CN101675009A - 用于澄清玻璃的设备 - Google Patents

Abstract

一种用于澄清熔融玻璃的设备，该设备包括：澄清容器、用于支撑并防止澄清容器氧化的托架。在澄清容器上方延伸的高托架侧壁以及衬垫材料加强了托架的支撑和防止氧化功能。楔石耐火材料与衬垫材料中形成的沟道接合，有助于防止衬垫材料发生高温蠕变并防止损坏澄清容器。

Description

用于澄清玻璃的设备

发明领域

本发明涉及用于澄清熔融玻璃的设备，具体地说，涉及贵金属澄清容器的支承和保护。

技术背景

用于制造玻璃制品的示范性方法从原始进料如金属氧化物的熔化开始，以形成熔融玻璃。熔化方法不仅导致形成玻璃，还形成各种不需要的副产物，包括各种气体如氧气、二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、三氧化硫、氩气、氮气，以及水。除非去除，否则，这些气体会继续存在于制造过程中，最后作为玻璃制成品中的气态小包含物，有时候作为气态微观包含物。

对于一些玻璃制品而言，存在气态小包含物并非有害。但是，对于其他制品的制造，小到直径等于50微米的气态包含物是不能接受的。一种这样的制品是用于制造显示器件如液晶和有机发光二极管显示器的玻璃板。对于这些应用而言，玻璃必须具有异常透明、原始的表面，没有变形和包含物。

要从熔融玻璃去除气态包含物，通常向进料添加一种或多种澄清剂。澄清剂是一种多价化合物，它在冷却时变成还原价态，吸收过程中的氧，加热时变成较高价态从而释放氧。释放的氧导致熔融玻璃或熔体中的气体聚集并上升至熔体表面，从而脱离该过程。加热通常在高温澄清容器中进行。

用于显示器级别玻璃的典型澄清温度可以等于1700℃。如此高的温度要求使用专门的金属或合金来防止容器的破坏。通常使用铂或铂合金，例如铂-铑。铂有益地具有高熔化温度而且不容易溶解在玻璃中。但是在如此高温下，铂或铂合金容易氧化。因此，必须采取一些步骤防止热的铂澄清容器与大气氧之间的接触。而且，由于铂是贵金属而且相当昂贵，所以澄清容器的壁一般制造得尽可能薄。因此，澄清容器可能进一步需要物理支撑。

发明概述

根据本发明一种实施方式，描述了一种用于澄清玻璃的设备，该设备包括：限定出凹槽(trough)的托架(cradle)，设置在凹槽内用于传送熔融玻璃的容器，设置在托架和含沟道(channel)的容器之间的垫底(bedding)材料，以及用于支撑与垫底材料中的沟道接合(engage)的至少一部分垫底材料的楔石(keystone)。

根据本发明另一种实施方式，揭示一种用于澄清玻璃的设备，该设备包括：限定出凹槽和从凹槽向上延伸的侧壁的耐火托架，设置在凹槽内的由铂构成的容器，设置在容器和托架之间的耐火垫底，该耐火垫底包围容器并且在其上部包含沟道，设置在托架上方的耐火楔石，该耐火楔石与沟道接合以支撑耐火垫底。

应当理解，以上一般描述和以下详细描述都提出本发明的一些实施方式，意在提供对理解所要求权利的本发明性质和特征的概览或框架。包括附图以提供对本发明的进一步理解，附图结合在本说明书中并构成本说明书的一部分。附图说明本发明的一种示范性实施方式，与描述部分一起解释本发明的原理和操作。

附图简要说明

图1是说明根据本发明一种实施方式用于澄清熔融玻璃的设备的横截面图，该设备包括用于支撑澄清容器和减少澄清容器氧化的托架。

图2是说明图1设备的一部分的横截面图，其中为了简洁而省略了各耐火块。

图3是图1托架的透视图。

图4是根据本发明一种实施方式的耐火垫底的特写横截面图，显示垫底的沟道和凸缘区域。

图5是图4垫底材料的透视图，不包括澄清容器，显示耐火垫底的沟道和凸缘区域。

发明详述

在以下详细说明中，为了解释而非限制的目的，提出揭示具体细节的实施方式，以提供对本发明的透彻理解。但是，对本领域技术人员显而易见的是，利用本发明揭示的内容，可以以不同于本文所揭示具体细节的方式通过其他实施方式实现本发明。而且，可以省略对众所周知的器件、方法和材料的描述，以免使本发明的描述变得模糊不清。最后，只要可能，使用类似的附图标记表示类似的要素。

