BR112016017657B1 - Aparelho para produzir vidro fundido e processo para refinar vidro fundido - Google Patents

Abstract

aparelho para produzir vidro fundido aparelho e processo para refinar vidro fundido. um processo e um corpo poroso (30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 40, 140, 214, 322, 410, 516, 620, 622, 624) para refinamento de vidro fundido. o corpo poroso tem uma entrada (42, 216), uma saída (44, 218) e uma pluralidade de poros (46, 46', 146) pela qual o vidro fundido pode fluir entre a entrada e a saída. a pluralidade de poros é definida pelas paredes (48, 150) tendo superfícies de parede (50, 148) que são configuradas para interagir com o vidro fundido conforme o vidro fundido flui entre a entrada e a saída para ajudar a refinar o vidro fundido.

Description

[0001] A presente revelação é direcionada a um processo e a um aparelho para produzir vidro fundido, e, mais particularmente, a um processo e a um aparelho para refinamento de vidro fundido.

Antecedente e sumário da revelação

[0002] Vidro à base de sílica, como vidro de quartzo sódico- cálcico, é prevalente na fabricação de recipientes de vidro e outros artigos. O vidro fundido utilizado para fazer tais artigos é convencionalmente preparado pela fusão de uma mistura de materiais de formação de vidro conhecida como um lote em uma extremidade de um forno de tanque contínuo. O vidro fundido resultante contém tipicamente uma quantidade indesejável de bolhas de gás, geralmente referidas como sementes. O conteúdo de bolha de gás desse vidro fundido não refinado é tipicamente reduzido à um nível desejado por meio de aquecimento do vidro fundido a uma altura relativamente alta para reduzir a viscosidade do vidro fundido de modo que as bolhas de gás dentro do vidro fundido possam gradualmente aumentar em uma superfície livre e escapar em uma quantidade adequada de tempo. Em tais processos, as correntes de convecção crescentes dentro do vidro fundido são tipicamente dependentes para trazer as bolhas de gás à superfície do vidro fundido.

[0003] Um objetivo geral da presente revelação, de acordo com um aspecto da revelação, é fornecer um aparelho e um processo para aumentar a taxa na qual as bolhas de gás são liberadas e/ou removidas de um fluxo de vidro fundido, conforme comparado aos processos de refinamento convencionais. O aparelho e o processo da presente revelação também podem reduzir a temperatura na qual o vidro fundido deve ser aquecido para efetivamente refinar o vidro fundido.

[0004] A presente revelação incorpora vários aspectos que podem ser implementados separadamente de ou em combinação entre si.

[0005] Um corpo poroso para refinamento de uma corrente de fun dido de acordo com um aspecto da revelação inclui: uma entrada, uma saída em comunicação fluida com a entrada e distante da entrada em uma direção longitudinal, e uma pluralidade de poros pela qual o vidro fundido pode fluir entre a entrada e a saída. Os poros do corpo poroso são definidos pelas paredes tendo superfícies de parede que são configuradas para interagir com o vidro fundido conforme o vidro fundido flui entre a entrada e a saída para ajudar a refinar o vidro fundido. Isso pode ser realizado por meio da promoção da liberação de bolhas de gás do vidro fundido, por exemplo, por meio da promoção de coalescência das bolhas de gás dentro do vidro fundido ou por meio do aumento do tamanho das bolhas de gás dentro do vidro fundido. Em outras modalidades, isso pode ser realizado por meio da redução do tamanho das bolhas de gás dentro do vidro fundido a um tamanho comercialmente aceitável.

[0006] De acordo com outro aspecto da revelação, é fornecido um aparelho para derretimento e refinamento de vidro fundido que inclui: um dissolvedor, um refinador a jusante do dissolvedor, um canal entre o dissolvedor e o refinador, e um corpo poroso tendo uma entrada e uma saída em comunicação fluida com a entrada. O corpo poroso pode estar disposto dentro do dissolvedor, do refinador, e/ou do canal. O corpo poroso inclui uma pluralidade de poros pela qual o vidro fundido pode fluir entre a entrada e a saída. Os poros do corpo poroso são definidos pelas paredes tendo superfícies de parede que são configuradas para ajudar a refinar o vidro fundido. Por exemplo, as superfícies de parede podem ser configuradas para promover a coalescência de bolhas de gás dentro do vidro fundido para aumentar o tamanho das bolhas de gás, ou as superfícies de parede podem ser configuradas para reduzir o tamanho das bolhas de gás dentro do vidro fundido a um tamanho comercialmente aceitável. Em algumas modalidades, as superfícies de parede podem ser configuradas para interagir com o vidro fundido para produzir gás de dióxido de carbono (CO2), gás de óxido de nitrogênio (NOx), ou ambos.

[0007] De acordo com ainda outro aspecto da revelação, é forne cido um aparelho para derretimento e refinamento de vidro fundido que inclui: um dissolvedor tendo uma extremidade a montante e uma extremidade a jusante oposta; um canal em comunicação fluida com a extremidade a jusante do dissolvedor; e um corpo poroso tendo uma entrada, uma saída em comunicação fluida com a entrada, e uma pluralidade de poros pela qual o vidro fundido pode fluir entre a entrada e a saída. O corpo poroso é configurado para interceptar o vidro fundido que está fluindo da extremidade a jusante do dissolvedor ao canal e para interagir com o vidro fundido para promover a liberação das bolhas de gás do vidro fundido ou para reduzir o tamanho das bolhas de gás dentro do vidro fundido a um tamanho comercialmente aceitável.

[0008] De acordo com outro aspecto da revelação, é fornecido um processo para refinamento de vidro fundido no qual o vidro fundido é fornecido incluindo uma pluralidade de bolhas de gás. Um corpo poroso também é fornecido incluindo uma entrada, uma saída em comunicação fluida com a entrada, e uma pluralidade de poros pela qual o vidro fundido pode fluir entre a entrada e a saída. A pluralidade de poros do corpo poroso é definida pelas paredes tendo superfícies de parede. O vidro fundido é fluido através do corpo poroso e através da pluralidade de poros de modo que a interação entre o vidro fundido e as superfícies de parede dos poros promove a liberação de bolhas de gás do vidro fundido, ou faz com que pelo menos algumas das bolhas de gás dentro do vidro fundido quebrem ou rompam para reduzir o ta-manho das bolhas de gás a um tamanho comercialmente aceitável.

Breve descrição dos desenhos

[0009] A revelação, junto com os objetos, recursos, vantagens e aspectos adicionais dessa, será melhor entendida a partir da seguinte descrição, das concretizações anexas e do(s) desenho(s) anexo(s), nos quais:

[00010] a figura 1 é uma vista transversal lateral esquemática de um forno de vidro para derretimento e refinamento de vidro fundido de acordo com uma modalidade ilustrativa da presente revelação;

[00011] a figura 2 é uma vista frontal-lateral em perspectiva esquemática de um corpo poroso para refinamento de uma corrente de vidro fundido de acordo com uma modalidade da presente revelação;

[00012] a figura 3 é uma vista transversal esquemática do corpo poroso da figura 2 tomada na direção das setas 3-3 na figura 2;

[00013] a figura 4 é uma vista transversal esquemática do corpo poroso da figura 2 tomada na direção das setas 4-4 na figura 3;

[00014] a figura 5 é uma vista transversal esquemática do corpo poroso da figura 2 tomada na direção das setas 5-5 na figura 3;

[00015] a figura 6 é uma vista transversal esquemática de um corpo poroso de acordo com outra modalidade ilustrativa da presente revelação;

[00016] a figura 7 é uma micrografia eletrônica de uma superfície da parede de um corpo poroso ainda de acordo com outra modalidade ilustrativa da presente revelação;

[00017] a figura 8 é uma micrografia eletrônica de uma superfície da parede de um corpo poroso de acordo ainda com uma modalidade ilustrativa da presente revelação;

[00018] as figuras 9A e 9B são vistas transversais superior e lateral esquemáticas de um aparelho para refinamento de vidro fundido de acordo com uma modalidade ilustrativa da presente revelação;

[00019] a figura 10 é uma vista em perspectiva fragmentada de um aparelho para refinamento de vidro fundido de acordo com outra modalidade ilustrativa da presente revelação;

[00020] a figura 11 é uma vista em perspectiva de um aparelho para refinamento de vidro fundido ainda de acordo com outra modalidade ilustrativa da presente revelação;

[00021] a figura 12 é uma vista em perspectiva de um aparelho para refinamento de vidro fundido de acordo com outra modalidade ilustrativa da presente revelação; e

[00022] a figura 13 é uma vista em perspectiva de um aparelho para refinamento de vidro fundido de acordo com outra modalidade ilustrativa da presente revelação.

