的出口上部安裝有由金屬材料制作的外徑稍小于爐膽內(nèi)徑的漏料圈，其鏤空部分軸截面為倒梯形，下端內(nèi)徑與輔爐的出口直徑相等；輔爐爐腔的內(nèi)徑小于主爐內(nèi)徑，大于主爐出口直徑的1.5倍，而且輔爐出口和漏料圈下端內(nèi)徑小于主爐的出口的直徑，但以確保拉絲剛開始時(shí)的料頭能順利通過出口為限度。上述主、輔爐的入、出口的中心與它們的內(nèi)爐膽的中心在一條與水平面垂直的直線上。本實(shí)甩新型的有益效果體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面(1)本實(shí)用新型爐子的主爐的特定電爐絲的排列、爐腔和爐口的尺寸的設(shè)計(jì)以及爐膽蓋內(nèi)側(cè)的倒錐形的設(shè)計(jì)，為確保爐子徑向溫度的穩(wěn)定性提供了保障；確保尺寸較大的被拉玻璃品在緩緩進(jìn)入爐體內(nèi)的一定時(shí)間后，材料內(nèi)外溫度分布盡可能一致，也為溫度沿上下分布穩(wěn)定提供了主要技術(shù)手段。(2)本實(shí)用新型通過在主爐下面固連同軸的輔爐，防止冷空氣直接進(jìn)入主爐的爐體內(nèi)，起到了緩沖效果，以維持主爐溫度沿上下分布的穩(wěn)定性。(3)本實(shí)用新型通過主、輔爐的配合以及各爐口、腔體的優(yōu)化設(shè)計(jì)，確保玻璃在該溫度場(chǎng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)加熱、軟化、固化并通過送料機(jī)構(gòu)和拉制機(jī)構(gòu)的精確控制，最終能夠達(dá)到高精度尺寸的技術(shù)要求。圖1是本實(shí)用新型爐子主體結(jié)構(gòu)組成示意圖。圖2a是主爐內(nèi)爐膽俯視圖。圖2b為圖2a所示主爐內(nèi)爐膽沿A-A線展開的剖視圖一部分。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。圖1中，主爐由中心有作為主爐入口的爐蓋1、中間有與爐蓋1同樣尺寸開口的爐膽蓋2、外爐體3、保溫材料4、內(nèi)爐膽5和中間有開口(直徑與外爐體底部中心直徑相等，共同構(gòu)成主爐的出口)的爐膽底板6組成，其中爐蓋l、外爐體2采用不銹鋼材料(如1Crl8Ni9Ti)或硬質(zhì)鋁(如LY12)制作，爐膽蓋2和爐膽底板6用莫來石材料制作，保溫材料4可以選擇石英保溫棉，而內(nèi)爐膽選用碳化硅材料。對(duì)于設(shè)計(jì)被拉玻璃品外徑在3640mm的爐子而言，主爐爐腔由內(nèi)爐膽5的內(nèi)側(cè)面、爐膽蓋2的內(nèi)側(cè)及爐膽底板6構(gòu)成，其高度設(shè)計(jì)為90mm，直徑為120mm，高度與直徑的比值為3:4;爐膽蓋2置于爐腔的一側(cè)的軸截面設(shè)計(jì)為倒錐形，截面輪廓線19與水平面構(gòu)成錐角，在本實(shí)施例中為135"。主爐的入口由爐口圈14和密封圈18組成，爐口圈呈圓筒形，采用不銹鋼材料(如1Crl8Ni9Ti)，上端開口，下端的中心開有圓圈15，其直徑比待拉玻璃外徑大23mm;密封圈可用聚四氟乙烯材料，其中空部分17的尺寸與玻璃軸截面相當(dāng)，兩者緊密配合，但以保持玻璃能順利上下移動(dòng)為佳。爐膽底板6與外爐體3延伸到主爐底部的部分共同構(gòu)成主爐底，兩者中心開有相同直徑的圓孔，構(gòu)成主爐出口13，直徑取4056mm，優(yōu)選50mm。圖2a為主爐內(nèi)爐膽5的俯視圖，具體到本實(shí)施例，圓筒狀的內(nèi)爐膽的外徑為160mm,內(nèi)徑為120咖，在140ran圓周上，均勻分布24個(gè)在兩個(gè)端面貫通圓孔20，對(duì)于螺旋外徑為10mm的電爐絲7(見圖1)，圓孔20的直徑設(shè)計(jì)為llmra，圖2b為圖2a沿A-A線展開的剖面圖一部分，相鄰兩圓孔之間凹陷于爐膽的斷面21，凹陷底面22與端面21的高度差構(gòu)成凹陷深度，本實(shí)施為20mm，兩端面的凹陷部分均通過通道相連。介于內(nèi)爐膽和外爐體之間的保溫層4的厚度在此實(shí)施例中可選取2530mm，外爐體3的厚度取5~10mm。在圖1中，主爐通過螺釘16與輔爐固連，輔爐從外到內(nèi)依次為外爐體8、保溫材料9和內(nèi)爐膽10，所用的材料與主爐的材料相同，只是尺寸不同。在本實(shí)施例中，設(shè)計(jì)輔爐爐腔高度為81mm,直徑為90mm，高度直徑比為9:10;外爐體8延伸到底部，在其中心由一幵口12構(gòu)成輔爐出口的一部分；在輔爐底部爐內(nèi)側(cè)，安裝一個(gè)外形為柱體中間鏤空的了漏料圈11，可采用硬質(zhì)鋁(如LY12)制作，其鏤空部分的軸截面為倒梯形，漏料圈11下端出口的直徑與外爐體8延伸到底部的中心出口12相等，共同構(gòu)成輔爐的出口。