一种立式热顶成型石英管制砣机

1.本发明涉及机械设备技术领域，尤其涉及一种立式热顶成型石英管制砣机。


背景技术：

2.石英玻璃是由各种纯净的天然石英(如水晶、石英砂等)熔化制成，有其他材料所没有的独特综合性能，其具有特殊的光谱透过性能，热膨胀系数低，是普通玻璃的1/10
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1/20、耐高温、耐激光损伤、耐射线辐照、耐化学腐蚀，线膨胀系数极小，有很好的抗热震性。
3.石英玻璃厚壁管是用来二次加热拉制成品管材的管坯，在光纤外皮管和半导体用大口径管制造中用途广泛。现有的石英制砣机，生产的石英砣多数为实心的，这就为后续的石英玻璃管的生产加工带来了很大的麻烦，原材料浪费严重，而且加工成本高。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明的目的在于提供一种立式热顶成型石英管制砣机，通过在传统立式石英制砣机的基础上，在靶托中轴线上增设一顶杆的方式，可生产出一种空心的石英砣，为后续的石英玻璃管的生产提供便利条件。
5.本发明采用的技术方案如下：
6.本发明所提出的一种立式热顶成型石英管制砣机，包括熔炉、空心石英砣、靶托、顶杆、制砣机立柱、靶托夹持底座、顶杆夹持底座、靶托升降机构、顶杆升降机构、内齿圈、靶托平移平台、靶托平移滑道、顶杆平移平台和顶杆平移滑道；
7.所述靶托升降机构设置在制砣机立柱内侧的上部区域；所述顶杆升降机构设置在制砣机立柱内侧的下部区域且与靶托升降机构对应；所述顶杆底端与顶杆夹持底座垂直固连；所述顶杆夹持底座的底部与顶杆平移平台固连，所述顶杆升降机构内端表面的前后两侧对称设置有顶杆平移滑道，所述顶杆夹持底座通过顶杆平移平台与顶杆平移滑道滑动连接；
8.所述顶杆上部垂直穿过靶托升降机构的内端面并向上延伸至空心石英砣内部，所述空心石英砣设置在熔炉内部；所述靶托升降机构内端表面的前后两侧对称设置有靶托平移滑道，所述靶托平移平台设置在顶杆圆周外侧并与靶托平移滑道滑动连接；
9.所述顶杆圆周外侧设置有轮齿；所述靶托套装在顶杆的上部区域；所述靶托顶端抵在空心石英砣底部；所述靶托底端与靶托平移平台内圈之间依次设置有靶托夹持底座和内齿圈；所述内齿圈套装在顶杆外侧并与顶杆的轮齿啮合；所述靶托夹持底座套装在顶杆外侧，且其上端与靶托底端固连，下端与内齿圈固连。
10.进一步的，所述靶托升降机构包括靶托升降平台丝杆和靶托升降平台；所述靶托升降平台丝杆纵向设置在制砣机立柱内侧的上部区域，且其两端与制砣机立柱转动连接；所述靶托升降平台外侧与靶托升降平台丝杆滑动连接；所述靶托升降平台内端表面设置有长条孔，所述长条孔上部的前后两侧对称设置靶托平移滑道。
11.进一步的，所述顶杆升降平台包括顶杆升降平台丝杆和顶杆升降平台；所述顶杆
升降平台丝杆纵向设置在制砣机立柱内侧的下部区域并与靶托升降平台丝杆位置对应，且其两端与制砣机立柱转动连接；所述顶杆升降平台外侧与顶杆升降平台丝杆滑动连接，且所述顶杆升降平台与靶托升降平台位置对应；所述顶杆升降平台内端表面设置有靶托升降平台对应的长条孔，所述长条孔上部的前后两侧对称设置顶杆平移滑道。
12.进一步的，所述靶托平移平台为空心柱体，其内部设有向心推力轴承，所述向心推力轴承用于托举内齿圈和靶托夹持底座，便于实现旋转动作；所述内齿圈相对于靶托平移平台的径向方向通过自润滑轴承固定。
13.进一步的，所述顶杆主体是由金属制成的圆柱体，且其上端为石墨顶头。
14.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
15.1、本发明设计了一种立式热顶成型石英管制砣机，可用来生产空心的石英砣，为后续的石英玻璃管的生产提供便利条件。
16.2、本发明在现有立式石英玻璃制坨机立柱上设置了靶托升降平台。在制砣过程中靶托升降平台主动缓慢下移带动靶托下移；靶托平移平台主动左右平移带动靶托左右平移；顶杆主动旋转带动靶托旋转，实现石英玻璃制坨工艺过程。
17.3、本发明在现有立式石英玻璃制砣上增设了顶杆，顶杆的上端为石墨顶头，在制坨过程中始终位于熔炉内部，位于石英砣的中心，因此可熔制出空心的石英砣；顶杆的中部及下部为金属的圆柱杆。顶杆的底部与旋转电机相连接，顶杆的中部加工有轮齿，可带动靶托一同旋转。
18.4、本发明在现有立式石英玻璃制坨机立柱上设置了顶杆升降平台。在制砣过程完成后，顶杆升降平台下移带动顶杆下移，将顶杆从石英玻璃砣中抽出，完成空心石英玻璃砣的制作过程。
附图说明
19.图1是本发明整体结构示意图；
20.图2是图1中靶托升降平台与靶托平移平台连接的结构示意图；
21.图3是图1中的局部剖面结构示意图；
22.图4是图3中内齿圈与顶杆连接的结构示意图。
23.其中，附图标记：1
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熔炉；2
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空心石英砣；3
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靶托；4
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靶托升降平台丝杠；5
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靶托夹持底座；6
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靶托平移平台；7
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靶托升降平台；8
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顶杆；9
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顶杆夹持底座；10
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顶杆升降平台；11
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顶杆升降平台丝杠；12
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制坨机立柱；13
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内齿圈；14
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自润滑轴承；15
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向心推力轴承；16
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靶托平移滑道；17
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长条孔；18
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顶杆平移滑道；19
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顶杆平移平台。
具体实施方式
24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了
便于描述本发明和简化描述，而不是指装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。
26.参见附图1至4，给出了本发明所提出的一种立式热顶成型石英管制砣机的一个实施例的具体结构，所述制砣机包括熔炉1、空心石英砣2、靶托3、靶托夹持底座5、靶托平移平台6、顶杆8、顶杆夹持底座9、制砣机立柱12、内齿圈13、靶托升降机构、顶杆升降机构、靶托平移滑道16、顶杆平移滑道18和顶杆平移平台19。所述靶托升降机构设置在制砣机立柱12内侧的上部区域；所述顶杆升降机构设置在制砣机立柱12内侧的下部区域且与靶托升降机构对应。
