CN112694243A - 一种铂金通道供料顶部的加热装置 - Google Patents

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李淼
王答成
王梦龙
杨威
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    • C03B18/02Forming sheets
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Abstract

本发明属于基板玻璃制造技术领域,具体公开了一种铂金通道供料顶部的加热装置,包括从上至下依次连接的保温筒、顶部加热器和底部加热器,保温筒内开有进液孔,顶部加热器内开有上加热通道,上加热通道包括直孔加热段和锥孔加热段,在底部加热器内开有下加热通道;直孔加热段与进液孔连通,锥孔加热段与下加热通道连通;在下加热通道内设有用于存储玻璃液的液位管;直孔加热段和锥孔加热段及下加热通道的内壁均开有若干个用于缠绕加热丝的加热槽。本发明的加热装置针对液位管中的液面可进行有效的加热,使其粘度与内部玻璃流体相近,参与流场环境的正常运行,从源头消除了粘度升高异质玻璃的形成。

Description

一种铂金通道供料顶部的加热装置
技术领域
本发明属于基板玻璃制造技术领域,涉及一种铂金通道供料顶部的加热装置。
背景技术
铂金通道在基板玻璃的制造过程中承担着重要的工艺作用,由于其不同区域的功能原理存在差异,所设计的玻璃液在管道内部的状态也存在差异,其中就包括液面的特征,例如澄清段由于其需要将玻璃液进行高温的澄清和排泡处理,因此需要在管道内液面的上方设计空间部分,用于气泡的逸出;而还有搅拌槽区域的液面,其需要通过插入搅拌器的方式来实现针对玻璃液的均化作用;另外还有一类是考虑到系统液面需要满足连通器效应,所设计的液面上方开口结构,使其与外界大气压保持相通,进而实现局部液面与系统液面的一致性变化,但这类液面上部相通的结构也会导致一定的温场缺陷,即开口区域很难保持一定的高温气氛,因此这些区域的液面常出现粘度的升高和流动性的降低,伴随着一段时间的累积形成异质玻璃,特别是供料槽顶部的异质玻璃,其一般情况下不参与下方流场的运动,但在特殊情况下,例如液面的突然波动很容易使其发生扰动紊乱,打破液面区域的停滞平衡,使异质玻璃被卷入下方的流场中,由于供料槽区域距离成型较近,因此卷入的玻璃很难在较短的时间内熔化消失,最终导致异质玻璃进入成型区域形成玻璃基板上的缺陷,这类缺陷常呈现与玻璃相近的透明色,仅表现出厚度上的微量变化,必须经过专业的灯光设备进行观测才能较为清晰的显现,且此类缺陷只要出现玻璃基板将会判废,极大的影响产品合格率,因此亟需从源头上解决这一问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铂金通道供料顶部的加热装置,解决了液面区温度降低导致产生异质玻璃的问题。
本发明是通过以下技术方案来实现:
一种铂金通道供料顶部的加热装置,包括从上至下依次连接的保温筒、顶部加热器和底部加热器,保温筒内开有进液孔,顶部加热器内开有上加热通道,上加热通道包括直孔加热段和锥孔加热段,在底部加热器内开有下加热通道;
直孔加热段与进液孔连通,锥孔加热段与下加热通道连通;
在下加热通道内设有用于存储玻璃液的液位管;
直孔加热段和锥孔加热段及下加热通道的内壁均开有若干个用于缠绕加热丝的加热槽。
进一步,顶部加热器由对称的左半部和右半部拼接后形成。
进一步,在左半部和右半部接触的配合面上预制有绕丝拐弯边槽。
进一步,在顶部加热器的上表面上开设有出丝槽。
进一步,在加热丝缠绕完成后,加热丝周围的空隙内填充有密封料。
进一步,相邻两个加热槽之间的节距为4mm。
进一步,锥孔加热段的锥面与水平面的夹角为45°。
进一步,保温筒采用保温砖。
进一步,液位管由铂铑合金材料制成。
进一步,顶部加热器由氧化铝材料制成,氧化铝的纯度高于95%。
与现有技术相比,本发明具有以下有益的技术效果:
本发明公开了一种铂金通道供料顶部的加热装置,包括从上至下依次连接的保温筒、顶部加热器和底部加热器,顶部加热器内开有上加热通道,在底部加热器内开有下加热通道,上加热通道和下加热通道的内壁均开有加热槽,通过在加热槽内部绕制安装加热丝作为发热基体,通过加载直流电使其发热,并通过热辐射的方式将热量传递至液面区域,保持液面温度达到1200℃以上,可以有效提升液面上方的空间温度,同时满足与外部大气的相通,使两者的作用达到最佳的平衡。上加热通道包括直孔加热段和锥孔加热段,这样设计可以将上部开孔的直径做到最小,将热量的损失做到最低,同时还能保证液面与气压的平衡。在使用前,供料顶部的液面区温度经过实测仅为900℃左右,此时的玻璃粘度已接近半固态,很难正常的参与下方的流场,而在设置了本发明的加热装置后,顶部液面实测温度达到了1218℃,与下方的流场玻璃温度相当,这进一步说明本发明针对液面的有效加热作用,同时异质玻璃类缺陷所导致的不良率也基本消失。本发明的加热装置针对液位管中的液面可进行有效的加热,使其粘度与内部玻璃流体相近,参与流场环境的正常运行,从源头消除了粘度升高异质玻璃的形成。
进一步,将顶部加热器设计为两个半部,容易加工,且方便在加热槽内缠绕加热丝,
进一步,在左半部和右半部接触的配合面上预制有绕丝拐弯边槽,用于容纳绕丝拐点的空间,方便绕制。
进一步,在顶部加热器的上表面上开设有出丝槽,确保丝材能够轻松穿过并引出,与外部接线相连接。
进一步,待加热丝绕制安装完成后,针对出丝槽、绕丝拐弯边槽以及加热丝自身的槽内剩余间隙,均进行密封填充,要求加热器内部加热丝全部被密封包裹,预防高温环境下过快的氧化挥发。
附图说明
图1为本发明的加热装置的整体结构示意图;
