一种铂金通道及提高玻璃澄清效果的设备的制作方法

文档序号:15621899发布日期:2018-10-09 22:13阅读:475来源:国知局

本实用新型涉及一种铂金通道以及一种玻璃制造设备和方法,具体而言,涉及一种在玻璃制造过程中,高温玻璃溶液流经的铂金通道,以及用来解决玻璃在所述铂金通道进行澄清,气泡无法完全去除,影响产品品质、良率和生产效率的设备和方法。



背景技术:

在TFT、LTPS基板玻璃和光学玻璃的制造过程中,窑炉工序将配合料熔解成玻璃液后到达铂金通道工序进行澄清、搅拌后,经过供料段,流出铂金通道工序后,送到成型工序被制成基板玻璃板半成品,半成品经过加工后制成成品,然后完成包装运输即可送到面板厂家进行使用。

随着技术进步和市场对基板玻璃和光学玻璃要求越来越高,反过来推动了对玻璃品质提升的要求和市场预期,这就要求基板玻璃和光学玻璃的光学品质越来越高,以前一些可以容忍的缺陷,比如每张基板玻璃上一个或几个直径小于0.03mm的单个气泡,现在也成了面板厂家无法接受的缺陷,并且这种规格的气泡缺陷在整个基板玻璃制程中很难完全从成品玻璃中排出。

在基板玻璃和光学玻璃的制作过程中,玻璃配合料在窑炉工序进行熔解后,往往伴生着大量的气泡,这些气泡大小不一,气泡的消除工作,主要在铂金通道工序的澄清段完成。澄清段的温度往往比较高,达到1600℃以上,这样做的目的是为了降低玻璃液的黏度,获得较好的澄清效果。但是气泡直径特别小以后,达到了铂金通道澄清段的工作极限,就无法完全将气泡排除,就会在玻璃成品中形成气泡缺陷影响玻璃品质。

上述是从窑炉工序带来的气泡的消除的状况,还有一种气泡是产生在铂金通道内部的,由于玻璃液中含有水分,在高温环境下就会分解,生成氢离子和氧离子,由于玻璃液中含有大量电子,氢离子和氧离子在电化学反应下,形成氧气和氢气,由于铂金通道主要是由贵金属铂制成,铂在高温下具有催化剂的作用,更加促进了这种电化学反应,化学式如下:

H2O←→H++OH-←→H2+O2

以上电化学反应主要发生在接近铂金通道内管壁的区域,由于铂金有渗氢的作用,氢气分子小,可以在铂金结构内部穿过,然而氧气分子由于比较大,无法穿过铂金结构内部,即氢气可以穿透铂金管壁,然后氧气分子却无法穿透。由于铂金管壁内部的氢气分压高于铂金管壁外侧的氢气分压,因此往往发生,氢气从铂金管内部渗出,而氧气在铂金管壁内部形成氧气泡的现象。再则这个区域的玻璃流动速度相比中心区域较低,更容易聚集形成大的气泡,生成的基板玻璃受此影响,产品良率降低。

上述两种气泡的解决,主要在澄清段完成,因此铂金通道工序的澄清段是很重要的功能段,直接影响玻璃产品的良率和品质。

在传统的基板玻璃和光学玻璃制程中,以上两种气泡很难区分,对策措施是不一样的,并且也互相制约。目前解决上述问题的方法主要有,升高铂金通道澄清段的温度,通常升高到1640℃以上,特别在产能较大的情况下,温度更高,这样做目的是降低玻璃液的黏度,使得气泡更容易上浮排除,但是在解决气泡的同时,会产生很大量的铂金挥发物缺陷,并影响铂金通道的使用年限。

同时在升高铂金通道澄清段温度的同时,将整个铂金通道安装在恒温恒湿间内部,恒温恒湿间内部湿度提高到50%以上,温度提高到40℃以上,目的是使得恒温恒湿间内产生较多的氢气分压,在铂金通道澄清段管壁外侧形成一个动态的水分分解平衡:

