在浮法制玻璃成型操作中冷卻的方法和裝置的製作方法

2023-05-12 23:53:51

專利名稱:在浮法制玻璃成型操作中冷卻的方法和裝置的製作方法
本發明是關於平板玻璃成形工藝的改進，這種公知的浮法玻璃製造工藝是將熔融狀態的玻璃燒鑄在熔融狀態金屬表面。這裡的熔融金屬通常是錫，有時候也含有微量的其他元素，如鐵或銅，也有建議用其他金屬如銀，這在理論上是可行的。
在熔融玻璃進入熔融金屬的那部分區域內，玻璃溫度相對較高，而且當玻璃沿著長的成形室移動時，它的溫度允許降到某一點，在這一溫度點上，玻璃有足夠的粘度使之能從熔化支撐物移到機械傳送裝置上。因此，必需從成形室排熱，一般是用伸進成形室並位於玻璃上方的熱交換裝置來完成。對冷卻進行適當的控制對保證所生產的玻璃的質量是重要的。通常使用的水冷卻熱交換器會產生一個陡的溫度梯度，對玻璃質量會產生有害影響，因此有不利之處。而且，這些熱交換器局限在玻璃帶的上面，玻璃帶的下面因此會冷卻較慢，這也會對玻璃的變形度產生不利影響。把冷卻管道伸進玻璃下面的熔融金屬中時因熔融金屬，例如錫，對金屬管道的腐蝕性以及因水洩露在熔融金屬內會產生的危險，所以是不受歡迎的。因此，對玻璃帶下面冷卻的現有技術方案，其特徵是將部分熔融金屬抽出、冷卻、再循環。這種方法的一個實例公開在第3645713號美國專利(布雷查德)中，這種方法有幾個困難，為了避免玻璃變形，金屬所能冷卻的程度以及它循環通過成形室的速度是有限度的，這樣就限制了排熱速度。而且，當錫被冷卻時，錫的氧化物會從熔融金屬中凝結出來，熔融金屬再一次被引進成形室時，它將沉積在玻璃帶的底面，這是不希望發生的。
浮法玻璃工藝中的另一種冷卻熔融金屬的方法公開在377040號美國專利(勞倫斯)中，在該專利中，是將散熱片埋進成形室的底部，而散熱片又和水冷卻管相接觸。用此法使熔融金屬間接冷卻。這種方式的一個缺點是，冷卻速度因散熱片的傳熱係數而固定，所以是不可調的。而水作為冷卻劑的使用，也限制了冷卻速度的變化性。
熔融金屬反覆循環的方式在第3652250號美國專利(布雷查德)和第3790361號美國專利(勞倫斯)中也有揭示，這二個專利都必然產生上述的因反覆循環熔融金屬而發生的問題。第4197106美國專利揭示了水冷管道埋在成形室的底部，它也有上述固定的冷卻速度和洩漏危險的缺點。
現在所希望的是在浮法成形室中的玻璃帶下面提供冷卻，以避免玻璃的變形或汙染，避免因水和熔融玻璃臨近而產生的危險，以及使冷卻速度可以有一個較寬的調節範圍。
在本發明中，浮法玻璃成形室中的熔融金屬池即玻璃帶的下面，是使用和熔融金屬的主熔池相容但卻保持分離的熔融金屬冷卻劑以間接熱交換方式冷卻的。在溶池下有冷卻劑通道，通過通道壁進行熱交換。通道最好是用導熱係數較好的材料，例如石墨來製作。冷卻劑和主熔池中的熔融金屬的成分大體相同是有利的。這樣，冷卻劑通道的任何洩露都不會汙染溶池或玻璃。也不會發生和溶池中熔融金屬反應的危險。但是正常情況下冷卻劑不會和熔池中的熔融金屬混雜，所以在成份上稍微有點不同也是允許的。特別是因為兩部分熔融金屬是分離的，存在於相對較冷的熔融金屬冷卻劑中凝結的金屬氧化物也不會汙染玻璃。另一個優點是因分離的冷卻劑的使用，允許熱交換速度有相當大的變化而並不影響平滑玻璃面的形成。因為是分離的，所以冷卻劑的溫度可以比熔融金屬池的溫度低許多但是如果冷卻量減少，它的溫度也可以基本相同。此外，因為冷卻是作用在熔池的熔融金屬上，只是間接作用在玻璃上，這樣就可以避免影響玻璃質量的陡的溫度梯度。而且，冷卻劑的流動速度可以改變而不用擔心會對熔融金屬池產生影響。本發明的其他特點和優點從附圖和後面對最佳實施例的詳細描述中可以明顯看到。
