CN212441105U - 玻璃液搅拌器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种玻璃液搅拌器，可解决高温玻璃生产过程中搅拌器局部过热导致的机械强度下降问题。玻璃液搅拌器，主杆分别与左横杆和右横杆连接，左横杆与左竖杆连接，右横杆与右竖杆连接，主杆、左横杆、右横杆、左竖杆和右竖杆均由内管和外管构成，在内管与外管之间设置有多个支撑器支撑内管，在内管与外管之间设置有使内管与外管构成冷却介质的单循环冷却回路的隔离器。本实用新型的搅拌器内部冷却介质的行进路线为单循环冷却回路，冷却介质持续将热量带走从而控制搅拌器的温度，解决了搅拌器内部冷却介质流动时因流量分配不均匀导致的搅拌器局部发热的问题。

Description

玻璃液搅拌器

技术领域

本实用新型涉及一种高温玻璃生产过程中用于玻璃液均化的搅拌器。

背景技术

高温玻璃生产过程通常是指由于玻璃配方组成特殊，使得在生产过程中玻璃液熔化、澄清、均化三种工艺中有一种或多种工艺的最高温度达到或超过1500℃，在高温玻璃的生产工艺中，均化工艺具有消除玻璃液中的不均匀成分、提高玻璃产品的光学性能的作用，对生产优质玻璃产品具有极其重要的作用。在该类玻璃生产中，由于工艺温度达到1500℃以上且搅拌器尺寸相对较大，因此对生产设备的耐温性、稳定性提出了极高要求。在这种情况下，采用常规结构设计及材质的搅拌器往往会由于材料高温蠕变而使高温下搅拌器力学强度急剧降低，该现象也会导致搅拌器使用寿命大幅降低；同时由于搅拌器力学强度下降，搅拌器高温下变形量会增大甚至难以维持原有设计形状，致使搅拌器的均化效率也会受到负面影响。

为了改善玻璃液均化工艺过程中搅拌器的机械强度并延长搅拌器使用寿命，搅拌器浸入玻璃液中的桨叶部分构成单回路时，如类似“口”字形结构，可采用单循环回路来冷却搅拌器，CN205990332U公开了一种新型搅拌耙，在该结构中冷却介质通过管道形成循环达到对搅拌耙的冷却，该冷却方式与US4047918A所采用的技术方式类似，搅拌器外形构成一个冷却回路。而在搅拌器浸入玻璃液中的桨叶构成非单回路时，在US2982522A中提供了一种搅拌器的双回路冷却方式，但冷却介质通过搅拌器左右桨叶后很难保证两侧冷却介质流量一致。在实际应用中，采用该方式冷却搅拌器时很难设计出左右桨叶的沿程阻力损失和局部阻力损失相等的支路循环结构，一旦出现阻力损失差异，将导致左右桨叶内冷却介质流量分配不均匀的问题，搅拌器内部容易快速局部过热而导致设备机械强度大幅下降，甚至损毁搅拌器。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种玻璃液搅拌器，可解决高温玻璃生产过程中搅拌器局部过热导致的机械强度下降问题。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：玻璃液搅拌器，包括主杆、左横杆、右横杆、左竖杆和右竖杆，所述主杆分别与左横杆和右横杆连接，所述左横杆与左竖杆连接，所述右横杆与右竖杆连接，所述主杆、左横杆、右横杆、左竖杆和右竖杆均由内管和外管构成，在所述内管与外管之间设置有多个支撑器支撑内管，在所述内管与外管之间设置有使内管与外管构成冷却介质的单循环冷却回路的隔离器。

进一步的，所述主杆的内管与左横杆、左竖杆的外管通过隔离器连通，所述主杆的外管与右横杆、右竖杆的外管连通，所述左横杆、左竖杆的内管与右横杆、右竖杆的内管连通；或所述主杆的内管与左横杆、左竖杆的内管连通，所述主杆的外管与右横杆、右竖杆的外管连通；所述左横杆、左竖杆的外管与右横杆、右竖杆的内管通过隔离器连通。

进一步的，所述所有构成主杆、左横杆、右横杆、左竖杆及右竖杆的内管和外管的横截面形状采用多边形、椭圆形或圆形；所述外管的内壁面为粗糙表面，且粗糙纹路深度低于5mm。

进一步的，所述内管和外管为圆形横截面时，所述左横杆、右横杆、左竖杆和右竖杆的外管内径D为0-300mm，内管内径d为0-200mm；优选外管内径D为30-200mm，优选内管内径d为10-100mm；最优选外管内径D为 50-150mm，最优选内管内径d为20-70mm；所述主杆的外管内径D为上述左横杆、右横杆、左竖杆及右竖杆的外管内径D的1-1.5倍，所述主杆的内管内径d与左横杆、右横杆、左竖杆及右竖杆的内管内径d的尺寸范围相同。

进一步的，所述隔离器位于主杆与左横杆或右横杆相连的位置附近。

进一步的，所述隔离器包括上内管孔、下内管孔、导流面和隔离面，所述上内管孔和下内管孔用于内管穿过或与内管连接，实现内管与外管的连接或隔离；所述隔离面与外管的内壁面连接，且所述隔离面的形状与连接处的外管的内壁面形状匹配，使冷却介质从上内管孔和下内管孔处流过。

进一步的，所述导流面的上导流面与下导流面为两个平行平面，优选导流面与水平面所形成的锐角夹角为30-60°；或导流面的形状为凹曲面或凸曲面；所述导流面上设置直径为1-5mm的排气孔。

进一步的，所述支撑器包括支撑器主体和支撑器支架，所述支撑器主体中间设置有支撑器内腔，所述支撑器内腔的壁面与内管的外壁面连接，所述支撑器内腔的壁面与内管的外壁面形状匹配，所述支撑器支架是设置在支撑器主体表面并向外延伸的多个分支，且多个支撑器支架的外端部与外管的内壁面相连，实现内管的位置固定。

进一步的，所述支撑器的支撑器支架的数量为1-6个，优选为3-4个；或所述支撑器的支撑器支架为3个，相互之间成120°夹角，在左横杆、右横杆上布置此支撑器时，优选将其中一个支撑器支架放置在外管的内壁底部；或所述支撑器的支撑器支架为4个，相互之间成90°夹角，在左横杆、右横杆中布置此支撑器时，优选支撑器支架与左横杆、右横杆中心线所在水平面保持45°夹角。

进一步的，所述支撑器的横截面面积不超出安装处冷却介质的横截面面积的30％，优选不超过20％；所述支撑器的厚度在20mm以内。

进一步的，在所述外管的外壁上包裹保温层和金属层。

进一步的，所述隔离器上设置有用于内管穿过的单孔，所述主杆的内管与左横杆的内管之间通过过渡管连接，所述过渡管的管径小于左横杆、主杆和右横杆的内管的管径，所述过渡管设置在主杆和左横杆的内管内，所述隔离器设置在主杆与左横杆的转角处，且在所述过渡管与左横杆的内管的连接处与所述隔离器之间的内管上设置有多个通孔；或所述主杆的内管与右横杆的内管之间通过过渡管连接，所述隔离器设置在主杆与右横杆的转角处，且在所述过渡管与右横杆的内管的连接处与隔离器之间的内管上设置有多个通孔。

本实用新型的有益效果是：搅拌器内部冷却介质的行进路线为单循环冷却回路，冷却介质持续将热量带走从而控制搅拌器的温度，解决了搅拌器内部冷却介质流动时因流量分配不均匀导致的搅拌器局部发热的问题；搅拌器整体温度得到控制，确保搅拌器能长期稳定地在所需高温环境下运行，降低了搅拌器在高温下机械强度失效的风险，进而对保持搅拌器形状，延长搅拌器使用寿命具有显著效果。

附图说明

图1是本实用新型的搅拌器的结构示意图。

图2是本实用新型的另一种结构的搅拌器的结构示意图。

图3是本实用新型的隔离器的立体图。

图4是本实用新型的支撑器的结构示意图。

图5是本实用新型的另一种结构的支撑器设置在外管中的结构示意图。

图6是本实用新型的搅拌器工作时的局部剖面图。

图7是本实用新型的另一种结构的搅拌器工作时的局部剖面图。

图8是本实用新型的第三种结构的搅拌器的结构示意图。

图9现有搅拌器的结构示意图。

具体实施方式

在高温玻璃均化工艺中，玻璃液内部组成、温度等因素导致的不均匀问题可以通过搅拌器进行机械搅拌，最终达到消除玻璃内部不均质的目的。但均化工艺在1500℃以上时，铂及其合金材料所构成的搅拌器高温力学强度急剧下降，导致搅拌器在相同应力下所能使用的寿命大幅下降。为了延长搅拌器的使用时间，同时防止搅拌器在高温下的整体变形量过大，本实用新型提出了一种搅拌器。

