箱式精密退火炉的制作方法

1.本实用新型属于退火设备领域，具体涉及一种箱式精密退火炉。


背景技术：

2.箱式精密退火炉因具备占地面积小、能满足一些特殊玻璃的生产要求、并能提高玻璃品质等优点，被广泛应用于光学玻璃、激光玻璃等高性能玻璃的退火。传统的箱式精密退火炉对光学玻璃进行退火处理时，总是存在温度均匀性较差、温差过大等问题。
3.为了提高温度均匀性，人们研发了包括导风机构和循环风机的箱式精密退火炉，例如：授权公告号为cn211712954u的中国实用新型专利，就公开了一种箱式高精密玻璃退火炉，其包括炉体及炉衬，炉体的侧部开设有炉门，炉衬内壁上分布有加热元件，炉衬内设置有导风机构，炉衬与导风机构之间设置有环形气体流道，导风机构靠近炉门的一端设置有进风口，其相对于炉门的一侧连通设置有循环风机，导风机构的腔室内水平上下层叠放置有待处理的玻璃，热量经循环风机的两侧进入环形气体流道并由进风口进入导风机构内沿玻璃的上下表面流动。
4.虽然上述的箱式高精密玻璃退火炉，将玻璃在导风机构的内腔内呈水平层叠放置，导风机构左右两侧若干个竖直阵列的小型进风口可将环形气体流道引流过来的热风分流导入内腔，并进入玻璃之间的夹缝形成层流，从而对玻璃上下两面进行均匀加热，避免各处受热不均发生弯曲或破裂；但是由于加热元件设置于炉衬内壁上，对玻璃端部的辐射加热效果较弱，且由于导风机构靠近炉门的一端为开口设置，炉门位置又为低温区域，气体从此区域进入置放玻璃的区域时流动状态比较平稳，扰动不剧烈，导致循环风机作用下气流与玻璃间的强对流强度相对较弱，热交换不充分，因此层叠放置的玻璃在靠近炉门位置部分的温度相对较低，从而造成玻璃退火过程中前后端温差过大，致使精密退火效果较差，玻璃品质也大大降低。


