专利名称：大尺寸石英玻璃退火炉的制作方法
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。
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。
权利要求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。
专利摘要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
文档编号C03B25/00GK2744681SQ20042011814
公开日2005年12月7日 申请日期2004年11月23日 优先权日2004年11月23日
发明者王玉芬, 隋梅, 向在奎, 钟海, 饶传东, 顾真安 申请人:中国建筑材料科学研究院