CN104540787A - 用于熔融玻璃中起泡抑制的整合囊 - Google Patents

用于熔融玻璃中起泡抑制的整合囊 Download PDF

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Abstract

本文描述了用于配置成具有熔融玻璃在其中流动的玻璃制造容器的具有整合可透气膜的贵金属结构。可向整合可透气膜供给气氛(或气体气氛)来控制氢进入或离开熔融玻璃的通量，或者以任意其他方式改进熔融玻璃的生产。以这种方式，可以停止或者至少明显降低会在熔融玻璃和贵金属的界面处发生的会导致熔融玻璃中的缺陷(例如，气泡或固体内含物)的不合乎希望的有害反应。

Description

用于熔融玻璃中起泡抑制的整合囊
相关申请交叉参考
本申请根据35U.S.C.§120，要求2012年6月15号提交的美国申请系列第13/524,558号的优先权。
技术领域
本发明涉及用于生产玻璃片或玻璃制品的玻璃制造容器，玻璃制造系统和方法，以及用于制备玻璃制造容器的方法。玻璃制造容器配置成使得熔融玻璃在其中流动。此外，玻璃制造容器包括外层、中间层和内层，其中中间层位于外层和内层之间，并且其中所述中间层具有可透气的结构，其允许气氛在外层和内层之间通过其中。例如，这样气氛可以维持中间层的开放空间内的正压力并抑制熔融玻璃中起泡的形成。此外，本发明涉及配置成部分插入熔融玻璃中的装置(例如，钟形装置(bell device)、搅拌器、热电偶、水平面探针)。除此之外，本发明涉及结合了钟形装置用于制造玻璃管的系统。
背景
宽范围的各种装置例如液晶显示器(LCD)、智能手机、平板电脑使用平坦玻璃片。制造此类平坦玻璃片的一种优选技术是熔合法。在熔合法中，通过使用含有贵金属(例如，铂或铂合金)的玻璃制造容器来制造玻璃片。通常认为贵金属相对于大多数玻璃是惰性的，从而应该不导致玻璃片中的任意内含物。然而，这不是必然正确的。
在玻璃制造容器内的金属/玻璃界面处存在氧化反应，这导致在熔融玻璃中、从而在玻璃片中产生气体内含物。在金属/玻璃界面处发生的多种常见的氧化反应中的一种是带负电荷的氧离子转化成分子氧，这是由于熔融玻璃中的水和羟基物质热分解导致的。由于在玻璃熔化和传递的提升的温度下，熔融玻璃中存在低分压的氢，导致了该现象的发生。因此，当氢与装纳熔融玻璃的贵金属容器接触时，氢从玻璃制造容器快速渗透出来，耗尽金属/玻璃界面处的氢。基于化学平衡，每摩尔的氢离开玻璃制造容器，在玻璃/金属界面处留下1/2摩尔的氧。因此，当氢离开玻璃制造容器时，金属/玻璃界面处的氧分压或者氧水平增加，这导致在熔融玻璃中产生起泡或者气体内含物。此外，还存在涉及熔融玻璃中的其他物质(例如卤素，Cl、F、Br)的催化或氧化的其他反应，这会导致在熔融玻璃和得到的玻璃片中产生气体内含物。此外，还存在由于金属/玻璃界面处的电化学反应所导致的氧化反应。这些电化学反应还会与热电池、原电池、高AC或DC电流施加和接地情况相关。
如今，存在数种已知的方法可用于解决这些有问题的氧化反应，所述氧化反应导致在熔融玻璃以及所得到的玻璃片中形成气体内含物。这些已知的方法包括使用玻璃涂层、绕着玻璃制造容器的外表面的气氛控制至DC保护。所有这些方法都具有他们的用途，但是带来显著的成本并且会难以实现和维护。例如，存在一种方法，该方法涉及使用绕着一个或多个含贵金属的玻璃制造容器的湿度控制的外壳，并用于控制容器外部的氢分压，从而减少玻璃片中气体内含物的形成。美国专利第5,785,726号和第7,628,039号揭示了数种不同类型的此类湿度受控的外壳(其全文通过引用结合入本文)。虽然使用湿度控制的外壳是有效的，但是它在基建的构建成本以及运行成本方面也都是昂贵的。运行的原则性花费是氮气，用于空气调节和蒸汽产生的能量以及驱动气体循环的风扇所需的能量。因此，会希望提供一种替代方法，来防止玻璃片中气体内含物的形成。本发明满足了这些和其它需求。
概述
本发明的独立权利要求描述了玻璃制造容器、玻璃制造系统、用于生产玻璃片或者玻璃制品的方法，用于制备玻璃制造容器的方法，配置成部分插入熔融玻璃中的装置以及用于制造玻璃管的系统。从属独立权利要求描述了玻璃制造容器、玻璃制造系统、用于生产玻璃片或者玻璃制品的方法，用于制备玻璃制造容器的方法，配置成部分插入熔融玻璃中的装置以及用于制造玻璃管的系统的优选实施方式。
在一个方面，本发明提供了一种配置成使得熔融玻璃在其中流动的玻璃制造容器。所述玻璃制造容器包括：(1)具有第一侧和第二侧的外层；(2)中间层；以及(3)具有第一侧和第二侧的内层。中间层位于外层的第二侧和内层的第一侧之间。此外，中间层具有可透气的结构，其允许气氛在外层的第二侧和内层的第一侧之间通过其中。
在另一个方面，本发明提供了一种玻璃制造系统，其包括：(a)配置成使得熔融玻璃在其中流动的玻璃制造容器；以及(2)控制系统。所述玻璃制造容器包括：(1)具有第一侧和第二侧的外层；(2)中间层；以及(3)具有第一侧和第二侧的内层。中间层位于外层的第二侧和内层的第一侧之间。此外，中间层具有可透气的结构，其允许气氛在外层的第二侧和内层的第一侧之间通过其中。所述控制系统向玻璃制造容器的中间层供给气氛。
在另一个方面，本发明提供了一种用于生产玻璃制品的方法。所述方法包括以下步骤：(a)使得熔融玻璃流动通过玻璃制造容器，所述玻璃制造容器包括：(1)具有第一侧和第二侧的外层；(2)中间层；以及(3)具有第一侧和第二侧的内层，其中所述中间层位于外层的第二侧和内层的第一侧之间，并且其中所述中间层具有可透气的结构，其允许气氛在外层的第二侧和内层第一侧之间通过其中；以及(b)向玻璃制造容器的中间层供给气氛。
