一种高温井式炉用双爪式玻璃液搅拌装置的制作方法

1.本实用新型涉及玻璃加工技术领域，具体为一种高温井式炉用双爪式玻璃液搅拌装置。

背景技术：

2.组分玻璃熔制过程中随着温度的升高，液化的重成分原料由于重力向坩埚底部移动、轻成分料上浮造成玻璃料成分分层；坩埚加热过程中靠近埚壁温度与坩埚内部存在温度场差造成熔料不完全；且玻璃料熔制过程中原料分解气体由于高温玻璃液粘度大无法有效排除。以上熔制问题最终造成成型后玻璃存在性能不均、气泡等缺陷，产品质量无法得到有效保证。一般采取玻璃高温熔制时搅拌来实现玻璃液的均化与澄清。
3.实际熔制过程中，传统水平搅拌器搅拌效果相对纵向搅拌头不佳。同时，常见横向叶片式高温搅拌器在高温搅拌过程中由于与玻璃液大的接触面积以及玻璃液高温粘度降低造成高速搅拌时溢料严重，溢出玻璃料对炉体侵蚀造成炉体结构、保温性被破坏，搅拌过程中由于玻璃液粘度差异，坩埚位置也可能随搅拌发生移动。且熔料过程中，液态组分玻璃料及挥发料对搅拌头与搅拌杆腐蚀严重，较高的熔制温度也使装置使用寿命受到限制。因此，行业急需开发使用寿命长、搅拌效果好、大范围平稳搅拌的新型结构搅拌装置。我们提出一种高温井式炉用双爪式玻璃液搅拌装置。

技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种高温井式炉用双爪式玻璃液搅拌装置，设计了一种低接触面积、耐玻璃料腐蚀、全方位搅拌、适用于高转速、低搅拌溢料的高温玻璃液搅拌头，解决了当前玻璃熔制过程中高温高速搅拌溢料腐蚀炉体以及玻璃成分不均、坩埚内温度场不均、气泡缺陷的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种高温井式炉用双爪式玻璃液搅拌装置，包括与搅拌杆可拆卸连接的搅拌头，所述搅拌杆通过电机驱动，且电机安装在用于调节搅拌头在坩埚中高度的升降装置上，所述搅拌头包括内爪、外爪与中心杆，所述坩埚放置在凹形炉底上，所述凹形炉底用于限制坩埚的水平位移。
6.优选的，所述中心杆通过插销与搅拌杆相连，搅拌杆穿过套管与从动轴相连，从动轴与电机的主动轴相连。
7.优选的，所述主动轴与电机、散热风扇共同固定在金属底座上，所述金属底座与升降装置连接。
8.优选的，所述内爪、外爪的横向指长与坩埚半径比d2:d1：d为1：2：3～1：4：5。
9.优选的，所述外爪的横向指与纵向指夹角θ1、内爪横向指与纵向指夹角θ2均为75
°
～90
°
，且内爪、外爪的指数为2～10个。
10.优选的，所述凹形炉底为凹形结构，其内凹高度为15～30mm，内凹壁厚为20～45mm。
11.优选的，所述套管为碳化硅管，其内径大于搅拌杆外径1～5mm。
12.与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
13.1、本实用新型通过双爪式搅拌器对高温熔融状态下玻璃液的不断搅拌，可以提高坩埚中心区域与靠近埚壁区域温度场的均匀性，同时消除了坩埚内玻璃液组分的上下分层，双爪式搅拌头也更有利于高温玻璃液中气泡的排除，保证了成型后玻璃性能与外观的稳定性。
14.2、本实用新型结构简单，双爪式结构相对叶片式结构与玻璃液接触面积减小，高温玻璃液接触阻力减小使其旋转惯量小，通过对双爪横向指长、纵向指长、爪度等参数优化设计，使双爪搅拌器可在坩埚内大范围、高速搅拌，同时减小高温搅拌时玻璃液的溢料，保证了炉体结构的完整性。搅拌结束后搅拌装置可通过升降装置脱离玻璃液面，且粘附在爪式搅拌器上的玻璃液在随后的保温过程中受重力作用重新滴落至坩埚内，减少了后续清洗时间，提高了生产效率。
附图说明
15.图1为本实用新型结构示意图。
16.图中：1、内爪；2、外爪；3、中心杆；4、插销；5、搅拌杆；6、套管；7、从动轴；8、主动轴；9、电机；10、散热风扇；11、金属底座；12、升降装置；13、坩埚；14、凹形炉底。
具体实施方式
17.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
18.一种高温井式炉用双爪式玻璃液搅拌装置，其能在1550℃～1600℃、5～40rpm转速条件下稳定运行。如图1所示，内爪1与外爪2通过焊接与中心杆3一体成型共同组成搅拌头，其材质为铂铱合金；采用铂金、铱金、铂铑合金等作为搅拌装置的主要材料也避免了玻璃料高温腐蚀，提高了搅拌装置的使用寿命。简易的搅拌头结构也利于加工和更换，减少了后续维修与更换时间，进一步提升生产效率。
19.内爪1、外爪2指数为4，这里的指数是爪上的指数量，类似手上的手指数量；双爪横向指与纵向指夹角θ1、θ2为90
°
；内爪1、外爪2横向指长与坩埚13半径比d2:d1：d为1：2.5:3；内爪1、外爪2纵向指长与坩埚13高度比h2:h1:h为3：4：8。搅拌头通过铱金的插销4与铱金的搅拌杆5相连。通过对双爪横向指长与坩埚13半径比、纵向指长与坩埚13高度比设计，为双爪搅拌器预留更大的搅拌空间，防止双爪搅拌器在高粘度玻璃液作用下偏离垂直位置造成坩埚13倾斜、刮壁等现象，为搅拌装置安全运行提供保障。
20.碳化硅的套管6内径大于搅拌杆5内径3mm。碳化硅管作用一为保护挥发玻璃料对上部炉膛的腐蚀，二是其限位作用，使搅拌杆5在工作时不被高粘度玻璃液带离垂直方向。搅拌杆5穿过碳化硅的套管6与从动轴7相连，从动轴7通过主动轴8带动旋转，主动轴8由电机9驱动。散热风扇10对电机9、主动轴8及从动轴7同时进行散热。电机9和散热风扇10固定在金属底座11上，金属底座11后部与升降装置12相连，铂金的坩埚13放置于内凹高度为
30mm，内凹壁厚为40mm的凹形炉底14上。
21.玻璃熔制高温搅拌过程中，通过升降装置12控制金属底座11上下移动，进而控制搅拌头在玻璃液中的高度。并且通过对电机9的正转、反转方向以及转速控制实现对搅拌头的转速、旋转方向控制，搅拌过程中通过碳化硅的套管6的限位保证了搅拌杆5处于中心位置，同时凹形炉底14也保证了坩埚13在搅拌过程中不发生移位。
22.本技术方案中，搅拌头结构为双爪式结构，通过简化搅拌头结构，减小搅拌头与玻璃液的接触面积，使其可应用于玻璃液的高速搅拌，减少高温搅拌时溢料，提高了炉体使用寿命。本实用新型搅拌头与搅拌杆5采用铂铱合金、铱金作为主要材料，极大减少了玻璃料与挥发物对搅拌装置的腐蚀，减小了后续维修更换的次数，大大提升了生产效率。本实用新型双爪式结构通过双爪参数设计，可实现对坩埚13内高温玻璃液全方位的搅拌，提高了玻璃高温搅拌的均匀性，并对高温玻璃内气泡有效排除，最终优化了产品质量。实用新型优化炉底结构，保证了坩埚13在搅拌过程中不发生移位。
23.实际熔制过程中，由于坩埚13内温度场不均、成分分层，坩埚13内轴向液体粘度存在差异，双爪搅拌器在坩埚13内低速搅拌时，玻璃液随搅拌爪旋转方向做层流运动，层间液体在流动过程中实现温度场与成分交换；通过双爪纵向指长比、横向指长比、爪度设计，搅拌爪在高速搅拌时，坩埚13玻璃液产生小涡流，使坩埚13内玻璃液上下循环流动，玻璃液上下成分得到均化；随着搅拌的持续进行，坩埚13内液体分子扰动增强，液体分子充分分散、混合，进一步提升坩埚13内成分和温度场的均化。坩埚13内玻璃原料分解产生的小气泡以及溶解炉内空气产生的小气泡也在双爪搅拌器搅拌过程中汇聚长大并排出。
24.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：