Descrição detalhada

[00023] O processo e o aparelho para refinamento de vidro fundido revelados aqui podem ser utilizados para refinar várias composições de vidro à base de sílica, incluindo, por exemplo, vidro de quartzo só- dico-cálcico. Além disso, o processo e o aparelho da presente revelação podem ser incorporados em vários processos de fabricação de vidro e vários desenhos de forno de vidro, incluindo, mas certamente não limitado a, os processos de fabricação de vidro ilustrativos e desenhos de forno de vidro mostrados nos desenhos e descritos aqui abaixo. Alguns tipos específicos de fornos de vidro que podem se beneficiar do processo e do aparelho da presente revelação incluem fornos de vidro que são aquecidos por combustão submersa ou processos de derretimento de arco de plasma.

[00024] A figura 1 ilustra um forno de vidro 10 para derretimento e refinamento de vidro fundido de acordo com uma modalidade ilustrativa da presente revelação. Uma extremidade a montante do forno 10 inclui um funil 12 e um carregador de lote de vidro 14 que direciona os materiais de formação de vidro do funil 12 em uma câmera de fusão 16. Os materiais de formação de vidro são aquecidos na câmera de fusão 16 para derreter os materiais de formação de vidro em um corpo de vidro fundido. Uma câmera de refinamento 18 está localizada a jusante da câmera de fusão 16 e é separada da câmera de fusão 16 por uma parede de divisão 20. A câmera de refinamento 18 recebe vidro fundido DA câmera de fusão 16 através de uma abertura 22 na parede de divisão 20 conhecida como um canal. Um canal de transporte de vidro (forehearth) 24 está localizado a jusante da câmera de refinamento 18 e inclui um canal alimentador relativamente raso 26. O canal de transporte de vidro (forehearth) 24 recebe o vidro fundido da câmera de refinamento 18 e distribui gotas de vidro fundido às máquinas de formação de vidraria através de um bico alimentador 28 localizado em uma extremidade operacional do forno 10. Com relação ao forno 10, o termo "a jusante" geralmente significa em uma direção da extremidade a montante do forno 10 à extremidade operacional do forno 10,

[00025] O forno de vidro 10 também inclui um corpo poroso 30 que está pelo menos parcialmente submerso dentro do vidro fundido no forno de vidro 10, e está preferivelmente pelo menos parcialmente submerso dentro de uma passagem de fluxo de uma corrente fluída do vidro fundido no forno 10. Por exemplo, o corpo poroso 30 pode estar pelo menos submerso dentro de uma região superior ou uma região inferior de um fluxo de vidro fundido, ou o corpo poroso 30 pode estender por todo o corte transversal do fluxo de vidro fundido através do forno 10. Em algumas modalidades, o corpo poroso 30 pode ter um perfil baixo e pode estar posicionado dentro do forno 10 de modo que o vidro fundido flua sobre o corpo poroso 30 conforme o vidro fundido percorre através do forno 10, da extremidade a montante à extremidade operacional desse. A incorporação do corpo poroso 30 ao desenho do forno de vidro 10 pode aumentar a taxa na qual o vidro fundido é refinado no forno e pode também reduzir a temperatura na qual o vidro fundido deve ser aquecido dentro do forno 10 para efetivamente refinar o vidro fundido.

[00026] O corpo poroso 30 pode assumir qualquer número de diferentes formatos tridimensionais, ou seja, não planos, dependendo da localização ou posição desejada do corpo poroso 30 dentro do forno de vidro 10. Por exemplo, o corpo poroso 30 pode estar no formato de uma esfera, um elipsoide, um cubo, um prisma retangular, uma pirâmide, um cilindro, um cone, ou qualquer outro formato tridimensional. Em algumas modalidades, o corpo poroso 30 pode ser irregularmente formado. Por exemplo, o corpo poroso 30 pode ser construído para conformar-se ao formato e tamanho de uma região dentro do forno de vidro 10 onde o corpo poroso 30 estará localizado.

[00027] O corpo poroso 30 tem uma estrutura passante do fluxo e inclui um labirinto de passagens internas, condutos, ou poros pelos quais uma corrente de vidro fundido pode fluir. As passagens internas do corpo poroso 30 podem ser configuradas de modo que uma corrente de vidro fundido possa fluir através do corpo poroso 30 de uma extremidade a montante a uma extremidade a jusante desse. De forma adicional ou alternativa, as passagens internas do corpo poroso 30 podem ser configuradas de modo que uma corrente de vidro fundido possa fluir em múltiplas direções através do corpo poroso 30. As passagens internas do corpo poroso 30 podem variar no tamanho de 0,5 mm a 20 mm, e podem fornecer ao corpo poroso 30 um volume vazio relativamente alto e uma área superficial interna relativamente alta.

[00028] Em algumas modalidades, as passagens internas do corpo poroso 30 podem fornecer o corpo poroso 30 com uma porosidade efetiva na faixa de 0,75 a 0,95, incluindo todas as faixas e subfaixas entre elas. O termo "porosidade" conforme aqui utilizado, se refere à proporção do volume do corpo poroso 30 que está aberto, isso é, não ocupada pelo material sólido e pode incluir a proporção do volume que está ocupada pelo vidro fundido. O número de poros por polegada li near do corpo poroso 30 pode variar de 5 a 100 poros por polegada linear (PPI), incluindo todas as faixas e subfaixas entre eles.

[00029] As passagens internas do corpo poroso 30 podem ser definidas por paredes tendo superfícies de parede. Em algumas modalidades, as passagens internas do corpo poroso 30 podem incluir uma pluralidade de canais de fluxo passante discretos definida por paredes de cana contínuo que se estendem da extremidade a montante à extremidade a jusante do corpo poroso 30. Em outras modalidades, o corpo poroso 30 pode ter uma estrutura do tipo espuma reticulada, por exemplo, e pode incluir uma série de paredes de célula interconectada que definem uma rede tridimensional de poros abertos interconectados.

[00030] O tamanho, o formato e a interconectividade das passagens internas do corpo poroso 30 e a aspereza das superfícies de parede dentro do corpo poroso 30 são configuradas em uma forma que ajuda a aumentar a taxa de refinamento de um fluxo de vidro fundido. Por exemplo, as superfícies de parede dentro do corpo poroso 30 podem ser configuradas para aumentar a taxa na qual as bolhas de gás são liberadas do vidro fundido. A estrutura do corpo poroso 30 pode ser configurada para promover aglomeração de bolha de gás, coalescência, formação, ou divisão, dependendo da situação de refinamento de vidro desejada.

[00031] Por exemplo, as superfícies de parede do corpo poroso 30 podem ser configuradas para interagir com o vidro fundido e com as bolhas de gás nelas em uma forma que faz com que as bolhas de gás no vidro fundido fiquem relativamente próximas entre si e/ou coletem nas superfícies de parede do corpo poroso 30 de modo que pelo menos algumas das bolhas de gás se unam em bolhas de gás maiores. Em algumas modalidades, as superfícies de parede do corpo poroso 30 podem ser côncavas para encorajar as bolhas de gás a coletarem ao longo das superfícies de parede e unirem-se. As superfícies de pa- rede côncavas também podem funcionar para prender as bolhas de gás dentro do corpo poroso 30, se desejado. A coalescência das bolhas de gás em bolhas de gás maiores aumenta a flutuabilidade das bilhas e também reduz sua área superficial, o que possibilita as bolhas de gás a surgirem mais rapidamente dentro do vidro fundido.

[00032] Ainda, as superfícies de parede do corpo poroso 30 podem ser configuradas para quimicamente reagirem com o vidro fundido para formar bolhas de gás adicionais dentro do vidro fundido. E essas bolhas de gás adicionais podem interagir com as bolhas de gás já presentes no vidro fundido para produzir novas bolhas de gás que são relativamente grandes no tamanho, conforme comparado ao tamanho das bolhas de gás incialmente presentes no vidro. O tamanho relativamente grande das novas bolhas de gás possibilitará que surjam através do vidro fundido em uma taxa mais rápida do que as bolhas de gás relativamente pequenas que foram inicialmente presentes no vidro fundido. A formação das bolhas de gás adicionais dentro do vidro fundido pode ser realizada por meio da incorporação em paredes ou superfícies de parede do corpo poroso 30 um material que contém carbono livre e/ou nitrogênio, ou um material que dissocia para fornecer carbono livre e/ou nitrogênio, tais materiais podem efetivamente reagir com as composições de vidro à base de sílica para produzir dióxido de carbono (CO2) e/ou gás de óxido de nitrogênio (NOX). Alguns exemplos adequados de materiais contendo carbono livre e/ou nitrogênio, ou que dissociam para fornecer carbono livre e/ou nitrogênio, incluem carboneto de silício (SiC), nitreto de silício (Si3N4), e carbonitreto de silício (SiCN). Se o carboneto de silício (SiC) for utilizado, o gás de dióxido de carbono (CO2) pode ser produzido por oxidação do carbono livre que é formado após a dissociação do carboneto de silício (SiC). Se o vidro à base de sílica contém óxido de ferro, por exemplo, Fe2O3, o óxido de ferro também pode reagir com o carbono livre para facilitar a formação de gás de dióxido de carbono (CO2). O gás de dióxido de enxofre (SO2) também pode ser produzido no vidro fundido para ajudar a produzir novas bolhas de gás com tamanho relativamente grande por meio da adição de sulfato de sódio (Na2SO4) à composição de lote de vidro antes da fusão.