H2O←→H++OH-←→H2+O2

产生富裕的氢气,在铂金管内外就会产生一个动态的平衡,并且恒温恒湿间内部湿度和温度越高,稳定性越好,产生的氢气分压就越高,就会尽可能的抵消从铂金管内部渗出来的氢气,避免在铂金管内壁附近产生大量的氧气泡影响产品良率和品质。

以上对策方法,具有一定的局现性:

澄清段温度的升高,受到铂金熔点和高温强度的限制,有一定的极限,并且温度越高,带来的贵金属挥发物越多,产生的结石缺陷也越多;

由于恒温恒湿间内铂金通道设备较多,并且受到铂金通道尺寸的限制,恒温恒湿间做的很大,长度在15米以上,宽度和高度都在4到5米之间,恒温恒湿间的循环风量达到4到6万立方米每小时,生产成本较大;

由于恒温恒湿间的形状受到铂金通道设备和布局的影响,在澄清段上下和两侧无法做到对称,因此澄清段铂金管两侧和上下的温度、湿度、风量和流速也是很不均匀的,温度差异能够达到50℃以上,湿度差异在30%以上,对铂金通道澄清段的澄清效果形成了制约;

恒温恒湿间由于经常需要操作人员在其中工作,因此无法将温度和湿度尽可能的升高来提高气泡对策效果,用于提升恒温恒湿间内的氢气分压,同理也无法取得更好的澄清效果。

因而,需要一种提高玻璃澄清效果的设备和方法,来提高铂金通道澄清段的工作效果,从而提高玻璃品质,满足市场需求。



技术实现要素:

本实用新型要解决的技术问题是提供一种铂金通道,以及一种提高玻璃澄清效果的设备,以及利用所述铂金通道和提高玻璃澄清效果的设备来制造玻璃的方法,使用本实用新型的设备和方法能够降低铂金通道澄清段左右和上下的温度、湿度差异,减少环境对铂金通道澄清段的影响和制约,提高铂金通道澄清段外部的氢气分压,从而提升澄清段消除气泡的能力,提高玻璃产品的品质,降低产线运行成本,达到市场对玻璃产品的要求。

1.一种铂金通道,其包括澄清段(1)、搅拌段(2),以及供料段(3),

其中,澄清段(1)包括:风箱式钢构(5)、第一保温材料(6)、第二保温材料(7)、铂金管(8)、蒸气管路(9)、气体调整装置(10)、温度检测器(T)、湿度检测器(H)、压力检测器(P)、以及蒸气源(11),

其中,风箱式钢构(5)在第二保温材料(7)外侧对第二保温材料(7)进行支撑,第二保温材料(7)对铂金管(8)进行支撑和保温,第一保温材料(6)在风箱式钢构(5)外侧,对风箱式钢构(5)进行保温。

2.根据项1所述的铂金通道,其中,风箱式钢构(5)是内侧具有孔的不锈钢腔体。

3.根据项2所述的铂金通道,其中,风箱式钢构(5)内面具有的孔的面积占整个风箱式钢构(5)内表面总面积的50%以上,优选60%以上,进一步优选在70%以上。

4.根据项1~3中任一项所述的铂金通道,其中,铂金管(8)由铂金或铂合金制成。

5.根据项2~4中任一项所述的铂金通道,其中,风箱式钢构(5)的内面孔形状为选自圆形、椭圆形、三角形、矩形、多边形中的任意一种或几种。

6.根据项1~5中任一项所述的铂金通道,其中,蒸气管路(9)连接风箱式钢构(5)和蒸气源(11),温度检测器(T)、湿度检测器(H)、压力检测器(P)对风箱式钢构(5)内部水蒸气的温度、湿度和压力进行检测。

7.根据项1~6中任一项所述的铂金通道,其中,风箱式钢构(5)的数量为4个,其从四周对第二保温材料(7)进行支撑。

8.根据项1~7中任一项所述的铂金通道,其中,气体调整装置(10)、温度检测器(T)、湿度检测器(H)、压力检测器(P)的数量均为4个。

9.一种提高玻璃澄清效果的设备,其包括:

