[发明专利]硫系玻璃球坯的制备装置及使用方法

权利要求书

1.一种硫系玻璃球坯的制备装置，包括装料系统、加热炉(2)、球坯收集系统和固定支架，其特征在于：所述装料系统包括石英坩埚(1.1)、抽气阀(1.2)、进气阀(1.3)、入料塞(1.4)、出料塞(1.5)、气压表(1.6)和气体流量计(1.7)；

所述的石英坩埚(1.1)上部设有抽气口(1.1.1)、入料口(1.1.2)、进气口(1.1.3)和气压表接口(1.1.4)，底部设有出料口(1.1.5)；

所述的球坯收集系统包括磁力搅拌器(3.1)、磁子(3.2)、容器(3.3)和硅油(3.4)；

所述的装料系统嵌于加热炉(2)内，球坯收集系统位于装料系统正下方，装料系统和加热炉(2)固定在固定支架上；

其中，在将所述加热炉(2)升温至硫系玻璃融化温度以上之前，将所述石英坩埚(1.1)中的气压配置为小于环境大气压5～10kPa；

在打开所述出料塞(1.5)之后，打开所述进气阀(1.3)，保护气体通过所述进气口(1.1.3)进入所述石英坩埚(1.1)，所述石英坩埚(1.1)内的气压逐渐增大，由于所述石英坩埚(1.1)内气压与所述环境大气压的气压差逐渐减小，所述气压差不足以支持融化的所述硫系玻璃，所述硫系玻璃的熔液逐滴从所述出料口(1.1.5)滴落，

通过调节所述气体流量计(1.7)控制所述石英坩埚(1.1)内的气压，使所述硫系玻璃的熔液接连从所述出料口(1.1.5)滴落至所述硅油(3.4)中。

2.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于：所述的石英坩埚(1.1)中部呈上宽下窄形状，其过渡段呈漏斗状。

3.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于：所述的加热炉(2)为中空炉，其内部呈上宽下窄形状，其内径大于石英坩埚(1.1)外径。

4.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于：所述的石英坩埚(1.1)与加热炉(2)为竖直放置，且中心同轴。

5.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于：所述的抽气口(1.1.1)与抽气阀(1.2)一端相连，抽气阀(1.2)另一端用于抽气。

6.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于：所述的进气口(1.1.3)与进气阀(1.3)一端相连，进气阀(1.3)另一端与气体流量计(1.7)一端相连，气体流量计(1.7)另一端用于通入保护气体；所述的气压表接口(1.1.4)连接气压表(1.6)。

7.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于：所述的入料口(1.1.2)通过入料塞(1.4)密封；所述的出料口(1.1.5)通过出料塞(1.5)密封。

8.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于：所述的固定支架包括底座(4.1)、支撑杆(4.2)、炉体固定夹(4.3)和石英坩埚固定夹(4.4)，加热炉(2)和装料系统分别通过炉体固定夹(4.3)和石英坩埚固定夹(4.4)固定在固定支架上。

9.根据权利要求8所述的制备装置，其特征在于：所述的支撑杆(4.2)垂直固定在底座(4.1)上，炉体固定夹(4.3)和石英坩埚固定夹(4.4)垂直于支撑杆(4.2)；所述的炉体固定夹(4.3)一端与支撑杆(4.2)相连，另一端将加热炉(2)固定；所述的石英坩埚固定夹(4.4)一端与支撑杆(4.2)相连，另一端将石英坩埚(1.1)固定。

10.一种根据权利要求1所述的硫系玻璃球坯的制备装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将出料口(1.1.5)用出料塞(1.5)密封，再将硫系玻璃块体材料通过入料口(1.1.2)放入石英坩埚(1.1)内，然后用入料塞(1.4)将入料口(1.1.2)密封；

2)关闭进气阀(1.3)，打开抽气阀(1.2)，对石英坩埚(1.1)抽气，观察气压表(1.6)的示数，使得石英坩埚(1.1)中的气压至少小于环境大气压10kPa，然后关闭抽气阀(1.2)，再打开进气阀(1.3)和气体流量计(1.7)，通入保护气体对石英坩埚(1.1)充气，使得其中的气压为环境大气压；如此反复3次，使石英坩埚(1.1)内处于保护气体环境；

3)再次关闭进气阀(1.3)，打开抽气阀(1.2)，对石英坩埚(1.1)抽气，观察气压表(1.6)的示数，使得石英坩埚(1.1)中的气压小于环境大气压5～10kPa，然后关闭抽气阀(1.2)；

4)将加热炉(2)升温至硫系玻璃融化温度以上，保温直至石英坩埚(1.1)内硫系玻璃块体完全熔化，然后继续保温30分钟以上；

5)打开磁力搅拌器(3.1)对容器(3.3)中的硅油(3.4)加热至硫系玻璃的玻璃化转变温度以下10～40℃，同时使容器(3.3)中的磁子(3.2)旋转带动硅油(3.4)进行搅拌；

6)打开出料塞(1.5)；

7)打开进气阀(1.3)，保护气体通过进气口(1.1.3)进入石英坩埚(1.1)，所述石英坩埚(1.1)内的气压逐渐增大，由于所述石英坩埚(1.1)内气压与所述环境大气压的气压差逐渐减小，所述气压差不足以支持融化的所述硫系玻璃，所述硫系玻璃熔液逐滴从出料口滴落；硫系玻璃液滴在空气中冷却形成玻璃球，掉落至硅油(3.4)中；

8)调节气体流量计(1.7)控制石英坩埚(1.1)内的气压，使硫系玻璃熔液接连从出料口(1.1.5)滴落至硅油(3.4)中，此过程伴随着磁子(3.2)的搅拌；

9)待石英坩埚(1.1)中硫系玻璃熔液全部滴落，关闭进气阀(1.3)，关闭加热炉(2)；

10)关闭磁力搅拌器(3.1)，使硅油(3.4)中的硫系玻璃球随硅油一起自然冷却；

11)待硅油(3.4)温度降至室温后，取出硫系玻璃球，用硅油清洗剂清洗干净，即得硫系玻璃球坯。