用來製造玻璃的設備的製作方法

2023-10-09 10:27:09

專利名稱：用來製造玻璃的設備的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及用來製造玻璃的設備和方法，具體涉及使用多區玻璃熔化器的設 備和方法。
背景技術：
液晶顯示器(LCD)是依賴外部光源用於照明的無源平板顯示器。不含鹼金屬的 鋁-矽酸鹽玻璃通常用於IXD平板玻璃應用。這類玻璃容易在熔爐(熔化器)中填入批料 (玻璃進料)的位置，在熔爐(熔化器)的表面上產生穩定的泡沫層。所述泡沫層包含固體 二氧化矽內含物，如果在玻璃進入傳輸系統中之前未將這些內含物除去，它們可能會在完 成的玻璃中形成固體的「碎石(stone)」缺陷或者透明的「節點(knot)」缺陷。已經顯示當 所述泡沫層得以到達熔化器的前壁的時候，其能夠通過熔化器的出口將固體的以及氣態的 內含物傳遞到玻璃傳輸系統。這些固體的內含物會在完成的玻璃中成為固體缺陷。所述泡 沫層還會將玻璃熔體與在玻璃熔體的自由表面上方的燃燒器提供的熱量隔絕。由此使得燃 燒器的效率較差，這意味著形成熔體所需的能量的絕大部分是由浸沒在熔體的自由表面以 下的電極通過焦耳加熱提供的。由此需要採用較高的電能水平，會縮短電極的壽命，使得必 須頻繁地維修熔化器。具有兩個或多個區的單個熔化器可以防止泡沫層中的二氧化矽內含物進入玻璃 傳輸系統。分隔第一區和第二區的壁能夠防止第一區中的泡沫層進入第二區。歷史上看來， 人們已經採用以下方式將熔化器分成多個區具有一個或多個狹縫形狀的喉部的內部冷卻 的橫壁(將一個大的玻璃浴分成兩個較小的區)，或者使用由隧道形狀的喉部連接的兩個
獨立的室。對於使用橫壁的情況，橫壁的兩側都是熱的，壁通常會被玻璃較快地腐蝕。因此其 工作壽命很短。當橫壁頂部破裂時，或者內部冷卻出現故障，冷卻水直接(爆炸性地)流入 玻璃熔體時，熔融操作無法再有效進行。另外，如果橫壁是由熔合地氧化鋯耐火材料製成 的，則橫壁的電阻率較低，兩個面都會很熱。用來加熱玻璃浴的一部分電流會通過橫壁，獨 立地對橫壁進行加熱，有可能會造成橫壁受損，或者在熔體中形成氧化鋯內含物。一般來 說，橫壁在有限的時間內是有效的，但是其為玻璃熔合法中壽命有限的部分。解決這些問題的常規方法是放大熔化器。預期如果要得到沒有泡沫的表面，則需 要至少將目前的熔爐面積加倍。另外，為了將固體和氣態的內含物減少到所需的水平，可 能需要進一步翻倍，因此最後熔化器尺寸總計要放大到目前表面積的三倍。如果熔爐的尺 寸進行這樣大程度的增大，會導致基建成本和操作成本升高，另外，因為電極(通常為氧化 錫)的數量也必須增加，也可能會導致玻璃中氧化錫的含量增加到發生熔體因錫石而失透 的程度。還可以將熔化器分隔成不共享用共同的壁的多個區。在此情況下，所述第一區和
3第二區各自有獨立的壁，這些壁通過隧道形狀的喉部相連。由此，所述壁可以具有外部冷 卻，但是在熔化器內會產生很大的未加熱區域，玻璃在從第一區通向第二區的過程中，在所 述未加熱區域內會降低溫度。如果玻璃進入第二區的時候的溫度低於其離開第一區時的溫 度，則第二區熔去固體內含物或者澄清除去氣態內含物的效果會降低。另外，耐火材料喉部 覆蓋層會磨損到玻璃層，最終使得泡沫層能夠從第一區通過至第二區。喉部洩漏會導致整 個工藝停工。對於能夠有效地阻止夾雜在泡沫層中的固體和氣體內含物進入傳輸系統的兩區 熔化器來說，第一區和第二區之間的分割裝置必須能夠保持其完整性。否則，熔化器會變成 一個大容器，使得泡沫層能夠向前移動到前壁，將泡沫層中的固體內含物傳遞到玻璃傳輸 系統中。當由兩個區組成的熔融工藝有效的時候，能夠防止在第二區中形成泡沫層，在第 二區中可以獲得額外的時間和溫度以熔掉進入其中的固體內含物或者澄清除去進入其中 的氣體內含物。

實用新型內容在一個示例性的方面，提供了一種製造玻璃的方法。該方法包括以下步驟在第一 熔爐中提供玻璃熔體，使得所述玻璃熔體通過連接管，從第一熔爐流到第二熔爐。所述玻璃 熔體流過位於第二熔爐上遊的連接管的第一區域，以及位於第一區域下遊的連接管的第二 區域。該方法還包括以下步驟用第一加熱裝置加熱位於所述第一區域內的玻璃熔體，用第 二加熱裝置加熱位於所述第二區域內的玻璃熔體。在另一個示例性的方面，提供了一種製造玻璃的設備。所述設備包括第一熔爐、第 二熔爐、以及連接管，所述連接管將所述第一熔爐和第二熔爐相連，用來將玻璃熔體從第一 熔爐輸送到第二熔爐。所述連接管包括形成第一區域的第一部分和形成第二區域的第二部 分。所述第一區域位於第二熔爐的上遊，所述第二區域位於第一區域的下遊。