CN107056024A - 光学玻璃成型模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光学玻璃成型模具。属于光学玻璃熔制成型技术领域。其特征在于底板、二侧挡板和后挡板内部设有通过单向阀连通成封闭的热循环通道，热循环通道内有热循环媒介；单向阀两侧的热循环通道上分别设有通向外部的压缩空气进口和压缩空气出口；压缩空气出口设有防止热循环媒介溅出装置，可有效把模具高温区域的热能带到低温区域，使模具各部分温度趋于一致，达到调节模具温场的作用。本发明由于采用低熔点的锡金属液体作为媒介，比压缩空气作冷却媒介效率高，比水作冷却媒介可把模具加热温度高，能够实现玻璃模具自身热量转移来达到模具温场一致，同时具有节能效果。特别适合需要同时对模具高温部分冷却和低温部分加热场合。

Description

光学玻璃成型模具

技术领域

本发明属于光学玻璃熔制成型技术领域，具体涉及板料一次成型装置，主要用于生产小粘度镧系光学玻璃板料的一次拉制成型。

背景技术

随着成像技术和市场的发展，低折射率低色散和高折射率高色散的光学玻璃材料成为重点发展对象，但这些玻璃普遍存在出料温度高粘度小、成型条纹难以消除的问题。造成成型条纹难以消除问题的根源是模具温场不均匀，玻璃冷却收缩存在局部差异而产生成型条纹。为了解决成型条纹问题，需要使模具各部分温度保持一致，往往需要对料管嘴附近模具高温区域冷却，同时对远离料管嘴的模具边墙低温区域加热。现有成型模具如图1所示，包括底板1、后挡板2、侧挡板3、侧挡板加热装置4、底板加热装置5、压缩空气进口6和压缩空气出口7，由于模具冷却用的媒介多为风冷、水冷或风水混合冷却，直接冷却的区域很小，造成模具温场不均匀的情况，对于模具温场不均匀严重成型异常直观缺陷，调整还相对容易，而对于温场不均造成小粘度玻璃成型条纹解决难度大，良品率不高；另外对模具不同部分同时冷却和加热也是对能源的浪费。

目前采用热循环模具使用温度100℃以下热循环介质多使用水，使用温度高于100℃低于200℃广泛使用有机物油作热循环媒介。但这些热循环媒介对玻璃模具来说就不适用了，一般模具内部温度都在400℃以上，甚至某些玻璃成型温度达到800℃，这些其它领域广泛使用的有机物热循环媒介因易燃等原因就不适用光学玻璃领域。而光学玻璃模具常使用热交换媒介为压缩空气和水，因压缩空气热容比小，作热循环媒介效率低达不到效果。水热容比大但常压下沸点只有100℃，对玻璃模具来说只能起冷却作用。因此普通的热循环媒介已不适用于玻璃模具，需要重新匹配一种光学玻璃适用热循环媒介，以便解决光学玻璃模具温场一致性问题。

发明内容

本发明的目的就是针对上述问题，提供一种主要用于生产小粘度光学玻璃板料的成型模具，可以把模具高温部分的热量转移到低温部分，不仅显著改善光学玻璃的成型模具温场，解决由于模具因温场不一致造成成型条纹，同时避免了对模具同时冷却和加热的能源浪费，降低了成本。

本发明的技术解决方案是：一种光学玻璃成型模具，包括底板、后挡板和二侧挡板，其特征在于：该底板、二侧挡板和后挡板内部设有通过单向阀连通成封闭的热循环通道，热循环通道内有热循环媒介；该单向阀两侧的热循环通道上分别设有通向外部的压缩空气进口和压缩空气出口；该压缩空气出口设有防止热循环媒介溅出装置。

本发明的技术解决方案中所述的防止热循环媒介溅出装置包括呈竖直状的中间管径大于上端和下端管径的管体，中间管体内设有不锈钢空心小球；该不锈钢空心小球外径大于管体上端管径，比重小于热循环媒介比重。

本发明的技术解决方案中所述的单向阀包括水平状的中间管径大于进端和出端管径的管体，中间管体内设有不锈钢小球；该不锈钢小球外径大于管体出端管径，比重大于热循环媒介比重；出端管体位于中间管体的下部，并与压缩空气进口侧的热循环通道连接；进端管体位于中间管体的上部。

本发明的技术解决方案中所述的热循环通道包括位于后挡板内的横向管体及单向阀，位于二侧挡板内的纵向管体，位于底板内呈U型的回转管体；所述的的压缩空气进口和压缩空气出口分设在后挡板的两侧。

