本发明涉及一种加热装置及加热方法，尤其涉及一种石英管加热装置及石英管加热方法。
背景技术：
目前，石英管加热装置为石英加工工艺中重要的加工环节。传统的石英管加热装置采用单温区域对石英管进行加热，来将直径大的石英管延伸为直径小的石英管。但是，采用单温区域会导致如下问题：
1.既要为石英管的延伸提供足够的能量，保持石英管延伸部位的软化状态，同时，又要承担起对刚进入单温区域的石英管预热及升温，直到升温至可延伸温度，容易引起熔融不充分，造成石英管延伸过程中生拉，形成石英管的表面质量缺陷。
2.石英管的预热区域与延伸加热区域不分离，造成石英管的延伸部位热量控制精确差，导致延伸后石英管直径波动较大。
3.石英管的加热效率较低，降低了石英管的延伸效率，为了提高石英管的延伸效率，通过提高加热温度来提高加热效率，但是如此会造成加热单元电流过大、加热单元局部温度过高等不良影响，缩短了加热单元寿命。
技术实现要素：
有鉴于此，有必要提供一种石英管加热装置及石英管加热方法，其通过使得石英管穿过多个温度不同的区域，实现提高石英管加工质量及延伸效率。
本申请的第一方面提供一种石英管加热装置，所述石英管加热装置包括：
炉体，所述炉体上开设进料口和出料口；
多个加热单元，所述多个加热单元设置在所述进料口与所述出料口之间，所述多个加热单元相互独立，形成沿进料口至出料口方向温度递增的多个不同区域，用于对石英管进行加热；
其中，所述进料口用于供石英管进入炉体以穿入所述多个不同区域，所述出料口用于供石英管穿出所述多个不同区域后离开所述炉体。
较佳的，所述多个不同区域包括至少一个准备区域及至少一个作业区域，所述至少一个作业区域的温度高于所述至少一个准备区域的温度，所述至少一个准备区域用于对石英管进行预热，所述至少一个作业区域用于对所述石英管进行作业。
较佳的，每个加热单元为电阻加热单元，每个加热单元包括电极及加热元件，每个电极包括分别与所述加热元件连接的进电端电极及出电端电极，所述加热元件位于所述进电端电极与所述出电端电极中间，所述加热元件用于对所述石英管加热；
或者每个加热单元为感应加热单元，每个加热单元包括感应线圈及加热桶。
较佳的，所述加热元件包括由多个串联的加热片组成的闭合结构。
较佳的，所述石英管加热装置还包括设在所述炉体内的第一隔热体，所述第一隔热体中空，所述第一隔热体部分收容所述多个加热单元，所述第一隔热体用于减少或防止所述加热元件所产生的热量传出所述石英管加热装置。
较佳的，所述多个加热元件收容于所述第一隔热体内，每个进电端电极及每个出电端电极皆包括延伸件，每个进电端电极的延伸件和每个出电端电极的延伸件穿过所述第一隔热体，并与所述加热元件电连接。
较佳的，每个进电端电极及每个出电端电极都还包括端头，每个端头从对应的延伸件的一端凸出，每个端头位于所述炉体外，且被卡持在所述炉体的侧壁上，每个进电端电极的延伸件及每个出电端电极的延伸件穿过所述炉体。
较佳的，所述石英管加热装置还包括设在所述第一隔热体内的第二隔热体，所述第二隔热体中空，每个进电端电极及每个出电端电极皆包括一连接件，所述连接件位于所述第二隔热体外，所述加热元件还包括两个凸耳，所述两个凸耳从所述加热元件的外表面凸出，每个凸耳穿过所述第二隔热体至所述第二隔热体外，并与对应的连接件固定连接。
本申请的第二方面提供一种石英管加热方法，所述石英管加热方法应用于如上任意一项权利要求所述的石英管加热装置，所述石英管加热方法包括：
将石英管从进料口进入所述炉体；
将所述石英管穿过所述多个加热单元形成的温度递增的多个不同区域。
较佳的，所述多个不同区域包括至少一个准备区域及至少一个作业区域，所述至少一个作业区域的温度高于所述至少一个准备区域的温度，所述至少一个准备区域对石英管进行预热，所述至少一个作业区域对所述石英管进行作业。
