一种快速合成硫系玻璃粉体的设备制造技术

本申请公开了一种快速合成硫系玻璃粉体的设备，该设备由研磨单元、液氮输送单元、保护气输送单元和支撑单元组成；其中，研磨单元包括研磨罐、盖子、密封圈、热电阻、搅拌棒和电机；液氮输送单元包括液氮罐、气泵、水油分离过滤器、控制器、导气管A和液氮导管；保护气输送单元包括气瓶、减压阀和导气管B；支撑单元包括底座、底部支架和支撑杆。本发明专利技术设备可将硫系玻璃配合料球磨化合过程中研磨罐内温度控制在

【技术实现步骤摘要】
一种快速合成硫系玻璃粉体的设备


[0001]本专利技术涉及一种玻璃的合成设备，尤其涉及一种快速合成硫系玻璃粉体的设备。

技术介绍

[0002]随着红外技术的快速进步和器件成本的不断下降，红外热成像产品已在非接触测温、医疗诊断、环境污染监测、设备故障检测、资源勘查、安防监控、车载夜视等领域得到迅速推广和应用。目前，全球红外热成像市场规模已超过65亿美元。在红外热成像系统中，红外透镜是其光学系统的关键元件。目前，常用的红外透镜材料主要包括锗、硒化锌和硫系玻璃。与锗和硒化锌晶体材料相比，硫系玻璃是非晶态材料，其制备和加工成本较低，且折射率温度系数低，因此，近年来硫系玻璃透镜成为红外热成像系统中必不可少的光学元件。
[0003]目前，硫系玻璃的生产均采用真空熔融
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淬冷技术，即首先将原料密封在真空石英安瓿内，然后进行高温熔制、淬冷和退火。由于原料需要在石英安瓿内熔融化合，生产的硫系玻璃口径和单次产能均受限于石英管的尺寸，且单次生产周期较长(通常需要5天)，因此，该技术不适合工业化大规模生产硫系玻璃。此外，透镜成型过程中玻璃的切割、研磨、抛光等环节会耗费大量人力资源，且材料的利用率低(一般不超过40％)；冷加工还会产生额外的重金属废料排放，造成环境污染。因此，现有生产技术无法满足民用行业对硫系透镜低成本、高效率的批量化生产需求。
[0004]为了降低硫系玻璃的生产成本和提高其生产效率，研究人员尝试了先采用高能球磨化合的方法将单质原料化合制备成硫系玻璃粉体，然后采用粉体热压技术将硫系玻璃粉体在高压下烧结获得高光学质量的硫系玻璃块体。这种方法可以大幅提高材料的利用率(一般超过90％)，显著降低硫系玻璃的生产成本。尽管粉体热压工艺仅需2～8小时，但已报道的高能球磨合成硫系玻璃粉体的时间通常超过72小时，导致采用这种工艺制备硫系玻璃的总时间超过3天。常用球磨设备合成硫系玻璃粉体时间长的原因主要在于：原料在球磨化合过程中产生大量热量，即使研磨罐外壁有冷却循环水，研磨罐内温度仍然较高(通常高于室温几十度甚至上百度)，使得低熔点和易挥发的原料(如硒、硫等)易粘在研磨球表面和研磨罐内壁，显著降低其球磨化合效率。