如图1所示，本实用新型的搅拌器包括主杆2、左横杆3、右横杆4、左竖杆5和右竖杆6，其中，主杆2分别与左横杆3和右横杆4连接，所述左横杆3与左竖杆5连接，所述右横杆4与右竖杆6连接。主杆2、左横杆3、右横杆4、左竖杆5和右竖杆6均由内管8和外管10构成，所述内管8设置在外管10内，且在内管8与外管10之间设置有多个支撑器9，以支撑内管8。上述内管8与外管10构成单循环回路(单一回路)，冷却介质从内管8进外管10出，或从外管10进内管8出，无论哪种情况，冷却介质在内管8和外管10中的行进路线都为单循环冷却回路。

本实用新型通过在内管8与外管10之间设置隔离器7，其作用是使冷却介质从指定的孔流入与流出，使内管8与外管10构成冷却介质的单循环冷却回路，从而实现内管8及外管10在每个位置的横截面的冷却介质流量基本一致，实现均匀冷却的目的。如图1所示，主杆2的内管8与左横杆 3、左竖杆5的外管10通过隔离器7连通，主杆2的外管10与右横杆4、右竖杆6的外管10连通，左横杆3、左竖杆5的内管8与右横杆4、右竖杆6的内管8连通。当冷却介质从主杆2的外管10进入后，依次经过右横杆4和右竖杆6的外管10、右竖杆6和右横杆4的内管8、左横杆3和左竖杆5的内管8、左竖杆5和左横杆3的外管10，最后从主杆2的内管8 排出，冷却介质在内管8和外管10中的行进路线为单循环回路，如图1所示。当然，冷却介质也可从主杆2的内管8进入，然后通过单循环回路的行进路线后从主杆2的外管10排出。

如图2提供了本实用新型的另一种结构，主杆2的内管8与左横杆3、左竖杆5的内管8连通，主杆2的外管10与右横杆4、右竖杆6的外管10 连通；左横杆3、左竖杆5的外管10与右横杆4、右竖杆6的内管8通过隔离器7连通。当冷却介质从主杆2的外管10进入后，依次经过右横杆4 和右竖杆6的外管10、右竖杆6和右横杆4的内管8、左横杆3和左竖杆 5的外管10、左竖杆5和左横杆3的内管8，最后从主杆2的内管8排出，冷却介质在内管8和外管10中的行进路线为单循环回路，如图2所示。当然，冷却介质也可从主杆2的内管8进入，然后通过单一回路的行进路线后从主杆2的外管10排出。

上述主杆2、左横杆3、右横杆4、左竖杆5及右竖杆6的长度可根据工艺需要进行设计，在图1、2中，左横杆3与右横杆4为对称结构，为了优化搅拌工艺，左横杆3与右横杆4也可采用非对称结构，此时左横杆3 的长度与右横杆4的长度不相等。左竖杆5、右竖杆6的设计与左横杆3、右横杆4的设计类似。

上述所有构成主杆2、左横杆3、右横杆4、左竖杆5及右竖杆6的内管8和外管10的横截面形状均可采用四方形、多边形、椭圆形、圆形等常见管道横截面形状，为保证与冷却介质接触的壁面横截面上均匀冷却，同时保证冷却介质流动通畅，优选内管8和外管10的横截面为圆形。为了提高换热效率，优选外管10的内壁面为粗糙表面，且粗糙纹路深度低于5mm。粗糙壁面有利于提高管道内部冷却介质与壁面的对流换热系数，提高整体的换热效率。通过实验验证，当内管8和外管10选择为圆形横截面时，对于左横杆3、右横杆4、左竖杆5及右竖杆6而言，外管内径D为0-300mm，内管内径d为0-200mm；优选外管内径D为30-200mm，优选内管内径d为 10-100mm；最优选外管内径D为50-150mm，最优选内管内径d为20-70mm。主杆2的外管内径D优选为上述左横杆3、右横杆4、左竖杆5及右竖杆6 的外管内径D的1-1.5倍，而主杆2的内管内径d与左横杆3、右横杆4、左竖杆5及右竖杆6的内管内径d的尺寸范围相同。当内管8和外管10选择为非圆形横截面时，可通过计算其水力直径来代替上述内径尺寸。内管 8和外管10的壁厚需要根据搅拌器力学强度分析来选择适合的壁厚尺寸。内管8、外管10的材质可根据实际需求进行选择，通常选择镍铬铁基合金、低镍铬的耐热钢等高温力学性能及导热性能优异的材料。

为了优化内管8在外管10中的排布，隔离器7优选的位置位于主杆2 与左横杆3或右横杆4相连的位置附近。隔离器7包括上内管孔71、下内管孔72、导流面73和隔离面74，如图3所示，其中，上内管孔71和下内管孔72用于内管8穿过或与内管8连接，从而实现内管8与外管10的连接或隔离，在图1中，隔离器7上的上内管孔71与主杆2的内管8连接，隔离器7上的下内管孔72用于左横杆3和右横杆4的内管8穿过，而在图 2中，隔离器7上的上内管孔71用于左横杆3和主杆2的内管8穿过，隔离器7上的下内管孔72与右横杆4的内管8连接，这些连接方式都能实现本实用新型目的，当然还可采用其它连接方式。

上内管孔71及下内管孔72的形状与大小是由隔离器7与不同位置处的内管8几何相交而形成，因此上内管孔71及下内管孔72的形状可以是多边形、椭圆形、圆形等；导流面73包括上导流面和下导流面(上导流面和下导流面未在图3中标出)，导流面73的主要作用是导流冷却介质，尽量减小冷却介质在隔离器7附近的局部流动阻力。图3中的导流面73的上导流面与下导流面为两个平行平面，此时优选导流面73与水平面所形成的锐角夹角为30-60°。导流面73的形状也可根据需求设计为凹曲面或凸曲面形状。隔离面74为隔离器7的侧面，隔离面74与外管10的内壁面连接，且隔离面74的形状与该处外管10的内壁面形状完全匹配，从而使冷却介质只能从上内管孔71和下内管孔72处流过。当采用液体冷却介质时，为防止隔离器7两侧出现局部液气界面，可在隔离器7的导流面73上设置直径为1-5mm的排气孔。排气孔直径不能过大，防止大量冷却介质从排气孔中流动，造成内管8与外管10局部压力损失过大及流量不均的问题。

支撑器9设置在主杆2、左横杆3、右横杆4、左竖杆5和右竖杆6的内管8与外管10之间，且最好确保每处不少于1个支撑器9，其主要作用就是固定内管8在外管10中的位置，但同时不会造成过大的局部流动阻力损失。支撑器9包括支撑器主体91和支撑器支架92，支撑器主体91中设置有支撑器内腔93，支撑器内腔93的壁面与内管8的外壁面连接，支撑器内腔93的壁面与内管8的外壁面形状匹配，支撑器支架92是设置在支撑器主体91表面并向外延伸的多个分支，且多个支撑器支架92的外端部与外管10的内壁面相连，从而实现内管8的位置固定。多个支撑器支架 92的长度相等时，内管8与外管10的中心线重合，也可采用不同长度的支撑器支架92来控制外管10横截面的流动阻力分布，防止外管10内较高的位置出现气液交界面，使得部分气体难以排出。支撑器支架92的数量优选为1-6个，最优选为3-4个，图4中的支撑器9的支撑器支架92为3个，相互之间成120°夹角，在左横杆3、右横杆4上布置此支撑器9时，优选将其中一个支撑器支架92放置在外管10的内壁底部。图5中的支撑器9 的支撑器支架92为4个，相互之间成90°夹角，在左横杆3、右横杆4中布置此支撑器9时，优选支撑器支架92与左横杆3、右横杆4中心线所在水平面保持45°夹角。

支撑器9的横截面面积不超出安装处冷却介质的横截面面积的30％，更优选不超过20％，从而合理控制此处的局部阻力。支撑器9的厚度(在图4、5中为垂直纸面方向的尺寸)优选设计在20mm以内。冷却介质通常可以选择空气、水、油等常见冷却介质，实用新型人通过实验与理论分析，优选去离子循环水作为冷却介质，可防止管道内产生水垢影响换热效果。冷却水排出搅拌器时的最高温度不得超过60℃，优选的冷却水排出搅拌器时的最高温度低于50℃。

工作时，本实用新型的搅拌器一方面通过合理布局内管8、外管10、隔离器7、支撑器9形成单循环冷却回路，为搅拌器提供冷却源，解决了搅拌器内部冷却介质流动时因流量分配不均导致的搅拌器局部发热的问题，确保搅拌器能够长期稳定地在高温环境下运行，使搅拌器整体温度可控，结构强度得到改善，搅拌器寿命显著增加；另一方面，内管8、外管10、隔离器7、支撑器9连接后为整个搅拌器提供结构受力支撑。

搅拌器在工作时的一种实施方式是直接作为玻璃液均化的搅拌器，此时搅拌器的外管10跨越玻璃液位线直接与均化池内玻璃液11、高温气氛 12接触，如图6所示。此时玻璃液11和高温气氛12中的部分热量直接传递到外管10的外壁，热量经外管10的外壁通过导热将热量传递到外管10 的内壁，然后通过外管10及内管8中的冷却介质13的流动，将外管10的内壁上的热量持续排出搅拌器，从而实现搅拌器的正常工作。在另一种实施方式中，搅拌器的外管10的外壁上包裹保温层14和金属层15来构成玻璃液均化用的搅拌器，如图7所示，其中，保温层14的作用在于降低玻璃液11和高温气氛12传入搅拌器的热量，金属层15用于隔离玻璃液11，防止中间保温层15被侵蚀，因此优选铂及其合金作为金属层15。在该实施方式中，外管10不直接与均化池中的玻璃液11、高温气氛12接触，玻璃液11及高温气氛12的部分热量在热传导时首先经过金属层15、保温层 14，然后再传到外管10的外壁，外管10的外壁通过导热将热量传递到外管10的内壁，然后通过外管10及内管8中的冷却介质13的流动，将外管 10的内壁上热量持续排出搅拌器，从而实现对搅拌器的正常工作。

在正常工作时，左横杆3、右横杆4、左竖杆5和右竖杆6浸入高温玻璃液中位于玻璃液面以下的位置，主杆2下部一部分浸入高温玻璃液中。搅拌器沿主杆2中心线做圆周转动，转动速度可根据玻璃液均化工艺进行调整；冷却介质由主杆2顶部的外管10或内管8以一定的流速流入，冷却介质经过主杆2、左横杆3、右横杆4、左竖杆5、右竖杆6和隔离器7单一回路的行进路线循环后从主杆2顶部的内管8或外管10排除，冷却介质经过左横杆3、右横杆4、左竖杆5、右竖杆6和隔离器7的顺序与内管8 和隔离器7的排布及冷却介质出入口选择有关。

在图1中采用箭头标识了一种冷却介质的循环流动方式。首先，冷却介质从主杆2顶部外管10进入，到达主杆2底部后在隔离器7、内管8的阻断下进入右横杆4的外管10，通过右横杆4和右竖杆6外管连通处进入右竖杆6外管底部，冷却介质在右竖杆6底部通过内管8和外管10连通口进入内管8循环，然后再依次经过右竖杆6的内管8、右横杆4的内管8、左横杆3的内管8、左竖杆5的内管8，并在左竖杆5底部的内管8与外管 10连通处流入左竖杆5的外管10，随后流入左横管3的外管10，在流经隔离器7时受到限制从隔离器7的上内管孔71流入主杆2底部的内管8，最后经由主杆2的内管8顶部排出。采用以上单循环冷却方式可以实现本实用新型的技术效果，另一方面冷却介质的流动方式也可将外管进内管出的方式改为内管进外管出，该方式冷却介质流动与上述过程相反，但同样可以实现本实用新型的技术效果。

在图2中采用箭头标识了另一种内管结构下的冷却介质的循环流动方式。首先，冷却介质从主杆2顶部外管10进入，到达主杆2底部后在隔离器7、内管8的阻断下进入右横杆4的外管10，通过右横杆4和右竖杆6 外管连通处进入右竖杆6的外管底部，然后再依次经过右竖杆6的内管8、右横杆4的内管8、隔离器7的下内管孔72进入左横管3的外管10，通过左横杆4和左竖杆5的外管连通处进入左竖杆5外管底部，并在左竖杆5 底部内管与外管连通处流入左竖杆5的内管8，随后流经左横杆3的内管8 后流入主杆2底部的内管8，最后经过主杆2的内管8顶部排出。采用上述单循环冷却方式同样可以实现本实用新型的技术效果，在图2的结构下，冷却介质的流动方式也可改为内管进外管出，同样可以实现本实用新型的技术效果。

