专利名称：重金属氟化物玻璃熔制炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种改进的重金属氟化物玻璃熔制炉，特别是一种能集有干燥氩气和反应气体保护，无过渡金属离子污染并有搅拌功能而且价廉等特点于一体的重金属氟化物玻璃熔制设备。
重金属氟化物玻璃近十几年发展起来的新型中红外材料。它的熔制除了与普通玻璃熔制一样都需要有配料、熔融、均化、搅拌、澄清、浇模、退火等工序外，还有它自身的特殊要求，即要求熔炼的全过程中有反应气氛保护，浇铸过程中有干燥氩气保护。正因重金属氟化物玻璃熔制条件要求较高，故它的熔制设备与一般玻璃熔制设备不同。
在本发明作出之前，据电子通讯(Electron Lett，17，591，1981)1981年第17期，291页、日本应用物理杂志(Japan Appl，phys，23 726 1984)和第六届国际卤化物玻璃会议论文集(1989)第8页和103页报道，国际上重金属氟化物玻璃熔炼设备主要是由一个干燥的手套箱系统，在手套箱中安置一台熔炼钳锅炉或由箱外引入高频加热线圈，在它们中间放置铂金钳锅或玻璃碳钳锅，另外在手套箱中还安置了模具加热炉和模具，再加上加热控温仪表系统组成了熔炼系统，在通电加热时，手套箱中通入氩气加保护气氛，或在手套箱中通干燥的氩气，并在钳锅中的玻璃熔料中配入过量的NH4HF2，这样在加热时产生保护气氛氟化氢气体。
当加热设备是高频加热炉时，则该整套设备价格昂贵，光一套高频加热设备国内价格就是二十多万人民币，再加上干燥手套箱系统，共计要三十万人民币以上，另外，由于高频电磁波具有集肤效应，无法深入到玻璃熔体内部，故该装置无搅拌功能，玻璃熔体的均匀性就成问题，再加上反应气氛对高频线圈的腐蚀，会使玻璃受到有害金属离子污染，而影响成玻质量。
当加热设备是熔炼钳锅炉等时，则为了避免高温对手套箱的影响，手套箱体积庞大(1.5～2m3)，再加上箱内设备较多而且形状不规则，使得气体循环不畅，保护干燥较困难，必须用大量的氩气，日常维持费用大增，而且搅抖也无法进行。故上述设备都无法既保持体系内干燥，有反应气氛保护，无有害的过渡金属离子污染，又有搅拌功能并且价格低廉等性能。
本发明目的在于克服上述装置中的不足，特别是无法搅抖的缺陷，提供一种在玻璃熔炼时，既可以搅拌使玻璃液均匀，又有反应气氛保护，而且无有害过渡金属离子污染又价格低廉的重金属氟化物玻璃熔制炉。
本发明的目的是这样实现的与现有技术不同，本发明是将钳锅炉移出干燥手套箱外，并将之反扣在手套箱上，钳锅炉炉膛内设计了进排气管与外部反应气氛保护(如氩气+CCl4)系统相联，使得氟化物玻璃熔炼时，一直有反应气氛保护。但又不腐蚀和影响手套箱中的设备，杜绝了有害过渡金属离子污染玻璃液。钳锅炉与手套箱之间有一可升降的活门，熔玻时它将钳锅炉与手套箱隔开，而装料时或者出炉时它可降到手套箱内，使得钳锅炉中的钳锅可移到手套箱内。活门上部有一偏心托盘，它的下部有旋转机构与偏心托盘相联，当熔玻时，偏心托盘在炉膛内部，在指定的时间内，它可带着放在它上部偏心洞中装着熔融的玻璃料的钳锅一起转动，这样可使钳锅时而顺时计偏心旋转，时而逆时针偏心旋转，从而使钳锅中熔化了的玻璃液象洗衣机中的水一样形成混流，涡流和混乱以达到搅抖均匀的目的。活门联结在升降装置上部，升降装置带着炉底活门，偏心托盘，钳锅及旋转装置上下移动。手套箱中通入了干燥氩气(或氮气)，以保证装料或浇铸玻璃料入模具中时，无水汽与玻璃料作用，以防影响玻璃质量。
模具的加热装置也移出干燥的手套箱外，模具的加热与冷却靠箱外加热装置加热或冷却的空气(或液体)通过管道进入箱内的模具来进行，这样可大大缩小干燥的手套箱体积，减少氩气用量，减低日常费用。
本发明与现有技术相比，具有明显的积极效果。该装置除成功地解决了现有技术无搅抖功能这一缺陷外，还具有①成本低廉是国内外这类规模设备成本的1/5～1/8左右;②无有害离子污染玻璃在熔玻时炉膛内有反应气氛保护而手套箱中只通氩气，所有机械设备均不受反应气氛腐蚀而造成有害离子污染源。故可制备出质量较好的玻璃，如果把这种效益也算在内再加上其低廉的日常维持费用，则其经济效益起码比目前同类设备的效益多30%。
附图
一是熔炼装置的剖视图。
附图二是熔炼装置的正面图。
本装置包括电热丝[1]，钳锅炉炉膛[2]，保温材料[3]，保温材料[9]，热电偶[4]，钳锅[5]，偏心托盘[6]，偏心洞[6′]，护套[7]，耐热盘[8]，冷却水套[10]，轴承[11]，轴承[24]，升降托架[12]，铝边板[13]，立柱[14]，用空气加热的模具[15]，升降螺杆[16]，上限位开关[17]，导杆[18]，电路接板[19]，下限位开关[20]，控制升降的步进电机[21]，旋转步进电机[22]，手套箱[23]，手套箱前活门[23′]，电路接线板[25]，炉壳[26]，乳胶手套[27]，旋转联轴[28]，氩气出口[29]，轴套[30]，703控温仪[31]，运动控制仪[32]，中间隔板[33]，钳锅炉[34]。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。
如附图一所示偏心托盘[6]上有一偏心洞[6′]，钳锅[5]可放在这个洞中，当偏心托盘往复旋转时，钳锅被带动作往复偏心旋转，这样钳锅中的玻璃液就被离心力作用，不断来回碰击钳锅壁，造成混合，搅拌均匀的效果。偏心托盘[6]与旋转联轴[28]上部之间靠梢子固定联结，为防止偏心托盘倾倒，在联结部位外面加上一护套[7]。旋转联轴[28]与轴套[30]之间靠轴承[11][24]定位，使得旋转联轴可在轴套内旋转，但与轴套的相对上下位置又可保持不变。轴套[30]上部与冷却水套[10]焊在一起，冷却水套[10]与升降托架[12]之间靠螺钉固定联结，以保证它可随升降托架[12]一起上下运动。升降托架[12]的右部与升降螺杆[16]之间靠压固在升降托架上的螺母相接，这样当升降螺杆[16]顺逆时针旋转时，可驱动升降托架联同固定在它上面的部件一起上下运动。升降托架[12]右端有一孔，导杆[18]插在孔内与之滑动联结，这样升降托架[12]上下运动时，导杆[18]起着导向作用。升降托架上下运动的极限由上、下限位开关[17][20]限制，当升降托架碰到它们时，它们将断开控制升降的步进电机[21]的通电，使它不转。而控制升降的步进电机[21]的外壳固定在手套箱的中间隔板[33]上，而它的转轴与升降螺杆[16]靠梢子固定联接，这样控制升降的步进电机[21]通电转时，就会带动升降螺杆[16]转动，从而使得升降托架[2]带着固定在它上下的部件一起上下运动，当步进电机[21]停时升降托架[12]也就停下不动。
冷却水套[10]两端接着进出水管道，以保证工作时冷却水套中有冷却水循环避免炉膛[2]中的热传到下面来，它的上部放置着保温材料[9]、耐热盘[8]，它们随开降托架[12]一起运动或静止。当开降托架[12]上升到它的上止点时，也就是使上限位开关[17]被拉缩工作时，耐热盘[8]应堵死钳锅炉炉膛[2]的下口，使炉膛内的气体不会到手套箱中来。
轴套[30]的下端与旋转步进电机[22]外壳用螺钉固定联结，这可带着它一起上下运动。旋转步进电机[22]动轴与旋转联轴[28]用梢子联结，这样步进电机[22]转动时将通过旋转联轴[28]带动偏心托盘[6]及它上面的钳锅及盖[5]一起旋转。升降螺杆[16]，导杆[18]被手套箱的上盖板与中间隔板[33]限定，使它们不能上下运动，但升降螺杆[16]可旋转。
模具[15]的上下模都有一个封闭的空腔，这两个空腔有气道相通，上模空腔另有一进气口与手套箱外通入的输送冷热空气的管道相通，下模也有一出气口与箱外的管道相通，这样箱外的冷热空气经过上下模空腔后流出箱外的同时，也冷却或加热了模具，模具上插入了一根热电偶，可测得模具温度，并可通过通入空气量的大小来调节温度高低。
具体操作步骤如下(一)打开运动控制仪[32]总开关，按下仪器的向下运动按纽，使控制升降的步进电机[21]带动升降螺杆[16]逆时针旋转，从而使升降托架[12]带着它上面的冷却水套[10]，耐热盘[8]，偏心托盘[6]及它下面的旋转步电机[22]等一起下降到下端。
(二)见附图二向右滑开手套箱前活门[23′]将装好玻璃料并盖好盖子的钳锅[5]放在偏心托盘[6]上的偏心洞[6′]中，向左滑关手套箱前活门。
(三)按下运动控制仪上的上行运动按纽，使控制升降的步进电机带动升降螺杆[16]顺时针旋转，从而使升降托架[12]带着它上下部件、冷却水套[10]、耐热盘[8]，保温材料[9]、偏心托盘[6]，护套[7]、旋转步进电机[22]、旋转联轴[28]，轴承[11]、[24]及钳锅及盖[5]一起上升到耐热盘[8]与炉膛[2]封闭，钳锅[5]进入炉膛。
(四)接通冷却水管使冷却水套[10]中充满冷却水，接通反应气体供气系统，使炉膛[2]中充满反应气体。
(五)打开控温仪器的电源开关，接通电热丝[1]电源，使电热丝[1]通电从而使炉膛升温，当到一定温度并恒温一段时间后，按下运动控制仪上控时旋转开关，使旋转步进电机通电并通过旋转联轴[28]带动偏心托盘[6]及它上面的钳锅按给定时间、速度、正反交替旋转，从而使钳锅中的熔融液体充分旋转搅拌(这类似洗衣机洗衣过程)达到融体均匀。
(六)给模具[15]通经过加热装置加热过的热空气，使它达到指定温度。同时给干燥手套箱通干燥氩气，使箱内空气被氩气取代，并使箱内带有微正压，以防箱外空气渗入。
(七)钳锅[5]旋转停止后，维持炉膛[2]内高温一段时间，使玻璃液澄清后，通过控温仪减少电热丝上通过的电流，使炉膛[2]中的温度下降。
(八)当温度下降到一定温度后(也就是快到钳锅取出温度时)将通往炉膛[2]反应气体换成氩气。
(九)当温度下降到应取出钳锅的温度时，按下运动控制仪上“快下”旋扭，使控制升降的步进电机[21]快速逆时针旋转，从而使升降托架带着它上下部件及钳锅[5]等一起快速下降到下端。
(十)将手戴进乳胶手套[27]，在手套箱内用夹子打开钳锅盖后，夹起钳锅，将锅中玻璃液倒入模具[15]内淬冷成玻璃。同时关掉控制仪总电源开关。
(十一)继续给模具通渐冷的热气，使之保持一定的温度变化速度来给玻璃退火。同时关掉氩气总开关。
当炉内温度降到250℃以下时，关掉冷却水。
(十二)当模具冷到近室温时，停掉进入模具的加热空气，以使模具自然冷却到室温，这时向右滑开手套箱前活门[23]，下掉模具上通热气的管道，拿出模具，并打开之取出玻璃。
权利要求
1.一种重金属氟化物玻璃熔制炉，设有电热丝[1]、炉膛[2]、热电偶[4]、钳锅炉[34]、钳锅[5]、耐热盘[8]、用空气加热的模具[15]和保温材料[3]、保温材料[9]、冷却水套[10]，本发明的特征在于，钳锅炉[34]与手套箱[23]由一升降系统控制，有机的联接，装料或者出炉时，钳锅炉[34]中的钳锅[5]置于手套箱[23]内，熔玻时升降系统将钳锅[5]从手套箱中移进钳锅炉[34]中。在熔玻过程中采用偏心搅拌系统进行搅拌。
2.根据权利要求1所述的重金属氟化物玻璃熔制炉，其特征在于，所说的升降系统是升降托架[12]和升降螺杆[16]，所说的偏心搅拌系统是偏心托盘[6]和旋转联轴[28]，偏心托盘[6]上设有一可放置钳锅[5]的偏心洞[6′]。
3.根据权利要求1或2所述的重金属氟化物玻璃熔制炉，其特征在于，模具[15]的加热装置和冷却装置是在手套箱[23]外。
4.根据权利要求1、2或3所述的重金属氟化物玻璃熔制炉，其特征在于，手套箱[23]上设有一方便装料或出炉的前活门[23′]。
全文摘要
本发明将重金属氟化物玻璃制备所需的熔炼系统与装料、浇模所需的干燥手套箱系统分成有机相联的两个部分，利用一升降装置使之可分可合，以保证熔炼时两者分开坩埚炉内有保护气氛保护，又不会使手套箱中设备受到腐蚀、装料浇玻时两者合一，操作方便，有氩气保护，同时利用一套偏心旋转系统使加热炉内，坩埚中的玻璃料可被搅拌均匀，提高成玻质量。从而保证了重金属氟化物玻璃及拉丝预制棒制作所特需的干燥，有反应气体保护，有搅拌功能又无有害杂质污染等要求，而且操作方便。
文档编号C03B5/16GK1063270SQ9110437
公开日1992年8月5日 申请日期1991年7月10日 优先权日1991年7月10日
发明者钟家柽, 徐盈, 张诚善, 康俊明, 牛枫, 王取泉, 罗其荣, 徐燕梅, 丁孔贤 申请人:武汉大学