該設備還包 括第一加熱裝置和第二加熱裝置，所述第一加熱裝置配置成對連接管第一區域內的玻璃熔 體進行加熱，所述第二加熱裝置配置成對連接管第二區域內的玻璃熔體進行加熱。因此，本實用新型包括但不限於以下方面和/或實施方式Cl. 一種製造玻璃的方法，所述方法包括以下步驟在第一熔爐內提供玻璃熔體；使得所述玻璃熔體通過連接管，從所述第一熔爐流到第二熔爐，所述玻璃熔體流 過位於第二熔爐上遊的連接管的第一區域，以及位於第一區域下遊的連接管的第二區域；用第一加熱裝置對第一區域內的玻璃熔體進行加熱；以及用第二加熱裝置對第二區域內的玻璃熔體進行加熱。C2.如Cl所述的方法，其中第一加熱裝置獨立於第二加熱裝置進行操作。C3.如Cl或C2中的方法，其中第一加熱裝置通過使得電流通過連接管的第一部 分，對連接管的第一區域內的玻璃熔體進行加熱，所述第二加熱裝置通過使得電流流過連 接管的第二部分，對連接管的第二區域內的玻璃熔體進行加熱。C4.如C3中的方法，其中所述連接管的第二部分包括下遊摺疊端部結構，該結構 至少部分地位於第二熔爐的後壁之內，電流流過所述下遊摺疊端部結構。
4[0021]C5.如C1-C4中任一項的方法，還包括以下步驟基於測得的溫度，自動調節由所 述第一加熱裝置和第二加熱裝置中的至少一個提供的熱量。C6.如C1-C5中任一項所述的方法，還包括以下步驟對位於連接管的第一區域上 遊的連接管第三區域內的玻璃熔體進行加熱，第三加熱裝置對連接管的第三區域內的玻璃 熔體進行加熱。C7.如C1-C6中任一項的方法，還包括以下步驟對至少部分地位於所述第二熔爐 後壁內的下遊摺疊端部結構進行加熱。C8.如C1-C7中任一項的方法，還包括以下步驟對至少部分地位於所述第一熔爐 前壁內的上遊摺疊端部結構進行加熱。C9.如C1-C8中任一項的方法，其中當玻璃熔體通過連接管的第一區域和第二區 域的時候，玻璃熔體的溫度保持在大約1570-1620°C的範圍內。C10. —種用來製造玻璃的設備，其包括第一熔爐；第二熔爐；連接第一熔爐與第二熔爐的連接管，用來將玻璃熔體從第一熔爐輸送到第二熔 爐，所述連接管包括形成第一區域的第一部分和形成第二區域的第二部分，所述第一區域 位於第二熔爐的上遊，所述第二區域位於第一區域的下遊；第一加熱裝置，其配置成對連接管的第一區域內的玻璃熔體進行加熱；第二加熱裝置，其配置成對連接管的第二區域內的玻璃熔體進行加熱。Cll.如ClO的設備，其中所述連接管包括下遊摺疊端部結構。C12.如Cll的設備，其中所述下遊摺疊端部結構至少部分地位於第二熔爐的後 壁之內。C13.如C12的設備，其中所述下遊摺疊端部結構延伸通過後壁，該下遊摺疊端部 結構的一端從後壁的內表面突出到第二熔爐的內部區域。C14.如C11-C13中任一項的方法，所述連接管還包括至少部分地位於所述第一熔 爐前壁內的上遊摺疊端部結構。C 15.如C11-C14中任一項的設備，其中所述下遊摺疊端部結構限定一個間隙，耐 火材料至少部分地設置在所述間隙中。C16.如C11-C15中任一項的設備，其中所述下遊摺疊端部結構包括相對於第二部 件共圓心的第一部件。C17.如C10-C16中任一項的設備，其中所述連接管包括上遊摺疊端部結構。C18.如C10-C17中任一項的設備，其中所述第一部分與第二部分電絕緣，所述第 一加熱裝置配置成使電流流過第一部分，以對連接管的第一區域內的玻璃熔體進行加熱， 所述第二加熱元件配置成使電流流過第二部分，以對連接管的第二區域內的玻璃熔體進行 加熱。C19.如C10-C18中任一項的設備，還包括第三加熱裝置，其配置成對位於連接管 的第一區域上遊的連接管第三區域內的玻璃熔體進行加熱。C20.如C10-C19中任一項的設備，還包括控制裝置，該裝置配置成根據測得的溫 度來自動調節由所述第一加熱裝置和第二加熱裝置中的至少一個提供的熱量。
參照附圖，閱讀本實用新型的以下詳細描述，可以更好地理解本實用新型的這些 方面、特徵和優點以及其他的方面、特徵和優點，圖中圖1是根據本實用新型的一個示例性實施方式的設備的橫截面側視圖；圖2是圖1的設備的放大圖，圖中顯示了連接第一熔爐和第二熔爐的連接管的例 子；圖3是一種設備的另一個示例性實施方式的放大圖，其包括另一種將第一熔爐和 第二熔爐相連的示例性連接管。
具體實施方式
