玻璃液密度的測量方法和玻璃液密度的測量裝置與流程
2023-04-23 19:35:21
本公開涉及玻璃密度檢測領域，具體地，涉及一種玻璃液密度的測量方法和玻璃液密度的測量裝置。
背景技術：
：在日常玻璃生產過程中，通常把對成品玻璃密度檢測作為監控玻璃生產穩定性的一項指標，而較少考慮測試高溫玻璃液的密度，這是由於玻璃液在高溫下測試難度較大，需要專業工器具，且測試準確度不高，重複性低，對操作人員熟練程度和技術要求也較高。但是高溫玻璃液密度對玻璃窯爐選材、玻璃成型工藝參數的制定均具有一定的意義，以往需要時只是按照經驗進行估算，對於玻璃液密度與溫度的對應關係方面研究較少。技術實現要素：本公開的一個目的是提供一種玻璃液密度的測量方法，該測量方法操作簡單，測試結果準確可靠。本公開的另一個目的是提供一種玻璃液密度的測量裝置，該測量裝置能夠實現本公開提供的測量方法。為了實現上述目的，根據本公開的一個方面，提供一種玻璃液密度的測量方法，包括：S1步驟：將待測物體置於溫度為T1℃的空氣中，測量所述待測物體的懸空重量mg，其中，T1介於常溫範圍內；S2步驟：將所述待測物體完全浸入溫度為T1℃的水中，測量所述待測物體的第一浸入重量G1；S3步驟：將所述待測物體完全浸入溫度為T2℃的玻璃液中後，測量所述待測物體的第二浸入重量G2，其中，T2>T1；S4步驟：根據公式和得出所述玻璃液的密度ρ，其中，ρ1為水在T1℃時的密度，V為所述待測物體在T1℃時的體積，K為所述待測物體在T2℃時的線膨脹係數，g為重力加速度。可選地，所述S1步驟包括S11步驟和S12步驟，在所述S11步驟中，將所述待測物體置於溫度為T1℃的空氣中，使用第一測量裝置測量所述待測物體的所述懸空重量mg等於m3g，在所述S12步驟中，將所述待測物體置於溫度為T1℃的空氣中，使用第二測量裝置測量所述待測物體的所述懸空重量mg等於m4g，在所述S2步驟中，使用所述第一測量裝置測量所述待測物體的所述第一浸入重量G1，在所述S3步驟中，使用所述第二測量裝置測量所述待測物體的所述第二浸入重量G2，在所述S4步驟中，可選地，在所述S3步驟中，加熱所述玻璃液至所述T2℃後，再將所述待測物體完全浸入至所述玻璃液中，隨後測量所述待測物體的所述第二浸入重量G2。可選地，所述待測物體由鉑金材質製成。可選地，所述待測物體形成為端部具有系附孔的條形鉑金片，該條形鉑金片的質量介於20g-50g之間。根據本公開的另一目的，提供一種玻璃液密度的測量裝置，該測量裝置包括：第一測量裝置，用於分別測量待測物體在空氣中和水中的重量；第二測量裝置，用於分別測量所述待測物體在空氣中和玻璃液中的重量；盛放裝置，用於盛放所述玻璃液；加熱裝置，用於加熱所述盛放裝置的溫度，其中，所述第二測量裝置包括稱重部，以及連接在所述稱重部和所述待測物體之間的懸掛部，該懸掛部具有遠離所述待測物體的第一掛附點和靠近所述待測物體的第二掛附點，所述第一掛附點和所述第二掛附點可選擇地掛附於所述稱重部上。可選地，所述懸掛部為吊繩，該吊繩包括吊繩本體，設置於所述吊繩本體的一端的待測物體固定部，設置於所述吊繩本體的另一端的第一掛環和第二掛環，其中，所述第一掛環作為所述第一掛附點，所述第二掛環作為所述第二掛附點。可選地，所述吊繩本體為鉬絲。可選地，所述鉬絲的直徑不大於0.2mm。可選地，所述稱重部為分析天平，所述加熱裝置為可升降式加熱爐，所述盛放裝置為鉑銠合金坩堝。通過上述技術方案，本公開巧妙地利用阿基米德原理，首先通過分別測量待測物體在空氣中和水中的重量，獲取待測物體在常溫下的體積；隨後，通過分別測量待測物體在空氣中和玻璃液中的重量，利用上述獲取的待測物體在常溫下的已知體積，並考慮待測物體在T2℃下膨脹導致的體積變化，進而計算出在T2℃下的玻璃熔體的密度。因此，整個測量步驟操作簡單，測量結果準確可靠，能夠方便而準確地測量出高溫下的玻璃液密度，尤其可以適用於鈉鈣矽玻璃、蓋板玻璃(CoverGlass)、薄膜電晶體(TFT，全稱ThinFilmTransistor)、等離子顯示器(PDP，全稱PlasmaDisplayPanel)的高溫熔體的密度測試。本公開的其他特徵和優點將在隨後的具體實施方式部分予以詳細說明。附圖說明附圖是用來提供對本公開的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用於解釋本公開，但並不構成對本公開的限制。在附圖中：圖1是根據本公開的一示例性實施方式提供的玻璃液密度的測量裝置的結構示意圖，其中，第二測量裝置處於測量待測物體在空氣中的重量的狀態；圖2是根據本公開的一示例性實施方式提供的玻璃液密度的測量裝置的結構示意圖，其中，第二測量裝置處於測量待測物體在玻璃液中的重量的狀態。附圖標記說明10玻璃液11鉑銠合金坩堝12加熱裝置120加熱爐底座121加熱爐主體13待測物體14稱重部140吊繩掛鈎141平衡掛鈎142懸梁15懸掛部150吊繩本體151第一掛附點152第二掛附點具體實施方式以下結合附圖對本公開的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用於說明和解釋本公開，並不用於限制本公開。在本公開中，在未作相反說明的情況下，使用的方位詞如「上、下、左、右」通常是指相對與附圖的圖面方向而言的，「內、外」是指相應部件輪廓的內和外。如圖1和圖2所示，本公開提供一種玻璃液密度的測量方法和玻璃液密度的測量裝置。其中，為了實現本公開的目的，即實現對玻璃液密度的測量，本公開提供的玻璃液密度的測量方法可以包括：S1步驟：將待測物體置於溫度為T1℃的空氣中，測量待測物體的懸空重量mg，其中，T1介於常溫範圍內；S2步驟：將待測物體完全浸入溫度為T1℃的水中，測量待測物體的第一浸入重量G1；S3步驟：將待測物體完全浸入溫度為T2℃的玻璃液中後，測量待測物體的第二浸入重量G2，其中，T2>T1，例如，T2可以介於800℃至1800℃之間；S4步驟：根據公式和得出玻璃液的密度ρ，其中，ρ1為水在T1℃時的密度，V為待測物體在T1℃時的體積，K為待測物體在T2℃時的線膨脹係數，g為重力加速度。換言之，在上述S1步驟和S2步驟中，可以首先巧妙地利用阿基米德原理，根據公式計算待測物體在常溫下的體積。然後，在上述S3步驟和S4步驟中，再次利用阿基米德原理，根據公式計算出玻璃液在T2℃下的熔體密度。因此，整個測量步驟操作簡單，且由於考慮待測物體在T2℃下膨脹導致的體積變化，因而能夠保證測量結果準確可靠，從而能方便而準確地測量出高溫下的玻璃液密度，尤其可以適用於鈉鈣矽玻璃、蓋板玻璃(CoverGlass)、薄膜電晶體(TFT，全稱ThinFilmTransistor)、等離子顯示器(PDP，全稱PlasmaDisplayPanel)的高溫熔體的密度測試。需要說明的是，能夠實現上述公開構思的實施方式有多種，例如，待測物體的懸空重量的測量方法、待測物體完全浸入水中的第一浸入重量的測量方法、待測物體完全浸入玻璃液中的第二浸入重量的測量方法等等，為了方便說明本公開，在此只重點介紹其中的優選實施方式，該優選實施方式只用於說明本公開，並不用於限制本公開。由於鉑金具有耐高溫的特性，為保證待測物體浸入到高溫的玻璃液中不被熔化，待測物體由鉑金材質製成。