用于制備玻璃制品的設(shè)備和方法
【專(zhuān)利摘要】用于制備玻璃制品的方法包括使熔融玻璃流入導(dǎo)管(132,136)的入口中的步驟，其中進(jìn)入入口的熔融玻璃包括具有在比在導(dǎo)管中行進(jìn)的第二量(184)低的標(biāo)高處在導(dǎo)管中行進(jìn)的第一量(182)的流動(dòng)剖面。該方法還包括扭曲導(dǎo)管內(nèi)的流動(dòng)剖面使得第一量在比第二量高的標(biāo)高處在導(dǎo)管中行進(jìn)。在另外的示例中，用于制備玻璃制品的設(shè)備包括螺旋葉片(170)，螺旋葉片(170)不可旋轉(zhuǎn)地固定在導(dǎo)管(132,136)中且被構(gòu)造成扭曲在導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)的熔融玻璃的流動(dòng)剖面(180)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于制備玻璃制品的設(shè)備和方法
[0001]背景[0002]本申請(qǐng)根據(jù)35USC§ 119要求2011年4月29日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)序列號(hào)61/480, 428的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容構(gòu)成本發(fā)明的依據(jù)且以引用方式并入本文。
[0003]背景
[0004]本公開(kāi)總體上涉及用于制備玻璃制品的方法和設(shè)備，并且更具體地涉及用于在導(dǎo)管內(nèi)再定向玻璃流的設(shè)備和包括在導(dǎo)管內(nèi)再定向熔融玻璃的流動(dòng)剖面的步驟的制備玻璃制品的方法。
[0005]領(lǐng)域
[0006]玻璃制造系統(tǒng)通常用來(lái)形成諸如可在液晶顯示器(IXD)中使用的平板玻璃的各種玻璃制品。例如，已知將熔融玻璃流到溢流槽、成形容器、槽子磚或其它成形結(jié)構(gòu)，其中玻璃帶通過(guò)諸如熔合下拉法的下拉法形成。然后可接著將玻璃帶分成薄板，例如以提供LCD平板玻璃。
[0007]對(duì)于板玻璃應(yīng)用特別是對(duì)于LCD面板應(yīng)用的玻璃質(zhì)量屬性要求正變得越來(lái)越嚴(yán)格。存在兩種彼此相關(guān)的屬性，兩者均與攪拌室中的玻璃攪拌過(guò)程相關(guān)聯(lián):成品玻璃表面的平整度缺陷(稱(chēng)為“不均”或“條紋”)以及由攪拌器葉片和攪拌室壁的侵蝕形成的貴金屬顆粒夾雜物。玻璃表面波紋(條紋)是在輸送之前玻璃的同質(zhì)性不足或玻璃混合不充分在成品中自我表現(xiàn)的一種常見(jiàn)方式。所產(chǎn)生的面板的厚度變化轉(zhuǎn)變?yōu)橐壕чg隙變化，這可能導(dǎo)致IXD的工作故障。貴金屬夾雜物在玻璃面板的本體中造成不連續(xù)，從而在IXD成品中造成“黑斑”缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]攪拌系統(tǒng)的作用是減少作為熔融過(guò)程的人工痕跡的玻璃中的化學(xué)變化:配合料熔融、來(lái)自罐耐火(tank refractory)的分解產(chǎn)物等。玻璃的最佳攪拌是在玻璃均化和材料侵蝕這兩種現(xiàn)象之間的平衡結(jié)果，兩者均通過(guò)增加攪拌棒的葉片和攪拌室壁之間的剪切力來(lái)增強(qiáng)，前者是有利的，后者對(duì)成品玻璃質(zhì)量是不利的。本發(fā)明的發(fā)明人已找到在不增加攪拌棒速度的情況下改善玻璃均化的解決方案。數(shù)值和油模擬(Numerical and oil modeling)結(jié)果表明，從澄清池到攪拌室連接管的底部進(jìn)入攪拌室的玻璃被攪拌器攪拌的最少。該位置還對(duì)應(yīng)于具有最大不均勻度的玻璃一“渣層”。因此，可通過(guò)將最不均勻的進(jìn)料玻璃再定向至由改善的攪拌器中的混合表征的位置來(lái)改善離開(kāi)攪拌室的玻璃的整體均勻性。
[0009]通過(guò)再定向玻璃流的限定區(qū)段并將其導(dǎo)向至攪拌室中將有效混合玻璃流的位置，將改善玻璃產(chǎn)品的條紋質(zhì)量。相應(yīng)地，可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)目標(biāo):1.減少條紋以滿(mǎn)足對(duì)于玻璃表面平整度的更嚴(yán)格的客戶(hù)要求；以及2.作為攪拌室中更有效均化的有益效果，攪拌速度潛在減小，從而導(dǎo)致在攪拌室中形成的鉬粒子數(shù)的減小。
[0010]根據(jù)一個(gè)方面，提供了一種包括以下步驟的制備玻璃制品的方法:
[0011](I)使配合料在玻璃熔窯中熔融以制備熔融玻璃；
[0012](II)將熔融玻璃傳送到澄清室中；[0013](III)從澄清室中的熔融玻璃去除氣泡；
[0014](IV)將熔融玻璃從澄清室傳送通過(guò)在澄清室和攪拌室之間提供流體連通的導(dǎo)管的入口，其中進(jìn)入入口的熔融玻璃包括具有在比在導(dǎo)管中行進(jìn)的第二量低的標(biāo)高處在導(dǎo)管中行進(jìn)的第一量的流動(dòng)剖面；
