CN115849675A - 一种铂金通道的变壁厚式澄清管及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铂金通道的变壁厚式澄清管及方法，包括第一澄清段、第二澄清段、法兰根部本体，所述第一澄清段和第二澄清段连接构成密封管道结构，所述第一澄清段和第二澄清段均设置为板状长条结构，所述第一澄清段和第二澄清段设置为对称结构，所述第一澄清段和第二澄清段连接构成澄清段，所述澄清段的一端连接法兰根部本体，所述澄清段的另一端连接通电模块，所述第一澄清段、第二澄清段、法兰根部本体的壁厚均不同。主要针对铂金通道澄清段的寿命可靠性方面，通过不同区段温度的变化进行匹配性的壁厚设计，可使得铂金用料效率达到最大化。
Description
技术领域
本发明涉及基板玻璃制造技术领域，具体为一种铂金通道的变壁厚式澄清管及方法。
背景技术
铂金通道是基板玻璃制造过程当中的关键装备之一，由于其采用昂贵的铂铑合金类材料制成，单线体造价成本非常高，特别是其中的澄清段，实际运行温度已达1650℃，这对于高温性能优良的铂铑合金材料仍然具有极大的挑战性，以目前基板玻璃的快速产业化复制阶段，长寿命及低成本已然成为通道设计当中必须考虑的因素之一。
对于澄清段的高温加强和密封辅助已经采取了多种类型的优化手段，包括壁厚的增加、辅助加强筋的焊接以及外围保温材料的优化等，但这些仅仅考虑到了单一的寿命因素，而为将寿命可靠性与成本优化兼容，因为面对大规模的产业化发展，铂金材料的用量也在成倍的增加，并且随着体积的不断增大，总重量及尺寸也在不断增加，这对于安装及运输等过程也提出了一定的挑战。
发明内容
针对现有技术中存在产业化铂金通发展中，面临的铂金材料用量增加、体积增大和重量的增加问题，本发明提供一种铂金通道的变壁厚式澄清管及方法；主要针对铂金通道澄清段的寿命可靠性方面，通过不同区段温度的变化进行匹配性的壁厚设计，可使得铂金用料效率达到最大化。
本发明是通过以下技术方案来实现：一种铂金通道的变壁厚式澄清管，包括第一澄清段、第二澄清段、法兰根部本体，所述第一澄清段和第二澄清段连接构成密封管道结构，所述第一澄清段和第二澄清段均设置为板状长条结构，所述第一澄清段和第二澄清段设置为对称结构，所述第一澄清段和第二澄清段连接构成澄清段，所述澄清段的一端连接法兰根部本体，所述澄清段的另一端连接通电模块，所述第一澄清段、第二澄清段、法兰根部本体的壁厚均不同。
进一步的，所述第一澄清段和第二澄清段的表面积比为1：1-1：2。
进一步的，所述第一澄清段的壁厚设置为1.2mm-2.5mm。
进一步的，所述第二澄清段的壁厚设置为1.0mm-1.5mm。
进一步的，所述法兰根部本体的壁厚设置为1.5-2.5mm。
进一步的，所述澄清段采用PtRh20材质。
进一步的，所述第一澄清段、第二澄清段、法兰根部本体之间均采用焊接的方式连接。
进一步的，所述澄清段的另一端连接的通电模块采用电极。
一种基于上述铂金通道的变壁厚式澄清管的方法，该方法包括以下步骤：
通过液面高度设置第一澄清段、第二澄清段的表面积比例；
根据第一澄清段和第二澄清段对应的温度，计算第一澄清段和第二澄清段的壁厚；
分别制备板材结构，之后通过焊接连接第一澄清段和第二澄清段。
进一步的，所述第一澄清段和第二澄清段的壁厚需要保证澄清管5年及其以上的使用寿命。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供的技术方案主要考虑了澄清段实际的运行状态及细节工艺差异性，开发出一种匹配温度结构的变壁厚式管体，有效改善现有技术中问题。该方法主要针对铂金通道澄清段进行不同分区的壁厚变化设计。
进一步的，本发明提供的壁厚选择，能够有效保证装置的平稳运行的同时，保证装置的重量，从而有效提高装置的运输效率，使得铂金通道的设置更加适用于大批量的采纳。
在本发明提供的方法中，通过将装置中的根据不同的温度对管壁的厚度进行设置，有效的保证了装置的有效利用，能够在实际的生产生活中保障使用效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种铂金通道的变壁厚式澄清管的整体结构连接示意图；
