CN107531538A - 用于控制玻璃片厚度的方法和设备 - Google Patents

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CN107531538A CN201680025337.5A CN201680025337A CN107531538A CN 107531538 A CN107531538 A CN 107531538A CN 201680025337 A CN201680025337 A CN 201680025337A CN 107531538 A CN107531538 A CN 107531538A
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Abstract

系统包括溢流分配器(200)，其包括堰(245、247)。系统还包括位置靠近堰的热交换单元。热交换单元(300)包括管式聚焦元件(310)和布置在至少部分位于聚焦元件的腔内的热元件(330)。聚焦元件在远端延伸超过热元件的远端的距离为lt。在一个实施方式中，热交换单元包括数个聚焦元件和热元件，以控制流过堰的玻璃流(特别是玻璃流与堰接触部分)的热分布。

Description

用于控制玻璃片厚度的方法和设备
本申请要求2015年05月01日提交的美国申请第62/155701号的优先权，其全文通过引用结合于此。
背景技术
1.技术领域
本公开涉及玻璃片，更具体地，涉及在玻璃片的形成过程中控制其厚度的设备和方法。
2.技术背景
可以采用不同工艺来形成玻璃片。可以切断玻璃片以从其分离玻璃面板。可以(在例如切割或模制过程中)对玻璃面板进一步加工以形成玻璃制品。
发明内容
本文揭示了控制玻璃片的厚度的方法和设备。
本文揭示了包括溢流分配器的系统，所述溢流分配器包括堰。系统还包括位置靠近堰的热交换单元。热交换单元包括管式聚焦元件和布置在至少部分位于聚焦元件的腔内的热元件。聚焦元件在远端延伸超过热元件的远端的距离为lt。
本文还揭示了包括在堰上流过熔融玻璃流的方法。通过对熔融玻璃流的多个区域中的每一个进行热交换，来控制堰上流动的熔融玻璃流的宽度上的热分布。
本文还揭示了包括管式聚焦元件的设备，所述管式聚焦元件包括：近端、与近端相对的开放远端、以及在聚焦元件内纵向延伸的腔体。设备还包括至少部分布置在聚焦元件的腔内的热元件。聚焦元件在远端延伸超过热元件的距离为lt。
在以下的详细描述中提出了本文的其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言，根据所作描述就容易看出，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图在内的本文所述的各种实施方式而被认识。
应理解，上面的一般性描述和下面的详细描述都仅仅是示例性的，用来提供理解权利要求书的性质和特点的总体评述或框架。所附附图提供了进一步理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图说明了一个或多个实施方式，并与说明书一起用来解释各种实施方式的原理和操作。
附图说明
图1是玻璃片的一个示例性实施方式的截面图。
图2是可用于形成图1的玻璃片的成形单元的一个示例性实施方式的截面图。
图3是热交换单元的一个示例性实施方式的纵向截面图。
图4是沿图3的线4-4的横向截面图。
图5是热交换阵列的一个示例性实施方式的透视图。
图6是玻璃片成形系统的一个示例性实施方式的部分侧视示意图。
图7是图6的玻璃片成形系统的部分端面示意图。
图8显示建模数据图，对比了堰上流过的熔融玻璃流区域的辐射和对流冷却。
图9显示模拟结果图，预测了层叠玻璃片的一个示例性实施方式的无重力翘曲与包覆-包覆厚度失配的关系。
具体实施方式
下面详细参考示例性实施方式，这些实施方式在附图中示出。只要有可能，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或类似的部分。附图中的组件不一定是成比例的，相反地，进行了突出强调来显示示例性实施方式的原理。
本文所用术语“平均热膨胀系数”指的是给定的材料或层在0℃与300℃之间的平均热膨胀系数。除非另有说明，否则本文所用术语“热膨胀系数”指的是平均热膨胀系数。
在各个实施方式中，玻璃片至少包括第一层和第二层。例如，第一层包括芯层，以及第二层包括与芯层相邻的一层或多层包覆层。第一层和/或第二层是玻璃层，其包括玻璃、玻璃-陶瓷或其组合。在一些实施方式中，第一层和/或第二层是透明玻璃层。
在各种实施方式中，热交换单元可用于对熔融玻璃流的区域进行加热或冷却。例如，热交换单元包括：热元件(其构造成与熔融玻璃流进行热交换)以及聚焦元件(其构造成将热交换聚焦到熔融玻璃流的区域上)。可以沿着熔融玻璃流的宽度布置多个热交换单元，以控制熔融玻璃流的宽度上的热分布。可以通过控制熔融玻璃流的宽度上的热分布，来控制通过熔融玻璃流形成的玻璃片的厚度。