[0015](V)扭曲導(dǎo)管內(nèi)的流動(dòng)剖面使得第一量在比第二量高的標(biāo)高處在導(dǎo)管中行進(jìn)；
[0016](VI)將熔融玻璃從導(dǎo)管的出口傳送到攪拌室中；
[0017](VII)在攪拌室中攪拌熔融玻璃；以及
[0018](VIII)將來(lái)自攪拌室的所述量的熔融玻璃傳送到成形容器以使玻璃制品成形。
[0019]根據(jù)第二方面，提供了根據(jù)方面I的方法，其中成形容器包括溢流槽，并且玻璃制品包括通過(guò)熔合下拉法形成的玻璃板。
[0020]根據(jù)第三方面，提供了根據(jù)方面I或方面2的方法，其中步驟(V)包括利用定位在導(dǎo)管內(nèi)的裝置扭曲流動(dòng)剖面。
[0021]根據(jù)第四方面，提供了根據(jù)方面1-3中的任一個(gè)的方法，其中步驟(V)包括利用螺旋葉片扭曲流動(dòng)剖面。
[0022]根據(jù)第五方面，提供了方面4的方法，其中螺旋葉片在步驟(V)期間扭曲流動(dòng)剖面的同時(shí)相對(duì)于導(dǎo)管保持不可旋轉(zhuǎn)地固定。
[0023]根據(jù)第六方面，提供了一種包括以下步驟的制備玻璃制品的方法:
[0024](I)使配合料在玻璃熔窯 中熔融以制備熔融玻璃；
[0025](II)將熔融玻璃傳送通過(guò)在玻璃熔窯和澄清室之間提供流體連通的導(dǎo)管的入口，其中進(jìn)入入口的熔融玻璃包括具有在比在導(dǎo)管中行進(jìn)的第二量低的標(biāo)高處在導(dǎo)管中行進(jìn)的第一量的流動(dòng)剖面；
[0026](III)扭曲導(dǎo)管內(nèi)的流動(dòng)剖面使得第一量在比第二量高的標(biāo)高處在導(dǎo)管中行進(jìn)；
[0027](IV)將熔融玻璃從導(dǎo)管的出口傳送到澄清室中；
[0028](V)從澄清室中的熔融玻璃去除氣泡；
[0029](VI)將熔融玻璃從澄清室傳送到攪拌室；
[0030](VII)在攪拌室中攪拌熔融玻璃；以及
[0031](VIII)將來(lái)自攪拌室的所述量的熔融玻璃傳送到成形容器以使玻璃制品成形。
[0032]根據(jù)第七方面，提供了根據(jù)方面6的方法，其中成形容器包括溢流槽，并且玻璃制品包括通過(guò)熔合下拉法形成的玻璃板。
[0033]根據(jù)第八方面，提供了根據(jù)方面6或方面7的方法，其中步驟(III)包括利用定位在導(dǎo)管內(nèi)的裝置扭曲流動(dòng)剖面。
[0034]根據(jù)第九方面，提供了根據(jù)方面6-8中的任一個(gè)的方法，其中步驟(III)包括利用螺旋葉片扭曲流動(dòng)剖面。
[0035]根據(jù)第十方面，提供了方面9的方法，其中螺旋葉片在步驟(III)期間扭曲流動(dòng)剖面的同時(shí)相對(duì)于導(dǎo)管保持不可旋轉(zhuǎn)地固定。
[0036]根據(jù)第十一方面，提供了一種用于制備玻璃制品的設(shè)備，該設(shè)備包括:
[0037]玻璃熔窯，其被構(gòu)造成將配合料熔融成熔融玻璃；
[0038]澄清室，其定位在玻璃熔窯的下游，其中澄清室被構(gòu)造成接收來(lái)自玻璃熔窯的熔融玻璃；[0039]攪拌室，其定位在澄清室的下游；
[0040]導(dǎo)管，其被構(gòu)造成為熔融玻璃從澄清室流到攪拌室提供通道；
[0041]螺旋葉片，其不可旋轉(zhuǎn)地固定在導(dǎo)管中且被構(gòu)造成扭曲導(dǎo)管內(nèi)的熔融玻璃的流動(dòng)剖面；以及
[0042]成形容器，其定位在攪拌室的下游,其中成形容器被構(gòu)造成接收來(lái)自攪拌室的熔融玻璃并使玻璃制品成形。
[0043]根據(jù)第十二方面，提供了根據(jù)方面11的設(shè)備，其中成形容器包括構(gòu)造成從熔融玻璃熔合下拉玻璃制品的溢流槽。
[0044]根據(jù)第十三方面，提供了根據(jù)方面11或方面12的設(shè)備，其中螺旋葉片包括上游端和下游端，其中葉片在上游端和下游端之間被扭曲通過(guò)在從約90°至約270°的范圍內(nèi)的角度；
[0045]根據(jù)第十四方面，提供了方面11-13中任一個(gè)的設(shè)備，其中螺旋葉片還包括上游邊緣，該上游邊緣定位成相對(duì)于垂直于導(dǎo)管的軸向流動(dòng)方向的水平軸線(xiàn)成從約30°至約60°的傾角。
[0046]根據(jù)第十五方面，提供了一種用于制備玻璃制品的設(shè)備，該設(shè)備包括:
[0047]玻璃熔窯，其被構(gòu)造成將配合料熔融成熔融玻璃；
[0048]澄清室，其定位在玻璃熔窯的下游；
[0049]導(dǎo)管，其被構(gòu)造成為熔融玻璃從玻璃熔窯流到澄清室提供通道；
[0050]螺旋葉片，其不可旋轉(zhuǎn)地固定在導(dǎo)管中且被構(gòu)造成扭曲導(dǎo)管內(nèi)的熔融玻璃的流動(dòng)剖面；
[0051]攪拌室，其定位在玻璃熔窯的下游，其中攪拌室被構(gòu)造成接收來(lái)自澄清室的熔融玻璃；以及
[0052]成形容器，其定位在攪拌室的下游,其中成形容器被構(gòu)造成接收來(lái)自攪拌室的熔融玻璃并使玻璃制品成形。
[0053]根據(jù)第十六方面，提供了方面15的設(shè)備，其中成形容器包括構(gòu)造成從熔融玻璃熔合下拉玻璃制品的溢流槽。
[0054]根據(jù)第十七方面，提供了根據(jù)方面15或方面16的設(shè)備，其中螺旋葉片包括上游端和下游端，其中葉片在上游端和下游端之間被扭曲通過(guò)在從約90°至約270°的范圍內(nèi)的角度；