1.一种高温井式炉用双爪式玻璃液搅拌装置，其特征在于：包括与搅拌杆（5）可拆卸连接的搅拌头，所述搅拌杆（5）通过电机（9）驱动，且电机（9）安装在用于调节搅拌头在坩埚（13）中高度的升降装置（12）上，所述搅拌头包括内爪（1）、外爪（2）与中心杆（3），所述坩埚（13）放置在凹形炉底（14）上，所述凹形炉底（14）用于限制坩埚（13）的水平位移。2.根据权利要求1所述的一种高温井式炉用双爪式玻璃液搅拌装置，其特征在于：所述中心杆（3）通过插销（4）与搅拌杆（5）相连，搅拌杆（5）穿过套管（6）与从动轴（7）相连，从动轴（7）与电机（9）的主动轴（8）相连。3.根据权利要求2所述的一种高温井式炉用双爪式玻璃液搅拌装置，其特征在于：所述主动轴（8）与电机（9）、散热风扇（10）共同固定在金属底座（11）上，所述金属底座（11）与升降装置（12）连接。4.根据权利要求1所述的一种高温井式炉用双爪式玻璃液搅拌装置，其特征在于：所述内爪（1）、外爪（2）的横向指长与坩埚（13）半径比d2:d1：d为1：2：3～1：4：5。5.根据权利要求1所述的一种高温井式炉用双爪式玻璃液搅拌装置，其特征在于：所述外爪（2）的横向指与纵向指夹角θ1、内爪（1）横向指与纵向指夹角θ2均为75
°
～90
°
，且内爪（1）、外爪（2）的指数为2～10个。6.根据权利要求1所述的一种高温井式炉用双爪式玻璃液搅拌装置，其特征在于：所述凹形炉底（14）为凹形结构，其内凹高度为15～30mm，内凹壁厚为20～45mm。7.根据权利要求2所述的一种高温井式炉用双爪式玻璃液搅拌装置，其特征在于：所述套管（6）为碳化硅管，其内径大于搅拌杆（5）外径1～5mm。

技术总结

本实用新型涉及玻璃加工技术领域，具体为一种高温井式炉用双爪式玻璃液搅拌装置，包括与搅拌杆可拆卸连接的搅拌头，所述搅拌杆通过电机驱动，且电机安装在用于调节搅拌头在坩埚中高度的升降装置上，所述搅拌头由内爪、外爪与中心杆通过焊接一体成型，所述坩埚放置在凹形炉底上，所述凹形炉底用于限制坩埚的水平位移。本实用新型通过设计了一种低接触面积、耐玻璃料腐蚀、全方位搅拌、适用于高转速、低搅拌溢料的高温玻璃液搅拌头，解决了当前玻璃熔制过程中高温高速搅拌溢料腐蚀炉体以及玻璃成分不均、坩埚内温度场不均、气泡缺陷的问题。气泡缺陷的问题。气泡缺陷的问题。