CN116002968B - 一种使用石英玻璃棒拉制石英纤维的装置及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石英纤维生产技术领域的使用石英玻璃棒拉制石英纤维的装置及工作方法，旨在解决目前的石英纤维生产方法工作效率低、拉丝作业不稳定，并且难以连续进行拉丝工作，对于热量利用较差的问题。其包括炉体，炉体内部开设有空腔，空腔内设有固定机构，熔池底部开设有多个导流嘴，空腔内设有加热机构、冷却机构和喷涂器，空腔内设有集束槽和拉丝机；炉体上设有支架，炉体内设有第一电机，支架上对称设有夹持机构；本发明适用于石英纤维生产，通过产品与多个导流嘴配合完成拉丝工作，工作效率高，拉丝工作稳定，产品完成工作后，对熔池的余热进行储存，而后通过支架快速完成产品的更换工作，以便于装置连续进行拉丝工作。

Description

一种使用石英玻璃棒拉制石英纤维的装置及工作方法

技术领域

本发明涉及一种使用石英玻璃棒拉制石英纤维的装置及工作方法，属于石英纤维生产技术领域。

背景技术

石英纤维是一种高性能的无机非金属材料，具有耐高温、低介电常数、低介电损耗、高透波、高强度、易于加工等特性。但因为生产难度大、成本高，仅用于航空航天、军工等少数领域。石英纤维是以石英棒为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的，常用作复合材料中的增强材料，电绝缘材料和绝热保温材料，电路基板等国民经济各个领域。

而目前的石英纤维生产方法，采用燃气火焰熔融多根石英玻璃细棒的方式拉丝，工作效率低、拉丝作业不稳定，并且难以连续进行拉丝工作，对于工作中的热量利用较差，影响装置的工作效果和经济性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种使用石英玻璃棒拉制石英纤维的装置及工作方法，解决目前的石英纤维生产方法，采用燃气火焰熔融多根石英玻璃细棒的方式拉丝，工作效率低、拉丝作业不稳定，并且难以连续进行拉丝工作，对于工作中的热量利用较差的问题。

为解决上述技术问题，本发明是采用下述技术方案实现的：

第一方面，本发明提供了一种使用石英玻璃棒拉制石英纤维的装置，包括炉体，所述炉体内部开设有空腔，所述空腔内设有用于固定熔池的固定机构，所述熔池底部开设有多个导流嘴，所述空腔内于所述熔池一侧设有加热机构、冷却机构和喷涂器，所述空腔内设有集束槽和拉丝机；

所述炉体上设有转动连接的支架，所述炉体内设有用于驱动所述支架转动的第一电机，所述支架上对称设有用于固定产品的夹持机构，所述空腔于所述熔池上开设有与所述产品相匹配的通槽，所述炉体于所述通槽一侧设有转动连接的挡板。

进一步的，所述夹持机构包括设于所述支架上的顶板，所述支架于所述顶板下方设有滑动连接的滑板，所述顶板上设有用于带动所述滑板运动的气缸，所述滑板上对称设有滑动连接的弧形板，所述滑板于所述弧形板一侧设有固定块，所述固定块内转动连接有螺栓，所述螺栓一端与所述弧形板转动连接，两个所述弧形板配合，用于对所述产品进行夹持。

进一步的，所述滑板上开设有与所述产品相匹配的凹槽。

进一步的，所述固定机构包括滑动设置于所述空腔内的支撑板，所述支撑板一端设有与所述熔池相匹配的底座。

进一步的，所述底座底部远离所述支撑板一侧设有出风机，所述底座底部靠近所述支撑板一侧设有吸风机，所述支撑板底部设有吸水棉。

进一步的，所述加热机构包括多个设于所述空腔内壁顶部的连杆，多个所述连杆一端转动连接有同一个圆环，所述圆环内均匀设有多个喷灯，所述喷灯朝向所述熔池。

进一步的，所述圆环外壁套设有第一齿轮，所述空腔内于所述第一齿轮一侧设有转动连接的转杆，所述转杆外壁套设有第二齿轮，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合，所述炉体内设有驱动所述转杆转动的第二电机。