技术实现要素：

5.本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够减小玻璃退火过程中前后端温差的箱式精密退火炉。
6.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：箱式精密退火炉，包括炉体、加热元件、导风内胆和循环风机；所述炉体的前端设置有炉门，所述导风内胆设置在炉体的炉膛中，且导风内胆的侧壁与炉体的侧壁之间形成有气流通道，所述气流通道的横截面呈环形，所述加热元件设置在气流通道中；所述导风内胆的前端设有进风口，所述进风口将导风内胆的内腔与气流通道连通；所述循环风机设置在导风内胆的后端，且循环风机的吸风口与导风内胆的内腔连通、其出风口与气流通道连通；所述导风内胆的前端设置有气体整流加速装置，所述气体整流加速装置位于进风口的后侧。
7.进一步的是，所述气流通道中设置有至少两根安装杆，各安装杆沿导风内胆的周向均匀分布，且每根安装杆上均螺旋缠绕设置有一个加热元件。
8.进一步的是，所述安装杆的数量为20根。
9.进一步的是，所述导风内胆包括方筒形主体和设置在方筒形主体后端的锥形安装板，所述锥形安装板的横截面呈圆环形；所述进风口设置在方筒形主体前端的侧壁上，所述循环风机设置在锥形安装板的中间部位。
10.进一步的是，所述导风内胆的内腔中设有玻璃架，各玻璃架上具有玻璃放置区域。
11.进一步的是，所述玻璃架包括至少两个架板，所述架板水平上下分布设置。
12.进一步的是，所述气体整流加速装置包括封闭设置在导风内胆前端的整流板，所述整流板上设置有至少两个整流孔，所述整流孔在整流板上均匀分布。
13.进一步的是，所述整流板是由耐热不锈钢材料制成的板。
14.进一步的是，所述整流孔至少为四个，并呈矩形阵列分布。
15.进一步的是，所述整流板上仅在与玻璃放置区域正对应的部位上开设整流孔。
16.进一步的是，所述整流板上在与玻璃放置区域正对应的部位不开设整流孔。
17.本实用新型的有益效果是：该箱式精密退火炉通过设置气体整流加速装置，可使得从气流通道流动过来的气体经过整流和加速后能够以更大的速度均匀地进入导风内胆的内腔，有效扰动了气体在玻璃前端的流动状态，提高了气体整流加速装置与玻璃前端空间内气流的湍流强度，强化了主流区内强制对流传热的换热效果，进而提高了炉内传热效率，使得气体与玻璃前端的对流换热效果增强，从而提高退火过程中玻璃前端的温度，减小了玻璃前后两端的温差，保证了精密退火的效果，提升了玻璃的品质。
附图说明
18.图1是本实用新型的剖视结构示意图；
19.图2是导风内胆的三维结构示意图；
20.图3是整流板的实施方式一；
21.图4是整流板的实施方式二；
22.图5是未设置气体整流加速装置的炉内气流流动状态的模拟仿真图；
23.图6是设置了气体整流加速装置的炉内气流流动状态的模拟仿真图；
24.图7是未设置气体整流加速装置的炉内玻璃温度分布仿真图；
25.图8是设置了气体整流加速装置的炉内玻璃温度分布仿真图；
26.图中标记为：炉体100、气流通道210、加热元件220、导风内胆300、进风口310、架板321、气体整流加速装置330、整流孔331、锥形安装板340、循环风机400、玻璃500。
具体实施方式
27.下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
28.本文涉及的“前”、“后”、“上”、“下”、“内”等指示方位关系的表达，均是以玻璃500退火过程中，玻璃500进炉的方向作为后方向进行确定的。已知后方向，可以确定与后方向相反的方向即为前方向，与前后方向水平垂直的方向即为左右方向，与前后方向竖向垂直的方向即为上下方向。
29.结合图1和图2所示，箱式精密退火炉，包括炉体100、加热元件220、导风内胆300和循环风机400；所述炉体100的前端设置有炉门，所述导风内胆300设置在炉体100的炉膛中，
且导风内胆300的侧壁与炉体100的侧壁之间形成有气流通道210，所述气流通道210的横截面呈环形，所述加热元件220设置在气流通道210中；所述导风内胆300的前端设有进风口310，所述进风口310将导风内胆300的内腔与气流通道210连通；所述循环风机400设置在导风内胆300的后端，且循环风机400的吸风口与导风内胆300的内腔连通、其出风口与气流通道210连通；所述导风内胆300的前端设置有气体整流加速装置330，所述气体整流加速装置330位于进风口310的后侧。
30.该箱式精密退火炉是一种基本不影响气流顺畅循环的条件下具有强换热功能的退火炉，利用其对放置在导风内胆300中的玻璃500进行退火的过程中，在循环风机400的作用下可使得炉体100的炉膛中的气体实现“导风内胆300的内腔
→
循环风机400
→
气流通道210
→
进风口310
→
导风内胆300的内腔”的往复循环，结合图5和图6所示，由于循环风机400的偏向性以及炉门的阻挡，因此会造成循环过程中进入导风内胆300前端的主流区内气流流动不均匀，气流速度分布不均，通过在导风内胆300的前端设置气体整流加速装置330对气体进行整流并加速气流，如此可使得气体以更大的速度均匀地进入导风内胆300的内腔，有效扰动了气体在玻璃500前端的流动状态，提高了气体整流加速装置330与玻璃500前端空间内气流的湍流强度，强化了主流区内强制对流传热的换热效果，进而提高了炉内传热效率，从而提高退火过程中玻璃500前端的温度，减小了玻璃500前后两端的温差，保证了精密退火的效果，提升了玻璃500的品质。