在以下的詳述中，為了說明而非限制，給出了說明具體細節的示例性實施方式，以 提供對本實用新型的充分理解。但是，對於本領域普通技術人員顯而易見的是，在從本說明 書獲益後，可以以不同於本文詳述的其它實施方式實施本實用新型。另外，本文會省去對於 眾所周知的裝置、方法和材料的描述，以免使得本實用新型的描述難以理解。最後，在任何 適用的情況下，相同的編號表示相同的元件。各種多區熔化設備可以包括本實用新型的一個或多個方面。例如，本實用新型的 方面可以用於2005年12月29日提交的美國專利公開第2007/0151297號所述的多區熔化 設備，該文獻全文參考結合入本文中。如圖1所示，一種用來製造玻璃的示例性設備10包括兩個或更多個熔爐，例如第 一熔爐12和第二熔爐14，這兩個熔爐互相分離。例如，所述第一熔爐12和第二熔爐14可 配置成在各熔爐中包含的兩個玻璃熔體體積之間不共用公共的壁。在一個例子中，所述第 一熔爐12可以包括前壁12a，第二熔爐14可以包括後壁14a。所述前壁12a可以看作是玻 璃熔體傳輸到第二熔爐14的時候離開的壁。後壁14a可以看作是玻璃熔體離開前壁12a 後進入的壁。如圖所示，所述前壁12a可以與後壁14a隔開，也可以朝向後壁14a，但是在其 他的實施例中，所述壁也可不相互面對。在圖中顯示前壁12a與後壁14a基本平行，但是在 其他的實施例中，所述前壁可以與後壁成一定角度，或者其他的取向。所述第一熔爐和第二 熔爐可以由能夠耐受玻璃熔融加工條件的許多種材料構成。例如，所述熔爐一般由非金屬 耐火磚建造，耐火磚包含燒制的燧土、矽線石、鋯石或其他耐火材料。在一個示例性的實施方式中，所述第二熔爐14提供的熔融速度可以低於第一熔 爐12。例如，可以對第一熔爐12中的熔融速度進行選擇，使其等於或者高於將原料轉化為 溶液所需的最低熔融速度。第二熔爐14所提供的熔融速度可以約為第一熔爐12的熔融速 度的50-90%。在本文中，熔融速度表示為單位表面積除以玻璃從熔爐流出的流速，例如平 方米/噸/天。因此，對於特定的流速，可以很容易地計算所需的熔爐尺寸。在一個例子 中，第二熔爐14的長度L2可以約為第一熔爐12的長度Ll的30-50%。可以對所述第二 熔爐14內玻璃熔體的工作深度d2進行選擇，以儘可能提高熔體的溫度和熔體在熔爐內的 停留時間，該深度可以約為第一熔爐12內的玻璃熔體的深度dl的65-110%。如圖1和2所示，設備10還可包括將第一熔爐12和第二熔爐14相連的連接管 20，用來將玻璃熔體18從第一熔爐12輸送到第二熔爐14。所述連接管20可以包括圓柱形管，所述連接管沿基本垂直於所述管的縱軸的面可具有圓形的橫截面。在另外的實施例中， 所述連接管具有橢圓形、曲線形、多邊形或者其它種類的橫截面形狀。所述連接管20可以包含各種能夠與玻璃的溫度和玻璃的化學性質相容的材料。 例如，所述連接管20可以配置成在最高約1650°C的溫度下保持其結構完整性，同時儘可能 減少對玻璃熔體的汙染。所述連接管20還可以配置成比較容易加熱，以便升高或保持流過 連接管20的熔融玻璃的溫度。例如，所述連接管20可以包含選自鉬族或其合金的難熔金 屬。所述鉬族金屬，即釕、銠、鈀、鋨、銥和鉬具有耐化學腐蝕、高溫性能極佳、電性質穩定的 特徵。難熔金屬的其它例子可包括鉬和鎢的合金。所述連接管20可以具有各種構型。例如，如圖2所示，所述連接管20可以包括限 定第一區域32的第一部分30以及限定第二區域42的第二部分40。如圖所示，所述第一 區域32可以位於第二熔爐14的上遊，所述第二區域42可以位於第一區域32的下遊。所 述第一部分30和第二部分40可以互相形成一個整體，或者互相隔開。另外，如圖所示，所 述第一部分30可以與第二部分40電絕緣，但是在另外的實施例中，所述第一部分和第二部 分可以互相電連通。所述第一部分30可以通過許多種方式與第二部分40電絕緣。如圖所 示，所述第一部分30可以與第二部分40分離並隔開，從而提供電絕緣。玻璃熔體的一些部 分可以滲入第一部分30和第二部分40之間的區域並凝固，在相應的電接觸件之間形成玻 璃塞17。所述凝固的玻璃塞17可以用來填充第一部分和第二部分之間的空隙，將玻璃熔體 容納在連接管之內，同時保持第一部分30和第二部分40之間的電絕緣。如圖2所示，可以設計使得從第一熔爐12流出的玻璃熔體通過位於第一熔爐12 的前壁12a中的開口排出，該開口浸沒在第一熔爐12中的玻璃熔體18的表面以下。類似 的，來自第一熔爐12的玻璃熔體可以通過第二熔爐14的後壁14a中的類似開口進入，該開 口浸沒在第二熔爐14中的玻璃熔體18的表面之下。如圖2所示，所述連接管20可以包括 第一端部22以及與第一端部22相反的第二端部24。所述連接管20的鄰近各個端部22、 24的部分可以設置在與相應的熔爐的耐火壁相鄰的位置或者設置在耐火壁之內，例如，可 以將連接管20的一部分設置在第一熔爐12的前壁附近或者之內，將連接管20的一部分設 置在與第二熔爐14的後壁14a相鄰的位置或者之內。