CN1184153C - 用于熔融玻璃的抽真空除气装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于熔融玻璃的抽真空除气装置,包括一抽真空外罩,一抽真空除气容器,被罩于该抽真空外罩内,用以除气该熔融玻璃;一导入设备连通至该抽真空除气容器,以将未处理的熔融玻璃导入该抽真空除气容器内;及一排出设备,用以排出处理过的熔融玻璃。在该装置中,与该熔融玻璃直接接触的至少该抽真空除气容器,该上升管与该下降管之一的至少一部分,由具有不大于5%的多孔性耐火材料所组成。本装置可增加熔融玻璃的流动数量。

Description

用于熔融玻璃的抽真空除气装置
本发明涉及一种用于熔融玻璃的抽真空除气装置,这种装置可持续移除熔融玻璃中的气泡。
为改进成型玻璃产品的品质,已使用一种抽真空除气装置,在已于熔化炉中熔化的熔融玻璃由成型装置成型之前,去除产生在熔融玻璃内的气泡。这一传统抽真空除气装置示于图12。
示于图12的抽真空除气装置200使用于一处理过程中,其中,在一熔化箱212内的熔融玻璃G被抽真空除气且持续地供应至一后序处理容器(未示出),例如用于平板玻璃的处理容器的一浮动处理槽,及供瓶子用的操作容器。产生真空的一抽真空外罩202具有一实质上被水平罩于其内的一抽真空除气容器204,且一上升管206与一下降管208被置于该外罩202的二末端,以使垂直向下延伸。上升管206具有浸入熔化箱212上游凹坑214内的熔融玻璃G中的并连通的一底部末端。该下降管208亦具有浸入后序处理容器(未示于图)下游凹坑216内的熔融玻璃G中并连通的一底部末端。
上升管206与抽真空除气容器204连通。除气之前的熔融玻璃G自该熔化箱212向上抽入该抽真空除气容器204。下降管208与抽真空除气容器204连通。除气之后的熔融玻璃G自该抽真空除气容器204向下抽取,且被导入后序处理容器(未示于图)。在该抽真空外罩202中,例如砖的用于热绝缘的热绝缘材料210,设置在抽真空除气容器204、上升管206与下降管208周围,以包覆这些部份进行热绝缘。抽真空外罩202可由例如不锈钢金属制造。抽真空外罩被一抽真空泵(未示于图)所排空,以维持抽真空除气容器204内侧在一减压状态,例如1/20至1/3的大气压力。其结果是,在上游凹坑214内的未处理熔融玻璃G,被上升管206向上吸取,以导入该抽真空除气容器204。在熔融玻璃G于该抽真空除气容器204内除气之后,由下降管208将熔融玻璃向下抽取,且被导入该下游凹坑216。
在传统抽真空除气装置200中,可处理具有例如在1200至1400℃的温度之间的高温熔融玻璃G。为了进行这种高温处理,与熔融玻璃G直接接触的部份,例如抽真空除气容器204,上升管206与下降管208,均由一圆形外壳所组成,该圆形外壳一般由例如白金贵金属和白金-铑及白金-铂的白金合金所制造,如本发明人的日本专利号码JP-A-2221129中所揭示的。本发明人已使用白金合金制成的圆形外壳作为这些构件应用于该抽真空除气装置。
这些构件之所以由例如白金合金的贵金属制造的圆形外壳所组成,不只因为熔融玻璃G为高温,而且因为贵金属在高温熔融玻璃中的低反应性,可防止由于与熔融玻璃的反应而造成熔融玻璃具有异质性,因为没有不纯物混入该熔融玻璃G的可能性,且可确保于高温下达到某种程度的所需强度。特别是,该抽真空除气容器204之所以由贵金属制造的圆形外壳所组成,除了前述理由之外,还因为可通过在圆形外壳内流动一电流而使该圆形外壳自行加热,且在外壳内的熔融玻璃可被均匀加热,以维持熔融玻璃G的温度于某一温度。
当抽真空除气容器204由贵金属制成时,考虑到例如高温下的机械强度,圆形外壳较合适,因为例如白金的贵金属非常昂贵,故不能增加壁厚,使该圆形外壳具有一有限的直径,且因为成本与强度的关系,不能被制成大的尺寸。如此出现了一个问题,即因为由抽真空除气容器204所除气的熔融玻璃的流动数量受到限制,使得该抽真空除气容器204不能处理量大的流动。如果圆形外壳的抽真空除气容器204的长度延伸,且增加熔融玻璃的流动量以使具有较大的容积,因而增加整体除气量,但会造成该装置被伸长且成本升高的问题,即造成在抽真空除气装置内的熔融玻璃的整体除气量(流动数量)不可能较大。
因为熔融玻璃G是通过粉末原材料的溶解作用所获得的,最好考虑到溶解作用,在熔化容器212内的温度高时,考虑到抽真空除气,熔融玻璃的粘性应是低的,或该熔融玻璃G的温度为高。虽然考虑到高温强度,传统抽真空除气装置200需要使用贵金属合金制成抽真空除气容器204及类似物,但因为该合金非常昂贵,考虑到成本,很难增加该圆形外壳的壁厚。即使如果使用如白金的贵金属,在抽真空除气装置200的入口处的熔融玻璃G的温度,如前所述的,被限制于某一温度(1200-1400℃)。
在一成型机器(成型处理容器)内成型该除气之后的熔融玻璃的合适温度已被限制在某一温度,但根据将被成型的物件而使该温度有所变化,例如成型一平板玻璃或瓶子时的温度不同。当使用贵金属形成该抽真空除气容器204时,在抽真空除气装置200的入口的熔融玻璃G的温度限制在低于1400℃的温度,如此,因为流动数量(整体排气量〕不能更大且由熔融玻璃G所承载的热量并不是很大,会造成熔融玻璃G在抽真空除气装置200内的温度下降,使得熔融玻璃G在抽真空除气装置200的出口温度减少至低于所需要用以成型的温度。因而,该熔融玻璃G会需要如前所述的在抽真空除气容器204内统一加热。为了此种统一的加热,该抽真空除气容器204等需要由贵金属制成的圆形外壳所组成,导致如前所述难以增加整体除气量的问题。
为了克服这些问题,已建议使用不昂贵的例如火砖的耐火材料取代使用例如白金合金的昂贵贵金属材料,来制造抽真空除气容器20、上升管206与下降管208的路径。
已知的是,当该耐火材料使用于直接与熔融玻璃接触的耐火材料时,在初始阶段,在耐火材料的表面会产生细微气泡,此即为使用耐火材料在熔化炉内形成气泡的现象。这些气泡被区别为二种气泡,一种为组合氧气与耐火材料的碳、碳化物或氮化物而产生的二氧化碳(CO2)气体与氮(N2)气体,因为该耐火材料与熔融玻璃接触时,耐火材料表面上存在有还原状态;其他种类的气泡,系耐火材料内的孔口中的气体与熔融玻璃接触时,自耐火材料的表面上释出所产生。
一般而言,耐火材料内的孔口具有开启至耐火材料的外部表面的开启孔口(视孔),及不开启至外部表面且独立存在的关闭孔口。当抽真空除气装置200为由至少具有一种孔口的耐火材料所制成时,在开启孔口的情况中,在与熔融玻璃接触的初始阶段,包含在孔口内的气体会快速的成为气泡,且一小数量的气泡在之后才从孔口内产生。在关闭孔口的情况中,包含在孔口内的气体不会在耐火材料与熔融玻璃之间的接触初始阶段快速的成为气泡。但是,因为耐火材料的表面会因冲蚀而逐渐损坏,且在耐火材料内的关闭孔口会接触到熔融玻璃,而逐渐的由包含在孔口内的气体形成气泡。
使用耐火材料于抽真空除气装置200内的路径时,即使作业后,也有可能自该耐火材料产生的气泡在一段长时间间歇产生。
使用耐火材料于抽真空除气装置200内的路径时,熔融玻璃G的温度被建议设定在大约1200-1400℃,以防止使用白金为耐火材料的传统抽真空除气处理条件的改变,且预防通过增加熔融玻璃的温度至高温引起的加速该耐火材料的冲蚀。此一除气处理温度1200-1400℃,系相当低于仅使用精炼机的传统除气处理过程中的温度(大约1400-1500℃),在该处理过程中,气泡由精炼机产生,且气泡在熔融玻璃内上升,且最终在熔融玻璃的液体表面上遭到破坏以进行除气。在使用耐火材料于供熔融玻璃用的抽真空除气装置中的路径时,认为由于使用在路径中的耐火材料的冲蚀率相当低,使得在耐火材料内的关闭孔口很难暴露至耐火材料表面上以产生气泡。
但是,在抽真空除气装置路径中使用耐火材料造成了一问题,即因为除气处理是以比仅使用精炼机的传统精炼阶段中的除气处理温度低的温度来进行,造成熔融玻璃G的粘性高于使用精炼机的除气处理的熔融玻璃G粘性,并使在耐火材料表面上产生的气泡具有太小的上升速度,从而不易排除且有可能造成不充分除气。
如果抽真空除气容器204,上升管206与下降管208,均由比贵金属便宜许多的耐火材料造成,且如果熔融玻璃G可如同使用贵金属的情况中相同的持续抽真空除气,则不需要考虑成本而限制使用材料,或与使用例如白金的贵金属合金的情况比较,不需要因为考虑由材料使用的限制所导致的强度降低而限制该装置的尺寸。设计自由度可显著提高,不只可以将抽真空除气装置制成大的流动数量,亦可于高温下抽真空除气。
但是,如果在抽真空除气装置200内的所有组成部份均由火砖制成,会产生下列问题。因为例如上升管206或下降管208的底部末端的管状开启末端没有任何支撑,必须仅通过粘剂的粘着力来支撑该重的火砖,故很难获得强的强度。如果火砖是长圆筒形形状,成本会显著增加。于此情况下,特别很难以火砖建造上升管206或下降管208的底部末端。
即使如果上升管206与下降管208的底部末端由火砖所建造,会出现在火砖之间的接合处易于破损或劣化的问题,且火砖在邻近熔化容器212内的熔融玻璃G与空气之间的界面位置处,易于产生反应使选择性下降,因为于该位置存在高温与空气。接合处或界面处的劣化,会在高度方向将上升管206或下降管208的底部末端变形为一不均等形状,可能会导致例如破裂的损坏,且上升管206或下降管208的底部末端可能会部份破裂且掉出,导致耐用性差。如果破裂的火砖混入熔融玻璃G,导致不可能在玻璃内维持均质性组成成份的问题。
当供高温熔融玻璃用的路径,如传统抽真空除气装置中的由白金制造时,设计时必须考虑由于薄白金的磨损而形成孔,且在玻璃产品的制造暂时停止后,需要可以在短时间内整修与替换该装置中的白金。为了修补与替换该路径,必须释放该还原状态,且自该抽真空容器、上升管与下降管的内侧排出所有熔融玻璃,以将整体抽真空装置的温度降至正常温度,然后,用白金进行修补与替换。因为适合在上升管与下降管的底部末端切断该熔融玻璃,以供修补或替换该白金,该抽真空除气装置需要具有整体装置可被提升1公尺的结构,当修补上升管和下降管时,用以将上升管和下降管与其下的高温玻璃贮器分开。但是,提升具有一固体结构的整体抽真空除气装置200,需要进行危险的非常困难的作业,因为该装置很大且很重,且该装置作业时在高温下被置于还原状态。
如前所述,例如与熔融玻璃G直接接触的抽真空除气容器204、上升管206与下降管208的熔融玻璃的路径,在该传统的抽真空除气装置200中,由白金或例如白金-铑的白金合金所制造。虽然例如白金或白金合金的贵金属或其合金与其他金属比较具有良好的耐高温性与高温强度,但贵金属或其合金具有固有的限制。为将抽真空除气容器204、上升管206与下降管208制成较大,需要将容器与管的壁厚制成较厚。但是,例如白金的贵金属非常昂贵,使得制造抽真空除气容器200的成本非常高。因为较大尺寸的装置容器与管的壁需较厚,故大大增加该装置的成本。在使用贵金属合金的情况中,考虑到成本,必须限制该装置的扩大。
如此,因为可在抽真空除气容器204内除气的熔融玻璃的流动数量受到限制,不可能制造具有大的流动数量的抽真空除气装置。
如前所述,传统抽真空除气装置的制造是昂贵的,虽然具有非常高的熔融玻璃的除气效率,但不能建造提供大流动数量的装置。其结果,传统的抽真空除气装置,主要使用在供专业应用的玻璃,例如光学使用与电气使用的玻璃,其中,存在不可接受的微细气泡,且此种玻璃只能小量生产。
如前所述,较佳的是,当玻璃在熔化容器内熔融时,熔化容器内的温度是高的,且较佳的是,当执行抽真空除气处理时,熔化容器的温度亦为高的。即使如果使用例如白金的贵金属,当温度升高时,强度必然较低。抽真空除气容器增加壁厚,随之直接增加了成本。在该情况下,抽真空除气装置入口处的熔融玻璃温度限定在1200-1400℃,且已可以被上升至所需温度。
另一方面,近来,需要使用具有高除气效率的一抽真空除气装置,以处理大量生产的玻璃,例如供建筑物或车辆用的玻璃。当抽真空除气容器、上升管与下降管均由例如白金的贵金属合金制造时,考虑到成本,不可能接受使用该具有贵金属于其内的传统抽真空除气装置,来大量生产玻璃,因为例如白金的贵金属非常昂贵。
如图12所示,如果在该传统抽真空除气容器200内的抽真空除气容器204、上升管206与下降管208,均由耐火材料组成,尝试将该装置制成较大,且将整体除气量制成较大,但造成了从该耐火材料表面产生的耐火材料气泡进入熔融玻璃内的问题。
当抽真空除气装置的抽真空除气容器204、上升管206与下降管208,均由耐火材料制造时,会造成在耐火材料件之间的接合处被高温熔融玻璃恶化的情况,且因为上升管206与下降管208的底部末端均浸入上游和下游的凹坑214和216内,故在做为该熔融玻璃G的一自由表面的空气界面处,造成劣化。当抽真空除气装置由耐火材料组成,与主要由白金组成的该抽真空除气装置比较,因为耐火材料的结构较密实,且使用的耐火材料主要为电铸砖,故整体装置较重。将抽真空除气容器204、上升管206、下降管208及在抽真空外罩202内的热绝缘材料210(如示于图12中的传统抽真空除气装置200)整体提升是一非常困难与危险的工作。
当具有例如传统抽真空除气装置的小的整体除气量(流动的数量)的抽真空除气装置系单一使用而操作时,反应所需的玻璃产量而调整熔融玻璃G的流动数量时,所具有的可使用的流动数量的范围较为狭窄,造成难以迅速克服生产改变。
如果形成该抽真空除气容器204、上升管206与下降管208等的白金或白金合金破裂时,需耗时数月时间修复,造成在修补时,没有抽真空除气装置可用,而影响了生产该玻璃产品。
本发明的第一目的是排除这些问题,且提供用于熔融玻搀的一种抽真空除气装置,可以低成本制造,以例如15吨/日的流动数量之大的流动数量来除气该熔融玻璃,并与一大尺寸玻璃熔化容器及一大尺寸成型处理容器一起使用,且将该装置的尺寸制成小于该玻璃熔化容器与该成型处理容器。
本发明第二目的是排除这些问题,且提供用于熔融玻璃的一种抽真空除气装置,其中,从持续供应的熔融玻璃中移除气泡,可确保对抗于高温熔融玻璃的充份耐用性,显著减少该装置的成本,将该装置容量制成较大,增加抽真空除气处理温度。
本发明第三目的是排除这些问题,且提供用于熔融玻璃的一种抽真空除气装置,可减少该装置制造成本,改进该装置的设计自由度以建造具有大的流动数量的装置,在高温下进行抽真空除气处理,且经由以耐火材料组成的抽真空除气容器、上升管与下降管,并将之固定为一整体,以排除用于升起该装置的困难与危险的操作,该耐火材料远较例如白金的贵金属合金便宜。
本发明第四目的是排除这些问题,且提供用于熔融玻璃的一种抽真空除气装置,其可以处理大量熔融玻璃,快速克服在生产中的改变,获得具有优异均质性的熔融玻璃。
为实现第一目的,本发明人已在耐火材料上获得极大的研究成果,该耐火材料可取代例如白金合金的贵金属材料,而用在用于熔融玻璃的抽真空除气装置内。本发明人根据下列的发现来提供本发明。
本发明人已发现当抽真空除气容器由耐火材料取代例如白金合金的贵金属材料组成时,无论所使用的耐火材料的种类为何,成本比使用贵金属材料低,建造可处理大流动数量的熔融玻璃的抽真空除气装置,且在熔化炉中产生的气泡可自熔融玻璃中除气。本发明人亦发现,与熔融玻璃接触的耐火材料的表面区域相对于熔融玻璃的流动数量而成为相当的大,因为该抽真空除气容器的容积被限制于某一尺寸,以获得密实性及良好的操作性,某些种类的耐火材料易于被快速冲蚀,且不能忽视自开启孔口产生的气泡的数量。
本发明人亦发现自耐火材料的孔口产生的气泡,在高粘性的熔融玻璃内不会升起且维持在熔融玻璃内,因为该气泡太小以致不能使用精炼机来将熔融玻璃内的气泡升起并除气,与由化学反应产生的气泡比较,因为自该孔口产生的气泡的尺寸大到可以用眼看到,故该气泡会大为劣化玻璃产品的品质。
本发明人研究自与熔融玻璃直接接触的耐火材料的表面或自开启孔口产生的气泡数量,和由于耐火材料的冲蚀而与熔融玻璃接触的关闭孔口产生的气泡数量,相对于抽真空除气之后仍遗留在熔融玻璃内的气泡数量间的关系。本发明人已发现用于抽真空除气装置的耐火材料的多孔性,可被限制在某一值或不大于5%,以便长时间的将自与熔融玻璃直接接触的耐火材料表面及自该冲蚀表面所产生的气泡数量减至最少,且即使如果该气泡未被完全除气,剩余气泡数量在该玻璃产品可接受的剩余数量范围内,该耐火材料适合用于抽真空除气装置内。本发明人亦已发现这种耐火材料可用以除气大量的熔融玻璃,且该种耐火材料可被提供在一大尺寸玻璃熔化容器与一大尺寸成型处理容器内。根据这些发现,本发明人已可达到本发明的目的。
较佳的是,耐火材料具有不大于3%的多孔性。较佳的是,该耐火材料为电铸耐火材料或微细过烧耐火材料。较佳的是,该电铸耐火材料为氧化铝电铸耐火材料、氧化铝电铸耐火材料及氧化铝-氧化铬-氧化矽电铸耐火材料的至少其中之一。较佳的是,该微细过烧耐火材料为氧化铝微细过烧耐火材料,氧化铬-氧化矽微细过烧耐火材料,及氧化铝-氧化铬-氧化矽微细过烧耐火材料的至少其中之一。
较佳的是,该电铸耐火材料的至少直接接触熔融玻璃的表层被剥除。较佳的是,该电铸耐火材料的表层被至少剥除5mm,且表层被剥除的该电铸耐火材料具有不大于1%的视孔隙度。
根据本发明第一模式,提供一种用于熔融玻璃的抽真空除气装置,包括一抽真空外罩,用以在其内产生一真空;一抽真空除气容器,被罩于该抽真空外罩内;一导入设备,与该抽真空除气容器连通,以将除气之前的熔融玻璃导入抽真空除气容器内;及一排出设备,与抽真空除气容器连通,以将除气之后的熔融玻璃自该抽真空容器排出;其中,至少导入设备与排出设备之一包含一流动大数量熔融玻璃流的一路径,且至少该路径的与熔融玻璃直接接触的一部份由具有不大于5%的多孔性耐火材料所组成。
根据本发明第二模式,提供一种用于熔融玻璃的抽真空除气装置,包括一抽真空外罩,用以在其内产生一真空;一抽真空除气容器,被罩于该抽真空外罩内;一导入设备,与该抽真空除气容器连通,以将除气之前的熔融璃导入抽真空除气容器内;及一排出设备,与抽真空除气容器连通,以将除气之后的熔融玻璃自该抽真空容器排出;其中,抽真空除气容器包含用以流动大数量熔融玻璃流的一路径,及一除气空间,且至少该路径的与熔融玻璃直接接触的一部份由具有不大于5%的多孔性耐火材料所组成。
较佳的是,该抽真空除气容器的路径具有一矩形剖面。
较佳的是,每一导入设备包括一上升管与一下降管,且至少该上升管与下降管之一由具有不大于5%的多孔性耐火材料组成。亦为较佳的是,至少该上升管与下降管之一包含一具有矩形剖面的路径。亦为较佳的是,至少该上升管与下降管之一与抽真空除气容器均被罩于该抽真空外罩内。
较佳的是,在抽真空除气容器的路径内的熔融玻璃的流率不少于15吨/日。
通过提供一用以冷却该熔融玻璃的冷却设备,可将在抽真空除气容器路径内的熔融玻璃的流率,增加至不少于30吨/日。
用以实现第二目的的本发明第三模式,该导入设备包含一上升管及与上升管的底部末端连通的一延伸管,且该排出设备包含一下降管及与下降管的底部末端连通的一延伸管,其中,根据该第二相态,至少上升管与下降管与熔融玻璃直接接触的部份由具有不大于5%的多孔性耐火材料所组成,且上升管与下降管的延伸管,均由白金或白金合金形成在用于熔融玻璃的抽真空除气装置。
较佳的是,至少该延伸管之一包含具有一凸缘的一顶部末端,且通过嵌入并夹紧该凸缘于炉衬的接合处内,将延伸管固定于上升管或下降管。
为实现第三目的,本发明已获得许多研究成果,可以提供具有大容量及大流动数量的装置。对小于某一尺寸的微细气泡的容许度,在用于大量制造建筑物或车辆用的玻璃中,比供光学应用或电气应用的玻璃要求低。在建筑物或车辆用的玻璃的情况中,存在具有不大于0.3mm的较大直径的微细气泡,是可接受的。本发明人已发现多个自电铸耐火材料产生的气泡,均具有不大于0.2mm的直径,并具有大于0.2mm直径的气泡,随着时间推移,并不会自电铸耐火材料中产生,且取代贵金属合金的该种电铸耐火材料,可被使用在与熔融玻璃直接接触且供熔融玻璃应用的一路径部份中。
本发明人亦发现,如果抽真空除气容器、上升管与下降管,均由比贵金属合金更便宜的电铸耐火材料制造,且如果该熔融金属如同在贵金属合金的情况一样持续抽真空除气时,与使用例如白金的贵金属合金的情况比较,不需要考虑成本而限制材料的使用,且因为材料的有限使用造成的强度降低而限制了装置尺寸,故可显著的改进设计自由度,从而建造具有大的流动数量的抽真空除气装置,且可以在于高温下进行抽真空除气。
根据前述发现,本发明人已实现本发明目的。
根据本发明第四模式,该导入设备包含一上升管及一上游连接通路,用以连通该上升管与其内具有该熔融玻璃自由表面的一熔化容器,或其内具有该熔融玻璃自由表面的一上游开启槽造;该排出设备包含一下降管,及一下游连接通路,用以连通该下降管与其内具有熔融玻璃自由表面的一下游开启槽道,或其内具有熔融玻璃自由表面的一处理容器;该上游连接通路,上升管,抽真空除气容器,下降管与下游连接通路,形成一连续的封闭通路;与该熔融玻璃直接接触的该连续封闭通路部份,系均由具有不大于5%的多孔性耐火材料组成在根据第二模式的抽真空除气装置内。
较佳的是,抽真空外罩包括一金属外壳,该金属外壳包覆抽真空除气容器,上升管,下降管,上游与下游连接通路,且于抽真空除气容器与抽真空外罩之间的空间,及在上升管,下降管,上游与下游连接通路与抽真空外罩之间的空间,具有一多层结构剖面,并以火砖制造的热绝缘材料填入。
较佳的是,抽真空除气容器内具有1/20至1/3的大气压力,且熔融玻璃具有不大于104.5泊的粘性,并以不大于50mm/sec的流动量流动在抽责空除气容器内。
根据用以实现第四目的的一第五模式,提供一种平行配置的抽真空除气装置,包括多个抽真空除气单元,用以抽真空除气自一熔化容器所供应的熔融玻璃;及一合并单元,用以合并自该抽真空除气单元所供应的熔融玻璃,搅动并合并熔融玻璃,且将搅动后的熔融玻璃供应至一下游侧;其中,每一抽真空除气单元包含一产生真空的抽真空外罩,被罩于该抽真空外罩内的一抽真空除气容器,用以抽真空除气该熔融玻璃,一导入设备与抽真空除气容器连通,以将除气之前的熔融玻璃导入抽真空除气容器内;及一排出设备与抽真空除气容器连通,以将除气之后的熔融玻璃自抽真空除气容器排入合并单元内;其中,设置一压力均衡管以连通于抽真空除气单元之间,与熔融玻璃直接接触的导入设备,抽真空除气容器及排出设备的至少一主要部份,由具有不大于5%的多孔性耐火材料所组成。
较佳的是,导入设备包括一上升管,用以升起除气之前的熔融玻璃,以将熔融玻璃导入抽真空除气容器内,且该排出设备包括一下降管,用以自抽真空除气容器向下退出排气之后的熔融玻璃,以将熔融玻璃导出至合并单元内。
较佳的是,合并单元包含多个贮器,每一贮器均与每一导入设备连通,一合并容器经由喉部而与贮器连通,且一揽动容器与合并单元的下游侧连通。
较佳的是,压力均衡管具有一旋塞,可用以切断抽真空除气容器之间的连通。
较佳的是,该熔融玻璃为纯硷石灰玻璃。
较佳的是,在第一至第五模式中的耐火材料的多孔性不大于3%。
较佳的是,该耐火材料为电铸耐火材料或微细过烧耐火材料。较佳的是,该电铸耐火材料为氧化铝电铸耐火材料、氧化锆电铸耐火材料、及氧化铝-氧化铬-氧化矽电铸耐火材料的其中之一。较佳的是,该细微过烧耐火材料为氧化铝微细过烧耐火材料,氧化锆-氧化矽微细过烧耐火材料、及氧化铝-氧化锆-氧化矽细微过烧耐火材料的其中之一。
较佳的是,该电铸耐火材料与熔融玻璃直接接触的至少一表层系被剥除的。
较佳的是,该电铸耐火材的表层至少被剥除5mm,且被至少剥除5mm的表层的电铸耐火材料,具有不大于1%的视孔隙度。
参照所附附图,通过下述的详细说明,将会对本发明有较清楚的了解,且可对本发明的目的与许多优点更了解,其中:
图1是一示意性垂直剖面图,它示出本发明一实施例的用于熔融玻璃的抽真空除气装置;
图2是一图表,用以解释耐火材料的视孔隙度与由熔融玻璃引起的耐火材料的冲蚀速率之间的关系;
图3是沿图1的线II-II截取的一剖面图;
图4是一示意图,用以解释本发明抽真空除气装置与一传统抽真空除气装置之间在垂直剖面形状与流率上的关系;
图5是一示意性垂直剖面图,它示出本发明另一实施例的抽真空除气装置;
图6是一示意性垂直剖面图,它示出在图5装置内的一上升管与一延伸管之间的连结部份;
图7是一示意性垂直剖面图,它示出本发明另一实施例的用于熔融玻璃的抽真空除气装置;
图8是一示意性垂直剖面图,它示出本发明另一实施例的用于熔融玻璃的抽真空除气装置;
图9是一示意性平面图,它示出本发明一实施例的抽真空除气装置的平行配置;
图10是沿图9的线X-X截取的示意性剖面图,它示出了图9装置内的一第一抽真空除气单元与一合并单元;
图11是一局部的水平剖面图,它示出了一实施例的合并单元;及
图12是一示意性垂直剖面图,它示出了一传统抽真空除气装置。
现在,参照示于附图中的适当的实施例,详细说明本发明的用于熔融玻璃的抽真空除气装置。
首先,参照所附图形,解释本发明第二模式的用于熔融玻璃的抽真空除气装置。
图1是一示意性垂直剖面图,它示出了根据第二相态的一实施例的用于熔融玻璃的抽真空除气装置。图3是沿着图1装置内的一抽真空除气容器。
第二相态的用于熔融玻璃的抽真空除气装置10使用在一处理过程中,其中,在熔化容器24内的熔融玻璃G被抽真空除气,且抽真空除气后的熔融玻璃持续供应至一后序处理容器(未示于图中),例如做为供平板玻璃用的成型处理容器的浮动处理槽,及用于瓶子的一成型操作容器。如图所示,该装置包含一抽真空外罩12,该外罩12形成为矩形拱型形状或一倒U字母形状,且由不锈钢制成,一抽真空除气容器14被水平的罩于抽真空外罩12内,及被垂直安排在抽真空外罩12内的一上升管16与一下降管18,其各顶部末端安装至抽真空容器14的右与左侧末端。对于所示的抽真空除气装置10,在抽真空除气容器14与抽真空外罩12之间的空间,及在上升和下降管16和18与抽真空外罩12之间的空间,均以热绝缘材料20填入,以热绝缘方式覆盖每一抽真空除气容器与该上升及下降管16和18的周边。于所示的抽真空除气装置10,抽真空外罩12内的下降管18的一顶部部份设有环绕周边且做为冷却设备22的一冷却管22a。
在所示范例中,上升管16具有被罩于抽真空外罩12的支架12a内的一顶部部份。上升管16具有自抽真空外罩12的支架12a伸出的一底部部份,且置入一上游凹坑26的开启末端内,从而浸入上游凹坑26内的熔融玻璃G中。上游凹坑26与熔化容器24连通的。另一方面,下降管18具有被罩于抽真空外罩12的支架126内的一顶部部份。下降管18具有自抽真空外罩12的支架126延伸的一底部部份,且置入一下游凹坑28的开启末端内,以便被浸入下游凹坑28内的熔融玻璃G中。下游凹坑28与一未示于图中的后序处理容器为连通的。
在所示范例中,抽真空外罩12由不锈钢制造,具有包含二支架12a与12b的矩形拱型形状。抽真空外罩着该抽真空容器14、上升管16与下降管18,并用作为一压力容器,以维持特别是该抽真空除气容器14的内侧于某种减压条件下(后详述)。抽真空外罩的顶部右侧部份(参照图1)设有一吸气口12c,以减压外罩的内侧。抽真空外罩12的吸气口12c连接至例如一抽真空泵(未示出)。只要抽真空外罩12的形状与材料不会防碍该抽真空外罩执行适当的功能,对形状与材料均无限制。抽真空外罩12较佳的由金属制成,特别是不锈钢或耐热钢。
抽真空容器14的底部左侧部份(参照图1)与上升管16的顶部末端连通,底部右侧部份(参照图1)与下降管18的顶部末端连通,在顶部左侧部份与顶部右侧部份(参照图1)处,设有吸气口14a与14b,以维持抽真空除气容器14内侧处于某种减压状态(设定的减压条件)。在抽真空除气容器14内,自上升管16引入的熔融玻璃G朝向图1的右侧方向流动,且被导出该抽真空除气容器14,该容器14内包含有一顶部空间14s,以破坏在熔融玻璃G中升起的气泡。在抽真空除气容器14中,设有遮断片30a与30b,遮断件的一部份浸入熔融玻璃G内,剩余部份则伸出进入顶部空间14s内,用以阻挡熔融玻璃G内上升的气泡,以增强破坏气泡的能力,且减少或避免该气泡在下流方向流出。
抽真空除气容器14内侧的减压状态,例如根据熔融玻璃G的粘性(温度)条件,定为1/20-1/3大气压力。熔化容器24内的熔融玻璃G与在抽真空除气容器14内的熔融玻璃G之间的水平差H,根据设定的减压状态来设定该一水平差H,因此,熔融玻璃G具有类似于滚水产生的上升气泡造成的表面胀大的表层,且该上升气泡造成的表层,可被防止接触到抽真空除气容器的顶部内部表面或一侦测窗,以防止玻璃材料的表层粘于这些部份,该粘着的玻璃材料会混入后序的熔融玻璃G内,而出现有缺点的产品。当抽真空除气容器14内的压力定于1/20至1/3大气压力时,在熔化容器24与抽真空除气容器14内的熔融玻璃G的水平差H,需要大约为2.5至3.5公尺。
如图3所示,抽真空除气容器14内形成一路径,该路径具有某一尺寸的一剖面形状,较佳为矩形剖面形状。抽真空容器由耐火材料34组成,形成某一长度的外壳,较佳为一矩形外壳,较佳的为微细耐火材料,具有高的体密度(bulkdensity)及不高于5%的多孔性(Dorosity),较佳的不高于3%。于本发明中,抽真空容器14内的路径40的剖面形状是不受矩限制的。该剖面形状可采用任何形状,如示于图3的矩形形状,圆形形状,梯形形状及多角形状。较佳的是,采用如示于图3中的矩形形状。在下面的说明中,将采用矩形剖面形状为一典型的范例。
该多孔性为被包含在耐火材料内的孔口的体积与该耐火材料的总体积的比率,且由(1-体密比重/真空比重)×100%所代表。耐火材料内具有较大的孔口体积,则具有较高的多孔性,耐火材料内具有较小的孔口体积,则具有较低的多孔性。孔口包含开启孔口与关闭孔口,且均具有不大于10mm尺寸的空出空间。具有例如在电铸耐火材料中的空隙大于10mm尺寸的空出空间不包含于前述的孔口。该空隙为在铸造电铸耐火材料时由体积收缩产生的空出空间。
根据本发明的第一模式的抽真空除气装置,与根据第二模式的装置的基本不同之处在于抽真空除气容器14内的路径40与熔融玻璃直接接触的一部份由铝合金制成,且至少上升管与下降管之一的与熔融玻璃直接接触的部份由具有不大于5%的多孔性耐火材料组成。
现在,适合使用在与熔融玻璃直接接触的熔融玻璃路径的一部份的耐火材料,将在下面说明。
用于本发明的耐火材料为具有不大于5%的多孔性耐火材料。为何使用具有不大于5%的多孔性耐火材料的理由是,由耐火材料内的孔口气体产生的熔融玻璃内的气泡数量,即使该耐火材料使用在例如与熔融玻璃直接接触的抽真空除气容器的路径部份时,气泡数量仍可维持在一可接受范围内,并具有优异的耐冲蚀性,使该路径或该抽真空除气装置的使用寿命均可达到要求。
接下来说明,为何根据本发明所使用的耐火材料的多孔性限制在不大于5%的理由。
在混合于熔融玻璃内的气泡中,如前所述,气泡产生孔口包含了产生气泡的开启孔口与关闭孔口。在抽真空除气处理的初始阶段,开启孔口的多数气泡于此阶段产生,持续进行抽真空除气作业之后,气泡的产生会逐渐减少。另一方面,在抽真空除气处理进行时,关闭孔口产生的气泡会逐渐增加。如前所述,除非来自关闭孔口产生的气泡,在熔融玻璃内除气,否则一定会产生问题,因为关闭孔口产生的气泡的直径大于由化学反应产生的气泡。
在使用一般精炼机的除气精炼处理的情况中,因为熔融玻璃在高温下具有一低粘性的可轻易移除且除气的气泡,且因为在低温时的冲蚀非常小,因此,气泡本身的数量应该不是问题。为这些原因,在抽真空除气处理中的气泡的数量亦不是问题,因为其中将处理的熔融玻璃的温度是低的。
但是,如前所述,于处理程序中产生且自关闭孔口产生的气泡的问题,在抽真空除气处理中不可忽略,因为在抽真空除气容器体积减少的需要,耐火材料的负载是10倍于一般除气精炼处理。
当耐火材料被使用在抽真空除气容器14的路径中时,容器内的熔融玻璃G中的气泡经由减压而除气,与熔融玻璃G直接接触的耐火材料暴露在减压中,包含在耐火材料孔内的气体被吸入抽真空除气容器14内,且气体自耐火材料中释放进入熔融玻璃,在熔融玻璃G内产生大约为0.1至0.2mm尺寸的微细气泡。由于减压而自耐火材料中的孔口释放的在熔融玻璃G内产生的气泡,包含自高粘性熔融玻璃内上升的气泡,及被维持在熔融玻璃G内而未自抽真空容器中吸出的气泡。
在抽真空除气之前于熔融玻璃G内产生的气泡包含由用作熔化玻璃的原料的结晶碳酸钠及用作精炼剂的硝酸钠与硫酸钠中所产生的二氧化碳(CO2)气体、二氧化硫(SO2)气体,及氮(N2)气体。由这些气体产生的多数气泡,可经由抽真空除气处理移除。剩余在熔融玻璃G内的气泡,主要由抽真空除气容器的耐火材料产生的气泡占有绝大多数。因此,必须抑制由耐火材料内的孔所产生的气泡。
在熔融玻璃通过该耐火材料时,耐火材料被冲蚀。在冲蚀发展时,多数关闭孔口被加速的暴露而产生气泡。由此观点,耐火材料的抗冲蚀性与由该熔融玻璃产生的冲蚀速率,会成为一个问题。已发现该抗冲蚀性(冲蚀速率)也与本发明所使用的耐火材料的多孔性相关。
图2示出氧化铝-氧化铬-氧化矽的电铸耐火材料的视孔隙度与由熔融玻璃引起的耐火材料的冲蚀速率之间的关系。该视孔隙度为在耐火材料中的开启孔口的多孔性。该冲蚀速率的测量,为耐火材料在已流过该熔融玻璃某段时间之后所发现的冲蚀数量。所使用的氧化铝-氧化铬-氧化矽的电铸耐火材料的组成成份是40%氧化锆(ZrO2),11.5%氧化矽(SiO2),47%氧化铝(Al2O3),1.1%氢氧化钠(Na2OH2)及0.4%的平衡剂。使用的玻璃为纯硷石灰(soda,lime)矽玻璃,且冲蚀温度为1300℃。
如图2所示,耐火材料的视孔隙度与冲蚀速率具有线性关系,其大约可以一线性方程式代表。
抽真空除气容器与熔融玻璃的接触区域为50m2,熔融玻璃流(除气产量)为100吨/天,图2中所示的关系显示出在0.5%视孔隙度(1.5%多孔性〕时的冲蚀速率为0.1mm/天,且于1%视孔隙度(2.5%多孔性)时的冲蚀速率为0.2mm/天。通过根据图2所显示的关系的插补法(extrapolation),可发现在3%视孔隙度(5%多孔性)时的冲蚀速率为0.6mm/天,且于5%视孔隙度时的冲蚀速率为1.0mm/天。
由0.5%视孔隙度(1.5%多孔性)时的0.1mm/天的冲蚀速率,计算一多孔数量,可形成75cm3/天(=0.01cm/天×50×104cm2×0.015)。将该多孔数量转换为具有0.5mm的直径的气泡的数量,可形成1.1×106气泡/天(=75cm3/天/((4/3)×3.14×0.0253cm3)。1公斤玻璃的气泡数量大约为11(=1.1×106气泡/天/105公斤/天)。
视孔隙度为1%,3%,及5%下的计算结果,与0.5%视孔隙度的计算结果一起示于表1中。
                                     表1
    视孔隙度(%)     多孔性(%)     冲蚀速率(mm/天)     气泡数量(数量/公斤)
    0.5     1.5     0.1     11
    1     2.5     0.2     38
    3     5     0.6     230
    5     8     1.0     611
表1显示出在氧化铝-氧化铬-氧化矽的电铸耐火材料中,视孔隙度为3%时,每一公斤玻璃产生230气泡。此一数字对瓶子玻璃等系可接受范围的极限。
为可使用耐火玻璃于实际应用的熔融玻璃的稳定抽真空除气处理中,至少使用在抽真空除气容器内的耐火材料,且较佳的使用在下降管,更佳的亦包含使用在上升管中的耐火材料,均具有不大于5%的多孔性,较佳的不大于3%。
如前所解释的,当在路径中使用不大于5%的多孔性的耐火材料时,可对该熔融玻璃进行充分的抽真空除气处理,且冲蚀速率的减少可以达到该抽真空除气容器所需要的寿命需求。
在供光学应用或电子应用的玻璃情况中,需要极高品质的玻璃,且所需要的可接受气泡数量为一很小的值,故所使用的耐火材料的多孔性不大于3%,且较佳的不大于0.5%,故不只抑制气泡数量于可接受范围内,且抑制耐火材料的冲蚀,以维持该抽真空除气容器14所需要的寿命。较佳的是,根据该玻璃产品的需要,选择使用具有不同多孔性的耐火材料。
在本发明中可合适使用的与熔融玻璃直接接触的熔融玻璃路径的一部份的耐火材料为不大于5%、较佳的不大于3%的耐火材料。任何种类的耐火材料均可使用,只要进入该熔融玻璃G的耐火材料的溶离物不会劣化玻璃品质,例如色泽与非均质性质等的品质,且较佳的是,对熔融玻璃的反应较小,且该耐火材料不易被熔融玻璃所冲蚀。该种耐火材料的一范例是例如电铸耐火材料的具有不大于5%多孔性的细微耐火材料,及具有不大于5%多孔性的过烧(burned)耐火材料。该电铸耐火材料较佳的具有不大于3%的多孔性,且该过烧耐火材料较佳的具有不大于3%的多孔性。
该电铸耐火材料,是在该耐火材料被电子熔融之后,铸成某种形状所制成。该过烧耐火材料,是在耐火材料成型之后,于某一温度下进行热处理,以获得例如强度的某些特性。
任何种类的电铸耐火材料在本发明中均可接受,只要其多孔性不大于5%。较佳的是,该电铸耐火材料具有高的体密度与不大于3%的多孔性,且可在抽真空除气容器14内维持真空。该种电铸耐火材料的范例有,例如氧化锆电铸耐火材料,氧化铝电铸耐火材料,氧化铝-氧化锆-氧化矽(AZS;Al2O3-ZrO2-SiO2)电铸耐火材料,特别的由Asahi玻璃公司所制造ZB-X950,MARSNITE(MB-G),ZIRCONITE(ZB)。
本发明的微细过烧耐火材料具有不大于5%的多孔性,而一般的过烧耐火材料具有大约20%的多孔性。任何种类的过烧耐火材料本发明中均可接受,只要其具有不大于5%的多孔性,较佳的具有高的体密度与不大于3%的多孔性,且可维持抽真空除气容器14内的真空。这种微细过烧耐火材料的实例如细微氧化锆-氧化矽过烧耐火材料、微细氧化铝过烧耐火材料和微细氧化铝-氧化锆-氧化矽过烧耐火材料。
因为α,β氧化铝电铸耐火材料具有不大于5%的多孔性,这种耐火材料可使用于本发明中。
当使用该电铸耐火材料于抽真空除气容器14的路径中时,较佳的是使用具有较佳的事先剥除不少于5mm外皮的耐火材料。该电铸耐火材料由于在成型阶段的铸件上牵涉到大气,故在耐火材料的表面中倾向于形成许多孔口,在耐火材料的深于5mm的内侧几乎没有孔口形成,于该深于5mm的区域内的多孔性不大于1%。
表2显示氧化铝-氧化锆-氧化矽电铸耐火材料的0-6mm深度的表层与6-20mm深度的表层的视孔隙度,该视孔隙度通过一单件耐火材料的五处位置所取得(范例位置A-E)。表2显示范例位置B与范例位置C在0-6mm深度的表层中,具有不低于1.0%的视孔隙度,且所有的范例位置A至E在6-20mm深度的表层中均具有不大于1.0%的视孔隙度。五个位置的6-20mm深度的表层,其平均多孔性为0.81%,偏差为0.07%,在0-6mm深度的表层中具有0.87%平均多孔性及0.34%的偏差。它表示了可剥除0-6mm深度的表层,以移除该表层内的多孔性的局部变化,使得表层中的多孔性几乎等于耐火材料内部分中的多孔性。
                               表2
  范例位置    在0-6mm深度的视孔隙度(%)   在6-20mm深度的视孔隙度(%)
  A    0.67   0.84
  B    1.0   0.75
  C    1.37   0.89
  D    0.84   0.85
  E    0.46   0.72
剥除耐火材料的表层,使得当熔融玻璃G直接接触该耐火材料时,可抑制在初始阶段时形成气泡,在抽真空除气装置10的初始阶段的处理中,平移地进行熔融玻璃G的除气处理。
可用已知的磨机或钻石磨机进行剥除工作。
只有在电铸耐火材料中才需要这种剥除。过烧耐火材料不像电铸耐火材料,其表层的多孔性并不大于内部部份的多孔性。
使用具有不大于5%的多孔性的耐火材料,以形成具子某种例如矩形剖面的形状及某种长度的抽真空除气容器的方法中,系均不加以限制的。例如,小件的矩形平行六面体电铸耐火材料,可以交错或以曲折结构型式的三度空间置于另一小件上,且粘剂填入耐火材料小件之间的结合处,以获得例如一矩形外壳的某种长度的外壳。例如,以例如一矩形外壳形状的电铸耐火材料短件,可以单一柱式方式堆叠,且可在短件之间的结合处填入粘剂,以获得例如矩形外壳的某种长度的外壳。
如前所述,如示于图12中的传统真空除气装置200中,与熔融玻璃G接触的部份使用例如白金合金的贵金属制成的一圆形外壳,因为它在高温下具有低的反应力,且在高温下具有充分的强度。使用贵金属限制了在该装置入口处的熔融玻璃温度不可大于某一值(例如1400℃),考虑成本与高温下的强度,该除气容器204的直径不可大于某一值,因而妨碍了熔融玻璃G的流动数量,且因此妨碍了增加熔融玻璃G内的整体除气量。传统装置中使用贵金属,限制了熔融玻璃G在装置的入口处的温度,且不能增加流动数量,并需要加热以补偿在该装置内的冷却,以维持出口处的温度恒定。此即说明所使用的金属必需可自我加热,即需要使用贵金属。
另一方面,根据本发明,至少抽真空除气容器14可由本发明的耐火材料制成,以消除采用一圆形形状的必要性,且较佳的可形成一矩形外壳,不只增加流动数量,如示于图3,亦消除了对矩形外壳尺寸的限制,因而进一步增加了流动数量。在一流量Qc,该流量Qc是由当该传统抽真空除气装置100的抽真空除气容器104由如示于图4中的具有直径D的一圆形外壳所组成时所获得,流量Q是由当本发明的抽真空除气装置10的抽真空除气容器14由如示于图4的具有宽度D与高度D的矩形(方形)形状所组成时所获得,可以指出本发明所使用的矩形外壳与传统的使用圆形外壳的比较中,在维持相同尺寸与相同压力损失下,流量Q是传统流量Qc的1.27倍,因为下述方程式已发现用以破坏气泡的顶部空间s的区域是该外壳剖面区域的一半。
    Q/Qc=(D2/2/{π(D/2)2/2}=4/π=1.27
当使用所示矩形外壳,且当在不改变高度D的情况下延伸宽度D至(1+p)D时(p>0),流动数量可轻易地增加至(1+p)2,即表示与使用圆形外壳的传统装置相比较,流量增加1.27(1+p)2。当使用一圆形外壳,且当供熔融玻璃G用的圆形剖面内的路径深度大于该直径的一半时,因为顶部空间S与其宽度显著的减少,故不可能确保足够的气泡破坏空间。当使用一矩形外壳,且当供熔融玻璃G用的矩形剖面内的路径的深度大于其高度的一半时,因为顶部空间S的宽度维持不变,故仍可根据气泡破坏数量而确保一合适的空间。使用矩形外壳,可设定一合适的深度,以进一步增加流量,即使延伸增加传统装置中的圆形外壳的尺寸以增加流量,增加尺寸与增加流量的比率,仍低于所示的使用矩形外壳的比率。
本发明的具有例如矩形剖面形状的抽真空除气容器14的长度L是不加限制的。根据深度、种类、粘性(温度)、流动数量(生产量)、及在抽真空除气容器14内的熔融玻璃G的流量,来设定长度L,因此,熔融玻璃G仅在抽真空除气容器14内停留一段需要的时间,以供在熔融玻璃G内的气泡以有效方式上升、被破坏、及移除,即供熔融玻璃可获得充分除气所需要的一段时间。
上升管16与下降管18都被使用以维持在抽真空除气容器14内的熔融玻璃G与熔化容器24内的熔融玻璃G之间的水平差H。通过减压,上升管16经该上游凹坑26,将除气前的熔融玻璃G自熔化容器24向上携至抽真空除气容器14内。下降管18经该下游凹坑28,将除气后的熔融玻璃G自抽真空除气容器14向下导出,且将熔融玻璃送至一后序处理容器(未示于图)。
虽然上升管16与下降管18可以如传统装置般的由例如白金合金的贵金属所组成,但考虑到熔融玻璃G的整体与导入(入口)温度,较佳的是,该二管(特别是上升管16)由具有不大于5%的多孔性的耐火材料所制造。例如,可使用由具有不大于5%的多孔性耐火材料制造的圆形外壳,或由具有不大于5%的多孔性耐火材料制造的矩形外壳。更好的是,该二管由与抽真空除气容器14相同的具有不大于5%的多孔性耐火材料制造的矩形外壳所组成。可适当的选择上升管16与下降管18的尺寸,这种选择可根据抽真空移气容器14内的熔融玻璃G的流动数量,或根据抽真空除气装置内的整体除气量而定。
根据本发明,抽真空除气容器14可由具有不大于5%的多孔性耐火材料制造的外壳所组成,且具有某种剖面形状,例如具有矩形剖面且由具有不大于5%的多孔性耐火材料制造的矩形外壳,以增加在抽真空除气容器14内的熔融玻璃G的流动数量,且因而增加在抽真空除气装置中的整体除气量。当除气量增加时,意味着流入上升管16的熔融玻璃G的数量增加,由熔融玻璃G带入抽真空除气装置10内的显热(sensible heat〕也必然增加。本发明可由特别是自行加热的一加热设备,排除加热该抽真除气容器14及其他部份,在传统装置中,因为流动数量的限制,必须进行加热,以维持抽真空除气装置10的出口温度于某一值。根据本发明,抽真空气装置10的熔融玻璃G的入口(导入)温度,即为该熔化容器24的出口温度,由于至少该抽真空除气容器14不需要由例如白金合金的贵金属制造,故温度可以提升。通过提升熔化容器的出口温度,可进一步增加由熔融玻璃G带入抽真空除气容器14内的显热,因而排除了加热该抽真空除气容器14及其他部份。
在本发明中,较佳的是,整体除气量即在抽真空除气容器14内的熔融玻璃G的流动数量(具有矩形剖面在其内的路径中)为15吨/日,更佳的为20吨/日,排除了于除气时加热该熔融玻璃G,且因而排除了加热设备。不具有加热设备的整体排气量限制在不少于15吨/日的原因是因为玻璃的流入数量小于该值时,不能维持具有一最小尺寸的整体抽真空除气装置内的温度于所需要的温度范围内。
如果增加整体除气量,由于熔融玻璃G载入抽真空除气装置10内的显热亦增加,在某些情况中,抽真空除气装置10的出口温度,及特别是一成型处理容器的后序处理容器的入口温度,会上升超过某一温度值。对于这种情况,必须在抽真空除气装置10的内侧或外侧冷却该熔融玻璃G,因此,作为后序处理容器的成型处理容器的入口温度,可维持在某一温度。为此原因,如果整体除气量或熔融玻璃G的流动数量不少于30吨/日,或特别是不少于35吨/日时,根据本发明的抽真空除气装置10内最好具有一冷却设备。在具有冷却设备的整体排气量限制在不少于30吨/日的原因是因为如果考虑到成本及构造上的困难,而将抽真空除气装置的尺寸制成非常小,玻璃材料的大的流入数量会使温度上升太高,从而扩大冲蚀该耐火材料,或妨碍抽真空除气装置内的温度无法降低至适于成型的温度。
在本发明中,较佳的是熔融玻璃G的粘性,即该熔融玻璃的温度足够高,以在抽真空除气容器14中除气,其结果是该冷却设备22最好设于抽真空除气容器14的出口侧边,或如所示的抽真空除气装置10中,设于下降管18的顶部部份的外部周边。在本发明中,冷却设备22可设于整体的抽真空除气容器14内,在抽真空除气容器的入口侧边上,在其他部份或一上升管16处,且该冷却设备22可设于上升管16,抽真空除气容器14及下降管18的二个或全部中。本发明的冷却设备22,可通过卷绕一冷却管22a组成,在所示范例中使用水及其它等为冷却剂。冷却管22a的位置、方向、距离及尺寸,可依需要设定。除了水以外的液体或气体,亦可使用冷却剂。
在本发明中,除了在抽真空除气装置10内提供冷却设备,冷却设备亦可设于下降管18的出口与成型处理容器(未示于图)的入口之间,例如依需要而被安排在下游凹坑28处的一搅动器(未示于图),以增进除气之后的熔融玻璃G内的均质性。于该位置提供冷却设备,可控制做为后序处理容器的成型处理容器的入口温度于某一温度值。
但是,因为该抽真空除气装置10的个别部份,特别是上升管16,抽真空除气容器14及下降管18,当开始除气处理或开始流动该熔融玻璃G时,均具有比合适温度低的较低温度,故提供用以启动作业的加热设备(未示于图),以在本发明的装置内加热而启动操作作业。因为该熔融玻璃G需要存在于上游凹坑26与下游凹坑28中,以启动操作作业,较佳的是提供一旁通管(未示于图),根据虹吸原理,将熔融玻璃G自上游凹坑26流至下游凹坑28。
当然,根据本发明的抽真空除气装置10,即使在熔融玻璃G的流动数量小于15吨/日时,亦可以应用。在此情况,较佳的是提供加热设备32以在作业中恒定加热该熔融玻璃,因为熔融玻璃G有可能在抽真空除气装置10内冷却,且抽真空除气装置的出口温度,由于熔融玻璃所承载的显热如同传统装置一般的小,故该出口温度有可能低于某设定值。
在加热设备32的实例中,如图1的虚线所示,一加热器32a绕着上升管16的顶部部份外部周边卷绕。本发明并不限定于这一范例,可使用任何已知的加热设备。虽然该加热设备32较佳的设于上升管16或抽真空除气容器14的入口侧,或于该二位置处,但本发明的加热设备并不只限定于前述位置。在不具有或具有加热设备的这种位置,一加热设备可设置在抽真空除气容器14的一部份或整体部份处,例如,在抽真空除气容器的出口侧或下降管18,或于该二位置处。当熔融玻璃G的整体除气量小于15吨/日,特别是10吨/日时,需要提供该加热设备32。
根据本发明,抽真空除气装置10的入口温度(熔融玻璃G的导入温度),即为熔化容器24的出口温度,与传统装置比较,温度可以提升,且该温度并不限定在一特定值。熔化容器24的出口温度,可根据种类(在处理温度下的粘性)或该熔融玻璃G的整体除气量,及形成抽真空除气装置10的个别部份的例如电铸耐火材料的种类或尺寸,而合适地选定该出口温度值。但是,在熔化容器24的熔融玻璃G的出口温度,要考虑在熔化容器24内加热的熔化成本、在抽真空除气装置10内的除气效率、及在该装置的内侧与外侧加热或冷却的成本,较佳的为1300至1450℃。
根据本发明的抽真空除气装置10,对将被处理的熔融玻璃G没有限制。熔融玻璃的范例为纯硷石灰玻璃及涂覆有硼矽酸盐的玻璃。因为本发明的抽真空除气装置可处理大量的熔融玻璃,较佳的是用该装置处理这种需要大量处理的纯硷石灰玻璃。
基本上,根据本发明的用于熔融玻璃的抽真空除气装置如前所述的结构,下面将说明该装置的操作。
在开始抽真空除气装置10的作业前,开启该旁通管(未示于图),将熔化容器24内的熔融玻璃G导入抽真空除气装置10内,或自上游凹坑26导入下游凹坑28,且上升管16与下降管18的底部末端均浸入熔融玻璃G中。在完成浸入作业之后,启动抽真空泵(未示于图),经由该吸气口12c而在抽真空外罩12内抽成真空,再经由该吸气口14a与14b,将抽真空容器14内抽成真空,将抽真空除气容器14内侧减压至1/20至1/3大气压力。
其结果是,在上升管16与下降管18中的熔融玻璃G上升,而被导入抽真空除气容器14内。熔融玻璃G被填入抽真空除气容器14内,以便其内具有某种深度,而在熔化容器24与抽真空除气容器14内的熔融玻璃G之间,建立某一值的水平差H。因此,提供了真空抽取的顶部空间14s。而后,封闭该旁通管,
然后,熔融玻璃G自熔化容器24经由上游凹坑26而在上升管16中升起,且被导入抽真空除气容器14内。当熔融玻璃G在抽真空除气容器14内流动时,在某一减压条件下,该熔融玻璃G被除气。特别是,在该种减压条件下的抽真空除气容器14中,熔融玻璃G中的气泡在熔融玻璃G内升起,且由遮断件30a与30b所阻挡,而由此被破坏。或该气泡向上移入顶部空间14s,而由此被破坏。因此,自熔融玻璃G中移除该气泡。
已除气的熔融玻璃G自抽真空除气容器14导出至下降管18内,且在下降管18内向下流动而被导入该下游凹坑28中,再自下游凹坑28导出至例如一成型处理容器(未示于图)的后序处理容器内。
因为使用具有不大于5%的多孔性耐火材料于抽真空除气容器14内的路径中,自抽真空除气容器14的耐火材料产生的气泡数量被限制在一可接受范围内,抑制了耐火材料的冲蚀,且使抽真空除气容器10的使用寿命可达到所需要的水准。于所示实例中,与具有圆形剖面且由贵金属制造的传统抽真空除气容器104相比,在相同尺寸与维持相同压力损失下,可增加熔融玻璃G的流动数量或整体除气量,因为至少该抽真空除气容器具有矩形剖面,且由具有不大于5%的多孔性电铸耐火材料所制造。所示范例可显著增加流动数量与整体除气量,而无须将该装置的尺寸制成过大,因为在不改变高度下只能扩展宽度。
根据本发明,在传统装置中所需要的于除气中加热该熔融玻璃G的情况可以排除,且因为可增加整体除气量,用于该种加热的加热设备便不再需要。当提供冷却设备22以冷却该熔融玻璃G,特别是在本发明的装置内冷却除气后的熔融玻璃G时,可进一步增加整体除气量,而无须将该装置的尺寸制成大于其他装置的尺寸,例如该熔化容器24与成型处理容器。
如前所述,根据本发明的第一与第二模式,取代例如白金合金的贵金属合金的具有不大于5%多孔性耐火材料,可使用在与熔融玻璃直接接触的例如抽真空除气容器、上升管及下降管的一部份中,与例如白金的贵金属比较,可以一较低成本制造抽真空除气装置。此外,可抑制自耐火材料内的孔口产生的气泡数量,使得在熔融玻璃内的气泡数量在一可接受范围中,以防止降低玻璃产品的品质。亦可抑制熔融玻璃对路径的冲蚀,而获得抽真空除气装置所需求的路径使用寿命。
根据本发明的第一与第二模式,熔融玻璃的流动数量及熔融玻璃的整体除气量均可增加,而仍维持与传统装置相同的尺寸与相同的压力损失。例如,因为只延伸抽真空除气容器的宽度而不改变抽真空除气容器的高度,在无须将该装置的尺寸制成过大的情况下,可进一步增加流动数量与整体除气量。
根据本发明的第一与第二模式,可增加整体除气量以排除在传统装置所需的在除气中加热该熔融玻璃。故不需要提供加热用的加热设备。
当提供冷却设备以冷却熔融玻璃,特别是冷却在本发明的第一与第二模式中的除气后的熔融玻璃时,可进一步增加熔融玻璃G的流动数量与整体除气量,而无须将该装置的尺寸制成大于其他装置的尺寸,例如该熔化容器与成型处理容器。
现在,参照图5与图6,将详细说明根据本发明的第三模式的用于熔融玻璃的抽真空除气装置。
图5是一示意性垂直剖面图,它示出了本发明第三模式的用于熔融玻璃的抽真空除气装置。
该模式的抽真空除气装置50使用在一处理过程中,其中,在熔化容器24内的熔融玻璃G被抽真空除气,且被持续地供应至一后序处理容器中,例如供平板玻璃用的成型处理容器的一浮动处理槽,及供瓶子(未示于图)用的一成型操作容器。如示于图5,基本上,该装置由一抽真空外罩12、一抽真空除气容器14,上升管16,一下降管18及延伸管52与54所组成。
除了在上升管16与下降管18的底部末端设有由例如白金的贵金属制造的延伸管52与54的外,该抽真空除气装置50基本上具有与示于图1的抽真空除气装置10相同的结构。相同的部份以相同参考号码表示,且省略这些部份的详细说明。为了简便说明,省略某些示于图1但未示于图5的组成部份,且这些组成部份可依需要提供。虽然下列的详细说明关于一典型实例,其中,用电铸砖56形成此一模式的抽真空除气装置50的耐火炉壁衬层(furance lining),但本发明并不局限于此一范例。任何种类的耐火材料均可接受,只要该耐火材料为本发明第一与第二模式所说明的耐火材料。
在这种模式的抽真空除气装置50中,例如抽真空除气容器14、上升管16与下降管18的主要部份,均由电铸砖56所组成。
上升管16的底部末端需要可以置入上游凹坑26的开启末端,且被浸入于上游凹坑26内的熔融玻璃G中。下降管18的底部末端亦需要可以置入下游凹坑28的开启末端,且被浸入于下游凹坑28内的熔融玻璃G中。每一管的底部末端必须置入每一凹坑的开启末端的原因是,整体的抽真空除气装置可依所维持的减压条件而垂直移动,允许在不同的减压条件下来进行作业。
但是,当置入上游凹坑26且浸入熔融玻璃G内的上升管16的底部末端,亦由电铸砖56所制成时,在砖与该砖的介面之间产生了易于劣化的问题,例如破碎,妨碍获得前述的充分的耐用性。
当置入下游凹坑28且浸入熔融玻璃G内的上升管18的底部末端,亦由电铸砖56所制造时,产生相同的问题。
在使用延伸管的这一模式中,上升管16与下降管18的底部末端具有由白金或白金合金制造的延伸管52、54,且该延伸管52、54分别置入上游凹坑26与下游凹坑28内,以浸入其内的熔融玻璃G中,如图5所示。该种安排方式可免除将电铸砖制成的上升管16与下降管18直接浸入熔融玻璃G,且显著改进了抵抗在上游凹坑26与下游凹坑28内的熔融玻璃G的耐用性,以解决前述问题。此外,可轻易的垂直移动整体抽真空除气装置。
特别是图6所示,提供由白金或白金合金制成的延伸管52而与上升管16的底部末端连通。因为在下降管18侧的延伸管54,以与上升管16侧边上的延伸管52相同方式形成,故只对上升管16侧边上的延伸管52加以说明,省略对下降管18侧边上的延伸管54的说明。
延伸管52包含一圆筒形构件52a、一设于圆筒形构件52a一末端处的固定凸缘52b、及与固定凸缘52b相距一段距离且设于圆柱形构件52a上的一密封凸缘52c,由白金或白金合金所制造。圆筒形构件52a的内径几乎与上升管16的内径相同,从而与上升管16平顺连通。
固定凸缘52b嵌入上升管16的电铸砖56、56之间,或结合于该砖之间,以将延伸管的顶端固定至该上升管16。
虽然可以其他方式来取代固定凸缘52b,而将延伸管52固定至上升管16,但较佳的是使用固定凸缘52b来固定该延伸管。除非圆筒形构件52a的顶端具有固定凸缘52b,否则在熔融玻璃G进入圆筒形构件52a的外部表面与电铸砖56之间时,会产生问题,且热绝缘砖20与热绝缘材料58均被冲蚀,会增加在邻近外罩支架12a的底部处的热传导性,因而上升该外罩的外部壁表面的温度,导致该外罩劣化。在圆筒形构件52a的顶端提供固定凸缘52b可解决此一问题。固定凸缘的提供,可防止外罩支架12a的温度升高,且防止由温度上升导致的向下畸变。其结果是可防止经由位移或松弛电铸砖56或外罩支架12a内的热绝缘砖20所导致的熔融玻璃G的泄露问题,且可防止在外罩支架12a产生过度增加的温度。
因此,可防止由局部增加温度所导致的热应力使整体装置变形的问题,亦可防止由于熔融玻璃G的泄漏增加所引起的温度加速增加的问题。
另一方面,密封凸缘52c与将在下面详述的密封构件60合作,自外侧封闭该外罩支架12a的底部末端,当延伸管52设置在上升管16的底部末端处时,用以确保抽真空外罩12的气密。密封凸缘52c可被用作一电极,使由白金或白金合金制成的延伸管52可自行加热,而维持一合适的温度。有关用以确保外罩支架12a的底部末端气密的方法,除了密封凸缘52c之外,还可使用其他方法。
如前所述,虽然较佳的以固定凸缘52b将延伸管52固定至上升管16,密封凸缘52c可具有提供抽真空密封与承载延伸管52重量的二种功能,且该固定凸缘52b只可执行一种功能,即在由砖56a所环绕的路径中,防止延伸管的外部表面自电铸砖56a的内部表面分离。在此情况,固定凸缘52b不只执行防止延伸管52在水平方向中的微小未对准的功能,亦可执行防止熔融玻璃G进入延伸管的外部表面与该砖的内部表面之间的功能。
虽然使用在延伸管52、54的白金或白金合金的成份没有限制,但较佳的是考虑到在上升温度中的卓越强度,该延伸管由包含70%至98%重量的白金与不少于2%重量的铑(Rh)的白金合金所制造。
由此构成的延伸管52具有在邻近于上升管16的底部末端处嵌入并夹紧于电铸砖之间的结合处的固定凸缘52b,且在密封凸缘52c与抽真空除气外罩12之间设有密封构件60,以确保外罩支架12a的底部末端的气密。只要密封构件60具有气密性与耐热性,对密封构件60没有任何限制。因此外罩12的内侧至多减压至1/20的大气压力便已足够,可选用一般使用在抽真空设备中且具有耐热性的抽真空密封材料。
如前所述,虽然延伸管52具有夹紧于电铸砖56之间的结合处的固定凸缘52b,该夹紧力由电铸砖56的空重所提供。如果在固定凸缘52b上堆叠的电铸砖56的数量较小,有可能因为由于熔融玻璃G的扩张与收缩而降低该夹紧力,造成该接合处开启,并由于固定凸缘52b的不充份夹紧,导致泄露该熔融玻璃G。
为克服这一问题,如图6所示,在延伸管52上方提供一强化构件62,以强化由电铸砖56施加至固定凸缘52b的夹紧力。只要强化构件62可在固定凸缘52b上方向下推挤该电铸砖56,对强化构件62的材料与结构没有限制。例如,当电铸砖56在固定凸缘52b上方堆高时,无须使用该强化构件62,便可通过该砖本身的空重紧密夹紧该固定凸缘52b。
较佳的是设置在外罩支架12a最底部位置的电铸砖56a具有面对延伸管52的内部底部隅角,且外罩支架12a的底部以周边方向切除,如图6所示,于该切口内提供一热绝缘材料。因为接近于延伸管52周边的外罩支架12a底部的一部份最容易被加热,该部份的温度有可能被过度增加,而产生变形或歪曲,使得熔融玻璃G自该接合处泄露至热绝缘砖层20内。邻近于延伸管52处提供该热绝缘材料58,可防止外罩支架12a底部温度过度的增加,以进一步改进该部份的耐用性。通过只在电铸砖56底部部份处提供热绝缘材料58,于电铸砖56a的顶部部份可确保充分的强度,以紧密夹紧固定凸缘52b。
只要热绝缘材料58具有比电铸砖56高的热绝缘性能,对热绝材料58没有任何限制。
如前所述,浸入上游凹坑26内的熔融玻璃中的上升管16底部末端,及浸入下游凹坑28内的熔融玻璃中的下降管18底部末端,可由白金或白金合金制造,以防止上升管16与下降管18的底部末端劣化或破裂,且用以确保对熔融玻璃G的充份耐用性。
较佳的是外罩支架12a设有一缓动设备64,以使由于电铸砖56或热绝缘砖20在垂直方向的热扩张与热收缩,而可扩展与收缩。当形成上升管16的电铸砖56,或环绕该电铸砖的热绝缘砖20热扩张时,该缓动设备64可吸收上升管16的热扩张。当这些砖接触时,缓动设备64接触外罩支架12a,以使跟随着这些砖收缩,防止由该收缩开启该结合处,从而防止熔融玻璃G泄漏。可防止因而导致的抽真空外罩12的破坏与减压程度的下降,以改进该装置的耐用性与安全性。
特别是缓动设备64包含一圆筒形风箱(bellow)66与一升起设备68,如图6所示。圆筒形风箱66是一构件,可挠于且密封地联结外罩支架12a的顶部部份(于后称为顶部部份13a)与底部部份(于后称为底部部份13b),该风箱66在水平方向中切割并分离。虽然对圆筒形风箱66没有任何限制,但较佳的是该圆筒形风箱66由金属制造,且特别是与抽真空外罩12相同的不锈钢所制造。
只要该升起设备68可向上推挤外罩支架12的底部部份13b,对升起设备没有任何限制,且可应用多种的机构。例如,每一升起设备68由一对联结构件70、72所组成,分别以对准排列的方式固定至顶部部份13a与底部部份13b,一杆74具有固定至底部联结构件72的一底部末端,并通过在顶部联结构件70中的一孔,连接二联结构件70、72并向上推挤该底部部份13b的一推挤构件76,如图6所示。虽然对推挤构件76没有任何限制,但较佳的推挤构件76为一线圈弹簧。此种安排方式,可向下免除该电铸砖56或热绝缘砖20的热扩张,抗拒来自每一推挤构件76的推挤力,以防止由热扩张导致该位置的歪曲或损坏,而改进该装置的安全性。当电铸砖56或热绝缘砖20收缩时,此种安排方式可使底部部份13b跟随着该收缩,以防止接合处被开启。较佳的是,该种升起设备68在多个位置设置以单一型式安排的圆筒形风箱66处。
外罩支架12a可具有由肋所强化的底部末端。
在该处理方式的一范例中,熔融玻璃G由本发明第三模式的抽真空除气装置50所除气,且已除气的熔融玻璃持续供应至于后详述的一后序处理炉内。
使用一抽真空泵(未示于图)在抽真空外罩12与抽真空容器14内抽出一真空。在该种状态,在熔化容器24内熔融的玻璃G,通过该上游凹坑26,于延伸管52与上升管16中升起,而被导入抽真空除气容器14内,并于某一减压条件下于抽真空除气容器14内除气。除气后的熔融玻璃G经由下降管18与延伸管54而导入下游凹坑28。
根据本发明第三模式,用于熔融玻璃的抽真空除气装置,以持续供应的熔融玻璃G内移除气泡,可显著降低成本,而仍可确保在一上升温度中具有充份的耐用性,因而,该装置可具有一较大容量且可升高抽真空除气温度;根据此一模式的装置,当熔融玻璃的一大的流动数量,以高效率方式抽真空除气时,是非常适合的。
现在,参照图7与图8,详细说明根据本发明的第四模式的用于熔融玻璃的抽真空除气装置。
图7是一示意性垂直剖面图,它示出了用于本发明第四模式的用于熔融玻璃的抽真空除气装置。
根据这一模式的抽真空除气装置80用在一处理过程中,其中,在熔化容器24内的熔融玻璃G被抽入抽真空除气容器14内,该熔融玻璃在一减压状态下于抽真空除气容器14内抽真空除气,已除气的熔融玻璃被持续供应至一后序处理容器86中,例如供平板玻璃用的成型处理容器的一浮动处理槽,或供瓶子用的一成型操作容器。如图7所示,基本上,该装置由一抽真空外罩12、一抽真空除气容器14、一上升管16、一下降管18、一上游连接通路82及一下游连接通路84组成。
除了在上升管16与下降管18的底部末端的结构外,示于图7的抽真空除气装置80基本上具有与示于图1的抽真空除气装置10相同的结构。相同的部份以相同号码代表,且省略这些部份的详细说明。图7中省略部份可依需要提供。虽然根据此一实施例的抽真空除气装置的详细说明针对一使用电铸砖为耐火材料的典型范例,但本发明不局限于使用电铸砖。只要耐火材料用根据本发明的第一与第二模式所说明的耐火材料,任何种类的耐火材料均可接受的。
示于图7的抽真空除气装置80与示于图1的抽真空除气装置10的不同点,在于上升管16与下降管18不具有浸入上游与下游凹坑26与28的底部末端;上升管16与下降管18的底部末端,经由上游与下游凹坑26与28,直接的连接至熔化容器24与后序处理容器86内;且经由上游连接通路82,上升管16,抽真空除气容器14,下降管18,与下游连接通路84,自熔化容器24至后序处理容器86之间组成一系列的封闭通各。抽真空外罩12整体的覆盖了抽真空除气容器14、上升管16与下降管18及通过个自的抽真空外罩12的支架12a、12b的上游与下游连接通路82与84,该外罩12为一矩形拱型形状。
特别是在抽真空除气装置80中,上升管16具有一顶部部份,向上且垂直通过抽真空除气容器14的左侧末端部份中,下降管18具有一顶部部份,向下且垂直的通过抽真空除气容器14的右侧末端部份。对应的上升管16与下降管18的底部末端,对应的连接与熔化容器24连通的上游连接通路82,及与后序处理容器连通的下游连接通路84,且其连接位置为低于在熔化容器24与后序处理容器86内的熔融玻璃的液体表面,构成一开启槽道。因此,如前解释,提供了一系列的封闭通路。
在抽真空容器14与抽真空外罩12之间,及在上升管16及下降管18与抽真空外罩12之间的空间,均填入由耐火砖(fire bricks)制造的热绝缘材料,覆盖该抽真空除气容器及上升与下降管,以供热绝缘之用。由金属制成的抽真空外罩12,由耐火砖制成的热绝缘材料20,及由电铸砖制成的抽真空除气容器14,以该种顺序自外侧提供至内侧,提供一多层剖面结构。热绝缘材料20具有空气渗透性,从而不必形成在抽真空除气容器14内抽出一真空的杆。
示于图7的抽真空除气装置80中,形成一系列封闭通路的抽真空除气容器14,上升与下降管16、18,上游与下游连接通路82、84,熔化容器24与后序处理容器86,均由电铸砖制成。
与由白金或白金合金制成的熔融玻璃通路的传统装置比较,本发明通过使用由电铸砖组成与熔融玻璃G直接接触的熔融玻璃路径的一部份,使得可显著减少该抽真空除气装置80的成本,该路径形成在熔化容器24与后序处理容器86之间的一系列通路,且熔融玻璃在其内具有一自由表面。因为可以将抽真空容器14设计为具有任何形状与任何壁厚,抽真空除气装置80不只可被构成具有大容量,亦可于高温下进行抽真空除气处理。与一般的耐火砖比较,电铸砖在高温下具有卓越的耐用性,且可以减少气泡的产生与组成成份的溶离。特别是,几乎没有组成成份溶离进入熔融玻璃内,且当制造供建筑物或车辆用的窗玻璃,或制造瓶玻璃时,该种组成成份的溶离可被忽略。
在以大量生产建筑物或车辆用的类似玻璃的情况中,存在不大于某一种尺寸直径的细微气泡,是可接受的。例如,在建筑物用的玻璃,不大于0.3mm直径的气泡可接受。由电铸砖产生的气泡,几乎全部气泡均不大于0.1mm,且因为大于0.2mm的气泡必须经过一段时间之后才会产生,故可接受。
根据本发明人以示于图7的抽真空除气装置80进行的实验,已证实在抽真空除气容器14内,于前述的减压条件下产生的气泡的分布,包含许多不大于0.20mm直径的气泡,且仅有少数气泡大于0.2mm,且当建筑物或车辆使用的纯硷石灰组成成份在1285℃制造时,自开始测试起,有七天停止产生大于0.2mm直径的气泡,而不大于0.2mm直径的气泡持续产生。
虽然示于图7中的抽真空除气装置80的所有与熔融玻璃G接触部份均由电铸砖制成,该装置80不合适用于生产供电子用途或光学用途的玻璃,其中,只要存在有大于0.02mm直径的气泡便会产生问题,该装置80可应用在生产建筑物或车辆用的玻璃,其中,存在有小于0.3mm直径的气泡均可接受。在生产建筑物或车辆用的玻璃时,存在有大量的不大于可接受极限的直径的微细气泡,并不会造成任何问题。
上游与下游连接通路82与84,熔化容器24与后序处理容器86,均可使用电铸砖,以类似于制造抽真空除气容器14、上升管16与下降管18的方法进行构造。
使用在本发明的电铸砖具有不大于5%的多孔性,且在该砖的铸造表面的多孔性非常小,较佳的几乎为零,虽然封闭孔口在砖内。虽然较佳的使用大尺寸电铸砖,以将抽真空除气容器14、上升管16与下降管18制成较大,但在准备大尺寸的电铸砖时具有一些限制,且难以生产例如具有大于1m侧边的电铸砖。为此,本发明需要堆叠多个电铸砖,且必然在电铸砖之间形成接合处。虽然可以粘剂填入该接合处,单独使用电铸砖不能维持真空,根据空气或粘剂的条件(劣化状态),该接合处具有比电铸砖低的细密度,因而允许熔融玻璃G由此通过。
根据本发明,具有耐热性的钢板(例如不锈钢板)制造的抽真空外罩12覆盖一部份的与熔化容器24连通的上游连接通路82、上升管16、抽真空除气容器14、下降管18及一部份的与后序处理容器86连通的下游连接通路84,以使如前所述减压该抽真空外罩12全体内侧。
根据本发明,与白金不同的是,防火砖可初始制成较厚,从而不必经常整修破损路径,这与只使用极小数量的昂贵白金是不同的。其结果是,在设计该装置时仅需极少考虑到如何中断玻璃生产,以供熔融玻璃用的路径进行整修,且不需要升起整体的装置以整修该路径。因而,可以一固定方式构成该抽真空除气装置与熔融玻用的路径。因为不需要将上升管16与下降管18的底部末端浸入熔融玻璃G内,该熔融玻璃G具有如示于图12的传统抽真空除气装置200的存有空气的一自由表面,可防止在空气与熔融玻璃G之间一介面部份的上升管16与下降管18的外部表面劣化,且特别是,可防上接合处(粘剂)的劣化。
根据本发明的结构,包含抽真空除气容器14、上升管16与下降管18的整体抽真空外罩12,可以稳定的方式安装,且不需要如示于图12的传统抽真空除气装置200中的升起,使得开始作业和中断或停止作业较简单。
抽真空外罩12具有开口供上游连接通路82与下游重接通路84通过。抽真空外罩12的开口可以一限制结构提供,因此,开口直径需尽量接近连接通路82与84的直径,以使在开口与连接通路的外部周边形成气密连结。由此观点,较佳的是,抽真空外罩12的接近于开口的一部份由耐热钢铁制造。但是,如果开口直径太接近连接通路的直径,该钢铁材料(钢板)可能会被由电铸砖传送的热所熔融。在此情况,在该钢铁材料(钢板)的至少一部份,可进行水冷却作业。
