CN107831038B - 一种用于熔化池的玻璃取样和液位测定装置 - Google Patents

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Abstract

本发明名称为一种用于熔化池的玻璃取样和液位测定装置。属于光学玻璃制造技术领域。它是为解决光学玻璃瓷铂连熔炉的熔化池液面监控和熔化池取样而设计的特殊装置。它的主要特征是:包括连通管、玻璃液封阻结构、加热结构、保温层、液位测定仪和高压气体接头;连通管一端穿过熔化池池壁后伸入玻璃液中,另一端的端口朝上并位于玻璃液的液位上方;玻璃液封阻结构设置于连通管外壁与池壁之间;加热结构设置于池壁外部分的连通管两端;保温层包裹于池壁外部分的连通管上;液位测定仪设置于连通管朝上端口的正上方;高压气体接头为与连通管朝上端口配合的活动接头。本发明主要用于玻璃液位的测定和折射率的实时监控。

Description

一种用于熔化池的玻璃取样和液位测定装置
技术领域
本发明属于光学玻璃制造技术领域。具体涉及一种用于熔化池的玻璃取样和液位测定装置。
背景技术
光学玻璃制造熔炉一般分为两种结构:一种是全铂金结构的熔炉,适合于小粘度光学玻璃(如镧系光学玻璃)的制造;另一种是瓷铂结构的熔炉,适合于中、大粘度光学玻璃的制造。除镧系等光学玻璃外,大部分的光学玻璃都采用瓷铂结构的熔炉进行生产。有别于一般民用玻璃,光学玻璃以品种多、批量小、要求高为特点,因此光学玻璃的熔炉一般比较小,而且更换品种频繁。光学玻璃的熔化池容积小,熔制品种多,玻璃液表面的化料状态形态各异,熔化池表面往往堆积大量粉料或泡沫层,导致玻璃液面无法准确测定,往往靠人眼观察来估计玻璃液面高度。由于熔化池表面泡沫层厚度因玻璃品种不同差异巨大,即使同一品种在生产过程中表面泡沫也差别很大,导致常用的玻璃液位测定装置无法有效测定玻璃液面高度。而液面控制的不稳定往往导致熔化状态不稳定,造成光学玻璃的折射率波动大,产品质量不受控。
另外,光学玻璃的主要指标以折射率为主,因此需要及时了解熔化池内玻璃液的折射值。由于熔化池玻璃液表面堆积有大量泡沫,导致在熔化池取样困难,取样操作繁琐,通常情况下,熔化池取样是将取样勺从投料口伸入,在鼓泡圈正下方50~100mm处舀取玻璃液,所取样品往往粘有未熔化粉料及条纹严重,导致样品无法进行测定或者测定不准,因此不能及时获知所熔制玻璃液的折射率指标,加大了产品生产风险。
发明内容
本发明目的就是针对上述情况,提出的一种用于熔化池的玻璃取样和液位测定装置。
本发明的技术解决方案是:一种用于熔化池的玻璃取样和液位测定装置,其特征在于:包括连通管、玻璃液封阻结构、加热结构、保温层、液位测定仪和高压气体接头;所述连通管一端穿过熔化池池壁后伸入玻璃液中,另一端的端口朝上并位于玻璃液的液位上方;所述玻璃液封阻结构设置于连通管外壁与池壁之间;所述加热结构设置于池壁外部分的连通管两端,接入电源后通过电流加热管内玻璃,使其一直处于液态;所述保温层包裹于池壁外部分的连通管上;所述液位测定仪设置于连通管朝上端口的正上方;所述高压气体接头为与连通管朝上端口配合的活动接头。
本发明的技术解决方案中所述的玻璃液封阻结构包括冷却环和挡盘;挡盘紧贴池壁外侧,并与连通管的外壁完整焊接;冷却环焊接在挡盘的周边上。挡盘用于阻挡熔化池内高温玻璃液由连通管外壁与池壁开孔间隙流出,不让玻璃液沿着连通管外壁流动,而是让高温玻璃液流出后被封固在挡盘与高温池壁之间。
本发明的技术解决方案中所述的连通管包括水平方向的连通横管和竖直方向的连通竖管。
本发明的技术解决方案中所述的加热结构包括上接线板和下接线板,上接线板焊接于连通管朝上的端口上,下接线板焊接于靠近池壁的连通管或挡盘周边上。
本发明的技术解决方案中所述的挡盘为圆盘;所述的冷却环为环形圆管;冷却环焊接在挡盘的外圆周处。采用向冷却环通入气体或液体来冷却挡盘外圆周处玻璃液,仅使池壁与挡盘间填充的高温玻璃液在冷却环处冷却凝固,而连通管周围的玻璃液则仍保持高温状态,防止连通管内玻璃液冷却。
本发明的技术解决方案中所述的连通横管、连通竖管、挡盘、冷却环和加热结构由铂金或铂强化材料制成。
本发明的技术解决方案中所述的加热结构与一定频率的交流电源连接,给连通管内的玻璃液提供热量,维持玻璃液的流动状态。
本发明的技术解决方案中所述的高压气体接头通过高压气体阀门与高压气源连接。
本发明的技术解决方案中所述的液位测定仪设置于连通管朝上端口正上方室温的位置上,液位测定仪发出的激光束抵达玻璃液面时,产生反射光束,再由液位测定仪读取,可实时精确测定及监控玻璃液位。
本发明的另一重要功能是可实时取样,监测熔化池玻璃液的折射率变动情况。具体取样方法是:将高压气体接头按压于连通管口部,快速通入高压气体,通入的高压气体将连通管内的玻璃液排空至熔化池内,撤去高压气体接头,熔化池玻璃液则缓慢回流至连通竖管内,用取样勺从连通管口部取出玻璃液,该玻璃液冷却后就可进行折射率的测定。所测定的折射率就代表取样时间熔化池玻璃液的折射率值。
