玻璃熔制装置

1.本实用新型涉及玻璃熔制技术领域，具体涉及一种玻璃熔制装置，可间歇快速出料，熔制高质量玻璃，使日熔化量较小的玻璃熔窑能够短时间完成大出料量、高质量玻璃，可用于流铸成型制作高质量、大重量玻璃制品。


背景技术：

2.流铸玻璃可以按照模具的形状制作不同造型的玻璃产品。玻璃的建造者们也在不断地探索创新，开发出许多能够满足社会需求的高透、隔热、保温、高强的玻璃及其复合玻璃，这些玻璃都是在以厚度为25mm以下的平板玻璃为主要耗材制作的，而建筑艺术家们的选择的玻璃都是一些大型超厚度不规则的玻璃产品，这些玻璃都不能用常规的生产手段生产制造，又都是小众产品，使用大型的熔窑熔化玻璃制作出所要求的产品其性价比很低，甚至严重亏损，而小型熔窑虽然性价比合适，但是由于池窑的单位时间的出料量很低，无法满足该玻璃的生产要求，因此大多数厂家都选择两步生产法：先用合适熔窑生产出该玻璃所需要的坯料，然后再用这些坯料放进模具内在高温下二次熔融制成玻璃产品，但这种工艺的缺点就是产品的均质性很差，不能满足建筑安全要求，而直接流铸制成形的玻璃制品的均质性提高很多，节能环保，成本更低，效率更高；在日熔化量在15吨以上的中大型或超大级熔窑虽然可以满足超厚超大玻璃产品的流铸技术要求，但由于产品是小众产品，持续生产性比较差，之后的改产难度非常大，因此生产者一般都希望建一座日熔化量在10吨左右的熔窑生产类似产品，以日熔化量为10吨的熔窑为例，其每分钟的出料量6.95kg，这对生产单件重量为50kg以上的玻璃产品所需要的时间是非常长的，不能够制成产品均质性很好的玻璃产品，更不利于玻璃的成型和退火，尤其是生产线膨胀系数低、料性短、高强度玻璃更是成型难度大。
3.中国专利申请cn202210965746.0“超大型单体玻璃器件的快速成型装置和方法”中介绍的方法虽然也能够生产出超大型期间玻璃，但是其为了获得高质量的玻璃液，利用铂金搅拌器，价格贵，制作复杂，且安装时在工作池顶部预留缝隙，以便搅拌器自由转动，但这样的操作可能会造成玻璃液蒸汽挥发溢出，造成玻璃液表面分层，进而在一定程度上影响玻璃液的均质性。
4.因此，既要性价比高、质量高、效益好，又能满足玻璃产品的生产工艺的要求，在当下的传统玻璃熔制工艺中难以实现，难以做到两全其美，本实用新型就是为解决上述问题而设计的熔窑新结构和设备。


技术实现要素：

5.本实用新型提供了一种玻璃熔制装置，相比于现有技术一次快速直接出料的熔窑，可显著减小熔化池体积，进而可在较低经济投入和能耗的前提下，完成大重量的玻璃制品的快速流铸成型，无需搅拌装置，特别适用于熔窑日熔化量小但需要间歇单次大出料量的玻璃产品生产线。
6.具体技术方案如下：
7.一种玻璃熔制装置，包括熔化池，熔化池底部通过第一流液洞与第一上升通道底部连通，第一上升通道顶部通过第一溢流通道与中间过渡池顶部连通，中间过渡池底部通过第二流液洞与第二上升通道底部连通，第二上升通道顶部通过第二溢流通道与工作池顶部连通，工作池底部设有玻璃液出料口。
8.采用上述玻璃熔制装置进行间歇快速出料的熔制高质量玻璃的方法，步骤包括：
9.1)将原料按照设计组分称量、搅拌均匀制成配合料，输送至配合料仓，经与按照一定比例称量好的碎玻璃混合成混合料后，由投料机或人工按照一定的时间间隔将混合料持续均匀投入熔化池；
10.2)混合料在熔化池内经过化学反应生成玻璃液后，经过澄清均化，生成的具有第一粘度的玻璃液通过第一流液洞进入第一上升通道后流入中间过渡池；
11.3)在中间过渡池内经过再次澄清冷却均化后形成具有第二粘度的玻璃液，通过第二流液洞进入第二上升通道流入工作池；
12.4)在工作池再次澄清均化好的玻璃液，经过玻璃液出料口，向已经准备好的模具内快速流铸成型。
13.步骤1)中，所述时间间隔优选不大于60分钟，进一步优选不大于30分钟。
14.步骤1)中，每次混合料的投料量优选不大于当天总投料量的二十四分之一，进一步优选不大于当天总投料量的四十八分之一。
15.步骤2)中，所述第一粘度优选为102～103dpa.s。
16.步骤3)中，所述第二粘度优选为103～105dpa.s。
17.上述玻璃熔制装置短时间(30～60分钟内)玻璃液出料量可达日熔化量的50％以上，且保持熔窑的运行稳定。
18.传统的连续熔化的电熔窑，其日熔化量在30～150吨，本实用新型的玻璃熔制装置要求连续式熔窑的日熔化量是传统连续式熔窑日熔化量的1/20～1/10，熔窑间歇出料，并在短时间内(30～120分钟)熔窑玻璃液出料量可达日熔化量的50％以上，熔窑是间歇式出料，而且每次的出料量都是非常大，为了保持熔窑各种熔化温度制度的稳定，以便获得高质量的玻璃液，需要保持熔窑各种温度制度的稳定，且玻璃液能够得到充分的混合均化，为此，熔窑投料要稳定，即混合料是按照一定的时间间隔均匀地投入熔窑内，时间间隔不大于60分钟，优选不大于30分钟；每次投料量是不大于当天总投料量的1/24，优选每次投料量不大于当天总投料量的1/48；保持熔化池出料稳定，即单位时间内从熔化池的出料量都保持恒定；并且保持工作池的玻璃液得到充分的澄清均化，因此设计双流液洞和双上升通道结构，要求熔化好的玻璃液流经第一流液洞的玻璃液，其液粘度在102～103dpa.s；流经第二流液洞的玻璃液的粘度在103～104dpa.s。
19.进一步的，所述的玻璃熔制装置，第一流液洞顶面低于第二流液洞底面。
20.进一步的，所述的玻璃熔制装置，第一上升通道顶部玻璃液溢流点位置低于第二上升通道顶部玻璃液溢流点位置。
21.为了进一步使玻璃液获得更好的均质体，进一步的，所述的玻璃熔制装置，中间过渡池的第一底面高于工作池的第二底面，有利于减少中间过渡池玻璃液的储存量。
22.从上面的结构优化限定可以看出，由于流液洞和上升通道都是截面积非常小的腔
体，玻璃液从熔化池进入第一流液洞和第一上升通道时由于液位差的作用，根据伯努利方程可知，玻璃液的流速大幅度增加，使玻璃液进入中间过渡池得到进一步澄清和均化，而再经过第二流液洞和第二上升通道后又进一步强化澄清和均化，起到类似于搅拌器的作用。因此，中间过渡池和工作池的顶面可以密封。
23.进一步优选的，第一上升通道顶部玻璃液溢流点位置比第二上升通道顶部玻璃液溢流点位置低10mm以上。
24.工作池是使玻璃液保持成型流铸时的相对稳定的粘度，并且澄清均化好的玻璃液，这样有利于玻璃液流铸的实施，可暂时贮存相当多的玻璃液。所述的玻璃熔制装置，工作池内玻璃液容量优选不低于熔化池日熔化量的1/3，进一步优选不低于熔化池日熔化量的1/2。
25.本实用新型与现有技术相比，有益效果有：
26.1、玻璃熔窑连续稳定运行，保持投料稳定、温度制度稳定、出料量稳定。
27.2、玻璃熔窑具有双流液洞双上升通道结构，使熔窑流出的玻璃液再次得到澄清均化，无需搅拌装置，中间过渡池和工作池的密封性能更好。
28.3、玻璃熔窑具有较大容量的工作池，有利于玻璃液间歇快速、大流量出料。
附图说明
29.图1为具体实施方式中玻璃熔制装置的主视结构示意图。
30.图2为具体实施方式中玻璃熔制装置的俯视结构示意图。
具体实施方式
31.下面结合附图及具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。
32.参见图1、图2，一种玻璃熔制装置，包括熔化池1，熔化池1底部通过第一流液洞2与第一上升通道3底部连通，第一上升通道3顶部通过第一溢流通道4与中间过渡池5顶部连通，中间过渡池5底部通过第二流液洞6与第二上升通道7底部连通，第二上升通道7顶部通过第二溢流通道11与工作池9顶部连通，工作池9底部设有玻璃液出料口12。中间过渡池5和工作池9的顶面密封。
33.中间过渡池5上游通过第一上升通道3和第一流液洞2连接熔化池1，下游通过第二流液洞6和第二上升通道7连接工作池9。第一流液洞2顶面低于第二流液洞6底面。本实施例方案采用的是第一上升通道3顶部玻璃液溢流点位置比第二上升通道7顶部玻璃液溢流点位置低10mm，保持中间过渡池5玻璃液面始终稳定，不受工作池9液位降低的干扰，从而保护了熔化池1工作制度的稳定。中间过渡池的第一底面8高于工作池9的第二底面10，有利于减少中间过渡池5玻璃液的储存量。
34.本实施例的玻璃熔制装置是用于生产线膨胀系数低于6
×
10-6
/℃的高硼硅玻璃，日熔化量5吨，投料机投送混合料与窑顶部均匀布料，生产的产品单重325kg，日产品数量15件，分三班出料制作，每班制作5件。
35.工作池9的玻璃液储存量相当产品单件重量的6倍，即1950kg，这样可以充分保证每班出料制备5件产品。中间过渡池5和工作池9的上部空间由于取消了机械搅拌器而使其
上部空间得以密闭，大幅度降低玻璃液的挥发，降低上层玻璃液分层的风险。
36.本实施例中，控制流经第一流液洞2的玻璃液粘度为10
2.5
dpa.s，流经第二流液洞6的玻璃液粘度为10
3.5
dpa.s，流铸满模具325kg的玻璃液所需要的时间15分钟，玻璃液流量速度21.6kg/s，有效地保持在模具内玻璃液的流动性，经检测玻璃制品中没有光畸变点，大大减少气泡，尤其是直径大于1.5mm的气泡基本上消失，玻璃液上表面由于工作池9的密闭而使玻璃质量大幅度提高。
37.此外应理解，在阅读了本实用新型的上述描述内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。

技术特征：
1.一种玻璃熔制装置，其特征在于，包括熔化池(1)，熔化池(1)底部通过第一流液洞(2)与第一上升通道(3)底部连通，第一上升通道(3)顶部通过第一溢流通道(4)与中间过渡池(5)顶部连通，中间过渡池(5)底部通过第二流液洞(6)与第二上升通道(7)底部连通，第二上升通道(7)顶部通过第二溢流通道(11)与工作池(9)顶部连通，工作池(9)底部设有玻璃液出料口(12)；第一流液洞(2)顶面低于第二流液洞(6)底面；第一上升通道(3)顶部玻璃液溢流点位置低于第二上升通道(7)顶部玻璃液溢流点位置。2.根据权利要求1所述的玻璃熔制装置，其特征在于，第一上升通道(3)顶部玻璃液溢流点位置比第二上升通道(7)顶部玻璃液溢流点位置低10mm以上。3.根据权利要求1所述的玻璃熔制装置，其特征在于，中间过渡池(5)的第一底面(8)高于工作池(9)的第二底面(10)。4.根据权利要求1所述的玻璃熔制装置，其特征在于，工作池(9)内玻璃液容量不低于熔化池(1)日熔化量的1/3。5.根据权利要求4所述的玻璃熔制装置，其特征在于，工作池(9)内玻璃液容量不低于熔化池(1)日熔化量的1/2。6.根据权利要求1所述的玻璃熔制装置，其特征在于，中间过渡池(5)和工作池(9)的顶面密封。

技术总结
本实用新型公开了一种玻璃熔制装置，包括熔化池，熔化池底部通过第一流液洞与第一上升通道底部连通，第一上升通道顶部通过第一溢流通道与中间过渡池顶部连通，中间过渡池底部通过第二流液洞与第二上升通道底部连通，第二上升通道顶部通过第二溢流通道与工作池顶部连通，工作池底部设有玻璃液出料口。本实用新型的玻璃熔制装置可在较低经济投入和能耗的前提下，完成大重量的玻璃制品的快速流铸成型，无需搅拌装置，特别适用于熔窑日熔化量小但需要间歇单次大出料量的玻璃产品生产线。要间歇单次大出料量的玻璃产品生产线。要间歇单次大出料量的玻璃产品生产线。


技术研发人员：刘军波 侯昱 张本涛
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：2023.06.05
技术公布日：2023/9/16