可通过耐火砖制造的热绝缘材料20的压力损失,将进入抽真空外罩12的开口与上游及下游连接通路之间的空气减至最少,该热绝缘材料20填入抽真空外罩12与抽真空容器14之间,且于该抽真空容器内,维持例如1/20-1/3大气压力或-400至-600mmHG的某种压力。
虽然连接至下降管18底部末端的下游连接通路84,在示于图7的范例中,直接与后序处理容器86连通,只要下游连接通路与下游开启槽道连通,且其内的熔融玻璃G具有一自由表面,则本发明并不局限于此一范例。例如,如图8所示,下游连接通路可与一搅动容器92连通。揽动容器92亦由电铸砖组成,其内有一搅动器94,在搅动容器内的熔融玻璃G具有一自由表面。图8中,参考号码96代表一排出调节器(风口),用以调节由搅动器94所搅动的熔融玻璃G流出的开口尺寸,并流入作为一成型容器的后序处理容器内,该调节器的功能是控制熔融玻璃的排出。
虽然未示于图中,连接至上升管16底部末端的上游连接通路82,不能如示于图7的直接连接至熔化容器24。上游连接通路亦可与由电铸砖制造的一上游槽道连通,与例如由电铸砖制造的熔化容器相同,熔融玻璃G具有一自由表面。
现在,将说明根据本发明第三模式的用于熔融玻璃的抽真空除气装置正常作业。
根据示于图7的本发明的用于熔融玻璃的抽真空除气装置80中,一抽真空泵(未示于图)在抽真空除气容器14内抽出真空,以维持该抽真空除气容器内侧于某一压力,例如将抽真空除气容器内侧减压至1/20至1/3大气压力。在真空外罩12内的大气压力,与形成为一开启槽道的后序处理容器86或熔化容器24内的液体表面上的大气压力之间的差,使得熔融玻璃G经由上升管16或下降管18及上游连接通路82或下游连接通路84,而被向上吸入抽真空除气容器14内。上游与下游连接通路的位置低于在熔化容器24或后序处理容器86内的液晶表面位置。因此,提供该一系列封闭通路一种虹吸作用,且因为在熔化容器24及后序处理容器86与在抽真空除气容器14内的熔融玻璃G的液体表面之间,存在有高度差,使得该熔融玻璃流出且进入后序处理容器86内。
此时,在熔化容器24或后序处理容器86内的熔融玻璃G的液体表面,与在抽真空除气容器14内被吸入的熔融玻璃G的液体表面之间,其高度差大约为2.5m至大约3.5m,根据在抽真空除气容器14内的减压压力,该高度差会有所变化。熔融玻璃G在抽真空除气容器14内的流动量,由熔融玻璃G的粘性(温度)及在抽真空除气容器14与在熔化容器24或后序处理容器86中的熔融玻璃G液体表面之间的高度差所决定。较佳的是,熔融玻璃G的流动量不大于50mm/sec,因为大于50mm/sec的流动量会加速冲蚀形成路径的电铸砖。
被吸入抽真空除气容器14内的熔融玻璃G,内部气泡升起至液体表面,且因为抽真空除气容器14内侧被减压至1/20至1/3大气压力,而破坏该气泡。该抽真空除气装置80以此方式移除在熔融玻璃G内所包含的气泡。
因为熔融玻璃G的粘性在高温下会变得较低,故于较高温度下可较易于移除熔融玻璃G内所包含的气泡。当熔融玻璃G于较高温度下,提升了熔融玻璃G的活动性,增加了熔融玻璃G的流动数量,且该熔融玻璃G在通过抽真空除气容器14时除气。由此观点,较佳的是,该熔融玻璃G的粘性不大于104.5泊(poise)。
较佳的是,由抽真空除气容器14、上升管16、下降管18、及上游与下游连接通路82、84组成的一系列封闭通路(供熔融玻璃G用的路径)的内部表面均事先加热至与熔融玻璃G实质上相同的温度,以开始该抽真空除气装置80的作业。如果该加热不充分,有可能当熔融玻璃G被向上吸时,熔融玻璃被冷却而硬化,从而不可能进行后序作业。
在充分加热事先完成之后,熔融玻璃G自熔化容器24流入上游连接通路82内,且一旁通管通路开启,熔融玻璃G亦自上游连接通路82流入下游连接通路84,便熔融玻璃G填入上游与下游连接通路82、84内。然后,减压该抽真空外罩12内侧,以自上游连接通路82与下游连接通路84通过上升管16与下降管18而将熔融玻璃G吸入抽真空除气容器14内。自上升管16吸入的熔融玻璃G,与自下降管18吸入的熔融玻璃G,于抽真空除气容器14内结合。在抽真空除气容器14被减压至某一压力,使抽真空除气容器14内的熔融玻璃G升至某一高度后,该旁通管通路关闭,且该抽真空除气装置80可进行正常作业。
根据本发明第四模式,抽真空除气容器、上升管及下降管可由具有不大于5%多孔性的耐火材料组成,例如使用比例如白金合金的贵金属合金便宜许多的电铸砖,且该装置可与使用贵金属合金的情况相同地持续抽真空除气该熔融玻璃。与使用例如白金合金的贵金属合金的情况比较,本装置制造成本较低。不须要由于成本而局限所使用的材料,而且因为考虑使用材料受到限制会降低强度而限制了该装置尺寸。显著改进设计自由度,不只可建造大的流动数量的抽真空除气装置,且可在高温下进行抽真空除气处理。
因为抽真空除气装置不需要可升起,且整体装置可以稳定方式安装,升起该装置的作业是困难的,且伴随危险牲,故本装置可排除这种危险性而提供一更安全的抽真空除气装置。
现在,参照图9至图11,说明根据本发明的第五模式的做为该抽真空除气装置的一种抽真空除气装置的平行配置方式。
图9是一示意性顶部平面图,显示根据此一模式的抽真空除气装置的平行配置范例。
平行配置的抽真空除气装置100(以后仅称为抽真空除气装置)用在一处理过程中,其中,在熔化容器24内的熔融玻璃G抽真除气,且被持续地供应至一后序处理容器(未示于图)例如供平板玻璃用的成型处理容器的一浮动处理槽,及供瓶子用的一成型操作容器。如图9所示,抽真空除气装置由第一抽真空除气装置102、第二抽真空除气装置104、一压力均衡管142与一合并单元150组成。
因为第一抽真空除气装置102与第二抽真空除气装置104具有相同结构,将主要说明第一抽真空除气装置102,将省略第二抽真空除气装置104的说明。
图10中沿图9的线X-X截取的示意性剖面图,示出了第一抽空除气装置102与抽真空除气装置100的该合并单元150。
第一抽真空除气装置102包含一抽真空外罩12,一抽真空除气容器14,一上升管16与一下降管18。因为示于图10的第一抽真空除气装置102的主要部份结构基本上与示于图1的抽真空除气装置10的主要部份相同,相同部份以相同参考号码代表,且省略这些部份的详细说明。
虽然上升管16与下降管18被安排在抽真空外罩12的支架中,该下降管18与第二抽真空除气装置104的下降管19,倾斜或一部份弯曲与于后说明的合并单元150连通。
在本发明抽真空除气装置100内,对抽真空除气容器14,上升管16与下降管18的材料上没有限制。材料的范例为贵金属或贵金属合金,例如白金及白金-铑合金与白金-钯合金,及电铸耐火材料与微细过烧耐火材料。在该材料种类中,最好使用具有不大于5%的多孔性耐火材料。当与熔融玻璃G直接接触的该抽真空除气装置100的主要部份均由这种耐火材料组成时,与传统使用贵金属合金的装置比较,具有显著降低制造成本的优点。该抽真空除气装置可做成具有任何形状与任何厚度,以使抽真空除气装置100具有大的容量,且可于高温下进行抽真空除气处理。
上升管16的浸入上游凹坑24内的熔融玻璃G的底部部份,与下降管的浸入炉衬(于后详述)的界限壁152内的熔融玻璃G的底部部份,因为存在有熔融玻璃G与空气的界面,故具有高度反应。除了具有不大于5%多孔性的微细过烧耐火砖之外,一般过烧耐火砖均不够耐用。即使如果使用具有不大于5%多孔性的耐火材料,界面部份或接合处的劣化也会发生。较佳的是,上升管16与下降管18底部部份均由白金或白金合金制造。
因为本发明的抽真空除气装置100,包含平行配置的第一抽真空除气单元102与第二抽真空除气单元104,通过第二抽真空除气单元102、104的熔融玻璃可结合于合并单元150内,以抽真空除气大量的熔融玻璃,且可快速克服生产的改变,例如,只操作一单元或操作二单元。
但是,如果组合在平行配置中的二抽真空除气单元没有变更,有可能使得在抽真空除气单元102中获得的熔融玻璃G的成份,与在抽真空除气单元104中所获得的成份有些微的不同。例如,技术上很难在二抽真空除气单元102、104的抽真空除气容器14、15内提供完全相同的减压,二抽真空除气容器14、15在与熔融玻璃G接触的气态上具有不同的压力,且二抽真空除气容器内的通过二抽真空除气单元的熔融玻璃G,在气体成份(例如,在纯硷石灰玻璃情况中的SO2与CO2等)的气态中具有不同的浓度(部分压力)。通过每一单元的熔融玻璃,接触不同的气态成份的组合。因为产生了熔融玻璃组成成份的该种差异,而包含了些微不同的气体成份,合并时会导致气泡产生。在挥发成份上亦可能不同,例如在原始组成成份中的Na2O。通过合并具有不同组成成份的熔融玻璃所获得的该熔融玻璃,在组成成份上会产生不规则性,出现不能获得充分均质牲的问题,而降低了玻璃产品的光学特性。
根据本发明,提供连通在第一抽真空除气单元102与第二抽真空除气单元104之间的压力均衡管142,以获得具有优异均质牲的熔融玻璃G,且仍可以大量的抽真空除气该熔融玻璃G。
特别是如图9所示,压力均衡管142设置在第一抽真空除气单元102的抽真空外罩12与第二抽真空除气单元104的抽真空外罩13之间,以连通该二外罩。
压力均街管142可使该二抽真空移除容器14、15内的气态维持相同压力。例如,如图10所示,连通在二抽真空除气单元102、104之间的压力均衡管142,其二末端连接至抽真空外罩12、13。对于该压力均衡管142应连接至何位置上,并无任何限制。只要该压力均衡管142可连通至少二抽真空外罩12、13便已足够。虽然对压力均衡管142的形状与材料上没有任何限制,但较佳的由不锈钢制造。
因为连通在二抽真空除气单元102、104之间,均衡了在二抽真空除气容器14、15内的气态压力,包含在气体相态内的玻璃挥发成份(例如,Na2O等)的气体成份(例如,在纯硷石灰玻璃中的SO2,CO2等)与部份压力(浓度),在二抽真空除气容器内可均衡。因此,已通过二抽真空除气单元102、104的熔融玻璃G具有相同的组成成份背景,以均衡由二抽真空除气单元102、104所抽真空除气的熔融玻璃G的成份,使合并的熔融玻璃G具有最少量的气泡,将组成成份的不规则性减至最低,且具有优异均质性。
较佳的是,压力均衡管142具有用以关闭该压力均衡管142且安装在其内的一旋塞144,以便可切断在二抽真空除气容器14、15之间的连通。如果由于维修等而使该抽真空除气单元102或104无法运作,可由旋塞144关闭该压力均衡管142,而持续的操作另一抽真空除气单元102或104,将玻璃产品的生产障碍减至最小。特别是,此种方式相当有用,因为整修形成抽真空除气容器14、上升管16或下降管18的白金或白金合金,经常需耗费数月的时间。
已由抽真空除气单元102、104真空除气的熔融玻璃G,通过各下降管18、19而抵达合并单元150。
合并单元150合并且搅动由二抽真空除气单元102、104所供应的熔融玻璃G,且将该熔融玻璃G供应至下一步骤的入口,例如一流出槽(spout)。
图10与图11示出合并单元150的一范例。
示于这些图形中的合并单元150,包含界限壁152,当于顶部观看时具有一矩形或椭圆形状,喉壁154、154,及一搅动设备156。界限壁152具有贮器164、164,且一合并容器166形成于界限壁152内。
界限壁152是一外罩,自二下降管18、19供应的熔融玻璃G于此结合成为一单一流。二下降管18、19的底部末端,间隔某一距离嵌入界限壁152的顶部表面,且界限壁152的一侧边形成一出口152a,以将结合的熔融玻璃G排出界限壁152。只要下降管18、19均连接至该下游搅动设备156,本发明并不局限于该种配置。
