CN1237015C - 玻璃熔体用的真空脱气装置 - Google Patents

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Abstract

一种玻璃熔体用的真空脱气装置包括其内进行了抽真空减压的真空罩壳；装在真空罩壳中用于玻璃熔体真空脱气的真空脱气槽；连接于真空脱气槽的上升管，用来抽吸提升未脱气的玻璃熔体，以便将其引入真空脱气槽内；连接于真空脱气槽的下降管，用来从真空脱气槽中引出经脱气的玻璃熔体，以便将其排出；其中所述真空罩壳具有包住上升管的部分和包住下降管的部分，这两部分至少有一个再被水平分成多个部分，即形成在垂直方向上相邻的多个分隔室，而各分隔室都以压力控制装置独立控制其中的压力。

Description

玻璃熔体用的真空脱气装置
技术领域
本发明涉及一种玻璃熔体用的真空脱气装置，该装置能除去连续供给的玻璃熔体中的气泡。
背景技术
为了提高成形玻璃制品的质量，提出了在熔槽中熔制的玻璃熔用成形装置成形以前，能除去玻璃熔体中产生的气泡的真空脱气装置。
图3所示的真空脱气装置110，其应用的过程是将熔槽120中的玻璃熔体进行真空脱气，然后连续提供给后续处理槽。此真空脱气装置110包括真空脱气槽114和上升管116、下降管118，这两根管都以垂直的方向与真空脱气槽114的各自末端部分连接。真空脱气槽114、上升管116和下降管118装在其内进行了抽真空减压的真空罩壳112中。
上升管116的下端浸入与熔槽120相连通的上流坑122内的玻璃熔体G中。类似地，下降管118的下端浸入与后续处理槽(未显示)相连通的下流坑124内的玻璃熔体G中。
真空脱气槽114基本水平地置于真空罩壳112中，此真空罩壳用真空泵(未显示)通过抽气口112C抽真空，在其内进行减压。通过连接于真空罩壳112内部的抽气口114A和114B，使真空脱气槽114内部连同真空罩壳112的内部减压至1/20～1/3大气压。
因此，在脱气前上流坑122中的玻璃熔体G藉虹吸原理通过上升管116被抽吸提升，进入真空脱气槽114中。真空脱气槽114中的玻璃熔体进行真空脱气，然后通过下降管118流出排到下流坑124中。
真空罩壳112可以是用金属如不锈钢或耐热钢制造的罩壳。在真空脱气槽114中占一定深度的玻璃熔体G上面是一上层空间114S。为了隔热在真空罩壳112中，真空脱气槽114，上升管116和下降管118的周围都填充绝热材料130，例如耐火砖，覆盖这些部件。
所述真空脱气装置110是设计用来处理高温，如温度为1,200～1,400℃的玻璃熔体，会有一种情况，即和玻璃熔体G直接接触的玻璃熔体通道，如真空脱气槽114、上升管116和下降管118都是用圆形板材制成的，其材料为贵金属如铂或者铂-铑合金之类的铂合金。
但是，由于上述已有的真空脱气装置110使用昂贵的贵金属如铂或铂-铑合金，将不利于建造大尺寸和大生产量的装置，因为所用圆形板材的壁厚要相当薄，这样就可能发生该板材开裂、玻璃熔体洩漏到真空罩壳112的可能。
另一方面，和玻璃熔体G直接接触的玻璃熔体通道可以是用耐火砖砌成的。但是即使是用较致密的耐火砖用作这些部件的耐火砖，仍旧会有玻璃熔体从连接处的缝隙中洩漏、溶解和侵蚀支撑耐火砖或致密耐火砖后面的绝热材料的问题，这样溶于玻璃熔体中的砖组分将会降低产品的质量。而且，尤其在真空脱气装置110中，由于真空罩壳112的内部减压，玻璃熔体的洩漏会很明显，支撑耐火砖或绝热材料会被玻璃熔体侵蚀，就会缩短真空脱气装置本身的使用寿命。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述这些问题，提供一种能够维持真空罩壳内部压力并能长期防止或抑制玻璃熔体从与玻璃熔体直接接触的耐火砖的连接处洩漏，或防止支撑耐火材料或绝热耐火材料被侵蚀的真空脱气装置。