圖1是切去頂部的浮法玻璃成形室的平面視圖，表明本發明最佳實施例的冷卻系統的一個實例。
圖2是本發明冷卻系統最佳實施例的集液槽和輸液泵配置情況的放大縱剖面圖。
圖3是熔融金屬冷卻劑導管進一步放大的頂視圖。表明接頭結構的細節。
圖4是導管沿著圖3中剖面線4-4的剖視圖。
圖5是圖3中導管和接頭的側視圖。
在對本發明最佳實施例的說明中，所描述的熔融金屬是錫，但是不言而喻，它也可以含有雜質和添加劑，而且本發明並不局限於任何特定的熔融金屬。
圖1所示的是一個長的浮法玻璃成形室10的中間部分。它包括一個用於容納熔錫池12的耐火材料制的盆形架11。玻璃帶13浮在錫上，仍處於塑性狀態，而且沿著成形室縱向拉動玻璃逐漸變薄到所希望的厚度。當玻璃沿著成形室移動時，其溫度允許下降，例如可以從大約1900°F(1040℃)降到大約1100°F(600℃)。錫維持在基本低於玻璃的溫度上，用來從玻璃上帶走熱量。
按照本發明，如圖1所示，一個集液腔或集液槽15裝在成形室盆形架11的側邊，用來盛大量的冷卻劑熔融錫。集液槽15的細節在圖2中顯示。集液槽可包括一個耐火材料作的盆16和蓋17，用來容納熔融錫18。集液槽備有一個泵用來使熔融錫18通過冷卻系統循環。在附圖所示的實施例中，泵可以包括一個馬達20，裝在由蓋17支撐的架子上;一個皮帶22，驅動軸23;以及一個葉輪24，浸泡在錫28裡並由軸23驅動。葉輪可以由蓋17上的杆25來支撐，葉輪抽出周圍的熔融錫18，並迫使它通過出口管26，經過連接管27和28，到位於成形室盆形架11底部的冷卻導管30。用來抽熔融錫的泵的型號在市場上可以買到，例如，俄亥俄州、索倫市的Carhorundum公司，石墨製品部的Metaullics泵，型號為D-12-C。
如圖1所示，在這個實施例中，冷卻導管30橫向通過成形室，但是，顯然可以使用多種類型的流動方式。從一個集液槽裡可以伸出多於一個的冷卻導管，而且可以使用多個集液槽。在這裡，冷卻導管30包括一個進口通道31和一個回流通道32，在遠端由一個橫向孔33連在一起。一個短管34使錫回流到集液槽中的熔融錫18。冷卻導管30最好用有內部鑽有通道31和32的長形的石墨塊作成。冷卻導管可能需要兩個或更多的石墨塊鑲接在一起，這一點取決於成形室的寬度。在最佳實施例中，導管的頂部和成形室的底部內表面齊平，作為一種替換，冷卻導管也可以採取將管道浸泡在熔錫池12中的形式。碳化矽也可以作為石墨的替代物用作冷卻導管的材料。
在導管30是由多塊組合而成的情況下，圖3、4和5所示的是一種適當的聯接方式。這是一種具有上、下接頭40和41的搭接接頭，一個銷42穿過上、下接頭，將它們連在一起。套子43和44可以跨過接頭插入通道31和32，這樣就防止了洩露。套子可以是碳化矽管。
