本發(fā)明涉及一種石英技術(shù)，尤其是一種石英熔爐技術(shù)，具體地說是一種多功能石英玻璃連熔爐。

背景技術(shù)：

眾所周知，決定石英管質(zhì)量的一個(gè)重要因素就是石英管的偏壁度，如出現(xiàn)偏壁將直接影響石英管的品質(zhì)?，F(xiàn)有連熔爐的芯桿都是懸掛在爐蓋上，芯桿長(zhǎng)度一般大于1.5米，利用爐蓋四周的螺絲的松緊來調(diào)整管材的偏壁度。在鎢鍋內(nèi)有超過2200度的高溫，芯桿的鎢鉬材料有熱膨脹系數(shù)會(huì)因高溫變形，加上石英砂熔液向下流動(dòng)造成的不穩(wěn)定性，會(huì)引起芯桿晃動(dòng)，極易產(chǎn)生管材的偏壁。因此，如何克服管材偏壁問題成為石英管生產(chǎn)中亟待解決的技術(shù)問題。

此外，目前國內(nèi)用于石英玻璃管生產(chǎn)的各種類型的電加熱連熔爐均采用坩堝固定式，坩堝周邊鎢材料制作的發(fā)熱體，其共同點(diǎn)是發(fā)熱體的任一橫截面都相等，這表明在生產(chǎn)過程中發(fā)熱體發(fā)出的熱量在縱向分布是基本一定的，無法調(diào)節(jié)坩堝的縱向溫度。石英玻璃管的生產(chǎn)在坩堝內(nèi)及坩堝出口成型過程為：預(yù)熱區(qū)—熔融區(qū)—排氣區(qū)—成型區(qū)。由于生產(chǎn)不同規(guī)格品種石英管棒對(duì)全過程的溫度指標(biāo)要求不同，特別是對(duì)成型區(qū)溫度的要求更高。改變發(fā)熱體功率將會(huì)改變預(yù)熱區(qū)、熔融區(qū)、排氣區(qū)及成型區(qū)的溫度，從而打破坩堝內(nèi)各區(qū)的熱平衡，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量下降。在停產(chǎn)降溫前，由于石英玻璃與坩堝在不同的溫度段其膨脹系數(shù)差異很大，需要加溫將坩堝上部的石英玻璃熔化脫離坩堝，以確保在降溫時(shí)坩堝無損。目前采取的方法是提高功率，同時(shí)持續(xù)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間才能完成。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有的連熔爐在管材成型過程中會(huì)出現(xiàn)因芯棒間隙偏置而造成管壁厚薄不一致而影響產(chǎn)品質(zhì)量及無法實(shí)現(xiàn)管材尺寸在線調(diào)節(jié)的問題，設(shè)計(jì)一種既能通過調(diào)節(jié)芯桿位置實(shí)現(xiàn)壁厚調(diào)節(jié)的高精度控制管材偏壁，又能通過調(diào)節(jié)坩堝的高度實(shí)現(xiàn)管徑調(diào)節(jié)的多功能石英玻璃連熔爐。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種多功能石英玻璃連熔爐,它包括坩堝1、爐體2、加熱器3、芯桿4和成型模具5，坩堝1安裝在爐體2中，加熱器3包裹在坩堝1的外圈并使坩堝1從上至下的溫度呈梯級(jí)分布，芯桿4的下端穿過爐蓋6伸入坩堝1中并與安裝在坩堝1下端的成型模具5相對(duì)，芯桿4為空心結(jié)構(gòu)，其上端與控氣裝置7相連通以便向坩堝內(nèi)輸送保護(hù)氣體，其特征所述的爐蓋6的正中開有一通孔，該通孔中安裝有坩堝升降座20，坩堝1的上端支承在坩堝升降座20上，坩堝升降座20通過安裝在爐蓋6上的至少三組絲桿螺母結(jié)構(gòu)21實(shí)現(xiàn)其在通孔中的高度方向的調(diào)節(jié)和定位，進(jìn)而調(diào)節(jié)芯桿底部與成型模具之間的距離，實(shí)現(xiàn)石英管棒（10）管徑的調(diào)節(jié)；坩堝升降座20的上部安裝有十字型調(diào)偏裝置8，所述芯桿4伸出爐蓋6上的一端安裝在一個(gè)十字型調(diào)偏裝置（8）中，芯桿4在十字型調(diào)偏裝置（8）的控制下能在水平面進(jìn)行x、y方向的調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)管材偏壁的調(diào)整。