为了获得上述目的，本发明包括：
其内进行了抽真空减压的真空罩壳；
装在真空罩壳中用于对玻璃熔体真空脱气的真空脱气槽；
连接于真空脱气槽的上升管，用来抽吸提升未脱气的玻璃熔体，将其引入真空脱气槽内；
连接于真空脱气槽的下降管，用来从真空脱气槽中引出经脱气的玻璃熔体，将其排出；
所述真空罩壳具有包住上升管的部分和包住下降管的部分，这两个部分至少有一个再被水平分成多个部分，即形成在垂直方向上相邻的多个分隔室，而且各分隔的空间都用压力控制装置独立控制其内的压力。
本发明包括真空脱气槽、上升管、下降管和真空罩壳，其中，真空罩壳的结构是能使其主体在至少一个部分被分隔，使得能独立控制在形成的各分隔室内的压力，这样就能防止玻璃熔体的洩漏从而解决了上述问题。
该措施尤其优选地用于上升管和下降管的部位，真空罩壳被水平分成多个区域，即形成多个在垂直方向上相邻的分隔室，且分隔室的压力升高(真空度降低)以减少各分隔室内的压力和相应部位玻璃熔体的液压之间的压差，这样就降低了使玻璃熔体从上升和下降管通道洩漏到真空罩壳的作用力。
而且，玻璃熔体的液压从上升管和下降管内的低位向高位逐步降低。因此用一些压力控制装置能独立控制多个分隔室内的压力，使之从顶部分隔室到底部分隔室压力逐步增加，使上述压差最小。
而且，为了维持虹吸原理，宜用压力控制装置控制每一个分隔室的压力以满足0.5(大气压)≥Gpi-Hpi≥0(大气压)，其中Gpi是上升管或下降管中对应于某个分隔室部位的玻璃熔体的最低液压，Hpi是该分隔室内的压力。
附图说明
图1是说明本发明一个具体真空脱气装置的截面示意图。
图2是说明图1所示真空脱气装置中每个分隔室压力控制的示意图。
图3是玻璃熔体用的常规真空脱气装置的截面示意图。
图3中，数字110是指真空脱气装置，114是指真空脱气槽，112是指真空罩壳，112C是抽气口，116是上升管，118是下降管，120是熔槽，122是上流坑，124是下流坑，130是绝热材料。
具体实施方式
现在，将参考附图所示的优选实施方式，对本发明玻璃熔体用的真空脱气装置进行详细叙述。
如图1所示实施方式中玻璃熔体用的真空脱气装置10，包括不锈钢制成的基本呈直角拱形的真空罩壳12、水平放置在真空罩壳12中并具有长方形截面形状的真空脱气槽11、垂直装于真空罩壳12的上升管16和下降管18，所述上升管和下降管各自的上端连接于真空脱气槽11的右端和左端。
此方法中使用的真空脱气装置10，其应用的过程是将熔槽20内的玻璃熔体G进行真空脱气，而经脱气的玻璃熔体则连续提供给后续处理槽(未显示)，例如类似浮浴的成形玻璃板用的成形槽或成形瓶子用的成形槽。
所述上升管16的下端浸入与熔槽20相连通的上流坑22内的玻璃熔体G中，所述下降管18的下端浸入与后续处理槽相连通的下流坑24内的玻璃熔体G中。
通过与真空罩壳12连通的抽气口11A和11B，使真空脱气槽11减压，此时用真空泵(未显示)经抽气口12C对真空罩壳12抽真空，使其内减压，这样真空罩壳11的内部就减压至所需压力。
因此，在脱气前上流坑22中的玻璃熔体G藉虹吸原理通过上升管16被抽吸提升，进入真空脱气槽11中。真空脱气槽11中的玻璃熔体进行真空脱气后，通过下降管18流出排到下流坑24中。
将真空罩壳12形成的类似于闸门的形状，其作用是在对真空脱气槽11减压时作为一个能保持密封性的罩壳(承受压差的容器)。在此实施方式中，真空罩壳被分成五部分，组合起来能将真空脱气槽11完全包住、并包住上升管16和下降管18。但是，真空罩壳12的分隔部分数目并不限于五个。
本发明优选致密的电铸耐火材料用于真空脱气槽11、上升管16和下降管18。即真空脱气装置10和玻璃熔体直接接触的主要部分的壁是将作为致密电铸耐火材料的电铸耐火砖装砌形成的，这样不仅能实现大容量的真空脱气装置，而且使得在高温下进行真空脱气处理成为可能。
对电铸耐火砖并没有什么限制，只要在耐火原料用电炉熔制方法熔制后能通过模形浇铸成所规定的形状即可。各种类型的常规电铸耐火砖均能使用。其中优选使用氧化铝(Al2O3)型电铸耐火砖，氧化锆(ZrO2)型电铸耐火砖和氧化铝-氧化锆-氧化硅(Al2O3-ZrO2-SiO2)型电铸耐火砖。在玻璃熔体G的温度至多达1,300℃时优选使用MARSNITE(MB)，在温度超过1,300℃时使用ZB-X950或ZIRCONITE(ZB)(均由Asihi Glass Company，Limited制造)。
虽然在此实施方式中选用致密的电铸耐火材料，但是耐火材料并不局限于此，也可以使用致密的烧结耐火材料。
作为致密的烧结耐火材料使用的致密烧结耐火砖优选使用致密的氧化铝型耐火砖、致密氧化锆-氧化硅型耐火砖或致密的氧化铝-氧化锆-氧化硅型耐火砖。
而且，真空罩壳12中装有绝热材料30，用来隔绝玻璃熔体G的高温，并应具有空气渗透性，使得对真空脱气槽11以及真空脱气槽11外的区域即上升管16和下降管18进行抽真空不产生阻碍作用。
至于真空罩壳12的材料和结构没有什么限制，只要真空罩壳具有真空脱气槽11所需的足够密封性和强度即可。真空罩壳适宜用金属尤其用不锈钢或耐热钢制造。
如图2所示，真空罩壳12是分成五个分隔室13A、13B、13C、13D、13E。在13A～13E的分隔室中，分隔室13A、13B是包住上升管16的区域，是将常规的单室水平分成两个在垂直方向上相邻的部分形成。分隔室13A～13E用墙各自密封，且分隔室13A和13B各自具有抽气口14A和14B。抽气口14A和14B各自备有压力控制装置15A和15B。因此可以独立控制分隔室13A和13B内的压力。每个压力控制装置包括例如真空泵和一个调节器。此处，在包住上升管部分的真空罩壳12内其分隔室的数目并不限于2个。
分隔室13C是包住真空脱气槽11的区域，而真空泵(未显示)则连于抽气口12C上。
分隔室13D、13E是包住下降管18的区域，是将常规的单室水平分成两个在垂直方向上相邻的部分形成。分隔室13D和13E各自具有抽气口14D和14E。抽气口14D和14E各自备有压力控制装置15D和15E。因此可以独立控制分隔室13D和13E内的压力。每个压力控制装置包括例如真空泵和一个调节器。此处，在包住下降管部位的真空罩壳12内其分隔室的数目并不限于2个。而且在此实施方式中，虽然真空罩壳在包住上升管和下降管的部位均被分隔，但是真空罩壳可以只在包住其中一根管的部位被分隔。
这些分隔室13A～13E是用各自的真空泵独立抽真空的，所以对分隔室13A～13E进行减压，会得到各自独立的压力HP1、HP2、HP3、HP4、HP5。在中间部分提供的真空脱气槽11内部压力HP3设置在从玻璃熔体内部除去气泡所必须的压力，例如在1/20～1/3大气压。
根据虹吸原理，真空脱气装置10中上升管16和下降管18内玻璃熔体的液体压力从低位向高位逐步降低。因此，为了降低上升管16或下降管18中任一位置玻璃熔体和与其水平对应的分隔室之间的压差，优选控制分隔室13A、13B、13D和13E内的压力，使得能借助压力控制装置15A、15B、15D和15E使压力从顶部分隔室向底部分隔室逐步增高。
下面将给出一个实施例。例如当上升管16和下降管18内水平对应于分隔室13A和13E部位的玻璃熔体的最小液压GP1和GP5各自为0.8大气压，上升管16和下降管18内水平对应于分隔室13B和13D部位的玻璃熔体的最小液压GP2和GP4各自为0.4大气压，真空脱气槽11内玻璃熔体的液压GP3为0.1大气压时，那么分隔室13A和13E内的压力HP1就设置在0.5大气压，分隔室13B和13D内的压力HP2就设置在0.2大气压。
