多功能石英玻璃连熔炉的制作方法

本实用新型涉及一种石英技术，尤其是一种石英熔炉技术，具体地说是一种多功能石英玻璃连熔炉。

背景技术：

众所周知，决定石英管质量的一个重要因素就是石英管的偏壁度，如出现偏壁将直接影响石英管的品质。现有连熔炉的芯杆都是悬挂在炉盖上，芯杆长度一般大于1.5米，利用炉盖四周的螺丝的松紧来调整管材的偏壁度。在钨锅内有超过2200度的高温，芯杆的钨钼材料有热膨胀系数会因高温变形，加上石英砂熔液向下流动造成的不稳定性，会引起芯杆晃动，极易产生管材的偏壁。因此，如何克服管材偏壁问题成为石英管生产中亟待解决的技术问题。

此外，目前国内用于石英玻璃管生产的各种类型的电加热连熔炉均采用坩埚固定式，坩埚周边钨材料制作的发热体，其共同点是发热体的任一横截面都相等，这表明在生产过程中发热体发出的热量在纵向分布是基本一定的，无法调节坩埚的纵向温度。石英玻璃管的生产在坩埚内及坩埚出口成型过程为：预热区—熔融区—排气区—成型区。由于生产不同规格品种石英管棒对全过程的温度指标要求不同，特别是对成型区温度的要求更高。改变发热体功率将会改变预热区、熔融区、排气区及成型区的温度，从而打破坩埚内各区的热平衡，导致产品质量下降。在停产降温前，由于石英玻璃与坩埚在不同的温度段其膨胀系数差异很大，需要加温将坩埚上部的石英玻璃熔化脱离坩埚，以确保在降温时坩埚无损。目前采取的方法是提高功率，同时持续相当长的时间才能完成。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有的连熔炉在管材成型过程中会出现因芯棒间隙偏置而造成管壁厚薄不一致而影响产品质量及无法实现管材尺寸在线调节的问题，设计一种既能通过调节芯杆位置实现壁厚调节的高精度控制管材偏壁，又能通过调节坩埚的高度实现管径调节的多功能石英玻璃连熔炉。

本实用新型的技术方案是：

一种多功能石英玻璃连熔炉,它包括坩埚1、炉体2、加热器3、芯杆4和成型模具5，坩埚1安装在炉体2中，加热器3包裹在坩埚1的外圈并使坩埚1从上至下的温度呈梯级分布，芯杆4的下端穿过炉盖6伸入坩埚1中并与安装在坩埚1下端的成型模具5相对，芯杆4为空心结构，其上端与控气装置7相连通以便向坩埚内输送保护气体，其特征所述的炉盖6的正中开有一通孔，该通孔中安装有坩埚升降座20，坩埚1的上端支承在坩埚升降座20上，坩埚升降座20通过安装在炉盖6上的至少三组丝杆螺母结构21实现其在通孔中的高度方向的调节和定位，进而调节芯杆底部与成型模具之间的距离，实现石英管棒（10）管径的调节；坩埚升降座20的上部安装有十字型调偏装置8，所述芯杆4伸出炉盖6上的一端安装在一个十字型调偏装置（8）中，芯杆4在十字型调偏装置（8）的控制下能在水平面进行X、Y方向的调整，从而实现管材偏壁的调整。

所述芯杆4位于坩埚1内部的一端套装在芯杆支架9上，芯杆支架9固定安装在坩埚1内壁上，以进一步防止芯杆4在坩埚内摆动而影响成型石英管棒10的壁厚。

所述芯杆支架9呈方向盘结构，它通过3至6个支架与中心支架相连。

所述芯杆4的长度为2-2.8米之间。

所述十字型调偏装置8为X、Y工作方向可调工作台结构。

所述十字型调偏装置8包括十字型芯杆移动架801、X向导轨副802和Y向导轨副803，十字型芯杆移动架801的中心套装在芯杆4上，十字型芯杆移动架801的X向连杆的两端分别与对应的Y向导轨副803相连，Y向导轨副803与X向导轨副802固定相连并在X向导轨副的带动下沿X向移动，位于X向连杆808一端的一个X向导轨副802与X向丝杆螺母804固定相连，X向丝杆螺母804旋装在X向驱动丝杆上，X向驱动丝杆通过联轴器805与驱动装置的输出轴相连，所述的驱动装置为手动或电动驱动装置，当采用电动驱动装置时还需要通过一个减速器806与驱动电机807相连，驱动电机807的输出轴经减速器减速后通过联轴器传递到X向驱动丝杆上，X向驱动丝杆驱动X向导轨副802沿X向移动，X向导轨副802带动Y向导轨副803同步移动，Y向导轨副803带动芯杆移动架801沿X向移动，芯杆移动架801推动芯杆4作小于5毫米的X向移动；Y向移动时，Y向驱动装置驱动芯杆移动架801沿Y向导轨副803移动，此时，X向导轨副802保持不动。

所述的十字型调偏装置8为由步进电机控制的电动丝杆螺母机构，步进电机受控于石英棒材壁厚检测装置。

所述的坩埚1的下部设有辅助加热器15，以便更好地调节成型区的温度，该辅助加热器15与辅助电极14电气连接。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的平移系统与坩埚及芯杆的配合方式为间隙配合，芯杆可全方位调整。