在另一个方面，本发明提供了一种玻璃制造系统，其包括：(a)熔融容器，玻璃批料材料在其中熔化形成熔融玻璃；(b)熔融至澄清管，其从熔融容器接收熔融玻璃；(c)澄清容器，其从熔融至澄清管接收熔融玻璃并从熔融玻璃去除气泡；(d)澄清器至搅拌室管，其从澄清容器接收熔融玻璃；(e)搅拌室，其从澄清器至搅拌室管接收熔融玻璃并对熔融玻璃进行混合；(f)搅拌室至碗连接管，其从搅拌室接收熔融玻璃；(g)碗，其从搅拌室至碗连接管接收熔融玻璃；(h)下导管，其从碗接收熔融玻璃；(i)熔合拉制机器，其至少包括入口和成形容器，其中所述入口从下导管接收熔融玻璃；成形设备从入口接收熔融玻璃并成形为玻璃片；以及(j)熔融至澄清管、澄清容器、澄清器至搅拌室管、搅拌室、搅拌室至碗连接管、碗、下导管和入口中的至少一个还包括：(1)具有第一侧和第二侧的外层；(2)中间层；以及(3)具有第一侧和第二侧的内层；其中所述中间层位于外层的第二侧和内层的第一侧之间，其中所述中间层具有可透气的结构，其允许气氛在外层的第二侧和内层第一侧之间通过其中，以及(k)控制系统，其向熔融至澄清管、澄清容器、澄清器至搅拌室管、搅拌室、搅拌室至碗连接管、碗、下导管和入口中的至少一个的中间层供给气氛。
在另一个方面，本发明提供了一种用于生产玻璃片的方法。所述方法包括以下步骤：(a)在熔融容器中，熔化玻璃批料材料以形成熔融玻璃；(b)在澄清容器中，从熔融玻璃去除气泡，其中通过熔融至澄清管将熔融容器与澄清容器相连；(c)在搅拌室中，对熔融玻璃进行混合，其中通过澄清器至搅拌室管将搅拌室与澄清容器相连；(d)在碗处，接收熔融玻璃，其中通过搅拌室至碗连接管将碗与搅拌室相连；(e)在下导管处，接收熔融玻璃，其中所述下导管与碗相连；(f)将熔融玻璃传递到入口，其中所述入口与下导管相关联；(g)将熔融玻璃传递到成形设备，其中所述成形设备与入口相连；(h)在成形设备处，从熔融玻璃形成玻璃片；(i)熔融至澄清管、澄清容器、澄清器至搅拌室管、搅拌室、搅拌室至碗连接管、碗、下导管和入口中的至少一个还包括：(1)具有第一侧和第二侧的外层；(2)中间层；以及(3)具有第一侧和第二侧的内层；其中所述中间层位于外层的第二侧和内层的第一侧之间，其中所述中间层具有可透气的结构，其允许气氛在外层的第二侧和内层第一侧之间通过其中；以及(j)从控制系统，向熔融至澄清管、澄清容器、澄清器至搅拌室管、搅拌室、搅拌室至碗连接管、碗、下导管和入口中的至少一个的中间层供给气氛。
在另一个方面，本发明提供了一种制备玻璃制造容器的方法。所述方法包括以下步骤：层叠外层、中间层和内层，其中所述外层具有第一侧和第二侧并且所述内层具有第一侧和第二侧，其中所述中间层位于外层的第二侧和内层的第一侧之间，并且其中所述中间层具有可透气的结构，其允许气氛在外层的第二侧和内层第一侧之间通过其中。
在一个方面，本发明提供了一种配置成部分插入熔融玻璃中的装置。所述装置包括：(a)具有第一端和第二端的区段，其中所述第一端没有插入熔融玻璃中，所述第二端插入熔融玻璃中；(b)环绕至少一部分所述区段的网；以及(c)环绕至少一部分所述网的包覆，其中所述网具有可透气的结构，其允许气体在区段和包覆之间通过其中，并且允许气体从未插入熔融玻璃的第一端离开所述网。
在另一个方面，本发明提供了一种用于制造玻璃管的系统。所述系统包括：(a)玻璃前炉，熔融玻璃流动通过所述玻璃前炉；(b)配置成部分插于玻璃前炉内的熔融玻璃中的装置，所述装置包括：(i)具有第一端和第二端的区段，其中所述第一端没有插入熔融玻璃中，所述第二端插入熔融玻璃中；(ii)钟形结构(bell)，其与所述第二端附连并插入熔融玻璃中；(iii)环绕至少一部分所述区段的网；以及(iv)环绕至少一部分所述网的包覆，其中所述网具有可透气的结构，其允许气体在区段和包覆之间通过其中，并且允许气体从未插入熔融玻璃的第一端离开所述网；以及(c)所述装置还配置成在熔融玻璃离开玻璃前炉以形成玻璃管之前，使得熔融玻璃绕着其上环绕着网和包覆的区段流动。
在以下发明详述、附图和任一权利要求中部分地提出了本发明的另外一些方面，它们部分源自发明详述，或可以通过实施本发明来弄清楚。应理解，前面的一般性描述和以下的发明详述都只是示例和说明性的，不构成对所揭示的本发明的限制。
附图简要说明
参照以下结合附图的详细描述，可以更完整地理解本发明，附图中：
图1是根据本发明的一个实施方式，使用熔合拉制过程来制造玻璃片的示例性玻璃制造系统的示意图；
图2是根据本发明的一个实施方式配置的图1所示的玻璃制造系统的澄清器至搅拌室管(具有从其延伸的水平面探针立管)的截面侧视图；
图3A-3B分别显示根据本发明的一个实施方式配置的示例性玻璃制造容器的截面侧视图和截面端视图；
图4A-4B分别显示根据本发明的另一个实施方式配置的示例性玻璃制造容器的截面侧视图和截面端视图；
图5A-5B分别显示根据本发明的另一个实施方式配置的示例性玻璃制造容器的截面侧视图和截面端视图；
图6、7和8A-8F是用于帮助描述根据本发明的一个实施方式的用于实验室中来形成和使用示例性复合金属结构的方法的照片；
图9A-9B是用于解释根据本发明的一个实施方式的前述的复合金属结构如何能够应用于在玻璃前炉中使用以形成玻璃管的一个例子的两幅附图。
图10是用于描述根据本发明的另一个实施方式的配置成部分插入熔融玻璃中的装置(例如，搅拌器、热电偶、水平面探针)的附图。
发明详述
参见图1，显示根据本发明的一个实施方式使用熔合拉制过程来制造玻璃片102的示例性玻璃制造系统100的示意图。玻璃制造系统100包括熔融容器110、熔融至澄清管115、澄清容器120、澄清器至搅拌室管125(具有从其延伸的水平面探针立管127)、搅拌室130(例如，混合容器130)、搅拌室至碗连接管135、碗140(例如，传递容器140)、下导管145、熔合拉制机器(FDM)150(其包括入口155、成形设备160和牵引辊组件165)以及移动式砧机(TAM)170。通常，玻璃制造容器115、120、125、127、130、135、140、145和155由铂或含铂金属(例如铂-铑、铂-铱及其组合)制得，但是它们还可包含其他耐熔金属(例如，钯、铼、钌、锇及其合金)。成形设备160(例如,溢流槽160)通常由陶瓷材料或者玻璃陶瓷难熔材料制得。