图2为本发明实施例提供的一种铂金通道的变壁厚式澄清管的澄清管剖视结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种铂金通道的变壁厚式澄清管的澄清管段结构示意图；
图中：电极1、第一澄清段2、第二澄清段3、法兰根部本体4、第一焊缝5、第二焊缝6。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
实施例：
本实施例提供一种铂金通道的变壁厚式澄清管，通过对铂金通道澄清管的温度及结构特性进行分区定性，包括第一澄清段2、第二澄清段3、法兰根部本体4；
所述第一澄清段2和第二澄清段3的表面积比例在1:1至1:2的区间；
所述第一澄清段2壁厚设计1.2mm至2.5mm的范围，后续的高世代大引出量设计依据等壁厚方案设计上部分壁厚，在本实施例中设置为1.5mm；
所述第二澄清段3的壁厚设计为1.0mm至1.5mm的范围，即与第一澄清段2的壁厚差值为0.2mm至1.0mm的范围；在本实施例中，所述第二澄清段3的壁厚设置为1.5mm；所述澄清管设计需保证寿命大于等于5年；所述法兰根部本体4壁厚1.5mm至2.5mm，在本实施例中，所述法兰根部本体4的壁厚设置为2.0mm；
在本发明提供的变壁厚澄清管中，采用焊接方式连接，焊缝位置包含第一焊缝5及第二焊缝6的位置或者在此位置基础上进行的细化焊接能够有效的保证装置连接的稳定性以及连接安全。所述第二焊缝6为第一澄清段2和第二澄清段3之间的上下段焊缝。所述第一焊缝5为法兰根部焊缝，具体为第一澄清段2和第二澄清段3与法兰根部本体4连接部分的焊缝。
在本实施例提供的一种铂金通道的变壁厚式澄清管，所述澄清管主要分为三部分设计，即寿命最为薄弱的法兰根部本体4、澄清管主段大面积的上部分及澄清管大面积的下部分区域；
在本实施例中，提供的一种铂金通道的变壁厚式澄清管设计方法，主要通过对铂金通道澄清管的温度及结构特性进行分区定性，制定匹配性的厚度设计方案。
所述的温度及结构特性分布主要分为三个区域，
如图1所示，分别为第一澄清段2、第二澄清段3、法兰根部本体4。
所述第一澄清段2、第二澄清段3的划分，基于铂金通道实际运行过程中存在的上下温度差异，结合仿真模拟和焊接于铂金本体上的热电偶数据可以得出，澄清管上部的温度较下部温度平均高约15℃至25℃的范围，这主要与两方面原因有关，
同时，由于澄清管的通电方式是采用电极1将直流电导入铂金本体管，电极与外部的连接一般从上端引出，因此存在桶圆心直径的圆环上电势及电流密度的差异，作用在铂金本体上也会出现上部温度较下部温度高的现象，
另一方面由于温度传导的原因，一般热量会向上移动，导致管体的上部温度会高于下部分。同时考虑在澄清管内部存在玻璃液面，即玻璃处于未填满状态，顶部的铂金挥发会大于下部，一般的方案常会增加顶部的加强筋结构。
本发明基于上述原因和现状，对壁厚进行上下的分区设计；
目前等壁厚的澄清管根据寿命一般设计为1.2至1.5mm，充分考虑到了澄清管系统的使用寿命和强度，并且经过对多条线体的系统解析，铂金的损耗速率在不同的区域也是存在特性的差异，对于主段的大部分区域，由于外部的密封质量较好，加上铂金管外部的抗挥发涂层保护，基本不存在外部的挥发，但电极1的一段区域存在内部液面以上的挥发，且速率比较快，经测算达到了每年0.15mm的速度，而第一澄清段2的区域，由于其全部存在于玻璃液中，仅受到玻璃液的冲刷作用，经测算铂金的损耗速率达到了每年0.1mm，这主要对应目前主流的流量；
本发明所述的澄清管上下分区，其比例范围约在1:1至1:2的区间，这主要与设计的液面高度相关；在本发明中，所述澄清管的材料选用PtRh20；
如图2所示，所述第一澄清段2设计为1.5mm，后续的高世代大引出量设计依据等壁厚方案设计上部分壁厚，可以满足寿命及强度要求。按照第一澄清段2的温度及对应的铂金损耗速率约为每年0.15mm，以设计寿命5年为基础，并且在上部铂金壁厚在0.7mm以下会达到危险状态，因此澄清管上部的壁厚需达到1.45mm左右才能满足；
