CN112996758A - 具有红外线透明的屏障的玻璃形成装置及使用所述玻璃形成装置来冷却玻璃的方法 - Google Patents

Abstract

本文中公开了玻璃形成装置的实施例。在一个实施例中，一种玻璃形成装置可以包括：形成主体，界定在拉制方向上从所述形成主体延伸的拉制平面。主动冷却的散热器可以在所述拉制方向上定位在所述形成主体下方且与所述拉制平面隔开。红外线透明的屏障可以定位在所述主动冷却的散热器与所述拉制平面之间。所述红外线透明的屏障可以包括定位在所述主动冷却的散热器附近的红外线透明的壁或定位在所述主动冷却的散热器周围的红外线透明的套管。

Description

具有红外线透明的屏障的玻璃形成装置及使用所述玻璃形成 装置来冷却玻璃的方法

此申请案要求享有于2018年10月5日所提出的第62/741,742号美国临时专利申请案的优先权权益，所述申请案的整体内容在本文中如同在下文中被完全阐述般地以引用方式依附及并入本文中。

技术领域

本说明书大致与用在玻璃制造操作中的玻璃形成装置相关，且详细而言是与包括红外线透明的屏障的玻璃形成装置相关，所述屏障限制玻璃形成装置内的空气温度减少。

背景技术

玻璃基板(例如盖玻璃、玻璃底板等等)常被采用在消费及商用电子设备(例如LCD及LED显示器、电脑监视器、自动柜员机(ATM)等等)中。可以利用各种制造技术来将熔融玻璃形成成玻璃条带，所述玻璃条带转而被分段成离散的玻璃基板以供并入到此类设备中。这些制造技术包括例如且不限于下拉工艺(例如槽拉工艺和熔融形成工艺)、上拉工艺和浮制工艺。

无论所使用的工艺如何，玻璃条带的宽度和/或厚度的偏差可能减少制造吞吐量和/或增加制造成本，因为玻璃条带的具有宽度和/或厚度的偏差的部分被丢弃作为废弃玻璃。

因此，需要用于形成玻璃条带的玻璃形成装置及方法，所述装置及方法减轻玻璃条带的宽度和/或厚度的偏差。

发明内容

依据第一方面A1，一种玻璃形成装置可以包括：形成主体，界定在拉制方向上从所述形成主体延伸的拉制平面。主动冷却的散热器可以在所述拉制方向上定位在所述形成主体下方且与所述拉制平面隔开。红外线透明的屏障定位在所述主动冷却的散热器与所述拉制平面之间。

第二方面A2包括如方面A1所述的玻璃形成装置，更包括：厚度控制构件，在所述拉制方向上定位在所述形成主体下方；和导流器(baffle)，相对于所述主动冷却的散热器定位在所述拉制方向上，其中所述主动冷却的散热器和所述红外线透明的屏障定位在所述厚度控制构件与所述导流器之间。

第三方面A3包括如方面A2所述的玻璃形成装置，其中所述导流器朝向所述拉制平面延伸。

第四方面A4包括如方面A2-A3中的任一者所述的玻璃形成装置，其中所述厚度控制构件包括滑动闸和冷却门，所述冷却门相对于所述滑动闸定位在所述拉制方向上。

第五方面A5包括如方面A1-A4中的任一者所述的玻璃形成装置，其中所述红外线透明的屏障包括定位在所述主动冷却的散热器与所述拉制平面之间的红外线透明的壁。

第六方面A6包括如方面A1-A4中的任一者所述的玻璃形成装置，其中所述红外线透明的屏障包括定位在所述主动冷却的散热器的至少一部分周围的红外线透明的套管。

第七方面A7包括如方面A1-A6中的任一者所述的玻璃形成装置，其中所述红外线透明的屏障包括一种材料，所述材料在从约0.5μm到约6μm的波长下具有大于或等于30％的红外线透射率。

第八方面A8包括如方面A1-A7中的任一者所述的玻璃形成装置，其中所述红外线透明的屏障与所述主动冷却的散热器隔开。

在第九方面A9中，一种形成玻璃条带的方法可以包括：在拉制方向上从形成主体拉出所述玻璃条带。可以接着通过将所述玻璃条带传递经过在所述拉制方向上定位在所述形成主体下方的主动冷却的散热器来冷却所述玻璃条带。红外线透明的屏障可以定位在所述主动冷却的散热器与所述拉制平面之间，所述红外线透明的屏障使在所述玻璃条带附近循环的空气涡流稳定化。

第十方面A10包括如方面A9所述的方法，其中所述空气涡流是通过用所述红外线透明的屏障减少所述空气涡流中的空气的冷却来稳定化的。

第十一方面A11包括如方面A9或方面A10所述的方法，其中所述红外线透明的屏障包括定位在所述主动冷却的散热器与所述玻璃条带之间的红外线透明的壁。

第十二方面A12包括如方面A9或方面A10所述的方法，其中所述红外线透明的屏障包括定位在所述主动冷却的散热器的至少一部分周围的红外线透明的套管。

第十三方面A13包括如方面A9-A12中的任一者所述的方法，其中所述红外线透明的屏障包括一种材料，所述材料在从约0.5μm到约6μm的波长下具有大于或等于30％的红外线透射率。

