专利名称：液面计的液位观察窗用玻璃和液面计的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于液面计的显示液位的窗的玻璃，特别涉及耐碱性优异的液面 计的窗用玻璃。
背景技术：
现有技术中，在锅炉及车间的水箱上设置有用于观测液位的液面计。液面计包括反射式液面计或透视式液面计等，它们利用与水箱连接的液面计的液 柱来显示锅炉等的水箱的液位，透过设置在液面计的前面上的透视窗(液位观察窗)来观 看液柱，由此观察液位。上述透视窗是在形成于液面计主体上的孔中嵌入具有耐液面计使用条件的性质 的玻璃而构成的，例如，透过透视窗观看沿液面计内上下移动的液面，能够安全地监视高温 高压等条件下的锅炉等的液位。如上所述液面计，有例如专利文献1中记载的液面计。专利文献1中所记载的液面计由液面计主体、形成透视窗的液面计玻璃和将液面 计玻璃压紧固定于液面计主体上的液面计外壳及密封垫片等构成。根据液面计所连接的锅炉等的压力及温度等条件，液面计的构成部件的材料、构 造等不同，并使用厚度及组成等不同的用于透视窗的液面计玻璃。另外，在用于高温高压的锅炉等的液面计的情形下，为了防止高温的水和蒸汽及 高pH值(10 11)的锅炉储水对液面计玻璃的腐蚀，而在液面计玻璃的与液体接触的浸润 面上安装云母。进一步，水箱内的液体为碱性时，在液面计玻璃的浸润面上安装与玻璃同样透光 且具有耐碱性的特氟龙(注册商标)板，或在玻璃上直接涂布特氟龙等保护膜而形成保护 部件，以使液面计玻璃不与碱性液体接触。作为具有耐碱性、耐热性的保护部件，在专利文献1中记载有通过对氟树脂等材 料进行成型加工而形成的部件。如上所述，在透过透视窗监视液柱的液面计的情形下，通过使用耐高温高压等条 件的液面计玻璃，并为了防止液面计玻璃的腐蚀而安装云母或具有耐碱性防蚀板或在玻璃 上涂布保护膜，而确保液面计的透视窗部分的耐久性。[专利文献1]日本特开平7-19929号公报
发明内容
但是，当如上所述，在液面计玻璃的内侧安装耐碱性优异的防蚀板等时，存在需要 对这些部件加以保护的垫片，而使组装变得复杂，因使用防蚀板等保护部件而增加成本等 问题。另外，即使使用液面计玻璃，加之安装如上所述的防蚀板，在长时间使用时，也不 能完全防止防蚀板的腐蚀，需要定期更换安装在液面计上的防蚀板。
为了更换防蚀板，需要拆卸液面计，因此在透视窗中，对液面计玻璃另外安装防蚀 板等其它的保护部件，此时，为了防止液体泄漏需要精密的安装技术，反而使更换操作变得 繁琐。因此，需要一种液面计用的液面计玻璃，在不使用特氟龙板或云母等与液面计玻 璃分体具有耐碱性的保护部件时，即使单独的液面计玻璃，也能够使耐碱性等化学稳定性 好且耐久性优异。因而，本发明目的在于提供一种液面计的液位观察窗用玻璃，即使长时间使用也 能够使液面计玻璃的腐蚀少，且耐碱性优异。为了解决上述课题，本发明的液面计的液位观察窗用玻璃中，所述液面计利用液 柱表示液位，并通过经液位观察窗察看所述液柱来观察所述液位，所述液面计的液位观察 窗用玻璃的特征在于，含有20 30wt %的SiO2、15 20wt %的Al203、25 30wt %的Y2O3、 15 Lei203、4 Ti02、5 Zr02。根据本发明，能够得到耐碱性优异、耐久性优异的液面计用玻璃。