這樣，可以保證上述S3步驟中測量的第二浸入重量G2準確可靠。其中，待測物體還可以由其它耐高溫的材質製成，對此本公開不作限制。進一步地，為使待測物體的重量的測量方便而準確，該待測物體形成為端部具有系附孔的條形鉑金片。具體地，該系附孔可以供下述的吊繩本體150的一端的待測物體固定部系附。當通過下文介紹的分析天平和吊繩測量待測物體的重量時，可以通過調整設置在分析天平上架設的懸梁142上的平衡掛鈎141的數量和位置，使得吊繩和條形鉑金片的重心在分析天平的稱重中心上，保證稱重準確；同時條形鉑金片上的系附孔也便於供吊繩系附。更進一步地，該條形鉑金片的質量介於20g-50g之間。這樣，該條形鉑金片不僅能順利地克服玻璃液的阻力而全部浸入至玻璃液中，還可以防止掛鈎、吊繩和條形鉑金片的重量超出分析天平的量程而無法準確測量；此外也可以防止因條形鉑金片的質量過小，造成測量誤差較大，保證測量的準確可靠。為保證可靠的測量精度，S1步驟包括S11步驟和S12步驟，在S11步驟中，將待測物體置於溫度為T1℃的空氣中，使用第一測量裝置測量待測物體的懸空重量mg等於m3g，在S12步驟中，將待測物體置於溫度為T1℃的空氣中，使用第二測量裝置測量待測物體的懸空重量mg等於m4g，在S2步驟中，使用第一測量裝置測量待測物體的第一浸入重量G1，在S3步驟中，使用第二測量裝置測量待測物體的第二浸入重量G2，在S4步驟中，換言之，利用第一測量裝置分別測量待測物體在空氣中和水中的重量，以計算出待測物體在常溫下的體積；且利用第二測量裝置分別測量待測物體在空氣中和玻璃液中的重量，以根據已經計算出的待測物體在常溫下的體積，計算出玻璃液在T2℃的密度。這樣，可以先後操作第一測量裝置和第二測量裝置，以分成兩組測重，以執行上述的S11步驟、S2步驟、S12步驟和S3步驟，提高測量效率。另外，兩組測重裝置還更利於重複進行上述S11步驟、S2步驟、S12步驟和S3步驟，減少測量誤差，提高測量精度。為方便對高溫下的玻璃液的熔體密度進行測量，在S3步驟中，加熱玻璃液至T2℃後，再將待測物體完全浸入至玻璃液中，隨後測量待測物體的第二浸入重量G2。上述介紹了玻璃液密度的測量方法，下面將對如何實現該玻璃液密度的測量方法的測量裝置進行介紹。為了方便執行上述S11步驟和上述S2步驟，該測量裝置可以包括用於分別測量待測物體13在空氣中和水中的重量的第一測量裝置。具體地，第一測量裝置可以為分析天平。例如，在一種可選的實施方式中，該測量裝置還可以包括燒杯、溫度計和吊繩。在進行測量時，首先利用吊繩將待測物體懸掛於分析天平上，然後測出待測物體在空氣中的懸空重量m3g。隨後將裝有水的燒杯移動至吊繩的正下方，調整吊繩的長度，使得待測物體完全浸入至水中，此時用溫度計檢測燒杯中的水溫是否處於常溫範圍內。如果是，則可以直接讀取待測物體的第二浸入重量G2；如果否，則需要先調整水溫至常溫範圍內，然後再讀取分析天平測出的懸空重量。最後，根據公式即可計算出待測物體在常溫下的體積。為了方便執行上述S12步驟和上述S3步驟，該測量裝置還可以包括分別測量待測物體13在空氣中和玻璃液10中的重量的第二測量裝置。其中，第二測量裝置包括稱重部14，以及連接在稱重部14和待測物體13之間的懸掛部15。為方便調整待測物體的高度，該懸掛部15具有遠離待測物體13的第一掛附點151和靠近待測物體13的第二掛附點152，第一掛附點151和第二掛附點152可選擇地掛附於稱重部14上。