所述芯桿4位于坩堝1內(nèi)部的一端套裝在芯桿支架9上，芯桿支架9固定安裝在坩堝1內(nèi)壁上，以進(jìn)一步防止芯桿4在坩堝內(nèi)擺動(dòng)而影響成型石英管棒10的壁厚。

所述芯桿支架9呈方向盤結(jié)構(gòu)，它通過3至6個(gè)支架與中心支架相連。

所述芯桿4的長(zhǎng)度為2-2.8米之間。

所述十字型調(diào)偏裝置8為x、y工作方向可調(diào)工作臺(tái)結(jié)構(gòu)。

所述十字型調(diào)偏裝置8包括十字型芯桿移動(dòng)架801、x向?qū)к壐?02和y向?qū)к壐?03，十字型芯桿移動(dòng)架801的中心套裝在芯桿4上，十字型芯桿移動(dòng)架801的x向連桿的兩端分別與對(duì)應(yīng)的y向?qū)к壐?03相連，y向?qū)к壐?03與x向?qū)к壐?02固定相連并在x向?qū)к壐钡膸?dòng)下沿x向移動(dòng)，位于x向連桿808一端的一個(gè)x向?qū)к壐?02與x向絲桿螺母804固定相連，x向絲桿螺母804旋裝在x向驅(qū)動(dòng)絲桿上，x向驅(qū)動(dòng)絲桿通過聯(lián)軸器805與驅(qū)動(dòng)裝置的輸出軸相連，所述的驅(qū)動(dòng)裝置為手動(dòng)或電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，當(dāng)采用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置時(shí)還需要通過一個(gè)減速器806與驅(qū)動(dòng)電機(jī)807相連，驅(qū)動(dòng)電機(jī)807的輸出軸經(jīng)減速器減速后通過聯(lián)軸器傳遞到x向驅(qū)動(dòng)絲桿上，x向驅(qū)動(dòng)絲桿驅(qū)動(dòng)x向?qū)к壐?02沿x向移動(dòng)，x向?qū)к壐?02帶動(dòng)y向?qū)к壐?03同步移動(dòng)，y向?qū)к壐?03帶動(dòng)芯桿移動(dòng)架801沿x向移動(dòng)，芯桿移動(dòng)架801推動(dòng)芯桿4作小于5毫米的x向移動(dòng)；y向移動(dòng)時(shí)，y向驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)芯桿移動(dòng)架801沿y向?qū)к壐?03移動(dòng)，此時(shí)，x向?qū)к壐?02保持不動(dòng)。

所述的十字型調(diào)偏裝置8為由步進(jìn)電機(jī)控制的電動(dòng)絲桿螺母機(jī)構(gòu)，步進(jìn)電機(jī)受控于石英棒材壁厚檢測(cè)裝置。

所述的坩堝1的下部設(shè)有輔助加熱器15，以便更好地調(diào)節(jié)成型區(qū)的溫度，該輔助加熱器15與輔助電極14電氣連接。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明的平移系統(tǒng)與坩堝及芯桿的配合方式為間隙配合，芯桿可全方位調(diào)整。

