一种提高均化能力的变节距变径式搅拌器及设计方法技术

本发明专利技术提供一种提高均化能力的变节距变径式搅拌器及设计方法，属于TFT‑LCD基板玻璃行业。通过物理试验的方式对搅拌叶片间距进行参数对比和研究，针对不同流量的搅拌工艺所设计的变节距式搅拌器，结合搅拌区域不同位置玻璃液特性差异，匹配不同节距的叶片布局，同时设计异型的搅拌筒壁结构，与变节距式搅拌器形成高质量均化能力的搅拌器，并采用径向和轴向混合式搅拌叶片结构，有效提升了搅拌效率。

【技术实现步骤摘要】
一种提高均化能力的变节距变径式搅拌器及设计方法
本专利技术属于基板玻璃制造
，具体涉及一种提高均化能力的变节距变径式搅拌器及设计方法。
技术介绍
在基板玻璃的生产制造过程中，条纹是一种较为普遍的属玻璃不均匀性方面的缺陷，其主要是由于条纹玻璃的物理性质和化学组分与主体存在差异所致，若显示光透过带有条纹缺陷的玻璃基板，不均匀区会出现光线折射率的差异性，进而造成图像的畸变，这在显示性能方面是不被允许的。对于化学组分来讲，有实验已经证明，在玻璃成分上0.14％的SiO2或者0.03％的CaO的差别，都可能产生1×10-4的折射率差。另外玻璃表面平整度的差异对折射率同样存在影响，而表面平整度的差异最终取决于成型过程，主要与温度和粘度相关。对于正常的工艺来讲各区域温度是稳定且均匀的，属于可控制的工艺范畴，而局部粘度的差异却很难控制均匀，在玻璃的溢流成型过程当中，粘度差异可以造成局部流速的差异，进而导致玻璃厚度的变化。而这种局部粘度差异的形成，主要与熔化和均化工艺有关，从配合料的粒度搭配、混料的均匀性再到熔化质量，还包括熔化过程中玻璃液对池壁砖的侵蚀等，而强制搅拌是对玻璃粘度及其组分实现均化的终端控制技术，因此对于搅拌结构和匹配工艺的研究意义深远。搅拌工艺可以消除玻璃中的不均匀体，均化使整个玻璃液在化学成分上达到一定均匀性，而均化的基本过程是不均匀体的溶解和的扩散，由于扩散速度远低于溶解速度，因此玻璃液的均化速度主要取决于扩散的速度。扩散是一种由热运动引起的物质传递过程，在搅拌过程中，玻璃液会产生强制流动，且各强制流层的速度存在差异，所产生的速度梯度致使不均匀体被拉长，从而增加了两相的接触面积，提高扩散速率进而加速均化过程。目前所采用的均化方式主要依靠搅拌器的旋转来实现，且搅拌器在基本的结构设计方面形式多样。随着基板玻璃产品性能要求的不断提升，传统的等节距式搅拌器以及与之匹配的等直径筒壁系统，无法实现针对玻璃液在搅拌区不同位置不同状态均化能力的精密匹配，现有的搅拌槽为垂直方向设置，而受到压力和温差的影响，无法真正的做到均匀混合。
技术实现思路
针对传统搅拌器在搅拌过程中，其内从上至下玻璃液的区域性反应差异，本专利技术提供一种提高均化能力的变节距变径式搅拌器及设计方法。本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种提高均化能力的变节距变径式搅拌器，其特征在于，包括搅拌叶片组件和搅拌筒；所述搅拌筒呈圆柱筒结构，搅拌筒的筒体上间隔设置有多个直径缩小的变径区域；所述搅拌筒内部设置有搅拌叶片组件和搅拌棒；所述搅拌叶片组件呈多组间隔套设在搅拌棒上；多组搅拌叶片组件之间的距离不等；多组搅拌叶片组件分别对应设置在所述搅拌筒的非变径区域。进一步，搅拌叶片组件包括上径向叶片、下径向叶片、轴向叶片和轴套；所述轴套两端设置均呈三角形结构的上径向叶片和下径向叶片；所述轴向叶片由三个不同弧度的圆弧薄片圆滑连接形成；轴向叶片的圆弧薄片内侧分别无缝连接在上径向叶片和下径向叶片的三个角上。进一步，搅拌叶片组件、搅拌筒和搅拌棒采用含有0.01％～0.6％Zr元素的PtRh10材料制成。进一步，若干相邻搅拌叶片组件在搅拌棒上的距离为82mm～90mm。进一步，若干搅拌叶片组件与搅拌筒的间隙为16～26mm。进一步，上径向叶片和下径向叶片大小和形状均相同。进一步，上径向叶片和下径向叶片间距h为60mm～70mm。一种提高均化能力的变节距变径式搅拌器设计方法，包括以下步骤：步骤一：在等节距和等径的搅拌器内，设定玻璃液的流速和粘度为固定值，采用仅与搅拌筒间隙不同的搅拌叶片组件，进行以均匀扩散为目标的优化测试，确定的间隙的最佳值；步骤二：对搅拌筒内从顶端至底端分为2N+1个区域，其中2N+1区分别对应搅拌叶片的直接搅拌区，2N区分别对应搅拌叶片之间区域，测量得每个区域的对应温度和粘度，模拟每个区域的状态，分组多次调节节距，进行以均匀扩散为目标的优化测试，测得最佳距离值；步骤三：使用最佳节距值，保持2N+1与搅拌筒壁间隙不变，对2N区域与搅拌筒壁间隙改变，进行以均匀扩散为目标的优化测试，进行多次测试粗略得出最优变径区域间隙值；步骤四：采用步骤三中的粗略最优变径区域间隙值，分别对不同变节距区域的变径值进行上下浮动后，进行分组多次测试，进行测试，测得最终2N区域与搅拌筒壁间隙具体值。进一步，所述进行以均匀扩散为目标的优化测试为，对节距或者间隙进行调整后，待搅拌稳定，加入有色粘性流体，观察比较红色流体在槽内的消失时间的长短，选取有色流体消失最短的为最佳值。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：一种提高均化能力的变节距变径式搅拌器，本系统通过将搅拌筒设置为变径结构和改变搅拌棒上搅拌叶片组件的位置距离，两者相配合，对同一搅拌槽内玻璃液所存在的局部特性差异，使搅拌各区域均化效果达到最佳，实现了更高的效率匹配。进一步，本搅拌器采用含有0.01％～0.6％Zr元素的特殊强化PtRh10材料制成，Zr元素可使合金成分复杂化，强化效应突显，抑制攀移和交叉性滑移，且晶粒呈现纤维状结构，经过长时间的高温可依然保持良好的晶粒尺寸，抗拉强度提升一倍以上，使其具备更为优越的抗高温蠕变和抗动态侵蚀能力，增强了原本铂铑合金材料的机械性能，实现了传统PtRh10材料强度提升1倍以上的性能。进一步，本搅拌器的相邻搅拌叶片组件在搅拌棒上的距离为80～90mm，所述若干搅拌叶片组件与搅拌筒的间隙为16～24mm；此时相配合的搅拌叶片组件和搅拌筒，达到的搅拌效果最佳，能够使扩散速度最快，进而加速均化的目的。进一步，本搅拌器的搅拌叶片组件上下径向叶片相同，且距离为60～70mm，轴向叶片为3个异型圆弧薄片组成，构成了搅拌叶片组件，整个叶片在搅拌过程中的轴向流和径向流形成混合流，分别对玻璃液进行拉伸和折叠两种均化方式的综合作用，提升搅拌速率。一种提高均化能力的变节距变径式搅拌器设计方法，采用单一变量的方法结合加入红色粘性流体的运动轨迹和最终消失的时间，调整变节距和变径，首先对搅拌叶片组件和搅拌筒内壁的间隙进行测试确定基础值，再进行分组多次试验测得在间隙相同的情况下，确定四组搅拌叶片组件之间的分节距离值，之后根据分节距离值对搅拌筒壁与搅拌叶片组件的距离进行测试，得出粗略最优值，最后选取粗略最优值周围的数据进行最终的分组测试，得出不同节距之间对应的间隙值；本方法通过物理试验的方式对搅拌叶片间距进行参数对比和研究，针对不同流量的搅拌工艺所设计的变节距式搅拌器，结合搅拌区域不同位置玻璃液特性差异，匹配不同节距的叶片布局，从而提高搅拌效率，通过设计合理的搅拌参数能够使玻璃液实现更好的均化。附图说明图1是本专利技术实例中所述的搅拌实验装置示意图；图2是变节距搅拌器参数示意；图3是变节距搅拌器叶片结构；图4是变节距与变径式搅拌搅拌器示意图；图中：搅拌叶片组件1，11为上径向叶片，12为下径向叶片，13为轴向叶片，14为轴套，搅拌筒本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高均化能力的变节距变径式搅拌器，其特征在于，包括搅拌叶片组件(1)和搅拌筒(2)；/n所述搅拌筒(2)呈圆柱筒结构，搅拌筒(2)的筒体上间隔设置有多个直径缩小的变径区域；所述搅拌筒(2)内部设置有搅拌叶片组件(1)和搅拌棒(3)；/n所述搅拌叶片组件(1)呈多组间隔套设在搅拌棒(3)上；多组搅拌叶片组件(1)之间的距离不等；多组搅拌叶片组件(1)分别对应设置在所述搅拌筒(2)的非变径区域。/n