本发明通过多个相互独立的加热单元形成温度不同的多个不同区域，可在不同区域对所述石英管执行不同的操作，可防止石英管熔融不充分而造成石英管延伸过程中生拉，从而防止形成的石英管的表面质量的缺陷，同时可防止石英管的延伸部位热量控制精度差而导致的延伸后石英管直径波动大，并可防止石英管的加热效率较低而导致的降低石英管的延伸效率。
附图说明
图1为本发明实施方式的石英管加热装置的立体图。
图2为本发明实施方式的石英管加热装置的分解示意图。
图3为图1所示的石英管加热装置的III-III剖面示意图。
图4为本发明实施方式的石英管加热方法的流程图。
主要元件符号说明
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。可以理解，附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。附图中显示的尺寸仅仅是为便于清晰描述，而并不限定比例关系。
为了描述的简单性，诸如“上”及“下”等空间相对术语此处可用于描述一个元件或特征与附图中示出的其他(多个)元件或(多个)特征的关系。而“外表面”等空间相对术语此处可用于描述一个元件的部分特征相对于附图中的所述元件的其他特征的关系。装置可以不同取向(旋转90度或在其他方向)且此处使用的空间相对描述符应相应地解释。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“水平方向”及“竖直方向”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，而不是指示或暗示所指的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，因此不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1及图2，图1为本发明一实施方式的石英管加热装置的立体图。图2为本发明一实施方式的石英管加热装置的分解图。所述石英管加热装置100包括炉体110、第一隔热体120、第二隔热体130及多个加热单元140。所述第一隔热体120收容于所述炉体110中，所述第二隔热体130收容于所述第一隔热体120中，所述多个加热单元140部分收容于所述第二隔热体130中，且穿过所述第二隔热体130、所述第一隔热体120及所述炉体110至所述炉体110。所述多个加热单元140用于形成温度递增的多个不同区域，来对石英管进行加热。所述石英管可从所述炉体110的一端进入所述多个不同区域并从所述炉体110的另一端离开所述多个不同区域，所述第一隔热体120及所述第二隔热体130用于防止所述多个加热单元140所产生的热量传出所述炉体110。
所述炉体110包括外罩管111、第一盖板112及第二盖板113。所述外罩管111两端开口且中空。在本实施方式中，所述外罩管111的横截面大致呈圆形。在其他实施方式中，所述外罩管111的横截面大致呈方形、椭圆形、星型或其他形状。所述外罩管111上形成有多个卡持孔114。所述多个卡持孔114在所述外罩管111上均分为两列。在本实施方式中，所述两列卡持孔114相互平行且相对，且所述多个卡持孔114的数量为六个。在其他实施方式中，所述两列卡持孔114可不相互平行及/或者不相对，且所述多个卡持孔114的数量可为其他数量，如为四个或八个等。所述第一盖板112及所述第二盖板113分别固定设置于所述外罩管111具有开口的相对的两端。在本实施方式中，所述第一盖板112的形状为圆形。在其他实施方式中，所述第一盖板112的形状为方形、椭圆形、星型或其他形状。所述第一盖板112上形成有进料口115。所述进料口115用于供所述石英管进入所述炉体110。在本实施方式中，所述第二盖板113的形状为圆形。在其他实施方式中，所述第二盖板113的形状为方形、椭圆形、星型或其他形状。所述第二盖板113上形成有出料口116。所述出料口116用于供所述石英管离开所述炉体110。在本实施方式中，所述出料口116与所述进料口115相对。在其他实施方式中，所述出料口116与所述进料口115可不相对。