第十四方面A14包括如方面A9-A13中的任一者所述的方法，其中所述红外线透明的屏障与所述主动冷却的散热器隔开。

第十五方面A15包括如方面A9-A14中的任一者所述的方法，其中将所述主动冷却的散热器维持在比所述红外线透明的屏障的温度更低的温度下。

第十六方面A16包括如方面A9-A15中的任一者所述的方法，其中：厚度控制构件在所述拉制方向上定位在所述形成主体下方；导流器相对于所述主动冷却的散热器定位在所述拉制方向上，其中所述主动冷却的散热器和所述红外线透明的屏障定位在所述厚度控制构件与所述导流器之间，所述导流器和所述厚度控制构件邻接部分包封的区域；和所述空气涡流在所述部分包封的区域中循环。

第十七方面A17包括如方面A16所述的方法，其中所述厚度控制构件包括滑动闸和冷却门，所述冷却门相对于所述滑动闸在所述拉制方向上定位在所述滑动闸下方。

第十八方面A18包括如方面A16或方面A17所述的方法，其中所述玻璃条带在所述部分包封的区域内处于粘滞状态或粘弹性状态。

第十九方面A19包括如方面A16-A18中的任一者所述的方法，其中在所述部分包封的区域中的固定位置处所测量到的空气的温度变化在10秒内小于0.4℃。

第二十方面A20包括如方面A16-A18中的任一者所述的方法，其中在所述部分包封的区域中的固定位置处所测量到的空气的温度变化在10秒内小于0.2℃。

要了解，以上的概括说明及以下的详细说明都仅是示例性的，且旨在提供概观或架构以了解所要求保护的标的的本质及特质。包括了附图以提供进一步的了解，且所述附图被并入及构成此说明书的一部分。所述附图绘示一或更多个实施例，且与本说明书一起解释各种实施例的原理和操作。

附图说明

图1是依据本文中所示出和描述的一或更多个实施例的玻璃形成装置的示意图；

图2是依据本文中所示出和描述的一或更多个实施例的玻璃形成装置的侧截面图；和

图3是依据本文中所示出和描述的一或更多个实施例的玻璃形成装置的侧截面图。

具体实施方式

现将详细参照用于玻璃形成装置的各种实施例，所述实施例的示例绘示于附图中。将尽可能使用相同的参考标号来在所有附图指称相同或类似的部件。所述附图中的元件不一定是按比例的，反而重点是放在绘示示例性实施例的原理上。

在本文中可以将数值(包括范围的端点)表示为在前加上用语“约”、“大约”等等的近似值。在此类情况下，其他的实施例包括特定的数值。无论是否将数值表示为近似值，两种实施例被包括在此公开内容中：一种被表示为近似值，而另一种不被表示为近似值。将进一步了解到，每个范围的端点与另一个端点相比是有意义的(significant)且是与另一个端点无关地有意义的。

除非另有明确表明，不要将本文中所阐述的任何方法解释为需要其步骤用特定的顺序执行，也不需要任何的装置特定的定向。因此，若一个方法权利要求实际上并未记载要由其步骤依循的顺序，或任何装置权利要求实际上并未记载个别元件的顺序或定向，或在权利要求书或说明书中未另有具体表明步骤要受限于特定的顺序，或未记载装置的元件的特定顺序或定向，则绝不要在任何方面推断顺序或定向。这对于用于解译的任何可能的非明示基础都是如此，包括：针对步骤、操作流程、元件顺序或元件定向的布置的逻辑事项；推导自文法组织或标点符号的一般意义；及说明书中所述的实施例的数量或类型。

如本文中所使用的方向性用语(例如上、下、右、左、前、后、顶、底)是仅参照如所绘制的附图而作出的，且不是要暗示绝对的定向。

如本文中所使用的，应将用语“包括”及其变型解释为是同义的及开放式的，除非另有指示。

如本文中所使用的，语句“主动冷却的散热器”指的是定位在处于高温下的环境内且吸收和移除来自环境的热能的装置。主动冷却的散热器并入了导热媒质，所述导热媒质可以被控制以调变由主动冷却的散热器吸收热能的速率。

如本文中所使用的，语句“红外线透明”意味着由所述用语所修饰的制品使入射于所述制品上的红外线辐射的至少一部分通过。例如，“红外线透明”的屏障是一种屏障，其中入射于所述屏障上的红外线辐射的至少一部分穿过所述屏障，而不是通过辐射导热被所述屏障吸收且加热所述屏障。

如本文中所使用的，“粘弹性状态”指的是玻璃的一种物理状态，其中玻璃的粘度为从约1x10⁸泊到约1x10¹⁴泊。

如本文中所使用的，“粘滞状态”指的是玻璃的一种物理状态，其中玻璃的粘度小于处于粘弹性状态的玻璃的粘度(例如小于约1x10⁸泊)。

如本文中所使用的，单数形式“一个”和“所述”包括了复数的指涉对象，除非上下文另有清楚指示。因此，例如对于“一个”元件的指称包括了具有二或更多个此类元件的方面，除非上下文另有清楚指示。

现参照图1，示意性地描绘了玻璃形成装置100。如本文中将更详细描述的，熔融玻璃流动到形成主体90中且被拉离所述形成主体作为玻璃条带86。随着玻璃条带86被拉离形成主体90，玻璃条带86冷却且玻璃条带86的粘度增加。玻璃的粘度的增加允许玻璃条带承受施加到玻璃条带的牵引力，以管理玻璃条带的厚度。环绕形成主体90和玻璃条带86的玻璃形成装置100元件及空气调节熔融玻璃和玻璃条带86的温度。某些玻璃组成和/或玻璃条带配置可以具有需要额外的热管理的性质，例如快速冷却以减少玻璃条带的粘度。然而，冷却玻璃条带可能导致玻璃形成装置100内的在玻璃条带86附近的区域中的不稳定。例如，环绕玻璃条带86的包壳130内的区域中的不均匀的空气流或不均匀的空气温度可能导致玻璃条带的厚度和/或玻璃条带的宽度在横向拉制方向上变化。

例如，玻璃形成装置的有助于热管理的构件也可以协助用高的吞吐速率制造玻璃，高的吞吐速率与熔融玻璃的质量流量的增加及对应的增加的热负载对应，所述热负载应在给定时间内散逸以在从形成主体拉出玻璃条带时使玻璃条带稳定化。由较高的吞吐速率所引起的增加的热负载需要来自玻璃的增加的导热速率以与常规的较低的吞吐速率相比维持相同的温度。然而，玻璃条带的快速冷却破坏了玻璃形成装置的空气流，从而可能导致玻璃条带中的缺陷。

如下文将更详细地论述，本公开内容涉及用于形成玻璃条带的玻璃形成装置，所述玻璃形成装置包括红外线透明的屏障，所述红外线透明的屏障限制玻璃形成装置中环绕玻璃条带的一部分的空气的温度的减少。如本文中所述，可以将大量的热能从玻璃条带散逸到主动冷却的散热器中以冷却熔融玻璃且从而实现适于承受牵引力的目标粘度。在本文中所述的实施例中，红外线透明的屏障防止主动冷却的散热器从环绕玻璃条带的空气汲取不合需要的大量的热。限制环绕玻璃条带的区域中的空气的温度损耗促进形成稳定的空气涡流，这转而促进了玻璃条带的稳定冷却且减轻了缺陷形成(例如玻璃条带的厚度和/或宽度的变化)。

具体而言，依据本公开内容的玻璃形成装置的实施例包括主动冷却的散热器，所述主动冷却的散热器被定位为在玻璃条带从形成主体拉离时从玻璃条带吸收热。来自玻璃条带的热通过主动冷却的散热器散逸，从而冷却玻璃条带。玻璃条带的冷却也可以减少玻璃条带附近的空气的温度。玻璃条带附近的空气的温度的减少可能是不合需要的，因为空气的温度的减少可能抑制在玻璃条带与主动冷却的散热器之间循环的稳定涡流的形成，从而最终在玻璃条带中造成缺陷，例如玻璃条带的宽度和/或厚度的变化。为了减轻此类缺陷，依据本公开内容的玻璃形成装置的实施例也包括了红外线透明的屏障，所述红外线透明的屏障将定位在玻璃条带与所述红外线透明的屏障之间的空气的温度维持大于主动冷却的散热器的温度，从而减轻玻璃条带中的缺陷，例如玻璃条带的宽度和/或厚度的不合需要的变化。

红外线透明的屏障有助于使玻璃形成装置内的空气涡流稳定化。稳定的空气涡流是通过对流来驱动的。玻璃条带附近的空气倾向于在向上方向上循环，因为所述空气比周围的空气更热且更不密集，而冷却元件(例如冷却的壁和/或主动冷却的散热器)附近的空气可能倾向于在向下方向上循环，因为所述空气比周围的空气更冷且更密集。进一步减少玻璃条带附近的空气的温度(例如通过快速冷却玻璃来减少)可能使涡流的稳定性失调。例如，冷却的空气可能太密集而不能在向上方向上循环。在此类情况下，玻璃形成装置内的涡流的稳定性被中断，且玻璃条带附近的区域中的空气流不均匀地流动。这些区域中的空气流的不稳定可能沿着玻璃条带导致温度变化，这转而可能导致玻璃条带中的缺陷，例如玻璃条带在横向拉制方向上的厚度变化和/或宽度变化。此类缺陷是由玻璃条带的不规则或不均匀的冷却所造成的。

本文中所述的玻璃形成装置的一个实施例包括：形成主体，界定在拉制方向上延伸的拉制平面。所述玻璃形成装置包括与所述拉制平面隔开的厚度控制构件。所述厚度控制构件在所述拉制方向上定位在所述形成主体的根部下方。所述玻璃形成装置更包括：主动冷却的散热器，相对于所述形成主体及所述厚度控制构件定位在所述拉制方向上且与所述玻璃条带隔开。所述玻璃形成装置更包括定位在所述主动冷却的散热器与所述拉制平面之间的红外线透明的屏障。所述玻璃形成装置可以包括相对于所述主动冷却的散热器定位在所述拉制方向上的导流器。

将熔融玻璃引入到所述形成主体且从所述形成主体拉出作为玻璃条带，所述玻璃条带背向所述形成主体在拉制方向上行进。所述玻璃条带将热散逸到所述主动冷却的散热器。所述玻璃条带和所述主动冷却的散热器附近的区域中的空气通过红外线透明的屏障与所述主动冷却的散热器分离。所述红外线透明的屏障允许来自所述玻璃条带的热散逸到所述主动冷却的散热器中，但减少从所述空气导热到所述主动冷却的散热器中的速率。减少从此区域中的空气导热的速率允许空气形成在与玻璃条带及主动冷却的散热器相邻的区域中循环的稳定涡流，从而在玻璃条带冷却的同时在玻璃条带周围提供稳定的热条件。这减轻了玻璃条带中的缺陷(例如玻璃条带的宽度和/或厚度的变化)的发生。

虽然依据本公开内容的实施例大致是针对熔融拉制工艺来描述的，在熔融拉制工艺中，从形成主体向下拉出玻璃条带，但也可以将本文中所述的玻璃形成装置的构件并入到各种玻璃形成工艺中，例如狭槽形成、上拉或浮制工艺，无论拉出玻璃条带的方向如何。

现参照图1，示意性地描绘了用于制作玻璃制品(例如玻璃条带86)的示例性玻璃形成装置100。玻璃形成装置100一般可以包括被配置为从储存仓18接收批料16的熔化容器15。可以通过由马达22提供动力的批量递送设备20将批料16引入到熔化容器15。可以提供可选的控制器24以启动马达22，且可以使用熔融玻璃水平探针28来测量竖管30内的玻璃熔体水平和向控制器24传递测量到的信息。

玻璃形成装置100也可以包括通过第一连接管36耦接到熔化容器15的澄清容器38。混合容器42用第二连接管40耦接到澄清容器38。递送容器46用递送导管44耦接到混合容器42。如进一步绘示的，降流管48被定位为将熔融玻璃从递送容器46递送到形成主体90的形成主体入口50。可以将形成主体90定位在包壳130内。包壳130可以在拉制方向88(即与附图中所描绘的坐标轴中的-Z方向对应的向下垂直方向)上延伸。在本文中所示出和描述的实施例中，形成主体90是熔融形成容器。具体而言，形成主体90具有流槽62和邻接流槽62的一对相对的堰64(图1中示出了一个)。一对垂直面从该对堰64在向下垂直方向上延伸到一对折线91(图1中示出了一个)。一对相对的收敛表面92(图1中示出了一个)从该对折线91在向下垂直方向上延伸且收敛在形成主体90的根部94处。

虽然图1将熔融形成容器描绘为形成主体90，但其他的形成主体也与本文中所述的方法及装置相容，包括但不限于槽拉形成主体等等。

操作时，来自递送容器46的熔融玻璃流动通过降流管48、形成主体入口50、且进入流槽62。流槽62中的熔融玻璃在邻接流槽62的该对堰64上方流动且沿着在根部94处收敛的该对收敛表面92向下(-Z方向)流动以形成玻璃条带86。

现参照图2，熔融玻璃80呈液流沿着形成主体90的收敛表面92流动。熔融玻璃80流汇聚在一起且在根部94下方熔融。在拉制方向88上从形成主体90拉出玻璃作为玻璃条带86。形成主体90界定拉制平面96，所述拉制平面在拉制方向88上从根部94延伸。在拉制平面96上从形成主体90拉出玻璃条带86。在图2中所描绘的实施例中，拉制平面96一般与垂直面平行(即与附图中所描绘的坐标轴的X-Z平面平行)。

在熔融玻璃80从粘滞状态冷却到粘弹性状态且最终冷却到弹性状态时，熔融玻璃80的粘度增加。玻璃的粘度决定了例如玻璃是否可以承受由定位在根部下方的牵引滚筒(未示出)施加到玻璃的牵引力。在从形成主体90拉出玻璃的温度下具有相对低的粘度的玻璃组成可能由于相对低的粘度而需要可以由玻璃承受的减少牵引力。依据本公开内容的实施例包括了用于使玻璃条带86的冷却(从而增加粘度)稳定化同时减轻玻璃条带中的缺陷(例如玻璃条带的宽度和/或厚度的变化)的形成的构件。

仍参照图2，玻璃形成装置100更包括延伸通过包壳130的厚度控制构件120。厚度控制构件120大致在拉制平面96的宽度方向上(即在附图中所描绘的坐标轴的+/-X方向上)与拉制平面96平行地延伸，且在与拉制平面正交的方向上(即在附图中所描绘的坐标轴的+/-Y方向上)与拉制平面96隔开。厚度控制构件120的至少一部分在拉制方向88上定位在形成主体90的根部94下方。在图2中所描绘的实施例中，厚度控制构件120包括滑动闸122和冷却门124，所述滑动闸定位在形成主体90的根部94附近，所述冷却门相对于滑动闸122定位在拉制方向88上(即冷却门124在拉制方向88上定位在滑动闸122下方)。

玻璃形成装置100也包括主动冷却的散热器140，所述主动冷却的散热器在拉制方向88上定位在形成主体90下方和厚度控制构件120下方。玻璃形成装置100也包括导流器170，所述导流器在拉制方向88上定位在主动冷却的散热器140下方。在玻璃形成装置100的稳态操作期间，导流器170朝向拉制平面96延伸，从而在厚度控制构件120与导流器170之间沿着拉制平面96形成部分包封的区域150。导流器170(在朝向拉制平面96延伸时)促进在部分包封的区域150中建立稳定的空气涡流，所述部分包封的区域在两侧用导流器170和厚度控制构件120为界。导流器170也充当辐射屏蔽物，以防止玻璃形成装置100的相对于导流器170定位在拉制方向88上的元件加热。在各种实施例中，导流器170铰接地附接在玻璃形成装置100内，使得导流器170可以背向拉制平面96枢转。例如，导流器170可以在玻璃形成装置100的起动期间背向拉制平面96枢转，以允许玻璃条带86沿着拉制平面96穿过玻璃形成装置100。此后，一旦实现玻璃形成装置100的稳态操作，导流器170就可以朝向拉制平面96枢转。

厚度控制构件120、主动冷却的散热器140和导流器170沿着玻璃条带86的宽度延伸，所述宽度处于与图2中所示的视图垂直的定向(即玻璃条带的宽度在附图中所描绘的坐标轴的+/-X方向上延伸)。厚度控制构件120、主动冷却的散热器140和导流器170与拉制平面96隔开，使得这些构件不接触熔融玻璃80或玻璃条带86中的任一者。

在实施例中，主动冷却的散热器140并入大致与玻璃条带86的宽度平行地延伸的主动冷却构件(例如流体导管142)。主动冷却的散热器140可以包括流动通过流体导管142的冷却流体。冷却流体控制流体导管142的温度，且来自玻璃条带86的热可以散逸到冷却流体中。通过使冷却流体流出流体导管142，可以从玻璃形成装置100移除热。具体而言，来自玻璃条带86的热加热流体导管142中的冷却流体，且冷却流体在冷却流体流动通过流体导管142时将热带出玻璃形成装置100。

在一些实施例中，可以基于冷却流体的热性质以及要从玻璃形成装置100散逸的热的量来选定引导通过流体导管142的冷却流体及冷却流体的流量。一般而言，可以基于冷却流体的热容量来选定冷却流体。一般而言，液体冷却流体可以是优选的，因为液体的密度倾向于造成高的热容量。可接受的冷却流体的示例包括(为了说明而非限制)空气、水、氮气、水蒸气或市售的致冷剂。在一些实施例中，可以将冷却流体及冷却流体的流量选定为使得冷却流体在穿过流体导管时不经历相变。在一些实施例中，冷却流体可以循环通过流体导管142且通过冷却系统(未示出)，以维持闭环系统中的流体的温度。在其他的实施例中，流体可以在穿过流体导管142之后被排放。

仍参照图2，玻璃形成装置100更包括定位在主动冷却的散热器140与拉制平面96之间的红外线透明的屏障160。在图2中所描绘的实施例中，红外线透明的屏障160是定位在拉制平面96与主动冷却的散热器140之间的红外线透明的壁162。红外线透明的屏障160允许入射于屏障上的红外线辐射的至少一部分穿过或部分穿过红外线透明的屏障160。具体而言，红外线透明的屏障160可以允许来自辐射导热的热能通过，同时中断由例如传导或对流导热引起的能量流。

红外线透明的屏障160可以由对于入射于屏障上的从约0.5微米(μm)到约6μm的红外线辐射波长而言具有大于或等于30％的红外线透射率的材料制作。此类材料可以展现大于或等于40％、大于或等于50％、或甚至大于或等于60％的红外线透射率。此类材料的示例包括(为了说明而非限制)透明β-SiC、高纯度熔融氧化硅、红外线透明的莫来石陶瓷及玻璃陶瓷(例如由Eurokera生产的

)。

红外线透明的壁162与主动冷却的散热器140隔开，使得在主动冷却的散热器140与红外线透明的壁162之间存在有限的传导和对流导热。主动冷却的散热器140与红外线透明的壁162之间的有限的传导和对流导热允许在玻璃形成装置100的操作期间将主动冷却的散热器140和红外线透明的壁162维持在不同的温度下。然而，呈热辐射的形式的热继续透射通过红外线透明的壁162到主动冷却的散热器140。

如本文中所述，厚度控制构件120和导流器170界定了玻璃形成装置100的在拉制平面96附近的部分包封的区域150。在玻璃形成装置100中产生玻璃时，玻璃条带86从形成主体90拉出且经过厚度控制构件120、主动冷却的散热器140和导流器170。玻璃条带86处于比主动冷却的散热器140更高的温度。因此，来自玻璃条带86的热通过辐射导热散逸到主动冷却的散热器140中且由流体导管142的冷却流体带离。因为玻璃条带86与主动冷却的散热器140之间的大温差，可以沿着拉制方向88在短距离内从玻璃条带86散逸大量的热。散逸大量的热可以有益于以快速减少玻璃条带86的温度为目标的玻璃制造操作。

在本文中所述的实施例中，空气涡流152(即循环的空气流)形成在厚度控制构件120与导流器170之间的部分包封的区域150内。定位在玻璃条带86附近的空气一般比定位在离玻璃条带86较远处的空气(例如与主动冷却的散热器140相邻的空气)更热。空气的温度的变化与空气的密度的变化对应，其中与较冷的空气相比，较暖的空气具有较低的密度，且因此具有更大的浮力。较暖的、较低密度的空气倾向于在向上方向(与重力的方向相对)上循环，而较冷的、较高密度的空气倾向于在向下方向上(顺着重力方向)循环。在图2中所描绘的实施例中，拉制方向88大致是重力方向，但基于特定的玻璃形成方法，拉制方向可以与重力方向不同。

在部分包封的区域150内循环的空气的涡流152由对流所驱动。驱动涡流152的对流的不稳定可能造成玻璃条带86的温度的不合需要的变化。具体而言，玻璃条带86的温度的变化与玻璃条带86的粘度的变化对应。此类粘度变化是不合需要的，特别是在玻璃处于粘滞或粘弹性状态时。此类状态下的玻璃条带86的粘度的变化可能使得难以在从形成主体90拉出所述玻璃条带时维持玻璃条带86的厚度和/或玻璃条带86的宽度。因此，不希望在部分包封的区域150内循环的空气的涡流152不稳定。

虽然不被现有理论束缚，但据信，玻璃条带86与玻璃形成装置100的环绕玻璃条带86的表面以及环绕玻璃条带86的空气之间的大温度差在涡流152中引入了较大的不稳定。通过将红外线透明的屏障160定位在主动冷却的散热器140与玻璃条带86之间，可以减少玻璃条带86与玻璃形成装置100的表面及玻璃形成装置100内的空气之间的温度差，从而增加了部分包封的区域150内的涡流152的稳定性且改善了玻璃制造工艺的稳定性。

详细而言，红外线透明的壁162允许将大量的热从玻璃条带86散逸到主动冷却的散热器140中而不会实质冷却涡流152的空气。通过将涡流152中的空气与主动冷却的散热器140隔开，可以减轻涡流152中的空气的温度减少。因此，与主动冷却的散热器140的温度相比，可以将红外线透明的壁162附近的位置处的涡流152的空气维持在相对较高的温度下。维持涡流152中的空气的高温改善了在部分包封的区域150内循环的涡流152的稳定性，从而改善了玻璃制造工艺的稳定性及减少或减轻玻璃条带中的缺陷形成(例如玻璃条带的宽度和/或厚度的变化)。

在本文中所述的实施例中，可以通过测量部分包封的区域150中的空气的温度来决定涡流152的稳定性。稳定的涡流152展现了在部分包封的区域150中的固定位置处测量到的在10秒的时间内小于或等于0.4℃的峰到峰空气温度变化。在一些实施例中，在部分包封的区域150中的固定位置处测量到的峰到峰空气温度变化在10秒的时间内小于或等于0.2℃。在一些实施例中，在部分包封的区域150中的固定位置处测量到的峰到峰空气温度变化在10秒的时间内小于或等于0.1℃。

现参照图3，示意性地描绘了玻璃形成装置200的另一个实施例。在此实施例中，玻璃形成装置200包括如上文中针对图1和2所描述的定位在包壳130内的形成主体90。形成主体90可以包括终止在根部94处的收敛表面92。熔融玻璃80呈液流沿着形成主体90的收敛表面92流动。熔融玻璃80流汇聚在一起且在根部94下方熔融。如上文中针对图1和2所描述，沿着拉制平面96在拉制方向88上从形成主体90拉出玻璃作为玻璃条带86。

仍参照图3，如本文中针对图2所描述，玻璃形成装置200更包括延伸通过包壳130的厚度控制构件220。厚度控制构件220大致在拉制平面96的宽度方向上(即在附图中所描绘的坐标轴的+/-X方向上)与拉制平面96平行地延伸，且在与拉制平面正交的方向上(即在附图中所描绘的坐标轴的+/-Y方向上)与拉制平面96隔开。厚度控制构件220的至少一部分在拉制方向88上定位在形成主体90的根部94下方。在图3中所描绘的实施例中，厚度控制构件220包括滑动闸222和冷却门224，所述滑动闸定位在形成主体90的根部94附近，所述冷却门相对于滑动闸222定位在拉制方向88上(即冷却门224在拉制方向88上定位在滑动闸222下游)。

玻璃形成装置200也包括主动冷却的散热器240，所述主动冷却的散热器在拉制方向88上定位在形成主体90下方和厚度控制构件220下方。玻璃形成装置200也包括导流器270，所述导流器在拉制方向88上定位在主动冷却的散热器240下方。在玻璃形成装置200的稳态操作期间，导流器270朝向拉制平面96延伸，从而沿着拉制平面96形成在两侧用厚度控制构件220和导流器270为界的部分包封的区域250。导流器270(在朝向拉制平面96延伸时)促进在导流器270与厚度控制构件220之间的部分包封的区域250中建立稳定的空气涡流。导流器270也充当辐射屏蔽物，以防止玻璃形成装置200的相对于导流器270定位在拉制方向88上的元件加热。在各种实施例中，导流器270铰接地附接在玻璃形成装置200内，使得导流器270可以背向拉制平面96枢转。例如，导流器270可以在玻璃形成装置200的起动期间背向拉制平面96枢转，以允许玻璃条带86沿着拉制平面96穿过玻璃形成装置200。此后，一旦实现玻璃形成装置200的稳态操作，导流器270就可以朝向拉制平面96枢转。

厚度控制构件220、主动冷却的散热器240和导流器270沿着玻璃条带86的宽度延伸，所述宽度处于与图3中所示的视图垂直的定向(即玻璃条带的宽度在附图中所描绘的坐标轴的+/-X方向上延伸)。厚度控制构件220、主动冷却的散热器240及导流器270与拉制平面96隔开，使得这些构件不接触熔融玻璃80或玻璃条带86中的任一者。

在实施例中，如本文中针对图2所述，主动冷却的散热器240并入大致与玻璃条带86的宽度平行地延伸的主动冷却构件(例如流体导管242)。主动冷却的散热器240可以包括流动通过流体导管242的冷却流体。冷却流体控制流体导管242的温度，且来自玻璃条带86的热可以散逸到冷却流体中。通过使冷却流体流出流体导管242，可以从玻璃形成装置200移除热。具体而言，来自玻璃条带86的热加热流体导管242中的冷却流体，且冷却流体在冷却流体流动通过流体导管242时将热带出玻璃形成装置200。