附图说明
图1是本发明一种玻璃取样和液位测定的装置示意图。
图中:1. 玻璃液;2. 池壁;3. 电极;4. 鼓泡器;5. 流出管;6. 冷却环;7. 挡盘;8. 保温层;9. 连通竖管;10. 上接线板;11. 高压气体接头;12. 激光束;13. 液位测定仪; 14. 下接线板;15. 连通横管;16. 料堆及泡沫层;17. 液位;18. 鼓泡圈;19. 投料口。
具体实施方式
如图1所示。本发明一种用于熔化池的玻璃取样和液位测定装置包括:玻璃液封阻结构、连通管、加热结构、保温层8、液位测定仪13和高压气体接头11。玻璃熔化池包括池壁2、电极3、鼓泡器4、流出管5和投料口19,熔化池内有玻璃液1,玻璃液1表面有料堆及泡沫层16,玻璃液1的液位17位于料堆及泡沫层16之中。连通管包括竖直方向的连通竖管9和水平方向的连通横管15,呈L型焊接构成。玻璃液封阻结构包括冷却环6和挡盘7,设置于连通横管15外壁与池壁2之间。加热结构包括上接线板10和下接线板14,设置于池壁2外部分的连通横管15和连通竖管9两端。液位测定仪13位于连通竖管9管口的正上方,远离高温辐射源,处于适合仪表正常运行的低温环境。高压气体接头为软管连接的活动接头。
连通横管15一端由池壁2的开孔插入至玻璃液1中,挡盘7紧贴池壁2外侧,挡盘7与连通横管15的外壁完整焊接,保温层8包裹于池壁2外部分的连通管上并固定。挡盘7为圆盘,冷却环6为环形圆管,冷却环6焊接在挡盘7的外圆周处。由池壁2、连通横管15、挡盘7、冷却环6形成一个陕窄空间。由于挡盘7、连通横管15通有加热电流,连通横管15及挡盘7处于高温,连通横管15内外玻璃液具有高温流动性。连通横管15内的高温玻璃液1流向连通竖管9,而外侧高温玻璃液1由炉内渗出沿连通横管15外壁流动,进入池壁2和挡盘7的陕窄空间内,当充满该陕窄空间流至冷却环6时,高温玻璃液1被冷却环6冷却凝固,封阻于冷却环6处。该结构可有效保持连通管内玻璃液1处于高温流动状态,而连通管外玻璃液1则被封阻于冷却环6处。
连通横管15由池壁2的开孔插入至玻璃液1中,其开孔高度不宜过高,开孔过高会导致流入连通管内的玻璃液1含有大量未熔原料及气泡,影响液面的测定及折射率样品测定。连通横管15插入深度不宜过浅,过浅所取的玻璃液样品接近池壁2,而池壁2处的玻璃液1流动性低,不具有样品实时代表性。因此,开孔高度以接近流出管5上方玻璃液1流动层为宜,深度以接近鼓泡器4正上方为宜,此处玻璃液1对流翻动剧烈,玻璃化程度高,玻璃组分均匀,条纹程度轻,所取得的样品折射率容易测定。连通竖管9管口的位置需高于玻璃液位17控制线,且预留一定的偏差范围和调整距离,一般比液位17高50~150mm。
上接线板10、连通竖管9、连通横管15、挡盘7、下接线板14都是由铂金或铂强化材料焊接而成。上接线板10焊接于连通竖管9朝上的端口上,下接线板14焊接于靠近池壁2的挡盘7周边上。上接线板10、下接线板14分别接入加热电源的两极,为减少铂金制品损耗,通往的电源以频率较高的交流电为宜。为安全因素考虑,接入的电源具有低电压高电流特性。
连通竖管9管口正上方安装有液位测定仪13,液位测定仪13距连通竖管9管口具有一定的间距,既可以保证管口取样时有足够的操作空间,又可以保证液位测定仪13处于良好的室温环境,工作更稳定。液位测定仪13发出的激光束12抵达玻璃液面时,产生反射激光束12,再由液位测定仪13读取,可实时、连续精确测定及监控玻璃液位17。
高压气体接头11为软管连接的活动接头,接头可实现快速压接于连通竖管9管口,软管连接有高压空气(0.4~0.6Mpa),由阀门控制开合。非取样时间放置于旁侧待用。
本发明的具体取样方法是:将高压气体接头11按压于连通竖管9口部,快速打开高压气体阀门,通入的高压气体将连通管内的玻璃液1排空至熔化池内,撤去高压气体接头11,熔化池玻璃液1则缓慢回流至连通竖管9内,用取样勺从连通竖管9口部取出玻璃液,该玻璃液冷却后凝固成玻璃块,加工该玻璃块就可进行折射率的测定。所测定的折射率就代表取样时间熔化池内玻璃液1的折射率值。每天按固定时间的几个时间点取样,就可以制成折射率波动曲线,依据该曲线可判定产品是否合格,若不合格则进行炉内校正。从而实现折射率的监控。
具体实施例:根据实施例对本发明进行更详细的说明,但是本发明不限于这些例子。
选取H-ZF7L玻璃(折射率nd标准值:1.80518)的生产作为实施对象,进行本发明实施前、后数据进行对比。熔化池玻璃液的折射率取样,按生产工艺要求每2小时取一个样,样品按-25℃/H淬火速率进行淬火为后,进行折射率的测定。其实施例结果(24小时)对比如下表所示:
Figure DEST_PATH_IMAGE002
*表中打“/”表示:像线不清,无法测定:
Δnd=nd测定值-nd标准值。