进一步的，所述转杆一端延伸至所述固定机构下方并套设有往复丝杆，所述往复丝杆上螺纹连接有挤压块，所述挤压块与所述空腔内壁滑动连接。

进一步的，所述冷却机构包括设于所述空腔内部的环形块，所述环形块内侧均匀开设有多个喷雾口。

第二方面，本发明提供了一种第一方面任一种使用石英玻璃棒拉制石英纤维的装置的工作方法，包括以下步骤：

将熔池放置于固定机构上进行固定，通过夹持机构固定产品；

通过加热机构对于熔池进行加热，熔池达到第一预设温度后，夹持机构带动产品缓速下降；

产品进入熔池内熔融并经导流嘴滴下后，调节加热机构，将熔池的温度控制为第二预设温度，启动冷却机构；

牵引熔融后的产品依次经过喷涂器和集束槽，集束后绕到拉丝机上进行拉丝工作；

夹持机构带动产品向下运动到极限后，停止加热机构、冷却机构和喷涂器的工作，夹持机构带动产品向上恢复至原位；

转动支架，将另一个产品移动至通槽的上方，当支架转动时，通过挡板对于通槽进行堵塞。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

1、该使用石英玻璃棒拉制石英纤维的装置，通过夹持机构、炉体、支架和挡板配合，与现有的采用燃气火焰熔融多根石英玻璃细棒的方式拉丝相比，本发明通过熔融同一根尺寸较大的产品，并与熔池上的多个导流嘴配合完成拉丝工作，工作效率高，拉丝工作稳定，当一个产品完成工作后，通过炉体与挡板配合，对于熔池的余热进行储存，以便于快速加热熔池至所需温度，而后通过支架快速完成产品的更换工作，以便于装置连续进行拉丝工作，同时对于工作中的热量进行储存利用，保证了装置的工作效果及经济性；

2、本发明通过出风机吹出的风将向上运动的水雾吹向吸风机的一侧，吸风机将含有水雾的风吹向吸水棉，从而对于部分水雾进行吸收工作，降低水雾对于其余机构的影响，保证了装置的使用效果。

附图说明

图1是根据本发明实施例提供的一种使用石英玻璃棒拉制石英纤维的装置的主视剖面示意图；

图2是图1中A处的放大示意图；

图3是图1中B处的放大示意图；

图4是图1中C处的放大示意图；

图5是根据本发明实施例提供的环形块的立体结构示意图；

图6是根据本发明实施例提供的弧形块的俯视结构示意图。

图中：1、炉体；2、空腔；3、熔池；4、喷涂器；5、集束槽；6、拉丝机；7、支架；8、第一电机；9、产品；10、通槽；11、挡板；12、顶板；13、滑板；14、气缸；15、弧形板；16、固定块；17、凹槽；18、支撑板；19、底座；20、吸水棉；21、连杆；22、圆环；23、喷灯；24、第一齿轮；25、转杆；26、第二齿轮；27、往复丝杆；28、挤压块；29、环形块；30、喷雾口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、 “底”、“内”、“外”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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一：

如图1-6所示，本发明提供了一种使用石英玻璃棒拉制石英纤维的装置，包括炉体1，所述炉体1内部开设有空腔2，所述空腔2内设有用于固定熔池3的固定机构，所述熔池3底部开设有多个导流嘴，所述空腔2内于所述熔池3一侧设有加热机构、冷却机构和喷涂器4，所述空腔2内设有集束槽5和拉丝机6；所述炉体1上设有转动连接的支架7，所述炉体1内设有用于驱动所述支架7转动的第一电机8，所述支架7上对称设有用于固定产品9的夹持机构，所述空腔2于所述熔池3上开设有与所述产品9相匹配的通槽10，所述炉体1于所述通槽10一侧设有转动连接的挡板11。