本發(fā)明解決了因投料或電壓不穩(wěn)定造成偏壁及石英熔液流動(dòng)導(dǎo)致的芯桿晃動(dòng)，形成管材偏壁。

本發(fā)明的坩鍋內(nèi)部支架能有效約束成型器與料臺(tái)邊緣的間隙使管材周向壁厚一致。

本發(fā)明通過設(shè)計(jì)芯桿上部平移裝置和下部固定裝置可以實(shí)現(xiàn)成型器與芯桿的精確定位，從而使出料均勻，解決由于石英熔液流動(dòng)及高溫變形帶來芯桿及成型器不穩(wěn)定或晃動(dòng)而產(chǎn)生管壁偏壁現(xiàn)象，使成型后石英管壁厚均勻，從而提高管壁的精度。所述芯桿平移裝置和固定裝置還能夠使成型器與料臺(tái)之間的間隙均勻，從而解決了石英管的偏壁問題，使石英管管壁厚度一樣，提高了石英管生產(chǎn)的。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、調(diào)整方便，還可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)智能反饋式調(diào)整。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的芯桿支架的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明的十字型調(diào)偏裝置中x向調(diào)偏結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：11為加料口，12為主電極，13為爐體支座，14為輔助電極，15為輔助加熱圈，16為排塵口，17為水套，18為高溫磚，19為保溫沙。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

如圖1-3所示。

一種多功能石英玻璃連熔爐,它包括坩堝1、爐體2、加熱器3、芯桿4和成型模具5，芯桿4的長(zhǎng)度一般在2-2.8米之間，如圖1所示，坩堝1安裝在爐體2中，加熱器3由主電極供電并包裹在坩堝1的外圈并使坩堝1從上至下的溫度呈梯級(jí)分布（預(yù)熱區(qū)—熔融區(qū)—排氣區(qū)—成型區(qū)溫度各不相同），芯桿4的下端穿過爐蓋6伸入坩堝1中并與安裝在坩堝1下端的成型模具5相對(duì)，芯桿4為空心結(jié)構(gòu)，其上端與控氣裝置7相連通以便向坩堝內(nèi)輸送保護(hù)氣體，所述的爐蓋6的正中開有一通孔，該通孔中安裝有坩堝升降座20，坩堝1的上端支承在坩堝升降座20上，坩堝升降座20通過安裝在爐蓋6上的至少三組絲桿螺母結(jié)構(gòu)21實(shí)現(xiàn)其在通孔中的高度方向的調(diào)節(jié)和定位，進(jìn)而調(diào)節(jié)芯桿底部與成型模具之間的距離，實(shí)現(xiàn)石英管棒10管徑的調(diào)節(jié)。為了保證成型區(qū)的溫度可調(diào)，還可在坩堝1的下部設(shè)有輔助加熱器15，以便更好地調(diào)節(jié)成型區(qū)的溫度，該輔助加熱器15與輔助電極14電氣連接。十字型調(diào)偏裝置8安裝在坩堝升降座20的上部，所述芯桿4伸出爐蓋6上的一端安裝在一個(gè)十字型調(diào)偏裝置8中，芯桿4在十字型調(diào)偏裝置8的控制下能在水平面進(jìn)行x、y方向的調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)管材偏壁的調(diào)整。為了進(jìn)一步防止芯桿4在坩堝內(nèi)腔擺動(dòng)，具體實(shí)施時(shí)還可在芯桿4位于坩堝1內(nèi)部的一端套裝一個(gè)芯桿支架9，芯桿支架9呈方向盤結(jié)構(gòu)，它通過3至6個(gè)支架與中心支架相連，如圖2所示，芯桿支架9固定安裝在坩堝1內(nèi)壁上，以進(jìn)一步防止芯桿4在坩堝內(nèi)擺動(dòng)而影響成型石英管棒10的壁厚。