根据本发明如图1-3中所示，提供设备10，该设备包括澄清容器12、托架14、垫底材料16、许多各种形状和尺寸的耐火块18、以及楔石20。

澄清容器12通常由能够承受极高温度有时超过1700℃的金属构成。优选贵金属容器包含选自铂族金属(例如铂、铑、铱、钌、钯、和锇)的金属或其合金。但是，可以使用其他高温金属和/或合金，例如包含钼的那些金属和/或合金，它们可以单独使用或者与铂族金属组合使用，或者作为与其他高温金属的合金使用。容器12除了例如从温度有时候超过1500℃的熔炉接受热熔融玻璃之外，还用于进一步加热熔融玻璃。因此，容器12本身可以加热。在一些实施方式中，通过使电流通过金属容器而加热容器12。但是，可以使用本领域中已知的其他加热容器12的方法，例如火焰。澄清容器12优选为圆柱形管的形式。

托架14限定出凹槽22和侧壁24，侧壁从凹槽向上延伸。优选托架14包括U形凹槽。托架14一般由能够承受高温不会发生机械失效的材料形成。如本文所用，除非有另外指明，否则，“耐火材料”表示能够承受高温的材料。耐火材料主要由单一的或混合的高熔点元素氧化物构成，所述元素例如硅、铝、镁、钙和锆。但是，也有非氧化物耐火材料，包括碳化物、氮化物、硼化物和石墨之类的材料。耐火材料的确切组成取决于将使用耐火材料以及该材料将接触的温度和气氛。托架14可以例如由氧化铝或熔铸氧化锆耐火材料形成。

澄清容器12设置在托架14内并且被垫底材料16包围。如图1中所示，托架侧壁24优选在澄清容器12的顶部上方向上延伸，而且垫底材料16设置在容器和托架之间。优选垫底材料16作为耐火浆料开始，将该浆料倾倒在凹槽22中以包围管12，然后浆料就地硬化或固化，变成固体耐火材料16，为澄清容器12提供保护垫。所以有时候将垫底材料16称为“可铸材料”(例如可铸材料16)。垫底材料16与澄清容器12密切接触，从而为澄清容器提供最大支撑，并有助于防止氧渗透至容器外表面。对于托架14，垫底材料16应当能够承受超过1700℃的温度。优选垫底材料16是耐火组合物，例如可以包含高纯度氧化铝或氧化锆。

托架14的侧面和底部由耐火块18支撑，由类似的耐火块覆盖。托架14和耐火块18可以进一步安装在附加的外壳内，例如钢质外壳25，从而为耐火块组件提供结构支撑。耐火块18可以例如是Insalcor砖。

如图1-2所示，楔石20优选位于托架壁24的顶部。将垫底材料16倾倒至托架凹槽中，直至楔石29顶部。由于楔石20在托架14上彼此并不接触，而是从壁24各自向内延伸，延伸距离小于壁之间距离的一半，所以垫底材料16可以向上流动并到达楔石20的顶部。楔石20优选还在延伸边缘26上包含半径。净结果是，垫底材料16硬化之后，垫底材料16与楔石20接合。即，在垫底材料的上部之中形成沟道，楔石20安装至这些沟道中。垫底材料16和楔石20的顶部都有附加的耐火块18，从而将托架14和楔石耐火材料20被包封在耐火块内。楔石20优选由耐火材料形成，可以例如包含熔融氧化锆或氧化铝。

在熔融玻璃流过容器12时处在的高温条件下，垫底材料16经历塑性变形或“蠕变”，对垫底材料的支撑功能产生负面影响。即，垫底材料会下垂和变形，或者甚至压垮容器12。通过流过容器的熔融玻璃的流体静压力在容器下部补偿这种效应。但是，熔融玻璃通常不会充满澄清容器；因此存在玻璃水平线，在该水平线之上，不会对容器内部施加流体静压力。存在垫底材料产生的蠕变、以及存在随后由垫底材料的重量对澄清容器12的上部施加的压力、并且不存在内部作用力(例如流体静压力)来抗衡垫底材料重量时，可能在容器12顶部发生结构失效。楔石20通过为垫底材料提供支撑结构而克服这个问题。

