CN111875234A - 熔融玻璃的加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种熔融玻璃的加热装置，包括铂金通道以及套设于所铂金通道的外壁面并与铂金通道电接触的法兰，法兰包括内环及与内环周接的外环，并通过设置铂金通道的第一圆弧的径向厚度小于第二圆弧的径向厚度，以及内环的第一弧段的轴向厚度小于第二弧段的轴向厚度，以及外环在竖直方向上相对于铂金通道向上偏心设置，以使铂金通道的底部通过更多的电流，产生更多的热量，铂金通道底部的玻璃液被强烈加热后，产生了向上的玻璃液流，该玻璃液流到达铂金通道顶部后分别向左、向下及向右、向下流动，实现了“静态搅拌”的功能，玻璃液温度和成分的均匀性得以改善，从而使玻璃液达到均质均热的效果。

Description

熔融玻璃的加热装置

技术领域

本发明涉及玻璃制造领域，特别涉及一种熔融玻璃的加热装置。

背景技术

硼硅玻璃与普通的钠钙硅玻璃相比，其机械性能、热稳定性能、抗水性能、抗碱性能、抗酸性能等均大幅度提高，因此，其广泛用于航天、军事、化工、医药、消防、家电等多个行业，具有良好的应用价值和社会效益。

其中，中性药用硼硅玻璃在生产过程中，通过包含各种工艺区段的铂金通道将熔融玻璃传送至成型装置中。为了确保熔融玻璃在工艺需求的温度曲线下运行，铂金通道的每个区段可通过在这些区段中施加电流来对铂金通道进行直接或间接加热，进而对其中的熔融玻璃进行加热，铂金通道的工艺区段包括但不限于澄清段、搅拌段及冷却段等。

然而，铂金通道内的玻璃液由于重力的影响，在上下方向上成分不均一。同时，在现有的熔融玻璃加热装置中，电流更易流经铂金通道的上壁部分，流经铂金通道上壁部分的电流要大于流经铂金通道下壁部分的电流，在其他条件相同的情况下，铂金通道上壁产生的热量大于铂金通道下壁产生的热量。如此造成玻璃液在上下方向上受热不均一，进一步导致玻璃液在上下方向上的成分不均一。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种熔融玻璃的加热装置，旨在使铂金通道内的玻璃液达到均温均质的效果。

为实现上述目的，本发明提出了一种熔融玻璃的加热装置，具有沿竖直方向的对称线，包括:

铂金通道，其壁厚在周向上发生变化；所述铂金通道的径向截面包括位于上方的第一圆弧以及位于下方的第二圆弧，所述第一圆弧和第二圆弧围合形成所述铂金通道的径向截面，所述第二圆弧的径向厚度大于所述第一圆弧的径向厚度，且所述第一圆弧和第二圆弧均沿所述对称线呈对称设置；

法兰，套设于所述铂金通道的外壁面并与所述铂金通道电接触，所述法兰包括内环及与所述内环周接的外环；所述内环包括位于上方的第一弧段和位于下方的第二弧段，所述第一弧段和第二弧段围合形成所述内环，所述第一弧段和第二弧段均沿所述对称线呈对称设置；所述第一弧段的轴向厚度小于所述第二弧段的轴向厚度；所述内环与所述铂金通道同心设置，所述外环在竖直方向上相对于所述铂金通道向上偏心设置。