在熔融容器110中，如箭头112所示加入玻璃批料材料，其熔化形成熔融玻璃114。通过熔融至澄清管115，将澄清容器120(例如，澄清器管120)与熔融容器110相连。澄清容器120具有高温加工区域，其从熔融容器110接收熔融玻璃114(此处未显示)，并在其中从熔融玻璃114中除去气泡。通过澄清器至搅拌室连接管125将澄清容器120与搅拌室130相连。通过搅拌室至碗连接管135将搅拌室130与碗140相连。碗140通过下导管145将熔融玻璃114(未示出)传递到FDM150。
FMD150包括入口155、成形容器160(例如，溢流槽160)和牵引辊组件165。入口155从下导管145接收熔融玻璃114(未示出)，并且然后容器玻璃114(未示出)从入口155流向成形容器160。成形容器160包括开口162，所述开口162接收熔融玻璃114(未示出)，所述熔融玻璃114流入槽164然后溢流并从两个相对侧166a和166b向下流，之后在根部168熔合在一起以形成玻璃片109。牵引辊组件165接收玻璃片109并输出拉制的玻璃片111。TAM 170接收拉制的玻璃片111并将拉制的玻璃片111分离成分离的玻璃片102。
根据本发明的一个实施方式，一个或多个玻璃制造容器115、120、125、127、130、135、140、145和155具有允许气氛通过其中的配置，这有助于抑制熔融玻璃114中的氢渗透起泡或者以其他方式有益于玻璃生产。此外，玻璃制造系统100包括一个或多个控制系统175，其向一个或多个特殊配置的玻璃制造容器115、120、125、127、130、135、140、145和155供给气氛。例如，一个控制系统175可用于向所有的特殊配置的玻璃制造容器115、120、125、127、130、135、140、145和155供给气氛。或者，一个控制系统175可用于向特殊配置的玻璃制造容器115、120、125、127、130、135、140、145和155中的一个或者任意组合供给气氛。接着参见图2讨论关于特殊配置的玻璃制造容器115、120、125、127、130、135、140、145和155中的一个(即，澄清器至搅拌室管125，其具有从其延伸的水平面探针立管127)的详细描述。
参见图2，显示根据本发明的一个实施方式配置的示例性澄清器至搅拌室管125(具有从其延伸的水平面探针立管127)的截面图。如所示，澄清器至搅拌室管125具有入口202和出口204，通过所述入口202从澄清容器120(未示出)接收熔融玻璃114，通过所述出口204将熔融玻璃144提供到搅拌室130(未示出)。澄清器至搅拌室管125和水平面探针立管127包括外层206(例如，贵金属片206)、中间层208(例如，筛网208、珠208、起皱或波纹的金属片208)以及内层210(例如，贵金属片210)。中间层208位于或者任意其他方式处于外层206和内层210之间。中间层208具有可透气的结构，其允许气氛在外层206和内层210之间通过其中。控制系统175产生气氛，并通过外层206内的输入端212将所述气氛提供到中间层208。气氛维持中间层208的开放空间内的正压力，并抑制熔融玻璃114中起泡的形成或者以其他方式有益于玻璃生产。气体可以从外层206中形成的一个或多个出口端214(显示为两个)离开中间层208。例如，可以通过控制系统175或者一些其他回收系统，将从中间层208输出的气体再循环或者释放到制造设备中。或者，如果澄清器至搅拌室管125和水平面探针立管127不是完全气密的，则仅可使用输入端212，并且气体可以从澄清器至搅拌室管125和水平面探针立管127的一些其他位置或多个位置泄漏。应理解的是，澄清器至搅拌室管125和水平面探针立管127或者任意玻璃制造容器可具有任意类型的形状，并且接着下面将相对于图3-5讨论该特定贵金属结构206、208和210或者根据本发明的不同实施方式的宽范围的各种不同的贵金属结构206、208和210。
参见图3A-3B，分别显示根据本发明的一个实施方式配置的示例性玻璃制造容器300的截面侧视图和截面端视图。玻璃制造容器300设计成使得熔融玻璃114在其中流动。玻璃制造容器300配置成具有外层206(例如，贵金属片206)、中间层208(例如，筛网208、珠208、起皱或波纹的金属片208)以及内层210(例如，贵金属片210)。外层206包括第一侧302和第二侧304以及内层210包括第一侧306和第二侧308。中间层208位于或者以任意其他方式形成在外层206的第二侧304和内层210的第一侧306之间。中间层208具有可透气的结构，其允许气氛在外层206和内层210之间通过其中。在该例子中，内层的第二侧308与熔融玻璃114接触。控制系统175(未示出)产生气氛，并通过外层206内的输入端212将所述气氛提供到中间层208。气氛维持中间层208的开放空间内的正压力，并抑制熔融玻璃114中起泡的形成或者以其他方式有益于玻璃生产。气体可以从外层206中形成的出口端214(如果使用的话)离开中间层208。可以通过控制系统175(未示出)或者一些其他回收系统，将从中间层208输出的气体再循环或者释放到制造设备中。接着相对于图4和5提供讨论来解释如何能够对已有的玻璃制造容器进行改型以根据本发明的实施方式配置。