图3是垫底材料16的特写，图中为了简洁省略了托架14和楔石20，显示垫底材料和楔石之间接合的区域。还显示澄清容器12和玻璃水平线28，该水平线标出在澄清容器中熔融玻璃30的水平面。没有支撑时，容器12上方的垫底材料16将随时间发生蠕变，对容器12的顶部施加向下的作用力，从而使容器12变形，使容器产生结构失效的风险。根据本实施方式，使垫底材料16形成相反的沟道32，其中沟道之间的厚度d小于沟道上方凸缘34的宽度D。楔石20与垫底材料16各侧上的沟道32接合，使得通过在沟道32接合的楔石20对垫底材料16的上部进行支撑。换言之，楔石20延伸至容器12上方的空间中，当该空间充满未固化状态的垫底材料16时，覆盖楔石的一部分(例如覆盖楔石半径的上表面)。垫底材料16固化或以其他方式转变成其硬化状态时，垫底材料形成一定形状(如沟道32)，该形状与楔石延伸部分的形状互补。因此，楔石20通过承载来自垫底材料16的重量来提供支撑功能，从而防止垫底材料16的上部因为澄清容器12的高温而随时间发生下垂。沟道32优选沿着垫底材料16的长度以相反的关系在相同的基本垂直平面纵向延伸。

参见图2，设备10可以进一步包括至少一个嵌入垫底材料16的热电偶36，从而可以监控澄清容器的温度。所述至少一个热电偶可以根据待测量的预期温度范围、以及测量所需的精确度进行选择。例如，通常使用B型和S型热电偶测量澄清容器(例如金属管12)的温度。这两种热电偶都是包含铂和铑的贵金属热电偶。B型热电偶通常用于最高约1800℃的应用中，而S型热电偶通常用于感知最高约1600℃的温度。优选使用B型热电偶测量澄清容器的上部，而使用S型热电偶测量澄清容器的中点温度。将来自所述至少一个热电偶的电引线38与测量设备(未显示)相连，可以使用该测量设备记录和/或控制澄清容器温度。

在一些实施方式中，托架14的底角可以是斜切的，如虚线40所示。通过去除不需要的材料，可以更平均地加热托架14，并且使托架材料破裂的可能性减至最低。

应当强调的是，上述本发明实施方式、尤其是任何“优选”实施方式，仅仅是实施的可能例子，提出这些实施方式仅仅是为了清楚理解本发明的原理。可以在基本不偏离本发明精神和原理的情况下对上述实施方式进行许多变化和修改。所有这些修改和变化都意在包括在本发明揭示内容中并受到以下权利要求的保护。

Claims (14)

1.一种用于澄清玻璃的设备，该设备包括：

限定出凹槽(22)的托架(14)；

设置在凹槽中的用于传送熔融玻璃(30)的容器(12)；

设置在托架和容器之间的包含沟道(32)的垫底材料(16)；

用于支撑与沟道接合的至少一部分衬垫材料的楔石(20)。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，容器(12)是管。

3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，容器(12)包含选自铂、铑、铱、钌、钯、锇、钼的金属及其合金。

4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，托架的侧壁(24)在容器(12)的上方延伸。

5.如权利要求1所述的设备，其特征在于，垫底材料(16)作为浆料设置在托架和容器之间。

6.如权利要求1所述的设备，其特征在于，垫底材料(16)包含耐火材料。

7.如权利要求1所述的设备，其特征在于，沟道(32)沿着垫底材料(16)的长度延伸。

8.一种用于澄清熔融玻璃的设备，该设备包括：

限定出凹槽(22)和从凹槽向上延伸的侧壁(24)的耐火托架(14)；

设置在凹槽内的由铂构成的容器(12)；

设置在容器和托架之间的耐火垫(16)，耐火垫包围容器，耐火垫的上部之中包含沟道(32)；

设置在托架上方的耐火楔石(20)；

其中，耐火楔石与沟道接合，从而支撑耐火垫。

9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，托架的底角是斜切的。

10.如权利要求8所述的设备，其特征在于，将耐火垫(16)倾倒至凹槽(22)中。

11.如权利要求8所述的设备，其特征在于，侧壁(24)在容器(12)的上方延伸。

12.如权利要求8所述的设备，其特征在于，进一步包括至少一个嵌入耐火垫(16)中的热电偶(36)，用于检测容器(12)的温度。

13.如权利要求8所述的设备，其特征在于，沟道(32)沿着耐火衬垫(16)的长度延伸。

14.如权利要求13所述的设备，其特征在于，沟道(32)成相反的关系。

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