各個端部22，24可以設置在相應的 熔爐壁寬度的中點附近，進一步設置在相應的熔爐的底部附近。在一個例子中，所述第一端部22可以至少部分位於在所述第一熔爐12的前壁12a 之內。例如，如圖2所示，所述第一端部22可以延伸通過前壁12a，第一端部22從前壁12a 的內表面向第一熔爐12的內部區域突出一段距離「P1」。將玻璃熔體排入所述連接管20的 第一端部22的時候，所述突出距離「P1」可以減少玻璃熔體沿所述前壁12a的內表面流動。 通過減少玻璃熔體沿前壁12a的內表面流動，有助於避免前壁12a加速腐蝕，以及避免玻璃 熔體中耐火材料的碎石或線條的增加。類似的，所述第二端部24可以至少部分位於第二熔 爐14的後壁14a之內。例如，如圖2所示，所述第二端部24可以延伸通過後壁14a，第二端 部24從後壁14a的內表面向第二熔爐14的內部區域突出一段距離「P2」。當玻璃熔體離開 第二端部，第二熔爐14中的玻璃熔體表面開始上升的時候，所述突出距離「P2」可以減少玻 璃熔體沿後壁14a內表面的流動。通過減少玻璃熔體沿後壁14a的內表面流動，有助於避 免後壁14a加速腐蝕，以及避免玻璃熔體中耐火材料的碎石或線條的增加。所述突出距離 「P1」和「P2」各自可以約為0. 5-1英寸，但是在其他的實施例中，也可以採用其他的突出距罔。儘管玻璃熔體18可以在熔爐中加熱，但是熔爐本身的耐火壁可能無法直接加熱。 實際上，當玻璃熔體通過第一熔爐12的前壁12a以及第二熔爐14的後壁14a的時候，熔爐 的壁可以作為對玻璃熔體的散熱片。另外，當玻璃熔體通過連接管20從第一熔爐12的前 壁12a流到第二熔爐14的後壁14a的時候，對流和輻射也會造成顯著的熱損失。如果熔融 玻璃通過壁開口和熔爐之間的未加熱的連接管，其溫度降低可能多達100°C，甚至更多。另 外，如果熔體進入第二熔爐14時的溫度顯著低於在第二熔爐中的熔體的溫度，可能會帶來 一些缺陷。例如，如果進入第二熔爐14中的玻璃熔體溫度低得多(例如100°C)，進入第二 熔爐14的較冷的玻璃傾向於下沉到第二熔爐14的底部，直接流向熔爐出口。在第二熔爐 14中的這種短回流會縮短玻璃熔體在第二熔爐14中的停留時間。因此不希望出現的碎石 (stone)和節點(knot)會留在第二熔爐14中，而不能完全溶解在玻璃熔體中，完全溶解則 需要更長的停留時間。本實用新型的一些方面可以包括兩個或更多個加熱裝置，用來彌補玻璃熔體從第 一熔爐12輸送到第二熔爐14的時候的熱量損失。另外，所述兩個或更多個加熱裝置可以 有助於防止連接管20過熱，同時能夠為玻璃熔體提供有效的溫度控制。如圖2所示，在一 個實施例中，所述設備10可以包括設計用來對連接管20的第一區域32內的玻璃熔體進行 加熱的第一加熱裝置，以及設計用來對連接管20的第二區域42內的玻璃熔體進行加熱的 第二加熱裝置。通過提供獨立的加熱裝置，可有助於阻止連接管的一些部分發生過熱，在某 些設備結構中，使用單一加熱裝置可能會出現這種過熱情況。例如，為了升高進入第二熔爐 14的玻璃熔體的溫度，單一的加熱裝置可能需要使得連接管20的中間部分過熱。通過提供 至少兩個加熱裝置，可以在玻璃熔體從第一熔爐12輸送到第二熔爐14的時候，逐漸地對玻 璃熔體進行串聯加熱。所述第一加熱裝置和第二加熱裝置可以各種方式加熱玻璃熔體。例如，可以通過 以下方式加熱連接管感應加熱、輻射加熱、傳導加熱、對流加熱、或者其他的加熱配置，或 者加熱配置的組合。如上所述，所述第一加熱裝置和第二加熱裝置都包括電阻加熱配置，但 是其中的一種或兩種也可包括其他的加熱配置。所述電阻加熱配置可以使得電流(例如交 流電)流過連接管20的一些部分，從而對連接管20的這些部分進行加熱。實際上，如圖所 示，所述第一加熱裝置可以包括第一電接觸件60a和第二電接觸件60b，這些電接觸件各自 設置與連接管20的第一部分30的電連接。本申請中描述的各種電接觸件可以包括各種 結構。如圖2中關於第一電接觸件60a所述，各個電接觸件可以包括與連接管相連接的鉬 圓盤70。可以將鎳環72焊接在鉬圓盤70上，在鎳環72和鉬圓盤70之間限定出環形流體 路徑74。可以使得冷卻流體循環通過所述環形流體路徑，對電接觸件進行冷卻，提供與連接 管電連接的電線路。第一部分30在第一電接觸件60a和第二電接觸件60b之間限定電流路徑。第一 電接觸件60a可以包括與繼電器80相連的第一電線路61a。類似的，第二電接觸件60b可 以包括與繼電器80相連接的第二電線路61b。所述繼電器80可以選擇性地閉合或斷開包 括電源82的第一電路。當第一電路閉合的時候，電源82可以使得電能在電接觸件60a、60b 之間延伸的連接管20的第一部分30流過，從而對該部分30進行加熱。因此，當第一電路 閉合的時候，第一加熱裝置可以對連接管20的第一區域32內的玻璃熔體進行加熱。或者，