【技术特征摘要】
1.一种提高均化能力的变节距变径式搅拌器，其特征在于，包括搅拌叶片组件(1)和搅拌筒(2)；
所述搅拌筒(2)呈圆柱筒结构，搅拌筒(2)的筒体上间隔设置有多个直径缩小的变径区域；所述搅拌筒(2)内部设置有搅拌叶片组件(1)和搅拌棒(3)；
所述搅拌叶片组件(1)呈多组间隔套设在搅拌棒(3)上；多组搅拌叶片组件(1)之间的距离不等；多组搅拌叶片组件(1)分别对应设置在所述搅拌筒(2)的非变径区域。


2.根据权利要求1所述一种提高均化能力的变节距变径式搅拌器，其特征在于，所述搅拌叶片组件(1)包括上径向叶片(11)、下径向叶片(12)、轴向叶片(13)和轴套(14)；
所述轴套(14)两端设置均呈三角形结构的上径向叶片(11)和下径向叶片(12)；
所述轴向叶片(13)由三个不同弧度的圆弧薄片圆滑连接形成；轴向叶片(13)的圆弧薄片内侧分别无缝连接在上径向叶片(11)和下径向叶片(12)的三个角上。


3.根据权利要求1所述一种提高均化能力的变节距变径式搅拌器，其特征在于，所述搅拌叶片组件(1)、搅拌筒(2)和搅拌棒(3)采用含有0.01％～0.6％Zr元素的PtRh10材料制成。


4.根据权利要求1所述一种提高均化能力的变节距变径式搅拌器，其特征在于，所述若干相邻搅拌叶片组件(1)在搅拌棒(3)上的距离为82mm～90mm。


5.根据权利要求1所述一种提高均化能力的变节距变径式搅拌器，其特征在于，所述若干搅拌叶片组件(1)与搅拌筒(2)的间隙为16～26mm。


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【专利技术属性】
技术研发人员：王答成，王梦龙，杨威，
申请(专利权)人：彩虹显示器件股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61