[00033] Em outras modalidades, as superfícies de parede do corpo poroso 30 podem ser configuradas para interagir com o vidro fundido e com as bolhas de gás nele em uma forma que faz com que pelo menos algumas das bolhas de gás quebrem ou rompam, reduzindo assim o tamanho das bolhas de gás dentro do vidro fundido em um tamanho comercialmente aceitável. Reduzir o tamanho das bolhas de gás dentro do vidro fundido, de modo que o diâmetro médio das bolhas de gás dentro do vidro fundido esteja abaixo de um valor pré-selecionado, por exemplo, não maior que 0,2 mm, pode apresentar o vidro aceitável para uso na produção de vários tipos de artigos de vidro sem ter que remover as bolhas de gás do vidro fundido.

[00034] O corpo poroso 30 pode ser "monolítico". Por exemplo, o corpo poroso 30 pode consistir em uma estrutura porosa, contínua, rígida, tridimensional, que pode ser formada como uma única peça ou uma unidade integral. Assim, o corpo poroso 30 pode ser comparado com outros tipos de meios porosos que são formados de uma pluralidade de componentes separados, como conjuntos de tela, ou partículas discretas, agregados, ou fibras embaladas em um volume. Leitos embalados de areia e terra de diatomáceas são dois exemplos particulares de meios porosos que são preferivelmente excluídos da presente revelação.

[00035] Um corpo poroso tendo uma estrutura passante do fluxo, como o corpo poroso 30 da presente revelação, não foi utilizado previamente ao refinar o vidro fundido. Além disso, a estrutura do corpo poroso 30 difere em muitos aspectos significantes de outras estruturas reveladas na técnica anterior. Em particular, a estrutura do corpo poroso 30 pode ser caracterizada por uma porosidade relativamente alta e uma área superficial interna relativamente alta, conforme comparado com estruturas planas, por exemplo, redes, telas e lâminas perfuradas, que não são tipicamente caracterizadas por esses atributos e não têm áreas superficiais internas suficientes para efetivamente refinar uma corrente de vidro fundido.

[00036] O corpo poroso 30 pode ser posicionado dentro da passagem de fluxo de uma corrente de vidro fundido que está fluindo entre a extremidade a montante e a extremidade operacional do forno 10, e pode ser posicionado em qualquer número de diferentes localizações dentro do forno 10. Em particular, o corpo poroso 30 pode ser posicionado dentro do forno 10 de modo que uma corrente de vidro fundido que flui através do forno 10 interagirá com o corpo poroso 30 conforme a corrente avança em direção à extremidade operacional do forno 10. Em algumas modalidades, o corpo poroso 30 pode ser posicionado dentro do forno 10 de modo que uma corrente de vidro fundido que flui através do forno 10 será direcionada através do corpo poroso 30 con-forme a corrente avança em direção à extremidade operacional do forno 10. Em outras modalidades, o corpo poroso 30 pode ser posicionado de modo que o vidro fundido que flui através do forno 10 flua sobre e/ou ao redor do corpo poroso 30 conforme o vidro fundido avança em direção à extremidade operacional do forno 10.

[00037] Em uma modalidade, o corpo poroso 30 pode ser posicionado dentro de uma região do forno 10 onde o vidro fundido está relativamente quente e/ou dentro de uma região do forno 10 onde o vidro fundido tem um conteúdo de bolhas de gás relativamente alto. Tais regiões podem ocorrer em ou próximo às correntes de convecção dentro do vidro fundido, que tipicamente formam como um resultado de gradientes térmicos no vidro fundido. Por exemplo, o corpo poroso 30 pode ser posicionado dentro da passagem de fluxo de uma corrente de convecção contendo bolha surgindo para cima que está fluindo em uma localização intermediária dentro do corpo do vidro fundido na câmera de fusão 16. A localização desse tipo de corrente de convecção é geralmente referida como uma zona elástica.

[00038] Em outra modalidade, o corpo poroso 30 pode ser posicionado dentro da passagem de fluxo de uma corrente de convecção ascendentemente crescente que foi formada dentro do corpo de vidro fundido devido ao aquecimento localizado do vidro fundido. Várias regiões dentro do corpo de vidro fundido no forno 10 podem ser localmente aquecidas, por exemplo, por eletrodos submersos. Nesse caso, o corpo poroso 30 pode ser posicionado para interceptar o vidro fundido de viscosidade relativamente quente e relativamente baixa conforme o vidro aumenta dentro do forno 10 acima dos eletrodos.

[00039] Conforme indicado pelas linhas tracejadas ilustradas na figura 1, um ou mais corpos porosos alternativos ou adicionais podem ser posicionados em qualquer número de diferentes localizações dentro do forno 10 para ajudar a refinar uma corrente de vidro fundido que está fluindo entre a extremidade a montante e a extremidade operacional do forno 10,

[00040] Por exemplo, um ou mais corpos porosos 31, 32 podem ser posicionados em, ao longo ou cruzando a superfície do corpo de vidro fundido dentro da câmera de fusão 16. Nessa disposição, os corpos porosos 31, 32 podem agir como defletores ou escumadores para ajudar a remover as bolhas de gás do vidro fundido que acumularam na ou próximo à superfície do vidro fundido.

[00041] Um ou mais corpos porosos também podem ser posicionados dentro da passagem de fluxo de uma corrente de vidro fundido que está fluindo através de uma passagem de constrição ou estreitamento no forno 10. As constrições na passagem de fluxo do vidro fun dido dentro do forno 10 podem ocorrer em localizações onde o fluxo de vidros fundidos de uma câmera para outra, bem como próximo à saída ou saída do forno de vidro 10. Por exemplo, um corpo poroso 33 pode ser posicionado dentro da abertura 22 na parede de divisão 20 entre a câmera de fusão 16 e a câmera de refinamento 18. Nessa localização, o corpo poroso 33 pode funcionar como uma porta ou outro obstáculo que intercepta as bolhas de gás dentro da corrente de vidro fundido deixando a câmera de fusão 16 para ajudar a reduzir o número e/ou o tamanho das bolhas de gás que entra na câmera de refinamento 18.

[00042] Nas modalidades onde o forno de vidro 10 inclui um piso com uma porção que é inclinada em uma direção geralmente para cima ou para baixo, um ou mais corpos porosos podem ser posicionados na, sobre, ou dentro da porção inclinada do piso. Por exemplo, outro corpo poroso 34 pode ser posicionado sobre uma porção inclinada do piso dentro da câmera de refinamento 18 levando ao canal de transporte de vidro (forehearth) 24. Nessa posição, o corpo poroso 34 pode interceptar as bolhas de gás dentro da corrente fluída de vidro fundido antes do vidro fundido entrar no canal de transporte de vidro (forehearth) 24.

[00043] Um ou mais corpos porosos também podem ser posicionados na entrada ao canal de transporte de vidro (forehearth) 24. Por exemplo, um corpo poroso 35 pode ser posicionado na, sobre, ou dentro de uma plataforma rasa dentro do canal alimentador 26 do canal de transporte de vidro (forehearth) 24. Nesse caso, o corpo poroso 35 pode ser formado na forma de rampa ou uma pirâmide retangular que inclui superfícies angulares se estendendo de uma base. A formação do corpo poroso 35 com superfícies angulares a jusante e a montante pode ajudar a direcionar a corrente de vidro fundido para fluir em uma direção geralmente para cima e/ou através do corpo poroso 35. O di- recionamento da corrente de vidro fundido para fluir em uma direção geralmente para cima pode encorajar as bolhas de gás em uma porção inferior da corrente a subir dentro do corpo de vidro fundido em direção a uma superfície livre desse. O corpo poroso 35 também pode ser configurado de modo que uma camada relativamente fina de vidro fluía sobre o corpo poroso 35 de modo que as bolhas de gás dentro da camada relativamente fina possam subir rapidamente em uma superfície livre do vidro fundido e escapar. Por exemplo, o corpo poroso 35 pode ter um perfil relativamente baixo e uma camada relativamente fina de vidro fundido pode ser fluida sobre e através do corpo poroso 35.