项1~8中任一项所述的铂金通道,以及恒温恒湿间(4)。

10.根据项9所述的设备,其中,所述恒温恒湿间(4)仅位于搅拌段(2)以及供料段(3)的外侧。

在本实用新型中,铂金通道是玻璃液在窑炉内熔化后进行澄清、搅拌及均化的场所。澄清段的功能是将来自窑炉的熔融玻璃液进行澄清,消除其中的气泡缺陷。搅拌段利用搅拌棒的机械搅拌作用,均匀玻璃液材质,减少玻璃条纹。供料段与成型区相连,将玻璃液输送到成型区。

铂金管为高温玻璃溶液流经的通道主体。

铂金管外侧被第二保温材料(7)包裹,第二保温材料(7)对铂金管进行支撑和保温。

风箱式钢构为腔体钢结构,位于第二保温材料(7)四周,对第二保温材料(7)进行支撑。

在本实用新型中,构成风箱式钢构(5)的四边分别称为风箱式钢构(5-1)、风箱式钢构(5-2)、风箱式钢构(5-3)以及风箱式钢构(5-4),该四边构成腔体钢结构。

第一保温材料(6)位于风箱式钢构四周,对风箱式钢构外部进行保温,避免其中的水蒸气结露。

蒸气管路连接风箱式钢构和蒸气源,用于把蒸气源输出的水蒸气输送到风箱式钢构内。

气体调整装置位于蒸气管路上,对水蒸气的压力和流量进行调整。

温度检测器、湿度检测器、压力检测器位于风箱式钢构内部,检测风箱式钢构内部水蒸气的温度、湿度和压力,使得第二保温材料(7)外部的温度、湿度、压力环境稳定,达到工艺要求,并且温度检测器,湿度检测器,压力检测器对第二保温材料(7)外部的温度、湿度、压力进行检测和反馈。

恒温恒湿间为一密闭的空间,其内部保证一定的温度和湿度,所述恒温恒湿间仅位于搅拌段以及供料段的外侧。

根据本实用新型的第一方面,提供一种铂金通道,包括:澄清段(1)、搅拌段(2)、供料段(3),风箱式钢构(5-1)、(5-2)、(5-3)、(5-4),第一保温材料(6)、第二保温材料(7)、铂金管(8)、蒸气管路(9)、气体调整装置(10-1)、(10-2)、(10-3)、(10-4),蒸气源(11),温度检测器(T1)、(T2)、(T3)、(T4),湿度检测器(H1)、(H2)、(H3)、(H4),压力检测器(P1)、(P2)、(P3)、(P4)。其中风箱式钢构(5)对第二保温材料(7)进行支撑,第二保温材料(7)对铂金管(8)进行支撑和保温,第一保温材料(6)对风箱式钢构(5)进行保温,避免其中的水蒸气结露。温度检测器(T1)、(T2)、(T3)、(T4),湿度检测器(H1)、(H2)、(H3)、(H4),压力检测器(P1)、(P2)、(P3)、(P4)分别检测4个风箱式钢构内部水蒸气的温度、湿度和压力。蒸气管路(9)连接风箱式钢构(5)和蒸气源(11),气体调整装置(10-1)、(10-2)、(10-3)、(10-4)对水蒸气的压力和流量进行调整。

优选地,铂金管(7)由铂金或铂合金制成。

优选地,风箱式钢构(5-1)、(5-2)、(5-3)、(5-4)由不锈钢制成,为一由不锈钢形成的腔体。

更优选地,风箱式钢构(5-1)、(5-2)、(5-3)、(5-4)安装完成后,外部有第一保温材料(6)进行保温,内面有孔与耐火材料(7)接触。

优选地,风箱式钢构(5-1)、(5-2)、(5-3)、(5-4)通过焊接或螺栓连接,形成一个整体。

更优选地,风箱式钢构(5-1)、(5-2)、(5-3)、(5-4)具备可拆卸功能。

根据本实用新型的第二方面,提供一种提高玻璃澄清效果的设备,包括将澄清段(1)独立在恒温恒湿间(4)之外,铂金管蒸气源(11)通过蒸气管路(9)将蒸气输送到耐火材料(7)外侧的风箱式钢构(5-1)、(5-2)、(5-3)、(5-4)内后,由风箱式钢构(5-1)、(5-2)、(5-3)、(5-4)内面的小孔向耐火材料(7)内部和铂金管(8)的外部扩散,同时气体调整装置(10-1)、(10-2)、(10-3)、(10-4)对输送到风箱式钢构(5-1)、(5-2)、(5-3)、(5-4)内的水蒸气压力和流量进行调整,使得第二保温材料(7)外部的温度、湿度、压力环境稳定,达到工艺要求,并且温度检测器(T1)、(T2)、(T3)、(T4),湿度检测器(H1)、(H2)、(H3)、(H4),压力检测器(P1)、(P2)、(P3)、(P4)对第二保温材料(7)外部的温度、湿度、压力进行检测和反馈。第一保温材料(6)对风箱式钢构(5-1)、(5-2)、(5-3)、(5-4)进行保温,避免水蒸气凝结。

这样在铂金管(8)的外侧形成一个稳定的高温高湿度的环境,提升了铂金通道澄清段(1)外部的氢气分压,从而提升澄清(1)段消除气泡的能力,提高玻璃产品的品质,恒温恒湿间(4)减小并且运行容量从4到6万立方米每小时,降低到2到3万立方米每小时,降低产线运行成本,提升竞争能力,达到市场对玻璃产品的要求。

优选地,所用水蒸气为120℃干饱和蒸气;

优选地,风箱式钢构(5-1)、(5-2)、(5-3)、(5-4)内部温度在90℃之上;

更优选地,风箱式钢构(5-1)、(5-2)、(5-3)、(5-4)内部温度差在±0.5℃之内;

优选地,风箱式钢构(5-1)、(5-2)、(5-3)、(5-4)内部湿度在70%到90%之间;

更优选地,风箱式钢构(5-1)、(5-2)、(5-3)、(5-4)内部湿度差在5%之内;

优选地,风箱式钢构(5-1)、(5-2)、(5-3)、(5-4)内部压力在5到10Pa之间,控制精度为±0.5Pa;

更优选地,风箱式钢构(5-1)、(5-2)、(5-3)、(5-4)内部压力差在0.5Pa之内;

优选地,风箱式钢构(5-1)、(5-2)、(5-3)、(5-4)内面孔形状为圆形、椭圆形、三角形、矩形和/或多边形,所有小孔的面积占到风箱式钢构(5-1)、(5-2)、(5-3)、(5-4)内面总面积的50%以上,优选60%以上,进一步优选在70%以上;

在本实用新型中,铂金管(8)的外侧形成一个稳定的高温高湿度的环境,温度和湿度远大于传统的恒温恒湿间(4)可以提供的能力,提升了铂金通道澄清段(1)外部的氢气分压,从而提升澄清段(1)消除气泡的能力,提高玻璃产品的品质。

恒温恒湿间(4)减小一半,并且运行容量从4到6万立方米每小时,降低到2到3万立方米每小时,降低产线运行成本,提升竞争能力。

本实用新型还提供一种利用上述本实用新型的铂金通道和提高玻璃澄清效果的设备来制造玻璃的方法。

实用新型的效果

采用本实用新型的铂金通道以及提高玻璃澄清效果的设备和方法,通过精确调整澄清段外部的温度、湿度和压力环境,减少环境对铂金通道澄清段的影响和制约,提高铂金通道澄清段外部的氢气分压,从而提升澄清段消除气泡的能力,提高玻璃产品的品质,降低产线运行成本,达到市场对玻璃产品的要求。

附图说明

图1显示铂金通道各功能区段示意图。

图2为传统的铂金通道和恒温恒湿间的示意图。

图3是传统的铂金通道澄清段和截面示意图。

图4是本实用新型的铂金通道和恒温恒湿间的示意图。

图5是本实用新型的铂金通道的示意图。

图6是本实用新型的铂金通道的横截面示意图。

图7是本实用新型的风箱式钢构的内面示意图。

具体实施方式

下面结合附图所描述的实施方式对本实用新型的一种提高玻璃澄清效果的设备和方法进一步详细说明,其中所有附图中相同的数字表示相同的特征。

参照图1,图1是铂金通道各功能区段示意图,整个铂金通道分为三段,澄清段、搅拌段和供料段,其中澄清段的功能是将来自窑炉的熔融玻璃液进行澄清,消除其中的气泡缺陷。

图2是传统的铂金通道和恒温恒湿间4的示意图,整个铂金通道包含在恒温恒湿间4内部,恒温恒湿间4保证一定的温度和湿度,使得铂金通道外部产生一个使得恒温恒湿间内产生较多的氢气分压,有利于气泡的消除。但是由于恒温恒湿间4内部设备、人员操作环境等因素的影响,恒温恒湿间4温度和湿度参数提升受到限制,一般情况下湿度提高到50%以上,温度提高到40℃以上。并且由于内部设备布局的不均匀,导致铂金通道澄清段1的上下和左右环境温度、湿度参数的不均匀,从而影响了铂金通道澄清段1自身的温度和功率参数不均匀,为了提高气泡消除能力,特别是在生产产能较大的情况下,澄清段1的温度就要提高到1640℃以上,这就会产生大量的贵金属挥发,部分挥发物进入玻璃液形成缺陷,并且缩短了铂金通道的使用年限。

图3是传统的铂金通道澄清段和截面示意图,钢结构12对第二保温材料7进行支撑,第二保温材料7对铂金管8进行支撑和保温。

图4是根据本实用新型的铂金通道和恒温恒湿间的示意图,图5和图6是根据本实用新型的铂金通道的实施方案示意图。本实用新型的一种提高玻璃澄清效果的设备除了包含传统的澄清段1,搅拌段2和供料段3以及恒温恒湿间4,澄清段1由第二保温材料7和铂金管8组成以外,还包含风箱式钢构5-1、5-2、5-3、5-4,第一保温材料6、蒸气管路9、气体调整装置10-1、10-2、10-3、10-4,蒸气源11,温度检测器T1、T2、T3、T4,湿度检测器H1、H2、H3、H4,压力检测器P1、P2、P3、P4。其中风箱式钢构5对第二保温材料7进行支撑,第二保温材料7对铂金管8进行支撑和保温,第一保温材料6对风箱式钢构5-1、5-2、5-3、5-4外部进行保温,避免其中的水蒸气结露。温度检测器T1、T2、T3、T4,湿度检测器H1、H2、H3、H4,压力检测器P1、P2、P3、P4分别检测4个风箱式钢构内部水蒸气的温度、湿度和压力。蒸气管路9连接风箱式钢构5和蒸气源11,气体调整装置10-1、10-2、10-3、10-4对水蒸气的压力和流量进行调整。在设备中,恒温恒湿间4只涵盖了搅拌段2和供料段3,不包含澄清段1。本实用新型设备明显与传统设备结构不同。

在本实用新型中,风箱式钢构的内部是腔体,其内侧具有孔,其外侧是一块不锈钢板,在传统的铂金通道中,如图3所示,其第二保温材料7的外侧直接用钢构12支撑,而如图5所示,其外侧的风箱式钢构5-1、5-2为腔体结构。5-1和5-2外侧的第一保温材料6对风箱式钢构外侧实施保温。从图6的恒截面示意图上也可以看出,风箱式钢构由5-1、5-2、5-3、5-4组合成一个整体,其该内侧具有孔,也称为内面孔,在下文中将进一步详细描述该内面孔。

