深海玻璃浮球的製備方法及其成型裝置與流程
2023-09-20 05:37:15 1
本發明涉及深海探測領域，尤其涉及深海浮力設備的製備方法及其成型裝置。
背景技術：
人類如果想要對海洋水下的環境參數進行長期、定點、連續同步觀測需要採用一套特殊的海洋調查工具——潛標系統。在水下布放潛標系統是獲取長期海洋環境資料、特別是水體內部環境參數垂直分部信息的最常用的技術手段。由於海洋環境的特殊性，收放一套深水潛標系統需要投入很大的人力、財力和物力。但由於在設計和投放過程中的失誤，以及海水的腐蝕、衝擊等諸多因素，導致整個潛標系統不能成功回收。這不僅是一筆巨大的科學價值的損失，也是一筆巨大的經濟損失(通常一套潛標系統成本價值上百萬)。一套潛標系統主要由幾部分組成：重塊、聲學釋放器、玻璃浮球、調查儀器、信標、纜繩和扣環等。在這幾部分當中玻璃浮球是整套系統中浮力的承擔者，是整個潛標系統能否回收的關鍵。為什麼選用玻璃浮球作為浮力提供裝置呢？這是因為它具有有以下幾個優於別的類型的浮力裝置原因：他們都是透明的、輕質的、經濟的、耐腐蝕、易處理、有足夠的強度、無汙染。因此在過去50多年中，全世界的海洋學家一直在深海監測潛標系統中選用玻璃浮球。
一般而言，玻璃浮球主要是為潛標系統提供浮力，具有三方面的功能。其第一個功能就是支持系統中的有效荷載。浮球提供淨浮力總和必須大於有效荷載，並且剩餘一定的淨浮力，才能保證系統不沉入水底，並在布放回收時使系統漂浮在海面。第二功能是為系統提供儲備浮力，使系統具有一定的抗損能力。才能保證系統在任一部位斷裂後，下面那一部分仍能使儀器正常工作，並保證釋放器釋放錨之後，這剩餘部分仍能返回海面。第三功能是使系統呈緊繃狀態，保持儀器良好的工作狀態。
技術實現要素：
針對現有技術存在的技術缺陷，本發明的旨在提供一種深海玻璃浮球的製備方法。該方法可以提供不同使用深度、不同直徑、厚度尺寸以及提供不同浮力的玻璃浮球。
為了達成上述目的，本發明提供了一種深海玻璃浮球的製備方法，包括以下步驟：a)選擇一種適合在深海環境中使用的玻璃成分，按照配方配料熔融成高溫玻璃液；b)將熔融玻璃液倒入預熱過的模具中，衝頭下壓軋製成玻璃浮球半球，並且迅速將軋製成型後的玻璃浮球的半球移入退火窯中進行退火處理；c)對成型的玻璃浮球半球進行後續加工、打磨，使之可以組合成為一個完整的產品。
一些實施例中，步驟a)中上述玻璃成分的重量百分比範圍為：二氧化矽：75～85％；氧化硼：8～15％；氧化鈉+氧化鉀：1～5％；氧化鋁1～4％；其它氧化鐵、氧化鎂等0～1％。
一些實施例中，步驟c)中對退火處理後的玻璃浮球進行後續加工，打磨，使之成為形狀規則的半球形，將兩個加工好的半球合併，打孔。
一些實施例中，使用時可沿半徑處用密封膠帶密封，然後抽真空，得到深海玻璃浮球。
一些實施例中，把熔融玻璃液軋製成深海玻璃浮球半球體。
本發明還提供一種深海玻璃浮球成型裝置，主要包括模具主體，蓋板，和衝頭，所述主體用於盛放玻璃溶液，所述蓋板可打開/閉合地連接至所述主體，並且所述衝頭設於所述主體的上方，用以衝入所述模具主體。
根據本發明的製備方法，可以根據海洋環境的不同要求確定成分和玻璃浮球的規格尺寸，製備出來的玻璃浮球可以滿足不同海洋深度以及環境的需求。而且整個生產過程簡捷，操作控制方便，生產效率高，適宜規模化工業生產。
附圖說明
通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特徵、目的和優點將會變得更明顯：
圖1示出了根據本發明的具體實施方式的深海玻璃浮球的製備方法的流程圖；
圖2-5示出了根據本發明的具體實施方式的深海玻璃浮球的成型裝置。
具體實施方式
為了更好的使本發明的技術方案清晰的表示出來，下面結合附圖對本發明作進一步說明。
圖1示出了本發明的具體實施方式的一種深海玻璃浮球的製備方法。步驟S101中，選擇一種適合在深海環境中使用的玻璃成分，按照配方配料熔融成高溫玻璃液。例如，上述玻璃成分的重量百分比範圍為：二氧化矽：75～85％；氧化硼：8～15％；氧化鈉+氧化鉀：1～5％；氧化鋁1～4％；其它氧化鐵、氧化鎂等0～1％。
步驟S102中，將熔融玻璃液倒入預熱過的模具中，衝頭下壓軋製成玻璃浮球半球，並且迅速將軋製成型後的玻璃浮球的半球移入退火窯中進行退火處理步驟。具體地，利用深海玻璃浮球成型裝置實現，其主要包括模具主體，蓋板，和衝頭，所述主體用於盛放玻璃溶液，所述蓋板可打開/閉合地連接至所述主體，並且所述衝頭設於所述主體的上方，用以衝入所述模具主體。
S103中，對成型的玻璃浮球半球進行後續加工、打磨，使之可以組合成為一個完整的產品。對退火處理後的玻璃浮球進行後續加工，打磨，使之成為形狀規則的半球形，將兩個加工好的半球合併，打孔。使用時可沿半徑處用密封膠帶密封，然後抽真空，得到深海玻璃浮球。或者，把熔融玻璃液軋製成深海玻璃浮球半球體。
現詳細描述利用本發明的深海玻璃浮球的製備方法的成型裝置。如圖2-5所示，成型裝置1包括模具主體2、蓋板3、衝頭4三個部分。玻璃液加入到模具主體2當中，衝頭4衝入加了蓋板3的模具主體2當中，將玻璃液軋製成玻璃浮球半球。20秒後衝頭抬起，蓋板打開，將玻璃浮球半球移入退火窯中進行退火處理。退火處理後的玻璃浮球進行後續加工打孔，打磨，使之成為形狀規則的半球形。使用時可沿半徑處用密封膠帶密封，然後抽真空，得到最終產品——深海玻璃浮球。
根據本發明的製備方法，可以根據海洋環境的不同要求確定成分和玻璃浮球的規格尺寸，製備出來的玻璃浮球可以滿足不同海洋深度以及環境的需求。而且整個生產過程簡捷，操作控制方便，生產效率高，適宜規模化工業生產。
以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明並不局限於上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的範圍內做出各種變形或修改，這並不影響本發明的實質內容。