[0055]根據(jù)第十八方面，提供了方面17的設(shè)備，其中所述角度為約180°。
[0056]根據(jù)第十九方面，提供了方面15-18中任一個(gè)的設(shè)備，其中螺旋葉片還包括上游邊緣，該上游邊緣定位成相對(duì)于垂直于導(dǎo)管的軸向流動(dòng)方向的水平軸線(xiàn)成從約30°至約60°的傾角。
[0057]根據(jù)第二十方面，提供了方面19的設(shè)備，其中相對(duì)于水平軸線(xiàn)的傾角為約45°?！緦?zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0058]當(dāng)參考附圖閱讀下面的詳細(xì)描述時(shí)，本發(fā)明的上述和其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解，在附圖中:
[0059]圖1是用于制備玻璃制品的示例性設(shè)備的示意圖；[0060]圖2是示出設(shè)備的部分的沿圖1的線(xiàn)2-2的設(shè)備的示意圖；
[0061]圖3是圖1的設(shè)備的放大部分；
[0062]圖4是不可旋轉(zhuǎn)地固定在導(dǎo)管中的示例性螺旋葉片的放大視圖；
[0063]圖5是示出螺旋葉片的上游邊緣的沿圖4的線(xiàn)5-5的導(dǎo)管的剖視圖；
[0064]圖6是示出螺旋葉片的下游邊緣的沿圖4的線(xiàn)6-6的導(dǎo)管的剖視圖；
[0065]圖7是圖4的螺旋葉片的上游右上透視圖；
[0066]圖8是計(jì)算機(jī)模型的示意圖，展示了當(dāng)安裝螺旋葉片時(shí)熔融玻璃的流動(dòng)剖面的再定向使得上游邊緣沿導(dǎo)管的水平軸線(xiàn)定向；
[0067]圖9是計(jì)算機(jī)模型的示意圖，展示了當(dāng)安裝螺旋葉片時(shí)熔融玻璃的流動(dòng)剖面的再定向使得上游邊緣定位成相對(duì)于導(dǎo)管的水平軸線(xiàn)成45°的角度；以及
[0068]圖10是用于制備玻璃制品的另一個(gè)示例性設(shè)備的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0069]下面將參照附圖更全面地描述本發(fā)明，在附圖中示出了要求保護(hù)的本發(fā)明的示例性實(shí)施例。在任何可能的情況下，在所有附圖中使用相同的附圖標(biāo)記來(lái)表示相同或類(lèi)似的部件。然而，要求保護(hù)的本發(fā)明可以多種不同形式具體化，并且不應(yīng)理解為限制本文闡述的實(shí)施例。提供這些示例性實(shí)施例使得對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)本公開(kāi)是徹底的和完全的，并且充分表現(xiàn)要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍。
[0070]圖1示出用于熔合拉制玻璃帶104以便后續(xù)加工成玻璃板的熔合拉制設(shè)備102的示意圖。熔合拉制設(shè)備102可包括 玻璃熔窯106，玻璃熔窯106被構(gòu)造成從儲(chǔ)倉(cāng)110接收配合料108并且將配合料108熔融成熔融玻璃124。配合料108可通過(guò)由馬達(dá)114提供動(dòng)力的配合料輸送裝置112引入?？蛇x的控制器116可被構(gòu)造成啟動(dòng)馬達(dá)114以將所需量的配合料108引入玻璃熔窯106，如由箭頭118所示。探頭120可用來(lái)測(cè)量熔融玻璃124在立管126內(nèi)的料位122并且借助于通信線(xiàn)路128將測(cè)量的信息通信至控制器116。
[0071]熔合拉制設(shè)備102還可包括定位在玻璃熔窯106的下游的澄清室130，例如澄清管。澄清室130被構(gòu)造成從玻璃熔窯106接收熔融玻璃124。例如，在一個(gè)示例中，熔合拉制設(shè)備102包括第一導(dǎo)管132，第一導(dǎo)管132被構(gòu)造成為熔融玻璃124從玻璃熔窯106流到澄清室130提供通道。
[0072]熔合拉制設(shè)備102還可包括定位在澄清室130下游的攪拌室134。攪拌室134被構(gòu)造成從澄清室130接收熔融玻璃124。例如，熔合拉制設(shè)備102可包括第二導(dǎo)管136，第二導(dǎo)管136被構(gòu)造成為熔融玻璃124從澄清室130流到攪拌室134提供通道。在一個(gè)示例中，攪拌室134可包括安裝到可旋轉(zhuǎn)軸140的多個(gè)混合元件138，以用于如由旋轉(zhuǎn)箭頭142所示繞可旋轉(zhuǎn)軸140的軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)。
[0073]如圖所示，成形容器152可定位在攪拌室134的下游，其中成形容器152被構(gòu)造成從攪拌室134接收熔融玻璃124并使玻璃制品成形。例如，熔合拉制設(shè)備102可包括定位在攪拌室134下游的輸送容器144，例如碗。輸送容器144可被構(gòu)造成從攪拌室134接收熔融玻璃124。例如，熔合拉制設(shè)備102可包括第三導(dǎo)管146，第三導(dǎo)管146被構(gòu)造成為熔融玻璃124從攪拌室134流到輸送容器144提供通道。