8繼電器80可以斷開第一電路，阻止對連接管20的第一部分30進行加熱。與第一加熱裝置類似，第二加熱裝置可以包括第三電接觸件62a和第四電接觸件 62b，所述電接觸件各自設置與連接管20的第二部分40的電連接。第二部分40在第三電 接觸件62a和第四電接觸件62b之間限定電流路徑。第三電接觸件62a可以包括與繼電器 80相連的第三電路63a。類似的，第四電接觸件62b可以包括與繼電器80相連接的第四電 線路63b。所述繼電器80可以選擇性地閉合或斷開包括電源82的第二電路。當第二電路 閉合的時候，電源82可以使得電能在電接觸件62a、62b之間延伸的連接管20的第二部分 40流過，從而對該部分40進行加熱。因此，當第二電路閉合的時候，第二加熱裝置可以對連 接管20的第二區域42內的玻璃熔體進行加熱。或者，繼電器80可以斷開第二電路，阻止 對連接管20的第二部分40進行加熱。在一個例子中，可以通過控制裝置自動調節至少一個加熱裝置提供的熱量。例如， 控制裝置可以包括計算機84，其設計用來向繼電器80輸送信號，用來閉合或者斷開第一電 路，以控制第一加熱裝置的加熱操作。作為替代或者附加情況，計算機84可以設計用來向 繼電器80輸送信號，用來閉合或者斷開第二電路，以控制第二加熱裝置的加熱操作。在一 個實例中，所述控制裝置可以基於測得的溫度，自動調節至少一個加熱裝置施加的熱量。例 如，所述第一加熱裝置可以具有第一溫度計31，並且/或者所述第二加熱裝置可以具有第 二溫度計41。在一個實例中，所述計算機可以基於從第一溫度計31反饋的溫度結果自動斷 開或者閉合所述第一電路。類似的，所述計算機84可以基於從第二溫度計41反饋的溫度 結果自動斷開或閉合所述第二電路。因此，所述控制裝置可以基於測量的溫度自動啟動或 者停止所述第一加熱裝置和/或第二加熱裝置。如上所述，所述繼電器80可以通過斷開或 者閉合第一和第二電路來運作。在另外的實例中，所述控制裝置可以通過改變施加在電接 觸件上的電壓來運作。因此，所述控制裝置可以基於相應的測得的溫度，連續地改變加熱裝 置施加的熱量。如圖2所示，所述連接管20的第一端部22可以包括位於第一熔爐12的前壁12a 的開口內的基本未摺疊的端部結構，但是在另外的實例中，所述第一端部22可設置在與開 口相鄰的位置以及開口之外。所述連接管20的第二端部24可以具有與第一端部22類似 的結構。例如，所述第二端部24可以包括插入第二熔爐14的後壁14a之內的直管部分。 但是，將連接管20以直管形式簡單地插入所述第一熔爐或第二熔爐之內，而所述連接管20 是通過其中流過的電流直接加熱的，在此情況下，無法提供令人滿意的隧道加熱效果。實際 上，所述電流會在加熱爐以外的兩個連接件之間的直管流過。但是，將只對所述電接觸件之 間的連接管部分進行加熱。因此，位於熔爐壁以內的連接管部分中不會有電流通過，這部分 連接管不會被加熱。根據本實用新型的一些方面，可以對位於前壁12a以及/或者後壁14a 之內的連接管部分進行加熱。例如，如下文所述，可以在連接管20的第一端部22提供上遊 摺疊端部結構，並且/或者在連接管20的第二端部24提供下遊摺疊端部結構。圖2顯示了包括任選的下遊摺疊端部結構44的連接管20的第二端部24。在一個 實例中，所述下遊摺疊端部結構44可以至少部分地設置在所述第二熔爐14的後壁14a之 內。例如，所述下遊摺疊端部結構可以延伸通過後壁14a，該下遊摺疊端部結構44的一端從 後壁14a的內表面向第二熔爐14的內部區域突出距離「P2」。假定摺疊端部結構可以在將 電接觸件設置在第二熔爐14之外的情況下，仍能對位於第二熔爐14的後壁14a之內的折