27.其中，所述靶托升降机构包括靶托升降平台丝杆4和靶托升降平台7；所述靶托升降平台丝杆4纵向设置在制砣机立柱12内侧的上部区域，且其两端与制砣机立柱12转动连接；所述靶托升降平台7外侧分别与靶托升降平台丝杆4和制砣机立柱12滑动连接；所述靶托升降平台7内端表面设置有长条孔17，所述长条孔17为顶杆8的左右平移预留平移活动空间；所述长条孔17上部的前后两侧对称设置靶托平移滑道16。所述靶托升降平台丝杠4旋转，可带动靶托升降平台7沿制砣机立柱12的上下方向平移。
28.所述顶杆升降平台包括顶杆升降平台10和顶杆升降平台丝杆11；所述顶杆升降平台丝杆11纵向设置在制砣机立柱12内侧的下部区域并与靶托升降平台丝杆4位置对应，且其两端与制砣机立柱12转动连接；所述顶杆升降平台10外侧分别与顶杆升降平台丝杆11和制砣机立柱12滑动连接，且所述顶杆升降平台10与靶托升降平台7的位置对应；所述顶杆升降平台10内端表面设置有靶托升降平台7对应的长条孔，所述长条孔上部的前后两侧对称设置顶杆平移滑道18。所述顶杆升降平台丝杠11旋转，可带动顶杆升降平台10沿制砣机立柱12的上下方向平移。
29.所述顶杆8主体是由金属制成的圆柱体，且其上端为石墨顶头；所述顶杆8底端与顶杆夹持底座9垂直固连；所述顶杆夹持底座9的底部与顶杆平移平台19上表面固连，所述顶杆升降平台10内端表面长条孔上方的前后两侧对称设置有顶杆平移滑道18，所述顶杆夹持底座9通过顶杆平移平台19与顶杆平移滑道18滑动连接。所述顶杆夹持底座9下方与旋转电机相连接。
30.所述顶杆8上部垂直穿过靶托升降平台7内端表面上的长条孔17，其上端石墨顶头位于空心石英砣2的内部，所述空心石英砣2设置在熔炉1内部；所述靶托平移平台6设置在顶杆圆周外侧并与靶托平移滑道16滑动连接；所述靶托升降平台7上固定用于驱动靶托平移平台6的平移电机，通过平移电机驱动靶托平移平台6在靶托平移滑道16上滑动，所述顶杆平移平台19随靶托平移平台6同步左右滑动。
31.所述顶杆8圆周外侧设置有轮齿；所述靶托3、靶托夹持底座5和内齿圈13均为中空结构；所述靶托3套装在顶杆8的上部区域；所述靶托3的顶端抵在空心石英砣2底部；所述靶托3的底端与靶托平移平台6的内圈之间依次设置有靶托夹持底座5和内齿圈13；所述内齿圈13套装在顶杆8的圆周外侧并与顶杆8的轮齿啮合；所述靶托夹持底座5为空心圆柱体，其位于外齿圈13上方并套装在顶杆8的圆周外侧，且所述靶托夹持底座5的上端与靶托3底端固连，下端与内齿圈13通过螺钉固连。在旋转电机的驱动下，所述顶杆夹持底座9带动顶杆8旋转，所述顶杆8通过所述轮齿和内齿圈13的啮合，带动靶托3同步旋转；所述顶杆升降平台10上设有长条孔17，所述长条孔为旋转电机输出轴随顶杆8左右平移预留平移活动空间。
32.所述靶托平移平台6为空心柱体，其内部设有向心推力轴承15，所述向心推力轴承15位于外齿圈13的底部，用于托举内齿圈13和靶托夹持底座5，便于实现旋转动作，且所述内齿圈13相对于靶托平移平台6的径向方向通过自润滑轴承14固定。
33.熔制石英砣时，所述靶托3随顶杆8同步旋转、同步左右平移，当所述靶托升降平台7下移时，所述靶托3随之下移，此时所述顶杆8轴向方向固定不动；当制砣完成后，所述顶杆升降平台10下移，所述顶杆8随之下移，所述顶杆8即可从空心石英砣2中抽出，完成空心的石英砣的制作过程。
34.本发明在现有立式制砣机的基础上，在靶托中轴线上增设一顶杆，使得原有立式制砣机工艺由单一的石英砣热沉积过程转变为石英砣热沉积和强制成型的复合过程。从石英砣热成型理论的角度分析，立式热顶成型厚壁石英管制砣工艺对石英的流变过程提出了更高的要求，在石英的流变过程中要求石英溶体周围存在有利于石英砣成型过程的温度梯度。利用石英玻璃粘度随着温度变化而变化的性质，在炉膛的侧壁上设置风冷系统，控制炉膛内温度的变化，实现石英管砣的熔融温度恒定、流变温度梯度缓变和定形温度梯度速变的成型过程。
35.以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。