CN114409232B - 一种用于铂金通道的一体式加热装置及制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于铂金通道的一体式加热装置及制造方法，属于基板玻璃制造技术领域。一种用于铂金通道的一体式加热装置，包括内填充层，内填充层设在铂金管外围，内填充层的外壁上径向设有若干个支撑架，每个支撑架沿轴向设有若干个U型槽，U型槽内绕有加热丝，加热丝由铂金管的一端绕到另一端；绕制上加热丝的铂金管上套设有外部支撑砖，外部支撑砖与绕制上加热丝的铂金管之间的空隙填充有外灌浆层。本发明能够提高铂金通道加热丝寿命。
Description
技术领域
本发明属于基板玻璃制造技术领域，尤其是一种用于铂金通道的一体式加热装置及制造方法。
背景技术
铂金通道的加热方式主要分为两种，一种是采用焊接于通道本体的电极之间形成电流回路，进而在铂金本体上产生焦耳热，形成对内部玻璃熔液的直接加热方式；另一种是安装在铂金本体外部的辅助加热器，在其内部绕制有铂金丝，通过向铂金丝通电同样产生焦耳热，但辅助加热器所产生的热量还需经过中间填充层传导至铂金本体上，因此一般将该加热方法称为间接加热。间接加热一般设置于通道的后半区，主要是因为间接加热作用缓慢，但热源均匀，适合后半区以冷却散热为目的的温度控制，即具备双向温度调节的能力。由于间接加热可以根据铂金本体的形状设计与之匹配的内部结构，致使加热丝与铂金本体之间形成基本一致的等间距条件，对各种异型铂金结构加热效果更好更为均匀。但辅助加热器由于其内部产生焦耳热的纯铂金丝极易发生氧化和挥发反应，常导致加热丝发生丝径的衰减，当达到一定程度后即会发生熔断，因此针对铂金加热丝的抗氧化挥发能力的提升是改善这一问题关键途径。通过对多条线体的解析，发现铂金加热丝表面的挥发具有一定的规律，即位于槽内一侧挥发较为严重，形成了较多的铂金析晶颗粒物，而向外的一侧相对较好。这主要与铂金丝在加热器砖槽内的放置于密封程度有关，这种加热器结构，其表面分布有连续的丝槽结构，这种丝槽结构主要用于对铂金丝的绝缘以及密封，但丝槽结构空间狭小，且具有一定深度，因此对于铂金丝的密封填充无法做到完全的包裹密封。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种用于铂金通道的一体式加热装置及制造方法。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种用于铂金通道的一体式加热装置，包括内填充层，内填充层设在铂金管外围，内填充层的外壁上径向设有若干个支撑架，每个支撑架沿轴向设有若干个U型槽，U型槽内绕有加热丝，加热丝由铂金管的一端绕到另一端；
绕制上加热丝的铂金管上套设有外部支撑砖，外部支撑砖与绕制上加热丝的铂金管之间的空隙填充有外灌浆层。
进一步的，内填充层的厚度为15mm。
进一步的，相邻的U型槽之间的间距为8～15mm。
进一步的，外灌浆层的浆料为氧化铝填充料、工业硅酸钠、水按照1:1.5:1.5混合形成。
进一步的，加热丝的直径为2.5～4.0mm。
进一步的，加热丝为铂金加热丝。
进一步的，内填充层的浆料为质量比为1:1氧化铝与工业硅酸钠混合而成。
进一步的，支撑架在径向上均布在内填充层外壁上。
进一步的，U型槽沿轴向均布在支撑架上。
本发明的用于铂金通道的一体式加热装置的制造方法，包括：
将泥料在铂金管进行涂抹和覆盖，逐渐增加厚度，直至形成预设厚度的内填充层；
待内填充层固化后，将支撑架沿径向按照预间距放置在内填充层的外壁，将加热丝由铂金管的一端绕到另一端，绕制的加热丝绕制在支撑架上U型槽上；
将绕制上加热丝的铂金管上套设外部支撑砖；