可选地，所述第二圆弧的径向截面面积为所述铂金通道的径向截面面积的30％～60％。

可选地，所述第二弧段的轴向厚度为所述第一弧段的轴向厚度的1.2～3倍。

可选地，所述外环的圆心相对于所述铂金通道的圆心向上的偏移量为所述铂金通道直径的10％～60％。

可选地，所述外环上开设有扼流孔，所述扼流孔沿所述对称线呈对称设置，所述扼流孔位于所述内环的上方。

可选地，所述扼流孔在径向截面上的形状为长条形、弯月形或者燕尾形。

可选地，所述熔融玻璃的加热装置还包括冷却管，所述冷却管环绕设于所述外环上，且所述冷却管内通有冷却介质。

可选地，所述熔融玻璃的加热装置还包括多个加强件，多个所述加强件沿所述铂金通道的长度方向间隔设于所述铂金通道顶部的内侧壁面上。

可选地，所述铂金通道的径向截面的形状为圆形、矩形、三角形、梯形、平行四边形、椭圆形或跑道形。

可选地，所述内环的材质为铂系贵金属或铂系贵金属合金；所述外环的材质为纯度至少为99wt％的镍。

本发明通过特殊设计，铂金通道的底部通过更多的电流，产生更多的热量，铂金通道底部的玻璃液被强烈加热后，产生了向上的玻璃液流，该玻璃液流到达铂金通道顶部后分别向左、向下及向右、向下流动，实现了“静态搅拌”的功能，玻璃液温度和成分的均匀性得以改善，从而使玻璃液达到均质均热的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或示例性中的技术方案，下面将对实施例或示例性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发明的一些实施例，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示出的获得其他的附图。

图1为本发明实施例铂金通道的径向截面为圆形时熔融玻璃的加热装置的主视示意图；

图2为图1的沿轴向的剖面结构示意图；

图3～5为本发明铂金通道的径向截面为圆形时第二圆弧的三种实施方式示意图；

图6为本发明实施例铂金通道的径向截面为跑道形时熔融玻璃的加热装置的主视示意图；

图7～9为本发明铂金通道的径向截面为跑道形时第二圆弧的三种实施方式示意图；

图10为本发明实施例铂金通道加强筋的安装示意图；

图11为本发明实施例相邻两个电加热法兰与供电件的连接示意图。

附图标记说明：

10	铂金通道	211	第一弧段
				11	第一圆弧	212	第二弧段
12	第二圆弧	22	外环
				121	第一壁部分	23	扼流孔
122	第二壁部分	24	电极
				123	第三壁部分	30	冷却管
20	法兰	40	加强件
				21	内环	50	供电件

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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的一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如本文所用，术语“径向截面”是指当铂金通道被垂直于该铂金通道的纵轴的平面切割时形成的截面，除非另有规定。

本发明提供了一种熔融玻璃的加热装置。

在一实施例中，如图1～5所示，所述熔融玻璃的加热装置包括铂金通道10以及法兰20，其中，所述加热装置具有沿竖直方向的对称线Y，所述铂金通道10的壁厚在周向上发生变化，所述法兰20套设于所述铂金通道10的外壁面并与所述铂金通道10电接触。将交流电连接至所述法兰20，所述法兰20将电流传导给所述铂金通道10，所述铂金通道10作为电加热负载，进行电加热。所述法兰20包括内环21及与所述内环21周接的外环22，所述内环21与所述铂金通道10的外壁面电接触。所述外环22起到分配电流的作用，所述内环21起到将电流导入所述铂金通道10的作用。

其中，所述铂金通道10的径向截面包括位于上方的第一圆弧11以及位于下方的第二圆弧12，所述第一圆弧11和第二圆弧12围合形成所述铂金通道10的径向截面，所述第二圆弧12的径向厚度大于所述第一圆弧11的径向厚度，且所述第一圆弧11和第二圆弧12均沿所述对称线Y呈对称设置；所述内环21包括位于上方的第一弧段211和位于下方的第二弧段212，所述第一弧段211和第二弧段212围合形成所述内环21，所述第一弧段211和第二弧段212均沿所述对称线Y呈对称设置；所述第一弧段211的轴向厚度小于所述第二弧段212的轴向厚度；所述内环21与所述铂金通道10同心设置，所述外环22在竖直方向上相对于所述内环21向上偏心设置。

根据导体电阻的计算公式：

R＝ρ×L/S；

其中，ρ为导体的电阻率，L为导体的长度，S为导体的截面面积。

所述第二圆弧12的径向厚度大于所述第一圆弧11的径向厚度，即所述第二圆弧12的导电截面积比所述第一圆弧11的导电截面积大。根据导体电阻的计算公式，在其他条件相同的情况下，使得所述第二圆弧12的电阻小于所述第一圆弧11的电阻，即更厚的第二圆弧12相比于所述第一圆弧11具有更小的电阻。而由于所述第一圆弧11与所述第二圆弧12为并联设置，若施加一定的电压，根据欧姆定律，在电压一定的前提下，电阻越小，则电流越大，因此，流经所述第二圆弧12的电流大于流经所述第一圆弧11的电流。而根据W＝UI，在电压一定的情况下，所述第二圆弧12产生的电加热功率大于所述第一圆弧11产生的的电加热功率，即所述铂金通道10底部的电加热功率要大于所述铂金通道10顶部的电加热功率。