图1是玻璃片100的一个示例性实施方式的横截面图。在一些实施方式中，玻璃片100包括层叠片材，其包括多层玻璃层。层叠片材可以如图1所示是基本平坦的，或者可以不是平坦的。玻璃片100包括布置在第一包覆层104和第二包覆层106之间的芯层102。在一些实施方式中，第一包覆层104和第二包覆层106是外层，如图1所示。在其他实施方式中，第一包覆层和/或第二包覆层是布置在芯层和外层之间的中间层。
芯层102包括第一主表面和与第一主表面相对的第二主表面。在一些实施方式中，第一包覆层104熔合到芯层102的第一主表面。作为补充或替代，第二包覆层106熔合到芯层102的第二主表面。在此类实施方式中，第一包覆层104与芯层102之间的界面，和/或第二包覆层106与芯层102之间的界面是不含任何粘结材料的(例如，粘合剂、涂层或者添加或构造成使得各包覆层和芯层粘合的任意非玻璃材料)。因此，第一包覆层104和/或第二包覆层106直接熔合到芯层102或者与芯层102直接相邻。在一些实施方式中，玻璃片包括布置在芯层与第一包覆层之间和/或芯层与第二包覆层之间的一层或多层中间层。例如，中间层包括中间玻璃层和/或扩散层，其形成在芯层与包覆层的界面处(例如，通过使得芯层和包覆层的一个或多个组分扩散进入扩散层中)。在一些实施方式中，玻璃片100包括玻璃-玻璃层叠体，其中，直接相邻的玻璃层之间的界面是玻璃-玻璃界面。
在一些实施方式中，芯层102包括第一玻璃组合物，以及第一和/或第二包覆层104和106包括不同于第一玻璃组合物的第二玻璃组合物。例如，在图1所示的实施方式中，芯层102包括第一玻璃组合物，以及第一包覆层104和第二包覆层106分别包括第二玻璃组合物。在其他实施方式中，第一包覆层包括第二玻璃组合物，以及第二包覆层包括第三玻璃组合物，其不同于第一玻璃组合物和/或第二玻璃组合物。
在一些实施方式中，玻璃片100包括至少约0.05mm、至少约0.1mm、至少约0.2mm或者至少约0.3mm的厚度。作为补充或替代，玻璃片100包括至多约3mm、至多约2mm、至多约1.5mm、至多约1mm、至多约0.7mm或者至多约0.5mm的厚度。在一些实施方式中，芯层102的厚度与玻璃片100的厚度之比至少约0.6、至少约0.7、至少约0.8、至少约0.85、至少约0.9或者至少约0.95。在一些实施方式中，第二层(例如，第一包覆层104和第二包覆层106各自)的厚度约为0.01-0.3mm。
在一些实施方式中，玻璃片100构造成强化玻璃片。例如，在一些实施方式中，第二层(例如，第一和/或第二包覆层104和106)的第二玻璃组合物包括与第一层(例如，芯层102)的第一玻璃组合物不同的平均热膨胀系数(CTE)。例如，从平均CTE低于芯层102的玻璃组合物形成第一和第二包覆层104和106。CTE失配(即，第一和第二包覆层104和106的平均CTE与芯层102的平均CTE之间的差异)导致在玻璃片100冷却之后在包覆层中形成压缩应力以及在芯层中形成拉伸应力。在各种实施方式中，第一和第二包覆层可以分别独立地具有比芯层更高的平均CTE、比芯层更低的平均CTE或者与芯层基本相同的平均CTE。
在一些实施方式中，第一层(例如，芯层102)的平均CTE与第二层(例如，第一和/或第二包覆层104和106)的平均CTE相差至少约5x 10-7℃-1、至少约15x 10-7℃-1或者至少约25x 10-7℃-1。作为补充或替代，第一层的平均CTE与第二层的平均CTE相差至多约55x 10-7℃-1、至多约50x 10-7℃-1、至多约40x 10-7℃-1、至多约30x 10-7℃-1、至多约20x 10-7℃-1或者至多约10x 10-7℃-1。例如，在一些实施方式中，第一层的平均CTE与第二层的平均CTE相差约为5x 10-7℃-1至30x 10-7℃-1或者相差约为5x 10-7℃-1至20x 10-7℃-1。在一些实施方式中，第二层的第二玻璃组合物包括至多约40x 10-7℃-1或者至多约35x10-7℃-1的平均CTE。作为补充或替代，第二层的第二玻璃组合物包括至少约25x 10-7℃-1或者至少约30x 10-7℃-1的平均CTE。作为补充或替代，第一层的第一玻璃组合物包括至少约40x 10-7℃-1、至少约50x 10-7℃-1或者至少约55x10-7℃-1的平均CTE。作为补充或替代，第一层的第一玻璃组合物包括至多约90x 10-7℃-1、至多约85x 10-7℃-1、至多约80x 10-7℃-1、至多约70x 10-7℃-1或者至多约60x 10-7℃-1的平均CTE。
可以采用合适工艺，例如熔融拉制工艺、下拉工艺、狭缝拉制工艺、上拉工艺或者浮法工艺，来形成玻璃片。在一些实施方式中，采用熔合拉制工艺来形成玻璃片。图2是可用于形成玻璃片(例如玻璃片100)的溢流分配器200的一个示例性实施方式的横截面图。溢流分配器200可以构造成如美国专利第4,214,886号所述，其全文通过参考结合于此。例如，溢流分配器200包括下溢流分配器220和位于下溢流分配器上方的上溢流分配器240。下溢流分配器220包括凹槽222。第一玻璃组合物224熔化并以粘性状态进料到凹槽222中。第一玻璃组合物224形成玻璃片100的芯层102，如下文进一步所述。上溢流分配器240包括凹槽242。第二玻璃组合物244熔化并以粘性状态进料到凹槽242中。第二玻璃组合物244形成玻璃片100的第一和第二包覆层104和106，如下文进一步所述。
第一玻璃组合物224(通过例如溢流过凹槽222)流过下溢流分配器220的第一堰225，以及向下流过下溢流分配器的第一成形外表面226。在一些实施方式中，第一玻璃组合物224流过与第一堰225相对的第二堰227，以及向下流过与第一成形外表面226相对的第二成形外表面228。第一和第二成形外表面226和228在拉制线230处汇聚。向下分别流过下溢流分配器220的第一和第二成形外表面226和228的第一玻璃组合物224的分开的物流在拉制线230处汇聚，在那里它们熔合到一起形成玻璃片100的芯层102。
第二玻璃组合物244(通过例如溢流过凹槽242)流过上溢流分配器240的第一堰245，以及向下流过上溢流分配器的第一成形外表面246。在一些实施方式中，第二玻璃组合物244流过与第一堰245相对的第二堰247，以及向下流过与第一成形外表面246相对的第二成形外表面248。第二玻璃组合物244经由上溢流分配器240发生向外偏转，从而使得第二玻璃组合物绕着下溢流分配器220流动，并与在下溢流分配器的成形外表面226和228上流过的第一玻璃组合物224发生接触。第二玻璃组合物244的分开的物流分别与向下流过下溢流分配器220的各成形外表面226和228的第一玻璃组合物224的分开的物流熔合。在第一玻璃组合物224的物流在拉制线230处汇聚之后，第二玻璃组合物244形成玻璃片100的第一和第二包覆层104和106。
在一些实施方式中，处于粘性状态的芯层102的第一玻璃组合物224与处于粘性状态的第一和第二包覆层104和106的第二玻璃组合物244发生接触，形成层叠片材。在一些此类实施方式中，层叠片材是从下溢流分配器220的拉制线230离开的玻璃带的一部分，如图2所示。可以通过合适的方式，包括例如重力和/或牵拉单元(例如，牵拉辊、牵拉带或其组合)，从下溢流分配器220拉制出玻璃带。当玻璃带从下溢流分配器220离开时，玻璃带发生冷却。切断玻璃带以从其分离层叠片材。因此，从玻璃带切割出层叠片材。可以采用合适的技术来切断玻璃带，例如，划线、弯曲、热冲击和/或激光切割。在一些实施方式中，玻璃片100包括如图1所示的层叠片材。在其他实施方式中，可以对层叠片材进行进一步加工(例如，切割或模制)，以形成玻璃片100。
虽然图1所示的玻璃片100包括三层，但是本文也包括其他实施方式。在其他实施方式中，玻璃片可以包括确定的层数，例如一层、两层、四层或者更多层。例如，可以采用单个溢流分配器来形成包括一层的玻璃片。可以采用两个溢流分配器来形成包括两层的玻璃片，所述两个溢流分配器布置成使得两层在从溢流分配器的各拉制线离开时接合，或者采用单个溢流分配器来形成包括两层的玻璃片，所述单个溢流分配器具有分开的凹槽，从而使得两种玻璃组合物从溢流分配器的相对成形外表面上流动并在溢流分配器的拉制线处汇聚。可以采用额外的溢流分配器和/或采用具有分开的凹槽的溢流分配器来形成包含四层或更多层的玻璃片。因此，可以通过相应地改变溢流分配器来形成具有确定层数的玻璃片。
虽然图2所示的溢流分配器200包括两个溢流分配器，但是本公开也包括其他实施方式。在其他实施方式中，溢流分配器可以包括确定数量的溢流分配器，例如，一个、三个或更多个。
虽然图2所示的溢流分配器包括两个相对堰，但是本公开也包括其他实施方式。在其他实施方式中，至少一个溢流分配器包括单个堰。例如，至少一个溢流分配器包括单侧溢流分配器，使得熔融玻璃组合物流过一个堰并向下流过一个成形外表面，而没有还在另一个相对堰上流过和向下流过另一个相对成形外表面。
图3是热交换单元300的一个示例性实施方式的纵向截面图，以及图4是图3的热交换单元沿线4-4的横向截面图。热交换单元300可用于对熔融玻璃流的区域进行加热或冷却。例如，热交换单元300可用于对在溢流分配器的堰上流过的熔融玻璃流的区域进行加热或冷却，如本文所述。在一些实施方式中，热交换单元300可以包括聚焦元件310和热元件330。热元件330构造成与目标(例如，熔融玻璃流)进行热交换。热元件330的温度可以被加热至高于目标的温度从而对目标进行加热，或者热元件330的温度可以被冷却至低于目标的温度从而对目标进行冷却。聚焦元件310构造成将热交换聚焦到目标的区域上。
在一些实施方式中，聚焦元件310包括管式元件，其包括近端312、与近端相对的远端314、外壁316、以及在聚焦元件内纵向延伸的腔体318。在图3所示的实施方式中，远端314包括开放远端。开放远端可以有助于将热交换单元300聚焦到目标的一个区域上，如本文所述。在一些实施方式中，聚焦元件310包括隔热层320。隔热层320可以布置在外壁316的内表面上(如图3-4所示)，或者布置在外壁的外表面上。隔热层320可以有助于降低热元件330与聚焦元件310和/或与围绕热交换单元300的环境之间的热传输速率。隔热层320可以包括合适的隔热材料，包括例如，难熔材料。在其他实施方式中，省略了隔热层320。在一些此类实施方式中，聚焦元件的外壁包括隔热材料。
在一些实施方式中，聚焦元件310包括如图3-4所示的圆形横向截面形状。在其他实施方式中，聚焦元件可以包括其他合适的横向截面形状，包括例如，椭圆形、三角形、矩形或者其他多边形或非多边形形状。其上聚焦了热交换单元300的目标区域的形状会取决于聚焦元件的横向截面形状，如本文所述。在一些实施方式中，聚焦元件310包括如图3-4所示的基本直管。在其他实施方式中，聚焦元件可以包括一个或多个弯曲。例如，聚焦元件可以包括被呈角度区段或者具有钝角的弯曲接合在一起的两个基本直的区段。此类弯曲管构造可以实现改变用聚焦元件进行聚焦的目标区域(例如，通过转动聚焦元件)。聚焦元件310包括内尺寸(例如，内直径)dt。
在一些实施方式中，热元件330布置成至少部分位于聚焦元件310的腔318内。例如，热元件330的远端332布置成位于聚焦元件310的腔318内，如图3所示。在其他实施方式中，热元件布置在腔318外部(例如，与聚焦元件310的近端312相邻)。热元件330的远端332布置在靠近聚焦元件310的远端314。因此，聚焦元件310在远端延伸超过热元件330的远端332的距离为lt，如图3所示。聚焦元件330的这种延长可有助于将热交换单元300聚焦到目标的区域上。
在一些实施方式中，热元件330包括管式套壳334，其包括在套壳内纵向延伸的腔336，如图3-4所示。套壳334可以包括如本文关于聚焦元件310所述的合适的横向截面形状。在一些实施方式中，套壳334的横向截面形状与聚焦元件310的横向截面形状基本相同。在其他实施方式中，套壳包括与聚焦元件不同的横向截面形状。套壳334的外尺寸(例如，外直径)小于聚焦元件310的内尺寸dt。因此，套壳334可以布置在聚焦元件310内，如本文所述。热交换流体可以流动通过腔336从而对套壳334进行加热或冷却。例如，热交换流体流动通过腔336从而对套壳334的远端332进行加热或冷却。热交换流体可以包括合适的气体或液体，包括例如：空气、氦气、氮气、水、油、醇、二醇或其组合。在一些实施方式中，套壳334的远端332包括封闭远端。封闭远端可以防止热交换流体以朝向目标的方向离开套壳334。例如，封闭远端可以防止热交换流体以朝向熔融玻璃流的方向离开套壳334。
虽然将套壳334描述成不同于聚焦元件310且布置在聚焦元件310内的管式套壳，但是在本公开中包括了其他实施方式。例如，在其他实施方式中，一部分的聚焦元件作为套壳。在此类实施方式中，布置在聚焦元件内的塞子可以作为套壳的远端。因此，热交换流体可以在聚焦元件内流动对塞子进行加热或冷却。
在一些实施方式中，热元件330包括内管340，其构造成将热交换流体供给到套壳334或者从套壳回收热交换流体。内管340包括在内管内纵向延伸的腔342。在一些实施方式中，内管340至少部分布置在套壳334内。例如，内管340的远端布置在套壳334的腔336内，靠近套壳的远端332，如图3所示。在一些实施方式中，内管340的外尺寸(例如，外直径)小于套壳334的内尺寸(例如，内直径)，如图3-4所示，从而可以将内管引入套壳的腔336内。在内管340的外表面与套壳334的内表面之间限定了空间。内管340可以包括如本文关于聚焦元件310和套壳334所述的合适的横向截面形状。在一些实施方式中，热交换流体从远端流动通过内管340的腔体342，离开内管的远端，以及在近端流动通过内管与套壳334之间的空间。在其他实施方式中，热交换流体在远端流动通过内管340与套壳334之间的空间，进入内管的远端，以及在近端流动通过内管的腔342。流动通过套壳334的热交换流体可以对套壳进行加热或冷却，有助于将热量传输到目标或者从目标传输热量，如本文所述。
在一些实施方式中，内管340的横向截面形状与套壳334的横向截面形状基本相同。因此，在内管340与套壳334之间的空间包括环形空间。在其他实施方式中，内管包括与套壳不同的横向截面形状。例如，内管的横向截面形状包括具有确定顶点数的多边形(例如，具有三个顶点的三角形，具有四个顶点的矩形、具有五个顶点的五边形等)。可以将内管引入到套壳的腔体中，使得顶点与套壳的内表面接触。因此，内管与套壳之间的空间包括一系列形成在内管的边缘与套壳的内表面之间的通道。
虽然本文所述的热元件330包括套壳334和内管340从而将热交换流体供给到套壳或者从套壳回收热交换流体，但是本公开还包括了其他实施方式。在其他实施方式中，热元件330可以包括合适的加热和/或冷却元件，例如，感应加热器、电阻加热器、火炬、热电加热泵(例如，热电冷却器)、空气喷枪或其组合。
在一些实施方式中，将热交换单元聚焦到目标的一个区域上，与目标的该区域进行热交换。例如，如图3所示，将热交换单元300布置在靠近目标350，从而与目标交换热量。在一些实施方式中，目标350包括堰或者熔融玻璃流(例如，堰上流动的熔融玻璃流)，如本文所述。在其他实施方式中，目标350包括玻璃片(例如，移动离开溢流分配器的玻璃带)。热交换单元300被聚焦到目标350的一个区域上(例如，聚焦区域)。例如，聚焦元件310在远端延伸超过热元件330的远端332。聚焦元件310的这种延伸降低了目标350可以看到(have aview to)热元件330的部分。换言之，聚焦元件310使得热元件330的视域变窄，并且限制了热元件与目标350布置在受限视域外的远处区域进行热交换的能力。因此，热交换单元300布置成与目标350的聚焦区域进行热交换，而没有与目标与聚焦区域相间隔开的远处区域发生明显热交换。
聚焦区域的尺寸和形状取决于聚焦元件310和热元件330相对于彼此以及相对于目标350的几何形貌和布置。在图3所示的实施方式中，聚焦元件310包括内直径为dt的基本圆柱形管，聚焦元件在远端延伸超过热元件330的远端332的距离为lt，以及聚焦元件的远端314与目标350间隔的距离为l。目标350的聚焦区域包括：与聚焦元件310的横向截面形状基本相同的形状以及如下等式(1)给出的尺寸(例如，直径)ds。
因此，热交换单元300可以构造成实现具有所需尺寸和形状的聚焦区域。例如，可以通过如下方式减小聚焦区域的尺寸ds：将热元件330布置成在聚焦元件310内更为靠近近端以增加距离lt，将聚焦元件布置成靠近目标350以减小距离l，和/或减小聚焦元件的直径dt。反过来，可以通过如下方式增加确定区域的尺寸ds：将热元件330布置成在聚焦元件310内更为靠近远端以减小距离lt，将聚焦元件布置成远离目标350以增加距离l，和/或增加聚焦元件的直径dt。在一些实施方式中，对距离lt和/或距离l进行调节以实现具有所需尺寸的区域。在一些实施方式中，聚焦区域的尺寸ds约为2-13cm。作为补充或替代，聚焦元件310的尺寸dt约为1-3cm。作为补充或替代，距离lt约为1-20cm。作为补充或替代，距离l约为2-6cm。
图5是包括多个热交换单元300的热交换阵列400的一个实施方式的透视图，每个热交换单元300构造成如本文参见图3-4所述。所述多个热交换单元300的每一个分别安装在热交换阵列400的外壳410中。在一些实施方式中，外壳410包括外壳主体412。作为补充或替代，外壳410包括与外壳主体412的第一表面相连的第一板414和/或与外壳主体的第一表面相对的第二表面相连的第二板416。
外壳410包括贯穿其延伸的开口。例如，外壳410包括多个开口，分别延伸通过外壳主体412的第一表面与第二表面之间的外壳主体412，并且开口构造成接收对应的热交换单元300，如图5所示。在一些实施方式中，所述多个开口中的一个或多个包括对应于热交换单元300的外表面(例如，聚焦元件310的外表面)的尺寸和形状。因此，可以将热交换单元300引入到开口中，从而将热交换单元安装在外壳410中，并维持热交换单元相对于外壳固定。在其他实施方式中，所述多个开口中的一个或多个包括伸长的缝，其包括至少一个大于热交换单元300的外表面的尺寸。此类狭缝状开口能够实现将热交换单元300重新布置在开口内(例如，使得热交换单元在伸长的缝内滑动)。外壳410的位置可以高于溢流分配器的堰，从而安装在外壳内的热交换单元300聚焦到堰上，如本文所述。
在各种实施方式中，玻璃片成形系统包括堰(例如，溢流分配器的堰)以及布置成靠近堰的一个或多个热交换单元。例如，玻璃片成形系统包括溢流分配器和配置成靠近溢流分配器的堰的热交换阵列。热交换阵列可用于控制流过溢流分配器的堰上的熔融玻璃流的热分布，如本文所述。图6和7分别是玻璃片成形系统500的一个示例性实施方式的侧视示意图和端面示意图，所述玻璃片成形系统500包括本文参见图2所述的溢流分配器200和本文参见图5所述的热交换阵列400。在图6-7所示的实施方式中，热交换阵列400布置在高于上溢流分配器240的堰。热交换阵列400的热交换单元300布置成使得每个热交换单元聚焦到堰的对应区域(例如，聚焦区域)上。例如，热交换单元300布置成以沿着堰的宽度的横向方向以基本线性式样延伸。因此，对应于热交换单元300的区域布置成以沿着堰的宽度的横向方向以基本线性式样延伸。横向方向以基本垂直于堰的厚度延伸。
每个热交换单元300的聚焦元件310的远端314与堰间隔的距离为l。在一些实施方式中，对于热交换阵列400的所述多个热交换单元300中的每一个，距离l是基本相同的，如图6-7所示。例如，堰布置成相对于水平呈角度，以及热交换单元300是交错(staggered)的，使得通过每个聚焦元件310的远端314的线基本平行于堰，如图6-7所示。在其他实施方式中，对于热交换阵列的不同热交换单元，距离l是不同的。将每个热交换单元300聚焦到堰的一个区域上。在一些实施方式中，每个热交换单元300与相邻热交换单元间隔合适的距离，使得热交换单元发生聚焦的区域相互是相邻布置的和/或不发生重叠。例如，相邻热交换单元300相互间隔的距离至少为ds，从而对应的相邻区域不相互重叠。因此，每个热交换单元300构造成与对应的区域发生热交换，而没有与相邻区域发生明显热交换。在其他实施方式中，相邻热交换单元相互间隔合适的距离，使得其上聚焦了热交换单元的区域至少部分重叠。在一些实施方式中，相邻热交换单元300相互间隔合适的距离，使得由熔融玻璃流形成的玻璃片的厚度变化的频率或者波长小于聚焦元件310的尺寸dt。
