CN110234610A - 补偿成形体尺寸变化的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
玻璃成形装置可包括设置在外壳内的成形体,所述外壳具有顶面板和一对侧面板。成形体包括入口端和槽,所述槽由一对间隔开的围堰限定,所述围堰从入口端以一个倾斜度延伸。顶面板设置在该对间隔开的围堰的顶表面上方,并基本上平行于且跨越所述顶表面延伸。所述装置还可包括支承板,所述支承板设置在外壳的顶面板和围堰上方,并基本上平行于且跨越外壳的顶面板和围堰延伸。具有均一尺寸的热元件的阵列从支承板悬垂下来,并设置在成形体的槽的上方。热元件阵列可具有底部,所述底部沿着成形体的长度与外壳的顶面板等距设置。
Description
相关申请的交叉参考
本申请根据35U.S.C.§119要求2016年11月23日提交的美国临时申请系列第62/425,681号和2017年6月26日提交的美国临时申请系列第62/524,806号的优先权,其内容作为本申请的基础并且通过参考完整地结合于此。
背景
领域
本说明书总体涉及玻璃成形装置,更具体地涉及在连续玻璃带成形过程中补偿成形体尺寸变化的方法和装置。
技术背景
熔合工艺是一种用于形成连续玻璃带的技术。与形成玻璃带的其他工艺(如浮法和狭缝拉制法)相比,熔合工艺产生缺陷数量较少且表面平坦度优异的玻璃带。因此,熔合工艺广泛用于生产玻璃基板,这些玻璃基板用于制造LED和LCD显示器及其他需要优异平坦度和光滑度的基板。
在熔合工艺中,熔融玻璃送至成形体(也称作溢流槽),所述成形体具有在根部会合的成形表面。熔融玻璃在成形体的成形表面上均匀流过,形成从成形体根部拉制的具有纯净表面的平坦玻璃带。
成形体一般由耐火材料如耐火陶瓷制成,耐火材料能更好地耐受熔合工艺的较高温度。然而,在长期高温下,对温度最稳定的耐火陶瓷也会发生蠕变,造成成形体尺寸变化,并有可能造成用其生产的玻璃带的特性下降,甚至造成玻璃带失效。无论哪种情况都会造成熔合工艺中断,降低产率,增加生产成本。
因此,需要替代的方法和装置以减小玻璃成形装置的成形体尺寸变化。
概述
根据一个实施方式,用于由熔融玻璃形成玻璃带的玻璃成形装置包括外壳和设置在外壳内的成形体,其中外壳具有顶面板和一对侧面板。成形体包含设置在外壳顶面板下方用于接收熔融玻璃的槽。槽由以下几部分限定:入口端,远端,第一围堰,与第一围堰相对且间隔开的第二围堰,以及沿着成形体长度在第一围堰与第二围堰之间延伸的基部。第一围堰和第二围堰相对于水平面以一个倾斜度从入口端延伸到远端,外壳的顶面板设置在第一围堰和第二围堰的顶表面上方,沿着成形体长度基本上平行于且跨越顶表面延伸。还包括支承板,该支承板位于外壳的顶面板上方,沿着成形体长度基本上平行于且跨越顶面板延伸。沿着成形体长度,多个热元件从支承板悬垂下来,其中所述多个热元件对槽内的熔融玻璃进行局部加热或冷却。在一些实施方式中,沿着成形体的长度和宽度,多个隔热罩从支承板悬垂下来。所述多个隔热罩形成多个空心柱体,所述多个热元件设置在所述多个空心柱体内。在一些实施方式中,所述多个空心柱体具有均匀的横截面尺寸和体积,所述多个热元件具有均匀的长度。
在另一个实施方式中,一种形成玻璃带的方法包括将熔融玻璃引入成形体的槽中,所述成形体包括以下几个部分:入口端,由第一围堰和与第一围堰相对且间隔开的第二围堰限定的所述槽,以及沿着成形体长度在第一围堰与第二围堰之间延伸的基部。成形体被具有顶面板的外壳包围,所述第一和第二围堰以一个倾斜度从成形体的入口端延伸。顶面板设置在第一围堰和第二围堰的顶表面上方,并且沿着成形体长度基本上平行于且跨越顶表面延伸。熔融玻璃从第一围堰和第二围堰上流过,并且分别从第一围堰和第二围堰沿着第一成形表面和第二成形表面向下流动。第一成形表面和第二成形表面在根部会合,沿着第一成形表面和第二成形表面流下来的熔融玻璃在根部会合并形成玻璃带。用设置在成形体上方并从支承板悬垂下来的多个热元件对槽中的熔融玻璃进行局部加热或冷却。支承板位于外壳的顶面板上方,沿着成形体长度基本上平行于且跨越顶面板延伸。在槽中局部加热或冷却熔融玻璃可以控制熔融玻璃沿槽长度的温度和粘度。在一些实施方式中,所述多个热元件是具有均匀长度的多个热元件,所述多个热元件的各个底部沿着成形体长度方向与外壳顶面板等距离。所述多个热元件可设置在多个空心圆柱体内,所述空心圆柱体由从支承板沿着成形体长度和宽度悬垂下来的多个隔热罩形成。所述多个空心圆柱体沿着成形体长度可具有均匀的横截面尺寸和体积。
在以下的详细描述中给出了本文所述玻璃成形装置的其他特征和优点,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,前面的一般性描述和以下的详细描述都描述了各种实施方式,用来提供理解要求权利的主题的性质和特性的总体评述或框架。所包括的附图用来提供对各种实施方式的进一步理解,附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图例示了本文所述的各种实施方式,并与说明书一起用来解释要求权利的主题的原理和操作。
附图简述
图1示意性描绘了根据本申请所示和所述的一个或多个实施方式的玻璃成形装置;
图2A示意性描绘了根据本申请所示和所述的一个或多个实施方式的成形体的侧视图;
图2B示意性描绘了图2A所示成形体的横截面;
图3A示意性描绘了根据本申请所示和所述的一个或多个实施方式设置在外壳内的成形体和设置在外壳上方的热元件阵列的侧视图;
图3B示意性描绘了图3A中用圆圈标出的部分的放大视图;
图3C示意性描绘了图3A所示成形体、外壳和热元件阵列的横截面图;
图3D示意性描绘了图3A所示成形体、外壳和热元件底部的局部透视图;
图4示意性描绘了根据本申请所示和所述的一个或多个实施方式设置在外壳内的成形体和邻近外壳侧面板延伸的热元件的透视图;
图5示意性描绘了根据本申请所示和所述的一个或多个实施方式的冷却元件形式的热元件的局部横截面图;
图6示意性描绘了根据本申请所示和所述的一个或多个实施方式位于外壳内的成形体、热元件阵列和设置在外壳上方的隔热罩阵列的侧视图;
图7示意性描绘了根据本申请所示和所述的一个或多个实施方式位于外壳内的成形体、热元件阵列、隔热罩阵列和基本上平行于成形体围堰延伸的支承板的侧视图;
图8示意性描绘了图7中支承板的顶视图;
图9示意性描绘了图5中外壳内的带有多个加热元件和至少一个冷却元件的成形体的侧视图;
图10A示意性描绘了根据本申请所示和所述的一个或多个实施方式的成形体、外壳和设置在外壳上方的热元件的侧视图;
图10B示意性描绘了根据本申请所示和所述的一个或多个实施方式的图10A中所示加热元件的侧视图,该加热元件具有单一加热区;
图10C示意性描绘了根据本申请所示和所述的一个或多个实施方式的图10A中所示加热元件的侧视图,该加热元件具有两个加热区;
图10D示意性描绘了根据本申请所示和所述的一个或多个实施方式的图10A中所示加热元件的侧视图,该加热元件具有三个加热区;
图11A示意性描述了根据本申请所示和所述的一个或多个实施方式的成形体、外壳、设置在外壳上方的加热元件和延伸进入成形体入口端的加热元件的侧视图;
图11B示意性描绘了根据本申请所示和所述的一个或多个实施方式的图11A中所示加热元件的侧视图,该加热元件具有单一加热区;
图11C示意性描绘了根据本申请所示和所述的一个或多个实施方式的图11A中所示加热元件的侧视图,该加热元件具有两个加热区;
图11D示意性描绘了根据本申请所示和所述的一个或多个实施方式的图11A中所示加热元件的侧视图,该加热元件具有三个加热区;
图12A示意性描绘了根据本申请所示和所述的一个或多个实施方式的成形体中熔融玻璃的热模型,所述成形体具有设置在包围槽的外壳上方的热元件(通过热元件底部阵列描绘);
图12B示意性描绘了图12A所示模型的顶视图,显示了外壳上方热元件的位置;
图13A通过图线形式描绘了根据本申请所示和所述的一个或多个实施方式随着沿成形体槽长度的归一化位置变化的等温分布图(等温线)、线性下降温度分布图(L下降)和线性上升温度分布图(L上升);
图13B通过图线形式描绘了流过成形体围堰的归一化熔融玻璃的质量流速与沿着成形体槽长度的归一化位置的关系,以及与图13A所示的等温分布图(等温线)、线性下降温度分布图(L下降)和线性上升温度分布图(L上升)的关系;
图13C通过图线形式描绘了对于线性下降温度分布图(L下降)和线性上升温度分布图(L上升),归一化熔融玻璃的质量流速相对于图13B所示等温分布图的熔融玻璃流速的偏差;
图14A通过图线形式描绘了根据本文所述的一个或多个实施方式,在四种不同熔融玻璃槽入口温度(1,2,3,4)下,随着沿成形体槽长度的归一化位置变化的熔融玻璃温度分布图;
图14B通过图线形式描绘了流过成形体围堰的熔融玻璃的归一化质量流速与图13A所示温度分布(等温、L下降、L上升)和图14A所示温度分布(1,2,3,4)的关系;
图14C通过图线形式描绘了对于图14B所示的对应于L下降,L上升,1,2,3和4的熔融玻璃质量流速,玻璃带的归一化厚度变化与玻璃带的归一化宽度的关系;
图15A通过图线形式描绘了归一化熔融玻璃质量流速与沿着成形体槽长度的归一化位置的关系,其中将局部冷却施加于槽入口端的顶部(顶部冷却)和底部(底部冷却);
图15B通过图线形式描绘了归一化熔融玻璃质量流速与沿着成形体槽长度的归一化位置的关系,其中对槽入口施以局部冷却(入口冷却,入口冷却2.5倍),对槽远端施以局部冷却(压缩冷却,压缩冷却2.5倍),对槽入口端施以局部加热(入口加热);
图16A通过图线形式描绘了熔融玻璃在成形体槽表面、中央和底部的响应温度与沿着成形体槽长度的归一化位置的关系;
图16B通过图线形式描绘了熔融玻璃在成形体槽表面、中央和底部的响应温度与沿着成形体槽长度的归一化位置的关系;
图17通过图线形式描绘了成形体槽中熔融玻璃的温度分布与沿着成形体槽长度的归一化位置和设置在成形体槽上方的加热元件的构造的关系;
图18通过图线形式描绘了成形体槽中熔融玻璃的归一化粘度与沿着成形体槽长度的归一化位置和设置在成形体槽上方的加热元件的构造的关系。
详细描述
下面将详细描述用于玻璃成形装置的成形体的实施方式,其实例示于附图中。在任何可能的情况下,相同的附图标记在所有附图中用来指示相同或类似的部分。玻璃成形装置的一个实施方式示意性示于图7中。玻璃成形装置可包括成形体,该成形体具有上部和自该上部延伸并在根部会合的第一成形表面和第二成形表面。所述上部包括用于接收熔融玻璃的槽,该槽由入口端、压缩远端、第一围堰、与第一围堰相对且间隔开的第二围堰以及在第一围堰与第二围堰之间延伸的基部限定。成形体设置在外壳内,所述外壳具有顶面板和一对侧面板。顶面板设置在第一围堰和第二围堰的顶表面上方,并且沿着成形体长度基本上平行于且跨越顶表面延伸。至少一个热元件从外壳上方的支承板悬垂下来。例如,一个热元件阵列从外壳上方的支承板悬垂下来,其中热元件阵列是可操作的,以局部加热或冷却槽内的熔融玻璃,从而控制熔融玻璃沿着槽长度的温度和粘度。支承板设置在外壳的顶面板上方,且基本上平行于且跨越外壳的顶面板延伸,从而可以沿着成形体的长度利用具有均匀尺寸(即长度)的热元件。用所述至少一个热元件沿着槽的长度控制熔融玻璃的温度和粘度可补偿成形体在玻璃带成形过程中的物理尺寸变化。本文将具体参考附图进一步详细描述玻璃成形装置的各种实施方式中。
本文所用的方向术语——例如,上、下、右、左、前、后、顶、底——仅仅是就所画的图而言的,没有暗示绝对取向的意图。
除非另有明确表述,否则,绝无意图将本文所述的任何方法解读为需要使其步骤以具体顺序进行,或者需要装置采取任何具体取向。因此,在方法权利要求没有实际叙述其步骤遵循的顺序时,或者在任何装置权利要求没有实际叙述各个部件的顺序或取向时,或者在权利要求或说明书中没有另行具体声明步骤限于具体顺序,或者装置中各部件的具体顺序或取向没有被叙述时,绝无意图在任何方面推定顺序或取向。对用于解释的任何可能的非明确陈述的基础,这同样成立,包括:涉及步骤安排、操作流程、部件顺序或部件取向的逻辑事项;由语法组织或标点符号衍生的直白语意;说明书中所述实施方式的编号或类型。
除非上下文另外清楚地说明,否则,本文所用的单数形式的“一个”、“一种”和“该”包括复数指代。因此,例如,对“一种”组分的指称包括具有两种或更多种此类组分的方面,除非上下文有明确相反的指示。
现在参考图1,其示意性描绘了用于制造玻璃制品如玻璃带12的玻璃成形装置10。玻璃成形装置10一般可包括熔融容器15,其构造成接收来自储料仓18的批料16。可利用由电机22驱动的批料输送设备20将批料16引入熔融容器15。可提供任选的控制器24来激活马达22,可利用熔融玻璃液位探针28来测量竖管30中的玻璃熔体液位,并将测得的信息传输到控制器24。
玻璃成形装置10还可包括澄清容器38如澄清管,其通过第一连接管36与熔融容器15连通。混合容器42通过第二连接管40与澄清容器38连通。输送容器46通过输送导管44与混合容器42连通。设置下导管48将玻璃熔体从输送容器46输送至成形体60的入口端50。在本申请所示和所述的一些实施方式中,成形体60是熔合成形容器,也可称作溢流槽。
熔融容器15通常由耐火材料制成,如耐火(例如陶瓷)砖。玻璃成形装置10还可包括通常由导电难熔金属制成的组件,例如,所述金属为铂或含铂金属,如铂-铑、铂-铱,以及它们的组合。合适的难熔金属还可包括钼、钯、铼、钽、钛、钨、钌、锇、锆及其合金和/或氧化锆。含导电难熔金属的组件可包括第一连接管36、澄清容器38、第二连接管40、竖管30、混合容器42、输送导管44、输送容器46、下导管48和入口端50中的一种或多种。
现在参考图1-2B,成形体60包含槽61,所述槽61具有入口端52和与入口端52相对的远端58。如本文所用,成形体60的一个元件的“远”端意指该元件的下游端(相对于该元件的上游或“入口”端)。槽61位于成形体60的上部65,包含具有顶表面67a和外竖直表面110的第一围堰67,具有顶表面68a和外竖直表面112的第二围堰68,以及基部69。顶表面67a和顶表面68a沿着成形体60的长度L延伸,可位于单一平面内。在一些实施方式中,顶表面67a、68a位于水平面内,即顶表面67a、68a位于图中所画的X-Y平面内。在其他实施方式中,顶表面67a、68a位于非水平的平面内,即顶表面67a、68a不位于图中所画的X-Y平面内。槽61的深度可沿着成形体的长度变化。成形体60还可包含第一成形表面62和第二成形表面64。第一成形表面62和第二成形表面64自成形体60的上部65沿竖直向下的方向延伸(即图中所画坐标轴的-Z方向),并彼此靠拢,在成形体60的下部(底部)边缘(也可称作根部70)合到一起。因此,应当理解,第一成形表面62和第二成形表面64形成自成形体60的上部65延伸的倒等腰(或等边)三角形,根部70在下游方向上构成三角形的最低顶点。拉制平面72通常在图中所画的坐标轴的+/-Y方向上将根部70一分为二,并且在竖直向下的方向(-Z方向)上延伸。
继续参考图1-2B,在操作中用批料输送设备20将批料16(具体是用于形成玻璃的批料)从储料仓18送入熔融容器16。批料16在熔融容器16中熔化成熔融玻璃。熔融玻璃从熔融容器15经第一连接管36进入澄清容器38。从澄清容器38内的熔融玻璃中除去溶解的气体,所述溶解的气体可能导致玻璃缺陷。然后,熔融玻璃从澄清容器38经第二连接管40进入混合容器42。混合容器42通过例如搅拌使熔融玻璃匀化,经过匀化的熔融玻璃经输送导管44进入输送容器46。输送容器46排出经过匀化的熔融玻璃,经下导管48送入成形体60的入口端50,经过匀化的熔融玻璃进而向着槽61的远端58进入成形体60的槽61。
经过匀化的熔融玻璃填注成形体60的槽61,最终溢流,即沿着长度L的至少一部分,然后在竖直向下的方向(-Z方向)上流过成形体60的上部65的第一围堰67和第二围堰68。经过匀化的熔融玻璃自成形体60的上部65流到第一成形表面62和第二成形表面64上。流过第一成形表面62和第二成形表面64的经过匀化的熔融玻璃物流在根部70相遇并熔合到一起,形成玻璃带12,在下游方向上,牵拉辊(未示出)在拉制平面72上拉制玻璃带12。厚度测量设备25沿着玻璃带12的宽度(+/-X方向)测量玻璃带12的厚度。玻璃带12沿其宽度的厚度测量值可传输给控制器27,控制器27可调节流过第一围堰67和第二围堰68的熔融玻璃的加热或冷却,这将在本文中更详细讨论。玻璃带12可在成形体60下游进一步加工,如将玻璃带12分割成独立的玻璃片,将玻璃带12自身卷绕起来,以及/或者在玻璃带12上施加一个或多个涂层。
成形体60通常由耐火陶瓷材料形成,所述耐火陶瓷材料与熔融玻璃化学相容,且能经受住与熔合成形工艺相关的高温。形成成形体的典型材料包括但不限于基于锆石(例如氧化锆)、碳化硅、磷钇矿和/或氧化铝的耐火陶瓷。流入成形体60的槽61中的熔融玻璃的质量对第一围堰67和第二围堰68施加向外的压力。在跨度可达数年的玻璃拉制作业过程中,此压力与制备成形体60所用耐火陶瓷材料的高温蠕变一起可能引起第一围堰67和第二围堰68逐渐向外弓起(即在图2B所示坐标轴中,第一围堰67是朝-Y方向,第二围堰68是朝+Y方向)。第一围堰67、第二围堰68的向外弓起和成形体60的下垂沿着成形体60的长度L可能是不均匀的,这会明显改变玻璃在槽61内的分布,例如在弓起最厉害的地方减少从第一围堰67和第二围堰68溢流的玻璃,而在弓起不那么厉害的地方增加从第一围堰67和第二围堰68溢流的玻璃。发生改变的玻璃分布可能造成所得玻璃带12的厚度和宽度发生不利的变化,这进而引起工艺效率低下,因为不合规格的玻璃带被抛弃。由于第一围堰67和第二围堰68的弓起或者成形体60的下垂是随时间渐变的,所以成形体必须中断使用,并且玻璃成形装置必须重造。
除了第一围堰67和第二围堰68向外弓起外,由于材料蠕变,成形体60会倾向于沿其长度L朝下游方向(-Z方向)下垂。在成形体60的长度L未受支承的中点处,此下垂会是最厉害的。成形体60的下垂导致从成形表面62,64溢流的匀化熔融玻璃重新分配,熔融玻璃在成形表面62,64上产生不均匀流动,这造成所得玻璃带12的尺寸属性发生变化。例如,玻璃带12的厚度可能在靠近玻璃带中心处因下垂而增大。此外,熔融玻璃因下垂而沿长度L朝着成形表面62,64的中心发生的重新分配导致靠近成形体60端部处的玻璃流量下降,造成玻璃带12在附图所示坐标轴的+/-X方向上的尺寸不均匀。
本文所述的玻璃成形装置10的实施方式补偿了第一围堰67和第二围堰68的向外弓起以及成形体60的下垂,由此延长了成形体60的使用寿命,稳定了由其形成的玻璃带12的尺寸特性。
下面参考图3A-3D,本文所述的玻璃成形装置的实施方式包括设置在成形体60上方的至少一个热元件。热元件用于调节熔融玻璃沿成形体槽长度的温度,由此控制熔融玻璃的粘度,从而控制熔融玻璃在成形体围堰上的流量。例如,在一个实施方式中,热元件阵列200沿着成形体60的长度L的一部分或全部延伸,如图3A所示。热元件阵列200可包括从支承体90悬垂下来并从支承体90延伸到成形体60的槽61上方位置的多个热元件210。热元件阵列200也可沿成形体60的宽度W延伸,如图3C所示。在一些实施方式中,成形体60可设置在外壳80内,所述外壳80包含顶面板82、第一侧面板84和第二侧面板86,所述第一侧面板84从顶面板82开始,在下游方向(-Z方向)上靠近并基本上平行于第一围堰67延伸,所述第二侧面板86从顶面板82开始,在下游方向上靠近并基本上平行于第二围堰68延伸。在这样的实施方式中,多个热元件210可设置在外壳80上方。应理解,外壳80防止来自热元件阵列的碎屑(如热元件210起泡或脱皮产生的碎屑)掉入槽61内的熔融玻璃中和/或附着到从外竖直表面110,112流下的熔融玻璃上。因此,外壳80有助于减少熔融玻璃的污染,顶面板82在热元件210与熔融玻璃之间提供热扩散,从而避免熔融玻璃各处温度和粘度的差异。形成外壳80的合适材料是具有高热导率、高发射率和高耐热性从材料,其示例包括但不限于SiC和SiN。
在一些实施方式中,所述多个热元件210是图3A-3B所示的加热元件212,而在其他实施方式中,热元件阵列210是图5所示的冷却元件216。在另一些实施方式中,所述多个热元件210包含加热元件212与冷却元件216的组合。加热元件可包括图3B所示的底部214。在一些实施方式中,底部214可为U形,而加热元件212的一对基本上平行的线形区段自加热元件212的弧形底部延伸。如图3B所示,流经加热元件212的电流i使加热元件212产生电阻加热。冷却元件216(图5)可具有内U形管217,冷却流体流经该内U形管217。冷却流体可包括但不限于气体(如氮气或空气)、液体冷却剂(如水)等。内U形管217可设置在外管218内,该外管218具有封闭的底表面219。流经内U形管217的冷却流体使冷却元件216产生对流冷却。对槽61内的熔融玻璃,沿着成形体60的长度L设置的加热元件212的电阻加热或者冷却元件216的对流冷却沿着成形体60的长度L分别提供热或提取热。对从上部65的第一围堰67和第二围堰68溢流的熔融玻璃,加热元件212的电阻加热或冷却元件216的对流冷却也可沿着成形体60的长度L分别提供热或提取热。
在图3A-3D所示的实施方式中,加热元件212的底部214设置在外壳80的顶面板82、槽61和槽61内的熔融玻璃上方(+Z方向)。在一些实施方式中,所述多个加热元件212可沿成形体60的长度L排布成一行或多行,如图3D所示,该图仅显示了加热元件212的底部214。每行加热元件212可相对于顶面板82的中心轴5对称,以便跨越成形体60的宽度(即+/-Y方向)均匀加热熔融玻璃。在一些实施方式中,沿着成形体60的长度L,相邻行的加热元件212相互偏置或错开。也就是说,一行加热元件212的各个加热元件212在长度方向(+X方向)上相对于相邻行加热元件212的各个加热元件212偏置。在其他实施方式中,沿着成形体60的长度L,相邻行的加热元件212彼此不偏离或错开。也就是说,一行加热元件212的各个加热元件212在长度方向(+X方向)上相对于相邻行加热元件212的各个加热元件212不偏置。
在本文所述的实施方式中,所述多个热元件210(加热元件212和/或冷却元件216)中的每个热元件可独立控制,从而能够沿着成形体60的长度L和宽度W实现对槽61内的熔融玻璃的局部加热或冷却。应当理解,独立控制所述多个热元件210能够实现对槽61内的熔融玻璃的温度和粘度的局域化控制,以及对第一围堰67和第二围堰68上溢流的熔融玻璃的温度和粘度的局域化控制,这进而能够实现对成形体60的第一围堰67和第二围堰68上溢流的熔融玻璃的流量的局域化控制。
下面参考图3A-3D和图4,在一些实施方式中,热元件阵列可进一步包括沿着外壳80的侧面竖直(+/-Z方向)延伸的热元件。具体而言,总体上具有竖直取向(+/-Z方向)的侧面热元件213可沿第一侧面板84延伸、沿第二侧面板86延伸或者同时沿着第一侧面板84和第二侧面板86延伸,如图4所示。在一些实施方式中,外壳80设置在侧面热元件213与成形体60之间。应当理解,外壳80有助于防止来自侧面热元件213的碎屑(如侧面热元件213起泡或脱皮产生的碎屑)污染沿外竖直表面110,112向下(-Z方向)流动的熔融玻璃。另外,侧面板84,86在侧面热元件213与熔融玻璃之间提供热扩散,以避免熔融玻璃各处温度和粘度的差异。一个或多个侧面热元件213可邻近且基本上平行于第一侧面板84和第一围堰67设置,且/或一个或多个侧面热元件213可邻近且基本上平行于第二侧面板86和第二围堰68设置。邻近且基本上平行于第一侧面板84和/或第二侧面板86设置的所述一个或多个侧面热元件213可独立控制,从而能够实现对分别从第一围堰67和/或第二围堰68溢流且向下流动的熔融玻璃的局部加热。因此,应当理解,所述一个或多个侧面热元件可用于调节从第一围堰67和第二围堰68溢流的熔融玻璃的温度和粘度,从而沿着成形体60的长度L调节熔融玻璃的质量流量。类似于上面讨论的多个热元件210,在一些实施方式中,侧面热元件213是加热元件,例如图3B所示的加热元件212,而在其他实施方式中,侧面热元件213是冷却元件,例如图6所示的冷却元件216。在又一些实施方式中,侧面热元件213包含加热元件212与冷却元件216的组合。侧面热元件213沿成形体60的长度L进行的电阻加热或对流冷却对从第一围堰67和第二围堰68溢流的熔融玻璃和/或从外竖直表面110,112流下的熔融玻璃提供热或提取热。虽然图4仅描绘了沿第一侧面板84和第二侧面板86延伸的侧面热元件213,但应理解,热元件210也可设置在外壳80上方,如图3A所示,例如在顶面板82上方。
在一些实施方式中,所述多个热元件210和所述侧面热元件213是可更换的。例如,若热元件210或侧面热元件213在玻璃带处理中出故障,可移除故障热元件210或故障侧面热元件213,并用功能正常的加热元件212更换,或者功能正常的冷却元件216更换。应理解,所述多个热元件210和所述侧面热元件213可对槽61内的熔融玻璃的温度和粘度提供改进的控制,并更好地操纵从第一围堰67和第二围堰68溢流的熔融玻璃。对熔融玻璃温度的这种控制可用于补偿成形体的物理尺寸变化,例如在玻璃带成形操作中成形体60的下垂或者第一围堰67和第二围堰68的伸展。
下面参考图6,该图示意性显示了具有热元件阵列(例如加热和/或冷却元件)和隔热罩阵列的成形体60的实施方式。具体而言,在此实施方式中,热元件阵列200包括设置在相邻热元件210之间的隔热罩240。隔热罩240提供辐射热控制,并促进相邻热元件210所提供的加热和/或冷却的局域化。在一些实施方式中,当包括侧面热元件213时,隔热罩240还可设置在侧面热元件213(图6中未示出)之间。隔热罩240可沿成形体60的长度L(+/-X方向)设置在相邻热元件210之间,沿成形体60的宽度W(+/-Y方向)设置在相邻热元件210之间,或者同时沿成形体60的长度L和宽度W设置在相邻热元件210之间。应理解,所述隔热罩240可对槽61内的熔融玻璃的温度和粘度提供改进的控制,并更好地操纵从第一围堰67和第二围堰68溢流的熔融玻璃的质量流量。对熔融玻璃温度的这种控制可用于补偿成形体的物理尺寸变化,例如在玻璃带成形操作中成形体的下垂或者围堰的伸展。
下面参考图7-9,它们示意性显示了成形体60的实施方式,所述成形体60具有热元件阵列(例如加热和/或冷却元件)、隔热罩阵列和基本上平行于成形体60的围堰延伸的支承体。具体而言,在此实施方式中,悬垂有热元件阵列200的支承体可以是支承板92的形式,其设置在槽61的第一围堰67和第二围堰68的顶表面67a,68a上方(+Z方向),分别基本上平行于且跨越顶表面67a,68a延伸。顶表面67a和顶表面68a沿着成形体60的长度L延伸,可位于平面内。在一些实施方式中,顶表面67a,68a位于水平面内(即图7和图9所示的X-Y平面内)。在其他实施方式中,顶表面67a,68a不位于水平面内。相应地,支承板92可基本上平行于图7和图9所示的X-Y平面延伸,或者支承板92可以不是基本上平行于图7和图9所示的X-Y平面延伸,只要支承板92沿着成形体60的长度L分别基本上平行于位于围堰67,68的顶表面67a,68a延伸即可。
在一些实施方式中,顶面板82跨越并基本上平行于顶表面67a,68a延伸,即顶面板位于与顶表面67a,68a所处平面基本上平行的平面内,且支承板92沿着成形体60的长度L与顶面板82等距。相应地,沿着成形体6的长度L,支承板92、顶面板82以及第一围堰67、第二围堰68各自的顶表面67a,68a基本上彼此平行。
应当理解,第一围堰67和第二围堰68可从槽61的入口端52相对于水平方向(X轴)以一个倾斜度延伸,如图7所示。如本文所用,术语“倾斜度”是指不等于零的角度。例如,但不作为限制,第一围堰67和第二围堰68可以相对于水平方向大于或等于2度的角度从槽61的入口端52延伸。在一些实施方式中,第一围堰67和第二围堰68可从槽61的入口端52相对于水平方向以负倾斜度(例如小于或等于-2度)延伸,如图7和9所示。
具体参考图7,在支承板92位于顶面板82上方并基本上平行于且跨越顶面板82延伸的情况下,沿成形体60的长度L设置的多个热元件210可具有基本均匀的尺寸,即均匀的长度(Z-方向),并且底部214沿着成形体60的长度L与顶面板82以距离h1等距设置。在一些实施方式中,隔热罩240可设置在相邻热元件210之间。具体而言,隔热罩240可沿成形体60的长度L设置在相邻热元件210之间,沿成形体60的宽度W设置在相邻热元件210之间,或者同时沿成形体60的长度L和宽度W设置在相邻热元件210之间。隔热罩240提供辐射热控制,并促进相邻热元件210所提供的加热和/或冷却的局域化。在一些实施方式中,当包括侧面热元件213时,隔热罩240还可设置在侧面热元件213(图4)之间。类似于图7所示具有均匀尺寸的多个热元件210,隔热罩240可具有均匀尺寸(即均匀长度),并沿着成形体60的长度L与顶面板82等距间隔。图7所示的多个热元件210和隔热罩240的均匀尺寸与图3A和图6所示的多个热元件210和隔热罩240形成对照,在图3A和图6中,支承体90在外壳80的顶面板82上方水平延伸,但不平行于顶面板82。
具体参考图7和图8,支承板92可具有第一部分94和第二部分96,其中第一部分94基本上平行于并跨越入口端50的顶表面51延伸,第二部分96与第一部分94不在一条直线上,即第一部分94可位于第一平面内,例如图7所示的X-Y平面,而第二部分96可位于第二平面内,第二平面不平行于第一平面。位于第二平面的第二部分96可跨越并平行于围堰67,68的顶表面67a,68a分别延伸。类似地,外壳80的顶面板82可具有第一区段83a和第二区段83b,第一区段83a位于图7所示的X-Y平面内,第二区段83b不位于图7所示的X-Y平面内,也不平行于图7所示的X-Y平面。沿着成形体60的长度L,顶面板82的第一区段83a可基本上平行于成形体60的入口端50的顶表面51延伸,第二区段83b可基本上平行于围堰67,68的顶表面67a,68a分别延伸。相应地,在一些实施方式中,支承板92的第一部分94、顶面板82的第一区段83a和成形体60的入口端50的顶表面51可沿着成形体60的长度L基本上彼此平行延伸,而支承板92的第二部分96、顶面板82的第二区段83b和围堰67,68的顶表面67a,68a可分别沿着成形体60的长度L基本上彼此平行延伸。
在一些实施方式中,支承板92由单件材料(例如单块板)形成,而在其他实施方式中,支承板92由至少两件材料形成。例如,第一部分94可由第一块板形成,而第二部分96可由第二块板形成。在支承板92由第一块板和第二块板形成的实施方式中,第一部分94可利用紧固件、焊接等耦接到第二部分96。在替代实施方式中,第一部分94和第二部分96可不耦接到一起,可单独地分别设置在成形体60的入口端50和外壳80的顶面板82上方并基本上与之平行。支承板92可包括多个开孔98,如图8所示。所述多个开孔98可沿着支承板92的长度(X方向)错开。所述多个开孔98中的每个开孔允许加热元件212或冷却元件216从中延伸穿过,并利用挂钩、套圈等(未示出)从支承板92悬垂下来。
具体参考图8和图9,在一些实施方式中,一个或多个开孔98可具有设置在其中的冷却元件216。在替代实施方式中,一个或多个开孔98中可不设置加热元件212或冷却元件216,即一个或多个开孔98可以是空的并用盖子99覆盖。盖子99可防止或减少热从未设置加热元件212或冷却元件216的开孔98散失。如图9所示,沿着成形体60的长度L和/或宽度W设置的隔热罩240形成多个空心柱体215。为在图中清楚起见,图9仅标出了一个空心柱体215。但应理解,每个加热元件212和每个冷却元件216都设置在由所述多个隔热罩240形成的空心柱体215内,所述多个隔热罩240沿着成形体60的长度L和宽度W从支承板92悬垂下来。
在支承板92基本上平行于且跨越外壳80的顶面板82延伸的情况下,沿着成形体60的长度L延伸的空心柱体215具有均匀的横截面尺寸和体积。也就是说,如图6所示沿着成形体60的长度L,空心柱体在支承体90与顶面板82之间的体积随距离增加的变化被消除。空心柱体215的均匀横截面尺寸和体积改善了对槽61中熔融玻璃进行加热和冷却的均匀性和连续性。
图7所示顶面板和支承板的构造提供了用于加热和冷却成形体60的槽61中熔融玻璃的更紧凑系统,因为支承板92基本上平行于并跨越顶面板82延伸,因而分别基本上平行于并跨越第一围堰67和第二围堰68的顶表面67a,68a延伸。相比于支承板92如图6所示支承体90那样沿着槽61的长度L水平(沿X轴)延伸的系统,这进而减轻了系统重量,也缩短了对热元件210的热设置变化的响应时间。该更紧凑系统在槽61上方要加热和冷却的体积更小,在玻璃带成形操作中更换加热元件212时,可带来更小的热损失和对成形体60更小的热应力。图7所示的支承板92还允许沿着成形体60的长度L使用均匀尺寸的加热元件212和/或冷却元件216,同时沿着槽61的长度提供均匀或恒定的“热元件到熔融玻璃”距离。相应地,加热元件212和/或冷却元件216可具有标准尺寸,因而与沿着成形体60的长度L使用不同尺寸的多个加热元件和/或冷却元件相比,降低了成本。热组件210的均匀尺寸和空心柱体215的均匀横截面尺寸及体积可改进对热元件210的热控制,并对槽61中的熔融玻璃进行更恒定的温度控制。
虽然图7和图9描绘了从支承板92悬垂下来的多个热元件210和多个隔热罩240,但应理解,支承板92可在没有所述多个隔热罩240的情况下使用。也就是说,多个热元件210可从支承板92悬垂下来,基本上平行于且跨越外壳80的顶面板82延伸,而在相邻热元件210之间没有设置隔热罩240。还应理解,支承板192的下表面(-Z方向)可附着有绝热材料(未示出),以保护或屏蔽支承板92,使其在玻璃带成形操作期间免受槽61的热辐射。
在本文所述的一些实施方式中,支承体90和支承板92通常由金属材料形成。可形成支承体90和支承板92的合适材料包括碳钢、不锈钢、镍基合金等。不过,应当理解,支承体90和支承板92可由适合在成形体60上方支承热元件和隔热罩的其他材料制成。
在本文所述的一些实施方式中,加热元件212通常由电阻加热元件材料形成。可形成加热元件212的典型材料可包括但不限于铬酸镧(LaCrO3)二硅化钼(MoSi2)等。不过,加热元件212可由适合电阻加热的其他材料形成。
在本文所述的一些实施方式中,冷却元件216(即内U形管217和外管218)通常由能够耐受住生产玻璃带的过程中所遇高温的材料制成,示例包括但不限于310不锈钢、600等。不过,应当理解,冷却元件216可由适合耐受高温的其他材料制成。
在本文所述的一些实施方式中,隔热罩240通常由耐火陶瓷材料形成。可形成隔热罩240的合适材料包括具有低热导率和高耐热性的材料,示例包括但不限于SALI板。不过,隔热罩240可由适合用作高温绝热材料的其他材料制成。
下面参考图1和图3A-3D,热元件210(加热元件212和冷却元件216)可用于局部控制或调节从成形体60的第一围堰67和第二围堰68溢流的熔融玻璃的温度和粘度,从而局部调节或控制从第一围堰67和第二围堰68溢流的熔融玻璃的质量流量。具体而言,在厚度测量设备25沿着玻璃带12的宽度检测到厚度变化的情况下(图1),控制器27调节位于厚度变化位置附近的热元件210中的电流,以改变所述热元件附近的玻璃的温度和粘度,从而改变从第一围堰67和第二围堰68溢流的熔融玻璃的质量流量,由此减小尺寸变化并抵消围堰伸展效应。例如,第一围堰67和第二围堰68向外弓起(即第一围堰67在+X方向上弓起,第二围堰在-X方向上弓起)导致围堰向外弓起处的熔融玻璃的质量流量减小,这反过来造成玻璃带12在此区域的厚度变化。通过用热元件210对向外弓起区域的熔融玻璃局部升高温度和降低粘度,增加了向外弓起区域从第一围堰67和第二围堰68溢流的熔融玻璃的质量流量,从而抵消了第一围堰67和第二围堰68的向外弓起效应。
虽然前面的例子提到受控局部加热,但应理解,也可利用受控局部冷却(或者加热和冷却的组合)抵消第一围堰67和第二围堰68的向外弓起效应。例如,在厚度测量设备25沿着玻璃带12的宽度检测到厚度变化的情况下(图1),控制器27调节位于厚度变化位置附近的热元件210中的冷却流体的流量,以改变所述热元件附近的玻璃的温度和粘度,从而改变从第一围堰67和第二围堰68溢流的熔融玻璃的质量流量,由此减小尺寸变化并抵消围堰伸展效应。具体而言,第一围堰67和第二围堰68向外弓起(即第一围堰67在+X方向上弓起,第二围堰在-X方向上弓起)导致围堰向外弓起位置以外位置的熔融玻璃的质量流量增大,这反过来造成玻璃带12在此区域的厚度变化。通过用热元件210对弓起以外区域的熔融玻璃局部降低温度和增加粘度,减小了向外弓起区域以外区域中从第一围堰67和第二围堰68溢流的熔融玻璃的质量流量,从而抵消了第一围堰67和第二围堰68的向外弓起效应。
现在参考图1,2A,2B和10A-10D,其描绘了用于控制成形体的槽61内熔融玻璃的温度和粘度的替代实施方式。具体而言,本文所述的玻璃成形装置可替代地包括加热元件形式的热元件,所述加热元件具有一个或多个热区(thermal zone),所述热区总体上在成形体60上方或沿着成形体60的侧面设置。具体而言,图10A描绘了加热元件300,其沿着成形体60的长度L的至少一部分延伸,例如沿着整个长度延伸。加热元件300是具有长度Lg的总体呈线形的加热元件。在一些实施方式中,至少一个加热元件300在槽61的第一围堰67和第二围堰68之一的上方,或者沿着并靠近外竖直表面110,112之一,总体上从入口端52延伸到远端58。在一些实施方式中,加热元件300基本上平行于成形体60的根部70设置。作为替代或附加形式,加热元件300可设置成基本上平行于外壳80的顶面板82,在槽61上方延伸。
在一些实施方式中,加热元件300构造有沿其长度延伸的一个或多个加热区。也就是说,可选择加热元件300的几何形状、尺寸和/或材料,使得加热元件300的电阻沿其长度变化,因而加热元件300的电阻率沿其长度变化,沿着加热元件300的长度提供分立的加热区。例如,图10B-10D描绘了用于加热元件300的三个独立实施方式,所述加热元件300总体上在成形体的槽61上方水平设置。具体而言,图10B通过加热元件300A描绘了具有单一热区的加热元件,图10C通过加热元件300B描绘了具有两个热区的加热元件,图30D通过加热元件300C描绘了具有三个热区的加热元件。如图10A中的加热元件300所示,加热元件300A,300B,300C中的任何一种加热元件,或者加热元件300A,300B,300C的任意组合,可设置在外壳80上方。在一些实施方式中,加热元件300A,300B,300C中的一种或多种可设置在成形体60上方,基本上平行于成形体60的根部70,如图10A所示;或者,作为替代方式或附加方式,加热元件300A,300B,300C中的一种或多种可设置成基本上平行于外壳80的顶面板82,在槽61上方延伸。
在一些实施方式中,加热元件300可以是图10B所示的加热元件300A的形式,其具有单一热区ZA1。单一热区ZA1具有长度LZA1,并从位于槽61的入口端52上方(+Z方向)的入口端301延伸到位于槽61的远端58上方的远端302。该单一热区ZA1沿着长度LZA1具有总体上均匀的电阻/单位长度。在此实施方式中,热区ZA1沿着加热元件300A的长度LZA1提供总体上均匀的温度分布。
在其他实施方式中,加热元件300可以是图10C所示的加热元件300B的形式,其具有第一热区ZB1和第二热区ZB2。加热元件300B的第一热区ZB1具有第一长度LZB1,该第一长度LZB1从总体上位于入口端52上方(+Z方向)的入口端303延伸到位于槽61上方(+Z方向)的远端304。加热元件300B的第二热区ZB2具有第二长度LZB2,该第二长度LZB2从靠近第一热区ZB1的远端304设置的入口端305延伸到总体位于槽61的远端58上方(+Z方向)的远端306。第一热区ZB1沿第一长度LZB1具有第一电阻/单位长度,第二热区ZB2沿第二长度LZB2具有不同于第一电阻/单位长度的第二电阻/单位长度。在此实施方式中,第一热区ZB1沿加热元件300B的长度LZB1提供了第一温度分布,第二热区ZB2沿加热元件300B的长度LZB2提供了不同于第一温度分布的第二温度分布。在一些实施方式中,沿第一长度LZB1的第一电阻/单位长度大于沿第二长度LZB2的第二电阻/单位长度,第一热区ZB1比第二热区ZB2具有更高的平均温度。在其他实施方式中,沿第一长度LZB1的第一电阻/单位长度小于沿第二长度LZB2的第二电阻/单位长度,第一热区ZB1比第二热区ZB2具有更低的平均温度。
在其他实施方式中,加热元件300可以是图10D所示的加热元件300C的形式,其具有第一热区ZC1、第二热区ZC2和第三热区ZC3。加热元件300C的第一热区ZC1具有第一长度LZC1,该第一长度LZC1从总体上位于入口端52上方(+Z方向)的入口端307延伸到位于槽61上方(+Z方向)的远端308。第二热区ZC2具有第二长度LZC2,该第二长度LZC2从靠近第一热区ZC1的远端308设置的入口端309延伸到位于槽61上方(+Z方向)的远端310。第三热区ZC3具有第三长度LZC3,该第三长度LZC3从靠近第二热区ZC2的远端310设置的入口端311延伸到位于槽61的远端58上方(+Z方向)的远端312。第一热区ZC1沿着第一长度LZC1具有第一电阻/单位长度,第二热区ZC2沿着第二长度LZC2具有不同于第一电阻/单位长度的第二电阻/单位长度,第三热区ZC3沿着第三长度LZC3具有不同于第二电阻/单位长度的第三电阻/单位长度。第三电阻/单位长度可总体上等于、小于或大于第一电阻/单位长度。在一些实施方式中,第一热区ZC1沿着加热元件300C的长度LZC1提供第一温度分布,第二热区ZC2沿着加热元件300C的长度LZC2提供不同于第一温度分布的第二温度分布,第三热区ZC3沿着加热元件300C的长度LZC3提供不同于第一温度分布和第二温度分布的第三温度分布。在其他实施方式中,第一热区ZC1可沿着加热元件300C的长度LZC1提供第一温度分布,第二热区ZC2可沿着加热元件300C的长度LZC2提供不同于第一温度分布的第二温度分布,第三热区ZC3沿着加热元件300C的长度LZC3提供总体上与第一温度分布相同而不同于第二温度分布的第三温度分布。
在一些实施方式中,沿着第一长度LZC1的第一电阻/单位长度大于沿着第二长度LZC2的第二电阻/单位长度。在这样的实施方式中,沿着第一长度LZC1的第一电阻/单位长度可大于、小于或总体上等于沿着第三长度LZC3的第三电阻/单位长度。例如,在一些实施方式中,沿着第一长度LZC1的第一电阻/单位长度大于沿着第二长度LZC2的第二电阻/单位长度,且大于沿着第三长度LZC3的第三电阻/单位长度。在这样的实施方式中,当加热元件300C是一个连续电路,并且在加热元件300C的外端或最末端施加电压时,第一热区ZC1比第二热区ZC2具有更高的平均温度,并且比第三热区ZC3具有更高的平均温度。在其他实施方式中,沿着第一长度LZC1的第一电阻/单位长度大于沿着第二长度LZC2的第二电阻/单位长度,且小于沿着第三长度LZC3的第三电阻/单位长度。在这样的实施方式中,当电流流过加热元件300C时,第一热区ZC1比第二热区ZC2具有更高的平均温度,且比第三热区ZC3具有更低的平均温度。在其他实施方式中,沿着第一长度LZC1的第一电阻/单位长度大于沿着第二长度LZC2的第二电阻/单位长度,且总体上等于沿着第三长度LZC3的第三电阻/单位长度。在这样的实施方式中,当加热元件300C是一个连续电路,并且在加热元件300C的外端或最末端施加电压时,第一热区ZC1比第二热区ZC2具有更高的平均温度,并且与第三热区ZC3具有总体上相等的平均温度。
在一些实施方式中,沿着第一长度LZC1的第一电阻/单位长度小于沿着第二长度LZC2的第二电阻/单位长度。在这样的实施方式中,沿着第一长度LZC1的第一电阻/单位长度可大于、小于或总体上等于沿着第三长度LZC3的第三电阻/单位长度。例如,在一些实施方式中,沿着第一长度LZC1的第一电阻/单位长度小于沿着第二长度LZC2的第二电阻/单位长度,且大于沿着第三长度LZC3的第三电阻/单位长度。在这样的实施方式中,当电流流过加热元件300C时,第一热区ZC1比第二热区ZC2具有更低的平均温度,且比第三热区ZC3具有更高的平均温度。在其他实施方式中,沿着第一长度LZC1的第一电阻/单位长度小于沿着第二长度LZC2的第二电阻/单位长度,且小于沿着第三长度LZC3的第三电阻/单位长度。在这样的实施方式中,当电流流过加热元件300C时,第一热区ZC1比第二热区ZC2具有更低的平均温度,且比第三热区ZC3具有更低的平均温度。在其他实施方式中,沿着第一长度LZC1的第一电阻/单位长度小于沿着第二长度LZC2的第二电阻/单位长度,且总体上等于沿着第三长度LZC3的第三电阻/单位长度。在这样的实施方式中,当电流流过加热元件300C时,第一热区ZC1比第二热区ZC2具有更低的平均温度,且与第三热区ZC3具有总体上相等的平均温度。应当理解,在沿着成形体槽长度的特定位置或区域,可能希望加热元件热区比相邻热区具有更高的平均温度。例如,在邻近成形体槽入口端的区域,成形体围堰可能向外弓起得更厉害。因此,在邻近入口处可能优选具有更高平均温度的加热元件热区,以减小沿此区域的熔融玻璃的粘度,从而增大其质量流量。
如图10A所示的加热元件300可与成形体60的入口端52内设置的热元件组合,如图11A所示。具体而言,如参考图10A所示和所述,加热元件300沿着成形体60的长度L在槽61上方延伸,热元件314设置在成形体60中靠近入口端52形成的通道315内,如图11A所示。在一些实施方式中,热元件314可设置在套管316内,该套管316延伸到成形体60中靠近入口端52的位置。在其他实施方式中,热元件314可设置在套管316内,延伸进入成形体60,并通过入口端52进入槽61内的熔融玻璃。热元件314为槽61内的熔融玻璃,特别是靠近入口端52的熔融玻璃提供了附加温度控制源。在一些实施方式中,热元件314为加热元件,例如,与本文所讨论的加热元件212或加热元件300类似或相同的加热元件。在其他实施方式中,加热元件314是冷却元件,例如,与本文所讨论的冷却元件216类似或相同的冷却元件。
加热元件300和热元件314(当其为加热元件形式时)通常由已知的高温电阻加热元件材料形成。形成加热元件300和热元件314(当其为加热元件形式时)的合适材料包括具有高耐热性的材料,示例包括但不限于铬酸镧(LaCrO3)二硅化钼(MoSi2)、碳化硅等。不过,加热元件300和热元件314可由适合电阻加热的其他材料形成。
当热元件314是冷却元件形式时,热元件314通常由能够耐受生产玻璃带时遇到的高温的材料形成。形成成形体的典型材料包括但不限于310不锈钢、600等。不过,冷却元件形式的热元件314可由适合耐受生产玻璃带时遇到的高温的其他耐高温材料形成。
下面参考图10A-11D,加热元件300可用于局部控制或调节从成形体60的第一围堰67和第二围堰68溢流的熔融玻璃的温度和粘度,从而局部调节或控制从第一围堰67和第二围堰68溢流的熔融玻璃的质量流量。具体而言,在厚度测量设备25沿着玻璃带12的宽度检测到厚度变化的情况下,控制器27调节加热元件300中的电流。经调节的电流增加或减少加热元件300的各个加热区提供的热,局部改变从第一围堰67和第二围堰68溢流的熔融玻璃的质量流量,从而减少尺寸变化,抵消围堰伸展效应。例如,向外弓起(例如,第一围堰67在+X方向向外弓起,第二围堰68在-X方向向外弓起)导致熔融玻璃的质量流量减小,这进而会引起玻璃带12的厚度变化。通过用加热元件300对向外弓起区域的熔融玻璃局部升高温度和降低粘度,增加了向外弓起区域从第一围堰67和第二围堰68溢流的熔融玻璃的质量流量,从而抵消第一围堰67和第二围堰68的向外弓起。
虽然已作为独立实施方式显示了加热元件300的实施方式,但应理解,加热元件300可与图3A-4,6和7所示的所述多个热元件210、侧面热元件213或者同时与所述多个热元件210和侧面热元件213结合使用。
实施例
下面将结合实施例进一步说明本文所述的实施方式。
实施例1
参考图1-7和图12A-13C,为设置在成形体60的槽61上方的加热元件212的阵列开发了数学模型。具体而言,图12A示意性描绘了沿着外壳80的顶面板82的长度(+/-X方向)并围绕对称轴5(图3D)的对称区段,多个加热元件212的底部214位于顶面板82上方。顶面板82位于槽61内的熔融玻璃MG上方(+Z方向)(图2B)。熔融玻璃MG从第一围堰67和第二围堰68上溢流(图2B),从第一成形表面62和第二成形表面64流下(图2B),并在根部70会合并熔合到一起(图2B),以形成玻璃带12(图1)。顶面板82沿着成形体60的长度L具有八个面板(P0,P1,P2,…P8)。加热元件212的底部214相对于指定面板设置(图12A)。出于描述的目的,每个加热元件212以四位字母数字字符组“Pxyz”的形式分配唯一识别符,其中“x”表示加热元件212位于其上的面板,“y”表示加热元件212靠近外壳80的中心轴5(“C”)还是靠近第二围堰68设置(“W”),“z”对应于加热元件212靠近槽61的入口端52(“a”)还是远端58(“b”)设置。例如,在图12B中,面板P1上方设置四个加热元件212。靠近围堰设置的两个加热元件212标记为“P1W”,靠近入口端52设置的加热元件212标记为“P1Wa”,靠近远端58设置的加热元件212标记为“P1Wb”。靠近中心轴5设置的两个加热元件212标记为“P1C”,靠近入口端52设置的加热元件212标记为“P1Ca”,靠近远端58设置的加热元件212标记为“P1Cb”。面板P0仅有一个加热元件212,其靠近中心轴5设置,并标记为“POC”。面板P8仅有两个加热元件212,一个靠近围堰设置并标记为“P8W”,一个靠近中心轴5设置并标记为“P8C”。余下的面板,即面板P2,P3,P4…P7,有四个加热元件212设置在其上方,设置在每个面板上方的四个加热元件212按上文就面板P1所述的相同约定标记。
参考图13A-13C,图13A显示了图12A-12B所示的热元件210沿着槽61的长度(图中标记为“归一化位置”)提供的三个温度分布图;图13B描绘了熔融玻璃在第二围堰68上的归一化质量流速分布,对应于图13A所示三个温度分布图;图13C描绘了对于图13A所示的等温温度分布图,相对于归一化质量流速分布的质量流速分布的归一化变化。归一化位置“0”对应于槽61的入口端52,归一化位置1.0对应于槽61的远端58。
图13A以图线形式描绘了熔融玻璃温度沿槽61的整个长度的等温分布图(记作“等温”),该熔融玻璃温度比参比温度“T低”高约4℃;线性递减分布图(记作“L减”),其中入口端52的温度比T低高约7℃,远端58的温度比T低高约1℃;线性递增分布图(记作“L增”),其中入口端52的温度比T低高约1℃,远端58的温度比T低高约7℃。
图13B针对图13A所示的三种温度分布图,以图线形式描绘了从第二围堰68溢流的熔融玻璃MG的归一化质量流速分布与沿槽61的长度的归一化位置的关系。对应于图13A所示等温温度分布图的归一化质量流速分布(记作“等温”)在槽61的长度上处于约0.2至约0.9之间的归一化位置总体上均匀,归一化质量流速分布约为0.8。在槽61的入口端52和远端58附近,归一化质量流速分布相对于0.8减小。相比于等温归一化质量流速分布,对应于图13A所示L减温度分布图的归一化质量流速分布(记作“L减”)在入口端52附近具有减小的质量流速分布,在约0.2至约0.8的归一化位置之间具有增大的质量流速分布,在槽61的远端58附近具有减小的质量流速分布。相比于等温归一化质量流速分布,对应于图13A所示L增温度分布图的归一化质量流速分布(记作L增)在入口端52附近具有增大的质量流速分布,在约0.2至约0.8的归一化位置之间具有减小的质量流速分布,在槽61的远端58附近具有增大的质量流速分布。
图13C以图线形式描绘了图13B中L减归一化质量流速分布和L增归一化质量流速分布与等温归一化质量流速分布相比的变化。具体而言,与等温归一化质量流速分布相比,L减归一化质量流速分布在约0.0至约0.2之间的归一化位置具有减小的质量流速分布(在约0.05处具有约-0.75的最大差值),在约0.2至约0.8之间具有增大的质量流速分布(在约0.5处具有约+0.3的最大差值),在约0.8至约1.0之间具有减小的质量流速分布(在约0.95处具有约-0.25的最大差值)。与等温归一化质量流速分布相比,L增归一化质量流速分布在约0.0至约0.2之间的归一化位置具有增大的质量流速分布(在约0.05处具有约+0.7的最大差值),在约0.2至约0.8之间具有减小的质量流速分布(在约0.5处具有约-0.3的最大差值),在约0.8至约1.0之间具有增大的质量流速分布(在约0.95处具有约+0.5的最大差值)。因此,图13A-13C表明,沿着槽61的长度的不同温度分布图导致沿着成形体60的长度L的不同质量流速分布(在第二围堰68上)。应当理解,在第一围堰67上的质量流速分布将与第二围堰68上的质量流速分布成镜像关系。
实施例2
下面参考图1-7,12A-12B和14A-14C,它们显示了熔融玻璃温度沿着槽61的长度的变化对熔融玻璃MG的质量流速分布的影响。具体而言,图14A以图线形式描绘了四种熔融玻璃MG温度分布图(在图14A中记作1,2,3,4)。熔融玻璃MG的四种温度分布图1,2,3,4是四种不同入口端温度,用三个侧面热元件213沿着槽61的归一化长度加热(图4),侧面热元件213为加热元件212的形式,沿着图12A所示的第二侧面板86设置。这三个侧面热元件213邻近面板P1,P2,P3设置,所述面板P1,P2,P3靠近成形体60的入口端50,并且这三个侧面热元件213标记为SU1,SU2,SU3(表1),其中侧面加热元件SU1邻近面板P1设置,侧面加热元件SU2邻近面板P2设置,侧面加热元件SU3邻近面板P3设置。表1显示了这三个侧面加热元件SU1,SU2,SU3的模拟功率定值和比参比温度“T低”高出的入口端温度(记作“T-入”)。
表1
分布图1 | 分布图2 | 分布图3 | 分布图4 | |
SU1(W) | 7780 | 7780 | 10815 | 9900 |
SU2(W) | 7670 | 7670 | 10815 | 9900 |
SU3(W) | 26000 | 26000 | 26000 | 26000 |
T-入(℃) | +24℃ | +30℃ | +18℃ | +15℃ |
参考图14A,图中显示第一温度分布图“1”的入口端温度比参比温度“T低”高出约24℃,熔融玻璃MG的温度稳步减小到距入口端52约0.95的归一化位置处比T低高出约4℃的温度。第二温度分布图“2”的入口端温度比T低高出约30℃,熔融玻璃MG的温度分布稳步减小到距入口端52约0.95的归一化位置处比T低高出约6℃的温度。第三温度分布图“3”的入口端温度比T低高出约18℃,熔融玻璃MG的温度分布稳步增大到距入口端52约0.95的距离处比T低高出约35℃的温度。第四温度分布图“4”的入口端温度比T低高出约15℃,熔融玻璃MG的温度分布稳步增大到距入口端52约0.95的距离处约34℃的温度。
图14B显示了对应于图14A所示的四种温度分布图(1,2,3,4)的归一化质量流速分布和图13A所示的三种温度分布图(等温,L减,L增)。对于约0.05与约0.2之间的归一化位置,温度分布图“1”和“2”的归一化质量流速分布一般小于等温、L减、L增温度分布图的归一化质量流速分布。在约0.8与约0.95之间,温度分布图“3”和“4”的归一化质量流速分布一般大于等温、L减、L增温度分布图的归一化质量流速分布。相比于等温温度分布图,温度分布图“1”和“2”通常在第一围堰67和第二围堰68的中部造成熔融玻璃质量流速增加,而温度分布“3”和“4”通常在第一围堰67和第二围堰68的端部造成熔融玻璃质量流速增加。因此,图14B说明可通过控制槽61中熔融玻璃的温度分布图来使熔融玻璃质量流量随着第一围堰67和第二围堰68上的位置改变。根据成形体的围堰上的位置控制温度分布图和熔融玻璃质量流量可补偿尺寸变化,例如补偿成形体围堰的向外弓起,补偿玻璃带操作过程中不同玻璃的不同质量流量特性,等等。
图14C以图线形式描绘了相比于图13A所示由具有等温温度分布图的熔融玻璃形成的玻璃带12沿着归一化宽度的厚度,由具有图13A和14A所示温度分布图L减、L增、“1”、“2”、“3”和“4”的熔融玻璃形成的玻璃带12沿着归一化宽度的玻璃带厚度的相应变化。图14C所示的随归一化宽度变化的厚度值是成形体60的根部70下方固定距离(-Z方向)处玻璃带12的厚度。与对应于图14B所示的等温质量流速的玻璃带厚度相比,温度分布图L增和“4”导致玻璃带12在约0.0至约0.2之间的归一化位置处的厚度增加,在约0.2至约0.7之间的归一化位置处的厚度减小,在大于约0.7的归一化位置处的厚度增加。温度分布图L减、“1”和“2”导致玻璃带12在约0.0至约0.2之间的归一化位置处的厚度减小,在约0.2至约0.8之间的归一化位置处的玻璃带厚度增加,在大于约0.8的归一化位置处的玻璃带厚度减小。温度分布图“3”导致玻璃带12在约0.0至约0.6之间的归一化位置处的厚度减小,并且玻璃带12在大于约0.6的归一化位置处的厚度增加。因此,图14A-14C说明,用侧面热元件213沿槽61的长度控制温度可以控制沿着玻璃带宽度的玻璃带厚度。
实施例3
参考图1-7,12A-12B和15A-15B,它们显示了沿着槽61的长度的温度变化影响熔融玻璃质量流量的另一个例子。具体而言,图15A以图线形式描绘了质量流量分布,其对应于槽61中位于入口端52处的熔融玻璃MG顶部局部冷却约30℃(记作“顶部冷却”)和槽61中位于入口端50处的熔融玻璃MG底部局部冷却约30℃(记作“底部冷却”)的情况。在一些实施方式中,入口端52处的熔融玻璃MG的顶部用一个或多个冷却元件216冷却,入口端52处的熔融玻璃MG的底部用冷却元件216形式的热元件314冷却。入口端50处的熔融玻璃MG的顶部局部冷却约30℃(顶部冷却)导致入口端50处的归一化质量流速减小(在约0.05处具有约-0.7的最大减小值),而入口端50处的熔融玻璃MG的底部局部冷却约30℃(底部冷却)导致入口端50处的质量流量增大(在约0.05处具有约+0.8的最大增大值)。
图15B以图线形式描绘了在槽61的入口端52和远端58处局部冷却和局部加热熔融玻璃MG的顶部的归一化质量流速分布。图中显示了以下几种情况下沿着槽61的长度(记作“归一化位置”)的质量流速分布:在入口端50处局部冷却熔融玻璃MG约30℃(记作“入口冷却”),在入口端50处局部加热熔融玻璃MG约30℃(记作“入口加热”),在远端58处局部冷却熔融玻璃MG约30℃(记作“压缩冷却”),在入口端52处局部冷却熔融玻璃MG约75℃(记作“入口冷却2.5倍”),在远端58处局部冷却熔融玻璃MG约75℃(记作“压缩冷却2.5倍”)。类似于图15A所示的质量流量分布,在入口端52处局部冷却熔融玻璃MG约30℃导致入口端52处的质量流量减小(在约0.05处具有约-0.7的最大减小值),在入口端52处局部加热约30℃导致入口端52处的质量流量增大(在约0.05处具有约+0.6的最大增大值)。在入口端52处局部冷却约75℃导致入口端52处的质量流量减小超过2.5倍(在约0.05处具有约2.0的最大减小值)。在远端58处局部冷却约30℃导致远端58处的质量流量减小(在约0.9处具有约-0.4的最大减小值),但也导致远端58处的质量流量增大(在约0.85处具有约+0.25的最大增大值)。类似地,在远端58处局部冷却约75℃导致远端58处的质量流量减小(在约0.9处具有约-1.2的最大减小值),但也导致远端58处的质量流量增大(在约0.85处具有约+0.8的最大增大值)。因此,图15A-15B表明,在槽61的入口端52和远端58进行加热和冷却可控制从第一围堰67和第二围堰68上溢流的熔融玻璃MG的质量流量。
实施例4
参考图1-7,12A-12B和16A-16B,其中图16A-16B显示了图12B所示各加热元件212的功率定值变化影响槽61中熔融玻璃MG的温度的例子。具体而言,图16A以图线形式描绘了在槽61的表面、中央和底部,沿着槽61的长度随距离变化(记作“归一化位置”),熔融玻璃MG的温度对图2所示加热元件212的功率定值变化的响应。图16A中所示的插图描绘了槽61中熔融玻璃MG的表面、中央和底部的相对取向。图16B以图线形式描绘了在槽61的表面、中央和底部,沿着槽61的长度随距离变化(记作“归一化位置”),熔融玻璃MG的温度对图3所示加热元件212的功率定值变化的响应。
表2和表3所示数值表示功率定值相对于所有加热元件212的正均一功率定值的变化。如图16A和表2所示,增加槽61的入口端52附近设置的加热元件212的功率定值在入口端52附近产生温度响应的峰值。具体而言,图16A所示温度响应的峰值(对于表面部分,在0.15的归一化位置处约+4.5℃的最大值)来自:施加到加热元件212P1Ca,P1Cb,P1Wa,P1Wb的功率增加100瓦;施加到加热元件212P2Ca,P2Cb的功率减小100瓦;施加到加热元件212P2Wa,P2Wb,P3Ca,P3Cb,P3Wa,P3Wb,P4Cb的功率减小80瓦至10瓦。
如图16B和表3所示,增加总体上设置于槽61中部的加热元件212的功率定值,同时减小邻近的加热元件212的功率定值,这在槽61的中部,在熔融玻璃MG的表面处提供了正温度响应的峰值。具体而言,图16B所示的温度响应峰值(在距入口端52的归一化位置为0.6处,表面部分的最大值约为+4.5℃;在距入口端52的归一化位置为约0.7处,中央部分和下部的最大值约为+3.2℃)来自:施加到加热元件212P3Cb,P3Wa,P3Wb,P4Ca,P4Cb,P4Wa,P4Wb,P5Ca的功率增加100瓦;施加到加热元件212P3Ca,P2Cb,P2Wb,P2Ca,P2Wa,P1Cb,P1Wb,P1Wa的功率减小40瓦至10瓦(加热元件设置在槽61的入口端50附近);施加到加热元件212P5Wa,P5Cb,P5Wb,P6Ca,P6Cb,P6Wa,P6Wb,P7Ca的功率减小100瓦至20瓦(加热元件设置在槽61的远端58附近)。因此,图16A-16B和表2-3表明,沿着槽61的长度改变加热元件212的功率定值,可以控制槽61中熔融玻璃MG的温度,这进而可用来调节玻璃沿着成形体长度的质量流量特性。
实施例5
参考图1,2,10A和17,为设置在成形体60的槽61上方的加热元件300开发了数学模型。具体而言,图17以图线形式描绘了图10A所示加热元件300A,300B,300C的四种不同热区构造的模拟结果,表4显示了区长度、区电阻、区功率和区功率密度(A列表示加热元件300A,B列表示加热元件300B,C1和C2列表示加热元件300C)。
表4
对应于图17中曲线“A”的加热元件300A具有单一热区ZA1,其形式为“高温区”,具有电阻Ω1、参比长度“L”和施加到热区ZA1的参比功率“P”。整个热区ZA1的功率密度为“PD”。对应于图17中曲线“B”的加热元件300B具有第一热区ZB1和第二热区ZB2,其中第一热区ZB1的形式为“高温区”,具有第一电阻Ω1和约0.7L的长度;第二热区ZB2的形式为“特高温区”,具有第二电阻Ω2和约0.3L的长度。第一热区ZB1(高温区)上施加有0.63P的功率,第二热区ZB2(特高温区)上施加有0.37P的功率。整个第一热区ZB1(高温区)的功率密度约为0.84PD,整个第二热区ZB2(特高温区)的功率密度约为1.50PD。加热元件300C具有第一热区ZC1、第二热区ZC2和第三热区ZC3,其中第一热区ZC1具有第一电阻,第二热区ZC2具有不同于第一电阻的第二电阻,第三热区ZC3具有不同于第一电阻、不同于第二电阻或者既不同于第一电阻也不同于第二电阻的第三电阻。具体而言,对应于图17中记作“C1”的曲线的加热元件300C具有第一热区ZC1、第二热区ZC2和第三热区ZC3,其中第一热区ZC1的形式为“低温区”,具有第一电阻Ω3和约0.08L的长度;第二热区ZC2的形式为“高温区”,具有第二电阻Ω1和约0.67L的长度;第三热区ZC3的形式为“特高温区”,具有第三电阻Ω2和约0.25L的长度。第一热区ZC1(低温区)上没有施加功率,第二热区ZC2(高温区)上施加有0.60P的功率,第三热区ZC3(特高温区)上施加有0.40P的功率。整个第一热区ZC1(高温区)的功率密度约为0.0PD,整个第二热区ZC2(高温区)的热密度约为0.89PD,整个第三热区ZC3(特高温区)的热密度约为1.50PD。
对应于图17中曲线“C2”的加热元件300C具有第一热区ZC1、第二热区ZC2和第三热区ZC3,其中第一热区ZC1的形式为“特高温区”,具有第一电阻Ω2和约0.25L的长度;第二热区ZC2的形式为“高温区”,具有第二电阻Ω1和约0.5L的长度;第三热区ZC3的形式为“特高温区”,具有第一电阻Ω2和约0.25L的长度。第一热区ZC1和第三热区ZC3(均为特高温区)上各施加有0.50P的功率;第二热区ZC2(高温区)上施加有0.54P的功率。第一热区ZC1和第三热区ZC3(均为特高温区)中的功率密度约为1.89PD,第二热区ZC2(高温区)中的热密度约为1.05PD。
参考14,对应于曲线“A”的具有单一热区ZA1(高温区;曲线A)的加热元件300A使槽61中熔融玻璃MG的平均温度高出参比温度“T低”约12℃。熔融玻璃MG的温度在入口端52处高出T低约11℃;在距入口端52约0.7的归一化位置处,温度上升到高出T低约16℃;然后,在距入口端52约1.0的归一化位置处,温度下降到高出T低约10℃。对应于曲线“B”的具有两个区ZB1、ZB2(高温区、特高温区)的加热元件300B使槽61中的熔融玻璃MG具有高出T低约11℃的平均温度。熔融玻璃MG的温度在入口端52处高出T低约10℃;在距入口端52约0.2的归一化位置处,温度下降到高出T低约8℃;在距入口端52约0.4的归一化位置处,温度维持在高出T低约8℃;然后,在距入口端52约1.0的归一化位置处,温度升高到高出T低约28℃。对应于曲线“C1”的具有三个区ZC1(特高温区)、ZC2(高温区)、ZC3(特高温区)的加热元件300C使槽61中的熔融玻璃MG具有高出T低约12℃的平均温度。熔融玻璃MG的温度在入口端52处高出T低约11℃;在距入口端52约0.8的归一化位置处,温度上升到高出T低约15℃;然后,在距入口端52约1.0的归一化位置处,温度下降到高出T低约12℃。对应于曲线“C2”的具有三个区ZC1(低温区)、ZC2(高温区)、ZC3(特高温区)的加热元件300C使槽61中的熔融玻璃MG具有高出T低约9℃的平均温度。熔融玻璃MG的温度在入口端52处高出T低约8℃;在距入口端52约0.3的归一化位置处,温度下降到高出T低约1℃;然后,在距入口端52约1.0的归一化位置处,温度上升到高出T低约49℃。因此,图17表明,利用具有不同热区的加热元件可以控制槽61中熔融玻璃MG的温度,因而可利用具有不同热区的加热元件调节熔融玻璃沿着成形体长度的质量流量特性。