同理，所述第一弧段211的轴向厚度W1小于所述第二弧段212的轴向厚度W2，即所述第一弧段211的导电截面积比所述第二弧段212的导电截面积小。根据导体电阻的计算公式，在其他条件相同的情况下，所述第一弧段211的电阻大于所述第二弧段212的电阻。由于所述第一弧段211与所述第二弧段212为并联设置，若施加一定的电压，根据欧姆定律，在电压一定的前提下，电阻越小，则电流越大，因此，流经所述第二弧段212的电流大于流经所述第一弧段211的电流，而所述第二弧段212与所述第二圆弧12是电接触的，所述第二弧段212将较大的电流导入所述第二圆弧12，进一步增加了所述铂金通道10底部的电加热功率。

由于所述外环22在竖直方向上相对于所述铂金通道10向上偏心设置。所述外环22上部分的径向宽度H1大于所述外环22下部分的径向宽度H2。所述外环22的上部分具有和所述外环22的下部分相同的电阻率ρ及导电截面积S，根据导体电阻计算公式，由于所述外环22的上部分的径向宽度H1大于所述外环22的下部分的径向宽度H2，导致所述外环22的上部分通电导体长度L较大，因而所述外环22的上部分具有较大的电阻R。根据欧姆定理，所述外环22的上部分具有较大的电阻R，在同样的电压U下，将较小的电流通入所述铂金通道10顶部，将较大的电流通入所述铂金通道10底部，进一步增大所述铂金通道10底部的电加热功率。

本发明通过特殊设计，所述铂金通道10的底部通过更多的电流，产生更多的热量，所述铂金通道10底部的玻璃液被强烈加热后，产生了向上的玻璃液流，该玻璃液流到达所述铂金通道10顶部后分别向左、向下及向右、向下流动(如图5所示，其中，图示中的箭头表示玻璃液的流动方向)，实现了“静态搅拌”的功能，玻璃液温度和成分的均匀性得以改善，从而使玻璃液达到均质均热的效果。

同时，本发明在保证所述铂金通道10寿命的前提下，大大地提升了所述铂金通道10内流过的玻璃液温度和成分的均匀性。对于澄清段的所述铂金通道10，本发明有效地提升了在澄清段靠近底部中心位置处玻璃液的温度，同时加速了该处玻璃液中所含气态物质上浮及从玻璃液中排出的速度，极大地提升了澄清段对其内玻璃液的澄清效果。玻璃液在所述铂金通道10出口中心的温度，与玻璃液在所述铂金通道10出口液面处的温度温差小于或等于5℃。

所谓“静态搅拌”，指的是在没有运动部件作用下流体在所述铂金通道10内部的运动。区别于传统的依靠运动部件进行搅拌，“静态搅拌”产生的原因是流体中存在不均温、不均质现象，致使流体的密度产生差异，不同密度间的流体在受热产生对流。

在本发明的一实施例中，所述第二圆弧12的径向截面面积为所述铂金通道10的径向截面面积的30％～60％，以使所述第二圆弧12处提供足够的热量。在所述第二圆弧12的径向截面面积占比过小时，所述第二圆弧12加厚不明显，所述第二圆弧12的电流增大不够明显；在所述第二圆弧12的径向截面面积占比过大时，比如，超过所述铂金通道10的径向截面面积的60％，会增加造成成本。

所述第二圆弧12的具体形式不做限制，只要满足所述第二圆弧12的径向厚度大于所述第一圆弧11的径向厚度，且所述第二圆弧12沿所述对称线呈对称设置。

具体地，在本发明的一实施例中，所述第二圆弧12可以均匀加厚，如图3和4和7所示，均匀加厚的制造工艺简单。在其他实施例中，所述第二圆弧可以不均匀加厚。如图5和8所示，所述第二圆弧12包括连续的第一壁部分121以及第二壁部分122，所述第一壁部分121位于所述第二圆弧12的中心，所述第二壁部分122包括两个，两个所述第二壁部分122分别位于所述第一壁部分121的两侧，且所述第一壁部分121的径向厚度大于所述第二壁部分122的径向厚度，所述第二壁部分122的径向厚度大于所述第一圆弧11的径向厚度。

作为一个可选的实施例，如图9所示，所述第二圆弧12还包括第三壁部分123，所述第三壁部分123设于所述第一壁部分121与所述第二壁部分122之间，且所述第三壁部分123的径向厚度小于所述第一壁部分121的径向厚度，所述第三壁部分123的径向厚度大于所述第二壁部分122的径向厚度。即所述第三壁部分123为所述第一壁部分121与所述第二壁部分122之间的过渡段，其径向厚度处于所述第一壁部分121的径向厚度与所述第二壁部分122的径向厚度之间，以避免从较厚的所述第一壁部分121直接减小到较薄的所述第二壁部分122，防止所述第二圆弧12温度向两侧骤减。

在本发明的一实施例中，如图1-5所示，所述铂金通道的径向截面的形状为圆形；在本发明的另一实施例中所述铂金通道的径向截面的形状为跑道形，如图6-9所示，该跑道形由两条平行直线和两个半圆形拼接形成。圆形和跑道形因其侧壁是连续的弧形，方便玻璃液流动。在其他实施例中，所述铂金通道的径向截面形状还可以为其他形状，比如：矩形、三角形、梯形、平行四边形或椭圆形等，在此并不限定。

可选地，所述内环21的材质为铂系贵金属(如纯铂)或铂系贵金属合金(如铂铑10wt％或铂铑20wt％)；所述外环22为纯度至少为99wt％的镍。当然，在其他实施例中，所述内环21和所述外环22还可以采用其他材质进行制备，在此并不限定。

在本发明的一实施例中，如图2所示，所述第二弧段212的轴向厚度W2为所述第一弧段211的轴向厚度W1的1.2～3倍，以使所述第二弧段212能够分得足够大的电流，然后导入所述第二圆弧12，即所述铂金通道10的底部。在所述第二弧段212的轴向厚度W2小于所述第一弧段211的轴向厚度W1的1.2倍，则可能造成所述铂金通道10底部(即第二圆弧12)加热不明显的后果；在所述第二弧段212的轴向厚度W2大于所述第一弧段211的轴向厚度W1的3倍，则可能造成所述铂金通道10底部(即第二圆弧12)过热的后果，同时也会造成制造成本的增加。

在本发明的一实施例中，如图1和6所示，所述外环22的圆心相对于所述铂金通道10的圆心向上的偏移量为所述铂金通道10直径的10％～60％，以使所述外环22的下方获得更多的电流。在所述外环22的圆心相对于所述铂金通道10的圆心向上的偏移量超过所述铂金通道10直径的60％，则可能造成所述铂金通道10底部(即第二圆弧12)过热的后果，而在所述外环22的圆心相对于所述铂金通道10的圆心向上的偏移量不足所述铂金通道10直径的10％，则可能造成所述铂金通道10底部(即第二圆弧12)加热不明显的后果。

在本发明的一实施例中，如图1和6所示，所述外环22上开设有扼流孔23，所述扼流孔23沿所述对称线Y呈对称设置，所述扼流孔23位于所述内环21的上方。在所述外环22上方设置的扼流孔23，用于阻断了沿所述外环22上方中心位置直接传递至所述第一弧段211的电流。即本实施例中通过设置扼流孔23，使得所述外环22上方传递至所述第一弧段211的交流电绕行，即增加了电流的流通路线，以间接增加导体的长度，即根据导体电阻计算公式(如上描述)，从所述扼流孔23的左、右侧绕行的所述外环22上方的导体电阻R，具有比未加装所述扼流孔23时更大的通电导体的长度，使得所述外环22上方的电阻值加大。根据欧姆定理，所述外环22上部的电阻大于所述外环22下部的电阻，使得所述第二弧段212分配得到的电流大于所述第一弧段211分配得到的电流，并由所述第二弧段212将更多的电流通入至所述第二圆弧12处，使所述第二圆弧12处获得更多的电加热功率，从而增加所述第二圆弧12处的温度。