喉壁154、154均为一板,用以防止搅动设备156所导致的漩涡运行至下降管18、19的底部末端,以避免冲蚀下降管18、19的底部末端,且喉壁154、154形成喉部,用以将来自下降管18、19的熔融玻璃G仅以一下游方向排出。该二板相对应于该下降管18、19而设置在界限壁152中。通过设置喉壁154、154以分离该二下降管18、19的下游侧,在界限壁152中的每一喉壁154、154的上游侧,形成贮器164、164,且在界限壁152内二喉壁154、154之间的下游侧,形成合并容器166。换言的,具有这种配置的合并单元150熔融玻璃G供应至且贮存在二贮器164、164内,经由在喉壁中的喉部154a、154a而结合在合并容器166内,且经由一排出孔152a,将合并的熔融玻璃G供应至搅动设备156。
搅动设备156搅动且均衡结合在界限壁152内的合并容器166中的熔融玻璃G。使用多种已知的用以搅动熔融玻璃的搅动设备,且对搅动设备没有任何限制。所示范例中的搅动设备156包含一导槽158、一揽动器160及一驱动电动机162。
该导槽158可确保用以搅动熔融玻璃G的空间,与界定壁152内的排出孔152a连通,且具有可将搅动器160罩于其内的容纳空间。较佳的是,该导槽158可于该搅动器160的位置,延伸在搅动器160的轴向方向(向下方),以使搅动器160的搅动更为有效,且该导槽延伸在水平方向中,或在该搅动器上游与下游侧边的位置处,具有矩形形状。
搅动熔融玻璃G的搅动器160由一转动轴160a及被承载在转动轴160a一底部末端上的叶片160b所组成,该转动轴160a具有由该驱动电动机162所转动支撑的一顶部末端。当驱动该驱动电动机162,通过转动轴160a转动叶片160b,以迫使搅动且均衡引入导槽158内的熔融玻璃G。虽然对搅动器160的形状与材料上没有任何限制,较佳的是,该搅动器由白金或白金合金制造,或该搅动器由例如耐火材料的耐热材料,或除了白金之外的耐热金属所组成,且具有白金衬层或白金合金衬层的表面与熔融玻璃接触,以防止熔融玻璃G所导致的冲蚀。
至于该驱动电动机162,只要可以搅动熔融玻璃G,可使用多种已知驱动电动机。
通过以这种配置方式提供合并单元150,搅动设备156的搅动部份,及下降管18、19底部末端均被充分隔离,以防止由搅动导致的熔融玻璃G的漩涡抵达且冲蚀下降管18、19底部边缘,以改进这些部份的耐用性。特别是,即使如果下降管18、19底部末端均由白金或白金合金制造,其可非常有效地防止在熔融玻璃G与空气之间的界面附近的冲蚀,因为该种界面具有高度反应性。
根据本发明,对抽真空除气装置100所处理的熔融玻璃没有任何限制。该熔融玻璃的范例为纯硷石灰玻璃与涂覆有硼矽酸盐的玻璃。根据本发明抽真空除气装置100可以处理大量的熔融玻璃。根据本发明抽真空除气装置,可应用在大范围的工厂中,其中,在生产纯硷石灰玻璃的情况中,需要处理大量的熔融玻璃。
在一种处理范例中,熔融玻璃G由根据该模式的抽真空除气装置100所抽真空除气,且被持续供应至一后序处理容器中(于后说明)。因为第一抽真空除气装置102与第二抽真空除气装置104具有相同结构,将主要说明第一抽真空除气装置102的作业。
首先,玻璃在熔化容器24内熔融以准备该熔融玻璃G。对于纯硷石灰玻璃,熔化容器内的温度为1250至1450℃,较佳的在1280至1320℃。于该温度范围内的温度可充分的减少该熔融玻璃G粘性,以有效进行抽真空除气处理,防止该装置(特别是金属或金属合金)的劣化。至于具有例如涂覆有硼矽酸盐的玻璃的其他成份的玻璃,较佳的是,该玻璃以该种温度熔融,以具有与纯硷石灰玻璃相同粘牲。
然后,经由一抽真空泵(未示于图),将抽真空外罩12与抽真空除气容器14内侧维持在真空。在该状态下,在熔化容器24中的熔融玻璃G,通过在熔化容器24下游末端的上游凹坑26,在上升管16中升起,且被导入该抽真空除气容器14内。于减压条件下,熔融玻璃G在抽真空除气容器14中除气。此时,抽真空除气容器14内的气态压力,与第二抽真空除气单元102的抽真空除气容器14内的气态的压力,可通过压力均衡管142维持相同压力,以提供熔融玻璃G相同的成份背景,且该熔融玻璃G通过二抽真空除气单元102与104。
接下来,除气之后的熔融玻璃G经由下降管18导入合并单元150内,且与来自第二抽真空除气单元104的熔融玻璃G一起合并与搅动。然后,熔融玻璃被供应至一后序成型单元(未示于图)。
因为根据本发明这一模式的抽真空除气装置100,具有包含第一抽真空除气单元102与第二抽真空除气单元104的双结构(dual-structure),经由二不同的上升管供应至各自的抽真空除气容器内的熔融玻璃G,由二不同的对应下降管排出,且均被供应至合并单元150内。
虽然于所禾范例中的抽真空除气装置100具有这种双结构,但本发明不局限于该一结构,可提供不少于三个的抽真空除气单元。对于后者,各个抽真空除气单元可具有各自的上升管与下降管,且所有的下降管聚合在一个位置处。多数上升管均从一单个的合并管分出,一些多个的上升管与一些多个下降管可逐步的分出或聚合,所有的上升管可以分离,或所有的下降管可以聚合。
根据本发明第五模式的用于熔融玻璃的抽真空除气装置中,其中,可从持续供应的熔融玻璃内移除气泡,可处理大量的熔融玻璃,且可为融玻璃提供优异的均质性,而该装置可以快速克服生产中的改变。即使在维修中,该装置仍可持续操作。
必须注意,根据本发明第一至第四模式的用于熔融玻璃抽真空除气装置,与根据本发明第五模式的平行配置抽真空除气装置,不仅可应用在所示范例中的一虹吸形状抽真空除气装置中,且亦可应用在如日本专利号码JP-A-5262530与JP-A-7291633所示的抽真空除气装置中,该装置具有水平放置的容器。
虽然已详细说明有关于本发明用于熔融玻璃的抽真空除气装置的范例,但本发明并不局限于该范例。在不离开本发明范畴中,可进行多种变异与改变。

Claims (18)

1.一种抽真空除气装置,供熔融玻璃之用,包括:
一抽真空外罩,在此产生一真空:
一抽真空除气容器,被罩于该抽真空外罩内;
一导入设备,与该抽真空除气容器连通,以将除气之前的熔融玻璃导入抽真空除气容器内;及
一排出设备,与该抽真空除气容器连通,以将除气之后的熔融玻璃自该抽真空容器排出;
其中,至少该导入设备与该排出设备之一,包含一流动大数量熔融玻璃流的一路径,且至少该路径的与熔融玻璃直接接触的一部份由具有不大于5%的多孔性耐火材料所组成。
2.一种抽真空除气装置,供熔融玻璃之用,包括:
一抽真空外罩,在此产生一真空;
一抽真空除气容器,被置于该抽真空外罩内;
一导入设备,与该抽真空除气容器连通,以将除气之前的熔融玻璃导入抽真空除气容器内;及
一排出设备,与该抽真空除气容器连通,以将除气之后的熔融玻璃自该抽真空容器排出;
其中,该抽真空除气容器包含用以流动大数量熔融玻璃流的一路径及一除气空间,且至少该路径的与熔融波璃直接接触的一部份由具有不大于5%的多孔性耐火材料所组成。
3.如权利要求2所述的抽真空除气装置,其特征在于,每一该导入设备与该排出设备包括一上升管与一下降管,且至少该上升管与该下降管之一由具有不大于5%的多孔性耐火材料所组成。
4.如权利要求1或2中的任一项所述的抽真空除气装置,其特征在于,该抽真空除气容器的路径具有矩形剖面。
5.如权利要求1或2中的任一项所述的抽真空除气装置,其特征在于,进一步包括用以冷却该熔融玻璃的一冷却设备。
6.如权利要求1或2中的任一项所述的抽真空除气装置,其特征在于,该导入设备包含一上升管及与该上升管的底部末端连通的一延伸管,该排出设备包含一下降管及与该下降管底部末端连通的一延伸管,其中,至少该上升管与该下降管的与熔融玻璃直接接触的部份由具有不大于5%的多孔性耐火材料所组成,该上升管与该下降管的延伸管均由白金或白金合金所制造。
7.如权利要求6所述的抽真空除气装置,其特征在于,至少该延伸管之一包含具有一凸缘的一顶部末端,且通过白嵌入和夹紧该凸缘于该炉衬的接合处内,而将该延伸管固定至上升管或下降管。
8.如权利要求1或2中的任一项所述的抽真空除气装置,其特征在于,该导入设备包含一上升管及一上游连接通路,用以连通该上升管与其内具有该熔融玻璃的自由表面的一熔化容器,或其内具有该熔融玻璃自由表面的一上游开启槽道;
该排出设备包含一下降管及一下游连接通路,用以连通该下降管与其内具有该熔融玻璃自由表面的一下游开启槽道,或其内具有该熔融玻璃自由表面的一处理容器;
该上游连接通路,该上升管、该抽真空除气容器,该下降管与该下游连接通路,形成一连续的封闭通路;及
与该熔融玻璃直接接触的该连续封闭通路部份由具有不大于5%的多孔性耐火材料所组成。
9.如权利要求8所述的抽真空除气装置,其特征在于,该抽真空外罩包括一金属外壳,该金属外壳包覆该抽真空除气容器及该上升管、该下降管、该上游与下游连接通路部份,且在抽真空除气容器与抽真空外罩之间的空间,及在该上升管、该下降管、该上游与下游连接通路与该抽真空外罩之间的空间,具有一多层结构剖面,并以火砖制成的热绝缘材料填入。
10.如权利要求1或2中的任一项所述的抽真空除气装置,其特征在于,该抽真空除气容器内具有1/20至1/3的大气压力,且该熔融玻璃具有不大于104.5泊的粘性,并以不大于50mm/sec的流动量流动于该抽真空除气容器内。
11.一种平行配置的抽真空除气装置,包括:
多个抽真空除气单元,用以对一熔化容器所供应的熔融玻璃进行抽真空;及
一合并单元,用以合并自该抽真空除气单元所供应的熔融玻璃,搅动并合并熔融玻璃,且将该搅动过的熔融玻璃供应至一下游侧:
其中,每一抽真空除气单元包含一产生真空的抽真空外罩,一抽真空除气容器被罩于该抽真空外罩内,以抽真空除气该熔融玻璃,一导入设备与该抽真空除气容器连通,以将除气之前的熔融玻璃导入抽真空除气容器内;及一排出设备与该抽真空除气容器连通,以将除气之后的熔融玻璃自该抽真空除气容器排入该合并单元内;及
其中,设置一压力均衡管以连通于该抽真空除气单元之间;
其中,至少与该熔融玻璃在使用中直接接触的该导入设备,该抽真空除气容器,及该排出设备的部份,均由具有不大于5%的多孔性耐火材料所组成。
12.如权利要求11所述的平行配置抽真空除气装置,其特征在于,该导入设备包括一上升管,用以升起除气之前的熔融玻璃,以将该熔融玻璃导入抽真空除气容器内,且该排出设备包括一下降管,用以自该抽真空除气容器向下退出除气之后的该熔融玻璃,以将该熔融玻璃导出至该合并单元内。
13.如权利要求11所述的平行配置抽真空除气装置,其特征在于,该合并单元包含多个贮器,每一贮器与每一导入设备连通,一合并容器经由喉部而与贮器连通,且一揽动容器与该合并单元的下游侧连通。
14.如权利要求11所述的平行配置抽真空除气装置,其特征在于,该压力均衡管具有一旋塞,可用以切断在该抽真空除气容器之间的连通。
15.一种抽真空除气装置,供熔融玻璃之用,包括:
多个的抽真空除气单元,用以抽真空除气自一熔化容器所供应的熔融玻璃;及
一合并单元,用以合并自该抽真空除气单元所供应的熔融玻璃,搅动并合并该熔融玻璃,且将该搅动过的熔融玻璃供应至一下游侧;
其中,每一抽真空除气单元包含一产生真空的抽真空外罩,一抽真空除气容器被罩于该抽真空外罩内,以抽真空除气该熔融玻璃,一导入设备与该抽真空除气容器连通,以将除气之前的熔融玻璃导入抽真空除气容器内;及一排出设备与该抽真空除气容器连通,以将除气之后的熔融玻璃自该抽真空除气容器排入该合并单元内;
其中,设置一压力均衡管以连通于该抽真空除气单元之间;及
其中,至少与该熔融玻璃直接接触的该导入设备,该抽真空除气容器,及该排出设备的部份,均由具有不大于5%的多孔性耐火材料所组成。
16.如权利要求1、2或15中的任一项所述的抽真空装置,其特征在于,该耐火材料为电铸耐火材料,或微细过烧耐火材料。
17.如权利要求1、2或15中的任一项所述的抽真空除气装置,其特征在于,该耐火材料具有与该熔融玻璃直接接触的表层,且该耐火材料至少将该表层剥除。
18.如权利要求1、2或15中的任一项所述的抽真空除气装置,其特征在于,该耐火材料的表层至少被剥除5mm,且该耐火材料具有不大于1%的视孔隙度。
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