9疊端部結構的部分進行加熱。實際上，如圖所示，所述第三電接觸件62a可以設置在摺疊端 部結構44的第一部件46的端部，而第四電接觸件62b可以設置在摺疊端部結構44的第二 部件47的端部。所述第一部件46和第二部件47可以通過端部部件48相連。電流可以通 過第三電接觸件62a、通過第一部件46、進入第二熔爐14的後壁14a。然後可以使得所述電 流通過端部部件48，然後通過第二部件47改變方向，回到後壁14a。因此，可以理解，可以 在將第三和第四電接觸件62a、62b位於後壁14a以外的情況下，至少部分地對後壁14a之 內的連接管20的第二區域42進行加熱。如上所述，所述下遊摺疊端部結構44可以限定出間隙。所述間隙可以提供摺疊端 部結構44的第一部件46與後壁14a之間的隔絕阻擋層。實際上，如圖所示，所述第一部件 46可以與第二部件47隔開，在其間形成間隙。如圖所示，可以將耐火材料45至少部分地 放入所述間隙中。所述耐火材料45可以進一步提供隔絕效果，還可以作為隔離裝置，在第 一部件46和第二部件47之間提供相關的支承。如圖所示，示例性的下遊摺疊端部結構可 以包括管的端部部分，其內部外翻，疊置在自身之上，使得第一部件46與第二部件47共圓 心。進入第二熔爐14的熔融玻璃的溫度要比離開第一熔爐12的玻璃熔體的溫度更重 要。因此，如圖2所示，可以提供一種僅在第二端部24包括摺疊端部結構的設計。或者，如 圖3所示，可以在連接管120的第一端部122和第二端部124都包括摺疊端部結構。實際 上，所述第一端部122包括至少部分地位於前壁12a之內的上遊摺疊端部結構54，所述第 二端部124包括至少部分地位於後壁14a之內的下遊摺疊端部結構44。例如，所述上遊折 疊端部結構54可以延伸通過前壁12a，該上遊摺疊端部結構54的一端從前壁12a的內表面 向第一熔爐12的內部區域突出距離「P1」。作為附加或者替代情況，所述下遊摺疊端部結構 44可以延伸通過後壁14a，該下遊摺疊端部結構44的一端從後壁14a的內表面向第二熔爐 14的內部區域突出距離「P2」。如上文所述，所述突出距離「P1」和「P2」可以分別減少玻璃 熔體沿前壁12a和後壁14a的內表面的流動。通過減少玻璃熔體沿內表面的流動，有助於 避免相應壁的加速腐蝕，以及避免在玻璃熔體中耐火材料的碎石或線條的增加。所述突出 距離「P1」和「P2」各自可以約為0. 5-1英寸，但是在其他的實例中，也可以採用其他的突出 距離。所述上遊摺疊端部結構54可以是連接管120的第一部分30的一個部分。或者， 如圖所示，所述連接管120可以包括限定第三區域52的第三部分50，所述第三部分50包括 上遊摺疊端部結構54。所述第三部分50和第一部分30可以形成一個整體，或者互相隔離。 另外，如圖所示，所述第三部分50可以與第一部分20電絕緣，但是在另外的實例中，所述第 三部分和第一部分可以互相電連接。所述第三部分50可以通過許多種方式與第一部分30 電絕緣。如圖所示，所述第三部分50可以與第一部分30分離並隔開，從而提供電絕緣。玻 璃熔體的一些部分可以滲入所述第三部分50和第一部分30之間的區域，並在相應的電接 觸件之間凝固，用來將玻璃熔體容納在所述連接管中，同時保持第三部分50和第一部分30 之間的電絕緣。如果提供上遊摺疊端部結構54的話，該結構54可以基本上為下遊摺疊端部結構 44的鏡像，並且可以通過類似的方式操作。因此，如圖3所示，所述設備110可以包括第三 加熱裝置，該第三加熱裝置設計用來對位於連接管120的第一區域32上遊的連接管120的第三區域52內的玻璃熔體進行加熱。所述第三加熱裝置可以包括第五電接觸件64a和第 六電接觸件64b，這些電接觸件各自設置為與連接管120的第三部分50電連接。第三部分 50在第五電接觸件64a和第六電接觸件64b之間限定電流路徑。第五電接觸件64a可以 包括與繼電器80連通的第五電線路65a。類似的，第六電接觸件64b可以包括與繼電器80 相連通的第六電線路65b。所述繼電器80可以選擇性地閉合或斷開包括電源82的第三電 路。當第三電路閉合的時候，電源82可以使得電能在電接觸件64a、64b之間延伸的連接管 120的第三部分50流過，從而對該部分50進行加熱。因此，當第三電路閉合的時候，第三加 熱裝置可以對連接管20的第三區域52內的玻璃熔體進行加熱。或者，繼電器80可以斷開 第一電路，阻止對連接管120的第三部分50進行加熱。在一個例子中，可以通過控制裝置自動調節第一、第二和第三加熱裝置提供的熱 量。例如，所述控制裝置可以依照關於圖2中的設備10所述的方式自動調節第一和第二加 熱裝置。類似的，所述控制裝置可以自動調節圖3所示的第三加熱裝置施加的熱量。例如， 計算機84可以向繼電器80輸送信號，用來斷開或者閉合第三電路，以控制第三加熱裝置的 加熱操作。在一個例子中，第三加熱裝置可以具有第三溫度計51，所述計算機84可以根據 從第三溫度計51反饋回來的溫度結果自動地斷開或者閉合第三電路。因此所述繼電器80 可以通過閉合或者斷開第三電路來運作。在另外的實例中，所述控制裝置可以通過改變施 加在電接觸件上的電壓來運作。因此，所述控制裝置可以基於相應的測得的溫度，連續地改 變加熱裝置施加的熱量。下面將對根據本實用新型的方面製備玻璃的示例性方法進行描述。製造玻璃的方 法可以包括以下步驟在第一熔爐12中提供玻璃熔體18。如圖1的箭頭15所示，將玻璃進 料材料輸入第一熔爐12中。進料可以通過間歇法引入第一熔爐12，其中，將形成玻璃的組 分混合在一起並作為不連續的物料引入第一熔爐，或者將進料連續混合併引入第一玻璃熔 爐。可通過熔爐結構中的開口或埠，或者在間歇法中通過使用推桿或鏟子，或在連續進料 的熔爐情況使用螺杆或螺旋推進裝置，如箭頭15所示將進料引入該熔爐。進料組分的量和 類型構成玻璃的「配方(recipe) 」。間歇工藝通常用於少量玻璃以及容量最多為幾噸玻璃量 級的熔爐，而大型工業化連續進料爐可容納超過1，500噸的玻璃，每天可傳輸幾百噸玻璃。進料可以在第一熔爐12中通過由一個或多個在進料上方的燃燒器發射的燃 料-空氣(或燃料-氧)火焰，或者通過從通常設置在熔爐內壁的電極之間通過的電流，或 者這兩者，進行加熱。爐壁上方的冠狀結構也可以由耐火磚構建，覆蓋熔爐，在燃燒-加熱 爐中提供供燃料燃燒的空間。在某些過程中，進料被燃料-空氣火焰首先加熱，在進料開始熔化後，進料的電阻 率下降。之後電流可以從進料/熔體混合物通過而完成加熱和熔融過程。在加熱期間，進 料發生反應釋放各種氣體，這些氣體在玻璃熔體中形成內含物，通常稱作水泡或微氣泡。微 氣泡也可以因為在進料顆粒之間的間隙空間內捕集的空氣而形成，和來自耐火磚本身分解 到熔體中形成。構成微氣泡的氣體可包含例如以下的任意一種或它們的混合物02、CO2, CO、SO2, Ar、N2和NO。如果不除去微氣泡，微氣泡會經過玻璃製造過程，進入最終的玻璃產 品中，這是人們所不希望出現的。氣體內含物的去除被稱為澄清化。如果發生不完全熔融 以及溶解，例如如果玻璃熔體在熔融過程中，在適當的溫度下的停留時間不足，在最終產品 中也會包含固體內含物。固體內含物可以包括未熔融的原料(碎石)以及未完全熔融並與
11其餘的熔體未均勻化的小玻璃熔體區域(節點)，使得其折射率異於整體熔體。在熔融過程中，會在熔體的表面上形成泡沫層16。對於不含鹼的鋁矽酸鹽玻璃尤 其容易出現這種情況。不希望被理論所限制，人們認為泡沫狀塊體的形成是由於一定程度 的氧化鋁和氧化矽分層化造成的，其中粘度較高、但密度較小的富含二氧化矽的玻璃浮在 粘度較小但是較重的富含氧化鋁的玻璃上方。微氣泡向上升，通過熔體，被俘獲在粘性的富 含二氧化矽的玻璃中，形成了位於熔體頂部的泡沫層。該泡沫體還可包含原料進料，以及熔 融過程的副產物。參見圖2，本實用新型的方法還可以包括以下步驟使得玻璃熔體18通過連接管 20從第一熔爐12流入第二熔爐14。如圖所示，所述玻璃熔體沿第一路徑18a流動通過位於 第二熔爐14上遊的連接管20的第一區域32。然後所述玻璃熔體繼續沿第一路徑18a流動 通過位於第一區域32下遊的連接管20的第二區域42。所述方法還可以包括用第一加熱裝 置對第一區域32內的玻璃熔體進行加熱的步驟。在一個實例中，所述第一加熱裝置可以用 來將玻璃熔體的溫度保持在與第一熔爐12中玻璃熔體的溫度基本相同的水平。例如，所述 第一加熱裝置可以設計用來將第一區域32內的玻璃熔體的溫度保持在大約1570-1620°C， 例如約 1600-1620 "C。所述方法還可以包括用第二加熱裝置對第二區域42內的玻璃熔體進行加熱的步 驟。在一個實例中，所述第二加熱裝置可以用來將玻璃熔體的溫度保持在與第一熔爐中玻 璃熔體的溫度基本相同的水平。例如，所述第二加熱裝置可以設計用來將第二區域42內的 玻璃熔體的溫度保持在大約1570-1620°C，例如約1600-1620°C。第二加熱裝置設計成能 夠將玻璃熔體以比第二熔爐14中的玻璃熔體平均溫度高大約20°C的溫度下加入第二熔爐 14中。進入第二熔爐14的玻璃熔體較高的溫度可以產生旋流形式19。實際上，進入第二 熔爐14的玻璃熔體傾向於上升到玻璃熔體的表面處，由於玻璃氣泡13在玻璃熔體18的表 面處釋放，使得澄清過程更容易發生。隨著玻璃熔體冷卻，其向下流動，一部分玻璃熔體經 由旋流形式19折回到後壁14a，再次循環通過第二熔爐14。因此，進入第二熔爐14的相對 熱的玻璃熔體有助於玻璃熔體18的環流，延長了在第二熔爐14內的停留時間，同時在玻璃 熔體流過玻璃熔體的表面的時候，有助于澄清化過程。較佳的是，可以對第一熔爐12和第二熔爐14之間的連接管20周圍的氣氛進行調 節，在氣氛中提供預定的氫氣分壓。例如，如2005年4月27日提交的美國專利申請公開 第2006/0242996號所述，可以利用連接管20外部和與之接觸的部位的氫氣分壓來控制在 難熔金屬容器中從熔融玻璃中除去氣體內含物的操作。