实施例6
参考图1,2,11和18,为设置在成形体60的槽61上方的加热元件300和设置在成形体60的入口端52内的加热元件形式的热元件314开发了数学模型。具体而言,针对四种不同的加热元件300和热元件314的构造,图18以图线形式描绘了沿槽61的长度(记作“归一化位置”)的归一化粘度的模拟结果。用于每种热元件314的构造的加热元件300上施加有总功率P。下文称作“低温区”的区具有电阻Ω3,下文称作“高温区”的区具有电阻Ω1。记作“E”的数据曲线对应于图11所示的加热元件300A,其具有沿着槽61的长度延伸的单一热区ZA1(高温区),入口端52内不存在热元件314。熔融玻璃MG在入口端52处的归一化粘度约为0.8,在距入口端52约1.0的归一化位置处逐渐减小到约0.7。记作“F”的数据曲线对应于图11所示的加热元件300B,其具有两个热区ZB1、ZB2,以及位于成形体60的入口端52内的加热元件形式的热元件314。具体而言,加热元件300B具有第一热区ZB1和第二热区ZB2,其中第一热区ZB1的形式为“低温区”,从入口端52延伸到约0.3的归一化位置;第二热区ZB2的形式为“高温区”,从距入口端52约0.3的归一化位置延伸到1.0的归一化位置。熔融玻璃MG在入口端52处的归一化粘度约为0.8,在距入口端52约1.0的归一化位置处逐渐减小到约0.6。记作“G”的数据曲线对应于加热元件300B,其具有两个热区ZB1、ZB2,以及位于成形体60的入口端52内的加热元件形式的热元件314。具体而言,加热元件300B具有第一热区ZB1和第二热区ZB2,其中第一热区ZB1的形式为“低温区”,从入口端52延伸到约0.2的归一化位置;第二热区ZB2从距第一热区ZB1约0.2的归一化位置延伸到1.0的归一化位置。熔融玻璃MG在入口端52处的归一化粘度约为0.8,在距入口端52约0.2的归一化位置处增加到约0.83,在距入口端52约1.0的归一化位置处减小到约0.4。记作“H”的数据曲线对应于加热元件300A,其具有单一热区ZA1和设置在成形体60的入口端52内的热元件314。具体而言,加热元件300A具有“高温区”形式的热区ZA1,它从入口端52延伸到约1.0的归一化位置处。熔融玻璃MG在入口端52处的归一化粘度约为0.8,在距入口端52约0.3的归一化位置处增加到约0.9,在距入口端52约1.0的归一化位置处减小到约0.3。因此,图18表明,具有不同热区的加热元件300A,300B,300C与设置在成形体60的入口端52内的热元件314组合,可用于对槽61内的熔融玻璃MG的温度和粘度提供附加控制,从而对玻璃沿成形体长度的质量流量特性提供附加控制。
虽然本文披露和讨论了热区构造为单热区、双热区和三热区的加热元件,但应理解,具有多于三个热区的加热元件也可用来对槽61内的熔融玻璃MG的温度和粘度提供附加控制。另外,本文所披露和讨论的实际热区构造不应视为限制,因为其他热区构造也可用来对槽61内的熔融玻璃MG的温度和粘度提供附加控制。例如,具有两个低温区和一个高温区或者两个低温区和一个特高温区的加热元件可用来对槽61内的熔融玻璃MG的温度和粘度提供附加控制。
基于前文,现在应理解,本文所述的玻璃成形装置和方法可用来补偿玻璃成形装置的成形体的尺寸变化。利用在槽上方或沿着槽的两侧设置的热元件阵列或者在其中装有熔融玻璃的成形体的槽上方设置的一个或多个加热元件,为熔融玻璃提供了局部加热和冷却,这可用来控制从槽流出并沿侧表面向下流到根部的熔融玻璃的质量流量。在成形体入口端内使用加热元件也可用来控制从槽流出并沿侧表面向下流到根部的熔融玻璃的质量流量。对质量流量的控制可实现对玻璃片厚度的控制,这可用来补偿玻璃带成形操作中的尺寸变化。
对本领域技术人员显而易见的是,在不背离请求保护的主题的精神或范围的情况下,可以对本文所描述的实施方式做出各种改进和变化。因此,说明书意在涵盖对本文所描述的各种实施方式的改进和变化,只要这种改进和变化落在所附权利要求及其等同要求的范围之内。
Claims (20)
1.一种玻璃成形装置,包含:
具有顶面板和一对侧面板的外壳;
设置在外壳内的成形体,所述成形体包含设置在外壳的顶面板下方用于接收熔融玻璃的槽,所述槽由入口端、远端、第一围堰、与第一围堰相对且间隔开的第二围堰和沿着成形体的长度在第一围堰与第二围堰之间延伸的基部限定,其中所述第一围堰和第二围堰相对于水平面以一个倾斜度从所述入口端延伸到所述远端,所述外壳的顶面板沿着成形体的长度设置在第一围堰和第二围堰的顶表面上方,并基本上平行于且跨越所述顶表面延伸;
支承板,所述支承板沿着成形体的长度设置在外壳的顶面板上方,并基本上平行于且跨越所述顶面板延伸;
多个热元件,所述多个热元件沿着成形体的长度从支承板悬垂下来;
其中所述多个热元件对槽内的熔融玻璃进行局部加热或冷却。
2.根据权利要求1所述的玻璃成形装置,其中所述多个热元件具有均一长度。
3.根据权利要求2所述的玻璃成形装置,其中所述多个热元件包含多个加热元件,所述多个加热元件各自包含底部,其中所述底部总体上沿着成形体的长度与外壳的顶面板等距设置。
4.根据权利要求1所述的玻璃成形装置,其中所述多个热元件包含多个具有均一长度的加热元件和至少一个冷却元件。
5.根据权利要求1所述的玻璃成形装置,还包含从支承板悬垂下来且沿着支承板的长度和宽度延伸的多个隔热罩,其中所述多个隔热罩形成多个空心柱体,所述多个热元件设置在所述多个空心柱体内。
6.根据权利要求5所述的玻璃成形装置,其中所述多个空心柱体具有均一横截面尺寸和体积。
7.根据权利要求1所述的玻璃成形装置,其中所述支承板包含多个开孔,所述多个热元件延伸穿过所述多个开孔。
8.根据权利要求1所述的玻璃成形装置,其中所述第一围堰和第二围堰相对于水平面以负倾斜度从入口端延伸到远端。
9.根据权利要求1所述的玻璃成形装置,其中支承板包含第一部分和第二部分,所述第一部分基本上平行于且跨越成形体的入口端延伸,所述第二部分与所述第一部分不在一条直线上,并沿着成形体的长度基本上平行于且跨越外壳的顶面板延伸。
10.根据权利要求1所述的玻璃成形装置,还包含至少一个侧面热元件,所述至少一个侧面热元件沿着所述外壳的所述一对侧面板中的至少一个侧面板延伸。
11.一种形成玻璃带的法,包括:
将熔融玻璃导入成形体的槽中,所述槽由入口端、远端、第一围堰、与第一围堰相对且间隔开的第二围堰和沿着成形体的长度在第一围堰与第二围堰之间延伸的基部限定,所述成形体被包封在具有顶面板的外壳内,其中所述第一围堰和第二围堰相对于水平面以一个倾斜度从所述入口端延伸到所述远端,所述顶面板沿着成形体的长度设置在第一围堰和第二围堰的顶表面上方,并基本上平行于且跨越所述顶表面延伸;
使熔融玻璃从第一围堰和第二围堰溢流,并沿着第一成形表面和第二成形表面向下流动,所述第一成形表面和第二成形表面分别从第一围堰和第二围堰延伸,所述第一成形表面和第二成形表面在根部会合,沿着第一成形表面和第二成形表面向下流动的熔融玻璃在所述根部会合并形成玻璃带;
用设置在成形体上方并从支承板悬垂下来的多个热元件局部加热或冷却槽中的熔融玻璃,所述支承板沿着成形体的长度设置在外壳的顶面板上方且基本上平行于所述顶面板延伸;
其中局部加热或冷却槽中的熔融玻璃控制了熔融玻璃沿着槽的长度的温度和粘度。
12.根据权利要求11所述的方法,其中所述多个热元件具有均一长度。
13.根据权利要求12所述的方法,其中所述多个热元件包含多个加热元件,所述多个加热元件各自包含底部,其中所述底部沿着成形体的长度与外壳的顶面板是等距的。
14.根据权利要求13所述的方法,还包括用冷却元件替换所述多个加热元件中的一个加热元件。
15.根据权利要求11所述的方法,还包含从支承板悬垂下来且沿着支承板的长度和宽度延伸的多个隔热罩,其中所述多个隔热罩形成多个空心柱体,所述多个热元件设置在所述多个空心柱体内。
16.根据权利要求15所述的方法,其中所述多个空心柱体具有均一横截面尺寸和体积。
17.根据权利要求11所述的方法,其中所述支承板包含多个开孔,所述多个热元件延伸穿过所述多个开孔。
18.根据权利要求11所述的方法,其中所述第一围堰和第二围堰相对于水平面以负倾斜度从入口端延伸到远端。
19.根据权利要求11所述的方法,其中支承板包含第一部分和第二部分,所述第一部分基本上平行于且跨越成形体的入口端延伸,所述第二部分与所述第一部分不在一条直线上,并沿着成形体的长度基本上平行于且跨越外壳的顶面板延伸。
20.根据权利要求11所述的方法,其中所述用设置在成形体上方并从支承板悬垂下来的多个热元件局部加热或冷却槽中的熔融玻璃包括独立控制所述多个热元件中每个热元件的电功率或冷却流体。
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