[0074]如進(jìn)一步所示，熔合拉制設(shè)備102還可包括下降管148，下降管148定位成將熔融玻璃124從輸送容器144輸送至成形容器152的入口 150，如由箭頭154所示。
[0075]根據(jù)特定應(yīng)用，可根據(jù)本公開(kāi)的方面使用各種成形容器。例如，成形容器可用來(lái)提供具有用于不同光學(xué)應(yīng)用的廣泛配置的玻璃制品。例如，成形容器可設(shè)計(jì)成提供玻璃透鏡或其它光學(xué)玻璃部件。在僅僅一個(gè)示例中，成形容器可包括用于加工玻璃帶的設(shè)備。此類(lèi)成形容器可包括用來(lái)制備玻璃制品的下拉、上拉、浮法、熔合、滾壓、狹槽拉制或其它成形容器。在一個(gè)示例中，成形容器可設(shè)計(jì)成提供可在各種應(yīng)用中使用的玻璃帶。例如，由成形容器提供的玻璃帶可被進(jìn)一步加工以結(jié)合到液晶顯示器、電泳顯示器、有機(jī)發(fā)光二極管顯示器、等離子體顯示面板、或其它顯示器或照明應(yīng)用。
[0076]在一個(gè)非限制性示例中，圖2示出了可以可選地包括構(gòu)造成例如從熔融玻璃熔合下拉玻璃制品的溢流槽的示例性成形容器152。例如，圖2是沿圖1的線(xiàn)2-2的用于熔合拉制設(shè)備102的示例性溢流槽的剖視透視圖。如圖所示，成形容器152包括成形楔156，成形楔156包括在成形楔156的相對(duì)端之間延伸的一對(duì)向下傾斜的成形表面部分158、160。一對(duì)向下傾斜的成形表面部分158、160沿下游方向162收斂以形成根部164。拉制平面166延伸通過(guò)根部164，其中玻璃帶104可在下游方向162上沿拉制平面166被拉制。如圖所示，拉制平面166可對(duì)分根部164，但拉制平面166可相對(duì)于根部164以其它取向延伸。
[0077]如圖4所示，在第一導(dǎo)管132和第二導(dǎo)管136內(nèi)的熔融玻璃124包括具有在比在導(dǎo)管中行進(jìn)的第二量184低的標(biāo)高處在導(dǎo)管中行進(jìn)的第一量182的流動(dòng)剖面180。在一個(gè)示例中，第一量182可沿導(dǎo)管的下部132a、136a行進(jìn)，并且第二量184可在第一量182上方行進(jìn)。這樣，第一量182可定位在第二量184和導(dǎo)管的下部132a、136a之間。在另外的示例中，第二量184可在比第一量182高的標(biāo)高且側(cè)向偏移處在導(dǎo)管中行進(jìn)，而不是定位在第一量182上方。
[0078]熔合拉制設(shè)備102可以可選地包括在第一導(dǎo)管132和/或第二導(dǎo)管136內(nèi)的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)被構(gòu)造成扭曲導(dǎo)管內(nèi)的流動(dòng)剖面180使得第一量182在比第二量184高的標(biāo)高處在導(dǎo)管中行進(jìn)。例如，在一個(gè)示例中，第二量184可在第一量182下方行進(jìn)，使得第二量184可定位在第一量182和導(dǎo)管的下部132a、136a之間。在另外的示例中，第一量182可在比第二量184高的標(biāo)高且側(cè)向偏移處在導(dǎo)管中行進(jìn)，而不是定位在第二量184上方。
[0079]在一個(gè)示例中，該結(jié)構(gòu)可包括定位在導(dǎo)管內(nèi)用于扭曲流動(dòng)剖面的裝置。例如，該裝置可包括構(gòu)造成再定向流動(dòng)剖面180的螺旋葉片170。如圖所示，螺旋葉片170可以不可旋轉(zhuǎn)地固定在第一導(dǎo)管132 (如圖10所示)和/或第二導(dǎo)管136 (如圖1和3所示)中。如圖4和7所示，螺旋葉片170 (如提供)可被構(gòu)造成扭曲導(dǎo)管132、136內(nèi)的熔融玻璃124的流動(dòng)剖面180。
[0080]螺旋葉片170可包括廣泛的配置。如圖4和7所示，螺旋葉片170可包括平滑的螺旋配置以避免死流區(qū)并最小化導(dǎo)管內(nèi)的壓力積聚。平滑的螺旋配置還可在玻璃流被扭曲時(shí)避免玻璃流中的退潮或其它擾動(dòng)。這樣，平滑的螺旋配置可允許在用螺旋葉片170扭曲流動(dòng)剖面時(shí)扭曲流體流，同時(shí)最小化層流流體流的中斷。另外，螺旋葉片170包括具有平滑配置的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可允許不可能存在于穿過(guò)導(dǎo)管的熔融玻璃中的任何氣泡經(jīng)過(guò)。雖然直觀(guān)上可能會(huì)立即用流動(dòng)通道中的再定向裝置去除氣泡，但意外的是，允許氣泡自由通過(guò)實(shí)際上能簡(jiǎn)化熔融玻璃內(nèi)的氣泡的后續(xù)去除。事實(shí)上，嘗試用置于熔融玻璃通道內(nèi)的再定向裝置驅(qū)散氣泡實(shí)際上會(huì)導(dǎo)致氣泡的積聚或聚集，這會(huì)使在玻璃制品成形之前的后續(xù)氣泡去除復(fù)雜化。這樣，螺旋葉片170的簡(jiǎn)單幾何形狀可有利于熔融玻璃通道內(nèi)的任何不可能的氣泡的穿過(guò)。葉片的螺旋本質(zhì)可因此通過(guò)允許穿過(guò)螺旋葉片170的氣泡的最少中斷而意外地有利于去除熔融玻璃內(nèi)的任何氣泡。