本实用新型采用具有以上结构的搅拌器可以提供以下玻璃液搅拌方法，该方法包括以下步骤：

1)按照设计加工制作本实用新型的搅拌器，并在常温下测试搅拌器的密封性，确保搅拌器内的部件连接正常，然后安装就位后将主杆顶部的内管8、外管10分别与冷却介质源通过管路连接；

2)通入冷却介质，排除搅拌器内的气体，待流动稳定后，控制进出搅拌器的冷却介质流量达到工艺要求范围；

3)在连续生产线上使用时，将搅拌器放入玻璃液中，按照搅拌工艺设定搅拌器放入玻璃液的深度与转速，并开始搅拌均化玻璃液；在非连续生产线上使用时，玻璃液完成澄清后或在澄清后期将搅拌器放入玻璃液中，并按照搅拌工艺对玻璃液进行机械搅拌；

4)在搅拌过程中，低温冷却介质从主杆2顶部外管10或内管8进入，分别经过主杆2、左横杆3、右横杆4、左竖杆5和右竖杆6的内管8和外管10以及隔离器7，通过单循环回路的行进路线后从主杆2的内管8或外管10排出，在冷却介质循环过程中，将玻璃液、高温气氛传入搅拌器的热量通过冷却介质循环流动带出搅拌器，从而实现控制搅拌器的温度；

5)搅拌器使用完成后，在搅拌器提出高温区域前保持冷却介质流量，直到搅拌器移至常温环境时，方可停止冷却介质供给。

采用上述玻璃液搅拌方法时，为了保证良好的搅拌均化效果以及搅拌器机械强度，可通过控制冷却介质的流量来控制冷却效果，使搅拌器表面温度与玻璃液之间温差控制在20-300℃，优选温差控制在50-200℃。

本实用新型方法尤其适用于搅拌室内径在600mm以上的高温玻璃生产作业，特别适用于硼硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、特殊颜色玻璃等均化温度在1500℃以上的高温玻璃冷却及其寿命延长。

本实用新型还可以采用另一种结构的搅拌器，如图8所示，与图1、图2不同的是，该隔离器7设计为单孔，该单孔用于内管8穿过，且主杆 2的内管8与左横杆3的内管8之间通过过渡管16连接，过渡管16的管径小于左横杆3、主杆2和右横杆4的内管8的管径，过渡管16设置在主杆2和左横杆3的内管8内，隔离器7可设置在主杆2与左横杆3的转角处，且在过渡管16与左横杆3的内管8的连接处与隔离器7之间的内管8 上设置有多个通孔17。当然，主杆2的内管8也可与右横杆4的内管8之间通过过渡管16连接，那么隔离器7就可设置在主杆2与右横杆4的转角处，且在过渡管16与右横杆4的内管8的连接处与隔离器7之间的内管8 上设置有多个通孔17，这样的结构就是上述结构的镜像反转，也是可以实现单循环冷却回路的。

图8所示的结构工作时，冷却介质从主杆2的外管10进入，通过隔离器7的隔离作用，冷却介质从主杆2的外管10依次进入右横杆4的外管 10、右竖管6的外管10，在右竖管6的底部进入右竖管6的内管8，然后进入右横杆4的内管8，经隔离器7后从多个通孔17进入左横杆3的外管 10、左竖杆5的外管10，在左竖杆5的底部进入左竖管5的内管8，然后依次经左横管3的内管8、过渡管16、主杆2的内管8排出，如图8箭头所示。

图9所示的现有分流支路循环冷却结构，冷却介质从主杆2的外管10 进入，到达主杆2的外管底部时分流进入右横杆4的外管10、左横杆3的外管10，冷却介质从右横杆4的外管10、左横杆3的外管10分别流入右竖管6的外管10、左竖管5的外管10，在右竖管6底部、左竖管5底部分别进入右竖管6的内管8、左竖管5的内管8，然后分别经过右横杆4的内管8、左横杆3的内管8，并在主杆2的内管8与左横杆3的内管8、右横杆4的内管8相互连通处汇合最后经主杆2的内管8排出，如图9箭头所示。