具体地，工作开始前，通过固定机构将熔池3进行固定，两个夹持机构各自固定一个产品9，工作开始时，加热机构首先开始工作，对于熔池3进行加热工作，当熔池3到达第一预设温度后，夹持机构开始工作，带动产品9向下进行运动，产品9沿着通槽10进入空腔2的内部，随着运动的进行，产品9运动至熔池3的内部软化熔融呈熔浆状，均匀地沿着多个导流嘴滴下，此时加热机构控制熔池3的温度为第二预设温度，而后冷却机构开始工作，对于从导流嘴滴下的产品9进行冷却工作，工作人员引丝通过喷涂器4，喷涂器4将浸润剂涂覆于冷却后产品9的表面，而后产品9汇集于集束槽5中进行集束，最后操作人员将集束并股好的产品9绕到拉丝机6上，进行拉丝作业，当夹持机构带动产品9向下运动至极限时，说明此轮产品9的加工工作完成，此时停止加热机构、冷却机构和喷涂器4的工作，夹持机构带动产品9恢复原位，转动挡板11对于通槽10进行堵塞，此时挡板11与炉体1配合，对于熔池3中的余热进行储存，此时第一电机8工作，带动支架7转动，从而带动另一个产品9运动至通槽10的上方，此时转动挡板11，挡板11不再对于通槽10进行堵塞，夹持机构带动产品9继续进行加工工作；可选的，通过远红外测温设备检测熔池3的温度；可选的，第一预设温度为2000~2200℃，第二预设温度为1800~2000℃，夹持机构带动产品9向下运动的速度为0.25~1.25mm/min；可选的，所述产品9的直径为200mm，长度为2000mm，真圆度小于20μm；所述产品9的底部为圆锥形，当产品9的底部运动至熔池3的内部时，以便于加速产品9的熔融过程，并使得产品9的熔融均匀；可选的，熔池3采用涂有抗氧化涂层的石墨坩埚，或耐高温陶瓷坩埚如氮化硅坩埚、碳化硅坩埚、氮化硼坩埚、氧化铝坩埚、氧化锆坩埚；所述拉丝机6为玻纤拉丝机。

本发明通过夹持机构、炉体1、支架7和挡板11配合，与现有的采用燃气火焰熔融多根石英玻璃细棒的方式拉丝相比，本发明通过熔融同一根尺寸较大的产品9，并与熔池3上的多个导流嘴配合完成拉丝工作，工作效率高，拉丝工作稳定，当一个产品9完成工作后，通过炉体1与挡板11配合，对于熔池3的余热进行储存，以便于快速加热熔池3至所需温度，而后通过支架7快速完成产品9的更换工作，以便于装置连续进行拉丝工作，同时对于工作中的热量进行储存利用，保证了装置的工作效果及经济性。

一种实施例，所述夹持机构包括设于所述支架7上的顶板12，所述支架7于所述顶板12下方设有滑动连接的滑板13，所述顶板12上设有用于带动所述滑板13运动的气缸14，所述滑板13上对称设有滑动连接的弧形板15，所述滑板13于所述弧形板15一侧设有固定块16，所述固定块16内转动连接有螺栓，所述螺栓一端与所述弧形板15转动连接，两个所述弧形板15配合，用于对所述产品9进行夹持，所述滑板13上开设有与所述产品9相匹配的凹槽17。

具体地，当需要对于产品9进行夹持时，将产品9放置于两个弧形板15的内侧，同时将产品9的顶部放置于凹槽17的内侧，凹槽17对于产品9起到限位作用，转动两个螺栓，从而带动两个弧形板15相互靠近，对于产品9的两侧进行夹持，通过两个弧形板15与凹槽17配合，对于产品9进行稳定的夹持工作，并且凹槽17与熔池3位于同一轴线上，从而确保产品9与熔池3的位置对齐，保证了装置工作时的稳定性，产品9固定完成后，顶板12上的气缸14开始工作，带动滑板13向下进行运动，产品9随之向下进行运动，从而对于产品9进行加工工作。

一种实施例，所述固定机构包括滑动设置于所述空腔2内的支撑板18，所述支撑板18一端设有与所述熔池3相匹配的底座19，所述空腔2内设有用于驱动所述支撑板18运动的驱动机构，工作时，将熔池3放置于底座19内侧，底座19对于熔池3起到固定作用，并且当需要对于熔池3进行更换工作时，可通过驱动机构带动支撑板18向下运动，使得底座19和熔池3运动至加热机构的下方，以便于将熔池3从底座19中取出进行更换。