具體實(shí)施時(shí)，用于調(diào)整芯桿上端位置的十字型調(diào)偏裝置8可直接采用市售x、y方向可調(diào)工作臺(tái)，也可采用圖3所示的結(jié)構(gòu)，圖3為x向調(diào)偏結(jié)構(gòu)示意圖，y向未示出。如圖3所示，所述十字型調(diào)偏裝置8包括十字型芯桿移動(dòng)架801、x向?qū)к壐?02和y向?qū)к壐?03，十字型芯桿移動(dòng)架801的中心套裝在芯桿4上，十字型芯桿移動(dòng)架801的x向連桿的兩端分別與對(duì)應(yīng)的y向?qū)к壐?03相連，y向?qū)к壐?03與x向?qū)к壐?02固定相連并在x向?qū)к壐钡膸?dòng)下沿x向移動(dòng)，位于x向連桿808一端的一個(gè)x向?qū)к壐?02與x向絲桿螺母804固定相連，x向絲桿螺母804旋裝在x向驅(qū)動(dòng)絲桿上，x向驅(qū)動(dòng)絲桿通過聯(lián)軸器805與驅(qū)動(dòng)裝置的輸出軸相連，所述的驅(qū)動(dòng)裝置為手動(dòng)或電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，當(dāng)采用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置時(shí)還需要通過一個(gè)減速器806與驅(qū)動(dòng)電機(jī)807相連，驅(qū)動(dòng)電機(jī)807的輸出軸經(jīng)減速器減速后通過聯(lián)軸器傳遞到x向驅(qū)動(dòng)絲桿上，x向驅(qū)動(dòng)絲桿驅(qū)動(dòng)x向?qū)к壐?02沿x向移動(dòng)，x向?qū)к壐?02帶動(dòng)y向?qū)к壐?03同步移動(dòng)，y向?qū)к壐?03帶動(dòng)芯桿移動(dòng)架801沿x向移動(dòng)，芯桿移動(dòng)架801推動(dòng)芯桿4作小于5毫米的x向移動(dòng)；y向移動(dòng)時(shí)，y向驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)芯桿移動(dòng)架801沿y向?qū)к壐?03移動(dòng)，此時(shí)，x向?qū)к壐?02保持不動(dòng)。

具體實(shí)施時(shí)，所有滑塊可采用手動(dòng)絲桿螺母驅(qū)動(dòng)，也可采用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)，即由步進(jìn)電機(jī)控制電動(dòng)絲桿螺母機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)壁厚調(diào)整的自動(dòng)化，步進(jìn)電機(jī)受控于石英棒材壁厚檢測(cè)裝置并通過閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)整。

在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，石英熔液往下流動(dòng)會(huì)影響芯桿4的穩(wěn)定性，另外，芯桿4在高溫下強(qiáng)度會(huì)下降變軟，加劇了芯桿4的不穩(wěn)定性，很容易引起出料口料縫的變化，即容易產(chǎn)生壁厚不均勻的現(xiàn)象，因此本實(shí)施例中采用了增設(shè)芯桿固定裝置將芯桿支架9的邊緣固定于坩堝1的內(nèi)壁上，間接增加芯桿4的固定面積，以增加芯桿4的穩(wěn)定性，芯桿支架9與芯桿4之間為點(diǎn)接觸，在正常生產(chǎn)出現(xiàn)偏壁時(shí)，上面的十字型調(diào)偏裝置8調(diào)整時(shí)，下面芯桿支架9即起到穩(wěn)定作用，又起到杠桿原理作用。芯桿4不容易產(chǎn)生晃動(dòng)偏離，也就不容易使料縫發(fā)生變化，生產(chǎn)的石英管就很少偏壁。經(jīng)過大量生產(chǎn)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，使用十字型調(diào)偏裝置8使芯桿平移加芯桿支架9固定的連熔爐所生產(chǎn)的石英管，其壁厚精度能達(dá)到可控狀態(tài)，大幅度提高管材的合格率。

同樣地，如果需要調(diào)節(jié)成型管材的尺寸，可以通過調(diào)節(jié)絲桿螺母結(jié)構(gòu)21來調(diào)節(jié)坩堝的高度，同時(shí)通過控制輔助電極的通電電流實(shí)現(xiàn)輔助加熱功率的調(diào)節(jié)，得到不同尺寸的石英管材。

本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。