尤其是，在观察液面的液面计的情形下，需要经液位观察窗正确地观察液面，因而 若液位观察窗用玻璃的表面腐蚀，则对可辨识性带来影响。但是，根据本发明，即使在高温高压水的环境下或在碱性液体中使用时，能够抑制 液位观察窗用玻璃的浸润面发生腐蚀，长期使用可辨识性也不会下降。另外，根据本发明的液位观察窗用玻璃，不需要在液面计中另外设置具有耐碱性 的防蚀板等保护部件，因而与必需设置保护部件的情形相比成本低，能够减轻对液面计进 行维护作业的负担。
图1使本发明实施方式的液面计的截面图。符号说明1液面计2液面计主体4a、4b透视窗6a、6b液面计外壳 10衬垫垫片 12密封垫片G液面计玻璃
具体实施例方式下面，说明作为液面计的液位观察窗用玻璃的液面计玻璃G。首先，根据图1说明利用了本实施方式的液面计玻璃G的液面计1的结构。图1为液面计1的横截面图。液面计1与例如锅炉的水箱等连结，能够利用沿液面计内上下移动的液柱的液位 观察水箱内部的液位。而且，本实施方式的液面计1使透视型液面计，在其前面和背面上形成有透过光 的多个圆形的透视窗如、4b，利用从该透视窗如、仙自液面计1的背面透过到前面的光，能 够观看液面计1内的液柱。液面计1由液面计主体2、液面计玻璃G、前面和背面的液面计外壳6a、6b、密封垫 片12和衬垫垫片10等构成，其中，液面计主体2与要测定液面的锅炉等连接，锅炉内部的液体流入其中；液面计玻璃G安装于液面计主体2的前面和背面；液面计外壳6a、6b将液面 计玻璃G固定于液面计主体2 ；密封垫片12配置在液面计主体2与液面计玻璃G之间，防 止液体泄漏；衬垫垫片10配置在液面计外壳6a、6b与液面计玻璃G之间，防止对液面计玻 璃G造成损伤。下面，说明液面计1的组装工序。首先，在液面计主体2的前面和背面上，在要透视液柱的部分处形成有贯通液面 计主体2的前面、背面的贯通孔，在此形成有能够嵌入液面计玻璃G的一堆嵌入槽20。隔着密封垫片12将液面计玻璃G嵌入该嵌入槽20中。然后，将衬垫垫片10夹在液面计玻璃G和液面计外壳6a、6b之间，在该状态下将 液面计外壳6a、6b固定于液面计主体2。由于需要固定嵌入的液面计玻璃G，以使液体不会从液面计主体2与液面计玻璃G 之间密封部分泄漏，因此利用螺丝等固定部件8a、8b牢固地对液面计外壳6a、6b进行固定。在如上所述组装的液面计1的液面计外壳6a、6b上，为了形成透视窗^、4b而形 成有圆形孔60a、60b，能够透过固定于该圆形孔60a、60b与液面计主体2之间的液面计玻璃 G来观察液柱。在如上所述构成液面计1中，光从液面计1的背面透过到前面，能够透过透视窗观
察液柱。而且，在本实施方式的液面计1中，对观察液面的透视窗^、4b为圆形的窗，且液 面计玻璃G为圆形的情况进行了说明，但是，并不局限于此，当然也能够适用于使液面计玻 璃G为长型窗，而使透过窗能够沿液位变化连续地进行观察的情况。在透视窗为长型窗的情况下，可以使液面计玻璃G与长型窗的形状匹配形成为细 长的形状。接着，对在以上说明的液面计1的透视窗如、仙中所使用的、本实施方式的液面计 玻璃G进行详细说明。由于本实施方式的液面计玻璃G耐碱性优异，因此不需要在液面计玻璃G的与液 柱接触的面，即浸润面Gl上安装防蚀板等保护部件。下面说明该液面计玻璃G。