在一些实施方式中，热交换阵列400的所述多个热交换单元300中的一个或多个以可移动方式安装在外壳410中。可以从外壳410去除所述多个热交换单元300中的一个或多个，在外壳中留下空着的开口。布置在空着的开口下方的堰部分没有聚焦于其上的热交换单元300。因此，可以选择性地移除所述多个热交换单元300中的一个或多种，从而改变沿着堰宽度的热交换阵列400的热交换式样。在一些实施方式中，热交换阵列400包括以可去除方式安装在外壳410的空着的开口中的一个或多个塞子。塞子可有助于维持从其去除了一个或多个热交换单元300的外壳400的隔热性质。例如，塞子可以包括基本填充了空着的开口的隔热材料。
在一些实施方式中，热交换阵列400包括第一热交换阵列400a和第二热交换阵列400b。每个热交换阵列可以布置在靠近上溢流分配器240的堰。例如，第一热交换阵列400a布置在高于第一堰245和/或第二热交换阵列400b布置在高于第二堰247，如图7所示。因此，第一热交换阵列400a可以用于控制流过第一堰245的熔融玻璃流的热分布，和/或第二热交换阵列400b可以用于控制流过第二堰247的熔融玻璃流的热分布。
在一些实施方式中，溢流分配器200至少部分被外罩510围绕。可以安装外罩510以帮助维持围绕溢流分配器200的环境温度。在一些实施方式中，热交换阵列400安装到外罩510。例如，外罩510包括开口，从外罩的开口接收热交换阵列400。在一些实施方式中，外壳410包括隔热材料以维持外罩510的完整性。例如，外壳主体412包括难熔材料。
熔融玻璃流过溢流分配器的堰。例如，第二玻璃组合物244流过上溢流分配器240的第一堰245和/或第二堰247，如本文参见图2所述。热交换单元300布置成靠近堰。例如，热交换阵列400a布置在高于第一堰245和/或热交换阵列400b布置在高于第二堰247，如本文参见图6-7所述。控制了流过堰的熔融玻璃流的宽度上的热分布(即，沿着熔融玻璃流的宽度的各个横向位置上的确定区域的温度)。例如，控制了与堰(例如，堰的上表面)接触的一部分熔融玻璃流的热分布。在一些实施方式中，热交换阵列400的所述多个热交换单元300中的每一个聚焦到流过堰的熔融玻璃流的对应区域上。所述区域沿着流过堰的熔融玻璃流的宽度分布。例如，熔融玻璃流的每个区域流过堰的对应区域。在一些实施方式中，所述多个热交换单元300中的每一个与熔融玻璃流的对应区域独立地进行热交换。因此，沿着熔融玻璃流的宽度的不同区域被对应的热交换单元300独立地加热或冷却。此类熔融玻璃流的区域的独立加热或冷却能够实现熔融玻璃流的温度在熔融玻璃流的宽度上发生变化。因此，用所述多个热交换单元300控制了流过堰的熔融玻璃流的宽度上的热分布。
热交换单元300可以通过合适的热交换机制与熔融玻璃流交换热，包括例如，辐射、对流或其组合。在一些实施方式中，热交换单元300通过辐射与熔融玻璃流交换热量。换言之，热交换单元300通过以电磁辐射的形式发出能量或吸收能量，与熔融玻璃流交换热量。图8显示建模数据图，对比了堰上流过的熔融玻璃流区域的辐射和对流冷却。在x轴上，0％是熔融玻璃流最靠近堰的表面，以及100％是熔融玻璃流最远离堰的表面。曲线602代表辐射冷却。曲线604代表对流冷却。因此，图8显示辐射冷却使得熔融玻璃流在熔融玻璃流的整个厚度上基本均匀冷却，而对流冷却在最远离堰的表面处使得熔融玻璃流冷却较多而在最靠近堰的表面处冷却较少。换言之，辐射热转移可以作用于熔融玻璃流的整个厚度。对热元件330进行加热或冷却，并通过辐射热转移与熔融玻璃流进行热交换，从而对熔融玻璃流的对应区域进行加热或冷却。在一些实施方式中，热交换流体在套壳334内流动，从而对套壳的远端332进行加热或冷却。通过加热或冷却远端332与熔融玻璃流之间的辐射热转移，套壳334与熔融玻璃流的区域进行热交换。在一些实施方式中，套壳334(例如，套壳的远端332)包括具有较高辐射系数的材料(例如，碳化硅)。此类材料可以增强套壳334与熔融玻璃流之间的热转移。
在一些实施方式中，远端332包括如本文所述的封闭远端，从而防止了热交换流体离开套壳334并朝向熔融玻璃流流出离开热交换单元300。熔融玻璃流与热交换流体的接触(例如，在熔融玻璃流上吹空气)会在熔融玻璃流中产生波纹和/或引入碎片。因此，避免热交换流体与熔融玻璃流之间的接触(例如，防止热交换流体朝向熔融玻璃流离开热交换单元300)可以帮助防止扰动熔融玻璃流。作为补充或替代，使得流体以朝向熔融玻璃流被排出热交换单元300会导致围绕熔融玻璃流的环境中的温度梯度。因此，避免以朝向熔融玻璃流将流体排出热交换单元300可以帮助聚焦区域上的热转移。在其他实施方式中，热交换流体以朝向熔融玻璃流的方式流动离开热交换单元。例如，空气流动离开热交换单元，并且被导向到熔融玻璃流从而对熔融玻璃流的区域进行加热或冷却。