所述第一隔热体120收容于所述炉体110的内部空间内。所述第一隔热体120由玻璃、石棉、岩棉、或者真空板等制成。所述第一隔热体120包括隔热罩121及端盖122。在本实施方式中，所述隔热罩121大致呈圆筒形。在其他实施方式中，所述外罩管111大致呈方形筒状、椭圆形筒状、星型筒状或其他形状。所述隔热罩121两端开口且中空。所述隔热罩121部分收容所述加热单元140，用于防止所述加热单元140所产生的热量从水平方向(即径向)上传出所述炉体110。所述隔热罩121上形成有多个第一通槽123。所述多个第一通槽123在所述隔热罩121上均分为两列。每个第一通槽123与一卡持孔114相对。在本实施方式中，所述两列第一通槽123相互平行且相对，且所述多个第一通槽123的形状为圆形且数量为六个。在其他实施方式中，所述两列第一通槽123可不相互平行及/或者不相对，且所述多个第一通槽123的形状为其他形状，如椭圆形或者方形等，同时数量可为其他数量，如为四个或八个等。隔热罩121沿轴向开设收容孔125(如图3所示)，用于收容加热单元140。收容孔125包括第一段1251(如图3所示)及与第一段1251连通的第二段1252(如图3所示)。第二段1252较第一段1251靠近第一盖板112。第一段1251的直径大于第二段1252的直径，因此隔热罩121的内壁上形成一个抵挡面126(如图3所示)，抵挡面126位于第一段1251与第二段1252的交界处。
所述端盖122呈环状。所述端盖122部分遮挡所述隔热罩121的开口。所述端盖122用于防止加热单元140所产生的热量从竖直方向(即轴向)上传出所述炉体110。在本实施方式中，所述端盖122呈圆环状，在其他实施方式中，所述端盖122呈椭圆环状或者矩形环形等。在本实施方式中，所述端盖122的数量为一个，固定于所述隔热罩121的一端。在其他实施方式中，所述隔热罩121形成有所述第二段1252的部分与所述形成有所述第一段1251的部分为可分离的两部分，所述隔热罩121形成有所述第二段1252的部分为另一端盖，两个端盖分别固定于所述隔热罩121相对的两端。
所述第二隔热体130两端开口且中空。所述第二隔热体130收容于所述第一隔热体120内，且部分收容所述多个加热单元140，具体地，第二隔热体130收容在隔热罩121的收容孔125的第一段1251内，且两端分别抵在抵挡面126和端盖122上。所述第二隔热体130由玻璃、石棉、岩棉、或者真空板等制成。所述第二隔热体130用于进一步防止所述加热单元140所产生的热量传出所述炉体110。在本实施方式中，所述第二隔热体130大致呈圆筒形。在其他实施方式中，所述第二隔热体130大致呈方形筒状、椭圆形筒状、星型筒状或其他形状。所述第二隔热体130上形成有多个第二通槽131。所述多个第二通槽131在所述第二隔热体130上均分为两列。每个第二通槽131与对应的第一通槽123相对。在本实施方式中，所述两列第二通槽131相互平行且相对，且所述多个第二通槽131的形状为方形且数量为六个。在其他实施方式中，所述两列第二通槽131可不相互平行及/或者不相对，且所述多个第二通槽131的形状为其他形状，如半圆形、半椭圆形等，同时数量可为其他数量，如为四个或八个等。
请同时参考图3，所述多个加热单元140相互独立，且从上到下依次排列。在本实施方式中，所述第一盖板112位于所述外罩管111的上端，所述第二盖板113位于所述外罩管111的下端，所述多个加热单元140用于形成从上到下温度递增的多个不同区域。在其他实施方式中，所述第一盖板112位于所述外罩管111的下端，所述第二盖板113位于所述外罩管111的上端，所述多个加热单元140用于形成从上到下温度递减的多个不同区域。多个不同区域包括准备区域141及作业区域142。在本实施例中，所述准备区域141的数量为两个，所述作业区域142的数量为一个。在其他实施方式中，所述准备区域141的数量可为一个、三个或者三个以上，所述作业区域142的数量可为两个、三个或者三个以上。所述作业区域142的温度高于所述准备区域141的温度。所述准备区域141用于对石英管进行预热，所述作业区域142用于对所述石英管进行作业。所述作业为延伸或拉丝。从而，可实现预热及作业操作时不同的温度要求。在其他实施方式中，所述多个不同区域还可包括其他区域，如升温区域。所述升温区域位于所述准备区域141及所述作业区域142之间。所述升温区域的温度高于所述准备区域141的温度，低于所述作业区域142的温度。所述升温区域用于将经过预热的石英管的温度升高至可作业温度。
在本实施方式中，所述多个加热单元140相互平行。在其他实施方式中，所述多个加热单元140不相互平行或部分相互平行。每个加热单元140为电阻加热单元。每个加热单元140包括电极150及加热元件160。每个电极150用于为对应的加热元件160供电。每个电极150包括进电端电极151及出电端电极152。每个进电端电极151与对应的出电端电极152的一端用于与外部电源电连接，每个进电端电极151与对应的出电端电极152的另一端与对应的加热元件160电连接。每个加热元件160位于对应的进电端电极151及对应的出电端电极152之间。所述加热元件160用于对所述石英管加热。
具体地，所述电极150材料为铜或者银等金属材料或为钼或者石墨等非金属材料。每个进电端电极151及对应的出电端电极152分别包括延伸件153、端头154及连接件155。在本实施方式中，所述延伸件153的形状为圆柱形。在其他实施方式中，所述延伸件153的形状为方形或者椭圆柱形等。每个延伸件153的两端分别凸出形成有所述端头154及所述连接件155。在本实施方式中，所述端头154的形状为圆柱形。在其他实施方式中，所述延伸件153的形状为方形或者椭圆柱状等。每个端头154位于所述炉体110外，且被卡持在所述炉体110的侧壁上。每个进电端电极151的延伸件153从所述炉体110外穿过一列中的对应的卡持孔114至所述炉体110内，且穿过对应列的对应的第一通槽123进入所述第一隔热体120内，每个出电端电极152的延伸件153从所述炉体110外穿过另一列中的对应的卡持孔114至所述炉体110内，且穿过对应的列的对应的第一通槽123进入所述第一隔热体120内。
在本实施方式中，所述加热元件160为石墨。在其他实施方式中，所述加热元件160为电阻丝等。每个加热元件160包括闭合结构161及两个凸耳162。所述闭合结构161收容于所述第二隔热体130内。所述闭合结构161为由多个串联的加热片163组成闭合的结构，每两个相邻的加热片之间形成槽。在本实施方式中，所述闭合结构161为圆环形闭合结构。在其他实施方式中，所述闭合结构161为方形闭合结构，椭圆形闭合结构等。在本实施方式中，每两个凸耳162从对应的闭合结构161的外表面凸出。在本实施方式中，所述两个凸耳162呈方形，且相对设置。在其他实施方式中，所述两个凸耳162呈圆形或椭圆形等，且可不相对设置。每个加热元件160的一凸耳162穿过一列中对应的第二通槽131从所述第二隔热体130内至所述第二隔热体130外且位于所述第一隔热体120内，每个加热元件160的另一凸耳162穿过另一列中对应的第二通槽131从所述第二隔热体130内至所述第二隔热体130外且位于所述第一隔热体120内，每个凸耳162在所述第一隔热体120内与一对应的连接件155固定连接。
从而，每个进电端电极151与对应的加热元件160及对应的出电端电极152可串联形成一个回路，每个进电端电极151及对应的出电端电极152为对应的加热元件160供电，使得所述加热元件160发出热量。其中，可通过对所述多个加热元件160设置不同的功率、电流或电压，从而使得所述多个加热单元140形成温度不同的多个不同区域。具体地，可通过设置与所述电极150电连接的外部电源所提供的电压的不同来使得所述多个加热元件160被设置有不同的电压。或者还可为所述多个电极150通过具有不同阻值的中间元件与一外部电源电连接，从而使得所述多个加热元件160被设置有不同的电流。