一种实施例，所述冷却机构包括设于所述空腔2内部的环形块29，所述环形块29内侧均匀开设有多个喷雾口30，所述底座19底部远离所述支撑板18一侧设有出风机，所述底座19底部靠近所述支撑板18一侧设有吸风机，所述支撑板18底部设有吸水棉20。

具体地，当冷却机构工作时，从环形块29上的喷雾口30喷出冷却水，从而对于熔池3上滴下的产品9进行降温工作，部分冷却水与产品9接触时蒸发产生水雾，容易影响其余机构的工作，通过控制出风机进行工作，出风机位于冷却机构的上方，出风机吹出的风将向上运动的水雾吹向吸风机的一侧，吸风机将含有水雾的风吹向吸水棉20，从而对于部分水雾进行吸收工作，降低水雾对于其余机构的影响，保证了装置的使用效果。

一种实施例，所述加热机构包括多个设于所述空腔2内壁顶部的连杆21，多个所述连杆21一端转动连接有同一个圆环22，所述圆环22内均匀设有多个喷灯23，所述喷灯23朝向所述熔池3，所述圆环22外壁套设有第一齿轮24，所述空腔2内于所述第一齿轮24一侧设有转动连接的转杆25，所述转杆25外壁套设有第二齿轮26，所述第一齿轮24与所述第二齿轮26啮合，所述炉体1内设有驱动所述转杆25转动的第二电机。

使用时，连杆21对于圆环22起到支撑作用，当需要对于熔池3进行加热工作时，多个喷灯23开始工作，喷灯23朝向熔池3，对于熔池3进行加热工作，第二电机开始工作，带动转杆25进行转动，转杆25带动第二齿轮26进行转动，从而带动第一齿轮24进行转动，圆环22随着第一齿轮24进行转动，带动喷灯23绕着熔池3进行转动，使得喷灯23对于熔池3进行均匀加热，保证了装置的工作效果；可选的，喷灯23为石英喷灯、铜喷灯、铝合金喷灯、不锈钢喷灯中的一种或多种，喷灯23采用的燃气为氢气、甲烷、乙烷或丙烷中的一种或多种。

一种实施例，所述转杆25一端延伸至所述固定机构下方并套设有往复丝杆27，所述往复丝杆27上螺纹连接有挤压块28，所述挤压块28与所述空腔2内壁滑动连接；当第二电机带动转杆25进行转动时，转杆25带动往复丝杆27进行转动，从而带动挤压块28进行上下往复运动，挤压块28可对于吸水棉20进行挤压工作，避免吸水棉20上吸水过多，确保了其的吸水效果，当驱动机构带动支撑板18向下运动时，转动往复丝杆27使得挤压块28位于往复丝杆27最底部，避免其影响支撑板18的运动。

实施例二：

本发明提供了一种实施例一任一种使用石英玻璃棒拉制石英纤维的装置的工作方法，包括以下步骤：

将熔池3放置于固定机构上进行固定，通过夹持机构固定产品9；

通过加热机构对于熔池3进行加热，熔池3达到第一预设温度后，夹持机构带动产品9缓速下降；

产品9进入熔池3内熔融并经导流嘴滴下后，调节加热机构，将熔池3的温度控制为第二预设温度，启动冷却机构；

牵引熔融后的产品9依次经过喷涂器4和集束槽5，集束后绕到拉丝机6上进行拉丝工作；

夹持机构带动产品9向下运动到极限后，停止加热机构、冷却机构和喷涂器4的工作，夹持机构带动产品9向上恢复至原位；

转动支架7，将另一个产品9移动至通槽10的上方，当支架7转动时，通过挡板11对于通槽10进行堵塞；可选的，第一预设温度为2000~2200℃，第二预设温度为1800~2000℃。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种使用石英玻璃棒拉制石英纤维的装置，其特征在于，包括炉体（1），所述炉体（1）内部开设有空腔（2），所述空腔（2）内设有用于固定熔池（3）的固定机构，所述熔池（3）底部开设有多个导流嘴，所述空腔（2）内于所述熔池（3）一侧设有加热机构、冷却机构和喷涂器（4），所述空腔（2）内设有集束槽（5）和拉丝机（6）；