[00044] Um ou mais corpos porosos podem ser configurados para estender-se por todo o cruzamento do corpo de vidro fundido dentro do forno 10. Por exemplo, um corpo poroso 36 pode ser posicionado dentro do forno 10 de modo que o corpo poroso 36 estenda-se por toda a largura do corpo do vidro fundido, de um piso do forno 10 a uma localização em ou acima da superfície do corpo do vidro fundido.

[00045] Os corpos porosos 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36 podem ser posicionados dentro da passagem de fluxo de uma corrente de vidro fundido dentro do forno de vidro 10 por qualquer método adequado. Por exemplo, os corpos porosos podem ser carregados por, montados em, ou integrados em uma porção do forno de vidro 10 que está localizada abaixo de uma superfície do vidro fundido livre dentro do forno 10, por exemplo, um piso ou uma porção submersa de uma parede lateral do forno 10. Como outro exemplo, um ou mais dos corpos porosos podem ser pelo menos parcialmente submersos dentro do vidro fundido dentro do forno 10 sendo suspensos de uma localização acima da superfície livre do vidro fundido dentro do forno 10.

[00046] Em algumas modalidades, um ou mais dos corpos porosos 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36 podem ser aquecidos para aumentar ou manter a temperatura do vidro fundido que flui através dele. Por exemplo, a temperatura do vidro fundido dentro dos corpos porosos pode ser aumentada a uma temperatura acima da temperatura do vidro fundido circundante dos corpos porosos. O aumento da temperatura do vidro fundido reduzirá a viscosidade do vidro fundido, que pode promover a liberação de bolhas de gás do vidro fundido e também pode fazer com que algumas das bolhas de gás dentro do vidro fundido rompam.

[00047] Os corpos porosos dentro do forno 10 podem ser aquecidos por uma fonte externa de calor ou por uma fonte de calor interna. Por exemplo, os corpos porosos podem ser aquecidos por combustão de um combustível dentro de uma porção dos corpos porosos ou fluindo uma corrente de gás relativamente quente através de uma porção dos corpos porosos que não está em contato com a corrente de vidro fundido. Em outras modalidades, um ou mais dos corpos porosos podem ser aquecidos por meio do direcionamento de energia de micro-onda nos corpos porosos. Nessas modalidades, os corpos porosos podem ser feitos ou revestidos com um material susceptor de micro-onda.

[00048] O fluxo de vidro fundido através de um ou mais dos corpos porosos 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, e a liberação de bolhas de gás do vidro fundido, pode ser promovido ou induzido por meio da aplicação de um vácuo a uma ou mais superfícies dos corpos porosos, por meio da aplicação de uma força centrífuga ao vidro fundido dentro dos corpos porosos, e/ou por meio da indução de vibrações, reciprocidade, articulação, agitação ou outro movimento nos corpos porosos.

[00049] O uso de um vácuo pode ajudar a transportar o vidro fundido e as bolhas de gás através dos corpos porosos em uma taxa mais rápida e também pode encorajar o vidro fundido a fluir através dos corpos porosos, ao invés de ao redor dos corpos porosos. Além disso, a exposição de uma superfície de um ou mais dos corpos porosos a um vácuo ou ambiente de pressão subatmosférica pode ajudar a aumentar a taxa na qual as bolhas de gás no vidro fundido aumentam em uma superfície livre desse.

[00050] Uma força centrífuga pode ser aplicada ao vidro fundido dentro de um ou mais dos corpos porosos 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36 por meio da rotação de um ou mais dos corpos porosos sobre os eixos, por exemplo, eixos centrais, desse em uma velocidade adequada. Em outras modalidades, uma força centrífuga pode ser aplicada ao vidro fundido dentro dos corpos porosos colocando os corpos porosos dentro de um dispositivo que está girando, por exemplo, um carrossel ou outro recipiente.

[00051] Agora com referência às figuras 2 a 5, que incluem ilustrações esquemáticas de um corpo poroso 40 para refinamento de vidro fundido de acordo com uma ou mais modalidade ilustrativas da presente revelação.

[00052] O corpo poroso 40 inclui um eixo longitudinal L, uma entrada 42, e uma saída 44 em comunicação fluida com a entrada 42 e distante da entrada 42 ao longo do eixo longitudinal L. O corpo poroso 40 inclui um labirinto de poros abertos 46 pelos quais uma corrente de vidro fundido pode fluir entre a entrada 42 e a saída 44 do corpo poroso 40. Os poros abertos 46 são definidos pelas paredes 48 tendo superfícies de parede 50 que interagem com o vidro fundido que flui através do corpo poroso 40 para ajudar a refiar o vidro fundido.

[00053] O termo "entrada", como aqui utilizado, é destinado a incluir qualquer abertura ou combinação de aberturas pela qual um fluido pode penetrar de um ambiente exterior em um interior, por exemplo, aos poros 46 do corpo poroso 40. Assim, a entrada 42 do corpo poroso 40 pode incluir um ou mais lados, faces, superfícies, e/ou porções do corpo poroso 40 nas quais o vidro fundido pode fluir. Assim, o termo "saída, como aqui utilizado, é destinado a incluir qualquer abertura ou combinação de aberturas pelas quais um fluido pode passar de um ambiente interior a um exterior. Assim, a saída 44 do corpo poroso 40 pode incluir um ou mais lados, faces, superfícies, e/ou porções do corpo poroso 40 das quais o vidro fundido pode sair do corpo poroso 40. Por exemplo, uma entrada pode incluir uma extremidade a montante do corpo poroso 40 e uma saída pode incluir uma extremidade a jusante do corpo poroso 40. Com relação ao corpo poroso 40, o termo "a montante" é destinado a abranger qualquer lado, face, superfície, extremidade ou porção do corpo poroso 40 onde o vidro fundido é recebido e o termo "a jusante" é destinado a abranger qualquer lado, face, superfície, extremidade ou porção do corpo poroso 40 da qual o vidro fundido sai.

[00054] O tamanho dos poros 46 dentro do corpo poroso 40 pode ser substancialmente uniforme por todo o corpo poroso 40, ou o tamanho dos poros 46 pode variar em uma forma gradual ou por etapas ao longo do eixo longitudinal L do corpo poroso 40. Estabelecer um gradiente do tamanho do poro dentro do corpo poroso 40 pode melhorar a função de refinamento do corpo poroso 40. Por exemplo, reduzir gradualmente o tamanho dos poros 46 dentro do corpo poroso 40 pode levar a um aumento na incidência de contato da bolha de gás e também pode levar a um aumento na incidência de contato entre as bolhas de gás e as superfícies de parede 50.

[00055] Em algumas modalidades, os tamanhos dos poros 46 no corpo poroso 40 podem mover ou progredir em uma forma gradual ou em etapas ao longo do eixo longitudinal L do corpo poroso 40. Por exemplo, tamanhos dos poros 46 no corpo poroso 40 podem mover de pequeno para grande, ou vice-versa, ao longo do eixo longitudinal L do corpo poroso 40 de modo que uma área do corpo poroso 40 terá poros mais finos ou mais grossos 46 do que outros. Em outras modalidades, os tamanhos dos poros 46 dentro do corpo poroso 40 podem variar em outras formas. Por exemplo, os poros 46 dentro do corpo poroso 40 podem variar de maior para menor, e/ou para maior novamente.

[00056] O corpo poroso 40 pode ser monolítico, ou de construção unitária, ou seja, formado de uma única peça ou o corpo poroso 40 pode ser um conjunto de partes integral. Por exemplo, conforme ilustrado nas figuras 2 e 3, o corpo poroso 40 pode ser segmentado e pode incluir duas ou mais porções ou segmentos serialmente dispostos independentemente monolíticos A, B que foram colocados juntos para formar uma unidade. Os segmentos serialmente dispostos A, B ilustrados nas figuras 2 e 3 são posicionados lado a lado, entretanto, em outras modalidades, os segmentos A, B podem ser empilhados no topo um do outro. A construção do corpo poroso 40 de dois ou mais seg-mentos serialmente dispostos A, B pode fornecer o corpo poroso 40 com diferentes propriedades químicas e/ou mecânicas em diferentes áreas do corpo poroso 40. Por exemplo, conforme ilustrado nas figuras 2 e 3, os poros 46 no segmento A podem ser relativamente grandes (figura 4), conforme comparado com os poros 46' no segmento B (figura 5), que pode fornecer o corpo poroso 40 com um gradiente do tamanho do poro.

[00057] Os segmentos A, B do corpo poroso 40 podem ser mantidos dentro ou suportados por um alojamento ou quadro 52. Em algumas modalidades, os segmentos A, B podem ser suportados dentro dos quadros separados, que podem ser adaptados para combinar um ou o outro ou encaixar para unir os segmentos A, B com um outro para formar uma unidade integral. Por exemplo, os segmentos A, B podem ser lingueta e ranhura combinadas.