本实用新型解决了因投料或电压不稳定造成偏壁及石英熔液流动导致的芯杆晃动，形成管材偏壁。

本实用新型的坩锅内部支架能有效约束成型器与料台边缘的间隙使管材周向壁厚一致。

本实用新型通过设计芯杆上部平移装置和下部固定装置可以实现成型器与芯杆的精确定位，从而使出料均匀，解决由于石英熔液流动及高温变形带来芯杆及成型器不稳定或晃动而产生管壁偏壁现象，使成型后石英管壁厚均匀，从而提高管壁的精度。所述芯杆平移装置和固定装置还能够使成型器与料台之间的间隙均匀，从而解决了石英管的偏壁问题，使石英管管壁厚度一样，提高了石英管生产的。

本实用新型结构简单，制造、调整方便，还可以实现全自动智能反馈式调整。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的芯杆支架的俯视结构示意图。

图3是本实用新型的十字型调偏装置中X向调偏结构示意图。

图中：11为加料口，12为主电极，13为炉体支座，14为辅助电极，15为辅助加热圈，16为排尘口，17为水套，18为高温砖，19为保温沙。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1-3所示。

一种多功能石英玻璃连熔炉, 它包括坩埚1、炉体2、加热器3、芯杆4和成型模具5，芯杆4的长度一般在2-2.8米之间，如图1所示，坩埚1安装在炉体2中，加热器3由主电极供电并包裹在坩埚1的外圈并使坩埚1从上至下的温度呈梯级分布（预热区—熔融区—排气区—成型区温度各不相同），芯杆4的下端穿过炉盖6伸入坩埚1中并与安装在坩埚1下端的成型模具5相对，芯杆4为空心结构，其上端与控气装置7相连通以便向坩埚内输送保护气体，所述的炉盖6的正中开有一通孔，该通孔中安装有坩埚升降座20，坩埚1的上端支承在坩埚升降座20上，坩埚升降座20通过安装在炉盖6上的至少三组丝杆螺母结构21实现其在通孔中的高度方向的调节和定位，进而调节芯杆底部与成型模具之间的距离，实现石英管棒10管径的调节。为了保证成型区的温度可调，还可在坩埚1的下部设有辅助加热器15，以便更好地调节成型区的温度，该辅助加热器15与辅助电极14电气连接。十字型调偏装置8安装在坩埚升降座20的上部，所述芯杆4伸出炉盖6上的一端安装在一个十字型调偏装置8中，芯杆4在十字型调偏装置8的控制下能在水平面进行X、Y方向的调整，从而实现管材偏壁的调整。为了进一步防止芯杆4在坩埚内腔摆动，具体实施时还可在芯杆4位于坩埚1内部的一端套装一个芯杆支架9，芯杆支架9呈方向盘结构，它通过3至6个支架与中心支架相连，如图2所示，芯杆支架9固定安装在坩埚1内壁上，以进一步防止芯杆4在坩埚内摆动而影响成型石英管棒10的壁厚。

具体实施时，用于调整芯杆上端位置的十字型调偏装置8可直接采用市售X、Y方向可调工作台，也可采用图3所示的结构，图3为X向调偏结构示意图，Y向未示出。如图3所示，所述十字型调偏装置8包括十字型芯杆移动架801、X向导轨副802和Y向导轨副803，十字型芯杆移动架801的中心套装在芯杆4上，十字型芯杆移动架801的X向连杆的两端分别与对应的Y向导轨副803相连，Y向导轨副803与X向导轨副802固定相连并在X向导轨副的带动下沿X向移动，位于X向连杆808一端的一个X向导轨副802与X向丝杆螺母804固定相连，X向丝杆螺母804旋装在X向驱动丝杆上，X向驱动丝杆通过联轴器805与驱动装置的输出轴相连，所述的驱动装置为手动或电动驱动装置，当采用电动驱动装置时还需要通过一个减速器806与驱动电机807相连，驱动电机807的输出轴经减速器减速后通过联轴器传递到X向驱动丝杆上，X向驱动丝杆驱动X向导轨副802沿X向移动，X向导轨副802带动Y向导轨副803同步移动，Y向导轨副803带动芯杆移动架801沿X向移动，芯杆移动架801推动芯杆4作小于5毫米的X向移动；Y向移动时，Y向驱动装置驱动芯杆移动架801沿Y向导轨副803移动，此时，X向导轨副802保持不动。

具体实施时，所有滑块可采用手动丝杆螺母驱动，也可采用电动驱动，即由步进电机控制电动丝杆螺母机构驱动，采用步进电机驱动可实现壁厚调整的自动化，步进电机受控于石英棒材壁厚检测装置并通过闭环控制实现实时调整。

在实际生产时，石英熔液往下流动会影响芯杆4的稳定性，另外，芯杆4在高温下强度会下降变软，加剧了芯杆4的不稳定性，很容易引起出料口料缝的变化，即容易产生壁厚不均匀的现象，因此本实施例中采用了增设芯杆固定装置将芯杆支架9的边缘固定于坩埚1的内壁上，间接增加芯杆4的固定面积，以增加芯杆4的稳定性，芯杆支架9与芯杆4之间为点接触，在正常生产出现偏壁时，上面的十字型调偏装置8调整时，下面芯杆支架9即起到稳定作用，又起到杠杆原理作用。芯杆4不容易产生晃动偏离，也就不容易使料缝发生变化，生产的石英管就很少偏壁。经过大量生产实践发现，使用十字型调偏装置8使芯杆平移加芯杆支架9固定的连熔炉所生产的石英管，其壁厚精度能达到可控状态，大幅度提高管材的合格率。

同样地，如果需要调节成型管材的尺寸，可以通过调节丝杆螺母结构21来调节坩埚的高度，同时通过控制辅助电极的通电电流实现辅助加热功率的调节，得到不同尺寸的石英管材。

本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。