CN101379002B - 熔融态玻璃熔浴温度的测量 - Google Patents

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Abstract

通过测量参数例如旋转机械搅拌器(3)的电机转矩或从旋转机械搅拌器的冷却液中吸取的热能来间接测量粘性物质例如玻璃的熔浴(1)的温度。这样就免去了通过具有热电偶的杆来直接进行温度测量以及免去了暴露于艰苦的操作环境。

Description

熔融态玻璃熔浴温度的测量
技术领域
本发明的主题是熔融玻璃熔浴或保持在较高温度的非常粘的材料的温度的测量。 
背景技术
这种温度测量在监视玻璃化过程中是必需的，然而由于熔融态玻璃达到的温度很高，测量将变得困难。大部分用于制造传感器的常规材料熔化或者至少失去它们的强度。另一种技术通过将温度传感器设置在由水流来冷却的杆上来测量低于玻璃实际达到的温度的温度。凝固玻璃渣形成在杆周围并保护杆免于过热以及被腐蚀。通过相关函数，熔融态玻璃熔浴的温度可以从实测温度中推导得出。这种通过冷却杆的测量技术已被证明可行但是不准确，原因在于：它与玻璃熔浴的单个位置相关，并且熔浴的该位置温度可能是不均匀的，以及该技术对熔浴的物理条件非常敏感，并且显著受到自然或强制对流运动的影响，并且由此也受到覆盖它的可变的凝固玻璃的厚度的影响的。 
发明内容
这些缺点导致产生了根据本发明的改进测量方法，在本发明的方法中，直接测量实际温度或者对比温度的方法用由与温度有着函数联系的另一参数的测量代替从而完成后者温度的间接测量。这里设想参数的共性，是它们与熔浴不相关，因此不需要将传感器设置于包含熔浴的坩埚内而是在之外，这样传感器在更好的条件下在冷却介质中运行。 
本发明是基于熔融态玻璃熔浴的机械搅拌器的一种特殊应用。已知搅拌器有着多种形状，并且通常包括具有叶片的旋转体或类似的装置用于移动它们周围的玻璃并搅拌。该搅拌器通过在同心管道或其他的装置中流经它 的冷却液的回路保持适度的温度。 
与熔浴的温度相关的对测量有用的参数可通过操作搅拌器来得到。需要注意的是冷却进一步会在搅拌器周围产生一些凝固玻璃渣，但是通过使叶片周围以及搅拌器中心轴附近凝固的玻璃的厚度稳定，以及调节叶片周围熔浴的情况的搅拌，这种在用杆测量温度的情况下不利的状况在此不再出现。由于搅拌器进一步地直接接触最大部分的熔浴，因此它接受的热量能更好地反映熔浴的整体温度或者平均温度。 
在关于本发明方法的一具体实施例中，表示熔浴温度的待测参数为从流经搅拌器的冷却液中吸取的热能。在另一具体实施例中，待测值为在一稳定速度下，搅拌器的电机转矩。 
本发明现在通过附图1的帮助进行描述，其显示了提供带搅拌器的熔浴。附图2显示了冷却回路。附图3显示了一实例。熔浴为标号1，其位于带有未示出的加热装置的坩埚2内(像这样的情况很常见，包含位于坩埚2的附近的单独电感线圈)。不管是坩埚的常用电源供给装置还是现有技术中广泛所知且无关于本发明的下游的浇铸阀都未被显示。坩埚2包含锚状的搅拌器3，在此并且包括柱塞轴4和一对反向的叶片5。轴4由轴承(bearing)6支持并由配有减速器和转矩变化器的电机7驱动转动。搅拌器3是中空的并且包括中心管8以便从内部将用于注入冷却液的外围通道9和与前者同心的中心通道10分开，注射过的水可以再次回收。管8分支并进入每个叶片，其末尾端是开放的用于允许水从外围通道9流入中心通道10，这种回路进一步包括放置在轴4顶部的水箱11、泵12、连接泵12与水箱11的管线13，并且还包括抽吸管、排放管、和管线13上的冷却设备14。 
本发明也可以由其他搅拌器操作，特别是螺旋或者线圈状的搅拌器。定期充分地冷却整个搅拌器表面也是合适的。此外，叶片5具有充分的延伸用于完成熔浴的全部混合。但是值得注意的是，如果应用于熔浴的是小型的搅拌器，该熔浴装备有其他搅拌器，这些搅拌器上不实行测量却分享前者的混合功能，发明也能合适地实行。 
在关于本发明方法的一特定实施例中，测量由搅拌器3吸收的热能，其可以根据泵的流速以及位于外围通道9入口和中心通道10出口的传感器15 和16测得的水冷却液的温度推断得出。用于温度测量的应用公式为：  T 1 = C 1 ln ( C 2 P ) , 此处T1为求解的温度，C1和C2是由之前的实验获得的经验常量，P为热能。该常量实际上只依赖于已确定装置的搅拌器的转速以及熔浴体积和熔浴组成。 
在本发明另一实施例中，搅拌器的电机转矩用于完成熔浴温度的间接测量。该测量甚至会更加简单，可以通过设置在电机7和轴3之间的传动装置上的转矩测量器17来实现。相关的公式这时变为  T 2 = C 3 ln ( C 4 C ) , 此处T2为熔浴的温度(应该与T1相等)，C3和C4是由之前的实验获得的另外常量，C为测得的转矩。这里常量C3和C4对于已确定的装置是不变的，只依赖于转速以及熔融材料的体积。 
这两种测量方法都可以单独或一起使用。 
附图3给出一实施例，通过应用第一公式，其中系数为C1＝-108.7以及C2＝0.0091，搅拌器的功率P由瓦特表示，温度T1由摄氏温度表示。该过程包括一系列循环，其为固定组成的玻璃逐渐地倾倒入坩埚，然后根据反映相对于时间(横坐标为小时)坩埚中玻璃的重量(右边纵坐标刻度为千克)的曲线18的指示，在熔融后迅速地移开。参数C1和C2在之前的循环中已被估算出。 
给出熔浴的由热电偶测得的实际温度曲线19，以及根据本发明(左边纵坐标刻度)估算的那些温度曲线20。这些曲线的形状非常一致，曲线20仅含有波动，该波动曲线呈现准稳态循环状态下大约20摄氏度间隔的包络线，曲线20包含曲线19。

Claims (2)

1.一种测量熔融态玻璃熔浴(1)的温度的方法，所述方法通过将所述温度下的一待测值与事先建立的函数进行关联，其特征在于所述待测值由在所述熔浴中用于搅拌的可动的机械搅拌器(3)得到，其中所述待测值为从流经所述搅拌器的冷却液中吸取的热能，并且所述热能由所述流体的流速以及所述搅拌器的入口至出口的流体的升温计算得出，所述函数为
Figure FSB00000648202800011
其中T1为温度，C1和C2为依赖于已确定装置的搅拌器的转速以及熔浴体积和熔浴组成的常量，P为热能。
2.一种测量熔融态玻璃熔浴(1)的温度的方法，所述方法通过将所述温度下的一待测值与事先建立的函数进行关联，其特征在于所述待测值由在所述熔浴中用于搅拌的可动的机械搅拌器(3)得到，其中所述搅拌器为旋转搅拌器，所述待测值为在稳定速度下所述搅拌器的电机转矩，所述函数为其中T2为温度，C3和C4是为依赖于已确定装置的搅拌器的转速以及熔浴体积的常量，C为所述转矩。
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