本实施方式的液面计玻璃G含有，20 30wt %的Si02、15 20wt %的Al203、25 103、15 Lei203、4 Ti02、5 Zr02。SiO2作为玻璃形成氧化物是玻璃化所必需的成分。含量优选为20 30wt%。若少于20wt%则难以玻璃化；多余30wt%则耐碱性下 降。Al2O3是降低玻璃熔融温度所必需的成分。含量优选为15 20wt %。Al2O3的含量少于15wt%时，融融温度变高；多余20wt%时，耐碱性下降。Y2O3是提高耐碱性所必需的成分。含量优选为25 30wt %。少于25wt%则耐碱性下降；多余30wt%则难以玻璃化，并且容易发生失透。La2O3与^O3同样，是提高耐碱性所必需的成分。
含量优选为15 20wt %。少于15wt%则耐碱性下降；多余20wt%则难以玻璃化，并且容易发生失透。进一步，本实施方式的液面计玻璃G，通过使IO3和La2O3的含量为上述范围，使得 在液面计玻璃G与碱溶液的浸润面Gl上，即使因碱溶液而暂时发生白色浑浊，透光性下降， 也能够剥离该白色浑浊的薄膜层，再现具有透光性的玻璃面。由此，即使在液面计玻璃G与碱性溶液接触时，也能够长期保持透光性，得到适合 于碱溶液的液位测定的液面计玻璃。TiO2是减小热膨胀系数所必需的成分。
含量优选为4 IOwt %。少于则得不到减小热膨胀系数的效果，多余10wt%则耐碱性下降。ZrO2是提高耐碱性所必需的成分。含量优选为5 IOwt %。若少于5wt%则得不到耐碱性的效果，若多余10wt%则因^O2熔点(2715°C )高 而难以玻璃化。本实施方式的液面计玻璃G满足以上条件，但是，只要是满足该条件，能够适当含 有在制造物理和化学用等玻璃时通常所使用的成分(B2O3等)。进一步优选本发明的液面计玻璃满足以下条件。首先，优选机械强度根据JIS B8286(2005)压力容器用监视窗规定(机械性质)， 弯曲强度为200N/mm2以上。若小于200N/mm2则作为高压用液面计玻璃在安全方面产生问题。另外，优选本实施方式的液面计玻璃G热膨胀系数为40X 10_7 60X 10_7°C。若小于40X10_7°C则存在弯曲强度下降的问题，若大于60X10_7°C则存在难以 进行钢化处理(风冷强化处理)，耐热冲击性下降的问题。另外，优选本实施方式的液面计玻璃G，以评价耐化学性的粉末法测定的减量率， 对于碱性溶液为0. 5wt%以下。若减量率超过0. 5衬％则耐碱性不足。作为表示耐化学性的试验，例如有基于日本光学玻璃工业会标准(J0GIS06-1999) 的光学玻璃的耐化学性测定方法(粉末法)。该耐化学性的测定方法为，在测定耐水性时，将比重重量份的试样(体积Icm3)的 玻璃粉末(颗粒尺寸425 600 μ m)浸渍在99 °C以上的水中60分钟，在测定耐酸性时，将 该试样浸渍在0. OlN的硝酸中60分钟，分别测定浸渍后的重量减少量。表示本实施方式的液面计玻璃G的耐碱性的上述减量率是，遵照日本光学玻璃工 业会标准的耐化学性的测定方法，对液面计玻璃G的粉末试样作用碱溶液后测定的值。具体为，将液面计玻璃G浸渍在2规定(N)的NaOH水溶液500ml中，在95°C 士 1 °C 的条件下浸渍48小时，然后测定史料的质量的减少量，由此求得耐碱性的减量率。而且，试样的质量变化测定精确到0. Img0对于本实施方式的液面计玻璃G，利用上述试验测定的减量率为0. 5wt%以下，能 够充分满足用于液面计时所要求的耐碱性。另外，优选本实施方式的液面计玻璃G，即使在作用碱性溶液的情况下，透过性等光学性质下降很少，以便能够正确的观看液面。在光学性质维持的评价中进行如下试验，将液面计玻璃G在质量百分比浓度为 30%、20°C的NaOH水溶液2000ml中浸渍120天，观察其浸渍前后的可辨识性。对本实施方式的液面计玻璃G，在以上条件下作用碱溶液后，可辨识性未下降，能 够作为液面计的液面计玻璃长期使用。如上所述，本实施方式的液面计玻璃耐碱性优异，并且能够长期维持用于液面计 的透视窗用玻璃时所要求的透光性。因此，适用于对碱溶液的液位进行测定的液面计的透视窗用玻璃。而且，在本实施方式中，对透过在液面计主体2的前面和背面设置透视窗使光透 过，从而能够观察液面的透视式液面计用液面计玻璃G进行了说明，但是，本发明并不局限 于此，在反射式液面计中也同样能够使用液面计玻璃G。在反射式液面计中，在液面计玻璃的浸润面侧形成有多个纵槽，当光入射到透视 窗时，在气体部分处光被玻璃的纵槽反射呈现银白色，在液体部分处光继续入射到液体中 呈现黑色，能够利用该现象来观察液位。因此，通过在本实施方式的液面计玻璃G上切出多个纵槽，同样能够用于反射使 液面计的液面计玻璃。从而，能够将本实施方式的液面计玻璃G，在易于维护、低成本的反射式液面计中 加以使用。[实施例]下面，说明本实施方式的液面计的液面计玻璃的实施例。表1示出实际制作的各实施例和比较例的组成以及固态性质值。另外，对这些实施例和比较例，进行耐碱性评价的试验，并求出减量率。利用阿基米德法求出比重。遵照日本光学玻璃工业会标准(JOGIS)06-1999求得减量率(耐碱性评价)。S卩，对颗粒尺寸420μπι 590μπι的试样称量与比重相同克数投入到白金网(白 金力5 )中，在2Ν的NaOH水溶液500ml中在95°C下浸渍48小时，利用浸渍前后的重量求 得减量率。[表 1]_ 实施例I111比较例
67
No. 1 23 1 2 3 4 5 (招硅酸(硼硅酸盐
盐玻璃)玻璃)
—SiO2 —22.8 22.822.6 22.8 22.8 22.8 22.8~ 33.3 57.0 ~72.0
A12O7~ 19.0 ~19.018.9 “ 19.0 19.0 19.0 ~19.0 19.0~ 15.0 “ 5.0
Y2O3~ 30.0 25.225.2~ 45.2 ~35.2 20.2_ 15.20O ‘
La2OT" 15.2 20.020.0~ O —10.0 25.0 ~ 30.0 13.0 00
TiOl~ 6.4 6.44.4— 6.4 —6.4 6.4 "“ 6.4 2jF" 00
~ZrO^ 6^6 6^66^6 6^6 6^6 Ti 6^6 H 00
组--------
^ MgO 0 OO 0 O ~ 0 O 1.8 0O —
例 BaO O 00 ~ O 0 O O 1.0 O0
ZnO O 0O O ~ 0 O ~ 0 1.3 0—0
B2O3 0 “ O0 O ~0 0 2.0 ~5.0 14.5~
Sb20T~ 0.00—0 0 O ~ O 0.3 0—0.
