[其他]透明石英玻璃厚壁管制造方法及裝置

在審

• 申請號: 101987000003725
• 申請日: 1987-05-27
• 公開（公告）號: CN1005567B
• 公開（公告）日: 1989-10-25
• 發明（設計）人: 劉連城;莊心安;劉學峰;黃惟紅;晉學杰
• 申請（專利權）人: 國家建筑材料工業局建筑材料科學研究院石英玻璃研究所
• 代理公司: 國家建材工業局科學技術開發服務中心專利代理處
• 代理人: 何明學

本發明是以水晶粉為原料，在氫氧火焰爐中，利用立式中心石墨頂桿一次熱頂成型方法，制作外徑１５０～２００毫米、內徑５０～８０毫米、長度５００～１５００毫米的透明石英玻璃厚壁管，這種厚壁管可作為制造光導纖維用石英包皮管的坯料，也可用于制造其他透明石英玻璃管。

本發明屬于透明石英玻璃管的制法，特別適用于透明石英玻璃厚壁管的制造。

據出國技術考察了解，目前用水晶粉為原料制造透明石英玻璃厚壁管有兩種典型方法：其一為聯邦德國赫爾勞斯石英公司的方法，該方法是先用氫氧火焰將水晶粉熔制成直徑100毫米的石英棒，再將石英棒送入電阻爐中加熱，通過模具擠壓成厚壁管。其二為法國石英公司的方法，該方法是先用高頻等離子體火焰將水晶粉熔化，沉積在一根石英玻璃芯管上，然后用金剛石鉆頭將芯管鉆去，形成厚壁石英管。

上述兩種方法均需要二次成型，能耗較大，設備投資高。法國石英公司的方法還要消耗昂貴的金剛石鉆頭。

本發明的目的在于簡化生產工藝，降低能耗，采用一次加熱方法，制作透明石英玻璃厚壁管。

本發明是以水晶粉為原料，在氫氧火焰爐中，用一次加熱立式熱頂成型方法，制作透明石英玻璃厚壁管，其制作過程如圖所示，在熔爐（3）內裝入具有拋物面拱頂的耐火爐膛（4），熔爐（3）的左邊為熱電偶（11），右邊為觀察孔（5），熱電偶的輸出電勢由溫度顯示記錄儀（10）接收，升降機（12）可帶動升降卡緊裝置（13）作升降運動，在升降卡緊裝置（13）內部有電動機，可帶動主軸旋轉。制作透明石英玻璃厚壁管時，首先向燃燒器（2）中通入氫氣和氧氣并點燃，然后將預先制備好的石英玻璃底托（6）裝到升降卡緊裝置（13）的卡盤（8）上，底托內有石墨頂桿（7）直徑為75毫米，頂桿下方有支撐桿（9），并令底托以20轉/分的速度旋轉，待底托頂部升到觀察孔處時停止上升，逐漸加大氫氧氣流量，提高熔爐溫度，經過兩小時后爐溫升到1500℃，即可將振動送粉器（1）中的水晶粉送入氫氧燃燒器（2），水晶粉的粒度為100～150目，送粉量為1公斤/小時，從觀察孔可看到在底托頂部熔積出圓錐狀透明石英玻璃體，當爐溫升到1600℃時保溫，并令底托以均勻的速度緩慢下降，下降速度為0.2-0.4毫米/分，為了制得外徑勻整的厚壁管，必須嚴格控制氫氧氣壓力、流量、爐溫、送粉速度，和底托的下降速度恒定。

改變底托的下降速度即可改變厚壁管的外徑，而改變石墨頂桿（7）的直徑即可改變厚壁管的內徑，厚壁管的生長速度約為0.8公斤/小時，制造一根外徑160毫米，內徑75毫米，長度1000毫米的厚壁管約需50小時。

用本發明方法制成的透明石英玻璃厚壁管，其制品的尺寸范圍是：外徑150～200毫米，內徑50～80毫米，長度為500～1500毫米。這種厚壁管可作為制造光導纖維用石英包皮管的坯材，也可用于制造其他透明石英玻璃管。

本發明的熔爐，系采用具有拋物面拱頂的耐火爐膛，拋物面母線之焦點設計在粉料熔化區中心，此種型式的爐膛比直圓筒形爐膛可節約氫氧氣20%左右。

實施例：用本發明的方法制作一根外徑160毫米，內徑75毫米，長700毫米的透明石英玻璃厚壁管，得料率為83%，底托下降速度為0.35毫米/分，熔制時間36小時，氫氣耗量22標準立方米/小時，氧氣耗量11標準立方米/小時。

本發明具有設備簡單，節省能耗，不需要二次成型，不用金剛石鉆頭等優點。

附圖說明：

1.-振動送粉器 2.-氫氧燃燒器

3.-熔爐 4.-耐火爐膛

5.-觀察孔 6.-底托

7.-石墨頂桿 8.-卡盤

9.-支撐桿 10.-溫度顯示與記錄儀

11.-熱電偶 12.-升降機

13.-升降卡緊裝置