CN118139827A - 用于以结构增强的导管形成熔融玻璃的设备 - Google Patents

Abstract

一种玻璃制造设备，包含限定用于输送熔融玻璃的内部通道的导管，导管包含至少一个加固元件，加固元件围绕并且附接到导管的至少一部分的外周边。

Description

用于以结构增强的导管形成熔融玻璃的设备

技术领域

本案依据专利法请求2021年10月20日提出申请的美国临时申请案第63/257,778号的优先权，本案依据其内容并且透过引用将全部内容合并于此。

本案涉及用于形成熔融玻璃的设备，并且更具体地涉及用于输送熔融玻璃的导管，其中该导管包含加固元件以防止该导管塌陷。

背景技术

用于形成熔融玻璃的制造设备，通常包含配置成将熔融玻璃从设备的一个站传送到另一站的导管。例如，导管可以在熔化容器和下游部件例如搅拌容器之间延伸。由于熔融玻璃的高温和腐蚀性，制造设备的许多部件由耐高温和耐腐蚀的金属制成，通常选自铂族的金属。由于这些金属的成本，这些部件通常是薄壁的。对于某些玻璃，加工温度可能接近金属的熔化温度。由于金属可能非常薄，因此该部件结构可能缺乏显著的强度，并且容易随着时间的推移而塌陷。

发明内容

在一第一方面，公开了一种玻璃成形设备，包含：一导管，其包含限定该导管的内部通道的一金属导管壁，该导管配置以携带熔融玻璃流通过该内部通道；及至少一个加固元件，其围绕该导管的至少一部分的一外部周边延伸，并附接到该金属导管壁，该至少一个加固元件位于一对相邻的电气法兰之间并与其间隔开。

在一第二方面，第一方面的该至少一个加固元件可以延伸穿过该金属导管壁的至少一上部。

在一第三方面，第一方面或第二方面的该至少一个加固元件可以围绕该导管周向地延伸。

在一第四方面，第一至第三方面中任一项的该至少一个加固元件可以包含多个加固元件。

在一第五方面，第一至第四方面中任一方面的该至少一个加固元件可包含一中空内部。

在一第六方面，第一至第五方面中任一项的该至少一个加固元件可以包含一压力平衡孔，该压力平衡孔提供了在该中空内部与该加固元件中空内部之外的一大气之间的流体连通。

在一第七方面，第一至第六方面中任一项的金属导管壁可以包含铂。

在一第八方面，根据第一至第七方面中任一者的该至少一个加固元件可以包含铂。

在一第九方面，根据第一至第八方面中任一者的玻璃成型装置可以是一澄清容器。

在一第十方面，第一至第九方面中任一项的该至少一个加固元件可通过板附接到该导管。

在一第十一方面中，第十方面的该至少一个加固元件可以与该导管间隔开一间隙。

在一第十二方面中，第一方面至第十一方面中任一个方面的该至少一个加固元件的横截面形状可以是矩形或圆形。

在一第十三方面，描述了一种玻璃成形设备，包含：一澄清容器，其包含限定该澄清容器的内部通道的一金属壁，该澄清容器配置以携带熔融玻璃流通过该内部通道；及至少一个加固元件，其围绕该澄清容器的至少一部分的一外部周边延伸，并附接到该金属壁，该至少一个加固元件定位在一对相邻的电气法兰之间并与其间隔开。

在一第十四方面，第十三方面的该至少一个加固元件可以围绕该澄清容器周向地延伸。

在一第十五方面，第十四方面或第十五方面的金属壁可以包含铂。

在一第十六方面，第十三至第十五方面中任一者的该至少一个加固元件可以包含铂。

在一第十七方面，第十三方面至第十六方面中任一者的该至少一个加固元件可以包含一中空内部。

前述一般描述和以下详细描述均呈现旨在提供用于理解本案所公开的实施方式的性质和特征的概述或框架的实施方式。所包含的附图以提供进一步的理解，并且附图被并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图示出了本案的各种实施方式，并且与说明书一起解释了其原理和操作。

附图说明

图1是示例性玻璃制造设备的示意图；

图2提供了用于输送熔融玻璃的导管的横截面视图，其中(a)最初设置使用，(b)在高温下运行一段时间后，其中导管的上部发生塌陷，以及(c)其中塌陷大到足以使导管的塌陷顶部与其中的熔融玻璃的自由表面接触，有效地将导管一端的空气空间与导管另一端的空气空间隔离；

图3是图2(a)的导管的纵向横截面图；

图4是示例性导管(例如，澄清容器)的横截面图，显示了附接在导管周围的加固元件；

图5是示例性导管的立体图，示出了完全围绕导管配置的加固元件；

图6是另一示例性导管的立体图，示出了部分地设置在导管周围的加固元件；

图7是示例性导管的横截面图，示出了部分地围绕导管设置的加固元件以及加固元件相对于导管的上止点(top dead center，TDC)所对的角度α；

图8记载了附接到导管壁的示例性中空加固元件的各种横截面图，包含：(a)通道、(b)盒子、(c)附接有板的圆柱形管，在圆柱形管和导管壁之间没有间隙、(d)附接有板的圆柱形管，在圆柱形管和导管壁之间有间隙、及(e)不附接有板的圆柱形管；

图9记载了附接到导管壁的示例性实心加固元件的各种横截面图，包含：(a)方形构件、(b)附接有板的圆柱形棒，在圆柱形棒和导管壁之间没有间隙，(c)附接有板的圆柱形棒，在圆柱管和导管壁之间有间隙，(d)不附接有板的圆柱形棒、(e)“T”形加固元件、及(f)“I”形加固元件；

图10是一部分的导管的立体图，示出了包含压力平衡孔并与导管壁中的折痕(卷曲)配对的一加固元件；

图11是由耐火支撑材料封闭的示例性导管(例如，澄清容器)的正视截面图；

图12A是示例性导管(例如澄清容器)的模型化温度分布的立体图，该导管没有加固元件并且由电气法兰直接加热；

图12B是图12A的示例性导管(例如，澄清容器)的模型化温度分布的立体图，该导管具有加固元件并由电气法兰直接加热；

图13A是示例性导管(例如，澄清容器)的模型化电流密度分布的立体图，该导管没有加固元件并且由电气法兰直接加热；以及

图13B是图13A的示例性导管(例如，澄清容器)的模型化电流密度分布的立体图，该导管具有加固元件并由电气法兰直接加热。

具体实施方式

现在将详细参考本公开内容的实施方式，其实例在附图中示出。尽可能在所有附图中将使用相同的附图标记指代相同或相似的部件。然而，本案可以以许多不同的形式来实现，并且不应被解释为限于这里阐述的实施方式。

如本案所述，用语“约”是指数量、尺寸、制剂、参数、以及其他数量和特性，其不是且不需要是精确的，而是可为近似的，及/或如所需的更大或更小，其反映出公差、转化率、四舍五入、测量误差等，以及本领域技术人员已知的其他因素。

可在本案中将范围表示为从“约”一个特定值及/或至“约”另一个特定值。当表示这样的范围时，另一个实施方式包含从一个特定值及/或至另一特定值。类似地，当通过使用先行词“约”将值表示为近似值时，将理解到特定值形成另一个实施方式。还将理解的是，每个范围的端点相对于另一端点以及独立于另一端点都是重要的。

本案所使用的方向性用语，例如上、下、右、左、前、后、顶部、底部，仅参考所绘示的附图进行，且不用以暗示绝对方向。

除非另有明确说明，否则不应将本案阐述的任何方法解释为要求其步骤以特定顺序执行，或者对于任何装置，都不需要特定的方向。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部件的顺序或定向，或在权利要求或说明书中未另有具体表明步骤要受限于特定的顺序，或未记载装置的部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。此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、部件顺序、或部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方式的数量或类型。

如本案中所使用的，单数形式“一个”及“该”包含了复数的指涉对象，除非上下文另有清楚指示。因此，例如，除非上下文另外明确指出，否则对“一个”组件的参照，包括具有两个或更多个这样的组件的方面。

此处使用词语“示例性”、“示例”或其各种形式来表示充当示例、实例、或说明。在此描述为“示例性”或“示例”的任何方面或设计，不应被解释为优于或优于其他方面或设计。此外，示例仅出于清楚和理解的目的而提供，并不意味着以任何方式局限或限制所公开的发明目标或本案的相关部分。可以理解，可能已经呈现了变化范围的无数附加或替代示例，但为了简化起见已被省略。

如本案所使用的，除非另外指出，否则用语“包含”与“包括”及其变体，应被解释为同义和开放式的。过渡用语包括或包括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。

如本案所使用的用语“大致”、“基本上”及其变型，旨在强调所描述的特征等于或约等于一数值或描述。例如，“大致上平坦的”表面用以表示平坦的或近似平坦的表面。并且，“实质上相似”欲表示两个值相等或约略相等。在一些实施方式中，“实质上相似”可表示彼此之间约10％之内的值，例如彼此之间约5％之内或彼此之间约2％之内的值。

如本案所述，用语导管通常是指限定中空内部的结构，该中空内部配置以输送熔融玻璃通过其中。导管可配置用于运输目的或配置以执行附加功能。例如，配置以用于从熔融玻璃中去除气体的结构，虽然在本案中被称为澄清容器，但是通常属于导管的群组。

如图1所示是示例玻璃制造设备10。玻璃制造设备10包含具有熔化容器14的玻璃熔炉12。除了熔化容器14之外，玻璃熔化炉12可以任选地包含一种或多种附加部件，例如被配置以加热原料并将原料转化为熔融材料的加热元件(例如燃烧器及/或电极)，在下文中称为熔融玻璃。例如，熔化容器14可以是电动助熔熔化容器，其中通过燃烧器及透过直接加热向原料添加能量，其中电流通过原料，电流由此通过对原料的焦耳加热来增加能量。

玻璃熔炉12可以包含其他热管理装置(例如，绝热部件)，以减少来自熔化容器的热损失。玻璃熔炉12可以包含电子及/或机电装置，其有助于将原料熔化成玻璃熔体。玻璃熔炉12可以包含支撑结构(例如，支撑底盘、支撑元件等)或其他部件。

熔化容器14可以由耐火材料形成，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以包含其他耐火材料，例如钇(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、甚至氧化铬，可交替使用或任意组合使用。在一些示例中，玻璃熔化容器14可以由耐火陶瓷砖构成。

玻璃熔炉12可以作为被配置以制造玻璃制品例如玻璃带的玻璃制造设备的组件并入，尽管玻璃制造设备可以不受限制被配置以形成其他玻璃制品，例如玻璃棒、玻璃管、玻璃外壳(例如，用于照明装置的玻璃外壳，例如灯泡)、及玻璃镜片。在一些示例中，熔炉12可以包含在玻璃制造设备中，该玻璃制造设备包含狭槽拉制设备、浮浴设备、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、或将从本案中受益的任何其他玻璃制造设备。举例来说，图1示意性地显示出了作为熔融下拉玻璃制造设备10的一组件的玻璃熔炉12，该设备用于将玻璃带熔融拉制以用于随后加工成单独的玻璃板，或将玻璃带滚动到滚动条上。如本案所述，熔融拉制包含使熔融玻璃流过一成形主体的倾斜的，例如会聚的侧表面，其中所得的熔融材料流在该成形主体的底部汇合或“熔合”以形成带。

玻璃制造设备10可任选地包含位于熔化容器14上游的上游玻璃制造设备16。在一些示例中，一部分的或整个上游玻璃制造设备16可以并入作为玻璃熔炉12的部分。

如图1所示，上游玻璃制造设备16可以包含原料储存箱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可以被配置以储存原料24，原料24可以通过一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通常包含一或多种形成玻璃的金属氧化物和一或多种改良剂。在一些示例中，原料输送装置20可以由马达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可以为原料输送装置20提供动力，以基于相对于熔融玻璃的流动方向上在熔化容器14下游感测的熔融玻璃的液位，以受控速率将原料24引入。熔化容器14内的原料24随后可被加热以形成熔融玻璃28。通常，原料以颗粒形式添加到熔化容器中，例如各种“沙子”。原料24还可以包含来自先前熔化及/或成形操作的碎玻璃(即，玻璃屑)。燃烧器可用于开始该熔化过程。在电助熔过程中，一旦原料的电阻被燃烧器充分降低，电助熔可以透过在与原料接触的电极之间产生一电势而开始，从而建立通过该原料的一电流，原料通常进入或处于一熔融状态。

玻璃制造设备10还可以包含下游玻璃制造设备30，其相对于熔融玻璃28的流动方向位于玻璃熔炉12的下游。在一些实施方式中，一部分的下游玻璃制造设备30可以并入作为玻璃熔炉12的部分。例如，下面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，可以并入作为玻璃熔炉12的部分。

下游玻璃制造设备30可包含第一调节容器，例如澄清容器34，其位于熔化容器14的下游，并且通过上述第一连接导管32连接到熔化容器14。在一些示例中，熔融玻璃28可以通过第一连接导管32的内部路径从熔化容器14重力进料到澄清容器34。因此，第一连接导管32为熔融玻璃28提供从熔化容器14到澄清容器34的流动路径。然而，其他调节腔室可以位于熔化容器14的下游，例如在熔化容器14与澄清容器34之间。在一些实施方式中，可以在熔化容器与澄清室之间使用调节腔室。例如，来自主要熔化容器的熔融玻璃可以在次级熔化(调节)容器中进一步加热，或在次级熔化容器中冷却到低于主要熔化容器中的熔融玻璃在进入澄清腔室之前的温度。

可以通过各种技术从熔融玻璃28中去除气泡。例如，原料24可包含多价化合物(即澄清剂)，例如氧化锡，当其在被加热时经历化学还原反应并释放氧气。其他合适的澄清剂可以包含但不限于砷、锑、铁、及/或铈，尽管在一些应用中由于它们的毒性，可能出于环境原因不鼓励使用砷和锑。澄清容器34被加热到例如高于熔化容器内部温度的温度，从而加热澄清剂。由包含在熔融玻璃中的一种或多种澄清剂的温度诱导化学还原产生的氧气，可以扩散到在熔化过程中产生的气泡中。具有增加的浮力的增大的气泡接着上升到澄清容器内的熔融玻璃的自由表面，然后可以从澄清容器排出，例如通过与自由表面上方的大气流体连通的排气管。

下游玻璃制造设备30还可包含另一个调节腔室，例如混合设备36，例如一搅拌容器，用于混合从澄清容器34向下游流动的熔融玻璃。混合设备36可用于提供均匀的玻璃熔体组合物，从而减少可能存在于离开澄清容器的熔融玻璃中的化学及/或热不均匀性。如图所示，澄清容器34可以通过第二连接导管38联接至混合设备36。因此，熔融玻璃28可以通过第二连接导管38的内部路径从澄清容器34重力进料到混合设备36。例如，重力可以迫使熔融玻璃28从澄清容器34到混合设备36。通常，混合设备36内的熔融玻璃包含自由表面，具有在该自由表面与该混合设备顶部之间延伸的一自由(例如，气态)体积。虽然混合设备36相对于熔融玻璃28的流动方向显示在澄清容器34的下游，但在其他实施方式中混合设备36可以定位在澄清容器34的上游。在一些实施方式中，下游玻璃制造设备30可以包含多个混合设备，例如澄清容器34上游的混合设备及澄清容器34下游的混合设备。在使用时，多个混合设备可以具有相同的设计，或者它们可以具有彼此不同的设计。一或多个容器及/或导管可以包含位于其中的静态混合叶片，以促进熔融材料的混合及随后的均质化。

下游玻璃制造设备30还可包含另一个调节腔室，例如位于混合设备36下游的输送容器40。输送容器40可以用作蓄积器及/或流量控制器，以调节及/或通过出口导管44向成形体42提供熔融玻璃28的一致流量。在一些实施方式中，输送容器40内的熔融玻璃可以包含自由表面，其中一自由体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可以通过第三连接导管46联接至输送容器40。在一些示例中，熔融玻璃28可以通过第三连接导管46的内部路径，从混合设备36重力进料到输送容器40。

下游玻璃制造设备30还可包含成形设备48，该成形设备48包含上述成形主体42，成形主体42包含入口导管50。出口导管44可被设置以将熔融玻璃28从输送容器40输送到成形设备48的入口导管50。熔融下拉玻璃制造设备中的成形主体42可以包含位于该成形主体的上表面中的槽52，以及沿该成形主体的底部边缘(根部)58在拉伸方向56上会聚的相对会聚成形表面54。通过输送容器40、出口导管44、及入口导管50输送到成形主体槽52的熔融玻璃，溢出槽52的壁并且作分开的熔融玻璃流沿着会聚的成形表面54而下降。分开的熔融玻璃流在根部58下方并沿根部58汇合以产生熔融玻璃带60，通过向玻璃带施加向下的张力，例如通过重力及/或反旋转和相对的牵引辊，从根部58沿拉制方向56拉制该熔融玻璃带60。随着熔融材料冷却并且材料的粘度增加，向下的张力和熔融材料的温度可用于控制该带(以下称为玻璃带)的尺寸。因此，玻璃带60经历粘度转变，从粘性状态到粘弹性状态再到弹性状态，并获得赋予玻璃带60稳定的尺寸特性的机械性质。玻璃带60可以通过玻璃分离装置64分离成较短的长度，例如分离成玻璃板62。或者，玻璃带可以被卷绕。

下游玻璃制造设备30的部件，包含连接导管32、38、46，澄清容器34，混合设备36，输送容器40，出口导管44，或入口导管50中的任何一者或多者，可由贵金属来形成。合适的贵金属包含选自以下的铂族金属：铂、铱、铑、锇、钌、及钯、或其合金。例如，玻璃制造设备的下游部件可由铂-铑合金形成，该合金包括按重量计约70％至约90％的铂，及按重量计约10％至约30％的铑。

对于玻璃制造设备的某些部件，特别是在高温下操作的那些金属部件，例如超过约1300℃，例如超过1400℃，超过约1500℃，超过约1600℃，或甚至超过约1700℃，但低于金属部件的熔点，部件的结构完整性可能会受到该部件所受到的高温以及部件的薄度的影响。也就是说，铂和其他铂族金属(及/或其合金)是昂贵的。因此，包含这些金属的部件(例如，包含连接导管32、38、46，澄清容器34，混合设备36，输送容器40，出口导管44，或入口导管50中的任何一者或多者)被制成具有薄壁以减少费用，例如，具有等于或小于约0.254cm的厚度。例如，纯铂的熔化温度为1768℃。在一些光学质量的玻璃制造设备中，例如那些用于铝硅酸盐玻璃的设备，例如用于制造光学显示设备的玻璃基板，含铂部件的工作温度可能超过1600℃，甚至超过1700℃，非常接近铂的熔化温度。一个这样的例子是澄清容器，一种用于从熔融玻璃中去除气体(例如，气泡)的专用金属导管。澄清容器在部分未装满的情况下运行。亦即，在熔融玻璃的自由表面上保持气态大气，在澄清容器内提供一区域，从熔融玻璃去除的气体可以聚集并从澄清容器排出该区域。然而，至少因为这种气态大气在从澄清容器中消除热量的效率低于与澄清容器下部接触的熔融玻璃，所以澄清容器的上部可能变得比下部更热。此外，与完全充满熔融玻璃的类似导管相比，气态大气提供的机械及/或液压支持更少。随着时间的推移，重力可能导致澄清容器的上部向下塌陷，从而使澄清容器的内部通道变窄。这种塌陷会导致熔融玻璃流过澄清容器的阻力增加，并可能导致其结构减弱(例如澄清容器的破裂)。由于这些或其他原因，其他容器，例如本案所述的连接导管，也可能遭受这种结果。

举例来说，图2记载了在多个时间点显示的示例性澄清容器34(在与一纵轴正交的平面中)的多个横截面图，例如，(a)在熔化操作开始时，以及(b)和(c)在长时间运行后，例如运行10,000小时后。图3是图2的澄清容器的纵向剖视图。图2视图(a)中的示例性澄清容器34，被描绘为包含定义出一初始圆形横截面形状的壁70。然而，澄清容器可以具有其他初始横截面形状，例如椭圆形、椭圆形、或其他曲线形状。这些图显示了在熔融玻璃加工温度下操作延长时间(例如，10,000小时)之后的图2视图(b)中的澄清容器上部的向下位移80。在某些情况下，如图2视图(c)所示，向下位移可能足够大，以致澄清容器的塌陷顶部接触其中传送的熔融玻璃。在图3视图中，澄清容器的端部由电气法兰82支撑，电气法兰82定位并附接至端部，防止澄清容器34在支撑端处塌陷，使得最大位移发生在澄清容器的无支撑中间处或附近，距电气法兰最远处。对停止使用的澄清容器进行的剖检表明出了在长时间的高温操作中，上部可能会出现大约18毫米(mm)到大于24毫米的塌陷。如图2视图(c)所建议，如果澄清器顶部的塌陷足够大，则澄清器顶部可能接触澄清器内的熔融玻璃。澄清器的正确操作依赖于在澄清器内和在形成贮存器的熔融玻璃的自由表面上方保持没有熔融玻璃的体积，从熔融玻璃中去除的气体可以在其中积聚并从澄清器排出。排气依赖于贯穿该澄清器的该上部无熔融玻璃体积的自由气体连通，例如在两个电气法兰之间。例如，如果排气口位于澄清器的一端，并且澄清器的塌陷导致较细的顶壁与熔融玻璃接触，则该接触可将一部分的无熔融玻璃体积与另一部分的无熔融玻璃体积隔离开，从而防止气体自由流动通过无熔融玻璃体积并防止积聚的气体排出。亦即，澄清器的上壁部分塌陷而与熔融玻璃接触会在澄清器内形成隔离的气袋，这些气袋与澄清器的排气口隔开，因此不能从澄清器中逸出。这种被捕集的气体会重新溶解到熔融玻璃中或在玻璃浆内增加压力，从而导致容器失效。

支撑熔融玻璃输送导管上部的先前尝试，已包含焊接到导管外部并锚定在支撑耐火材料中的金属凸片。但是，这些尝试并不能防止塌陷，因为凸片的放置可能无法防止凸片之间的塌陷。此外，该些凸片使得导管在周围的耐火材料内由于热膨胀和收缩的移动困难，即使不是不可能的，从而导致导管的应力失效，并且由于熔融玻璃泄漏导致耐火材料的损失会破坏锚定在其中的凸片的功能性。为了抑制熔融玻璃输送金属部件的塌陷并延长其寿命，这些部件可以通过添加如以下所述的加固元件来加强。

现在参考图4，显示了示例性澄清容器134的横截面侧视图，其可用于代替图1的设备中的澄清容器34。澄清容器134包含壁136，其限定了在澄清容器的入口140与出口142之间延伸穿过其中的一内部通道138。澄清容器134的横截面形状可以是圆形、椭圆形、扁圆形、或弯曲的及可选的平面形状的任何组合。澄清容器134的入口140直接或间接连接到第一连接导管32，且出口142直接或间接连接到第二连接导管38。多个电气法兰82围绕澄清容器壁136的周围附接到澄清容器壁136，例如通过焊接。电气法兰是与电流源(未示出)电连通的金属结构，使得可以通过电气法兰82之间的澄清容器壁136来建立电流。电源可以是一交流(AC)电源。电气法兰通常包含一或多个金属环，该些金属环附接到导管(例如，澄清容器)壁的一外表面。如果多于一个环，则这些环可以围绕导管形成同心环。该些同心环可以是共面的。环可以有不同的厚度。内环，例如一最内环，可由与导管相同的材料形成，例如铂或铂-铑合金，包含按重量计约70％至约90％的铂，及按重量计约10％至约30％的铑。内环可能比外环薄。与内环相比，最远离导管高温的最外环可以由诸如镍的耐热性较低的金属形成。因此，澄清容器134可以通过澄清容器壁的电阻(焦耳)加热来直接加热。附加的电气法兰82也可以以类似于澄清容器34的方式连接到其他导管，例如第一连接导管32和第二连接导管38。

电气法兰82可用于将澄清容器134或任何其他导管分成温度区，其中相邻电气法兰之间的电流可被控制以获得相邻法兰之间的导管内的熔融玻璃的预定温度。如本案所述，相邻电气法兰是指一对电气法兰，其中在这对相邻法兰之间不存在额外的电气法兰。然而，一个电气法兰可以同时用作第一对相邻电气法兰中的一者及第二对相邻电气法兰中的一者。尽管在图4中显示了两个电气法兰82连接到澄清容器134，澄清容器134可包含多于两个的电气法兰，例如三个电气法兰、四个电气法兰、五个电气法兰或更多。可以在每对相邻的电气法兰之间建立相同或不同幅度的电流，从而可以将澄清容器的每个部分控制成不同的温度。

澄清容器134还包含附接到澄清容器壁136的外表面的该至少一个加固元件146。加固元件的作用是支撑导管的上部，例如澄清容器，并防止导管在高操作温度下长时间塌陷。至少一个加固元件146可以是附接到澄清容器壁的中空金属管，例如通过焊接。焊接不需要是连续的。例如，至少一个加固元件可以是点焊或缝焊，其中焊点或短的焊接部分由焊接中的间隙所隔开。加固元件可以正交于澄清容器134的中心纵向轴线148(见图5)。该至少一个加固元件146可以由贵金属形成。合适的贵金属包含选自以下金属的铂族金属：铂、铱、铑、锇、钌、及钯、或其合金。例如，该至少一个加固元件146可由铂-铑合金形成，该合金包含按重量计约70％至约90％的铂及按重量计约10％至约30％的铑。

该至少一个加固元件146可以部分地或完全地围绕澄清容器延伸。例如，假设澄清容器具有圆形横截面形状，在这种情况下，该至少一个加固元件146可以包含附接到澄清容器壁136的外表面的一圆形加固元件，该圆形加固元件完全围绕澄清容器134延伸(图5)，或围绕一部分的澄清容器134(图6-7)延伸的一圆弧。如果澄清容器134的横截面形状是非圆形的，则至少一个加固元件146可以具有与澄清容器相似的互补形状。例如，如果澄清容器134的周边具有椭圆形，则该至少一个加固元件146的内周围的形状也可以是椭圆形的。

如图7所示，在至少一个加固元件146围绕一部分的澄清容器134延伸的情况下，至少一个加固元件146可以是对向一角α(相对于中心纵向轴线148，或均等物)的通过焊接固定到澄清容器壁的外表面上的一圆弧形状(对于圆形澄清容器)。如图6-7所示，该至少一个加固元件沿澄清容器的上部定位。角α可以在从大约360度到大约180度的范围内，关于澄清容器134的上止点(TDC)对称配置。

图8示出了适用于该至少一个加固元件146的各种非排他性横截面形状。例如，该至少一个加固元件146可以是具有矩形或大致矩形横截面形状的U形通道，如图8视图(a)所示，其中U形通道附接到澄清容器壁136，其中加固元件的通道侧面向澄清容器壁，从而形成加固元件的中空内部。图8视图(b)显示了另一个加固元件，其中加固元件是箱形管，其具有四个正交侧面限定一中空内部，该箱形管沿着该箱形管的一侧附接到澄清容器壁。该箱形管可以是一矩形管或一方形管。如图8视图(c)所示，该至少一个加固元件可以是一中空圆柱形管(即，具有圆形横截面形状)。该中空圆柱形管可通过沿中空圆柱形管延伸的一对侧板148固定至澄清容器壁，其中每个侧板148沿该侧板的一第一边缘焊接至澄清容器134，并沿该侧板相对的一第二边缘焊接至该中空圆柱形管。每个侧板148从第一边缘到第二边缘的宽度可用来控制中空圆柱形管和澄清容器134之间的距离。例如，中空圆柱形管可以定位成与澄清容器134直接接触，如图8视图(c)所示。然而，中空圆柱形管可以通过间隙150与澄清容器隔开，如图8视图(d)所示。另一方面，图8视图(e)示出了直接焊接到澄清容器而不使用侧板148的中空圆柱形管。尽管图8视图(a)-(e)显示了适用于加强澄清容器134的若干示例性加固元件横截面形状，其他形状是可以考虑的，包含但不限于椭圆形或长方形横截面形状，及少于四个边(例如，三角形横截面形状)或多于四个边(例如，五边形、六边形、七边形、八边形等)的横截面形状的多边形横截面形状。这些各种横截面形状中的任何一种都可以使用侧板148以具有或不具有间隙150的方式附接到澄清容器134。

替代地或另外地，附接到澄清容器134的该至少一个加固元件146可以是具有与关于图8视图(a)-(e)描述的形状相似或相同的横截面形状的一实心加固元件。例如，图9视图(a)-(f)记载了(a)一矩形(例如正方形)元件、(b)在圆柱形杆和导管壁之间没有间隙的用板连接的一圆柱形杆、(c)在圆柱管和导管壁之间有间隙的用板连接的一圆柱形杆、(d)没有板连接的一圆柱形杆、(e)“T”形加固元件、及(f)“I”形加固元件，其中任何一个或多个可以代替一空心加固元件。加固元件可以混合，其中提供的多个加固元件，至少一个加固元件是空心的，至少一个加固元件是实心的。考虑其他形状，包含但不限于椭圆形或长方形横截面形状，及具有少于四个边(例如三角形横截面形状)或多于四个边(例如五边形、六边形、七边形、八边形等)的多边形横截面形状。这些各种实心横截面形状中的任何一种都可以使用侧板148以具有或不具有间隙150的方式附接至澄清容器134。

为了防止由于气体在该加固元件的一中空内部膨胀而使至少一个加固元件过度加压，例如在澄清容器134的加热期间，该至少一个加固元件146可以设置有一或多个压力平衡孔152，该一或多个压力平衡孔在加固元件的中空内部与外部大气之间延伸。该至少一个加固元件146的过压，可导致加固元件爆裂及对澄清容器134的损坏。如果加固元件没有完全围绕澄清容器延伸，则加固元件可以是开口端，其中压力平衡孔可以包含管或通道的开口端(其中该加固元件包含一U形元件，如果使用了缝焊或点焊则该压力平衡孔可以包含焊缝中的间隙，并且焊缝中的间隙在U形构件的中空内部与加固元件外部的大气之间延伸)。

如图9所示，澄清容器134可以包含围绕该澄清容器的壁136延伸的折痕(例如，波纹、卷曲)154。折痕154可以为澄清容器壁提供额外的支撑，以防止壁的上部塌陷。每个折痕可以完全围绕澄清容器134延伸。

该至少一个加固元件146的数量和尺寸特征取决于至少一个加固元件所附接的导管(例如，澄清容器134)的结构特征。例如，该至少一个加固元件146的数量和尺寸特征可以取决于导管的长度、导管壁或多个壁的厚度、导管的直径、提供给导管的物理支撑，或者通过锚或其他支撑结构，例如耐火砖或块，以及可以容忍的变形量(例如，导管顶部的向下位移)。如图10所示，澄清容器134(或任何其他导管，例如连接导管)可由设置在导管周围的耐火材料支撑。例如，导管可以设置在耐火板、耐火毯、耐火块、可浇注耐火材料(可浇注耐火材料作为浆料浇注，然后在导管周围硬化)、或这些支撑材料的任何组合内。这样的支撑材料可以包含莫来石、隔热耐火砖、及隔热板(例如，3000)，并且配置成有助于控制导管的热损失。图10显示了由耐火块160支撑的澄清容器134，尽管可替代地或附加地使用如上所述的其他形式的耐火材料。然而，即使在没有支撑耐火材料的情况下，使用加固元件146也可以防止导管塌陷。因此，为了允许导管在热历程期间在耐火材料内移动，可以避免使用形状配合的可浇注耐火材料，并且在耐火材料与导管壁之间设置一间隙。该间隙允许导管和加固元件在周围的耐火材料内自由移动，例如可能在导管的热膨胀或收缩期间发生。

该至少一个加固元件146可以包含多个加固元件。例如，澄清容器134可具有附接至澄清容器134的至少两个加固元件，例如三个加固元件、四个加固元件、五个加固元件、六个加固元件、或多于六个加固元件。该多个加固元件146可以彼此均匀地间隔开，或者不均匀地间隔开。可以有在第一对相邻的电气法兰82之间附接到澄清容器的第一多个加固元件，在第二对相邻的电气法兰82之间附接到澄清容器134的第二多个加固元件，在第三对相邻的电气法兰82之间附接到澄清容器134的第三多个加固元件146，等等。

本案公开的加固元件146与电气法兰间隔开，因此在澄清容器壁136内的电流分布中几乎没有(如果有的话)作用。模型化步骤显示出与电气法兰隔开的加固元件的存在，不会影响澄清容器壁中的电流密度，因此不会影响澄清容器壁中的热量产生。图11A-11B分别记载了在其他相同条件下没有(图11A)及有(图11B)加固元件的更精细温度的模型化结果。显而易见，两种温度分布之间没有明显的差异。类似地，图12A和12B分别记载了没有(图12A)及有(图12B)加固元件的更精细电流密度的模型化结果。又，两种电流密度分布之间没有明显的区别。因此，与电气法兰隔开的加固元件的存在，不会改变澄清容器的温度，因此不会改变其中输送的熔融玻璃的温度。换句话说，在一些玻璃制造设备中，澄清容器可包含抵靠电气法兰的加厚壁的部分。例如，电气法兰可以通过从电气法兰的主体延伸的电极部分连接到电流源。电流通过电极部分进入澄清容器壁，并且在没有缓解的情况下沿着最短的电路径穿过澄清容器壁。例如，如果电极部分配置成从电气法兰的顶部延伸，则两个相邻电气法兰之间的最短电气路径横穿澄清容器的顶部。如前所述，澄清容器利用澄清容器内(在熔融玻璃上方)的气态大气。澄清容器内的气态大气相较于熔融玻璃具有较低的热容量和较低的热传导，并且澄清容器顶部的高电流密度可能使澄清容器顶部过热并导致澄清容器壁劣化。因此，与电气法兰抵靠的澄清容器的加厚的壁部分，可用于在澄清容器壁内重新分配电流，并因此降低澄清容器壁上部的温度。因与电气法兰隔开，加固元件146对于引导电流及/或影响澄清容器的温度是无效的。通常，本案公开的加固元件146可以配置在澄清容器的中央部分内，例如，在两个相邻的电气法兰之间并与之间隔开，例如在一对相邻的电气法兰之间的中间。

虽然本案所公开的加固元件主要就澄清容器进行了描述，但所公开的加固元件146，在其所有各种形状和配置中，可用于任何金属导管，其配置以输送可能会塌陷的熔融玻璃，包含导管上是否有电气法兰。例如，任何公开的连接导管32、36、及46都可以设置有加固元件146。

对本案所属技术领域中具通常知识者而言显然可对本公开内容的实施方式进行各种修饰和变化，而不脱离本案内容的精神及范畴。因此，本公开内容欲涵盖随附权利要求书及其均等者的范畴内的修饰和变化。

Claims (17)

1.一种玻璃成形设备，包含：

导管，所述导管包含内部通道，所述内部通道被配置以承载熔融玻璃的流通过其中；及

至少一个加固元件，附接至并且围绕所述导管的至少一部分的外部周边延伸，所述加固元件设置在一对相邻的电气法兰之间并与其隔开。

2.如权利要求1所述的玻璃成形设备，其中所述至少一个加固元件围绕所述导管的上部延伸。

3.如权利要求1所述的玻璃成形设备，其中所述至少一个加固元件围绕所述导管周向地延伸。

4.如权利要求1-3中任一项所述的玻璃成形设备，其中所述至少一个加固元件包含多个加固元件。

5.如权利要求1-4中任一项所述的玻璃成形设备，其中所述至少一个加固元件包含中空内部。

6.如权利要求5所述的玻璃成形设备，其中所述加固元件包含压力平衡孔口，所述压力平衡孔口提供在所述加固元件中空内部与所述加固元件外部的大气之间的流体连通。

7.如权利要求1-6中任一项所述的玻璃成形设备，其中所述导管包含铂。

8.如权利要求1-7中任一项所述的玻璃成形设备，其中所述至少一个加固元件包含铂。

9.如权利要求1-8中任一项所述的玻璃成形设备，其中所述导管包含澄清容器。

10.如权利要求1-9中任一项所述的玻璃成形设备，其中所述至少一个加固元件通过板附接到所述导管。

11.如权利要求1-10中任一项所述的玻璃成形设备，其中所述至少一个加固元件与所述导管隔开间隙。

12.如权利要求1-9中任一项所述的玻璃成形设备，其中所述至少一个加固元件的横截面形状是矩形或圆形。

13.一种玻璃成形设备，包含：

澄清容器，包含内部通道，所述澄清容器配置以携带熔融玻璃流通过所述内部通道；及

至少一个加固元件，附接至并且围绕所述澄清容器的至少一部分的外部周边延伸，所述至少一个加固元件设置在一对相邻的电气法兰之间并与其间隔开，所述一对相邻的电气法兰附接到所述澄清容器。

14.如权利要求13所述的玻璃成形设备，其中所述至少一个加固元件围绕所述澄清容器周向地延伸。

15.如权利要求13或权利要求14所述的玻璃成形设备，其中所述澄清容器包含铂。

16.如权利要求13-15中任一项所述的玻璃成形设备，其中所述至少一个加固元件包含铂。

17.如权利要求13-16中任一项所述的玻璃成形设备，其中所述至少一个加固元件包含中空内部。