在本公開的一示例性的實施方式中，如圖1和圖2所示，為更方便地調整待測物體的高度，懸掛部15為吊繩，該吊繩包括吊繩本體150，設置於吊繩本體150的一端的待測物體固定部，設置於吊繩本體的另一端的第一掛環和第二掛環，其中，第一掛環作為第一掛附點，第二掛環作為第二掛附點。更進一步地，由於鉬絲具有耐高溫、質輕、抗拉強度大、柔韌性好、易變形等優點，為保證測量結果的精準可靠，減少測量誤差，且保證吊繩能夠承受高溫環境，吊繩本體150為鉬絲。進一步地，鉬絲的直徑不大於0.2mm。其中，如圖1和圖2所示，稱重部14可以包括分析天平，架設於分析天平上的懸梁142，懸掛在該懸梁142的一端上的平衡掛鈎141，懸掛在該懸梁142的另一端上的吊繩掛鈎140。當測量上述條形鉑金片的重量時，可以將吊繩的一端系附於該條形鉑金片的系附孔中，然後將吊繩懸掛在吊繩掛鈎140上。最後，通過調整懸掛於懸梁142上平衡掛鈎141的個數和位置，來保證吊繩和條形鉑金片重心剛好位於分析天平的稱重中心上，隨後即可讀取分析天平測出的條形鉑金片的重量。當然稱重部還可以為其他的能夠測出待測物體重量的測量裝置，本公開對此不作限制。為了方便執行上述S3步驟，該測量裝置包括盛放裝置，用於盛放玻璃液10，以及加熱裝置，用於加熱盛放裝置的溫度。其中，為保證盛放裝置能夠承受高溫環境，盛放裝置為鉑銠合金坩堝11。例如，該鉑銠合金坩堝11可以為由含質量10％銠的鉑銠合金製成，以保證足夠可靠的結構強度，且可承受高溫環境。其中，為方便調節加熱裝置的高度，加熱裝置12為可升降式加熱爐。該可升降式加熱爐可以包括加熱爐底座120，相對於該加熱爐底座120高度可調的加熱爐主體121。例如，該加熱爐主體121可以由馬達驅動進行升降運動。在一種可選的實施方式中，為方便精準控制爐體的溫度和玻璃液的溫度，該加熱裝置可以為柱式高溫爐，即，本領域技術人員可以理解的是，該柱式高溫爐為用於測量玻璃粘度的高溫粘度儀中的加熱部件，柱式高溫爐為本領域技術人員所熟知的結構，本公開對此不作贅述。這樣，在執行上述S12步驟和上述S3步驟時，首先將一定量的玻璃放置於鉑銠合金坩堝中，隨後將該鉑銠合金坩堝放於柱式高溫爐的底座上，用馬達驅動該底座上升後，設定柱式高溫爐的升溫曲線，並啟動升溫程序加熱玻璃直至玻璃處於熔融狀態。當柱式高溫爐內的玻璃液溫度調整到上述T2℃後，穩定15分鐘，將吊繩本體150上的第二掛附點152懸掛在吊繩掛鈎140上，分析天平去皮後將待測物體系在吊繩本體150的待測物體固定部上，即可以得出待測物體的懸空重量m4g。隨後將吊繩本體150上的第二掛附點152從分析天平的吊繩掛鈎140上取下，並將吊繩本體150上第一掛附點151懸掛在吊繩掛鈎140上。此時保持待測物體仍然吸附在吊繩本體150上，並將待測物體從柱式高溫爐上端的爐口處慢慢放入至鉑銠合金坩堝中，直至待測物體全部浸入熔融的玻璃液中，且保持吊繩本體150呈直線狀態，當穩定10分鐘後，既可以得出待測物體的第二浸入重量G2。然後根據上述公式：結合上述測得待測物體在常溫下的體積，並參照待測物體的溫度膨脹係數對照表，即可以計算出玻璃液在高溫下的熔體密度。例如，當待測物體為鉑金材質製成時，可以參照如下的鉑金溫度膨脹係數對照表查詢各個溫度下的鉑金的線膨脹係數。鉑金溫度膨脹係數對照表下面將給出根據本公開提供的玻璃液密度的測量方法測出玻璃液的熔體密度的兩個實施例。實施例1將260g的高硼無鹼TFT玻璃放置於鉑銠合金坩堝中，鉑銠合金坩堝底部直徑57mm，開口直徑73mm，高度60mm。將鉑銠合金坩堝放於柱式高溫爐的底座上，用馬達驅動該底座上升後，設定柱式高溫爐的目標溫度1500℃，並啟動升溫程序。