技术实现思路

[0005]解决的技术问题：针对现有球磨设备合成硫系玻璃粉体时间长、效率低等问题，本专利技术提供了一种快速合成硫系玻璃粉体的设备。
[0006]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0007]一种快速合成硫系玻璃粉体的设备，由研磨单元、液氮输送单元、保护气输送单元和支撑单元组成；
[0008]其中，所述研磨单元包括研磨罐、盖子、密封圈、热电阻、搅拌棒和电机；所述盖子设在研磨罐顶部，密封圈设在盖子中心，热电阻穿过盖子插入到研磨罐内，搅拌棒穿过密封圈，搅拌棒一端与电机相连，搅拌棒另一端插入到研磨罐内；
[0009]所述液氮输送单元包括液氮罐、气泵、水油分离过滤器、控制器、导气管A、液氮导管；
[0010]所述液氮导管的一端深入液氮罐底部，另一端穿过盖子插入到研磨罐内；控制器分别与气泵、热电阻电连接，水油分离过滤器一端通过导气管A与气泵相连，另一端通过导气管A与液氮罐相连；
[0011]所述保护气输送单元包括气瓶、减压阀和导气管B；所述导气管B的一端通过减压阀与气瓶连接，导气管B的另一端穿过盖子插入到研磨罐内；
[0012]所述支撑单元包括底座、底部支架和支撑杆；所述底部支架和支撑杆固定在底座上，研磨罐底部与底部支架固定连接，电机上端与支撑杆固定连接；
[0013]所述研磨罐开口外侧设有四个锁扣，研磨罐底部设有出料口，出料口下方连接有球阀；所述研磨罐与盖子的开口直径匹配，它们之间通过四个锁扣固定连接；出料口为多孔网状结构；
[0014]所述盖子上设有搅拌棒入口、液氮入口、保护气入口、热电阻入口和出气口，搅拌棒入口设在盖子圆心处；所述密封圈位于搅拌棒和搅拌棒入口之间；所述的热电阻穿过热电阻入口测试研磨罐内的温度；搅拌棒穿过密封圈与电机连接。
[0015]进一步地，所述气瓶通过减压阀和导气管B与保护气入口连接，实现向研磨罐内通入保护气的功能，保护气在研磨罐内扩散循环后从出气口流出；所述的保护气为纯度不低于99.99％的氮气或氩气。
[0016]进一步地，所述液氮导管为不锈钢管，它的一端深入液氮罐底部，另一端与液氮入口连接。
[0017]进一步地，所述控制器预先设定玻璃粉体合成时的温度区间，当热电阻测得研磨罐内温度高于设定温度区间的最高温度时，控制器自动开启气泵，使液氮流入研磨罐内，当温度低于设定温度区间的最低温度时，控制器自动关闭气泵。
[0018]进一步地，所述研磨罐的内衬和搅拌棒的材质均为碳化钨或氧化锆。
[0019]有益效果：
[0020]本专利技术提供的一种快速合成硫系玻璃粉体的设备和现有设备相比具有以下优点：
[0021]1.本专利技术设备可将硫系玻璃配合料球磨化合过程中研磨罐内温度控制在
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30℃～30℃，避免原料高温粘结和挥发，大幅提高球磨化合效率；
[0022]2.本专利技术设备可将硫系玻璃粉体的合成时间从传统72小时以上缩短至12小时以下；
[0023]3.本专利技术设备可实现球磨化合过程中研磨罐内气氛的控制，避免球磨过程中原料被环境中的水汽和氧气污染。
附图说明
[0024]图1为本专利技术设备的结构示意图。
[0025]图2为本专利技术研磨罐的结构示意图。
[0026]图3为本专利技术盖子的结构示意图。
[0027]附图标记说明：1
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1、研磨罐；1
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2、盖子；1
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3、密封圈；1
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4、热电阻；1
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5、搅拌棒；1
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6、电机；2
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1、液氮罐；2
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2、气泵；2
‑
3、水油分离过滤器；2
‑
4、控制器；2
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5、导气管A；2
‑
6、液氮
导管；3
‑
1、气瓶；3
‑
2、减压阀；3
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3、导气管B；4
‑
1、底座；4
‑
2、底部支架；4
‑
3、支撑杆；1
‑1‑
1、锁扣；1
‑1‑
2、出料口；1
‑1‑
3、球阀；1
‑2‑
1、搅拌棒入口；1
‑2‑
2、液氮入口；1
‑2‑
3、保护气入口；1
‑2‑
4、热电阻入口；1
‑2‑
5、出气口。
具体实施方式
[0028]以下结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述。
[0029]实施例1
[0030]本实施例提供一种快速合成硫系玻璃粉体的设备，如图1所示，由研磨单元、液氮输本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快速合成硫系玻璃粉体的设备，其特征在于：所述快速合成硫系玻璃粉体的设备由研磨单元、液氮输送单元、保护气输送单元和支撑单元组成；其中，所述研磨单元包括研磨罐（1
‑
1）、盖子（1
‑
2）、密封圈（1
‑
3）、热电阻（1
‑
4）、搅拌棒（1
‑
5）和电机（1
‑
6）；所述盖子（1
‑
2）设在研磨罐（1
‑
1）顶部，密封圈（1
‑
3）设在盖子（1
‑
2）中心，热电阻（1
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4）穿过盖子（1
‑
2）插入到研磨罐（1
‑
1）内，搅拌棒（1
‑
5）穿过密封圈（1
‑
3），搅拌棒（1
‑
5）一端与电机（1
‑
6）相连，搅拌棒（1
‑
5）另一端插入到研磨罐（1
‑
1）内；所述液氮输送单元包括液氮罐（2
‑
1）、气泵（2
‑
2）、水油分离过滤器（2
‑
3）、控制器（2
‑
4）、导气管A（2
‑
5）、液氮导管（2
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6）；所述液氮导管（2
‑
6）的一端深入液氮罐（2
‑
1）底部，另一端穿过盖子（1
‑
2）插入到研磨罐（1
‑
1）内；控制器（2
‑
4）分别与气泵（2
‑
2）、热电阻（1
‑
4）电连接，水油分离过滤器（2
‑
3）一端通过导气管A（2
‑
5）与气泵（2
‑
2）相连，另一端通过导气管A（2
‑
5）与液氮罐（2
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1）相连；所述保护气输送单元包括气瓶（3
‑
1）、减压阀（3
‑
2）和导气管B（3
‑
3）；所述导气管B（3
‑
3）的一端通过减压阀（3
‑
2）与气瓶（3
‑
1）连接，导气管B（3
‑
3）的另一端穿过盖子（1
‑
2）插入到研磨罐（1
‑
1）内；所述支撑单元包括底座（4
‑
1）、底部支架（4
‑
2）和支撑杆（4
‑
3）；所述底部支架（4
‑
2）和支撑杆（4
‑
3）固定在底座（4
‑
1）上，研磨罐（1
‑
1）底部与底部支架（4
‑
2）固定连接，电机（1
‑
6）上端与支撑杆（4
‑
3）固定...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨志勇，任和，杨安平，祁思胜，张龙，
申请(专利权)人：杭州光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：