OtherT" O O0— O 一 0 O 023.0 9.0
100.0 100.0 99.7~ 99.7 lOQ.O 100.0 100.0 " θΓθ~ 100.0— 100.0
比重 3.947 3.950 3.948 3.887 3.927 3.968 3.996 3.488 2.638 2.316 减量率Wt0/0 0.23 0.19 0.22 0.33 0.16 1.70 1.30 1.50 5.60 53.00
坍？强麥 382 374 347 415 390 362 312 370 190 135 (N/mm2)___________
热膨胀系数
(100 300 59.5 56.0 57.0 60.0 62.8 57.0 57.8 49.0 43.0 47.0
XlO"7 / °C)实施例1 3中任何一方，在表示耐碱性的减量率、机械强度、热膨胀系数等特性 上，都能很好用作液面计的透视窗用玻璃。另一方面，比较例3 7中，由于表示耐碱性的减量率为1. 30衬％以上，大大超过 0. 5wt%,因此，不能解决耐碱性的课题。另夕卜，比较例2中，由于热膨胀系数超过60X 10_7°C，因此难以实施钢化处理(风 冷强化处理)，耐冲击性下降，故不优选。下面，说明对上述实施例和比较例中的实施例1 3和比较例1、2、5进行的、有关 液面计用玻璃的透光性的耐久性试验。在试验中，利用液面计中所使用的圆形液面计玻璃，作如下3种试验浸渍在碱性 水溶液中进行的试验(试验1)、在压力釜产生的高温高压条件下的试验(试验2)和用于锅 炉的液面计而进行的实装试验(试验3)。(1)试验 1将试样的液面计玻璃在质量百分比浓度30%的NaOH水溶液中在常温(10°C 200C )下浸渍120天，以目视来观察试验前后玻璃的透光性变化。 (2)试验 2将试样的液面计玻璃浸渍在蒸馏水中投入压力釜，在压力15 20Mpa，温度330 360°C的条件下放置56天，以目视来观察实验前后玻璃的透光性变化。
(3)试验 3(i)将试样的液面计玻璃安装在液面计上，使加入水的锅炉在压力14MPa(超高 压)、温度330°C下工作15天，而对液面计玻璃施以作用。在锅炉上使用完后，取下液面计玻璃，以目视观察来观察实验前后玻璃的透光性变化。(ii)将试样的液面计玻璃安装在液面计上，使加入锅炉水(pH值为10 11)的锅 炉在压力5MPa(中压)、温度260°C下工作10个月，而对液面计玻璃施以作用。在锅炉上使用完后，取下液面计玻璃，以目视观察来观察实验前后玻璃的透光性变化。以上试验结果显示在表2中。[表 2]
权利要求
1.一种液面计的液位观察窗用玻璃，其中，所述液面计利用液柱表示液位，并通过液 位观察窗察看所述液柱来观察所述液位，所述液面计的液位观察窗用玻璃的特征在于，含 有20 Si02、15 Al203、25 &03、15 Lei203、 4 IOwt %的 TiO2、5 IOwt %的 ZrO2。
2.如权利要求1所述的液面计的液位观察窗用玻璃，其特征在于 弯曲强度为200N/mm2以上。
3.如权利要求1所述的液面计的液位观察窗用玻璃，其特征在于 热膨胀系数为40 X 10_7 60 X 10_7°C。
4.如权利要求1所述的液面计的液位观察窗用玻璃，其特征在于利用耐碱性的测定方法测定的减量率为0. 5wt%以下，其中所述耐碱性的测定方法为 遵照基于日本光学玻璃工业会标准J0GIS06-1999的光学玻璃的耐化学性的测定方法的粉 末法。
5.如权利要求1所述的液面计的液位观察窗用玻璃，其特征在于通过将与碱性溶液接触生成的白色浑浊的薄膜层剥离，而保持透明度。
6.一种液面计，其特征在于，具有如权利要求1所述的液面计的液位观察窗用玻璃。
全文摘要
本发明提供一种液面计的液位观察窗用玻璃和液面计，其即使在长期使用时也不会发生腐蚀，耐碱性优异。液面计的液位观察窗用玻璃中，所述液面计利用液柱表示液位，并通过液位观察窗察看所述液柱来观察所述液位，所述液面计的液位观察窗用玻璃的特征在于，含有20～30wt％的SiO2、15～20wt％的Al2O3、25～30wt％的Y2O3、15～20wt％的La2O3、4～10wt％的TiO2、5～10wt％的ZrO2。
文档编号C03C3/062GK102092938SQ201010297808
公开日2011年6月15日 申请日期2010年9月30日 优先权日2009年12月9日
发明者森善治, 铃木三夫 申请人:文化贸易工业株式会社