當柱式高溫爐溫度達到目標溫度並穩定15分鐘後，將吊繩本體150上的第二掛附點152懸掛在吊繩掛鈎140上，分析天平去皮後將條形鉑金片懸掛於吊繩本體150上，得出懸空重量m4g。將吊繩本體150上的第二掛附點152從分析天平的吊繩掛鈎140上取下，並將吊繩本體150上第一掛附點151懸掛在吊繩掛鈎140上。此時保持待測物體仍然吸附在吊繩本體150上，並將待測物體從柱式高溫爐上端的爐口處慢慢放入至鉑銠合金坩堝中，直至待測物體全部浸入熔融的玻璃液中，且保持吊繩本體150呈直線狀態，當穩定10分鐘後，既可以得出待測物體的第二浸入重量G2。根據公式：得到預定溫度下玻璃高溫密度值ρ。其中，K為根據鉑金溫度膨脹係數對照表所列溫度範圍對應的線膨脹係數；(1+K)3為體積膨脹係數。對該玻璃液多次實驗數據記錄如下表所示：由此可得該玻璃液在1500℃時對應的密度。實施例2將280g的PDP玻璃放置於鉑銠合金坩堝中，鉑銠合金坩堝底部直徑57mm，開口直徑73mm，高度60mm。將鉑銠合金坩堝放於柱式高溫爐的底座上，用馬達驅動該底座上升後，設定柱式高溫爐的目標溫度1350℃，並啟動升溫程序。當柱式高溫爐溫度達到目標溫度並穩定15分鐘後，將吊繩本體150上的第二掛附點152懸掛在吊繩掛鈎140上，分析天平去皮後將條形鉑金片懸掛於吊繩本體150上，得出懸空重量m4g。將吊繩本體150上的第二掛附點152從分析天平的吊繩掛鈎140上取下，並將吊繩本體150上第一掛附點151懸掛在吊繩掛鈎140上。此時保持待測物體仍然吸附在吊繩本體150上，並將待測物體從柱式高溫爐上端的爐口處慢慢放入至鉑銠合金坩堝中，直至待測物體全部浸入熔融的玻璃液中，且保持吊繩本體150呈直線狀態，當穩定10分鐘後，既可以得出待測物體的第二浸入重量G2。根據公式：得到預定溫度下玻璃高溫密度值ρ。其中，K為根據鉑金溫度膨脹係數對照表所列溫度範圍對應的線膨脹係數；(1+K)3為體積膨脹係數。對該玻璃液多次實驗數據記錄如下表所示：123平均值m4(g)30.256730.256730.256830.2567G2/g(g)26.685626.684626.685426.6852ρ(g/cm3)2.53212.53282.53232.5324由此可得該玻璃液在1350℃時對應的密度。同理，用上述方法可以測得熔融玻璃在不同溫度下的玻璃液密度，並可以根據實驗結果繪製溫度密度對應曲線等進行各項分析，對實際生產具有指導意義。可見，本公開提供的玻璃液密度的測量方法的測試原理簡單明了，試驗步驟操作易行，測試結構可靠精準，尤其可以適用於鈉鈣矽玻璃、蓋板玻璃(CoverGlass)、薄膜電晶體(TFT，全稱ThinFilmTransistor)、等離子顯示器(PDP，全稱PlasmaDisplayPanel)的高溫熔體的密度測試。以上結合附圖詳細描述了本公開的優選實施方式，但是，本公開並不限於上述實施方式中的具體細節，在本公開的技術構思範圍內，可以對本公開的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬於本公開的保護範圍。另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術特徵，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重複，本公開對各種可能的組合方式不再另行說明。此外，本公開的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本公開的思想，其同樣應當視為本公開所公開的內容。當前第1頁1 2 3