[0081]如圖所示，螺旋葉片170可包括限定兩者間的連續(xù)螺旋區(qū)段的上游端172a和下游端172b。雖然未示出，但多個(gè)區(qū)段可根據(jù)特定應(yīng)用串聯(lián)堆疊在導(dǎo)管內(nèi)以實(shí)現(xiàn)流動(dòng)剖面180的期望再定向。
[0082]如在圖7中進(jìn)一步示出的，螺旋葉片170可包括可有利于在導(dǎo)管內(nèi)安裝螺旋葉片170的兩個(gè)螺旋邊緣173a、173b。在一個(gè)示例中，螺旋邊緣173a、173b被壓力配合在導(dǎo)管內(nèi)，但螺旋邊緣可以焊接或機(jī)械附接到導(dǎo)管，使得螺旋葉片170不可旋轉(zhuǎn)地安裝在導(dǎo)管內(nèi)。
[0083]如進(jìn)一步所示，上游端172a可包括上游邊緣174a，并且下游端172b可包括下游邊緣174b。在圖示示例中，邊緣為基本上平坦的，但一個(gè)或兩個(gè)邊緣可以是倒圓的。此外，如圖所示，邊緣為基本上直的，但在另外的示例中邊緣可具有彎曲形狀，例如S形。
[0084]如圖7所示，在一個(gè)示例中，螺旋葉片170可包括通過(guò)在軸向流動(dòng)方向190上在上游邊緣174a和下游邊緣174b之間順時(shí)針旋轉(zhuǎn)橫截面軸線(xiàn)176而產(chǎn)生的形狀。在另外的示例中，螺旋葉片170的形狀也可通過(guò)在第一邊緣和第二邊緣之間逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)橫截面軸線(xiàn)而產(chǎn)生。橫截面軸線(xiàn)176可在上游端172a和下游端172b之間在各種角度內(nèi)旋轉(zhuǎn)。例如，橫截面軸線(xiàn)176可被旋轉(zhuǎn)使得螺旋葉片170在上游端172a和下游端172b之間被扭曲通過(guò)在從約90°至約360°的范圍內(nèi)的角度，例如，從約90°至約270°或90°至約180°。如圖7中所示且從圖5和6顯而易見(jiàn)，在一個(gè)示例中，螺旋葉片170可在上游端172a和下游端172b之間被扭曲通過(guò)約180°的角度。
[0085]螺旋葉片170也可安裝成使上游邊緣定位成相對(duì)于垂直于軸向流動(dòng)方向190的水平軸線(xiàn)192成廣泛的角度a。例 如，上游邊緣可相對(duì)于水平軸線(xiàn)192傾斜從0°至180°例如從約30°至約60°的角度a。如圖5所示，上游邊緣174a定位成相對(duì)于水平軸線(xiàn)192成約45°的角度a。如圖6所示，利用180°的螺旋扭曲，下游邊緣174b也可定位為成約45°的角度P。如圖5進(jìn)一步所示，當(dāng)觀(guān)察導(dǎo)管的橫截面并朝軸向流動(dòng)方向190看時(shí),可看到四個(gè)象限1、I1、II1、IV，其中上游邊緣174a被定位成在象限I和III之間對(duì)角地延伸。
[0086]圖8和9展示了使用類(lèi)似于圖7所示葉片的螺旋葉片的計(jì)算機(jī)模型，其中葉片順著由橫截面軸線(xiàn)176在軸向流動(dòng)方向190上的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的形狀在上游端172a和下游端172b之間扭曲通過(guò)約180°的角度。圖8展示了沿水平軸線(xiàn)192安裝的上游邊緣174a。該計(jì)算機(jī)模型顯示，當(dāng)熔融玻璃124從在螺旋葉片170的上游端172a處的上游位置200到在螺旋葉片170的下游端172b處的下游位置202向下游流過(guò)螺旋葉片170時(shí)，流動(dòng)剖面180的第一量182被扭曲。如在虛線(xiàn)中所示，流動(dòng)剖面180的第一量182被再定向成定位在象限II和III內(nèi)較高的標(biāo)高處。
[0087]圖9展示了將螺旋葉片安裝成使上游邊緣174a定位成相對(duì)于水平軸線(xiàn)192成約45°的角度a的后果。然而，與圖5不同，計(jì)算機(jī)模型的安裝提供了定位成在象限II和IV之間對(duì)角地延伸的上游邊緣174a。如圖所示，計(jì)算機(jī)模型顯示，當(dāng)熔融玻璃124從在上游端172a處的上游位置200到在下游端172b處的下游位置202向下游流過(guò)螺旋葉片170時(shí)，流動(dòng)剖面180的第一量182被再定向。如圖所示，以約45°的角度a安裝會(huì)偏移下游位置202，使得下游位置202被再定向以沿著垂直于水平軸線(xiàn)192的豎直軸線(xiàn)204定位在較高的標(biāo)高處并且顯著高于上游位置200。如圖所示，下游位置可以在導(dǎo)管的總高度的約50%的標(biāo)聞處。在另外的不例中，標(biāo)聞可大于或小于導(dǎo)管聞度的50%。
[0088]如圖所示，玻璃熔窯106、澄清室130、攪拌室134、輸送容器144和成形容器152是可沿熔合拉制設(shè)備102串聯(lián)定位的玻璃熔融工位的示例。