所述第二澄清段3的壁厚根据实际消耗量估算，即按照的引出量冲刷和外部挥发速率，每年损耗约0.1mm，而在现有温度及运行的电流量级下，铂金壁厚一般在0.5mm以下才能达到危险状态，因此以设计寿命为5年为基础，所述第二澄清段3的壁厚设计达到1.0即能满足要求；
另外，本发明所述法兰根部本体4，同时存在内部的挥发以及外部的挥发，或内部的冲刷和外部的挥发，两者的损耗速率均达到了每年0.25mm的损耗量，因此对于该区域的壁厚应采用至少2.0mm的设计；所述第一澄清段2的损耗为每年0.15mm，所述第二澄清段3的损耗为每年损耗0.1mm，所述法兰根部本体4的损耗为每年0.25mm；
针对上述中所讲的三个区域的三种厚度，在实际加工过程中采用分别制备板材，然后通过焊接方式相连接，其焊缝分布如图3所示，包括第一焊缝5及第二焊缝6；
经过上述方式的差异化壁厚设计，使得铂金通道澄清段使用寿命可以达到5年以上，并且总铂金用量较之前节省35％以上，效果显著。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。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 (10)
1.一种铂金通道的变壁厚式澄清管，其特征在于，包括第一澄清段(2)、第二澄清段(3)、法兰根部本体(4)，所述第一澄清段(2)和第二澄清段(3)连接构成密封管道结构，所述第一澄清段(2)和第二澄清段(3)均设置为板状长条结构，所述第一澄清段(2)和第二澄清段(3)设置为对称结构，所述第一澄清段(2)和第二澄清段(3)连接构成澄清段，所述澄清段的一端连接法兰根部本体(4)，所述澄清段的另一端连接通电模块，所述第一澄清段(2)、第二澄清段(3)、法兰根部本体(4)的壁厚均不同。
2.根据权利要求1所述的一种铂金通道的变壁厚式澄清管，其特征在于，所述第一澄清段(2)和第二澄清段(3)的表面积比为1:1-1:2。
3.根据权利要求1所述的一种铂金通道的变壁厚式澄清管，其特征在于，所述第一澄清段(2)的壁厚设置为1.2mm-2.5mm。
4.根据权利要求1所述的一种铂金通道的变壁厚式澄清管，其特征在于，所述第二澄清段(3)的壁厚设置为1.0mm-1.5mm。
5.根据权利要求1所述的一种铂金通道的变壁厚式澄清管，其特征在于，所述法兰根部本体(4)的壁厚设置为1.5-2.5mm。
6.根据权利要求1所述的一种铂金通道的变壁厚式澄清管，其特征在于，所述澄清段采用PtRh20材质。
7.根据权利要求1所述的一种铂金通道的变壁厚式澄清管，其特征在于，所述第一澄清段(2)、第二澄清段(3)、法兰根部本体(4)之间均采用焊接的方式连接。
8.根据权利要求1所述的一种铂金通道的变壁厚式澄清管，其特征在于，所述澄清段的另一端连接的通电模块采用电极(1)。
9.一种基于权利要求1至8任一项所述铂金通道的变壁厚式澄清管的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
通过液面高度设置第一澄清段(2)、第二澄清段(3)的表面积比例；
根据第一澄清段(2)和第二澄清段(3)对应的温度，计算第一澄清段(2)和第二澄清段(3)的壁厚；
分别制备板材结构，之后通过焊接连接第一澄清段(2)和第二澄清段(3)。
10.根据权利要求9所述的一种铂金通道的变壁厚式澄清管的方法，其特征在于，所述第一澄清段(2)和第二澄清段(3)的壁厚需要保证澄清管5年及其以上的使用寿命。
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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 | ||
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