可选地，所述扼流孔23的形状为在径向截面上的形状为长条形、弯月形或者燕尾形。当然，在其他实施例中，所述扼流孔23还可以设置为其他形状，在此并不对此进行限定。

进一步地，继续参照图1和6所示，所述法兰20还包括与法兰20电接触的电极24，并起到通过线缆、汇流条(buss bar)或其它电导体将法兰20连接至电源的作用。

进一步地，如图1和2所示，所述熔融玻璃的加热装置还包括冷却管30，所述冷却管3环绕设置在所述外环22的外侧，以对所述法兰20进行冷却，防止所述法兰20温度较高而导致所述法兰20损耗。所述冷却管30中通有冷却水或压缩空气。或者，所述冷却管30内通有其他冷却物质，在此并不限定。

可选地，所述冷却管30由铜或者镍制成。或者，所述冷却管30还可以为其他材料制成，在此并不限定。

进一步地，如图10所示，所述熔融玻璃的加热装置还包括多个加强件40，多个所述加强件40沿所述铂金通道10的长度方向间隔设于所述铂金通道10顶部的内侧壁面上，用于防止所述铂金通道10的管壁塌陷。

可选地，所述加强件40为加强筋，加强筋的宽度为5mm～20mm，加强筋的厚度为0.5mm～1.5mm，且加强筋的间隔距离为200mm～500mm。

具体地，如图11所示，所述法兰20包括多个，所述熔融玻璃的加热装置还包括供电件50，所述供电件50的两端分别连接于相邻两个所述法兰20的电流接入引出端24上，以对相邻两个所述法兰20之间的所述铂金通道10(比如澄清段的容器)进行加热。即所述供电件50、相邻两个所述法兰20、所述铂金通道10形成加热回路。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种熔融玻璃的加热装置，具有沿竖直方向的对称线，其特征在于，包括:

铂金通道，其壁厚在周向上发生变化；所述铂金通道的径向截面包括位于上方的第一圆弧以及位于下方的第二圆弧，所述第一圆弧和第二圆弧围合形成所述铂金通道的径向截面，所述第二圆弧的径向厚度大于所述第一圆弧的径向厚度，且所述第一圆弧和第二圆弧均沿所述对称线呈对称设置；

法兰，套设于所述铂金通道的外壁面并与所述铂金通道电接触，所述法兰包括内环及与所述内环周接的外环；所述内环包括位于上方的第一弧段和位于下方的第二弧段，所述第一弧段和第二弧段围合形成所述内环，所述第一弧段和第二弧段均沿所述对称线呈对称设置；所述第一弧段的轴向厚度小于所述第二弧段的轴向厚度；所述内环与所述铂金通道同心设置，所述外环在竖直方向上相对于所述铂金通道向上偏心设置。

2.根据权利要求1所述的熔融玻璃的加热装置，其特征在于，所述第二圆弧的径向截面面积为所述铂金通道的径向截面面积的30％～60％。

3.根据权利要求1所述的熔融玻璃的加热装置，其特征在于，所述第二弧段的轴向厚度为所述第一弧段的轴向厚度的1.2～3倍。

4.根据权利要求1所述的熔融玻璃的加热装置，其特征在于，所述外环的圆心相对于所述铂金通道的圆心向上的偏移量为所述铂金通道直径的10％～60％。

5.根据权利要求1-4任一项所述的熔融玻璃的加热装置，其特征在于，所述外环上开设有扼流孔，所述扼流孔沿所述对称线呈对称设置，所述扼流孔位于所述内环的上方。

6.根据权利要求5所述的熔融玻璃的加热装置，其特征在于，所述扼流孔在径向截面上的形状为长条形、弯月形或者燕尾形。

7.根据权利要求1-4任一项所述的熔融玻璃的加热装置，其特征在于，所述熔融玻璃的加热装置还包括冷却管，所述冷却管环绕设于所述外环上，且所述冷却管内通有冷却介质。

8.根据权利要求1-4任一项所述的熔融玻璃的加热装置，其特征在于，所述熔融玻璃的加热装置还包括多个加强件，多个所述加强件沿所述铂金通道的长度方向间隔设于所述铂金通道顶部的内侧壁面上。

9.根据权利要求1-4任一项所述的熔融玻璃的加热装置，其特征在于，所述铂金通道的径向截面的形状为圆形、矩形、三角形、梯形、平行四边形、椭圆形或跑道形。

10.根据权利要求1-4任一项所述的熔融玻璃的加热装置，其特征在于，所述内环的材质为铂系贵金属或铂系贵金属合金；所述外环的材质为纯度至少为99wt％的镍。

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