此处，假设P为分隔室中的压力和水平对应于该分隔室部位的玻璃熔体的最小液压之间的压差，P1是分隔室13A和13E情况的P，
P1＝0.8-0.5＝0.3大气压。
另一方面，假设P1’是上述没有分隔室的常规真空脱气装置110(见图3)情况的压差P，
P1’＝0.8-0.1＝0.7大气压。
因此此实施方式中的真空脱气装置10，在上述分隔室13A和13E部位的压差P1可以从0.7减到0.3大气压，这样就可以降低使玻璃熔体从上升管16和下降管18的通道向分隔室13A和13E洩漏的作用力。
由此可以提供用于玻璃熔体的对高温玻璃熔体G具有足够耐久力并具有良好安全性的真空脱气装置10。
而且，分隔室13B和13D情况的的压差P2是
P2＝0.4-0.2＝0.2大气压
然而在常规真空脱气装置中，P2’＝0.4-0.1＝0.3大气压。因此使玻璃熔体从上升管16和下降管18的通道向分隔室13B和13D洩漏的作用力也可以在这种情况下以相同方式降低。
同时，当水平对应于某分隔室部位的玻璃熔体的最小液压是GPi，该分隔室内的压力为HPi，如果GPi-HPi＝0，玻璃熔体G的压力和罩壳的内部压力就平衡了，玻璃的洩漏就不可能了。当GPi-HPi为负值，即玻璃熔体G的压力低于罩壳内的压力，这样就可能存在例如外部物质从砖进到玻璃中的问题。因此GPi-HPi适宜为0或正值，为了防止玻璃熔体的洩漏，此压差适宜最高取0.5大气压，更适宜地最高取0.3大气压。
本发明中用于玻璃熔体的真空脱气装置也能适用于与玻璃熔体G直接接触的，由贵金属如铂或铂-铑合金之类的铂合金制成的玻璃熔体通道的情况。
如上详述，本发明的真空脱气装置中，沿着上升管和下降管其中的玻璃熔体的液压很高，在垂直方向上将真空罩壳分成多个部分，即形成多个分隔室，且升高这些各自室内的压力，从而降低其与相应水平部位玻璃熔体的液压的压差，这样，就降低了使玻璃熔体从上升管和下降管的通道向真空罩壳洩漏的作用力。所以由此可用玻璃熔体的真空脱气装置从连续供给的玻璃熔体中除去气泡，该真空脱气装置对高温玻璃熔体具有足够的耐久力并具有良好的安全性。尤其当上升管和下降管是由耐火砖砌成时，能防止因玻璃熔体洩漏导致的使用寿命的缩短。
因此根据本发明，用压力控制装置控制多个分隔室的压力，使之从顶部分隔室向底部分隔室逐步增高，并使每个分隔室的压力与水平对应部位玻璃熔体的液压之间的压差最小，由此进一步降低使玻璃熔体洩漏的作用力。
提交于2001年9月14日的日本专利申请No.2001-279168的包括说明书、权利要求书、附图和摘要的完整内容都参考结合于此。

Claims (2)

1.一种玻璃熔体用的真空脱气装置，包括：
其内进行了抽真空减压的真空罩壳；
装在真空罩壳中用于玻璃熔体真空脱气的真空脱气槽；
连接于真空脱气槽的上升管，用来抽吸提升未脱气的玻璃熔体，以便将其引入真空脱气槽内；
连接于真空脱气槽的下降管，用来从真空脱气槽中引出经脱气的玻璃熔体，以便将其排出；
其特征在于所述真空罩壳具有包住上升管的部分和包住下降管的部分，这两部分至少有一个再被水平分成众多部分，即形成在垂直方向上相邻的众多的分隔室，而各分隔室都以压力控制装置独立控制其中的压力，使得满足0.5大气压≥GPi-HPi≥0大气压，其中GPi是上升管或下降管中水平对应于某个分隔室部位的玻璃熔体的最小液压，HPi是指该分隔室内的压力。
2.权利要求1所述的真空脱气装置，其特征为众多分隔室的压力各自通过压力控制装置进行控制，使得从顶部分隔室向底部分隔室逐步增高。
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