在绕制上加热丝的铂金管和外部支撑砖之间的空间进行灌浆，完成后得到用于铂金通道的一体式加热装置。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的用于铂金通道的一体式加热装置，能够提高铂金通道加热丝寿命，本发明的加热丝能够实现自由的密封填充空间，并利用灌浆填充，通过填充浆料的凝固代替原有的加热器砖，形成对铂金加热丝全方位的密封和保护，减缓了铂金丝的高温挥发速率。本发明通过支撑架，将加热丝整体不与内填充层的耐材接触，为加热丝的全方位密封提供了良好的操作空间；加热丝与支撑架的设计，是基于加热丝丝槽的原理，加热丝位于U型槽中，两者的接触面积小，同时又能实现加热丝的等间距分布和良好绝缘。
本发明的用于铂金通道的一体式加热装置的制造方法，利用灌浆方法在外部支撑砖与绕制上加热丝的铂金管之间的空隙填充有外灌浆层，将加热丝完全密封并包裹于浆料之中，利用浆料自身凝固后所形成的结构，实现了针对加热丝完整的包裹密封，形成了类似于加热器砖一样的结构，但整体密封均匀性却要优于加热器砖。
附图说明
图1为加热丝密封的原理结构图；
图2为加热丝与支撑架分布示意图；
图3为支撑架的结构示意图。
其中：1-铂金管；2-内填充层；3-支撑架；4-加热丝；5-外灌浆层；6-外部支撑砖。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本发明能够减少丝槽长度同时做到对加热丝的密封和绝缘，通过一种针对的局部支撑结构，结合系统的灌浆填充方法，使加热丝整体密封性得到较大的提升，改善了加热丝的抗氧化挥发性能，最终实现了加热丝寿命的延长。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
一种用于铂金通道的一体式加热装置，通过设计全新的加热丝安装方式，采用一定数量规律分布的支撑架3将加热丝4整体固定于距离内填充层2一定的高度上，使其具备一定的灌浆空间，再通过对该空间进行整体灌浆，将加热丝4整体密封，形成针对铂金管1内部的致密加热结构。
参见图1和图2，图1为本发明的剖面图，图2为本发明的内部结构图，铂金管1外围设有内填充层2，内填充层2的外壁上在径向均布有支撑架3，支撑架3沿轴向均布有U型槽，加热丝4设在U型槽，由铂金管1的一端绕到另一端；绕制上加热丝4的铂金管1上套设有外部支撑砖6，外部支撑砖6与绕制上加热丝4的铂金管1之间的空隙填充有外灌浆层5。
铂金管1为传送玻璃液的贵金属管道，采用铂铑合金材料制成，其中，Rh含量需控制在15％以内，满足在1400℃工艺条件下的基本强度要求。铂金管壁厚为1.0～1.5mm，可承受玻璃熔液长期冲刷和侵蚀作用不变形。
内填充层2设在铂金管1外围，用于密封保护铂金管1；内填充层2采用铝质泥料，其主要成分为氧化铝，含量大于99％，通过与工业硅酸钠按照1:1比例混合，形成一定结合度的泥料。在填充过程中，首先采用泥料对铂金管1进行涂抹和覆盖，再逐渐增加厚度，最终形成厚度为15mm左右的内填充层2。
支撑架3，其结构如图3所示，支撑架3上等间距分布的若干个“U”型槽，整个支撑架3采用等静压氧化铝砖支撑，其耐压强度大于100MPa，在实际安装过程中，待内填充层2彻底固化后，将支撑架3按照一定的间距绕着内填充层2放置，其底面应与内填充层2接触，根据支撑需要在圆周方向上分布，分布数量包含该结构的所有排布方式及数量，支撑架3不是一次性全周放好，而是需要配合加热丝4在铂金管1与内填充层2的整体结构上同步安装进行。即开始将加热丝4绕着本体安装时，将支撑架3的开始一端的第一个槽，用加热丝4将其绕制固定，待完成一周后，所有的支撑架3已固定完成，进行循环的安装绕丝。
支撑架3的“U”型槽，其宽度与加热丝4的直径有关，便于安装需要，“U”型槽的宽度相较加热丝的直径大50％左右。槽与槽之间的间距是一项非常重要的参数指标，其决定了加热丝4的加热功率，间距越小，加热丝4安装越密集，加热功率越大；间距越大，加热丝4安装越疏松，加热功率越小。根据目前装备设计方案，且需要考虑太近可能存在加热丝4绝缘不良的问题，加热丝4间距设计为8～15mm之间的范围最佳。支撑架3的厚度为5mm，同时高度为加热丝4支撑的3倍左右。