玻璃形成装置200更包括定位在主动冷却的散热器240与拉制平面96之间的红外线透明的屏障260。在图3中所描绘的实施例中，红外线透明的屏障260是红外线透明的套管264，所述红外线透明的套管定位在主动冷却的散热器240的至少一部分周围，使得红外线透明的套管264定位在主动冷却的散热器240与拉制平面96之间。红外线透明的套管264可以由与本文中针对图2所描述的红外线透明的壁相同的材料构成且具有与所述红外线透明的壁相同的红外线透射率。例如，红外线透明的套管264可以由对于入射于屏障上的从约0.5微米(μm)到约6μm的红外线辐射波长而言具有大于或等于30％的红外线透射率的材料制作。此类材料可以展现大于或等于40％、大于或等于50％、或甚至大于或等于60％的红外线透射率。此类材料的示例包括(为了说明而非限制)透明β-SiC、高纯度熔融氧化硅、红外线透明的莫来石陶瓷及玻璃陶瓷(例如由Eurokera生产的

)。

在本文中所述的实施例中，红外线透明的套管264可以与主动冷却的散热器240隔开，使得在主动冷却的散热器240与红外线透明的套管264之间存在有限的传导和对流导热。主动冷却的散热器240与红外线透明的套管264之间的有限的传导和对流导热允许在玻璃形成装置200的操作期间将主动冷却的散热器240和红外线透明的套管264维持在不同的温度下。然而，呈热辐射的形式的热继续透射通过红外线透明的套管264到主动冷却的散热器140。

如本文中所述，厚度控制构件220和导流器270界定了玻璃形成装置200的在拉制平面96附近的部分包封的区域250。在玻璃形成装置200中产生玻璃时，玻璃条带86从形成主体90拉出且经过厚度控制构件220、主动冷却的散热器240和导流器270。玻璃条带86处于比主动冷却的散热器240更高的温度。因此，来自玻璃条带86的热通过辐射导热散逸到主动冷却的散热器240中且由流体导管242的冷却流体带离。因为玻璃条带86与主动冷却的散热器240之间的大温差，可以沿着拉制方向88在短距离内从玻璃条带86散逸大量的热。散逸大量的热可以有益于以快速减少玻璃条带86的温度为目标的玻璃制造操作。

如本文中针对图2所述，空气涡流252(即循环的空气流)形成在厚度控制构件220与导流器270之间的部分包封的区域250内。定位在玻璃条带86附近的空气一般比定位在离玻璃条带86较远处的空气更热。空气的温度的变化与空气的密度的变化对应，其中与较冷的空气相比，较暖的空气具有较低的密度，且因此具有更大的浮力。较暖的、较低密度的空气倾向于在向上方向(与重力的方向相对)上循环，而较冷的、较高密度的空气倾向于在向下方向上(顺着重力方向)循环。在所描绘的实施例中，拉制方向88大致是重力方向，但基于特定的玻璃形成方法，拉制方向可以与重力方向不同。

在部分包封的区域250内循环的空气的涡流252由对流所驱动。驱动涡流252的对流的不稳定可能造成玻璃条带86的温度的不合需要的变化。具体而言，玻璃条带86的温度的变化与玻璃条带86的粘度的变化对应。此类粘度变化是不合需要的，特别是在玻璃处于粘滞或粘弹性状态时。此类状态下的玻璃条带86的粘度的变化可能使得难以在从形成主体90拉出所述玻璃条带时维持玻璃条带86的厚度和/或玻璃条带86的宽度。因此，不希望在部分包封的区域250内循环的空气的涡流252不稳定。

虽然不被现有理论束缚，但据信，玻璃条带86与玻璃形成装置200的环绕玻璃条带86的表面以及环绕玻璃条带86的空气之间的大温度差在涡流252中引入了较大的不稳定。通过将红外线透明的套管264定位在主动冷却的散热器240与玻璃条带86之间，可以减少玻璃条带86与玻璃形成装置200的表面及玻璃形成装置200内的空气之间的温度差，从而增加了部分包封的区域250内的涡流252的稳定性且改善了玻璃制造工艺的稳定性。

红外线透明的套管264可以允许将大量的热从玻璃条带86散逸到主动冷却的散热器240中而不会实质冷却涡流252的空气。通过将涡流252中的空气与主动冷却的散热器240隔开，可以减轻涡流252中的空气的温度减少。因此，与主动冷却的散热器240的温度相比，可以将红外线透明的套管264附近的位置处的涡流252的空气维持在高温下。维持涡流252中的空气的高温改善了在部分包封的区域250内循环的涡流252的稳定性，从而改善了玻璃制造工艺的稳定性及减少或减轻玻璃条带中的缺陷形成(例如玻璃条带的宽度和/或厚度的变化)。

如本文中针对图2所述，可以通过测量部分包封的区域250中的空气的温度来决定涡流252的稳定性。稳定的涡流252展现了在部分包封的区域250中的固定位置处测量到的在10秒的时间内小于或等于0.4℃的峰到峰空气温度变化。在一些实施例中，在部分包封的区域250中的固定位置处测量到的峰到峰空气温度变化在10秒的时间内小于或等于0.2℃。在一些实施例中，在部分包封的区域250中的固定位置处测量到的峰到峰空气温度变化在10秒的时间内小于或等于0.1℃。

现应了解，依据本公开内容的玻璃形成装置包括形成主体、主动冷却的散热器及定位在主动冷却的散热器与由形成主体所界定的拉制平面之间的红外线透明的屏障。玻璃形成装置产生被拉伸经过主动冷却的散热器的玻璃条带。红外线透明的屏障允许呈热辐射形式的热穿过红外线透明的屏障，使得来自玻璃条带的热散逸到主动冷却的散热器。此外，红外线透明的屏障将定位在玻璃条带附近的空气与主动冷却的散热器分离，使得定位在红外线透明的屏障附近的空气处于比主动冷却的散热器更高的温度。将空气维持在比主动冷却的散热器高的温度下增加了在拉制平面上拉出的玻璃条带附近循环的涡流的稳定性，且减轻了玻璃条带中的缺陷(例如玻璃条带的宽度和/或厚度的变化)的发生。

本领域中的技术人员将理解，可以在不脱离本公开内容的范围和精神的情况下对本公开内容作出各种修改和变更。因此，本公开内容旨在涵盖本文中所公开的实施例的变体和变型，条件是所述变体和变型落在随附权利要求书及其等效物的范围之内。

Claims (20)

1.一种玻璃形成装置，包括：

形成主体，界定在拉制方向上从所述形成主体延伸的拉制平面；

主动冷却的散热器，在所述拉制方向上定位在所述形成主体下方且与所述拉制平面隔开；和

红外线透明的屏障，定位在所述主动冷却的散热器与所述拉制平面之间。

2.如权利要求1所述的玻璃形成装置，更包括：

厚度控制构件，在所述拉制方向上定位在所述形成主体下方；和

导流器，相对于所述主动冷却的散热器定位在所述拉制方向上，所述主动冷却的散热器和所述红外线透明的屏障定位在所述厚度控制构件与所述导流器之间。

3.如权利要求2所述的玻璃形成装置，其中所述导流器朝向所述拉制平面延伸。

4.如权利要求2所述的玻璃形成装置，其中所述厚度控制构件包括滑动闸和冷却门，所述冷却门相对于所述滑动闸定位在所述拉制方向上。

5.如权利要求1所述的玻璃形成装置，其中所述红外线透明的屏障包括定位在所述主动冷却的散热器与所述拉制平面之间的红外线透明的壁。

6.如权利要求1所述的玻璃形成装置，其中所述红外线透明的屏障包括定位在所述主动冷却的散热器的至少一部分周围的红外线透明的套管。

7.如权利要求1所述的玻璃形成装置，其中所述红外线透明的屏障包括在从约0.5μm到约6μm的波长下具有大于或等于30％的红外线透射率的材料。

8.如权利要求1所述的玻璃形成装置，其中所述红外线透明的屏障与所述主动冷却的散热器隔开。

9.一种形成玻璃条带的方法，所述方法包括：

在拉制方向上从形成主体拉出所述玻璃条带；

通过将所述玻璃条带传递经过主动冷却的散热器来冷却所述玻璃条带，所述主动冷却的散热器在所述拉制方向上定位在所述形成主体下方，红外线透明的屏障定位在所述主动冷却的散热器与所述拉制平面之间；和

使在所述玻璃条带附近循环的空气涡流稳定化。

10.如权利要求9所述的方法，其中所述空气涡流是通过用所述红外线透明的屏障减少所述空气涡流中的空气的冷却来稳定化的。

11.如权利要求9所述的方法，其中所述红外线透明的屏障包括定位在所述主动冷却的散热器与所述玻璃条带之间的红外线透明的壁。

12.如权利要求9所述的方法，其中所述红外线透明的屏障包括定位在所述主动冷却的散热器的至少一部分周围的红外线透明的套管。

13.如权利要求9所述的方法，其中所述红外线透明的屏障包括在从约0.5μm到约6μm的波长下具有大于或等于30％的红外线透射率的材料。

14.如权利要求9所述的方法，其中所述红外线透明的屏障与所述主动冷却的散热器隔开。

15.如权利要求9所述的方法，其中将所述主动冷却的散热器维持在比所述红外线透明的屏障的温度更低的温度。

16.如权利要求9所述的方法，其中：

厚度控制构件在所述拉制方向上定位在所述形成主体下方；

导流器相对于所述主动冷却的散热器定位在所述拉制方向上，其中所述主动冷却的散热器和所述红外线透明的屏障定位在所述厚度控制构件与所述导流器之间，所述导流器和所述厚度控制构件邻接部分包封的区域；和

所述空气涡流在所述部分包封的区域中循环。

17.如权利要求16所述的方法，其中所述厚度控制构件包括滑动闸和冷却门，所述冷却门相对于所述滑动闸在所述拉制方向上定位在所述滑动闸下方。

18.如权利要求16所述的方法，其中所述玻璃条带在所述部分包封的区域内处于粘滞状态或粘弹性状态。

19.如权利要求16所述的方法，其中在所述部分包封的区域中的固定位置处所测量到的空气的温度变化在10秒内小于0.4℃。

20.如权利要求16所述的方法，其中在所述部分包封的区域中的固定位置处所测量到的空气的温度变化在10秒内小于0.2℃。

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