本发明的技术解决方案中所述的热循环通道的孔径均为Ф8～Ф16mm；热循环通道的中轴线与底板、后挡板和侧挡板的工作面的顶点间距为5～30mm。本发明的技术解决方案中所述的热循环媒介为低熔点锡金属液体或含锡合金。

本发明的技术解决方案中所述的后挡板上面、底板一端中部及二侧挡板中部都设有热电偶，底板下面设有底面加热装置，二侧挡板外侧设有侧档板加热装置。

本发明的技术解决方案中所述的压缩空气进口连接有空气压缩机。

本发明的技术解决方案中所述的底板、后挡板和二侧挡板为采用铝青铜材料、铸铁材料或是不锈钢模具材料制成。

使用过程中，热循环媒介顺着压缩空气流动的方向流动，因此可通过压缩空气的流量大小来控制热循环媒介的流量大小。压缩空气流量越大热循环媒介流量越大，模具热交换越多，模具温场一致性越好。

本发明具有结构简单，效果明显，能显著的改善小粘度玻璃如H-ZLaF*玻璃、H-ZF*玻璃及氟磷玻璃等光学玻璃的连续熔制成型条纹。

本发明的优越性：1. 由于同体积金属液体比压缩空气热容高得多，使用金属液体作为热循环媒介，更有效降低把高温区域热量带走，对低温区域的加热效率也高，能够实现模具温场达到一致性效果。之前使用压缩空气由于热交换效率低达不到模具温场一致，常用的冷却媒介水因常压下沸点只有100℃，而通常情况下模具温度都在400℃以上，水对模具只能起冷却作用。

2. 可防止由于模具温场不一致，造成的成型缺陷所产生光学玻璃成型条纹。

3. 由于热循环主体媒介为金属液体，只在模具内部循环，压缩空气只是作动力用量很小，给模具带走的热能也很少，可以有效避免模具使用过程中边加热边冷却的能源浪费。

4. 由于热循环主体媒介为金属液体，压缩空气只提供金属液体循环的动力，用量很小避免使用大量压缩空气冷却模具所产生的噪声对环境污染。

本发明主要用于对成型模具温场要求高的小粘度玻璃如H-ZLaF*玻璃、H-ZF*玻璃及氟磷玻璃等光学玻璃的生产，并能最大限度地消除成型条纹的光学玻璃条料成型模具。也适用需要同时对模具加热和冷却来改善模具温场的光学玻璃条料成型。

附图说明

图1表示原有的成型模具的结构示意图。

图2表示本发明光学玻璃成型模具结构示意图。

图3 表示图2中热循环通道结构示意图。

图4 表示图2 中单向阀的剖面结构示意图。

图5 表示防止热循环媒介溅出装置的剖面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例作进一步描述。

如图2至图5所示。本发明成型模具光学玻璃包括底板1、后挡板2、二侧挡板3、底板加热装置5、侧挡板加热装置4、压缩空气进口11和压缩空气出口12。其中，底板1、二侧挡板3和后挡板2内部设有通过单向阀10连通成封闭的热循环通道8，热循环通道8包括位于后挡板2内的横向管体及单向阀10，位于二侧挡板3内的纵向管体，位于底板1内呈U型的回转管体。单向阀10包括水平状的中间管径大于进端和出端管径的管体，中间管体内设有不锈钢小球c，不锈钢小球c外径大于管体出端管径，比重大于热循环媒介9比重，出端管体位于中间管体的下部，并与压缩空气进口11侧的热循环通道8连接，进端管体位于中间管体的上部。压缩空气进口11和压缩空气出口12分设在后挡板2的两侧。防止热循环媒介溅出装置设置在压缩空气出口12处，包括呈竖直状的中间管径大于上端和下端管径的管体，中间管体内设有不锈钢空心小球d，不锈钢空心小球d外径大于管体上端管径，比重小于热循环媒介9比重。热循环通道8内有热循环媒介9，热循环媒介9为低熔点锡金属液体或含锡合金。热循环通道8的孔径均为Ф8～Ф12mm ，热循环通道8与底板1、后挡板2和侧挡板3的工作面的间距为5～30mm。后挡板2上面、底板1一端中部及二侧挡板3中部都设有热电偶，底板1下面设有底板加热装置5，二侧挡板3外侧设有侧挡板加热装置4。压缩空气进口11连接有空气压缩机。底板1、后挡板2和二侧挡板3为采用铝青铜材料、铸铁材料或是不锈钢模具材料制成。