在实施过程中，实用新型人还对本实用新型的搅拌器结构与现有技术进行模拟实验对比，通过模拟实验从冷却介质流动的角度分析了本实用新型的图1、图2、图8的结构与图9所示的现有分流支路循环冷却结构下的冷却介质的流动差异。在实验过程中，保持所有外部边界实验条件相同，四种模型外形尺寸相同，实验所选用冷却介质都采用液态水，冷却水进出方式选择都为外管进内管出的循环方式。通过流体动力学计算分析得到下表1所示四种结构在三种测试流量下的压力损失情况。

表1

从上表1可以看出，压力损失结果数据变化趋势与理论趋势一致，流体随流量增加，沿程阻力随水流速增加而阻力增大，因此压力损失也在逐渐增加。本实用新型的图1、图2的单循环回路结构在三种流量测试下其压力损失明显小于本实用新型的图8的单循环回路结构。压力损失降低说明本实用新型的图1、图2的结构在流体流动的设计上管路沿程阻力、局部阻力更小，因此在设计上比图8所示结构更具有技术优势。同时可以看出，图1、图2的结构与图9的分流支路循环结构相比三种流量下的压力损失差异都很接近，通过该实验可以看出本实用新型的图1、图2的结构的隔离器及管路连接已最大限度降低了单路循环带来的局部阻力，由此可见本实用新型的图1、图2结构的流动循环路径优化已经达到该搅拌器外形结构下的最佳状态。

另外，实验还对本实用新型的图1、图2和图8的结构下不同流量时冷却水循环过程中，冷却水在管内的填充情况进行了对比，结果表明图8 的结构在“T”型结构两侧的左横杆、右横杆外管内存在部分气体区域很难排除，而采用本实用新型的图1和图2的两种结构通水后，管内所有区域很快被水完全填充，并未发现管内气体残留的问题。冷却管内残留气体会导致高温下残留气体处热量聚集，产生局部过热区域，为搅拌器整体结构带来安全风险，而本实用新型的图1、图2的单循环冷却结构很好地解决了气体残留问题，使搅拌器整体结构设计更可靠。

另一方面，实验还对图1、图2与图9所示的三种结构在不同流量冷却水循环过程中冷却水在主杆外管A、右横杆外管B、左横杆外管C内的流量进行了检测，检测数据如表2所示(说明：±0.001kg/s以内的误差为数据计算与统计误差)。

表2

从上表2可见，本实用新型图1、图2结构在三种流量测试下，各处的流量保持不变，而采用图9的分流支路循环结构时，冷却水在右横杆外管B、左横杆外管C内的实际流量明显低于测试流量，实测值与测试流量的一半较为接近，以测试流量的一半为基准计算表2中的图9的结构的右横杆外管B、左横杆外管C流量偏差依次为9％、5％、2％，说明右横杆外管 B、左横杆外管C的冷却介质流量分布并不相等，且随着总流量的增大该不均衡问题逐渐减弱。

从热量计算公式可知，相同冷却介质的热量与流量、冷却介质进出口温差成正比，流量减小一半，所带走的热量也会降低一半。冷却介质的进出口温差在实际生产中通常都非常小，因此图9的分流支路的冷却效果比单循环结构差；另一方面，分流支路设计与生产线实际所需的冷却设计理念相反，实际生产中玻璃液传热至搅拌器上的热量远比相同温度下空间的传热更快、更多，也就是说在浸入玻璃液中的部分搅拌器需要的冷却更大，而分流支路导致搅拌器左横杆、右横杆等浸入玻璃液中的冷却量降低了，因此图9的设计在1500℃以上的环境下使用技术风险将成倍增加，而采用本实用新型的单循环冷却结构能很好地解决搅拌器冷却问题，使搅拌器整体结构设计更可靠。

Claims (10)

1.玻璃液搅拌器，包括主杆(2)、左横杆(3)、右横杆(4)、左竖杆(5)和右竖杆(6)，所述主杆(2)分别与左横杆(3)和右横杆(4)连接，所述左横杆(3)与左竖杆(5)连接，所述右横杆(4)与右竖杆(6)连接，其特征在于，所述主杆(2)、左横杆(3)、右横杆(4)、左竖杆(5)和右竖杆(6)均由内管(8)和外管(10)构成，在所述内管(8)与外管(10)之间设置有多个支撑器(9)支撑内管(8)，在所述内管(8)与外管(10)之间设置有使内管(8)与外管(10)构成冷却介质的单循环冷却回路的隔离器(7)。