[0089]玻璃熔窯106通常由諸如耐火(例如陶瓷)磚的耐火材料制成。熔合拉制設(shè)備102還可包括通常由鉬或諸如鉬-銠、鉬-銥以及它們的組合的含鉬金屬制成的部件，但該部件也可包含諸如鑰、鈀、錸、鉭、鈦、鎢、釕、鋨、鋯的耐火金屬、以及它們的合金和/或二氧化鋯。含鉬部件可包括第一導(dǎo)管132、澄清室130 (例如澄清管)、第二導(dǎo)管136、立管126、攪拌室134 (例如攪拌室)、混合元件138和可旋轉(zhuǎn)軸140、第三導(dǎo)管146、輸送容器144 (例如碗)、下降管148、入口 150和螺旋葉片170。成形容器152也由耐火材料制成并且設(shè)計(jì)成使玻璃帶104成形。在另外的示例中，成形容器152可由可能未必是耐火材料的其它材料制成。例如，成形容器152可包括全金屬或金屬包層，但在另外的示例中可使用其它材料。
[0090]現(xiàn)在將描述一種制備玻璃制品的方法。如圖1所示，該方法可包括使配合料108在玻璃熔窯106中熔融以制備熔融玻璃124的步驟。如圖3所示，熔融玻璃124接著例如經(jīng)由第一導(dǎo)管132被傳送到澄清室130中。該方法接著包括在澄清室130中從熔融玻璃124去除氣泡206并將熔融玻璃124從澄清室130傳送通過(guò)第二導(dǎo)管136的入口 137的步驟，第二導(dǎo)管136在澄清室130和攪拌室134之間提供流體連通。
[0091]如圖3和4所示，進(jìn)入入口 137的熔融玻璃124包括具有在比在第二導(dǎo)管136中行進(jìn)的第二量184低的標(biāo)高處在第二導(dǎo)管136中行進(jìn)的第一量182的流動(dòng)剖面180。如進(jìn)一步所示，該方法還可包括再定向在第二導(dǎo)管136內(nèi)的流動(dòng)剖面180使得第一量182在比第二量184高的標(biāo)高處在第二導(dǎo)管136中行進(jìn)的步驟。
[0092]該方法還包括將熔融玻璃124從第二導(dǎo)管136的出口 139傳送到攪拌室134中的步驟。熔融玻璃124接著在攪拌室134內(nèi)被攪拌。例如，可旋轉(zhuǎn)軸140可如旋轉(zhuǎn)箭頭142所示被旋轉(zhuǎn)以旋轉(zhuǎn)混合元件138 (圖3中示意性地示出)。通過(guò)攪拌室134的作用，在將所述量的熔融玻璃從攪拌室傳送到成形容器以形成玻璃制品之前，熔融玻璃124可被均化。
[0093]應(yīng)當(dāng)理解，攪拌室134設(shè)計(jì)成減少作為熔融過(guò)程的結(jié)果的熔融玻璃124中的化學(xué)變化。例如，配合料的熔融和設(shè)備102的部分(例如耐火材料)的分解是可造成熔融玻璃124中的化學(xué)變化的根源的例子。希望實(shí)現(xiàn)熔融玻璃在攪拌室134內(nèi)的最佳混合以?xún)?yōu)化離開(kāi)攪拌室到成形容器的熔融玻璃124的均化。最佳攪拌是在玻璃均化之間的平衡，玻璃均化可通過(guò)增加混合元件138和攪拌室134的壁之間的剪切力來(lái)增強(qiáng)。另一方面,增加剪切力也可增加攪拌室134內(nèi)的材料侵蝕，從而增加由攪拌室134的部分的分解產(chǎn)生的不期望的化學(xué)組分。
[0094]可以相信，如上文所討論的再定向流動(dòng)剖面180可導(dǎo)致改善的玻璃均化，而不增加混合元件138在攪拌室134內(nèi)的旋轉(zhuǎn)速度。在另外的示例中，再定向流動(dòng)剖面180可允許在較慢的混合元件旋轉(zhuǎn)速度下相同或增加的均化；從而減少由混合元件138和攪拌室134的壁之間的剪切產(chǎn)生的分解。
[0095]建模結(jié)果表明，熔融玻璃124在流動(dòng)剖面的底部附近進(jìn)入攪拌室往往是在被攪拌室134攪拌的最少的位置。流動(dòng)剖面的底部位置對(duì)應(yīng)于熔融玻璃124中最大的不均勻度，因?yàn)槿毕萃鶗?huì)沿“渣層”產(chǎn)生。因此，將可見(jiàn)于流動(dòng)剖面180的第一量182中的渣層在進(jìn)入攪拌室134時(shí)再定向至較高標(biāo)高處可增加離開(kāi)攪拌室134的熔融玻璃的總體均勻度。
[0096]因此，轉(zhuǎn)回到圖1，熔融玻璃124的均勻混合物可傳送通過(guò)第三導(dǎo)管146、輸送容器144，通過(guò)下降管148并進(jìn)入成形容器152的入口 150中。如圖2所示，成形容器可包括設(shè)計(jì)成熔合下拉玻璃帶104以便隨后加工玻璃板的溢流槽。由于玻璃帶104由較均勻的熔融玻璃124形成，玻璃板可以制備成具有增加的成品玻璃表面的平整度，并且避免本來(lái)可能在低效率的混合程序中由攪拌器葉片和攪拌室壁的侵蝕產(chǎn)生的貴金屬顆粒夾雜物。
[0097]如圖4和7所示，玻璃混合物的再定向可通過(guò)用螺旋葉片170扭曲流動(dòng)剖面180來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，螺旋葉片170在扭曲流動(dòng)剖面180的同時(shí)可相對(duì)于第二導(dǎo)管136保持不可旋轉(zhuǎn)地固定。
[0098]實(shí)驗(yàn)證據(jù)顯示，通過(guò)在第一導(dǎo)管132或第二導(dǎo)管136處再定向流動(dòng)剖面180可實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)的混合。圖10示出其中流動(dòng)剖面在第一導(dǎo)管132中被再定向的另一個(gè)示例性設(shè)備102。在這樣的示例中，該方法包括使配合料在玻璃熔窯中熔融以制備熔融玻璃的初始步驟。熔融玻璃接著被傳送通過(guò)在玻璃熔窯106和澄清室130之間提供流體連通的第一導(dǎo)管132的入口 208。如圖所示，進(jìn)入入口 208的熔融玻璃124包括具有在比在第一導(dǎo)管132中行進(jìn)的第二量184低的標(biāo)高處在第一導(dǎo)管132中行進(jìn)的第一量182的流動(dòng)剖面。該方法接著包括再定向在第一導(dǎo)管132內(nèi)的流動(dòng)剖面使得第一量182在比第二量184高的標(biāo)高處在第一導(dǎo)管132中行進(jìn)的步驟。