[00058] Nas modalidades ilustradas nas figuras 2 a 5, o corpo poroso 40 é envolvido pelo quadro 52 de modo que o vidro fundido que flui através do corpo poroso 40 seja contido dentro do quadro 52, similar ao fluxo de um líquido através de um conduto fechado. Nesse caso, o vidro fundido pode não ter uma superfície livre. Em outras modalidades, entretanto, o corpo poroso 40 pode ser mantido dentro ou suportado por um alojamento, quadro, ou outra estrutura que não envolve completamente o corpo poroso 40, por exemplo, um canal aberto. Nesse caso, um volume de vidro fundido que está fluindo através, ao redor e/ou sobre o corpo poroso 40 terá uma superfície livre.

[00059] Em algumas modalidades, os segmentos A, B podem ser separados por uma lacuna, que pode fornecer uma saída para bolhas de gás presas dentro do corpo poroso 40 para escapar dele. A lacuna pode estar em comunicação fluida com um conduto, por exemplo, uma ventilação ou estrutura do tipo chaminé, que pode fornecer uma passagem para bolhas de gás presas dentro do corpo poroso 40 a ser transportado longe do corpo poroso 40, por exemplo, em direção a uma superfície livre do vidro fundido dentro do forno 10. O corpo poroso 40, a lacuna e/ou o conduto pode ser orientado em um ângulo que pode encorajar bolhas de gás dentro do corpo poroso 40 a fluir longe do corpo poroso 40 e/ou fluir longe da lacuna.

[00060] Como melhor mostrado nas figuras 2 e 3, o corpo poroso 40 tem uma profundidade ou espessura T longitudinal definida pela distância entre a entrada 42 e a saída 44 do corpo poroso 40 em uma direção paralela ao eixo longitudinal L desse. A espessura T do corpo poroso 40 pode ser controlada ou ajustada para fornecer um tempo de residência desejado para uma corrente de vidro fundido dentro do corpo poroso 40. Consequentemente, a espessura T do corpo poroso 40 pode ser selecionada com base na vazão da corrente de vidro fundido que estará fluindo através do corpo poroso 40 no forno de vidro 10. Uma espessura adequada T para o corpo poroso 40 pode estar na faixa de 6,35 mm (0,25 polegadas) a 152,4 mm (6 polegadas), incluindo todas as faixas e subfaixas entre elas. Em algumas modalidades, o corpo poroso 40 pode ter uma espessura T na faixa de 25,4 mm (1 po- legada) a 63,5 mm (2,5 polegadas), incluindo todas as faixas e subfai- xas entre elas.

[00061] O corpo poroso 40 ilustrado nas figuras 2 a 5 tem um formato transversal substancialmente retangular em uma direção ortogonal ao eixo longitudinal A que é definido por uma altura H e uma amplitude ou largura W. Nessa modalidade, a espessura T do corpo poroso 40 é maior que sua largura W e a largura W do corpo poroso 40 é maior que sua altura H. Consequentemente, as razões do aspecto de espessura para largura T/D e espessura para altura T/H do corpo poroso 40 são ambas maiores que um. Em outras modalidades, entretanto, a largura W e/ou a altura H do corpo poroso 40 podem ser maiores que a espessura T do corpo poroso 40. Uma largura adequada W para o corpo poroso 40 pode ser na faixa de 101,6 a 304,8 milímetros (4 a 12 polegadas) e uma altura adequada H para o corpo poroso 40 pode ser na faixa de 152,4 a 203,2 milímetros (6 a 18 polegadas), incluindo todas as faixas e subfaixas entre as faixas previamente mencionadas.

[00062] Em outras modalidades, o corpo poroso 40 pode assumir diferentes formatos transversais. Por exemplo, o formato transversal do corpo poroso 40 em uma direção paralela ou ortogonal ao eixo longitudinal A do corpo poroso 40 pode ser circular, elíptica, anular, quadrada, triangular, hexagonal, ou qualquer outro formato adequado. Além disso, o formato transversal e/ou a área transversal do corpo poroso 40 pode variar ao longo do comprimento L, largura W, e/ou altura H do corpo poroso 40,

[00063] O tamanho e o formato do corpo poroso 40 podem ser selecionados com base na vazão e/ou na temperatura do vidro fundido que estará fluindo através do corpo poroso 40 no forno de vidro 10. O vidro fundido que flui através de um forno de vidro convencional terá tipicamente uma velocidade na faixa de 0,5 milímetros por segundo (mm/s) a 5 mm/s, incluindo todas as faixas e subfaixas entre elas. Consequentemente, o tamanho e o formato do corpo poroso 40 podem ser desenhados para acomodar as correntes de vidro fundido que flui nas velocidades dentro das faixas previamente mencionadas. Em algumas modalidades, o tamanho e o formato do corpo poroso 40 podem ser configurados para acomodar entre 5 galões de vidro fundido e 25 galões de vidro fundido por hora, incluindo todas as faixas e subfai- xas entre elas. O corpo poroso 40 também pode ser configurado para acomodar uma corrente de vidro fundido tendo uma temperatura na faixa de 500 graus Celsius a 1700 graus Celsius.

[00064] O tamanho dos poros 46 no corpo poroso 40 pode ser selecionado para fornecer uma vazão desejada de vidro fundido através do corpo poroso 40 e para prevenir a contrapressão e pode ser com base na temperatura e na viscosidade do vidro fundido. Por exemplo, um corpo poroso 40 tendo poros 46 que são relativamente pequenos no tamanho pode ser utilizado para refinamento de vidro fundido que tem uma temperatura relativamente alta e uma viscosidade relativamente baixa, por exemplo, uma temperatura na faixa de 1000 graus Celsius a 1750 graus Celsius, incluindo todas as faixas e subfaixas entre elas.

[00065] O formato e a orientação dos poros 46 do corpo poroso 40 podem ser uniformes ou aleatórios, e podem fornecer uma passagem de fluxo substancialmente linear e/ou uma passagem de fluxo tortuosa através do corpo poroso 40,

[00066] Nas modalidades ilustradas nas figuras 2 a 5, o corpo poro so 40 tem uma estrutura de colmeia e inclui uma pluralidade de poros hexagonalmente formados 46, 46' que se estendem substancialmente paralelos entre si da entrada 42 à saída 44 do corpo poroso 40. Além disso, os eixos centrais dos poros 46, 46' são orientados em uma direção comum que é substancialmente paralela ao eixo longitudinal A do corpo poroso 40. Consequentemente, os poros 46, 46' não se cruzam ao longo da espessura T do corpo poroso 40. Em outras modalidades, entretanto, o corpo poroso 40 pode incluir poros com diferentes formatos transversais e/ou com diferentes orientações. Por exemplo, em outras modalidades, os poros 46, 46' do corpo poroso 40 podem ter formatos transversais arredondados, quadrados ou ovais. Além disso, os poros 46, 46' do corpo poroso 40 podem ser orientados em múltiplas direções diferentes.

[00067] A figura 6 ilustra outra modalidade de um corpo poroso 140 para refinamento de vidro fundido de acordo com a presente revelação. Essa modalidade é similar em muitos aspectos à modalidade das figuras 2 a 5 e numerais semelhantes entre as modalidades geralmente designam elementos iguais ou correspondentes por todas as vistas dos desenhos. Consequentemente, as descrições das modalidades são incorporadas entre si e a descrição da matéria comum às modalidades não podem geralmente ser repetidas aqui.

[00068] O corpo poroso 140 ilustrado na figura 6 tem uma estrutura reticulada ou do tipo espuma e inclui um labirinto de poros abertos formados irregularmente interconectados 146 que são orientados em uma pluralidade de direções aleatórias ao longo do eixo longitudinal do corpo poroso 140.

[00069] Em algumas modalidades, o corpo poroso 140 pode ter superfícies de parede 148 que são ásperas ou irregulares no contorno, pois esse pode melhorar a função de refinamento do corpo poroso 140. Consequentemente, a média de aspereza da superfície (Ra) das superfícies de parede 148 é preferivelmente maior que 0,015 mm (600 micropolegadas μin. Em algumas modalidades, a média de aspereza da superfície (Ra) das superfícies de parede 148 pode ser na faixa de 2,5 E-5 a 0,25 milímetros (1 a 10,000 micropolegadas, μin), incluindo todas as faixas e subfaixas entre elas. Por exemplo, a média de aspereza da superfície (Ra) das superfícies de parede 148 pode ser na faixa de 2,5 E-3 a 0,15 milímetros (100 a 6,000 micropolegadas, μin), in- cluindo todas as faixas e subfaixas entre elas. Dependendo da situação de refinamento, a média de aspereza da superfície (Ra) das superfícies de parede 148 pode ser: maior que ou igual a 0,025 mm (1,000 μin), 0,063 mm (2,500 μin), 0,10 mm (4,000 μin), ou 0,12 mm (5,000 μin); menor ou igual a 0,25 mm (10,000 μin), 0,22 mm (9,000 μin),0,20 mm (8,000 μin), ou 0,17 mm (7,000 μin); ou entre 0,025 - 0,25 mm (1,000-10,000 μin) , 0,063 - 0,25 mm (2,500-10,000 μin), 0,10 - 0,25 mm (4,000-10,000 μin), ou 0,12 - 0,25 mm (5,000-10,000 μin), para citar alguns exemplos específicos.