Claims (10)

1.一种用于熔化池的玻璃取样和液位测定装置,所述熔化池为光学玻璃熔炉,其特征在于:包括连通管、玻璃液封阻结构、加热结构、保温层(8)、液位测定仪(13)和高压气体接头(11);所述连通管一端穿过熔化池池壁(2)后伸入玻璃液(1)中,另一端的端口朝上并位于玻璃液(1)的液位(17)上方;所述玻璃液封阻结构设置于连通管外壁与池壁(2)之间;所述加热结构设置于池壁(2)外部分的连通管两端;所述保温层(8)包裹于池壁(2)外部分的连通管上;所述液位测定仪(13)设置于连通管朝上端口的正上方;所述高压气体接头(11)为与连通管朝上端口配合的活动接头。
2.根据权利要求1所述的一种用于熔化池的玻璃取样和液位测定装置,其特征在于:所述的玻璃液封阻结构包括冷却环(6)和挡盘(7);挡盘(7)紧贴池壁(2)外侧,并与连通管的外壁完整焊接;冷却环(6)焊接在挡盘(7)的周边上。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于熔化池的玻璃取样和液位测定装置,其特征在于:所述的连通管包括水平方向的连通横管(15)和竖直方向的连通竖管(9)。
4.根据权利要求1或2所述的一种用于熔化池的玻璃取样和液位测定装置,其特征在于:所述的加热结构包括上接线板(10)和下接线板(14),上接线板(10)焊接于连通管朝上的端口上,下接线板(14)焊接于靠近池壁(2)的连通管或挡盘(7)周边上。
5.根据权利要求2所述的一种用于熔化池的玻璃取样和液位测定装置,其特征在于:所述的挡盘(7)为圆盘;所述的冷却环(6)为环形圆管;冷却环(6)焊接在挡盘(7)的外圆周处。
6.根据权利要求3所述的一种用于熔化池的玻璃取样和液位测定装置,其特征在于:所述的连通横管(15)、连通竖管(9)、挡盘(7)、冷却环(6)和加热结构由铂金或铂强化材料制成。
7.根据权利要求1或2所述的一种用于熔化池的玻璃取样和液位测定装置,其特征在于:所述的加热结构与交流电源连接。
8.根据权利要求1或2所述的一种用于熔化池的玻璃取样和液位测定装置,其特征在于:所述的高压气体接头(11)通过高压气体阀门与高压气源连接。
9.根据权利要求1或2所述的一种用于熔化池的玻璃取样和液位测定装置,其特征在于:所述的液位测定仪(13)设置于连通管朝上端口正上方室温的位置上。
10.根据权利要求1或2所述的一种用于熔化池的玻璃取样和液位测定装置,其特征在于:所述的连通管一端伸入玻璃液(1)中的深度接近鼓泡器(4)正上方。
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