参见图4A-4B，分别显示根据本发明的一个实施方式配置的示例性玻璃制造容器400的截面侧视图和截面端视图。通过如下方式形成玻璃制造容器400：选取已有的玻璃制造容器402(已有结构402)并向已有的玻璃制造容器402(已有结构402)上施加中间层208(例如，筛网208、起皱或波纹的金属片208)，然后在中间层208上施加外层206(例如，贵金属片206)。在该情况下，前述的内层210是已有的玻璃制造容器402(已有结构402)。中间层208具有可透气的结构，其允许气氛在外层206和已有的玻璃制造容器402(已有结构402)之间通过其中。控制系统175(未示出)产生气氛，并通过外层206内的输入端212将所述气氛提供到中间层208。气氛维持中间层208的开放空间内的正压力，并抑制熔融玻璃114中起泡的形成或者以其他方式有益于玻璃生产。气体可以从外层206中形成的出口端214(如果使用的话)离开中间层208。可以通过控制系统175(未示出)或者一些其他回收系统，将从中间层208输出的气体再循环或者释放到制造设备中，如果系统不是完全气密的话。
参见图5A-5B，分别显示根据本发明的一个实施方式配置的示例性玻璃制造容器500的截面侧视图和截面端视图。通过如下方式形成玻璃制造容器500：选取已有的玻璃制造容器502(已有结构502)并向已有的玻璃制造容器502(已有结构502)上施加外层206。在该情况下，外层206具有起皱或波纹结构，从而使得中间层208是当外层206靠着已有的玻璃制造容器502(已有结构502)放置时产生的开放空间形成的。在所示的例子中，起皱的外层206位于紧邻(just off)已有结构502，从而气氛可以通过起皱的外层206产生的所有开口。或者，起皱的外层206可与已有结构502接触，但是在该情况下，输入端212会绕着起皱的外层206的整个周界，从而使得气氛可以通过起皱的外层206产生的多个开口。在另一个例子中，波纹外层206可具有波纹，所述波纹在选择的点位与内层210接触，从而产生可透气层208，从而气氛可以在波纹外层206和内层210之间通过。如果需要的话，玻璃制造容器502无需由已有的玻璃制造容器502制造，而是可以采用新的结构(例如，下导管、碗)，然后向所述新的结构上施加具有皱或波纹结构的外层206来制造。在任意情况下，前述的内层210是已有的玻璃制造容器502(已有结构502)或者新的结构。此外，所形成的中间层208允许气氛在外层206和已有的玻璃制造容器502(已有结构502)或新的结构之间通过其中。控制系统175(未示出)产生气氛，并通过外层206内的输入端212将所述气氛提供到中间层208(例如，开放空间)。气氛维持中间层208的开放空间内的正压力，并抑制熔融玻璃114中起泡的形成或者以其他方式有益于玻璃生产。气体可以从外层206中形成的出口端214(如果使用的话)离开中间层208。可以通过控制系统175(未示出)或者一些其他回收系统，将从中间层208输出的气体再循环或者释放到制造设备中。
如前所述，应理解的是，本发明的最简单的形式之一涉及制备和使用玻璃制造容器300、400和500(其可具有任意物理形状)，所述玻璃制造容器300、400和500具有位于或形成于两层贵金属层206和210之间的中间层208(例如，整合可透气膜208)。中间层208(例如，整合可透气膜208)会具有通过其的气氛，以抑制熔融玻璃114中的氢渗透起泡或者提供有益于玻璃生产的气氛。此外，应理解的是，具有该复合金属206、208和210的玻璃制造容器300、400和500可用于玻璃的熔融、传递或成形。具有中间层208(例如，整合可透气膜208)的玻璃制造容器300、400和500可以许多方式进行制备，其中的数种如下所述。
制备玻璃制造容器300的一个示例性方法是，例如，在外层206和内层210(例如，两层铂包覆层206和208)之间层叠中间层208(例如，机织贵金属网208)。这可以通过辊压接合、焊接或者通过制备嵌套在一起的同心圆柱体来完成。图6和7是在实验室中通过辊压接合制备的示例性复合金属结构206、208和210的照片。图6是层叠在两片0.010”厚的贵金属片206和210之间的贵金属网208的截面图(还参见图8A-8F)。图7是层叠在两片贵金属片206和210之间的贵金属网208的靠近的截面图，其中气氛可通过两片贵金属片206和210之间的开放空间702。
控制系统175可通过钻入结构的(非玻璃接触)外皮的一个或多个入口端212的端部，来提供可引入到中间层208(例如，机织贵金属网208)中的保护气氛。通常，控制系统175仅需要供给足以维持中间层208中的气体正压的气体量。在一个例子中，控制系统175应该是能够使湿润的，而不论引入中间层208中的气体混合物。此外，控制系统175应该能够混合各种气体，例如氮气和水或者可燃性气体，并采用质量流控制器来供给气氛。此外，控制系统175应该能够精确地控制各种气体的分压，以有助于抑制熔融玻璃114中的氢渗透起泡或者以其他方式有益于玻璃生产。
参见图8A-8F，显示用于帮助描述图6-7所示的用于实验室中来形成和使用示例性复合金属结构206、208和210的方法的照片。制备可透气贵金属结构206、208和210的第一个步骤是组装起始材料，其在该情况下包括40目Pt-10Rh筛网208和两片0.010”厚的Pt片206和210(参见图8A-8C)。用于该示例的40目Pt-10Rh筛网208是机织结构并且由0.008”直径的丝构成。但是，应理解的是，宽范围的丝直径，目尺寸、包覆厚度和金属组成可用于可透气的贵金属结构206、208和210。在任意情况下，Pt金属片206和210以及位于所述两片Pt金属片206和210之间的40目Pt-10Rh网208的三明治结构在中心处点焊在一起，以易于在组装过程中的处理和使得结构保持在一起。然后，将Pt金属片206和210以及40目Pt-10Rh筛网208的三明治结构加热至1200℃并热传送到轧机802。之后，用使得厚度减少10％的辊距设定将Pt金属片206和210以及40目Pt-10Rh网208的三明治结构辊轧到一起(参见图8D)。在将Pt金属片206和210以及40目Pt-10Rh筛网208的三明治结构重新加热至1200℃之后，再次重复该辊包覆过程，使得厚度额外减少10％(参见图8E)。在该实验中产生的结构的截面如图6-7所示，其中可以容易地看出40目Pt-10Rh筛网208的机织结构提供连续孔隙度702的区域，在其中保护气氛会在两片Pt金属片206和210之间流动。