在进行组装时，将所述加热元件160放置于所述第二隔热体130内，并使得所述加热元件160的凸耳162穿过对应的第二通槽131，将所述第二隔热体130套在所述第一隔热体120，并将所述第一隔热体120套在所述炉体110上，将所述电极150穿过所述卡持孔114及所述第一通槽123后与所述凸耳162连接，并将所述端盖122与所述第一盖板112及所述第二盖板113分别固定于所述第一隔热体120及所述炉体110上。
从而，本发明通过多个加热单元140形成温度不同的区域，使得不同的区域可对石英管执行不同的操作，可防止石英管熔融不充分而造成石英管延伸过程中生拉，从而防止形成的石英管的表面质量的缺陷，同时可防止石英管的延伸部位热量控制精度差而导致的延伸后石英管直径波动大，并可防止石英管的加热效率较低而导致的降低石英管的延伸效率。同时，在所述第一盖板112上设置进料口115及在所述第二盖板113上设置出料口116，使得所述多个石英管可进入和离开所述温度不同的区域。并且，通过所述第一隔热体120及所述第二隔热体130，防止所述加热单元140所产生的热量传出所述炉体110。
显然地，所述加热单元140不仅局限于本实施方式中的电极150及加热元件160，所述加热单元140还可为感应加热单元，所述加热单元140包括感应线圈及加热桶，所述感应线圈缠绕在所述加热桶的外周，所述感应线圈穿过所述第二隔热体、第一隔热体及所述炉体与外部电源连接，所述加热桶设置于所述第二隔热体130内，用于加热所述石英管。显然地，所述感应线圈不仅局限于上述穿过所述第二隔热体、第一隔热体及所述炉体与外部电源连接，还可为设置在所述第二隔热体与所述第一隔热体之间，并穿过所述第一隔热体及所述炉体与外部电源连接。显然地，所述组装方法不仅局限于本实施方式中的组装方法，还可有其他组装方法，如首先将第二盖板113及一端盖122分别固定于所述炉体110及所述第一隔热体120的下端，再将所述加热元件160放置于所述第二隔热体130内，或者还有其他合适的变型。显然地，所述石英管加热装置100不仅局限于附图中所示意的方向放置，所述石英管加热装置100还可为横向放置，或者还可为与地面呈一定角度放置。显然地，形成所述作业区域142的加热元件160的加热片的长度不仅局限于与形成所述预热区域及形成所述升温区域的加热元件160的加热片的长度相同，形成所述作业区域142的加热元件160的加热片的长度小于形成所述预热区域及/或形成所述升温区域的加热元件160的加热片的长度，从而可实现精准地对作业区域142的石英管加热。显然地，所述加热单元140的形状不仅局限于附图中的直线，还可为呈一定弧度。
请参考图4，为本发明实施方式的石英管加热方法的流程图。所述石英管加热方法应用于所述石英管加热装置。所述石英管加热方法包括：
步骤S401：将石英管从进料口进入炉体。
步骤S402：将石英管穿过多个加热单元形成的温度递增的多个不同区域，具体的，石英管依次穿过准备区域和作业区域。
步骤S403：将石英管从出料口离开炉体。
进一步地，所述多个不同区域包括至少一个准备区域及至少一个作业区域，所述至少一个作业区域的温度高于所述至少一个准备区域的温度，所述至少一个准备区域对石英管进行预热，所述至少一个作业区域对所述石英管进行作业。
进一步地，所述温度递增的多个不同区域通过电阻加热方式形成。
进一步地，所述温度递增的多个不同区域通过感应加热方式形成。
进一步地，通过设置多个加热单元不同的加热功率、电流或电压来形成所述多个不同区域。
应该指出，上述实施方式仅为本发明的较佳实施方式，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化。这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。