图2为本发明的顶部加热器的结构示意图;
图3为本发明的顶部加热器的另一方向视图;
图4为本发明的保温筒的结构示意图。
其中,1为液位管,2为玻璃液,3为顶部加热器,4为底部加热器,5为保温筒,5-1为进液孔;
3-1为直孔加热段,3-2为锥孔加热段,3-3为出丝槽,3-4为上表面,3-5为下表面,3-6为绕丝拐弯边槽。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明,所述是对本发明的解释而不是限定。
如图1~4所示,本发明公开了一种铂金通道供料顶部的加热装置,包括从上至下依次连接的保温筒5、顶部加热器3和底部加热器4,保温筒5内开有进液孔5-1,顶部加热器3内开有上加热通道,上加热通道包括直孔加热段3-1和锥孔加热段3-2,在底部加热器4内开有下加热通道;直孔加热段3-1与进液孔5-1连通,锥孔加热段3-2与下加热通道连通;在下加热通道内设有用于存储玻璃液2的液位管1;直孔加热段3-1和锥孔加热段3-2及下加热通道的内壁均开有若干个用于缠绕加热丝的加热槽。
液位管1采用铂铑合金材料制成,且Rh含量控制在10%左右,保证此区域结构的强度稳定性,玻璃液2位于液位管1的内部,且液面基本位于液位管1的1/3处,实际生产过程中可能发生一定的波动,位于液面处的玻璃在生产过程中经测量有大约20mm厚的高粘度玻璃,且粘度由上至下逐渐降低,最终过渡至正常的玻璃液2粘度,此区域液面上方温度经过实测,在液面上方的液位管1口处温度已降低至800℃,而液面上的实测温度也仅为900℃左右,此时底部加热器4的功率已达最大。
具体地,液位管1自身高度设计为300mm,主要考虑液位的波动范围以及上部需要预留的2/3余量,管径设计为50mm,铂金壁厚设计为1.0mm。
底部加热器4用于对液位管1内的玻璃液2进行适量的加热,加热原理为内部的加热丝在通电条件下所产生的焦耳热,经过热传导作用至铂金管壁以及内部的玻璃液2。
顶部加热器3采用氧化铝材料制成,其中氧化铝的纯度高于95%,可以满足砖结构的抗高温和强度性能。
如图2所示,顶部加热器3由对称的左半部和右半部拼接后形成,拼接后形成一个完整的加热空腔,主要考虑安装及铂金丝的绕制问题,铂金丝需要人手工将纯的Pt材质的丝材安装于图中的丝槽内,并采用相同材质的氧化铝泥料填充密封。
考虑到内外气压的平衡,使液面处于与大气相接通的自由状态,即供料顶部液面与系统液面相一致,直孔加热段3-1的直径设计为15mm,即可满足气压的平衡,且在其侧部设计加热丝安装槽,主要用于对此区域的加热,防止热的挥发性气体在此区域的壁面上冷凝。
直孔加热段3-1的加热槽,其槽宽根据加热丝直径匹配设计,目前除此区域外,加热丝直径设计为3.0mm,槽宽设计为5.0mm,保证丝材的安装空间,同时丝槽的节距设计为4mm,确保放置更多加热槽,直孔加热段3-1的高度设计为30mm,可根据加热能力的需要增加高度,进而增加绕丝圈数,即加热量也会相应增加。
如图2和3所示,锥孔加热段3-2采用近圆锥形空腔结构,圆锥高度设计为60mm,也可根据需要调整高度值,高度值决定空腔斜面长度,即进一步决定丝材放置的数量,影响加热丝的热功率大小。近圆锥形空腔结构的斜面与水平面角度设计为45°,确保热能对液面区域的热辐射作用。
锥形面的设计在于可以使热量向下传递于液面区域,锥形的角度也和液面的高低位置有关,类似于反射镜一样,热量的集中点在液面中心区。直孔加热段3-1首先是结构必须要有与外界相通的孔,保证大气压的平衡,而这个内外过渡的地带也是温度由高至低急剧变化的地带,因此极易出现挥发物的冷静结晶,因此在这个过渡地带也需要加热,避免在这个壁面上附着结晶物,结晶物聚集会掉落形成缺陷。
如图2所示,在左半部和右半部接触的配合面上预制有绕丝拐弯边槽3-6;在顶部加热器3的上表面3-4上开设有出丝槽3-3,出丝槽3-3位于直孔加热段3-1顶部两侧。
具体地,在顶部加热器3上,针对加热丝设计有专用的出丝槽3-3,其设置于上部一侧,宽度和高度根据加热丝丝径匹配设计,由于目前的丝径为3.0mm,因此出丝槽3-3的宽度和高度均设计为8.0mm,确保丝材能够轻松穿过并引出,与外部接线相连接。
更优地,由于加热丝是需要绕制于丝槽内,且每相邻丝槽之间需要在边部折弯180°,因此需要在边部预留绕丝拐弯边槽3-6,用于容纳绕丝拐点的空间,绕丝拐弯边槽3-6的的宽度设计为10mm,高度设计为8mm。
待加热丝绕制安装完成后,针对出丝槽3-3、绕丝拐弯边槽3-6以及加热丝自身的加热槽内剩余间隙,均使用氧化铝泥料进行密封填充,最终要求加热器内部铂金丝全部被密封包裹,预防高温环境下过快的氧化挥发。
如图4所示,顶部加热器3的外部轮廓为圆柱形结构,顶部加热器3的下表面3-5与底部加热器4的上表面3-4重合,圆周直径与底部加热器4的外径保持一致。根据液位管1的外径匹配设计顶部加热器3的外径为145mm,也可根据热量的传导效能设计为120mm~200mm。
顶部保温筒5采用保温砖,其放置于顶部加热器3的上部,主要用于热量的隔绝,使其尽可能转化为向内的热能,如图3所示,保温筒5设计为圆柱形结构,其外轮廓尺寸与顶部加热器3外轮廓相同,内部同样设计有直孔,用于与顶部加热器3的直孔相通,起到内外气压的平衡,保持液面的自由状态。
本发明在使用前,供料顶部的液面区温度经过实测仅为900℃左右,此时的玻璃粘度已接近半固态,很难正常的参与下方的流场,而在设置了本发明的加热装置后,顶部液面实测温度达到了1218℃,与下方的流场玻璃温度相当,这进一步说明本发明针对液面的有效加热作用,同时异质玻璃类缺陷所导致的不良率也基本消失。
本发明通过以上的结构功能,针对液位管1中的液面可进行有效的加热,使其粘度与内部玻璃流体相近,参与流场环境的正常运行,从源头消除了粘度升高异质玻璃的形成。