为了证实Pt金属片206和210以及40目Pt-10Rh筛网208的组装三明治结构确实包括可透气膜208，进行包覆的完整部分(integral part)的流动测试。对于该测试，将层叠结构206、208和210的两个较长侧焊接在一起，以提供气密密封。这使得层叠结构206、208和210在两个较短端留下开口。如图8F所示，将塑料管802接到层叠结构206、208和210的一个短端(位于拇指后方)作为气体入口。然后，将液体肥皂806施涂到层叠结构206、208和210的相对短端808，作为检测气体流动通过层叠结构206、208和210的方法。通过塑料管802施加气体的微小流动。从图8F可以看出，气流导致液体肥皂806在层叠结构206、208和210的另一端808产生气泡。
上文所述的方法是示例性的，并且不以任意方式作为制造和使用复合金属结构206、208和210的仅有方法。作为替代，可以通过形成和焊接的标准片金属技术将金属外层206、中间层208(例如，网)和金属内层210制造到一起。此外，中间层208可以是贵金属或者惰性难熔材料的珠，其提供部分结构支撑和分隔，使得气体在外层206(例如，贵金属片206)和内层210(例如，贵金属片210)之间流动。此外，可以通过将起皱或波纹外层206与起皱或波纹内层206接合在一起制造层叠结构，来形成具有多孔结构的中间层208。或者，可以通过将起皱或波纹外层206与平坦内层206接合在一起或者反之将平坦外层206与起皱或波纹内层210接合在一起制造层叠结构，来形成具有多孔结构的中间层208。此外，可以对包覆层叠结构的内层210和外层206使用不同的材料。例如，诸如铱之类的具有用于玻璃接触所希望的性质且易于氧化的材料可用作内层210。铱会提供耐腐蚀性和耐污染性，还由于外层206和内层210之间的中间层208中的还原性环境的流动使其外表面受到保护免于氧化。外层206可以由用于耐氧化的标准贵金属制造。此外，用作中间层208的网可以由优于标准Pt-20Rh合金的强度的一些材料制造。网不必与熔融玻璃114是相容的，因为其不会与熔融玻璃114发生接触。
最后，复合金属结构206、208和210并且特别是中间层208(例如，可透气贵金属结构208)应该基于气氛流动立场进行设计，从而使得中间层208具有开放空间(例如，孔径)，所述开放空间尽可能的大，以使得压降和可透气的贵金属结构206、208和210内的气氛流动限制最小化。出于强度立场，复合金属结构206、208和210应该设计成使得中间层208具有开放空间(例如，孔径)，所述开放空间应该最小化，以在中间层208的任一侧支撑外层206和内层208，并防止外层206和内层210发生弯垂或蠕变进入中间层208中的开放空间(例如，孔)中。例如，开放空间(例如，孔径)越大，由于玻璃制造容器内的玻璃头的静水压力使得内层210弯垂进入空穴区域的可能性就越大。基本上，在设计用于玻璃制造系统的复合金属结构206、208和210时，应该至少考虑所有这些因素。
本领域技术人员从上文应理解的是，本发明涉及对外层206和内层210之间的中间层208(例如，整合可透气结构208)的制备和使用的方法和过程，其可以是用于制造高质量玻璃的玻璃制造容器的铂包覆。整合可透气结构208位于贵金属包覆206和210内部，并起了保护气氛的分布系统的作用，用于氢渗透起泡抑制或者以其他方式有益于玻璃生产。也就是说，“囊”中间层208实际上是熔融、传递和成形玻璃制造容器的铂壁结构的部分。如上文所述，存在许多方式来制造具有整合可透气结构208的复合金属结构206、208和210。一个示例性方法是对贵金属片206(例如，铂片206)、机织贵金属筛网208和另一贵金属片210(例如，铂片210)进行层叠。贵金属片210的一层会是玻璃制造容器300、400和500的玻璃接触表面或者内侧表面。筛网208会起了在两片贵金属片206和210之间产生可透气间隙的作用。筛网208的开放空间中气氛会发生流动环绕着与生产熔融玻璃114发生接触的贵金属片210。铂的外层206会起了外部容器的作用，以装纳保护气氛并防止其泄漏或稀释。本发明会消除对于用于产生和控制保护气氛的外部囊和大型环境控制单元(ECU)的需求。本发明相对于现有技术存在许多优点。例如，本发明相对于现有囊和外壳技术的一些优点在于：
·容量优势
o本发明的层叠或内多孔结构是熔融、传递或成形系统的铂包覆的整合部分，作为结果在其安装的位置和如何进行安装具有灵活性。
o本发明的层叠或内多孔结构可用作玻璃制造系统中的现有包覆的任意区域的替代。例如，可以是熔融、传递或成形系统中现有保护气氛对系统部分的性能的寿命造成负面影响的任意区域，本发明的层叠或内铂结构可用于熔融、传递或成形系统的该区域。
o本发明的层叠或内多孔结构通常可用于改进密封并改进更好地控制气氛的能力，因为可以控制保护气氛的泄漏进去和出来。
·成本优势
o出于成本立场，本发明通过消除前述玻璃制造系统100上的湿度控制外壳的需求，会极大地降低氢渗透保护的基建成本。这还会显著地降低用于供给保护气氛的ECU的成本，因为本发明仅会需要少量的保护气氛流。
o在氮消耗和能源用量也有运行上的节约。本发明可以是气密结构从而需要少得多的补足氮气以维持保护气体的正压力。此外，相比于已有的湿度控制外壳，在整合系统中循环所需的保护气氛量会是小的百分比，从而需要较少的能源用于蒸汽产生和保护气氛的循环。
o本发明还可实现用于玻璃制造容器上的包覆所需的贵金属(例如，铂)的量的成本减少。例如，一个观念是具有两层贵金属皮206和210之间的贵金属网208的层叠结构可以以较少的贵金属提供相当的结构刚度和强度，这得益于网/筛网结构对比固体贵金属每单位体积少量的贵金属。
此外，应理解的是，玻璃制造容器300、400或500可用于采用贵金属或者任意在贵金属中熔化或流动的玻璃的任意类型的玻璃制造系统。此外，玻璃制造容器300、400或500可用于制造例如光学玻璃件、硼硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐玻璃和钠钙硅酸盐玻璃。此外，玻璃制造容器300、400或500可用于生产任意类型的玻璃制品，例如，透镜、玻璃板、餐具、容器、玻璃管、用于光学应用的玻璃部件，而不仅仅是玻璃片。
此外，应理解的是，前述整合囊的创造性概念可用于解决其他玻璃制造应用，例如玻璃管制造应用中的问题。参见图9A(现有技术)，显示一部分的常规玻璃管制造系统900，其中装置902位于玻璃前炉904和熔融玻璃906中，所述熔融玻璃906接收自罐(未示出)并以箭头908的方向绕着装置902流动并从玻璃前炉904的底部由环912形成的开口910流出，来制造玻璃管914。装置902包括相互附连的区段916和钟形结构918。区段916具有一端920和第二端922，所述一端920的一部分延伸高于熔融玻璃906，所述第二端922位于熔融玻璃906中并与钟形结构918相附连。钟形结构918位于由环912形成的开口910中，但是钟形结构918不与环912接触。钟形结构918具有圆形形状的顶部分924和圆形形状的底部分926，所述圆形形状的顶部分924与所述区段的第二端922相附连，并且从所述圆形形状的底部分926拉制出玻璃管914。钟形结构的圆形形状顶部分924的直径大于所述区段的第二端922。此外，随着从圆形形状的顶部分924移动到圆形形状的底部分926，钟形结构的直径逐渐减小。或者，钟形结构918的形状可以是，其中下部分926的直径大于顶部分924，并且在该情况下，顶部分924会位于环912下方。在任意情况下，区段916和钟形结构918都具有在其中形成的开口928，气体930(例如，空气930)以箭头932所示方式移动通过所述开口928。流动气体930起了防止形成的玻璃管914坍塌的作用。钟形结构定位器(未示出)将装置902保持为略微从玻璃前炉904突出来，所述钟形结构定位器可以任意方向提升、下降或移动装置902，以适当地定位装置902。
常规玻璃管制造系统900经受如下问题：其中当与熔融玻璃906接触时，用于制造钟形结构的区段916的金属(例如，铂、不锈钢、高温合金(例如，铬镍铁合金(inconnel)、贵金属))会被形成CO2气泡934的碳(C)(以及可能的其他元素)污染(参见放大图936)。CO2气泡934作为玻璃管914中的起泡缺陷终结。发生该起泡形成的机制是被污染的区段916的碳(C)的氧化。当碳(C)在金属-玻璃界面938处氧化时，更多的碳(C)从块金属扩散到表面金属。因此，在金属-玻璃界面938处形成CO2气泡934，最终CO2气泡934结合到熔融玻璃906中作为缺陷。该反应会持续直至被污染的区段916中的碳(C)耗尽，由于金属-玻璃界面938反应的动力学，这会占据长时间。在这期间，制造了具有缺陷的玻璃管914。接着相对于图9B详细描述如何可以解决该问题。
参见图9B，显示玻璃管制造系统900’的一部分，其与前述玻璃管制造系统900相同，除了其包括了根据本发明的一个实施方式的改进的装置902’。改进的装置902’位于玻璃前炉904’和熔融玻璃906’中，所述熔融玻璃906’接收自罐(未示出)并以箭头908’的方向绕着改进的钟形装置902’流动并从玻璃前炉904’的底部由环912’形成的开口910’流出，来制造玻璃管914’。所述改进的装置902’与前述钟形装置902相同，其包括区段916’(具有第一端920’、第二端922’和孔928’)和钟形结构918’(具有圆形形状顶部分924’、圆形形状底部分926’和孔928’)，气体930’(例如，空气)流动通过所述区段916’和钟形结构918’以帮助防止正在形成的玻璃管914’发生坍塌。但是，改进的装置902’至少具有一部分的污染的区段916’被网917’(例如，铂网917’、可透气结构917’)环绕，然后网917’被未污染的包覆919’(例如，铂铑包覆919’、不锈钢包覆919’、高温合金包覆919’(例如，铬镍铁合金包覆919’))环绕。区段的网917’和包覆919’会延伸高于熔融玻璃906’并且对于玻璃前炉904’中的燃烧气氛940’或者环境气氛938’是开放的。该气氛938’或940’会含有一些水平的氧。通过扩散和对流，该气氛938’或940’会填充网917’在污染的区段916’和未污染的包覆919’之间产生的空穴区域。环境或燃烧气氛938’或940’与区段916’的暴露表面的接触会导致区段916’中的碳(C)的氧化(参见放大图942’)。该氧化反应会形成CO2气体944’。有问题的CO2气泡934和该CO2气体944’之间的差异在于，CO2气体944’会形成在网917’的空穴区域中并且无害地从该区域扩散出去进入环境或燃烧气氛938’或940’而不是进入熔融玻璃906’中。形成的CO2气体944’不会导致熔融玻璃906’中的起泡。此外，形成的CO2气体944’不会污染包覆919’，因为为了使得碳(C)对金属包覆919’(贵金属包覆919’)造成负面影响，其必须是还原或元素的形式。如果需要的话，改进的装置902’可含有任选的输入端950’和任选的输出端952’，它们都会延伸通过包覆919’。任选的输入端950’会与无污染的管954’相连，气体(例如，空气)流动通过其以促进从网917’去除CO2气体1044。任选的输出端952’会与非污染的管956’相连，通过其气体(例如，空气)和CO2气体944’会从网917’流入。应理解的是，含有污染物(例如碳)并与熔融玻璃906接触的任意装置都可环绕在网917’和包覆919’中，如同改进的装置902’，以帮助防止或者至少减少CO2气泡934的形成或者熔融玻璃906’中的其他有问题的气泡。下面相对于图10讨论此类装置的一个例子。
参见图10，显示根据本发明的另一个实施方式的装置1000，其配置成部分插入熔融玻璃1006中。装置1000位于含有熔融玻璃1006的容器1004中。装置1000包括相互附连的区段1016(其被例如，碳，污染)和组件1018(例如，搅拌器刀片1018、热电偶1018、水平面探针1018)。污染的区段1016具有一端1020和第二端1022，所述一端1020的一部分延伸高于熔融玻璃1006，所述第二端922位于熔融玻璃1006中并与组件1018相附连。在该例子中，显示污染的区段1016具有在其中形成的孔1028，其可用作例如丝绳(wire way)。或者，污染的区段1016可以是实心的。装置1000至少具有一部分的污染的区段1000被网1017(例如，铂网1017、可透气结构1017)环绕，然后网1017被未污染的包覆1019(例如，铂铑包覆1019、不锈钢包覆1019、高温合金包覆1019(例如，铬镍铁合金包覆1017))环绕。区段的网1017和未污染的包覆1019会延伸高于熔融玻璃1006并且对于容器1004中的燃烧气氛1040或者环境气氛1038是开放的。该气氛1038或1040会含有一些水平的氧。通过扩散和对流，该气氛1038或1040会填充网1017在污染的区段1016和未污染的包覆1019之间产生的空穴区域。环境或燃烧气氛1038或1040与污染区段1016的暴露表面的接触会导致污染区段1016中的碳(C)的氧化(参见放大图1042)。该氧化反应会形成CO2气体1044，其会无害地从该区域扩散出去进入环境或燃烧气氛1038或1040，而不是进入熔融玻璃1006中。形成的CO2气体1044不会导致熔融玻璃1006中的起泡。此外，形成的CO2气体1044不会污染包覆1019，因为为了使得碳(C)对金属包覆1019(贵金属包覆1019)造成负面影响，其必须是还原或元素的形式。如果需要的话，装置1000可含有任选的输入端1050和任选的输出端1052，它们都会延伸通过包覆1019。任选的输入端1050会与无污染的管1054相连，气体(例如，空气)流动通过其以促进从网1017去除CO2气体1044。任选的输出端1052会与非污染的管1056相连，通过其气体(例如，空气)和CO2气体1044会从网1017流入。
虽然参照附图以及前面的详细描述说明了本发明的一些实施方式，但是应理解，本发明不限于揭示的实施方式，在不偏离由以下权利要求书列出和限定的本发明下能够进行各种重排、修改和替换。

Claims (33)

1.一种配置成具有熔融玻璃在其中流动的玻璃制造容器，所述玻璃制造容器包括：
具有第一侧和第二侧的外层；
中间层；以及
具有第一侧和第二侧的内层，其中所述中间层位于外层的第二侧和内层的第一侧之间，并且其中所述中间层具有可透气的结构，其允许气氛在外层的第二侧和内层的第一侧之间通过其中。
2.如权利要求1所述的玻璃制造容器，其特征在于，所述内层的第二侧与熔融玻璃接触。
3.如权利要求1所述的玻璃制造容器，其特征在于，所述内层是已有结构，将所述中间层和外层施加到所述已有结构。
4.如权利要求1所述的玻璃制造容器，其特征在于，所述内层是已有结构，将所述外层施加到所述已有结构，其中所述外层具有起皱或波纹结构，从而使得当外层靠着已有结构放置时形成中间层。
5.如权利要求1所述的玻璃制造容器，其特征在于，所述外层在一个位置具有延伸通过其第一侧和第二侧的输入端。
6.如权利要求5所述的玻璃制造容器，其特征在于，所述外层在另一个位置具有延伸通过其第一侧和第二侧的输出端。
7.如权利要1所述的玻璃制造容器，其特征在于，所述外层是金属片。
8.如权利要1所述的玻璃制造容器，其特征在于，所述中间层是筛网。
9.如权利要求8所述的玻璃制造容器，其特征在于，所述筛网是贵金属筛网或者难熔筛网。
10.如权利要1所述的玻璃制造容器，其特征在于，所述中间层是多个珠。
11.如权利要1所述的玻璃制造容器，其特征在于，所述中间层是起皱或波纹金属片。
12.如权利要1所述的玻璃制造容器，其特征在于，所述内层是金属片。
13.如权利要求1所述的玻璃制造容器，其特征在于，所述外层和内层是不同金属。
14.如权利要求1所述的玻璃制造容器，其特征在于，所述外层和内层的至少一个或两个具有起皱或波纹结构，从而使得当外层靠着内层放置时形成中间层。
15.一种玻璃制造系统，其包括：
玻璃制造容器，熔融玻璃流动通过所述玻璃制造容器，所述玻璃制造容器包括：
具有第一侧和第二侧的外层；
中间层；以及
具有第一侧和第二侧的内层，其中所述中间层位于外层的第二侧和内层的第一侧之间，并且其中所述中间层具有可透气的结构，其允许气氛在外层的第二侧和内层的第一侧之间通过其中；以及
控制系统，其向玻璃制造容器的中间层供给气氛。
16.如权利要求15所述的玻璃制造系统，其特征在于，所述内层的第二侧与熔融玻璃接触。
17.如权利要求15所述的玻璃制造系统，其特征在于，所述内层是玻璃制造容器的已有结构，并且将所述中间层和外层施加到所述已有结构。
18.如权利要求15所述的玻璃制造系统，其特征在于，所述玻璃制造容器还包括具有第一侧和第二侧的已有结构，其中，所述结构的第一侧具有施加于其的外层并且所述结构的第二侧接触熔融玻璃，其中所述外层具有起皱或波纹结构，从而使得当外层靠着已有结构放置时形成中间层。
19.如权利要求15所述的玻璃制造系统，其特征在于，所述控制系统产生气氛，所述气氛维持中间层的开放空间内的正压力，并抑制熔融玻璃中起泡的形成。
20.一种用来生产玻璃制品的方法，所述方法包括以下步骤：
使得熔融玻璃流动通过玻璃制造容器，所述玻璃制造容器包括：
具有第一侧和第二侧的外层；
中间层；以及
具有第一侧和第二侧的内层，其中所述中间层位于外层的第二侧和内层的第一侧之间，并且其中所述中间层具有可透气的结构，其允许气氛在外层的第二侧和内层的第一侧之间通过其中；以及
向玻璃制造容器的中间层供给气氛。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述内层的第二侧与熔融玻璃接触。
22.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述内层是玻璃制造容器的已有结构，并且将所述中间层和外层施加到所述已有结构。
23.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述玻璃制造容器还包括具有第一侧和第二侧的已有结构，其中，所述结构的第一侧具有施加于其的外层并且所述结构的第二侧接触熔融玻璃，其中所述外层具有起皱或波纹结构，从而使得当外层靠着已有结构放置时形成中间层。
24.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述供给步骤还包括产生气氛，所述气氛维持中间层的开放空间内的正压力，并抑制熔融玻璃中起泡的形成。
25.一种玻璃制造系统，其包括：
熔融容器，玻璃批料材料在其中熔化形成熔融玻璃；
熔融至澄清管，其从熔融容器接收熔融玻璃；
澄清容器，其从熔融至澄清管接收熔融玻璃并从熔融玻璃去除气泡；
澄清器至搅拌室管，其从澄清容器接收熔融玻璃；
搅拌室，其从澄清器至搅拌室管接收熔融玻璃并对熔融玻璃进行混合；
搅拌室至碗连接管，其从搅拌室接收熔融玻璃；
碗，其从搅拌室至碗连接管接收熔融玻璃；
下导管，其从碗接收熔融玻璃；
熔合拉制机器，其至少包括入口和成形容器，其中：
所述入口从下导管接收熔融玻璃；
成形设备从入口接收熔融玻璃并成形为玻璃片；以及
熔融至澄清管、澄清容器、澄清器至搅拌室管、搅拌室、搅拌室至碗连接管、碗、下导管和入口中的至少一个还包括：
具有第一侧和第二侧的外层；
中间层；以及
具有第一侧和第二侧的内层，其中所述中间层位于外层的第二侧和内层的第一侧之间，并且其中所述中间层具有可透气的结构，其允许气氛在外层的第二侧和内层的第一侧之间通过其中；以及
控制系统，其向熔融至澄清管、澄清容器、澄清器至搅拌室管、搅拌室、搅拌室至碗连接管、碗、下导管和入口中的至少一个的中间层供给气氛。
26.一种用来生产玻璃片的方法，所述方法包括以下步骤：
在熔融容器中，熔化玻璃批料材料以形成熔融玻璃；
在澄清容器中，从熔融玻璃去除气泡，其中通过熔融至澄清管将熔融容器与澄清容器相连；
在搅拌室中，对熔融玻璃进行混合，其中通过澄清器至搅拌室管将搅拌室与澄清容器相连；
在碗处，接收熔融玻璃，其中通过搅拌室至碗连接管将碗与搅拌室相连；
在下导管处，接收熔融玻璃，其中所述下导管与碗相连；
将熔融玻璃传递到入口，其中所述入口与下导管相关联；
将熔融玻璃传递到成形设备，其中所述成形设备与入口相连；
在成形设备处，从熔融玻璃形成玻璃片；
熔融至澄清管、澄清容器、澄清器至搅拌室管、搅拌室、搅拌室至碗连接管、碗、下导管和入口中的至少一个还包括：
具有第一侧和第二侧的外层；
中间层；以及
具有第一侧和第二侧的内层，其中所述中间层位于外层的第二侧和内层的第一侧之间，并且其中所述中间层具有可透气的结构，其允许气氛在外层的第二侧和内层的第一侧之间通过其中；以及
从控制系统，向熔融至澄清管、澄清容器、澄清器至搅拌室管、搅拌室、搅拌室至碗连接管、碗、下导管和入口中的至少一个的中间层供给气氛。
27.一种用来制备玻璃制造容器的方法，所述玻璃制造容器配置成使得熔融玻璃在其中流动，所述方法包括以下步骤：
层叠外层、中间层和内层，其中所述外层具有第一侧和第二侧并且所述内层具有第一侧和第二侧，其中所述中间层位于外层的第二侧和内层的第一侧之间，并且其中所述中间层具有可透气的结构，其允许气氛在外层的第二侧和内层第一侧之间通过其中。
28.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述层叠步骤是通过辊压接合、焊接或者制备嵌套在一起的同心圆柱体来进行的，其中一个同心圆柱体是外层，另一个同心圆柱体是内层。
29.如权利要求27所述的方法，所述方法还包括向与熔融玻璃接触的结构施加层叠的外层、中间层和内层的步骤。
30.一种配置成部分插入熔融玻璃中的装置，所述装置包括：
具有第一端和第二端的区段，其中所述第一端没有插入熔融玻璃中，所述第二端插入熔融玻璃中；
环绕着至少一部分的所述区段的网；以及
环绕至少一部分所述网的包覆，其中所述网具有可透气的结构，其允许气体在区段和包覆之间通过其中，并且允许气体从未插入熔融玻璃的第一端离开所述网。
31.如权利要求30所述的装置，所述装置还包括至少一个延伸通过包覆的端口。
32.一种用于制造玻璃管的系统，所述系统包括：
玻璃前炉，熔融玻璃流动通过所述玻璃前炉；
配置成部分插于玻璃前炉内的熔融玻璃中的装置，所述装置包括：
具有第一端和第二端的区段，其中所述第一端没有插入熔融玻璃中，所述第二端插入熔融玻璃中；
钟形结构，其与所述第二端附连并插入熔融玻璃中；
环绕着至少一部分的所述区段的网；以及
环绕至少一部分所述网的包覆，其中所述网具有可透气的结构，其允许气体在区段和包覆之间通过其中，并且允许气体从未插入熔融玻璃的第一端离开所述网；以及
所述装置还配置成在熔融玻璃离开玻璃前炉以形成玻璃管之前，使得熔融玻璃绕着其上环绕着网和包覆的区段流动。
33.如权利要求32所述的系统，其特征在于，所述装置还包括至少一个延伸通过包覆的端口。
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