31.其中，炉体100为该箱式精密退火炉的主体部件，主要安装并保护其他零部件，以对装入其炉膛内的玻璃500进行退火；气流通道210主要用于导流炉膛内的气体并对气体进行加热，气流通道210的结构可以为多种环形，为了保证输送气体的均匀性，通常使气流通道210的横截面为圆环形；加热元件220主要用于加热炉膛内的玻璃500及气体，加热元件220可以为多种，通常为选用电加热元件，例如：电阻带、电阻丝、电热偶等；当然，也可以选用其他加热元件或装置。
32.为了方便安装加热元件220并提高加热的均匀性，再如图1所示，优选在气流通道210中设置至少两根安装杆，各安装杆沿导风内胆300的周向均匀分布，且每根安装杆上均螺旋缠绕设置有一个加热元件220。该实施方式选用的加热元件220为电阻丝，将其螺旋缠绕设置在安装杆上，不仅能够在有限的长度上布置更长的加热元件220，提升该箱式精密退火炉的功率，而且加热元件220的上述分布方式利于提高加热温度的均匀性，并保证了加热元件220安装的稳固性和使用寿命。安装杆的数量优选为20根。
33.导风内胆300通常为一端封闭的筒形结构，其主要用于放置玻璃500，并与炉体100一起形成炉膛内气体的循环通道，利于提升炉膛内温度场的均匀性。为了提高进入循环风机400的回风效率，优选的，再结合图1和图2所示，所述导风内胆300包括方筒形主体和设置在方筒形主体后端的锥形安装板340，所述锥形安装板340的横截面呈圆环形；所述进风口310设置在方筒形主体前端的侧壁上，所述循环风机400设置在锥形安装板340的中间部位。锥形安装板340与方筒形主体结合形成的导风内胆300，在结合处方形断面与圆形断面形成有过渡收缩性曲面，利于导风内胆300内腔中的气体被吸入循环风机400中，并利于循环风机400将气体送入气流通道210，提高了气体循环流动的顺畅性，不仅使得炉膛内温度场更均匀，而且可降低循环风机400的能耗。
34.具体的，再如图1所示，所述导风内胆300的内腔中设有玻璃架，所述玻璃架上具有
玻璃放置区域。玻璃架的结构可以为多种，优选为包括至少两个架板321的结构，且各架板321水平上下分布设置。
35.气体整流加速装置330主要用于对进入导风内胆300前端的气体进行整流和加速，以使气体以更快的速度、更均匀的流动状态进入导风内胆300的内腔；气体整流加速装置330可以为兼具整流和加速功能的设备，也可以为包括整流和加速两大部件的设备，整流部件例如：均流板、气体整流器等，加速部件例如：加压设备、风机等。
36.为了节约成本并简化装置结构，优选再结合图1和图2所示，气体整流加速装置330包括封闭设置在导风内胆300前端的整流板，所述整流板上设置有至少两个整流孔331，所述整流孔331在整流板上均匀分布。通常在导风内胆300的前端开设凹槽，将整流板嵌入安装在凹槽中。带整流孔331的整流板不仅结构简单、制作方便，而且均布的整流孔331能够对进入导风内胆300前端的气体进行整流，另外在进风口310的后侧设置整流板后会使得流体截面突然收缩、流速增加，从而可使进入导风内胆300内腔的气流在玻璃500前端流动加剧，形成漩涡强度更大的涡流运动，增强气体与玻璃500间的换热强度，提高退火过程中玻璃500前端的温度，减小玻璃500前后两端的温差。
37.整流板通常由耐热材料制作，优选由成本较低、便于加工的耐热不锈钢材料制成。整流孔331在整流板上均匀分布的方式可以为多种，例如：等间距排布、阵列、中心对称分布、旋转对称分布等；为了便于加工并保证良好的整流和加速效果，优选的，再如图2所示，整流孔331至少为四个，并呈矩形阵列分布。整流孔331的大小一般根据其数量和整流板的尺寸进行确定，优选开设为孔径为20mm的孔。
38.为了使得气体整流加速装置330与玻璃架的结构相配，进一步改善炉内退火的玻璃500的温度均匀性，以达到更好的退火效果，如图3所示，优选使整流板上在与玻璃放置区域正对应的部位不开设整流孔331；或者，如图4所示，优选使整流板上仅在与玻璃放置区域正对应的部位上开设整流孔331。
39.实施例
40.利用本实用新型提供的箱式精密退火炉在设置气体整流加速装置330的情况下，对三层架板321上放置的三块玻璃500进行仿真退火，三块玻璃500从上往下依次编号为#1、#2、#3。对退火过程中炉内气流流动状态的模拟仿真结果如图6所示，对炉内玻璃500温度分布仿真结果如图8所示，玻璃500的最大温差值见下表1。
41.对比例
42.利用本实用新型提供的箱式精密退火炉在未设置气体整流加速装置330的情况下(相当于现有的箱式精密退火炉)，对三层架板321上放置的三块玻璃500进行仿真退火，三块玻璃500从上往下依次编号为#1
′
、#2
′
、#3
′
。对退火过程中炉内气流流动状态的模拟仿真结果如图5所示，对炉内玻璃500温度分布仿真结果如图7所示，玻璃500的最大温差值见下表1。
43.表1：玻璃的最大温差值δt
[0044][0045][0046]
从图5和图6可以看出，由于循环风机400的偏向性以及炉门的阻挡，未设置气体整流加速装置330的情况下，会造成循环过程中进入导风内胆300前端的主流区内气流流动不均匀，气流速度分布不均，气流扰动不剧烈，气流与玻璃500前端间的强对流强度相对较弱，热交换不充分；设置气体整流加速装置330的情况下，气体会以更大的速度均匀地进入导风内胆300的内腔，有效扰动气体在玻璃500前端的流动状态，提高了气体整流加速装置330与玻璃500前端空间内气流的湍流强度，强化了主流区内强制对流传热的换热效果，热交换更充分。从图7和图8及表1可以看出，设置有气体整流加速装置330的情况下炉内退火的玻璃500最大温差值δt明显小于未设置气体整流加速装置330的情况，说明本实用新型提供的箱式精密退火炉能够有效减小玻璃退火过程中前后端温差，提高玻璃500精密退火的效果。