Claims (10)

1.一种铂金通道供料顶部的加热装置,其特征在于,包括从上至下依次连接的保温筒(5)、顶部加热器(3)和底部加热器(4),保温筒(5)内开有进液孔(5-1),顶部加热器(3)内开有上加热通道,上加热通道包括直孔加热段(3-1)和锥孔加热段(3-2),在底部加热器(4)内开有下加热通道;
直孔加热段(3-1)与进液孔(5-1)连通,锥孔加热段(3-2)与下加热通道连通;
在下加热通道内设有用于存储玻璃液(2)的液位管(1);
直孔加热段(3-1)和锥孔加热段(3-2)及下加热通道的内壁均开有若干个用于缠绕加热丝的加热槽。
2.根据权利要求1所述的一种铂金通道供料顶部的加热装置,其特征在于,顶部加热器(3)由对称的左半部和右半部拼接后形成。
3.根据权利要求1所述的一种铂金通道供料顶部的加热装置,其特征在于,在左半部和右半部接触的配合面上预制有绕丝拐弯边槽(3-6)。
4.根据权利要求1所述的一种铂金通道供料顶部的加热装置,其特征在于,在顶部加热器(3)的上表面(3-4)上开设有出丝槽(3-3)。
5.根据权利要求1所述的一种铂金通道供料顶部的加热装置,其特征在于,在加热丝缠绕完成后,加热丝周围的空隙内填充有密封料。
6.根据权利要求1所述的一种铂金通道供料顶部的加热装置,其特征在于,相邻两个加热槽之间的节距为4mm。
7.根据权利要求1所述的一种铂金通道供料顶部的加热装置,其特征在于,锥孔加热段(3-2)的锥面与水平面的夹角为45°。
8.根据权利要求1所述的一种铂金通道供料顶部的加热装置,其特征在于,保温筒(5)采用保温砖。
9.根据权利要求1所述的一种铂金通道供料顶部的加热装置,其特征在于,液位管(1)由铂铑合金材料制成。
10.根据权利要求1所述的一种铂金通道供料顶部的加热装置,其特征在于,顶部加热器(3)由氧化铝材料制成,氧化铝的纯度高于95%。
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