[0099]再定向在第一導(dǎo)管132內(nèi)的流動(dòng)剖面可例如由此前描述的螺旋葉片170來(lái)實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)示例中，螺旋葉片170可位于電氣凸緣212的外部，電氣凸緣212設(shè)計(jì)成提供在電氣凸緣212之間提供通過(guò)第一導(dǎo)管132的電阻加熱的電加熱電路。這樣，將螺旋葉片170至少部分地定位在玻璃熔窯106內(nèi)有可能避免干涉電阻加熱電路。第一導(dǎo)管132中的螺旋葉片170還為可能隨時(shí)間推移易于變形的該導(dǎo)管132提供額外的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。該實(shí)施例可具有通過(guò)降低包圍熔窯耐火石的玻璃中的耐火化學(xué)組分的飽和度而增加熔窯耐火石的溶解速率的附加有益效果。
[0100]該方法接著通過(guò)將熔融玻璃從第一導(dǎo)管132的出口 210傳送到澄清室130中而繼續(xù)。然后從澄清室130中的熔融玻璃124去除氣泡206。然后將熔融玻璃傳送到攪拌室134中。如圖所示，第一量的材料182在進(jìn)入攪拌室134時(shí)仍可位于第二導(dǎo)管136的上部處。這樣，可因此實(shí)現(xiàn)熔融玻璃的增加的均勻度和玻璃制品的增加的質(zhì)量。
[0101]通過(guò)如上所述再定向流動(dòng)剖面，可以在玻璃制品(例如玻璃板)中觀(guān)察到增加的表面平整度。也存在攪拌室134中的混合元件138的攪拌速度的潛在減小，從而提供較少的侵蝕和因此攪拌室中更多的均化。另外，增加的混合效率可允許減小攪拌室134的尺寸，從而顯著降低通常由貴金屬制成的攪拌室134的制造成本。
[0102]對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯而易見(jiàn)的是，在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，可以對(duì)本發(fā)明作出許多修改與變型。因此，本發(fā)明旨在涵蓋本發(fā)明的修改和變型，只要這些修改和變型落入所附權(quán)利要求及其等同物的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種制備玻璃制品的方法，所述方法包括以下步驟: (I)使配合料在玻璃熔窯中熔融以制備熔融玻璃； (II)將所述熔融玻璃傳送到澄清室中； (III)從所述澄清室中的所述熔融玻璃去除氣泡； (IV)將所述熔融玻璃從所述澄清室傳送通過(guò)在所述澄清室和攪拌室之間提供流體連通的導(dǎo)管的入口，其中進(jìn)入所述入口的所述熔融玻璃包括具有在比在所述導(dǎo)管中行進(jìn)的第二量低的標(biāo)高處在所述導(dǎo)管中行進(jìn)的第一量的流動(dòng)剖面； (V)扭曲所述導(dǎo)管內(nèi)的所述流動(dòng)剖面使得所述第一量在比所述第二量高的標(biāo)高處在所述導(dǎo)管中行進(jìn)； (VI)將所述熔融玻璃從所述導(dǎo)管的出口傳送到所述攪拌室中； (VII)在所述攪拌室中攪拌所述熔融玻璃；以及 (VIII)將來(lái)自所述攪拌室的所述量的熔融玻璃傳送到成形容器以使所述玻璃制品成形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述成形容器包括溢流槽并且所述玻璃制品包括通過(guò)熔合下拉法形成的玻璃板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，步驟(V)包括利用定位在導(dǎo)管內(nèi)的裝置扭曲所述流動(dòng)剖面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，步驟(V)包括利用螺旋葉片扭曲所述流動(dòng)剖面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述螺旋葉片在步驟(V)期間扭曲所述流動(dòng)剖面的同時(shí)相對(duì)于所述導(dǎo)管保持不可旋轉(zhuǎn)地固定。
6.一種制備玻璃制品的方法，所述方法包括以下步驟: (I)使配合料在玻璃熔窯中熔融以制備熔融玻璃； (II)將所述熔融玻璃傳送通過(guò)在所述玻璃熔窯和澄清室之間提供流體連通的導(dǎo)管的入口，其中進(jìn)入所述入口的所述熔融玻璃包括具有在比在所述導(dǎo)管中行進(jìn)的第二量低的標(biāo)高處在所述導(dǎo)管中行進(jìn)的第一量的流動(dòng)剖面； (III)扭曲所述導(dǎo)管內(nèi)的所述流動(dòng)剖面使得所述第一量在比所述第二量高的標(biāo)高處在所述導(dǎo)管中行進(jìn)； (IV)將所述熔融玻璃從所述導(dǎo)管的出口傳送到所述澄清室中； (V)從所述澄清室中的所述熔融玻璃去除氣泡； (VI)將所述熔融玻璃從所述澄清室傳送到攪拌室； (VII)在所述攪拌室中攪拌所述熔融玻璃；以及 (VIII)將來(lái)自所述攪拌室的所述量的所述熔融玻璃傳送到成形容器以使所述玻璃制品成形。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述成形容器包括溢流槽并且所述玻璃制品包括通過(guò)熔合下拉法形成的玻璃板。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于，步驟(III)包括利用定位在導(dǎo)管內(nèi)的裝置扭曲所述流動(dòng)剖面。