可以通过控制在堰上流过的熔融玻璃流的宽度上的热分布，来控制通过熔融玻璃流形成的玻璃片的厚度。例如，通过对应的热交换单元300对熔融玻璃流的一个区域进行加热或冷却。对区域进行加热导致熔融玻璃流在该区域的粘度的局部下降，继而，导致在堰上流过的熔融玻璃在该区域上的量的局部增加。流过堰的熔融玻璃在该区域上的量的局部增加导致玻璃片的对应区域的厚度增加。相反地，对区域进行冷却导致熔融玻璃流在该区域的粘度的局部增加，继而，导致在堰上流过的熔融玻璃在该区域上的量的局部减少。流过堰的熔融玻璃在该区域上的量的局部减少导致玻璃片的对应区域的厚度下降。因此，通过对应的热交换单元300，独立地控制玻璃片的不同区域的厚度。可以控制流过堰的熔融玻璃流的宽度上的温度分布，来控制玻璃片的宽度上的厚度分布(即，玻璃片的宽度上的不同区域的厚度对应于沿着熔融玻璃流的宽度上的各个横向位置处的区域)。此类控制可以实现在玻璃片的宽度上维持基本均匀厚度。或者，此类控制可以实现玻璃片的宽度上的精确的厚度不均匀性。例如，玻璃片的纵向带或离散区域可以比玻璃片的其他部分较厚或者较薄。
在一些实施方式中，测量熔融玻璃流的一个或多个区域的局部温度，以及响应测得的局部温度来调节热阵列400。例如，对应于测量了局部温度的区域的单独热交换单元300响应测得的局部温度进行独立调节。可以通过合适的方法来调节热交换单元300，包括例如：调节套壳334的温度(例如，通过调节流动通过套壳的热交换流体的流量和/或温度)，调节热元件330相对于聚焦元件310的位置，调节热交换单元相对于熔融玻璃流的位置，或其组合。因此，通过响应熔融玻璃流的对应区域所测得的温度独立地调节一个或多个热交换单元300，对熔融玻璃流的温度分布进行动态控制。可以采用合适的温度传感器来测量局部温度，包括例如：激光温度传感器、红外温度传感器、热电偶、电热调节器、电阻温度检测器，或其组合。
在一些实施方式中，对应于熔融玻璃流的区域的玻璃片的宽度上的不同区域的局部厚度进行监测；以及响应测得的局部厚度调节热阵列400(例如，通过对进行了局部厚度的玻璃片的不同区域所对应的熔融玻璃流的区域所对应的单独热交换单元300进行独立调节)。因此，通过响应玻璃片的不同区域所测得的厚度独立地调节一个或多个热交换单元300，对玻璃片的厚度分布进行动态控制。可以采用合适的测距装置来测量局部厚度，包括例如：激光距离传感器、红外距离传感器、超声距离传感器，或其组合。
在一些实施方式中，玻璃片100包括如本文所述的层叠玻璃片。在此类实施方式中，认为各层的厚度均匀性对于工艺稳定性和产品质量是有利的。例如，第一包覆层104和第二包覆层106的厚度基本相等会是有利的。换言之，包覆-包覆厚度的低失配会是有利的。作为补充或替代，第一包覆层104和第二包覆层106沿着玻璃片100的宽度和长度基本均匀会是有利的。在玻璃片100包括如本文所述的CTE失配的实施方式中，此类厚度均匀性会是特别有利的。例如，图9显示模拟结果图，预测了包含CTE失配的玻璃片100的一个示例性实施方式的无重力翘曲与包覆-包覆厚度失配的关系。无重力翘曲可以代表当保持在垂直取向时，玻璃片相对于平坦情况的最大偏离。图9所示数据表明，增加包覆-包覆厚度失配导致响相应的无重力翘曲的增加。例如，仅0.5μm的包覆-包覆厚度失配会导致约2mm的无重力翘曲。可以如本文所述控制溢流分配器的堰上流过的熔融玻璃流的温度分布，以降低包覆-包覆厚度失配，从而降低玻璃片的无重力翘曲。
可以相互独立地控制流过相对堰上的各熔融玻璃流的温度分布。例如，通过第一热交换阵列400a控制流过第一堰245的熔融玻璃流的温度分布，以及通过第二热交换阵列400b控制流过第二堰247的熔融玻璃流的温度厚度分布。此类控制可以实现形成具有基本相等厚度的包覆层的层叠玻璃片。作为补充或替代，此类控制可以实现具有基本均匀的包覆层和/或芯层的层叠玻璃片。
虽然本文描述热交换阵列400用于控制流过堰的熔融玻璃流的温度分布，但是本公开也包括其他实施方式。例如，在其他实施方式中，可以与玻璃带(例如，从溢流分配器的拉制线移动离开的玻璃带)相邻放置热交换阵列，以控制玻璃带的宽度上的温度和/或宽度分布。
虽然本文描述热交换阵列400位置靠近上溢流分配器240的堰，但是本公开也包括了其他实施方式。例如，在其他实施方式中，可以放置热交换阵列靠近下溢流分配器的堰。在一些此类实施方式中，可以省略上溢流分配器，这实现了形成具有均匀厚度的单层玻璃片。
本文所述的玻璃片可用于各种应用，包括例如，消费者或商用电子器件中的覆盖玻璃或玻璃背板应用，例如LCD和LED显示器、计算机监视器和自动取款机(ATM)；触摸屏或触摸传感器应用；便携式电子器件，包括例如移动电话、个人媒体播放器和平板电脑；集成电路应用，包括例如半导体晶片；光伏应用；建筑玻璃应用；汽车或车辆玻璃应用；或者商用或家用电器应用。
对本领域的技术人员而言，显而易见的是可以在不偏离本发明的范围或精神的情况下对本发明进行各种修改和变动。因此，除了所附权利要求书及其等价形式外，本发明不受限制。

Claims (25)

1.一种系统，其包括：
包括堰的溢流分配器；以及
热交换单元，其位置靠近所述堰并且包括管式聚焦元件和至少部分布置在聚焦元件的腔体内的热元件，聚焦元件在远端延伸超过热元件的远端的距离为lt。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，聚焦元件的远端与堰间隔的距离为l，从而将热交换单元聚焦到堰的区域上。
3.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，热交换单元包括多个热交换单元，每个的位置靠近堰并且聚焦到堰的多个区域的对应那个上面。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，热交换单元布置在至少部分沿着堰的宽度延伸的线中。
5.如权利要求3或4所述的系统，所述系统还包括外壳，所述外壳包括延伸通过外壳的多个开口，在外壳的所述多个开口的一个中分别接收所述多个热交换单元。
6.如权利要求1-5中任一项所述的系统，其特征在于，溢流分配器是上溢流分配器，以及所述系统还包括位于上溢流分配器下方的下溢流分配器。
7.一种方法，所述方法包括：
使熔融玻璃流在堰上流过；以及
通过与熔融玻璃流的多个区域上的每一个进行热交换，来控制在堰上流过的熔融玻璃流的熔融玻璃流的宽度上热分布。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，与所述多个区域上的每一个进行热交换包括将多个热交换单元分别聚焦到所述多个区域上的对应的一个上面。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述多个热交换单元分别包括热元件和聚焦元件，所述热元件构造成与熔融玻璃流进行热交换以及所述聚焦元件构造成将热交换聚焦到对应区域上。
10.如权利要求9所述的方法，所述方法还包括使得热交换流体流动通过热元件的管式套壳的腔体。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，套壳包括封闭远端，以防止热交换流体以朝向熔融玻璃流的方向离开套壳。
12.如权利要求10或11所述的方法，其特征在于，套壳至少部分布置在聚焦元件的腔体内，以及聚焦元件在远端延伸超过套壳的远端的距离为lt。
13.如权利要求10-12中任一项所述的方法，所述方法还包括使得热交换流体流动通过至少部分布置在套壳的腔体内的热元件的内管，以及使得热交换流体流动通过限定在内管与套壳之间的空间。
14.如权利要求9-13中任一项所述的方法，其特征在于，所述聚焦元件在远端延伸超过热元件的远端的距离为lt，以及所述方法还包括调节距离lt。
15.如权利要求8-14中任一项所述的方法，其特征在于，所述多个热交换单元中的每一个与熔融玻璃流间隔的距离为l，以及所述方法还包括调节距离l。
16.如权利要求7-15中任一项所述的方法，其特征在于，控制熔融玻璃流的热分布包括控制熔融玻璃流与堰接触部分的热分布。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述熔融玻璃流的部分是与堰的上表面接触。
18.一种设备，其包括：
管式聚焦元件，其包括：近端、与近端相对的开放远端、以及在聚焦元件内纵向延伸的腔体；以及
至少部分布置在聚焦元件的腔体内的热元件，聚焦元件在远端延伸超过热元件的距离为lt。
19.如权利要求18所述的设备，其特征在于，热元件包括：
管式套壳，其包括近端、封闭远端、以及在套壳内纵向延伸的腔体；以及
至少部分布置在套壳的腔体内的内管，内管的外直径小于套壳的内直径，从而在内管的外表面与套壳的内表面之间限定了空间。
20.如权利要求18或19所述的设备，其特征在于，所述热元件包含碳化硅。
21.如权利要求18-20中任一项所述的设备，其特征在于，聚焦元件还包括隔热层。
22.如权利要求18-21中任一项所述的设备，其特征在于，所述聚焦元件包括多个聚焦元件，所述热元件包括多个热元件，以及每个热元件至少部分布置在所述多个聚焦元件的对应那个的腔体内。
23.如权利要求22所述的设备，所述设备还包括含有开口的外壳，所述多个聚焦元件分别布置在外壳的开口中。
24.如权利要求23所述的设备，其特征在于，外壳的开口包括多个开口，以及每个聚焦元件分别布置在所述多个开口的对应那个中。
25.如权利要求23所述的设备，其特征在于，外壳的开口包括缝，以及每个聚焦元件布置在缝内。
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