出口12的直徑設(shè)定在3850mm，優(yōu)選43mm,漏料圈外徑為88mm，高度為20mm，設(shè)計(jì)時(shí)，確保輔爐的爐腔、漏料圈11和出口12的中心線與主爐爐腔及其入、出口的中心線在一條與水平面垂直的直線上。對(duì)于不同截面尺寸的被拉玻璃制品，所述拉絲爐的結(jié)構(gòu)、形狀和材料類似，只是尺寸作相應(yīng)變化?，F(xiàn)分別就不同截面尺寸的被拉玻璃制品的爐子各相關(guān)尺寸列入下表。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權(quán)利要求1.一種爐子，用于加熱并軟化玻璃管、棒、管套棒或玻璃纖維陣列，使之與拉絲機(jī)配合進(jìn)一步拉細(xì)，包括帶有加熱裝置的主爐，其特征在于還有一個(gè)與主爐通過螺釘固連的輔爐，主、輔爐均由圓筒形的外爐套、保溫材料和內(nèi)爐膽組成，主爐的上端由爐膽蓋、爐蓋、爐口圈和密封圈組成，其下端是中間有一出口的爐膽底板，輔爐的底端則是由外爐體材料延伸并在中間開有出口，主、輔爐的入、出口的中心與其內(nèi)爐膽的中心在一條與水平面垂直的直線上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的爐子，其特征在于所述主爐的內(nèi)爐膽構(gòu)成爐腔，其高度與直徑的比值在1:2~1:1之間。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的爐子，其特征在于在所述主爐的內(nèi)爐膽的內(nèi)、外徑的中心圓周上均勻分布有兩端通透的圓孔，圓孔的直徑比電爐絲的蟝旋外徑大0.51.0mm，相鄰兩圓孔及其之間部分凹陷于爐膽的端面，凹陷的深度在電爐絲的螺旋外徑的1.5~3.0倍之間，兩端面的凹陷部分均通過通道相連。圓孔的數(shù)量可以根據(jù)爐膽的內(nèi)徑、加熱功率、爐內(nèi)溫度分布及其精度要求來確定，其范圍設(shè)定在1836個(gè)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的爐子，其特征在于所述爐膽蓋置于爐腔的一側(cè)的軸截面設(shè)計(jì)為倒錐形，錐角在120°~150°范圍。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的爐子，其特征在于所述主爐的入口由爐口圈和密封圈組成，爐口圈呈圓筒形，上端開口，下端的中心開有圓圏，其直徑比待拉玻璃外徑大2~3mm;密封圈中空部分的尺寸與玻璃軸截面相當(dāng)，兩者緊密配合，但以保持玻璃能順利上下移動(dòng)為佳。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的爐子，其特征在于所述輔爐由爐膽構(gòu)成的爐腔的高度與直徑比在3:42:1之間。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的爐子，其特征在于所述輔爐的出口上部安裝有由金屬材料制作的外徑稍小于爐膽內(nèi)徑的漏料圏，其鏤空部分的軸截面為倒錐形，下端內(nèi)徑與輔爐的出口直徑相等。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的爐子，其特征在于所述輔爐爐腔的內(nèi)徑小于主爐內(nèi)徑，大于主爐出口直徑的1.5倍。9.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的爐子，其特征在于所述輔爐出口和漏料圈下端內(nèi)徑小于主爐的出口的直徑，但以確保拉絲剛開始時(shí)的料頭能順利通過出口為限度。專利摘要本實(shí)用新型公開了一種加熱并軟化玻璃管、棒、管套棒或玻璃纖維陣列進(jìn)一步拉細(xì)的拉絲機(jī)的爐子，包括主爐和輔爐，所述主爐的加熱爐膽內(nèi)均勻排布有電爐絲，輔爐通過螺釘與主爐固連，并由外套、保溫材料和內(nèi)爐膽組成，輔爐的出口上端安裝有漏料圈，主、輔爐的內(nèi)爐腔以及它們的入、出口的軸線均在同一條與水平面垂直的中心線上，其尺寸可以根據(jù)具體情況設(shè)定。這種結(jié)構(gòu)的爐子，可使主爐溫度分布均勻、穩(wěn)定，而且在主、輔爐的共同作用下，所拉玻璃制品經(jīng)過緩沖區(qū)，有利于控制產(chǎn)品尺寸。文檔編號(hào)C03B37/08GK201095617SQ200720147759公開日2008年8月6日申請(qǐng)日期2007年4月27日優(yōu)先權(quán)日2007年4月27日發(fā)明者周建勛,崔開源,張旺其,張智勇,張?jiān)婗H,松胡,蘇德坦,蔡可義,勝阮,黃海洋申請(qǐng)人:北方夜視技術(shù)股份有限公司