根据本实用新型,将澄清段1独立在恒温恒湿间4之外,铂金管蒸气源11通过蒸气管路9将蒸气输送到耐火材料7外侧的风箱式钢构5-1、5-2、5-3、5-4内后,由风箱式钢构5-1、5-2、5-3、5-4内面的小孔向耐火材料7内部和铂金管8的外部扩散,同时气体调整装置10-1、10-2、10-3、10-4对输送到风箱式钢构5-1、5-2、5-3、5-4内的水蒸气压力和流量进行调整,使得第二保温材料7外部的温度、湿度、压力环境稳定,温度达到90℃以上,精度在±0.5℃之内,湿度达到70%之上,精度在±5%之内,压力在5到10Pa之间,精度为±0.5Pa。并且温度检测器T1、T2、T3、T4,湿度检测器H1、H2、H3、H4,压力检测器P1、P2、P3、P4对第二保温材料7外部的温度、湿度、压力进行检测和反馈。第一保温材料6对风箱式钢构5-1、5-2、5-3、5-4进行保温,避免水蒸气凝结。

图7是风箱式钢构5-1、5-2、5-3、5-4内面示意图,从图上可以看出内面孔的形状是圆形,水蒸气通过这些孔输送到铂金管8的周围。

这样在铂金管8的外侧形成一个稳定的高温高湿度的环境,提升了铂金通道澄清段1外部的氢气分压,从而提升澄清1段消除气泡的能力,并且由于铂金管8外侧的参数稳定,澄清段1的运行温度也会降低,减少了贵金属挥发和玻璃缺陷,提高玻璃产品的品质。恒温恒湿间4减小并且运行容量从4到6万立方米每小时,降低到2到3万立方米每小时,降低产线运行成本,提升竞争能力,达到市场对玻璃产品的要求。

实施例:

下面给出本实用新型的2个实验例。

实验例1

采用图4所示的提高玻璃澄清效果,并且其中铂金通道的横截面如图6所示。玻璃液流量为8吨/天,风箱式钢构5-1、5-2、5-3、5-4内面孔为圆形,孔的面积占到内面的75%,所用蒸气为120℃干饱和蒸气。风箱式钢构5-1、5-2、5-3、5-4内部的温度、湿度、压力环境稳定,温度达到95℃,精度在±0.5℃之内,湿度达到90%,精度在±5%之内,压力为7Pa,精度为±0.5Pa,澄清段1的运行温度为1620℃。恒温恒湿间4减小并且运行容量为2.3万立方米每小时。玻璃产品的气泡不良率降低到0.2%以下。提高了澄清段1外围温度、湿度和压力环境的稳定性,降低了玻璃产品的气泡不良率,降低产线运行成本,提升竞争能力,达到市场对玻璃产品的要求。

实验例2

采用图4所示的提高玻璃澄清效果,并且其中铂金通道的横截面如图6所示。玻璃液流量为12吨/天,风箱式钢构5-1、5-2、5-3、5-4内面孔为圆形,孔的面积占到内面的85%,所用蒸气为120℃干饱和蒸气。风箱式钢构5-1、5-2、5-3、5-4内部的温度、湿度、压力环境稳定,温度达到100℃,精度在±0.5℃之内,湿度达到90%,精度在±5%之内,压力为7Pa,精度为±0.5Pa,澄清段1的运行温度为1620℃。恒温恒湿间4减小并且运行容量为2.6万立方米每小时。玻璃产品的气泡不良率降低到0.2%以下。提高了澄清段1外围温度、湿度和压力环境的稳定性,降低了玻璃产品的气泡不良率,降低产线运行成本,提升竞争能力,达到市场对玻璃产品的要求。并且在产能提升的同时,并没有提高澄清段1的运行温度,也达到了同样的运行效率,降低了贵金属挥发产生的玻璃产品不良率。

虽然本实用新型中对一些具体的实施方式进行了描述和说明,但是应该理解,本实用新型中的具体实施方式是用来更进一步解释本实用新型的意图和内容的,并不是用来对本实用新型构成某种限制,在不偏离本实用新型的精神和意图以及权利要求书中限定的范围的前提下,可以对本实用新型进行一定的修改。

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