2.如权利要求1所述的玻璃液搅拌器，其特征在于，所述主杆(2)的内管(8)与左横杆(3)、左竖杆(5)的外管(10)通过隔离器(7)连通，所述主杆(2)的外管(10)与右横杆(4)、右竖杆(6)的外管(10)连通，所述左横杆(3)、左竖杆(5)的内管(8)与右横杆(4)、右竖杆(6)的内管(8)连通；或所述主杆(2)的内管(8)与左横杆(3)、左竖杆(5)的内管(8)连通，所述主杆(2)的外管(10)与右横杆(4)、右竖杆(6)的外管(10)连通；所述左横杆(3)、左竖杆(5)的外管(10)与右横杆(4)、右竖杆(6)的内管(8)通过隔离器(7)连通。

3.如权利要求1所述的玻璃液搅拌器，其特征在于，所述内管(8)和外管(10)的横截面形状采用多边形、椭圆形或圆形。

4.如权利要求1所述的玻璃液搅拌器，其特征在于，所述内管(8)和外管(10)为圆形横截面时，所述左横杆(3)、右横杆(4)、左竖杆(5)和右竖杆(6)外管内径D为50-150mm，内管内径d为20-70mm；所述主杆(2)的外管内径D为上述左横杆(3)、右横杆(4)、左竖杆(5)及右竖杆(6)的外管内径D的1-1.5倍，所述主杆(2)的内管内径d与左横杆(3)、右横杆(4)、左竖杆(5)及右竖杆(6)的内管内径d的尺寸范围相同。

5.如权利要求1所述的玻璃液搅拌器，其特征在于，所述隔离器(7)包括上内管孔(71)、下内管孔(72)、导流面(73)和隔离面(74)，所述上内管孔(71)和下内管孔(72)用于内管(8)穿过或与内管(8)连接；所述隔离面(74)与外管(10)的内壁面连接，且所述隔离面(74)的形状与连接处的外管(10)的内壁面形状匹配。

6.如权利要求5所述的玻璃液搅拌器，其特征在于，所述导流面(73)的上导流面与下导流面为两个平行平面，所述导流面(73)与水平面所形成的锐角夹角为30-60°；或导流面(73)的形状为凹曲面或凸曲面；所述导流面(73)上设置直径为1-5mm的排气孔。

7.如权利要求1所述的玻璃液搅拌器，其特征在于，所述支撑器(9)包括支撑器主体(91)和支撑器支架(92)，所述支撑器主体(91)中间设置有支撑器内腔(93)，所述支撑器内腔(93)的壁面与内管(8)的外壁面连接，所述支撑器内腔(93)的壁面与内管(8)的外壁面形状匹配，所述支撑器支架(92)是设置在支撑器主体(91)表面并向外延伸的多个分支，且多个支撑器支架(92)的外端部与外管(10)的内壁面相连。

8.如权利要求7所述的玻璃液搅拌器，其特征在于，所述支撑器(9)的支撑器支架(92)的数量为3-4个，所述支撑器(9)的支撑器支架(92)为3个时，相互之间成120°夹角，所述支撑器(9)的支撑器支架(92)为4个时，相互之间成90°夹角。

9.如权利要求1所述的玻璃液搅拌器，其特征在于，在所述外管(10)的外壁上包裹保温层(14)和金属层(15)。

10.如权利要求1所述的玻璃液搅拌器，其特征在于，所述隔离器(7)上设置有用于内管(8)穿过的单孔，所述主杆(2)的内管(8)与左横杆(3)的内管(8)之间通过过渡管(16)连接，所述过渡管(16)的管径小于左横杆(3)、主杆(2)和右横杆(4)的内管(8)的管径，所述过渡管(16)设置在主杆(2)和左横杆(3)的内管(8)内，所述隔离器(7)设置在主杆(2)与左横杆(3)的转角处，且在所述过渡管(16)与左横杆(3)的内管(8)的连接处与所述隔离器(7)之间的内管(8)上设置有多个通孔(17)；或所述主杆(2)的内管(8)与右横杆(4)的内管(8)之间通过过渡管(16)连接，所述隔离器(7)设置在主杆(2)与右横杆(4)的转角处，且在所述过渡管(16)与右横杆(4)的内管(8)的连接处与隔离器(7)之间的内管(8)上设置有多个通孔(17)。

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