圖4所示的冷卻導管的橫斷面的形狀包括一個加寬的底部，是為了確保導管在放進成形室底部時抵抗浮力。也可以使用其他形狀和防備措施，來固定導管。
錫在通過冷卻導管30而循環的過程中所獲得的熱量由冷卻器35移到集液槽裡，冷卻器的形式可以是圖2所示單個的髮夾形管道冷卻器，水可以通過冷卻器。因為水冷卻管35的溫度低，它可以由不鏽鋼或類似材料製作。最好在工作過程中，使集液槽中的錫18維持一個幾乎恆定的溫度，而且從集液槽排熱的速度可以通過改變冷卻管35浸泡在錫中的深度來控制。雖然溫度在500°F(260℃)左右在理論上是可行的，但是最佳情況是把冷卻劑錫維持在600°F(310℃)以上，以確保錫在系統的任何部位都不凝固。從成形室排熱的速度不僅用致冷劑錫的溫度而且還用致冷劑流動速度來控制。兩種控制模式和現有技術中的成形室冷卻方法比，其優點是具有通用性而且易於操作。現用實例進行說明，在位於成形室中熔錫池12的溫度大約是1380°F(750℃)的區域裡，用泵將錫以大約1100磅/分(500公斤/分)的速度抽入圖示的導管，這時集液槽裡錫的溫度被維持在大約1000°F(540℃)，這樣就獲得了很好的冷卻效果。
本發明是參照一個具體的最佳實施例描述的，但是不言而喻，其它的能被本專業普通技術人員所知的變化和修正都可以歸結在本申請的權利要求
書所定義的發明範圍內。
權利要求
1.一種使玻璃成形的方法，這種方法是將熔融的玻璃通入一個位於成形室裡的熔融金屬池，並使其浮在熔融金屬池上形成平板玻璃，在成形室中玻璃向周圍失散熱量，而且熱量從成形室排走，其特徵在於至少一部份從成形室排走的熱量是由位於玻璃帶下方的和熔融金屬池分開的循環冷卻劑完成的。
2.按照權利要求
1所述的方法，其特徵在於熔融金屬冷卻劑從和熔融金屬池接觸的導管中通過。
3.按照權利要求
1所述的方法，其特徵在於熔融金屬池中的熔融金屬和熔融金屬冷卻劑的成份基本相同。
4.按照權利要求
3所述的方法，其特徵在於熔融金屬的主要成分是錫。
5.按照權利要求
2所述的方法，其特徵在於熔融金屬冷卻劑從集液槽抽到導管，而熔融金屬溶劑是在集液槽中冷卻的。
6.按照權利要求
2所述的方法，其特徵在於熱量從熔融金屬池通過石墨傳送到熔融金屬冷卻劑。
7.平板玻璃成形的設備，包括一個成形室用來承納一個熔融金屬池;一個把熔融玻璃送進該池的裝置以及冷卻成形室的裝置，其特徵在於冷卻裝置包括和熔融金屬池相接觸的導管以及和導管連通的泵裝置，導管和泵裝置用來輸送和熔融金屬池分離的熔融金屬冷卻劑。
8.按照權利要求
7所述的裝置，其特徵在於冷卻裝置包括一個集液槽，用來容納熔融金屬冷卻劑，並具有冷卻熔融金屬冷卻劑的裝置。
9.按照權利要求
7所述的裝置，其特徵在於該導管是一個位於熔融金屬池下面的石墨件。
專利摘要
浮法玻璃成型室，它的冷卻是由熔融金屬通過和熔融金屬池分離的通道循環而實現的，而玻璃是被託在這個熔融金屬池上的。
文檔編號C03B18/18GK87105974SQ87105974
公開日1988年11月9日 申請日期1987年12月28日
發明者扎克·阿蘭·布裡克爾 申請人:Ppg工業公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan