一种铂金通道的冷却降温区的控温装置的制作方法

1.本实用新型属于基板玻璃制造技术领域，尤其是一种铂金通道的冷却降温区的控温装置。


背景技术：

2.铂金通道是基板玻璃制造工艺中的关键装备之一，采用铂铑等贵金属材料制成，造价昂贵且损耗率大，因此对于提高装备自身的寿命强度具有重要意义。铂金通道主要包含升温澄清区、搅拌区、冷却降温区以及供料区，其中冷却降温区是基于前两道工序完成后玻璃液已具备优质的均匀性，需要通过冷却降温区对玻璃液温度开始有效降温，同时还需确保降温过程的可控性，因此铂金冷却管的一般采用宽截面大表面积结构，使其能够具备优良的散热性能，同时在外围设计有与铂金外轮廓等间距的间接加热结构，确保玻璃液在散热过程中能够实现双向调节，即高温散热和低温加热维持平衡的功能。
3.对于当前的铂金冷却管来讲，其主要采用大截面扁管结构，如图5所示，扁管铂金冷却管8的上下面均采用较宽的平面结构，两侧采用半圆结构，扁管铂金冷却管8的外围设有一体式加热砖10，两者之间留有扁管状间隙9；扁管铂金冷却管8的上下面主要起到快速散热的作用，但由于上下面的大平面结构，铂金管壁厚一般设计在0.8～1.5mm之间，大平面薄壁结构的属性，决定了其不管是在加工过程中还是在高温运行过程中，极易出现晃动和塌陷问题，通过实际的使用来看，在线体的运行的当中，1300℃左右的高温状态，铂铑合金材料的冷却扁管顶部频繁出现塌陷变形问题，在升温阶段当温度达到1200℃以上后，安装于冷却管顶部的焊接式电偶出现多个点的损坏，对应的侧部电偶未出现损坏现象，充分说明高温状态下冷却管顶部出现了塌陷问题，这种塌陷不仅影响正常的工艺温度监控，同时也会影响玻璃液流动的稳定性，甚至是装备的寿命可靠性。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种铂金通道的冷却降温区的控温装置。
5.为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：
6.一种铂金通道的冷却降温区的控温装置，包括异型铂金冷却管，所述异型铂金冷却管的横截面的形状为：
7.以圆形管外轮廓为基准，将圆形管外轮廓两侧区域向内做圆弧的内向倒角，两侧区域延伸到内部的线条做半圆弧的过渡处理；
8.异型铂金冷却管外围上下共设有块角部加热砖，异型铂金冷却管中部两侧分别设有中部加热砖；角部加热砖和中部加热砖内部轮廓与异型铂金冷却管的轮廓相对应设置；
9.角部加热砖、中部加热砖与异型铂金冷却管之间均留有填充间隙，填充间隙的宽度相等；
10.填充间隙中填充有浆料；
11.角部加热砖、中部加热砖内部均设有加热丝。
12.进一步的，所述圆形管外轮廓的面积为690～840cm2。
13.进一步的，两侧区域延伸到内部的深度最大值为圆形管外轮廓半径的2/3。
14.进一步的，填充间隙的宽度为10～30mm。
15.进一步的，角部加热砖、中部加热砖的内表面均设有等距排列的加热丝槽，加热丝槽内装有铂金加热丝。
16.进一步的，所述加热丝槽的槽宽为3.5mm，槽深为7.0mm，相邻的槽距为3.0mm。
17.进一步的，填充间隙中采用氧化铝空心球粉末与水按照1:1混合而成的浆料灌浆填充。
18.进一步的，异型铂金冷却管的材质为铑含量为8％～15％铂铑合金。
19.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
20.本实用新型的铂金通道的冷却降温区的控温装置，用于提高通道冷却管散热均匀性及结构稳定性，本实用新型将冷却管顶部设计为上拱的异型结构，不仅可以提高顶部结构稳定性，同时异型的冷却管结构能够实现内部玻璃液均匀和高效的散热；配套冷却管外轮廓设计的加热砖，提供支撑力，共同构成本实用新型的控温装置。本实用新型中的异型铂金冷却管，基于圆形管的基准轮廓，在两侧进行向内的圆弧倒角设计，使其中心区域距离外轮廓更为接近，提高管内玻璃整体均匀散热能力；异型铂金冷却管的上下表面，基于圆形管的基准轮廓，设计为圆弧结构，解决了上下平面结构的稳定性问题，可预防顶部塌陷变形；异型铂金冷却管外部的支撑加热器砖，采用多个模块拼接设计，其内部曲面保持与冷却管外轮廓相同的间隙，该间隙采用稀释浆料进行灌浆填充。
21.进一步的，支撑加热器砖，除了基本的支撑铂金结构功能外，还需考虑温度的双向调节功能，使其既具备散热能力，同时内部安装的铂金加热丝又能实现一定功率的加热能力。
附图说明
22.图1为本实用新型的截面图；
23.图2为本实用新型的异型铂金冷却管结构示意图；
24.图3为本实用新型的角部加热砖的结构示意图；
25.图4为本实用新型的中部加热砖的结构示意图；
26.图5为原冷却管及外部耐火材料截面示意图。
27.其中：1-异型铂金冷却管；2-填充间隙；3-中部加热砖；4-角部加热砖；5-圆形管外轮廓；6-半圆弧；7-圆弧；8-扁管铂金冷却管；9-扁管状间隙；10-一体式加热砖。
具体实施方式
28.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，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的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。
29.需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
30.需要设计一种冷却管，使其既能保证均匀的散热能力，同时避免顶部出现大平面的结构，以提升结构稳定性。基于以上理论和存在问题，本实用新型提出了一种铂金通道的冷却降温区的控温装置，设计异型的冷却管结构，将冷却管的顶部设计为上拱的圆弧结构，同时通过异型的大曲率结构，优化内部热源与外部的距离，提高散热均匀性；匹配设计外部的支撑加热砖，针对异型外轮廓设计内腔结构，同时支撑加热砖具有加热和良好散热能力的双向功能，即支撑加热砖采用散热能力良好的材料，且具备内部嵌入加热丝的结构要求。
31.下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：
32.一种铂金通道的冷却降温区的控温装置，通过异型铂金冷却管1以及匹配的外部支撑的中部加热砖3和角部加热砖4，结合中间的填充间隙2共同构成了本实用新型的装置，有效解决了冷却管顶部结构稳定性以及高效均匀性散热问题。
33.参见图1，图1为本实用新型的异型铂金冷却管的结构示意图，异型铂金冷却管1采用铂铑合金材料制成，铂铑合金材料的铑含量控制在8％～15％，下限主要考虑结构的基本强度要求，因为铑元素具有对铂金的加强作用，上限主要考虑加工成型的精度及成本问题。同时冷却管的壁厚设计为0.8～1.5mm，铂金管壁厚度是考虑了寿命和成本的综合因素。
34.对比如图4所示的原方案中，内部的扁管铂金冷却管8，其为宽截面扁管结构，上下表面采用大面积的平面结构，无支撑和加强结构，在实际的加工制造和生产运行过程当中极易出现顶部平面区的塌陷变形。因此本实用新型需要改进的是顶部的平面结构，基于总流量16吨/天至25吨/天的不同流量要求，计算冷却管所需的截面积为690～840cm2，主要考虑流速对铂金管壁的冲刷影响，每分钟流速需要小于70mm，经过对大量线体停线后的解析分析，在1300℃左右的条件下，玻璃流体对铂金管壁的冲刷大于每分钟70mm后，铂金管壁的冲刷损耗速率会达到4年以上设计寿命的极限，因此本实用新型的铂金冷却管1的截面是基于设计线体的流量计算的。
35.基于上述中的所计算的截面积，首先设计圆形管的结构，如图2所示的冷却管截面设计示意图，以该等效截面积的圆形管外轮廓5为基准，将两侧区域向内部做圆弧7的内向倒角，进一步深入内部，其深度设计为半径的2/3左右，其内部做半圆弧6的过渡处理，从结构上讲将圆形的冷却管分为等效的两个圆弧扁形管结构，保留上部的圆弧部分，使其承担顶部自重的支撑作用，改善上部塌陷问题。
36.异型铂金冷却管1的侧部设计的深入圆弧倒角，通过两次圆弧的过渡，解决了圆形管或扁管中心热源散热困难的问题，通过该异型结构将截面玻璃液等效分为了上下两个分区，既具有扁管结构的散热优势，同时也具备了各区域散热能力相当的优点，即上下两个等效的中心热源通过中间过渡区域也实现了快速的散热。
37.铂金冷却管外部支撑加热砖，包括中部加热砖3和角部加热砖4，两者分别承担外
部弧面区域以及侧部深入倒角区域的加热。由于冷却区域的工艺作用主要为玻璃液的均匀快速散热，在散热的过程中需要有效控制散热的速率以及根据不同的工艺状态进行实时的调整，因此要求该区域具备一定加热与快速均匀散热的双向调节能力。两种加热砖即承担了上述中的加热控制。同时该加热砖还需具备基本的结构支撑能力，目前主要采用α-氧化铝材料，其ai2o3含量必须控制在94％以上，荷重软化温度≥1750℃，导热系数要求在2.5w/(m
·
k)至3.0w/(m
·
k)范围内，具备高温下的结构强度，且较为优良的散热能力。
38.参见图3和图4，图3和图4分别为角部加热砖和中部加热砖的结构图，从图中可以看出，中部加热砖3和角部加热砖4，其内表面轮廓与铂金冷却管1的外轮廓相同，保持15mm的等距间隙设计。加热砖需要在其内表面设计槽宽为3.5mm，槽深为7.0mm左右且槽距为3.0mm的加热丝槽，丝槽按照曲面等距分布，在丝槽内绕制直径为2.5mm的铂金加热丝，丝材采用纯pt制作，具有优良的延展弯曲能力以及抗高温氧化能力。内部冷却管1的异型外轮廓所匹配的异型内表面。
39.在长度方向分布有5至10组相同尺寸的加热模组，每个加热模组由4个角部加热砖4和2个中部加热砖3构成；每个加热模组的长度可根据冷却管长度进行调整，单个模组最大长度不超过400m，主要与加热砖的结构可靠性以及加工制作有关。数量根据总长除以单个模组长度决定，一般设置5至10组范围以内即可满足当前引出量要求，但包含了相同方案更长的尺寸范围，即采用此方式模组超过10组的也属本实用新型技术范畴。
40.填充间隙2为外部的支撑加热砖和内部的铂金冷却管1之家的间隙，填充间隙2的间隙值均保持相等，目前设计为15mm，10～30mm之间均可。填充间隙2采用铝质填充浆料灌浆填充，该浆料主要采用氧化铝空心球粉末与纯水按照1:1混合制成，其具备较好的流动性，针对间隙的各个区域均可实现充分的填充密封。
41.本实用新型采用的异型冷却管1和外部的支撑加热砖组合，所形成的冷却区域，在实际的生产过程中，可以实现结构的稳定性，经过实际应用采用此方案后位于冷却顶部的焊接式热电偶由原来的多个点损坏变为无损坏，特别是在升温阶段该结构表现出优良的结构稳定性。对于实际的生产工艺，在截面方向所设置的多个温度传感器即热电偶显示，温差小于2℃，这相较之前的10℃改善效果显著，具备成熟性。
42.以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。