CN116113602A - 用于形成玻璃物品的方法 - Google Patents
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract
本文公开一种制造玻璃物品的方法,包括:使熔融玻璃通过第一容器流到下游的第二容器、熔融玻璃流过将第一容器连接到第二容器的导管,及第一容器和导管限定在熔融玻璃的自由表面的上方的连续的自由容积,连续的自由容积延伸到导管的至少一部分中。方法进一步包括:通过在导管顶部附近且在自由表面上方的被连接到导管的排气管,将包含在自由容积中的第一大气排放到第一容器外部的第二大气中,排气管以相对于水平面成角度α沿纵轴从导管向下延伸到排气管的远端及提供第一大气和第二大气之间的流体连通。
Description
技术领域
本申请案根据专利法的相关规定请求2020年8月12日所申请的美国临时申请案号63/064,642的优先权,其内容通过引用其整体方式并入本文中。
本申请案涉及一种用于形成玻璃物品的方法;更确切来说,本申请案涉及一种在物品制造期间对容纳或输送熔融玻璃的容器进行排气的方法。
背景技术
在玻璃制造过程期间澄清熔融玻璃有助于从熔融玻璃去除溶解气体,而有助于产生无气泡的玻璃产品。将熔融玻璃的温度升高到高于熔化温度的温度,导致熔融玻璃中的一种或多种澄清剂释放氧气。氧气与熔化相关的气体结合,所得气体混合物的气泡上升到熔融玻璃的表面。气泡破裂且释放的气体充满澄清容器的自由容积。必须从澄清容器中去除这些气体。然而,无论是自发地还是当清洁排气管以去除冷凝物时,通过澄清容器的顶部直接从澄清容器排放皆有冷凝物颗粒从排气管落入下方熔融玻璃的风险。
发明内容
根据本申请案,公开了一种制造玻璃物品的方法,包括:使熔融材料通过第一容器流到第一容器下游的第二容器、熔融材料流过连接第一容器与第二容器的导管、第一容器和导管在熔融材料的自由表面上方限定连续的自由容积,自由容积延伸到导管的至少一部分中。方法进一步包括:将包含在自由容积中的第一大气通过排气管排放到第一容器外部的第二大气,排气管包括近端、与近端相对的远端及在近端与远端之间延伸的通道,近端接近导管的顶部且在自由表面上方被连接到导管,排气管向下延伸且沿着纵轴以相对于水平面的角度α远离导管,且提供第一大气与第二大气之间的流体连通。
排气管在近端和远端之间可为直的,没有弯曲或扭结。近端附接到第一容器。
在各种实施方式中,角度α在从大于0°到小于90°的范围中,例如在从大约3°到大约80°的范围中、在从大约3°到大约40°的范围中、在从大约3°至约20°的范围中,或在从大约3°至大约10°的范围中。
在一些实施方式中,方法可进一步包括:在排气期间加热排气管。加热可包括:在加热元件中建立电流。加热元件可包括排气管的壁,或加热元件可为邻近排气管壁布置的一个或多个单独的离散加热元件。
当排气管壁是加热元件时,加热步骤可包括:在被连接到排气管的第一电气法兰与被连接到第一容器或导管中的至少一者的第二电气法兰之间建立电流。
在各种实施方式中,第一容器可以是澄清容器。
在各种实施方式中,第二容器可以是混合容器。
方法可进一步包括:使熔融材料流到成形主体中,及将熔融材料成形为玻璃带。在一些实施方式中,成形可包括:从成形主体向下拉制熔融材料。
在一些实施方式中,导管的第一部分可从第一容器水平延伸,且排气管可连接到第一部分。在一些实施方式中,导管的第二部分相对于水平面向下延伸。第二部分可相对于熔融玻璃通过导管的流动方向位于第一部分的下游。第二部分可附接到第一部分。在一些实施方式中,导管可包括第一分段和第二分段,其中第一导管部分和第二导管部分包括第一导管分段。导管仍可进一步包括通过玻璃密封件耦接到第一导管分段(例如,第二导管部分)的第二分段。
方法进一步可包括:使覆盖气体通过连接到第一容器的气体输送管流入自由容积中。气体可包括惰性气体。气体可包含氧气。气体可为惰性气体和氧气的混合物。气体可为加湿的气体。
方法可进一步包括:在熔融材料流过导管的同时加热导管。在一些实施方式中,导管壁的厚度沿着导管的长度变化。也就是说,在正交于导管的纵轴的导管的横截面中,导管壁在横截面的第一部分中的厚度不同于导管壁在横截面的第二部分中的厚度。在一些实施方式中,导管壁的周向厚度可沿着导管的长度变化。在一些实施方式中,厚度可作为周长和长度两者的函数而变化。在其他实施方式中,描述了一种制造玻璃物品的方法,包括:使熔融材料从第一容器流过被连接到第一容器的导管,第一容器和导管限定在熔融材料的自由表面的上方的连续的自由容积,自由容积延伸到导管的一部分中。
方法可进一步包括:通过排气管将包含在自由容积中的第一大气排放到第一容器外部的第二大气,排气管包括近端和与近端相对的远端,近端在导管顶部附近和自由表面上方连接到导管,排气管沿着纵轴以相对于水平面的角度α向下延伸,且提供第一大气与第二大气之间的流体连通。
方法可进一步包括:在熔融材料流动的同时加热排气管,加热去除积聚在排气管的内表面上的冷凝物。加热可包括:在加热元件中建立电流,例如在排气管的壁中,其中排气管是加热元件。例如,加热可包括:在被连接到排气管的第一电气法兰与被连接到第一容器或导管中的至少一者的第二电气法兰之间建立电流。
方法可进一步包括:使熔融材料流到成形主体中,成形主体将熔融材料成形为玻璃物品。在一些实施方式中,玻璃物品可为玻璃带。成形步骤可包括:从成形主体向下拉制熔融材料。
在一些实施方式中,第一容器可为澄清容器。
在一些实施方式中,第二容器可为混合设备。
在一些实施方式中,导管的至少第一部分相对于水平面向下延伸。例如,在一些实施方式中,导管的第一部分从第一容器水平延伸且排气管连接到导管的第一部分。在一些实施方式中,导管的第二部分从导管的第一部分向下延伸。
在一些实施方式中,导管可包括第一分段和第二分段,其中第一分段通过玻璃密封件耦接到第二分段。
在一些实施方式中,方法进一步可包括:使气体通过气体输送管流入自由容积中。气体输送管可连接到第一容器。在一些实施方式中,覆盖气体可包括惰性气体,例如氮气。覆盖气体可为包含小于约1.5%体积的氧气(O2)的低氧气体,例如在按体积计约0.075%至约1.5%的范围中。在一些实施方式中,覆盖气体可为加湿的气体。在一些实施方式中,覆盖气体可为干燥气体。
将在随后的[实施方式]中阐述本文所公开的实施方式的附加特征和优势,且所属技术领域中一般技术人员将从[实施方式]中部分地清楚了解此等附加特征和优势,或通过实施本文所描述的实施方式而认识到此等附加特征和优势,本文所描述的实施方式包括随后的[实施方式]、权利要求书及附图。
应当理解的是,上文的[发明内容]及下文的[实施方式]两者所呈现的实施方式旨在提供用于理解本文所公开的实施方式的性质和特征的概述或框架。本申请案包括附图以提供进一步的理解,且附图被并入至本说明书中并构成本说明书的一部分。附图图示了本申请案的各种实施方式,且与本说明书一起解释了本申请案的原理和操作。
附图说明
图1是示例性玻璃制造设备的示意图;
图2是在澄清容器和混合设备之间延伸的示例性连接导管的示意图;
图3是示例性澄清容器的侧面横截面视图,其示出了被配置成向澄清容器的自由容积提供覆盖气体的气体输送管;
图4是示例性气体输送管的一部分的详细横截面视图;
图5是图2的示例性连接导管的一部分,图5示出了从图2的示例性连接导管延伸的排气管;
图6是沿图5的线6-6回看的图5的连接导管的视图;
图7是连接导管的另一个实施方式的横截面侧视图,此连接导管具有靠近连接导管所附接的澄清容器的圆顶部分;
图8是沿图7的线8-8回看的图7的连接导管的视图,图8示出了从圆顶部分延伸的排气管;
图9是位于图6所示的排气管的远端处的示例性电气法兰的示意图;
图10是容器实施方式的示意图,容器包括在与容器的附接点处具有加厚端部的排气管;及
图11是排气管的加厚部分的横截面视图。
具体实施方式
现在将详细参考本申请案的实施方式;在附图中示出本申请案的实施方式的示例。尽可能地将在全部附图中使用相同的附图标记来指代相同或相似的部件。然而,可用许多不同的形式来体现本申请案,本申请案且不应被解释为限于本文所阐述的实施方式。
如本文所使用,术语“大约”、“约”是指量、大小、制剂、参数及其他量和特性不是也不必是精确的,但可以是近似的及/或根据需要更大或更小,反映容差、转换系数、四舍五入及测量误差等,及所属技术领域中一般技术人员已知的其他因素。
在本文中可将范围表示为从“大约”、“约”一个特定值及/或到“大约”、“约”另一个特定值。当表达这样的范围时,另一个实施方式包括从一个特定值到另一个特定值。类似地,当通过使用先行词“大约”、“约”将值表示为近似值时,将理解特定值形成另一个实施方式。将进一步理解的是,每个范围的端点相对于另一个端点是重要的且独立于另一个端点。
仅参考所绘制的附图而作出如本文所使用的方向术语—例如上、下、右、左、前、后、顶部及底部—,如本文所使用的方向术语并不旨在暗示绝对定向。
除非另有明确说明,否则本文中阐述的任何方法绝不旨在解释成要求以特定顺序执行其步骤,也绝不意在对于任何设备而言皆需要特定取向。因此,在方法权利要求实际上没有叙述其步骤所遵循的顺序、或是任何设备权利要求实际上没有叙述单个组件的顺序或取向、或是权利要求或说明书中没有另外具体说明步骤仅限于特定顺序,或是未叙述设备部件的特定顺序或取向的情况下,决无意图在任何方面中推断出顺序或取向。这适用于任何可能的非明确解释基础,包括有关步骤安排、操作流程、组件顺序或组件取向的逻辑问题;源自语法组织或标点符号的简单含义,及说明书中所描述的实施方式的数量或类型。
如本文所使用,除非上下文另有明确指示,否则单数形式的“一”和“该”包括复数引用。因此,例如,除非上下文另有明确指示,否则对“一”组件的引用包括具有两个或更多个此类组件的方面。
词语“示例性”、“示例”或其各种形式在本文中用于表示作为示例、实例或说明。在本文描述为“示例性”或“示例”的任何方面或设计不应被解释为优于其他方面或设计或相较于其他方面或设计有优势。此外,提供示例仅是为了清楚和理解的目的,并不意味着以任何方式限制本申请案的目标或相关部分。
如本文所用,除非另有说明,否则应将术语“包括”和“包含”及其变体解释为同义词和开放式的。在包括或包含的过渡短语之后的元素列表是非排他性列表,使得除了列表中具体列举的元素之外的元素也可以存在。
如本文所使用的术语“基本上”及其变体旨在指出所描述的特征等于或近似等于值或描述。例如,“基本上平坦的”表面旨在表示平坦或近似平坦的表面。此外,“基本上”旨在表示两个值相等或近似相等。在一些实施方式中,“基本上”可表示彼此相差约10%以内的值,如彼此相差约5%以内或彼此相差约2%以内。
如本文所使用,术语“电连接”及其变体是指通过不包括熔融材料(例如,熔融玻璃)的电导体连接。电连接到第二元件的第一元件可包括在第一元件和第二元件之间的附加元件,使得附加元件也电连接到第一元件和第二元件。即,不应将电连接到第二元件的第一元件解释为排除连接中的附加导电元件的存在。一般来说,此类电导体可包括金属布线或电缆及母线等,但不限于此。电连接亦可包括其他部件,其他部件包括但不限于电连接器(例如,插头、接线片、接线柄及螺栓等),其他部件有助于部件、电气控制装置(如电流及/或电压控制器)与电流及/或电压测量装置等之间的连接。
如本文所使用,“耐火材料”是指具有使其适用于被暴露于高于538℃的环境的结构或作为系统的组件的化学和物理特性的非金属材料。
如图1所示,图1是示例性玻璃制造设备10。在一些实施方式中,玻璃制造设备10可包括玻璃熔炉12,玻璃熔炉12包括熔化容器14。除了熔化容器14之外,玻璃熔炉12可任选地包括一种或多种附加部件,如加热元件(例如燃烧器及/或电极),其被配置为加热原料且将原料转化为熔融玻璃。例如,熔化容器14可为电升压熔炉,其中通过燃烧器和通过直接加热两者向原料添加能量,其中电流通过原料,电流由此通过原料的焦耳热添加能量。
在进一步的实施方式中,玻璃熔炉12可包括减少来自熔炉的热损失的其他热管理装置(例如,隔离部件)。在更进一步的实施方式中,玻璃熔炉12可包括促进将原料熔化成玻璃熔体的电子及/或机电装置。玻璃熔炉12可包括支撑结构(例如,支撑底盘及支撑构件等)或其他部件。
熔化容器14可由耐火材料形成,耐火材料如耐火陶瓷材料,例如包含氧化铝或氧化锆的耐火陶瓷材料,尽管耐火陶瓷材料可包括其他耐火材料,如钇(例如,氧化钇、氧化钇稳定的氧化锆、磷酸钇)、锆石(ZrSiO4)或氧化铝-氧化锆-二氧化硅或甚至氧化铬,可交替使用或以任何组合使用。在一些示例中,熔化容器14可由耐火陶瓷砖构成。
在一些实施方式中,玻璃熔炉12可作为玻璃制造设备的组件被并入,玻璃制造设备被配置为制造例如玻璃带的玻璃物品,尽管在进一步的实施方式中,玻璃制造设备可被配置为形成其他玻璃物品而不受限制,其他玻璃物品如玻璃棒、玻璃管、玻璃封套(例如,用于例如为灯泡的照明装置的玻璃封套)和玻璃透镜,尽管预期了许多其他玻璃物品。在一些示例中,熔炉可包括在玻璃制造设备中,玻璃制造设备包括槽拉设备、浮槽设备、下拉设备(例如熔融下拉设备)、上拉设备、压制设备、轧制设备、拉管设备或将受益于本申请案的任何其他玻璃制造设备。举例来说,图1示意性地示出了作为熔合下拉式玻璃制造设备10的部件的玻璃熔炉12,熔合下拉式玻璃制造设备10用于熔合拉制玻璃带以随后加工成单独的玻璃板或用于将玻璃带卷到线轴上。如本文所使用,熔合拉制包括使熔融玻璃流过成形主体的两侧表面,其中所得的两股熔融材料流在成形主体的底部汇合或“熔合”。
玻璃熔炉12可以任选地包括位于熔化容器14上游的上游玻璃制造设备16。在一些示例中,一部分或整个上游玻璃制造设备16可作为玻璃熔炉12的一部分并入。
如图1所图示的实施方式中所示,上游玻璃制造设备16可包括原料储存箱18、原料输送装置20和连接到原料输送装置20的马达22。原料储存箱18可被配置为储存一定量的原料24,可让一定量的原料24通过一个或多个进料口进料到玻璃熔炉12的熔化容器14中,如箭头26所示。原料24通常包含一个或多个玻璃成形金属氧化物和一个或多个改性剂。在一些示例中,原料输送装置20可由马达22提供动力以将预定量的原料24从原料储存箱18输送到熔化容器14。在进一步的示例中,马达22可为原料输送装置20提供动力,以用基于在熔融容器14的下游感测到的熔融材料(以下称为“熔融玻璃”)的水平的受控速率来引入原料24,熔融容器14的下游是相对于熔融玻璃的流动方向而言。如本文所使用,术语“熔融玻璃”是指任何熔融材料(“熔体”),当熔融玻璃冷却时,熔融玻璃可成为玻璃或玻璃-陶瓷(例如,嵌入玻璃相基质中的陶瓷相颗粒)。接着可加热熔化容器14中的原料24以形成熔融玻璃28。典型地,在初始熔化步骤中,原料作为颗粒(例如作为各种“沙子”)添加到熔化容器中。原料24亦可包括来自先前熔化及/或成型操作的碎片玻璃(即碎玻璃)。燃烧器通常用于开始熔化过程。在电升压熔化过程中,一旦原料的电阻充分降低,就可通过在被定位以与原料接触的电极之间产生电势来开始电升压,从而建立通过原料的电流,原料通常进入熔融状态,或处于熔融状态。
玻璃制造设备10亦可任选地包括下游玻璃制造设备30,下游玻璃制造设备30相对于熔融玻璃28的流动方向被定位在玻璃熔炉12的下游。在一些示例中,下游玻璃制造设备30的一部分可作为玻璃熔炉12的一部分并入。然而,在一些情况下,下文讨论的第一连接导管32或下游玻璃制造设备30的其他部分,可作为玻璃熔炉12的一部分并入。
下游玻璃制造设备30可包括如澄清容器34的第一调节腔室,其位于熔化容器14的下游且通过上述第一连接导管32耦接到熔化容器14。在一些示例中,熔融玻璃28可通过第一连接导管32从熔融容器14重力进料到澄清容器34。例如,重力可驱动熔融玻璃28通过第一连接导管32的内部路径从熔融容器14到达澄清容器34。因此,第一连接导管32为熔融玻璃28提供了从熔化容器14到澄清容器34的流动路径。然而,应当理解,其他调节腔室可位于熔化容器14的下游,例如在熔化容器14和澄清容器34之间。在一些实施方式中,可在熔化容器和澄清容器之间采用调节腔室。例如,可在次级熔化(调节)容器中进一步加热来自初级熔化容器的熔融玻璃,或可在次级熔化容器中将来自初级熔化容器的熔融玻璃冷却至一温度,该温度低于在初级熔化容器(熔化容器14)中的熔融玻璃进入澄清容器34之前的温度。
如前所述,可通过各种技术从熔融玻璃28中去除气泡。例如,原料24可包括如氧化锡的多价化合物(即澄清剂),当加热澄清剂时,澄清剂经历化学还原反应并释放氧气。其他合适的澄清剂包括但不限于砷、锑、铁和铈的氧化物,尽管在一些应用中由于环境原因可能不鼓励使用砷和锑的氧化物,因为砷和锑元素具有生物毒性。将澄清容器34加热到例如高于熔化容器温度或其中的熔融玻璃的温度,从而加热澄清剂。通过熔融玻璃中包含的一个或多个澄清剂的温度诱导化学还原所产生的氧气进入熔融玻璃中预先存在的气泡,导致气泡的尺寸增加。如下文更详细地描述,具有增加浮力的增大气泡上升到澄清容器内的熔融玻璃的自由表面且从澄清容器中排出。
下游玻璃制造设备30可进一步包括如混合设备36的另一个调节腔室,混合设备36例如为用于混合从澄清容器34向下游流动的熔融玻璃的搅拌容器。混合设备36可用于提供均匀的熔融玻璃组合物,从而减少离开澄清容器的熔融玻璃中可能存在的化学不均匀性或热不均匀性。如所示,澄清容器34可通过第二连接导管38耦接到混合设备36。在一些实施方式中,熔融玻璃28可通过第二连接导管38从澄清容器34重力进料到混合设备36。例如,重力可驱动熔融玻璃28通过第二连接导管38的内部通道从澄清容器34到混合设备36。通常,混合设备36内的熔融玻璃包括自由表面及在自由表面和混合设备的顶部之间延伸的自由容积。如本文所使用,“自由表面”是指熔融玻璃与熔融玻璃上方的气态大气之间的界面;即,熔融玻璃的表面。虽然混合设备36被显示在澄清容器34相对于熔融玻璃28的流动方向的下游,但在其他实施方式中,混合设备36可被定位在澄清容器34的上游。在一些实施方式中,下游玻璃制造设备30可包括多个混合设备,例如澄清容器34上游的混合设备和澄清容器34下游的混合设备。这些混合设备可以是相同的设计,或这些混合设备彼此可为不同的设计。在一些实施方式中,包括下游玻璃制造设备30的一个或多个容器及/或导管可包括被定位在其中的静态混合叶片,以促进熔融玻璃的混合和随后的均化。
澄清容器34、混合装置36和玻璃制造设备的其他金属部件(包括但不限于第一连接导管32和第二连接导管38)的加热可通过直接加热发生。即,电气法兰组件40可附接到各种金属部件,其中法兰组件40与一个或多个被配置为向电气法兰组件40提供电流的电源电连通。电流通过法兰组件40之间的金属部件(例如容器及导管)的壁,从而通过焦耳热加热金属部件的壁,且随后加热流过其中的熔融材料28。下文进一步提供了对法兰组件的更详细讨论。
在一些实施方式中,第二连接导管38可包括多于一个分段。例如,如图2所示,第二连接导管38可包括第一导管分段38a,第一导管分段38a包括近端42、与近端42相对的远端44及在近端42与远端44之间延伸的通道46。近端42连接到澄清容器34。第二连接导管38可进一步包括第二导管分段38b,第二导管分段38b包括近端48、远端50及在近端48和远端50之间延伸的通道52。近端48可连接到混合设备36(例如,混合容器)。第一导管分段38a可通过焊接在第一导管分段38a的近端42处刚性地连接到澄清容器34的出口。类似地,第二导管分段38b可通过焊接在第二导管分段38b的近端48处刚性地连接到混合设备36的入口。此外,第一导管分段38a的远端44可耦接到第二导管分段38b的远端50。例如,在各种实施方式中,第一导管分段38a可包括附接到远端44的第一电气法兰组件40a,而第二导管分段38b可包括附接到远端50的第二电气法兰组件40b,其中将第一导管分段38a和第二导管分段38b布置成使得在第一电气法兰组件40a与第二电气法兰组件40b之间形成间隙54。间隙54可例如在从大约1mm到大约1cm的范围中。当通过第一导管分段38a和第二导管分段38b输送熔融玻璃28时,熔融玻璃可渗入间隙54中。将间隙中的熔融玻璃暴露于间隙外较冷的环境使其中的熔融玻璃冷却,因此熔融玻璃的粘度增加而堵塞间隙,防止熔融玻璃进一步泄漏。此种堵塞称为“玻璃密封”。玻璃密封可适应如在温度变化期间耦合部件小的错位或移动,且可将第一导管分段38a与第二导管分段38b电隔离并允许独立直接加热。
第一电气法兰组件40a和第二电气法兰组件40b被配置为允许电流进入或离开相应的第一导管分段38a或第二导管分段38b。例如,在一些实施方式中,澄清容器34可包括第三电气法兰组件40c,第三电气法兰组件40c被定位在第一导管分段38a的近端42与澄清容器34之间的接合处或此接合处附近。因此,第一电气法兰组件40a和第三电气法兰组件40c可电连接到电源56a,电源56a能通过第一电气法兰组件40a和第三电气法兰组件40c向第一导管分段38a供应电流。供应的电流因此可根据第一连接导管部分的(多个)壁的电阻通过直接加热来加热第一导管分段38a。虽然第一电源56a被示为直接连接到电气法兰组件40a和40c,但在进一步的实施方式中,第一电源56a可为间接电连接。例如,第一电源56a可包括变压器,其中变压器绕组的一侧(例如主绕组)可电连接到用于容纳玻璃制造设备的设施的电力服务,且变压器绕组的另一侧(例如,次绕组)可通过绕组分接头电连接到第一电气法兰组件40a和第三电气法兰组件40c。电气法兰组件40a至40c各包括主体部分58及一个或多个电极部分60,主体部分58环绕且附接到其所附接的相应导管或容器部分,及一个或多个电极部分60从主体部分延伸并提供用于为法兰组件提供电流的电缆或母线的附接点。虽然未示出,但在各种实施方式中,电气法兰组件可包括一个或多个不同材料、不同厚度及/或不同径向宽度的环(例如,同心环),以控制电流在法兰组件周围的分布并进入相应的导管或容器。
虽然澄清容器34通常布置成使其长度是水平的或基本水平的(例如,在水平面的10°内),如图2所示,第一导管分段38a可包括第一导管部分38a1及第二导管部分38a2,第一导管部分38a1以水平或基本水平布置,而第二导管部分38a2从第一导管部分38a1以角度β沿分段的纵轴62(例如,相对于水平方向)向下倾斜。如本文所述,相对于水平面和局部熔融玻璃流方向(例如,方向63)沿向下方向延伸的轴将被视为以负角延伸,而相对于水平面和局部熔融玻璃流方向(例如,方向63)沿向上方向延伸的轴将被认为以正角延伸。因此,纵轴62可相对于水平轴64形成负角β。导管部分38a2的向下倾斜将通过玻璃密封66耦接到第一导管分段38a的第二导管分段38b定位成完全低于由澄清容器34中熔融玻璃28的自由表面68所限定的平面。也就是说,在操作中,将通过澄清容器34传送的熔融玻璃28保持在一个水平,使得澄清容器34中熔融玻璃的自由表面68形成在澄清容器内的“自由容积”70,在澄清容器内的“自由容积”70被定义在熔融玻璃28的自由表面68和澄清容器34之间。自由容积70不含熔融玻璃且包含第一大气72,第一大气72为挥发性气体和可能从熔融玻璃释放的其他材料的积聚提供空间。例如,熔融玻璃的某些成分,例如硼,可容易地从熔融玻璃的自由表面蒸发。此外,在熔化过程中产生的各种气体可能会从自由表面释放出来。如下文所述,第一大气可被排放到澄清容器外部的第二大气74(例如,玻璃制造设备10周围的环境大气)。此外,自由容积70在第一导管部分38a的至少一部分(例如,靠近澄清容器34)内是连续的,且亦包括第一大气72。熔融材料的自由表面68的高度(垂直位置)称为“玻璃线”,此术语在本文中可与熔融玻璃液位互换使用。玻璃线可视为熔融玻璃润湿导管内壁表面的内表面的高度。
将第二导管分段38b定位在玻璃线下方(具体来说是在最小预期玻璃线下方)可最小化包含在第一大气72中的气体被捕获到熔融玻璃中。第二导管部分38b被定位在玻璃线的足够下方,使得玻璃线向上或向下的正常偏移不会导致第二导管分段38b内的自由容积。
如图2进一步所示,可设置额外的法兰组件。例如,第四电气法兰组件40d可附接到第二电气法兰组件40b下游的第二导管分段38b,其中第二电气法兰组件40b和第四电气法兰组件40d电连接到第二电源56b。由第二电源56b提供的电流通过第二电气法兰组件40b和第四电气法兰组件40d穿过第二导管分段38b的壁。类似地,第五电气法兰组件40e可附接到混合设备36且电连接到第三电源56c,其中电气法兰组件40d和40e透过第三电源56c通过第二导管分段38b和混合设备36的部分供应电流。其他电气法兰组件40可设置在混合设备36和澄清容器34上。在一些实施方式中,可将多个法兰组件40和多个电源56设置在澄清容器34和下游玻璃制造设备30的其他组件上,且多个法兰组件40和多个电源56可限定多个单独控制的加热区。可根据需要将每个加热区设置成具有相同或不同电流大小和相位的电流,以获得单独温度区内的预定温度。例如,在一些实施方式中,可能需要在进入混合设备36之前冷却流经第二连接导管38的熔融玻璃。因此,可将第一导管分段38a中的电流大小控制为小于第二导管分段38b中的电流大小,使得第二导管分段38b的温度低于第一导管分段38a的温度,从而在熔融玻璃流过第一导管部分38a和第二导管部分38b时冷却熔融玻璃。
返回图1,下游玻璃制造设备30可进一步包括另一个调节腔室,如位于混合设备36下游的输送容器80。输送容器80可调节熔融玻璃28以进料至下游成型装置。例如,输送容器80可作为蓄积器及/或流量控制器,以调节熔融玻璃28的一致流量并将其通过出口导管84提供至成形主体82。在一些实施方式中,输送容器80内的熔融玻璃可包括自由表面,其中自由容积从自由表面向上延伸到输送容器的顶部。如图所示,混合设备36可通过第三连接导管86耦接到输送容器80。在一些示例中,熔融玻璃28可通过第三连接导管86从混合设备36重力进料到输送容器80。例如,重力可驱动熔融玻璃28通过第三连接导管86的内部通道从混合设备36到输送容器80。
下游玻璃制造设备30还可进一步包括成型设备88,成型设备88包括上述的成型主体82,成型主体82包括入口导管90。出口导管84可被定位成将熔融玻璃28从输送容器80输送到成型设备88的入口导管90。熔融下拉玻璃制造设备中的成型主体82可包括槽92和会聚成型表面94(仅示出一个表面),槽92被定位于成型主体的上表面中,及会聚成型表面94沿着成型主体的底部边缘(根部)96在拉制方向上会聚,其中会聚表面限定根部。通过输送容器80、出口导管84和入口导管90输送到成形主体槽92的熔融玻璃溢出成形主体槽92的壁,且作为单独的熔融玻璃流沿着会聚成形表面94下降。单独的熔融玻璃流在根部96下方并沿根部96汇合以产生单个熔融玻璃带98,单个熔融玻璃带98是通过向带施加向下的张力,如通过重力及/或牵拉辊组件(未示出),从根部96沿着拉制方向100中的拉制平面拉制出,以在熔融玻璃冷却且熔融玻璃粘度增加时控制带的尺寸。因此,带98经历粘弹性转变而成为弹性状态并获得机械特性,从而使带98有稳定的尺寸特性。在一些实施方式中,可通过玻璃分离设备(未示出)将所得玻璃带98分离成单独的玻璃板102,而在另外的实施方式中,玻璃带可缠绕到线轴上并储存以用于进一步处理。
下游玻璃制造设备30的部件,其包括连接导管32、连接导管38、连接导管86、澄清容器34、混合设备36、输送容器80、出口管道84或入口管道90中的任一者,可由贵金属形成。合适的贵金属包括铂族金属,铂族金属选自由以下所组合的集合:铂、铱、铑、锇、钌和钯或上述的合金。例如,玻璃制造设备的下游部件可由铂-铑合金形成,铂-铑合金包括按重量计大约70%至大约90%的铂和按重量计大约10%至大约30%的铑。然而,用于形成玻璃制造设备的下游部件的其他合适金属可包括钼、铼、钽、钛、钨及其合金。
尽管玻璃制造设备10的元件被显示和被描述为熔融下拉玻璃制造元件,但可将本申请案的原理应用于多种玻璃制造处理。例如,根据本申请案的实施方式的熔炉可用于如熔合处理、槽拉处理、轧制处理、压制处理、浮法处理、拉管处理等的多种玻璃制造处理中。
如上所述,从澄清容器34中的熔融材料去除气泡。这些气泡包括但不限于由在作为那些要熔化的材料而引入熔化系统的原料及/或碎玻璃的颗粒堆内所捕获的气体形成的那些气泡,例如在整个熔化过程中原料的化学溶解或反应产生的气泡,及在过程中与其他材料(如耐火材料或金属成分)反应产生的气泡。气泡可包含例如如氧气、氮气、水蒸气、氩气、二氧化硫和二氧化碳之类的气体。此外,在各种实施方式中,可通过气体供应管104有意地将气体引入澄清容器(例如,进入自由容积70)中,以帮助澄清处理(见图3)。这种有意引入的气体可包括氮气、氦气或其他惰性气体或其组合。可用蒸气的形式将水引入,且水可与惰性气体(例如,加湿的气体)结合。此外,澄清容器部件中存在的高温(在某些情况下接近或超过1700℃)会导致熔融玻璃的一个或多个成分(例如硼、钠及/或锡)蒸发。
根据本文所述的实施方式,可将覆盖气体106通过澄清容器气体供应管104注入自由表面68上方的自由容积70中。在一些实施方式中,覆盖气体106可为加湿的覆盖气体。加湿的覆盖气体106包括水蒸气和氧气(O2),且可进一步包括不可燃的载气。如本文所使用,不可燃的载气不包括碳氢化合物及/或在玻璃制造过程中不作为燃烧的副产物形成,且可包括例如惰性气体(如氮气);尽管在进一步的实施方式中,载气可以是另一种惰性气体,例如如氦气、氖气、氩气、氪气、氙气等的惰性气体,或任何前述惰性气体的组合。例如,在实施方式中,载气或加湿的气体的任何组分通常都不是源自玻璃制造过程中的浸没燃烧器(例如,熔化容器),浸没燃烧器依赖于例如为天然气体的燃料的燃烧作为湿气的来源(例如,水蒸气)。
加湿的覆盖气体106的平均氧气(O2)含量应该等于或大于气泡中的氧气含量,以确保氧不会从气泡向外扩散。也就是说,气泡外部大气中的氧气分压至少应该等于气泡内部的氧气分压。氧气从气泡向外扩散到周围大气中会导致气泡收缩和随后的气泡壁厚。增厚的气泡壁可延长气泡爆裂时间,足以使气泡重新夹带在熔融玻璃流中。因此,在一些实施方式中,加湿的气体内的氧气分压可大于气泡中的氧分压以确保气泡膨胀。
加湿的覆盖气体106中氧气的平均氧气含量可例如在按体积计大约10%至大约90%的范围中、例如在按体积计大约15%至大约90%的范围中、在按体积计大约20%至大约90%的范围中、在按体积计大约30%至大约90%的范围中、在按体积计大约40%至大约90%的范围中、在按体积计大约50%至大约90%的范围中、在按体积计大约60%至大约90%的范围中、在按体积计大约70%至大约90%的范围中、在按体积计大约80%至大约90%的范围中、在按体积计大约10%至大约80%的范围中、在按体积计大约10%至大约70%的范围中、在按体积计大约10%至大约60%的范围中、在按体积计大约10%至大约50%的范围中、在按体积计大约10%至大约40%的范围中、在按体积计大约10%至大约30%的范围中或在按体积计大约10%至大约20%的范围中,其包括上述范围之间的所有范围和子范围。在一些实施方式中,加湿的覆盖气体106可包括空气。
在一些实施方式中,作为表面活性剂的水蒸气的存在可抵消气泡壁外部的氧气分压低于气泡壁内部的氧气分压的影响。因此,应该理解的是,目标是防止气泡收缩,气泡收缩会使气泡壁变厚并延长气泡持续时间(延迟气泡爆裂)。因此,可调节氧气和水蒸气的量以防止气泡收缩,在一些实施方式中这可导致气泡外部的氧气分压小于气泡内部的氧气分压。
加湿的覆盖气体106的露点可在大约41℃至大约92℃的范围中,例如在大约60°C至大约92℃的范围中。剩余的加湿覆盖气体可以是惰性载气。
加湿的覆盖气体106的流速可在从大于0到大约80标准公升每分钟(slpm)的范围中,例如在从大约10slpm到大约80slpm的范围中、在从大约20slpm到大约80slpm的范围中、在从大约30slpm到大约80slpm的范围中、如在从大约40slpm到大约80slpm的范围中、在从大约50slpm到大约80slpm的范围中、在从大约60slpm到大约80slpm的范围中、在从大约70slpm到大约80slpm的范围中、在从大约10slpm到大约70slpm的范围中、在从大约10slpm到大约60slpm的范围中、在从大约10slpm到大约50slpm的范围中、在从大约10slpm到大约40slpm的范围中、在从大约10slpm到大约30slpm的范围中,或在从大约10slpm到大约20slpm的范围中。
在一些实施方式中,可加热澄清容器气体供应管104,从而加热供应到澄清容器34的加湿的覆盖气体。例如,澄清容器气体供应管104及由此加湿的覆盖气体106可由一个或多个加热元件107加热,一个或多个加热元件107如(多个)外部电阻加热元件108;尽管在另外的实施方式中,可用类似于加热澄清容器34的方法的方式,通过直接在澄清容器气体供应管内建立电流,来直接加热澄清容器气体供应管104。例如,澄清容器气体供应管104可包括一个或多个电气法兰组件40,其与关于澄清容器34所述的电源电连通。
根据本文所述的其他实施方式,可将干的覆盖气体106通过澄清容器气体供应管104注入自由表面68上方的自由容积70中。在各种实施方式中,干的覆盖气体106可包括相对湿度,此相对湿度等于至或小于约1%,例如等于或小于约0.5%、等于或小于约0.1%、或等于或小于约0.05%,如百分的零(0%),且干的覆盖气体106可进一步包括惰性气体,例如氮气;但在进一步的实施方式中,惰性气体可以是如氦气、氖气、氩气、氪气、氙气等或任何前述惰性气体的组合的惰性气体。
供应到澄清容器34的干的覆盖气体106的平均氧气(O2)含量应该小于气泡中的氧气含量,以确保氧气从气泡向外扩散。即,气泡外的覆盖气体中的氧气分压应小于气泡内的氧气分压。例如,在各种实施方式中,供应至澄清容器34的干的覆盖气体106可包含等于或小于0.2体积%的O2含量,例如在大约0.05体积%至大约0.2体积%的范围中,如在大约0.075体积%至大约1.5体积%。覆盖气体中应该有足够的氧气,以防止由于覆盖气体中的高氮浓度而导致澄清容器的含铂壁的还原。然而,氧的浓度应该要足够低,以防止含铂壁在高温下的破坏性氧化。因此,在各种实施方式中,干的覆盖气体106可以是主要的氮气(>50体积%),其包括在大约0.05体积%至大约0.2体积%范围中的氧气且包括等于或小于大约0.5%的相对湿度。在其他实施方式中,干的覆盖气体106可以是主要的氮气,其包括在大约0.075体积%至大约0.15体积%范围中的氧气且包括等于或小于大约0.1%的相对湿度。在其他实施方式中,干的覆盖气体106可以是主要的氮气,其包括在大约0.075体积%至大约0.15体积%范围中的氧气且包括等于或小于大约0.05%的相对湿度。在一些实施方式中,干的覆盖气体106可包括N2,N2的浓度等于或大于78体积%,例如等于或大于约85体积%、等于或大于约90体积%、等于或大于约95体积%、等于或大于约98体积%、或等于或大于约99.8体积%。
通过干的覆盖气体106提供给自由容积70的低氧、低湿度的大气可从澄清容器34内的熔融玻璃28的表面上的气泡内部产生气体及/或蒸汽的净流,净流穿过气泡膜进入自由容积70中,其中,如前所述,释放的气体及/或蒸气(例如,水蒸气)可通过排气口离开自由容积70。从气泡扩散穿过气泡膜的气体及/或蒸汽的释放可导致气泡收缩。收缩可能会使气泡太小而无法重新夹带到熔融玻璃流中,从而使气泡有更多时间破裂。在一些实施方式中,这种收缩会导致气泡的完全破裂。
覆盖气体106的流速可在从等于或大于每分钟约1周转(turnover)至等于或小于每小时约1周转的范围中,其包括其间的所有范围和子范围。如本文所使用,“周转”是指相当于每单位时间的自由容积的容积的流速。例如,对于一公升容积,每分钟一次周转意味着气体流速等于每分钟一公升米。以每分钟两次周转的速度供应到四公升容积的气体意味着每分钟八公升的流速。选择的流速将取决于以覆盖气体供应的自由容积的大小。覆盖气体的流速可以在例如每分钟约0.02周转至每分钟约1周转的范围中、在每分钟约0.05周转至每分钟约1周转的范围中、在每分钟约0.1周转至每分钟约1周转的范围中、在每分钟约0.5周转至每分钟约1周转的范围中,或在每分钟约0.8周转至每分钟约1周转的范围中,且包括其间的所有范围和子范围。
在一些实施方式中,可添加预定浓度的非反应性气体至覆盖气体106中,以帮助识别由玻璃制造过程产生的成品玻璃物品中的水泡来源;非反应性气体例如为如氩气、氪气、氖气或氙气的惰性气体或另一种非反应性气体,覆盖气体106例如为被注入至澄清机或其他容器(例如,混合设备36)中的自由容积中的覆盖气体。也就是说,可用可检测量的非反应性气体标记熔融玻璃中的气泡,作为确定气泡形成位置的手段。例如,可添加特定的第一非反应性气体(以下称为“标记”气体)至被供应到澄清容器34的覆盖气体106,澄清容器34例如为与相应的容器气体供应管(例如,澄清容器气体供应管104)流体连通的气体混合腔室。合适的标记气体可包括但不限于氩气、氪气、氖气、氦气和氙气。
可例如通过质谱法分析在成品玻璃物品中发现的水泡(气泡),以确定第一标记气体是否以与被添加到覆盖气体(其被供应至澄清容器34)的第一标记气体的浓度一致的浓度存在于水泡中,从而将水泡来源识别为澄清容器。然而,在水泡中发现的标记气体浓度与供应到澄清容器34的标记气体的浓度不一致可能表明水泡的来源不是澄清容器。类似地,可将不同于第一标记气体的第二标记气体添加到供应到不同容器(例如混合设备36)的覆盖气体中。接着可使用对玻璃物品中的水泡的分析,来确定含有第一标记气体的水泡的数量(若有的话)及/或含有第二标记气体的水泡的数量(若有的话),从而更好地识别和量化水泡来源。例如,若发现第二标记气体,但没有发现第一标记气体,则可推断水泡来源来自已住入第二标记气体的容器。第一标记气体和第二标记气体两者皆存在于气泡中可能表明气泡在几个容器之间的运输中幸存下来,且停留在两个容器中的熔融玻璃的表面上。
一种或多种标记气体通常不是包含覆盖气体的主要气体。例如,若包括覆盖气体106的主要气体(>50%)是N2,则覆盖气体可包括少于50%的标记气体,其中标记气体不同于主要气体。
图3和图4描绘了示例性的澄清容器气体供应管104的下部分,其在图3和图4的横截面中示出在熔融玻璃28的自由表面68上方穿过澄清容器34的壁120。澄清容器气体供应管104可延伸穿过加强套管122,其中澄清容器气体供应管104穿过澄清容器的壁120。此外,在图4中将(多个)加强板124描绘成环绕且位于澄清容器的壁120的上方及/或下方,且附接至澄清容器的壁120。加强板124、加强套筒122和澄清容器的壁120可如通过焊接彼此附接。例如,可将加强板124焊接到澄清容器的壁120及加强套管122。另外,在实施方式中,可将加强套管122焊接到澄清容器气体供应管104。加强板124和加强套管122提供额外的厚度到澄清容器的壁和澄清容器气体供应管104,其中澄清容器气体供应管穿过澄清容器,因其皆可由铂合金薄片形成且皆在初始加热系统期间随着金属膨胀而容易变形。额外的厚度可为气体供应管提供更大的强度,其中气体供应管穿过澄清容器的壁,且额外的厚度可在直接加热气体供应管的情况下通过减少通过接合处的电流(降低电阻)来减少穿过区域的加热。
澄清容器气体供应管104可包括封闭底部126和排气口128,排气口128位于澄清容器气体供应管104的侧壁上,排气口128靠近澄清容器气体供应管的底部且定向为使得覆盖气体106以沿与澄清容器34中的熔融玻璃的流动方向130基本平行的方向(例如,沿下游方向定向)从澄清容器气体供应管104排出。覆盖气体106和熔融玻璃28的基本平行流动最小化或消除了从气体供应管排出的覆盖气体对熔融玻璃表面的直接冲击及熔融玻璃表面的后续冷却。这种冷却会导致熔融玻璃中的粘度不均匀,这可能表现为最终成品中的缺陷。此外,侧向开口的澄清容器气体供应管104可降低冷凝物(如易挥发的硼等玻璃成分)在排气口中积聚并最终落入下方的熔融玻璃中的可能性。
作为上述处理的结果,包含在自由容积70内且沿着澄清容器34的长度和第一导管分段38a的至少一部分延伸的第一大气72可包括任何一个或多个前述气体和蒸气,且应从澄清容器中排出这种大气。通常,澄清容器34的排气通过从澄清容器顶部延伸的排气管发生。然而,这样的配置会产生不需要的结果。例如,从熔融玻璃蒸发的挥发性物质会凝结在排气管的内表面上。若积聚了足够量的冷凝物,则冷凝物会破裂并落入下方的熔融玻璃中,从而污染熔融玻璃。此外,很难在不排出冷凝液的情况下对从澄清容器的顶部延伸出的直的排气管进行清洁,而冷凝液又会通过排气管落下并污染下方的熔融玻璃。过去减轻污染的努力包括在排气管中形成弯曲,这种排气管在最初从澄清容器垂直上升时急剧弯曲,因此排出的冷凝物将不会落入澄清容器中。然而,这种急弯使得难以从澄清容器外部清洁在弯曲之外(例如,在弯曲和澄清容器之间)的排气管,因为清洁工具无法从排气管出口到达弯曲之外。
为了克服前述问题,描述了改进的排气设备的实施方式。因此,在一些实施方式中,与习知的连接导管相比,第一导管分段38a的直径可扩大。参考图5和图6,大直径导管可提供增加的自由容积70,从而能够将排气管200放置在靠近第一导管部分38a的顶部202但充分高于熔融玻璃28的自由表面以防止熔融玻璃28进入排气管200中的位置处。例如,可将排气管200的入口定位在玻璃线上方至少2.5cm处。参考图6的横截面视图,其被示出为沿图5的线6-6观看,在各种实施方式中,排气管200和第一导管分段38a之间的连接可被定位在相对于垂直方向从大约5°至大约60°的角度范围内,例如在大约10°至大约45°的范围内,其中0°的位置是指在第一导管分段38a的垂直顶部(即12点钟位置)处的连接。
在一些实施方式中,第一导管部分38a的顶部可高于相对于澄清容器34的底部204的澄清容器34的顶部。排气管200可为直的排气管,此直的排气管从近端206沿着中心纵轴208以相对于水平面的负角α向下延伸并终止于远端210,排气管限定穿过其中的通道212(见图11)。如图所示,排气管200的任何部分都没有从近端206垂直地或以高于水平面的任何正角向上延伸。角度α可在大于0°至小于90°的范围中,如在约3°至约80°的范围中、在约3°至约40°的范围中、在约3°至约20°的范围中,或在约3至约10°的范围中。因此,排气管200在靠近第一导管分段38a的顶部的自由容积70之间提供流体连通,且进一步在熔融玻璃28的自由表面68与排气管200的近端206的底部之间提供足够的距离以在不堵塞排气管的情况下容纳玻璃线的向上偏移。在玻璃制造设备的操作期间,第一大气72通过排气管200与第二外部大气74保持流体连通。同时,排气管200提供从外部第二导管38(例如,第一导管分段38a)穿过整个长度的排气管的通路,从而帮助在没有颗粒落入熔融玻璃28中的风险的情况下易于清洁。
参照图7,在其他实施方式中,可能不必扩大第一导管分段38a的整体。替代地,第一导管分段38a的一部分可向上扩大,在第一导管部分38a内的熔融玻璃28的自由表面68上方产生大的圆顶部分214。在一些实施方式中,圆顶部分214可在澄清容器34上方延伸。也就是说,圆顶部分214的顶部可从澄清容器34的底部垂直向上延伸比澄清容器34的顶部的距离d2更大的距离d1。如前所述,排气管200可以是直的排气管,此直的排气管在近端206处连接到圆顶部分214且从近端206沿着中心纵轴208以相对于水平面的负角α从近端206向下延伸,排气管200终止于远端端210。如前所述,排气管200的任何部分都没有从近端206无论是垂直地还是以高于水平面的任何正角向上延伸。角度α可在大于0°至小于90°的范围中,如在约3°至约80°的范围中、在约3°至约40°的范围中、在约3°至约20°的范围中,或在约3°至约10°的范围中。
大的、向上延伸的圆顶部分214允许熔融玻璃28的自由表面68与排气管200的近端206的底部之间有足够的距离,以容纳玻璃制造设备操作期间玻璃线的向上偏移。换言之,澄清容器34的自由容积70延伸到第一导管分段38a中,且将排气管200的入口被定位在第一导管分段38a上(例如,圆顶部分214),使得排气管200的近端206被定位在高于玻璃线的预期最大高度,以防止在玻璃制造设备的操作期间熔融玻璃的向上偏移阻塞排气管。例如,可将排气管200的入口定位在玻璃线上方至少2.5cm处。
尽管澄清容器34被展示为在与澄清容器的中心纵轴216正交的平面中具有圆形横截面,但在进一步的实施方式中,澄清容器34可包括非圆形横截面形状,例如长方形横截面形状。类似地,排气管200可具有非圆形横截面形状。
以类似于沿图5的线6-6向后看图6所示的布置的方式,在一些实施方式中沿图7的线8-8向后看图8所示,排气管200可包括电气法兰220。电气法兰220被配置为在远端210处或远端210附近完全围绕排气管200延伸,且电气法兰220可包括用作针对电缆、母线或其他电导体的连接点的延伸部分222,例如电极部分。电气法兰220可包括单个均质件,且可包括例如含铂材料,如铂-铑合金。在前述实施方式中的任一者中,排气管200可在远端210处装配有电气法兰220,其中电源可在电气法兰220与第一电气法兰组件40a及/或第三电气法兰组件40c其中的一者或两者之间提供电流。在一些实施方式中,电源可包括第一电源56a的附加次级绕组或来自单个次级绕组的分接头。因此,可通过排气管的壁中的电流直接加热排气管200。即,排气管可用作加热元件。如图10和图11所示,在各种实施方式中,可将在近端206处及/或近端206附近的排气管200的壁(在此壁中排气管200附接到第一导管分段38a)制造得比远端118处的壁厚,或比位于近端206和远端210之间的中间位置的排气管壁厚。例如,近端206可包括多个层。
图11示出了近端206的实施方式,近端206包括第一内层224和第二外层226。内层224可以是从近端206延伸到远端210的排气管本身,其中第二层226是设置在近端206处的排气管上的包层。在这种制造实施中,第二层226可通过焊接附接到排气管200。较厚的近端可加强排气管200的附接区域,其中排气管附接到澄清容器34且可帮助控制通过附接点的电流,从而避免可能使连接劣化的热点。因此,在一些实施方式中,近端206的加厚部分的厚度可根据需要沿周向变化,以将电流均匀地分布在近端206处的排气管的圆周周围。相似地,在排气管200的附接处的第一导管分段38a的区域亦可相对于远离排气管的区域加厚,以加强连接点并有助于电流的分布。亦可如通过(多个)加强板228例如通过焊接的附接来加厚在排气管200的附接点处的连接导管38的壁。在一些实施方式中,可用类似于近端206的方式,通过在远端210处围绕排气管附接套管来加厚排气管200的远端210(在远端210中电气法兰220连接到排气管)。
在进一步的实施方式中,可通过来自位于排气管附近的单独加热元件(例如加热线圈)的辐射热及/或传导热来加热排气管200。例如,在一些实施方式中,加热元件可盘绕在排气管周围但与排气管间隔开。在一些实施方式中,可将多个加热元件定位在围绕排气管200的圆周的不同位置处。为了保持排气管的温度,可用例如为陶瓷绝缘材料的热绝缘材料(未显示)围绕排气管200,例如可将排气管200包裹在此热绝缘材料中。
对所属技术领域中一般技术人员来说将显而易见的是,在不脱离本申请案的精神和范畴的情况下,可对本申请案的实施方式进行各种修改和变化。因此,本申请案旨在涵盖这些修改和变化,只要这些修改和变化落入附加权利要求书及其等同物的范围内。
Claims (32)
1.一种制造玻璃物品的方法,包括:
使熔融材料通过第一容器流到在所述第一容器的下游的第二容器,所述熔融材料流过将所述第一容器连接到所述第二容器的导管,所述第一容器和所述导管限定在所述熔融材料的自由表面的上方的连续的自由容积,所述自由容积延伸到所述导管的至少一部分中;及
通过排气管将包含在所述自由容积中的第一大气排放到所述第一容器外部的第二大气,所述排气管包括近端、与所述近端相对的远端及在所述近端和所述远端之间延伸的通道,所述近端靠近所述导管的顶部且在所述自由表面的上方连接到所述导管,所述排气管向下延伸且远离所述导管沿着纵轴以相对于水平面的角度α延伸且提供所述第一大气与所述第二大气之间的流体连通。
2.如权利要求1所述的方法,其中所述排气管在所述近端与所述远端之间是直的。
3.如权利要求1或权利要求2所述的方法,其中所述角度α在从大于0°到小于90°的范围中。
4.如权利要求3所述的方法,其中所述角度α在从大约3°到大约10°的范围中。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法,进一步包括:在所述排放期间加热所述排气管。
6.如权利要求5所述的方法,其中所述加热包括:在加热元件中建立电流。
7.如权利要求6所述的方法,其中所述加热元件包括排气管的壁。
8.如权利要求5所述的方法,其中所述加热包括:在被连接到所述排气管的第一电气法兰与被连接到所述第一容器或所述导管中的至少一者的第二电气法兰之间建立电流。
9.如权利要求1至8中任一项所述的方法,其中所述第一容器是澄清容器。
10.如权利要求9所述的方法,其中所述第二容器是混合容器。
11.如权利要求1至10中任一项所述的方法,进一步包括:使所述熔融材料流到成形主体中,及将所述熔融材料成形为玻璃带。
12.如权利要求11所述的方法,其中所述成形包括:从所述成形主体向下拉制所述熔融材料。
13.如权利要求1至12中任一项所述的方法,其中所述导管的第一部分从所述第一容器水平延伸,且所述排气管连接到所述导管的所述第一部分。
14.如权利要求13所述的方法,其中所述导管的至少一第二部分相对于所述导管的所述第一部分向下延伸。
15.如权利要求1至14中任一项所述的方法,进一步包括:使覆盖气体通过被连接到所述第一容器的气体输送管流入所述自由容积中。
16.如权利要求1至15中任一项所述的方法,进一步包括:在使所述熔融材料流过所述导管的同时加热所述导管。
17.如权利要求1至16中任一项所述的方法,其中所述导管的壁的厚度沿所述导管的长度变化。
18.如权利要求1至16中任一项所述的方法,其中,在与所述导管的纵轴正交的所述导管的横截面中,所述导管的壁在所述横截面的第一部分中的厚度不同于所述导管的所述壁在所述横截面的第二部分中的厚度。
19.一种制造玻璃物品的方法,包括:
使熔融材料从第一容器流过被连接到所述第一容器的导管,所述第一容器和所述导管限定在所述熔融材料的自由表面的上方的连续的自由容积,所述自由容积延伸到所述导管的一部分中;
通过排气管将包含在所述自由容积中的第一大气排放到所述第一容器外部的第二大气,所述排气管包括近端和与所述近端相对的远端,所述近端在所述导管顶部附近和所述自由表面上方连接到所述导管,所述排气管沿着纵轴以相对于水平面的角度α向下延伸,且提供所述第一大气与所述第二大气之间的流体连通;及
在所述熔融材料流动的同时加热所述排气管,所述加热去除积聚在所述排气管的内表面上的冷凝物。
20.如权利要求19所述的方法,进一步包括:使所述熔融材料流到成形主体中,所述成形主体将所述熔融材料成形为所述玻璃物品。
21.如权利要求20所述的方法,其中所述玻璃物品为玻璃带。
22.如权利要求19至21中任一项所述的方法,其中所述加热包括:在加热元件中建立电流。
23.如权利要求22所述的方法,其中所述加热元件包括所述排气管的壁。
24.如权利要求19至21中任一项所述的方法,其中所述加热包括:在被连接到所述排气管的第一电气法兰与被连接到所述第一容器或所述导管中的至少一者的第二电气法兰之间建立电流。
25.如权利要求19至24中任一项所述的方法,其中所述第一容器为澄清容器。
26.如权利要求25所述的方法,其中所述第二容器为混合容器。
27.如权利要求19至26中任一项所述的方法,进一步包括:使所述熔融材料流到成形主体中,及将所述熔融材料成形为玻璃带。
28.如权利要求27所述的方法,其中所述成形包括:从所述成形主体向下拉制所述熔融材料。
29.如权利要求19至28中任一项所述的方法,其中所述导管的至少一第一部分相对于水平面向下延伸。
30.如权利要求29所述的方法,其中所述导管的第二部分从所述第一容器水平延伸,且所述排气管连接到所述导管的所述第二部分。
31.如权利要求19至30中任一项所述的方法,进一步包括:使覆盖气体通过气体输送管流入所述自由容积中。
32.如权利要求31所述的方法,其中所述气体输送管连接到所述第一容器。
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