可以通過以下方式促進這種控制 將所述容器封閉在圍繞該容器的外殼之內，圍繞該容器的外殼還封閉與該難熔金屬容器相 接觸的氣氛。可以利用當玻璃從第一熔爐12的前壁12a排出的時候進行的冷卻，為玻璃內 的多價澄清劑重新加載氧。通過隨後降低與熔爐壁以外的連接管20接觸的氣氛中的氫氣 分壓，可以促進氫氣從玻璃熔體滲透通過，排出到連接管20以外，使得在從連接管通過的 熔融玻璃內發生氧氣釋放和劇烈鼓泡。這種大量的氧氣釋放可以有助於熔體內微氣泡的合 並。可以利用再次加載澄清劑來改進第二熔爐14內的初始澄清化以及隨後的澄清化步驟 中，例如在位於第二熔爐14下遊、與之流體連通的澄清容器11中進行的後續的澄清化步 驟。可以通過例如控制與連接管20接觸的氣氛的有效露點，從而控制與連接管20接觸的 氣氛中的氫氣分壓。[0075]根據本實用新型，與第一熔爐12的熔體表面不同，所述第二熔爐14中的玻璃熔體 的表面基本上不存在泡沫、顆粒、以及本文所述的其它汙染物特徵。所述第二熔爐14中的 無泡沫的熔體表面可以使得位於熔體表面上方的燃燒器(未顯示)具有更高的熱效能。所 述第一熔爐12中的泡沫層16可以將玻璃熔體與吸收燃燒器產生的熱量隔絕。因此，第一 熔爐12中用於熔融的熱量中有大約75%來自電流產生的焦耳加熱，大約25%的熱量來源 於位於玻璃熔體18上方的燃料-氧氣燃燒器。電加熱熔融的能量利用效率較高，但是電 極附近的側壁的局部溫度非常高，電加熱熔融工藝中耐火材料的壽命通常比主要燃燒加熱 熔融中的壽命短。另一方面，所述第二熔爐14中基本上無泡沫的玻璃熔體表面可以使得大 量的熱量能夠通過燃料_氧氣燃燒器而非焦耳電加熱提供給熔體。應當強調，本實用新型上述實施方式、特別是任意「優選的」實施方式僅僅是可能 實現的實施例，僅表示用來清楚理解本實用新型的原理。可以在基本上不偏離本實用新型 的精神和原理的情況下，對本實用新型的上述實施方式進行許多的改變和調整。所有這些 調整和改變都包括在本文中，包括在本實用新型和說明書的範圍之內，受到所附權利要求 書的保護。
1權利要求一種用來製造玻璃的設備，其包括第一熔爐；第二熔爐；將第一熔爐與第二熔爐相連的連接管，用來將玻璃熔體從第一熔爐輸送到第二熔爐，所述連接管包括限定第一區域的第一部分和限定第二區域的第二部分，其特徵在於，所述第一區域位於第二熔爐的上遊，所述第二區域位於第一區域的下遊；第一加熱裝置，其設計用來對連接管的第一區域內的玻璃熔體進行加熱；第二加熱裝置，其設計用來對連接管的第二區域內的玻璃熔體進行加熱。
2.如權利要求1所述的設備，其特徵在於，所述連接管包括下遊摺疊端部結構。
3.如權利要求1所述的設備，其特徵在於，所述下遊摺疊端部結構至少部分地位於第 二熔爐的後壁之內。
4.如權利要求3所述的設備，其特徵在於，所述下遊摺疊端部結構延伸通過後壁，該下 遊摺疊端部結構的一端從後壁的內表面突出到第二熔爐的內部區域之內。
5.如權利要求1所述的設備，其特徵在於，所述連接管還包括至少部分地位於所述第 一熔爐的前壁內的上遊摺疊端部結構。
6.如權利要求2所述的設備，其特徵在於，所述下遊摺疊端部結構限定出一個間隙，耐 火材料至少部分地置於所述間隙內。
7.如權利要求2所述的設備，其特徵在於，所述下遊摺疊端部結構包括相對於第二部 件共圓心的第一部件。
8.如權利要求1所述的設備，其特徵在於，所述連接管包括上遊摺疊端部結構。
9.如權利要求1所述的設備，其特徵在於，所述第一部分與第二部分電絕緣，所述第 一加熱裝置配置成使電流流過第一部分，對連接管的第一區域內的玻璃熔體進行加熱，所 述第二加熱元件配置成使電流流過第二部分，對連接管的第二區域內的玻璃熔體進行加 熱。
10.如權利要求1所述的設備，其特徵在於，所述設備還包括第三加熱裝置，所述第三 加熱裝置用來對位於連接管的第一區域上遊的連接管第三區域內的玻璃熔體進行加熱。
專利摘要本實用新型提供了一種用來製造玻璃的設備，其包括第一熔爐；第二熔爐；將第一熔爐與第二熔爐相連的連接管，用來將玻璃熔體從第一熔爐輸送到第二熔爐，所述連接管包括限定第一區域的第一部分和限定第二區域的第二部分，所述第一區域位於第二熔爐的上遊，所述第二區域位於第一區域的下遊；第一加熱裝置，其設計用來對連接管的第一區域內的玻璃熔體進行加熱；第二加熱裝置，其設計用來對連接管的第二區域內的玻璃熔體進行加熱。
文檔編號C03B5/00GK201694935SQ200920273659
公開日2011年1月5日 申請日期2009年11月26日 優先權日2008年11月26日
發明者R·R·託馬斯 申請人:康寧股份有限公司