[00070] Ainda, as superfícies de parede 148 do corpo poroso 140 podem ser configuradas para resistir o fluxo de vidro fundido através do corpo poroso 140, por exemplo, devido à adesão entre o vidro fundido e as superfícies de parede 148 do corpo poroso 140. Nesse caso, a resistência do fluxo de vidro fundido através do corpo poroso 140 devido às forças de adesão pode estar na faixa de 0 N a 1000 N, incluindo todas as faixas e subfaixas entre elas.

[00071] Uma superfície áspera ou irregular pode ser produzida nas paredes 148 do corpo poroso 140, por exemplo, por depósito de hastes ou estruturas no formato de agulha nas paredes 148 utilizando uma técnica de deposição de vapor químico ou por gravação das superfícies de parede 148 com um ácido ou qualquer outro líquido adequado. As hastes ou estruturas no formato de agulha podem ter diâmetros menores que m mícron e comprimentos de alguns micrometros ou mais. Em outras modalidades, as paredes 150 do corpo poroso 140 podem ser porosas, o que pode contribuir para a aspereza ou superfícies irregulares de parede 148.

[00072] Em outras modalidades, as superfícies de parede 148 do corpo poroso 140 podem variar de relativamente suave para relativamente áspera, ou vice-versa.

[00073] A figura 7 é uma micrografia eletrônica de um material po- roso de cerâmica que tem superfícies de parede relativamente suaves. O material de cerâmica na figura 7 inclui uma pluralidade de partículas de cerâmica que foram fundidas entre si através de um processo de sinterização.

[00074] A figura 8 é uma micrografia eletrônica de um material poroso de cerâmica que tem superfícies de parede irregularmente formadas e relativamente ásperas. O material de cerâmica na figura 8 tem poros interconectados abertos que são formados por uma pluralidade de "agulhas" cristalinas interconectadas.

[00075] As paredes 148 e/ou as superfícies de parede 150 do corpo poroso 140 e, opcionalmente, o quadro 152, podem ser formados de e/ou revestidos com qualquer material adequado ou combinação de materiais que podem manter suas propriedades estruturais sob a alta temperatura e condições ambientais corrosivas que existem dentro de um forno de vidro. Por exemplo, as paredes 148 e/ou as superfícies de parede 150 do corpo poroso 140 e, opcionalmente, o quadro 152, podem ser formadas de e/ou revestidas com vários metais refratários, carbonetos, boretos, nitretos, óxidos, ou combinações desses. Alguns exemplos específicos de materiais refratários adequados incluem mo- libdênio, alumina, zircônia, sílica, mulita, carboneto de silício, carboneto de tungstênio, carboneto de boro, carbonitreto de silício, silício e combinações desses. Tais materiais podem ser formados por máquina ou fundição no formato do corpo poroso 140.

[00076] O corpo poroso 140 pode ser construído em uma forma que fornecerá o corpo poroso 140 com rigidez suficiente e resistência suficiente. Alguns exemplos de estruturas porosas adequadas incluem materiais de cerâmica reticulados (também referidos como espumas de cerâmica), partículas de cerâmica ligadas, e/ou materiais de cerâmica expelidos (por exemplo, materiais de cerâmica expelidos em formato de colmeia). Materiais de cerâmica adequados podem ser produ- zidos por imersão em um material precursor de poliuretano em uma lama contendo cerâmica, e então tratando por calor o material precursor revestido em cerâmica para decompor o material precursor e formar um corpo cerâmico poroso. Os materiais particulados de cerâmica ligados adequados podem ser feitos em partículas de cerâmica fundidos ou tabulares mantidos juntos por um ligante de cerâmica. Outros materiais de cerâmica porosos adequados podem ser produzidos utilizando um processo de impressão tridimensional ou por um processo de extrusão, no qual uma mistura de lama cerâmica e um ligante são expelidos juntos para formar uma estrutura de cerâmica expelida que pode ser revestida com materiais de cerâmica adicionais, secos e sin- terizados para produzir um corpo cerâmico poroso.

[00077] As figuras 9A a 13 ilustram modalidades adicionais de aparelhos para refinamento de vidro fundido que incluem um ou mais corpos porosos pelos quais o vidro fundido a ser refinado é passado. Essas modalidades são similares em muitos aspectos à modalidade das figuras 2 a 8. Consequentemente, as descrições das modalidades são incorporadas entre si e a descrição da matéria comum às modalidades geralmente não podem ser repetidas aqui.

[00078] Agora com referência às figuras 9A e 9B, que ilustram as vistas transversais superior e lateral, respectivamente, de um aparelho 200 para refinamento de vidro fundido de acordo com uma modalidade ilustrativa da presente revelação. O aparelho 200 inclui uma extremidade superior 210 que se estende acima de uma superfície livre de um fluxo de vidro fundido e uma extremidade inferior 212 que é imersa na passagem de fluxo do vidro fundido. A extremidade inferior 212 do aparelho 200 inclui um corpo poroso 214 tendo uma entrada 216 pela qual o fluxo de vidro fundido é recebido e uma saída 218 pela qual o vidro fundido sai do corpo poroso 214. O corpo poroso 214 também inclui uma superfície superior 220 que está em comunicação fluida com uma passagem geralmente vertical 222 que se estende através do aparelho 200, da superfície superior 220 do corpo poroso 214 a uma abertura 224 na extremidade superior 210 do aparelho 200. A passagem vertical 222 pode ser ligada por uma bainha, alojamento, ou paredes 226 que são construídas de um material refratário não poroso, por exemplo, um metal refratário não poroso, carboneto, boreto, ni- treto, óxido, ou uma combinação desses.

[00079] O vidro fundido é recebido na entrada 216 do corpo poroso 214 e é descarregado da saída 218 do corpo poroso 214. Conforme o vidro fundido flui entre a entrada e a saída 216, 218 do corpo poroso 214, as bolhas de gás dentro do vidro fundido podem ser encorajadas a aumentar através do vidro fundido em direção à superfície superior 220 do corpo poroso 214. As bolhas de gás que são liberadas do vidro fundido durante esse processo podem ser direcionadas longe do corpo poroso 214, através da passagem vertical 222 e fora da abertura 224 na extremidade superior 210 do aparelho 200,

[00080] O aparelho 200 também pode incluir uma bomba a vácuo e sistema de evacuação 228 que podem ser utilizados para criar um ambiente de pressão subatmosférica dentro da passagem vertical 222. Nesse caso, embora não ilustrado nas figuras 9A e 9B, a passagem vertical 222 pode ser fechada, por exemplo, colocando uma tampa sobre a abertura 224 na extremidade superior 210 do aparelho 200. O ambiente de pressão subatmosférica dentro da passagem vertical 222 pode ajudar a aumentar a taxa na qual as bolhas de gás dentro da corrente fluída de vidro fundido aumentam através do vidro fundido e são liberadas dele.

[00081] A figura 10 ilustra um aparelho 300 para refinamento de vidro fundido de acordo com outra modalidade ilustrativa da presente revelação. O aparelho 300 inclui um alojamento 310 tendo uma parede superior 312 (mostrada fragmentada), uma inferior 314, uma parede lateral 316, uma entrada 318 localizada no topo 312 do alojamento 310 e uma saída 320 localizada na parede lateral 316 do alojamento 310. O aparelho 300 também inclui um corpo poroso geralmente anular 322 tendo um interior 324 e um exterior 326 que se estende entre a parte superior 312 e a parte inferior 314 do alojamento 310, entre a entrada 318 e a saída 320. O corpo poroso anular 322 pode ser monolítico, ou pode ser um conjunto ou integração de uma pluralidade de porções do corpo poroso monolítico. O alojamento 310, incluindo a parte superior 312, a parte inferior 314 e a parede lateral 316 do alojamento 310, pode ser feito em um material refratário, por exemplo, um metal refratário, carboneto, boreto, nitreto, óxido, ou uma combinação de um ou mais desses materiais refratários.

[00082] O vidro fundido entra no alojamento 310 através da entrada 318 e é recebido no interior 324 do corpo poroso anular 322. Um diferencial de pressão pode ser estabelecido pelo corpo poroso anular 322 de modo que o vidro fundido flua em uma direção geralmente radial do interior 324 ao exterior 326 do corpo poroso anular 322. Ainda, em algumas modalidades, a parte inferior 314 do alojamento 310 e do corpo poroso anular 322 pode ser configurada para girar de modo que o vidro fundido seja submetido a uma força centrífuga, o que faz com que o vidro fundido flua em uma direção geralmente radial do interior 324 ao exterior 326 do corpo poroso anular 322. Conforme o vidro fundido é fluido através do corpo poroso 322, as bolhas de gás dentro do vidro fundido podem ser encorajadas a aumentar através do vidro fundido e escapar.

[00083] A figura 11 ilustra um aparelho 400 para refinamento de vidro fundido ainda de acordo com outra modalidade ilustrativa da presente revelação. O aparelho 400 inclui um corpo poroso geralmente anular 410 tendo um interior 412 e um exterior 414 que é carregado por uma base giratória 416. O vidro fundido é recebido no interior 412 do corpo poroso 410 e é submetido a uma força centrífuga de modo que o vidro fundido flua em uma direção geralmente radial do interior 412 ao exterior 414 do corpo poroso 410. Após o vidro fundido fluir através do corpo poroso 410, ele é coletado pela base 416 e direcionado em uma direção geralmente para baixo longe do corpo poroso 410. Conforme o vidro fundido flui através do corpo poroso 410, as bolhas de gás dentro do vidro fundido são encorajadas a aumentar através do vidro fundido e escapar. A base 416 pode ser feita em um material refratário, por exemplo, um metal refratário, carboneto, boreto, nitreto, óxido, ou uma combinação desses.

[00084] Em outra modalidade, o aparelho 400 pode ser integrado com o aparelho 300. Por exemplo, o aparelho 300 pode ser carregado na base 416 e girado para promover o fluxo de vidro fundido através do aparelho 300,

[00085] A figura 12 ilustra um aparelho 500 para refinamento de vidro fundido de acordo com outra modalidade ilustrativa da presente revelação. O aparelho 500 inclui um conduto 510 tendo uma entrada 512, uma saída 514 e um ou mais corpos porosos 516 serialmente dispostos dentro do conduto 510, ao longo de um eixo longitudinal A desse. O vidro fundido é recebido na entrada 512 do conduto 510 e é fluido em direção à saída 514 do conduto 510. Conforme o vidro fundido flui da entrada 512 à saída 514 do conduto 510, os corpos porosos 516 misturam o vidro fundido e também interagem com o vidro fundido em uma forma que encoraje as bolhas de gás dentro do vidro fundido a aumentar em uma superfície livre desse e escapar.

[00086] O conduto 510 pode ser cilíndrico, retangular ou de qualquer outro formato adequado e pode ser composto por metal, material refratário, cerâmica ou qualquer outro material adequado. Os corpos porosos 516 podem ser de qualquer formato que promove a mistura e interação com o vidro fundido, por exemplo, os corpos porosos 516 podem ser torcidos, espirais ou helicoidalmente formados. Ainda, o conduto 510 pode ser feito em material refratário, por exemplo, um metal refratário, carboneto, boreto, nitreto, óxido, ou a combinação desses.

[00087] A figura 13 ilustra um aparelho 600 para refinamento de vidro fundido de acordo com outra modalidade ilustrativa da presente revelação. O aparelho 600 inclui um alojamento 610 tendo uma parte superior 612, uma parte inferior 614 e uma parede lateral 616. Uma saída 618 pode estar localizada na parede lateral 616 na parte inferior 614 do alojamento 610. I alojamento 610 pode ser feito em um material refratário, por exemplo, um metal refratário, carboneto, boreto, ni- treto, óxido, ou uma combinação desses. O aparelho 600 também inclui primeiro, segundo e terceiro corpos porosos 620, 622, 624 que são serialmente dispostos um acima do outro dentro do alojamento 610. Nas modalidades ilustradas na figura 13, o tamanho do poro dos corpos porosos 620, 622, 624 reduz em uma forma por etapas, com o primeiro corpo poroso 620 tendo porosidade relativamente grossa e o terceiro corpo poroso 624 tendo porosidade relativamente fina. Entretanto, em outras modalidades, o tamanho do poro dos corpos porosos 620, 622, 624 pode ser substancialmente o mesmo.

[00088] Os corpos porosos 620, 622, 624 podem ser separados entre si no alojamento 610 pelas primeira e segunda lacunas 626, 628. Embora não ilustrado, as lacunas 626, 628 podem estar em comunicação fluida com um ou mais condutos, que podem fornecer passagens para bolhas de gás que foram liberadas do vidro fundido a ser transportado longe do vidro fundido e longe do alojamento 610.

[00089] O vidro fundido G pode ser recebido em uma parte superior 630 do primeiro corpo poroso 620, por exemplo, sendo derramado sobre a parte superior 630 do primeiro corpo poroso 620 para formar uma poça do vidro fundido G. Assim, o vidro fundido G pode fluir, por exemplo, por gravidade da parte superior 630 a uma parte inferior 632 do primeiro corpo poroso 620 e então à primeira lacuna 626 entre o primeiro e o segundo corpo poroso 620, 622. Em outras modalidades, o vidro fundido G pode ser recebido na parte superior 630 do primeiro corpo poroso 620 e pode ser derramado em múltiplas direções através do corpo poroso 620, por exemplo, em direção e através de um ou mais lados 634, 636 do corpo poroso 620. Em qualquer caso, conforme o vidro fundido G flui através do primeiro corpo poroso 620, as bolhas de gás dentro do vidro fundido podem ser encorajadas a aumentar através do vidro fundido e escapar dele. Por exemplo, as bolhas de gás podem escapar do vidro fundido G através dos lados 634, 636 do primeiro corpo poroso 620. Assim, o vidro fundido G pode fluir através do segundo e do terceiro corpo poroso 622, 624 em uma forma similar e pode sair do alojamento 610 através da saída 618 em um nível abaixo do nível do terceiro corpo poroso 624.

[00090] Em outras modalidades, o aparelho 600 pode incluir um único corpo poroso e pode ser acoplado a outro aparelho a jusante, similar ao aparelho 600, que também inclui um ou mais corpos porosos.

[00091] O aparelho 600 também pode incluir um aquecedor 638 que fornece calor aos corpos porosos 620, 622, 624 e/ou ao vidro fundido durante o processo refinamento. Por exemplo, o aquecedor 638 pode incluir um queimador de gás que pode direcionar as chamas sob um ou mais dos corpos porosos 620, 622, 624. Em algumas modalidades, o aquecedor 638 pode ser utilizado para preaquecer os corpos porosos 620, 622, 624 antes do vidro fundido ser introduzido no alojamento 610 e passado através dos corpos porosos 620, 622, 624. O preaquecimento dos corpos porosos 620, 622, 624 pode ajudar a reduzir a degradação dos corpos porosos 620, 622, 624 devido ao choque térmico. Exemplos

[00092] Dois materiais de cerâmica reticulados tendo diferentes tamanhos dos poros foram preaquecidos em um ambiente de laboratório a uma temperatura de aproximadamente 900°C em um forno. O vidro fundido tendo uma temperatura de aproximadamente 1450°C e incluindo uma pluralidade de bolhas de gás foi então despejado em um lado dos materiais de cerâmica preaquecidos e um fluxo de vidro fundido foi coletado de um lado oposto dos materiais de cerâmica. O vidro fundido coletado foi então analisado para determinar o tamanho e conteúdo das bolhas de gás nele. Exemplo 1

[00093] O vidro fundido tendo uma composição do vidro do recipiente que incluiu 77% em peso de SiO2, 16% em peso de Na2O e 5% em peso de CaO foi preparado e despejado sobre um material de cerâmica reticulado feito em carboneto de silício. O material de carboneto de silício incluiu 8 poros por polegada (ppi) com poros variando no tamanho de 3 mm a 10 mm. Os poros no material de carboneto de silício foram definidos por paredes tendo espessuras na faixa de 0,5 mm a 1 mm.

[00094] A composição do vidro do recipiente inicialmente teve bolhas de gás variando no tamanho de 0,2 a 0,3 mm. Após o vidro fundido ser filtrado através do material de carboneto de silício, o vidro fundido incluiu as bolhas de gás que variam no tamanho de 0,5 a 1,0 mm, que representa um aumento de dobra de 2-para-3 no tamanho das bolhas de gás dentro do vidro fundido. O aumento no tamanho das bolhas de gás dentro do vidro fundido pode acelerar o processo de refinamento por causa das bolhas de gás relativamente grandes resultantes serem capazes de aumentar através do vidro fundido em uma taxa mais rápida do que as bolhas de gás iniciais relativamente pequenas.