模具安装过程。首先按照如图2所示，将模具组装好，保证媒介循环通道畅通。将模具整体温度加热至400℃以上，保证锡金属液体能够在循环通道上流动，将熔融的锡金属液体从压缩空气进口11注入模具热循环通道8内，考虑到金属液体的热膨胀，注入金属液体的不要高于金属液体通道孔上方，防止工作过程压缩空气通入后溢出。金属液体注入完成后，安装压缩空气进出管路。

单向阀工作原理。 如图4所示，c为不易被锡金属液体侵蚀的不锈钢小球，比锡的密度大，小球外径φ1＞管径φ2，液体锡沿a方向可以正常流动，当沿b方向流动时，将推动小球c流向出口，由于小球外径φ1＞管径φ2，这样小球就堵住了出口。

防止热循环媒介溅出装置工作原理。如图5所示，d为不易被锡金属液体侵蚀的不锈钢空心小球，比锡液体的密度小，小球d外径φ4＞管径φ3，压缩空气沿向上方向可以正常流动，当液体锡溢出时，将推动小球d浮起，由于小球外径φ4＞管径φ3，这样小球就堵住了出口。

金属液体循环过程。压缩空气沿如图3所示虚线箭头表示路线的方向流动，此通道设有单向阀，压缩空气不能反向流动，带动金属液体沿如图3所示实线箭头表示路线的方向流动，由于压缩空气出口高于金属液体液面，压缩空气可以由此出而金属液体不能此处流出。

模具底板1、后挡板2和二侧挡板3设置有热电偶，如模具温场一致性未到达要求，可以增加压缩空气流量，来加速金属液体流动速度，从而增强模具各部分的热交换过程，反之减少压缩空气流量，就降低金属液体流动速度，降低模具各部分的热交换过程。防止金属液体飞溅装置可防止金属液体流速过快出现飞溅情况。

当模具温场温度整体偏低时，可以启用模具底板1和侧挡板3的加热装置补偿能量，当模具温场整体温度偏高时增加压缩空气的流量来降低模具温场温度。

Claims (9)

1.一种光学玻璃成型模具，包括底板（1）、后挡板（2）和二侧挡板（3），其特征在于：该底板（1）、二侧挡板（3）和后挡板（2）内部设有通过单向阀（10）连通成封闭的热循环通道（8），热循环通道（8）内有热循环媒介（9）；该单向阀（10）两侧的热循环通道（8）上分别设有通向外部的压缩空气进口（11）和压缩空气出口（12）；该压缩空气出口（12）设有防止热循环媒介溅出装置。

2.根据权利要求1所述的光学玻璃成型模具，其特征在于：所述的防止热循环媒介溅出装置包括呈竖直状的中间管径大于上端和下端管径的管体，中间管体内设有不锈钢空心小球（d）；该不锈钢空心小球（d）外径大于管体上端管径，比重小于热循环媒介（9）比重。

3.根据权利要求1或2所述的光学玻璃成型模具，其特征在于：所述的单向阀（10）包括水平状的中间管径大于进端和出端管径的管体，中间管体内设有不锈钢小球（c）；该不锈钢小球（c）外径大于管体出端管径，比重大于热循环媒介（9）比重；出端管体位于中间管体的下部，并与压缩空气进口（11）侧的热循环通道（8）连接；进端管体位于中间管体的上部。

4.根据权利要求1或2所述的光学玻璃成型模具，其特征在于：所述的热循环通道（8）包括位于后挡板（2）内的横向管体及单向阀（10），位于二侧挡板（3）内的纵向管体，位于底板（1）内呈U型的回转管体；所述的的压缩空气进口（11）和压缩空气出口（12）分设在后挡板（2）的两侧。

5. 根据权利要求1或2所述的光学玻璃成型模具，其特征在于：所述的热循环通道（8）的孔径均为Ф8～Ф12mm ；热循环通道（8）的中轴线与底板（1）、后挡板（2）和侧挡板（3）的工作面的间距为5～30mm。

6.根据权利要求1或2所述的光学玻璃成型模具，其特征在于：所述的热循环媒介（9）为低熔点锡金属液体或含锡合金。

7.根据权利要求1或2所述的光学玻璃成型模具，其特征在于：所述的后挡板（2）上面、底板（1）一端中部及二侧挡板（3）中部都设有热电偶，底板（1）下面设有底面加热装置（5），二侧挡板（3）外侧设有侧档板加热装置（4）。

8.根据权利要求1或2所述的一种光学玻璃条料的成型模具，其特征在于：所述的压缩空气进口（11）连接有空气压缩机。

9.根据权利要求1或2所述的光学玻璃成型模具，其特征在于：所述的底板（1）、后挡板（2）和二侧挡板（3）为采用铝青铜材料、铸铁材料或是不锈钢模具材料制成。