所述炉体（1）上设有转动连接的支架（7），所述炉体（1）内设有用于驱动所述支架（7）转动的第一电机（8），所述支架（7）上对称设有用于固定产品（9）的夹持机构，所述空腔（2）于所述熔池（3）上开设有与所述产品（9）相匹配的通槽（10），所述炉体（1）于所述通槽（10）一侧设有转动连接的挡板（11）；

所述固定机构包括滑动设置于所述空腔（2）内的支撑板（18），所述支撑板（18）一端设有与所述熔池（3）相匹配的底座（19），所述空腔（2）内设有用于驱动所述支撑板（18）运动的驱动机构；

所述底座（19）底部远离所述支撑板（18）一侧设有出风机，所述底座（19）底部靠近所述支撑板（18）一侧设有吸风机，所述支撑板（18）底部设有吸水棉（20）；

所述冷却机构包括设于所述空腔（2）内部的环形块（29），所述环形块（29）内侧均匀开设有多个喷雾口（30）；

所述出风机位于所述冷却机构的上方，所述出风机吹出的风用于将向上运动的水雾吹向所述吸风机的一侧，所述吸风机用于将含有水雾的风吹向吸水棉（20）。

2.根据权利要求1所述的一种使用石英玻璃棒拉制石英纤维的装置，其特征在于，所述夹持机构包括设于所述支架（7）上的顶板（12），所述支架（7）于所述顶板（12）下方设有滑动连接的滑板（13），所述顶板（12）上设有用于带动所述滑板（13）运动的气缸（14），所述滑板（13）上对称设有滑动连接的弧形板（15），所述滑板（13）于所述弧形板（15）一侧设有固定块（16），所述固定块（16）内转动连接有螺栓，所述螺栓一端与所述弧形板（15）转动连接，两个所述弧形板（15）配合，用于对所述产品（9）进行夹持。

3.根据权利要求2所述的一种使用石英玻璃棒拉制石英纤维的装置，其特征在于，所述滑板（13）上开设有与所述产品（9）相匹配的凹槽（17）。

4.根据权利要求1所述的一种使用石英玻璃棒拉制石英纤维的装置，其特征在于，所述加热机构包括多个设于所述空腔（2）内壁顶部的连杆（21），多个所述连杆（21）一端转动连接有同一个圆环（22），所述圆环（22）内均匀设有多个喷灯（23），所述喷灯（23）朝向所述熔池（3）。

5.根据权利要求4所述的一种使用石英玻璃棒拉制石英纤维的装置，其特征在于，所述圆环（22）外壁套设有第一齿轮（24），所述空腔（2）内于所述第一齿轮（24）一侧设有转动连接的转杆（25），所述转杆（25）外壁套设有第二齿轮（26），所述第一齿轮（24）与所述第二齿轮（26）啮合，所述炉体（1）内设有驱动所述转杆（25）转动的第二电机。

6.根据权利要求5所述的一种使用石英玻璃棒拉制石英纤维的装置，其特征在于，所述转杆（25）一端延伸至所述固定机构下方并套设有往复丝杆（27），所述往复丝杆（27）上螺纹连接有挤压块（28），所述挤压块（28）与所述空腔（2）内壁滑动连接。

7.一种权利要求1-6任一种使用石英玻璃棒拉制石英纤维的装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

将熔池（3）放置于固定机构上进行固定，通过夹持机构固定产品（9）；

通过加热机构对于熔池（3）进行加热，熔池（3）达到第一预设温度后，夹持机构带动产品（9）缓速下降；

产品（9）进入熔池（3）内熔融并经导流嘴滴下后，调节加热机构，将熔池（3）的温度控制为第二预设温度，启动冷却机构；

牵引熔融后的产品（9）依次经过喷涂器（4）和集束槽（5），集束后绕到拉丝机（6）上进行拉丝工作；

夹持机构带动产品（9）向下运动到极限后，停止加热机构、冷却机构和喷涂器（4）的工作，夹持机构带动产品（9）向上恢复至原位；

转动支架（7），将另一个产品（9）移动至通槽（10）的上方，当支架（7）转动时，通过挡板（11）对于通槽（10）进行堵塞。