[00095] O aumento no tamanho da bolha de gás pode ser o resultado do carbono livre no material de carboneto de silício que reage com o vidro fundido para formar gás de dióxido de carbono. O gás de dióxido de carbono recentemente formado pode então coalescer com as bolhas de gás existentes no vidro fundido para produzir maiores bolhas de gás. Outros materiais que contêm carbono livre também podem reagir com o vidro fundido nessa forma para produzir maiores bolhas de gás e que podem ser removidas mais rapidamente do vidro fundido, conforme comparado às bolhas de gás iniciais relativamente pequenas dentro do vidro fundido. Exemplo 2

[00096] Um vidro de silicato sódico que incluiu 61,2% em peso de SiO2 e 38,8% em peso de Na2O foi preparado e derramado sobre um material de cerâmica reticulado feito em alumina. O material de alumina incluiu 25 poros por polegada (ppi) com poros que variam no tamanho de 1 mm a 3 mm. Os poros no material de alumina foram definidos pelas paredes tendo espessuras na faixa de 0,5 mm a 1 mm.

[00097] O vidro de silicato de sódio inicialmente teve bolhas de gás que foram aproximadamente 1 mm no tamanho. Após o vidro fundido ser filtrado através do material de alumina, o vidro fundido incluiu bolhas de gás que tinham aproximadamente 0,5 mm no tamanho, que representa uma redução de 50% no tamanho das bolhas de gás dentro do vidro fundido. As bolhas de gás similarmente dimensionadas também foram observadas nas paredes dos poros dentro do material de alumina.

[00098] Assim, foram revelados um aparelho e um processo para refinamento de vidro fundido, que satisfaz completamente um ou mais dos objetos e objetivos previamente estabelecidos. A revelação foi apresentada em conjunto com várias modalidades ilustrativas e modificações adicionais e variações foram discutidas. Outras modificações e variações sugerirão aos técnicos no assunto em vista da discussão previamente mencionada. Por exemplo, a matéria de cada uma das modalidades é aqui incorporada por referência em cada uma das modalidades, para conveniência.

Claims (27)

1. Aparelho (10) para produzir vidro fundido incluindo: uma câmera (16, 18) através da qual o vidro fundido flui, caracterizado pelo fato de que ainda inclui: um corpo poroso (40, 140, 214) disposto dentro da câmera (30, 31, 32, 33, 34, 35, 36) e tendo uma entrada (42, 216), uma saída (44, 218) em comunicação fluida com a entrada, uma superfície superior (220) se estendendo entre a entrada e a saída, e uma pluralidade de poros (46, 46') através da qual vidro fundido pode fluir entre a entrada e a saída; e uma bomba a vácuo e sistema de evacuação (228) em co-municação fluida com a superfície superior do corpo poroso que cria um ambiente de pressão subatmosférica na superfície superior do corpo poroso.

2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o corpo poroso tem um formato tridimensional selecionado a partir do grupo consistindo em uma esfera, um elipsoi- de, um cubo, um prisma retangular, um prisma triangular, uma pirâmide, um cilindro, e um cone.

3. A parelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o corpo poroso tem uma porosidade efetiva na faixa de 0,75 a 0,95.

4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os poros são definidos por paredes (48, 150) tendo superfícies de parede (50, 148), e as superfícies de parede têm uma média de aspereza de superfície maior do que 0,015 mm (600 micropolegadas, μin).

5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os poros são definidos por paredes (48, 150) tendo superfícies de parede (50, 148), e em que as superfícies de parede incluem pelo menos um material selecionado a partir do grupo consistindo em carboneto de silício (SiC), nitreto de silício (Si3N4), e carboni- treto de silício (SiCN).

6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui uma ventilação para ventilar bolhas de gás para longe da superfície superior do corpo poroso.

7. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o corpo poroso é de construção unitária.

8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o corpo poroso tem uma largura (W), uma altura (H), e uma espessura (T) ortogonal à largura e à altura, a espessura sendo definida entre a entrada e a saída do corpo poroso, e em que uma razão da espessura para pelo menos uma dentre a largura ou a altura é maior do que um.

9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui uma extremidade superior (210), uma extremidade inferior (212), e uma passagem geralmente vertical (222) se estendendo através das mesmas.

10. Aparelho, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a passagem geralmente vertical se estende a partir da superfície superior do corpo poroso para uma abertura (224) na extremidade superior do aparelho.

11. Aparelho, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a passagem geralmente vertical é delimitada por uma bainha, alojamento, ou paredes (226) construídas de um material refratário não poroso.

12. Aparelho, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o material refratário não poroso compreende um refratário não poroso dentre metal, carboneto, boreto, nitreto, óxido, ou uma combinação dos mesmos.

13. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui: um primeiro corpo poroso (A) tendo uma primeira entrada, uma primeira saída em comunicação fluida com a primeira entrada, uma primeira superfície se estendendo entre a primeira entrada e a primeira saída, e uma pluralidade de poros (46) através da qual vidro fundido pode fluir entre a primeira entrada e a primeira saída; e um segundo corpo poroso (B) tendo uma segunda entrada, uma segunda saída em comunicação fluida com a segunda entrada, uma segunda superfície se estendendo entre a segunda entrada e a segunda saída, e uma pluralidade de poros (46’) através da qual vidro fundido pode fluir entre a segunda entrada e a segunda saída; e a bomba a vácuo e sistema de evacuação em comunicação fluida com a primeira superfície do primeiro corpo poroso e segunda superfície do segundo corpo poroso que criam um ambiente de pressão subatmosférica na primeira superfície do primeiro corpo poroso e na segunda superfície do segundo corpo poroso, em que o primeiro corpo poroso e o segundo corpo poroso são dispostos serialmente.

14. Aparelho, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dentre o primeiro corpo poroso e o segundo corpo poroso tem uma porosidade efetiva na faixa de 0,75 a 0,95.

15. Aparelho, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que os poros do primeiro corpo poroso e do segundo corpo poroso proporcionam um gradiente de tamanho de poro na direção de fluxo de vidro fundido.

16. Aparelho, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que os poros de pelo menos um dentre o primeiro corpo poroso e o segundo corpo poroso definem uma rede tridimensi- onal de poros abertos interconectados.

17. Aparelho, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que os poros têm eixos que são orientados paralelamente uns aos outros em uma direção substancialmente paralela à direção de fluxo de vidro fundido.

18. Aparelho, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que os poros não incluem vazios que existem dentro de uma coleção de partículas discretas, agregados, ou fibras que foram empacotadas em um volume.

19. Aparelho, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que cada um do primeiro corpo poroso e do segundo corpo poroso é de construção unitária.

20. Aparelho, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que inclui um conduto em comunicação fluida com um espaço entre o primeiro corpo poroso e o segundo corpo poroso através do qual bolhas de gás são ventiladas para longe do primeiro corpo poroso e do segundo corpo poroso.

21. Processo para refinar vidro fundido caracterizado pelo fato de que inclui as etapas de: (a) fornecer um fluxo de vidro fundido que inclui uma pluralidade de bolhas de gás; (b) fornecer um corpo poroso (40, 140, 214, 322, 410, 516, 620, 622, 624) que inclui uma entrada (42, 216), uma saída (44, 218) em comunicação fluida com a entrada, e uma pluralidade de poros (46, 46', 146) através da qual vidro fundido pode fluir entre a entrada e a saída, a pluralidade de poros sendo definida por paredes (48, 150) tendo superfícies de parede (50, 148); e (c) fluir o vidro fundido através do corpo poroso e através da pluralidade de poros de modo que interação entre o vidro fundido e as superfícies de parede dos poros promova liberação de bolhas de gás do vidro fundido ou cause pelo menos algumas das bolhas de gás dentro do vidro fundido a colapsarem ou romperem para reduzir o tamanho das bolhas de gás a um tamanho comercialmente aceitável.

22. Processo, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que a etapa (c) inclui fluir o vidro fundido através do corpo poroso a uma vazão na faixa de 18,9 a 94,6 litros por hora (5 a 25 galões por hora).

23. Processo, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que a etapa (c) inclui permitir o vidro fundido a fluir através do corpo poroso por gravidade.

24. Processo, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que a etapa (c) inclui aplicar uma força centrífuga ou centrípeta ao vidro fundido.

25. Processo, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que as superfícies de parede dos poros incluem carbono livre ou um material que dissocia para fornecer carbono livre, nitrogênio livre, ou ambos, e a etapa (c) inclui interagir o vidro fundido com as superfícies de parede para produzir gás de dióxido de carbono, gás de óxido de nitrogênio, ou ambos.

26. Processo, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que também inclui: expor o corpo poroso a um ambiente de pressão subatmos- férica.

27. Processo, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que também inclui: induzir movimento do corpo poroso para promover liberação de bolha a partir do mesmo.

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