9.根據(jù)權(quán)利要求6-8中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，步驟(III)包括利用螺旋葉片扭曲所述流動(dòng)剖面。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述螺旋葉片在步驟(III)期間扭曲所述流動(dòng)剖面的同時(shí)相對(duì)于所述導(dǎo)管保持不可旋轉(zhuǎn)地固定。
11.一種用于制備玻璃制品的設(shè)備，包括: 玻璃熔窯，所述玻璃熔窯被構(gòu)造成將配合料熔融成熔融玻璃； 澄清室，所述澄清室定位在所述玻璃熔窯的下游，其中所述澄清室被構(gòu)造成接收來(lái)自所述玻璃熔窯的熔融玻璃； 攪拌室，所述攪拌室定位在所述澄清室的下游； 導(dǎo)管，所述導(dǎo)管被構(gòu)造成為所述熔融玻璃從所述澄清室流到所述攪拌室提供通道； 螺旋葉片，所述螺旋葉片不可旋轉(zhuǎn)地固定在所述導(dǎo)管中且被構(gòu)造成扭曲所述導(dǎo)管內(nèi)的所述熔融玻璃的流動(dòng)剖面；以及 成形容器，所述成形容器定位在所述攪拌室的下游，其中所述成形容器被構(gòu)造成接收來(lái)自所述攪拌室的熔融玻璃并使所述玻璃制品成形。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，所述成形容器包括構(gòu)造成從所述熔融玻璃熔合下拉所述玻璃制品的溢流槽。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的設(shè)備，其特征在于，所述螺旋葉片包括上游端和下游端，其中所述葉片在所述上 游端和所述下游端之間被扭曲通過(guò)在從約90°至約270°的范圍內(nèi)的角度。
14.根據(jù)權(quán)利要求11-13中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述螺旋葉片還包括上游邊緣，所述上游邊緣定位成相對(duì)于垂直于所述導(dǎo)管的軸向流動(dòng)方向的水平軸線(xiàn)成從約30°至約60°的傾角。
15.—種用于制備玻璃制品的設(shè)備,包括: 玻璃熔窯，所述玻璃熔窯被構(gòu)造成將配合料熔融成熔融玻璃； 澄清室，所述澄清室定位在所述玻璃熔窯的下游； 導(dǎo)管，所述導(dǎo)管被構(gòu)造成為所述熔融玻璃從所述玻璃熔窯流到所述澄清室提供通道；螺旋葉片，所述螺旋葉片不可旋轉(zhuǎn)地固定在所述導(dǎo)管中且被構(gòu)造成扭曲所述導(dǎo)管內(nèi)的所述熔融玻璃的流動(dòng)剖面； 攪拌室，所述攪拌室定位在所述玻璃熔窯的下游，其中所述攪拌室被構(gòu)造成接收來(lái)自所述澄清室的熔融玻璃；以及 成形容器，所述成形容器定位在所述攪拌室的下游，其中所述成形容器被構(gòu)造成接收來(lái)自所述攪拌室的熔融玻璃并使所述玻璃制品成形。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其特征在于，所述成形容器包括構(gòu)造成從所述熔融玻璃熔合下拉所述玻璃制品的溢流槽。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的設(shè)備，其特征在于，所述螺旋葉片包括上游端和下游端，其中所述葉片在所述上游端和所述下游端之間被扭曲通過(guò)在從約90°至約270°的范圍內(nèi)的角度。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于，所述角度為約180°。
19.根據(jù)權(quán)利要求15-18中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述螺旋葉片還包括上游邊緣，所述上游邊緣定位成相對(duì)于垂直于所述導(dǎo)管的軸向流動(dòng)方向的水平軸線(xiàn)成從約.30°至約60°的傾角。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其特征在于，相對(duì)于所述水平軸線(xiàn)的所述傾角為約45°。
【文檔編號(hào)】C03B5/235GK103502161SQ201280020791
【公開(kāi)日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2012年4月5日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月29日
【發(fā)明者】B·F·波頓, Z·D·加塔, M·H·戈勒爾, A·J·哈德, J·P·墨菲 申請(qǐng)人:康寧股份有限公司