加热丝4，其采用纯铂金制成，Pt含量需要高达99.9％以上，且加热丝4表面需要做到无划痕欠点等缺陷，铂金加热丝4可承受1600℃温度，但长时间运行一般控制在1400℃左右的范围，实际在超过1000℃时，加热丝4便会出现氧化挥发现象，且随着温度越高，挥发速率越快，挥除了与温度有关，还与密封程度有关。
加热丝4，直径在2.5～4.0mm之间，这与需要提供的加热功率相关，更大的丝径可以承受更高的极限电流，进而可以产生更高的功率，加热丝4的丝径确定后，对应的支撑架3的“U”型槽尺寸以及支撑架3的高度同步确定。
外灌浆层5，填充在外部支撑砖6与内填充层2、支撑架3及加热丝4之间的空间内，浆料为氧化铝填充料与工业硅酸钠、水按照1:1.5:1.5混合形成的稀浆料，具备一定的流动性，从整个加热模组的一侧向另一侧灌浆，在另一侧圆周方向出口处提前进行密封，使稀浆料能够充分的流动至外灌浆层5之中，待灌浆完成后，采用同样的方法，用氧化铝泥料将灌浆一侧密封，形成完整的填充层。
外部支撑砖6采用与支撑架3完全相同的材料制成，外部支撑砖6内部为与铂金管1轮廓相同的结构，保证灌浆层的间隙为20～30mm之间，易于稀浆料的充分流动。
本发明采用针对加热丝的系统灌浆所形成的一体式加热装置，实现了针对加热丝全方位的密封，有效抑制了加热丝的氧化挥发速率，延长了加热丝的寿命。经过在线体的实际应用中，采用本发明的方法说安装的加热丝相较传统的加热器砖绕制的方法，其寿命延长了至少30％以上。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于铂金通道的一体式加热装置，其特征在于，包括内填充层(2)，内填充层(2)设在铂金管(1)外围，内填充层(2)的外壁上径向设有若干个支撑架(3)，每个支撑架(3)沿轴向设有若干个U型槽，U型槽内绕有加热丝(4)，加热丝(4)由铂金管(1)的一端绕到另一端，支撑架(3)在径向上均布在内填充层(2)外壁上，U型槽沿轴向均布在支撑架(3)上；
绕制上加热丝(4)的铂金管(1)上套设有外部支撑砖(6)，外部支撑砖(6)与绕制上加热丝(4)的铂金管(1)之间的空隙填充有外灌浆层(5)。
2.根据权利要求1所述的用于铂金通道的一体式加热装置，其特征在于，内填充层(2)的厚度为15mm。
3.根据权利要求1所述的用于铂金通道的一体式加热装置，其特征在于，相邻的U型槽之间的间距为8～15mm。
4.根据权利要求1所述的用于铂金通道的一体式加热装置，其特征在于，外灌浆层(5)的浆料为氧化铝填充料、工业硅酸钠、水按照1:1.5:1.5混合形成。
5.根据权利要求1所述的用于铂金通道的一体式加热装置，其特征在于，加热丝(4)的直径为2.5～4.0mm。
6.根据权利要求1所述的用于铂金通道的一体式加热装置，其特征在于，加热丝(4)为铂金加热丝。
7.根据权利要求1所述的用于铂金通道的一体式加热装置，其特征在于，内填充层(2)的浆料为质量比为1:1氧化铝与工业硅酸钠混合而成。
8.一种权利要求1-7任一项所述的用于铂金通道的一体式加热装置的制造方法，其特征在于，包括：
将泥料在铂金管(1)进行涂抹和覆盖，逐渐增加厚度，直至形成预设厚度的内填充层(2)；
待内填充层(2)固化后，将支撑架(3)沿径向按照预间距放置在内填充层(2)的外壁，将加热丝(4)由铂金管(1)的一端绕到另一端，绕制的加热丝(4)绕制在支撑架(3)上U型槽上；
将绕制上加热丝(4)的铂金管(1)上套设外部支撑砖(6)；
在绕制上加热丝(4)的铂金管(1)和外部支撑砖(6)之间的空间进行灌浆，完成后得到用于铂金通道的一体式加热装置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |