CN1305963A - 用于输送套覆玻璃流的设备及方法 - Google Patents
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Abstract
用于形成具有一个由外面层玻璃环绕的内芯层玻璃的套覆玻璃流的设备,包括一个用于接收来自第一料原(12)的芯层玻璃的第一管口(22),和一个用于形成位于第一管口之下并与之对齐的第二管口(28)的管口环(26)。室(30)环绕第二管口并通过一个在第一管口和第二管口之间的测量间隙(56)与第二管口相连。面层玻璃从第二料原(42)输送到室,由此,面层玻璃凭借重力从第一和第二料原流经管口以形成套覆玻璃。一个由耐火材料制成的加热环(46)设在管口环底部,该加热环包含至少一个嵌入到加热环耐火材料内部的电加热器(48)。这样,电加热器设置在层面玻璃室的外部,以便对经由室流入测量间隙的层面玻璃进行加热。在本发明的优选实施例中,加热环置于管口环的下面并与其表面轮廓相符,通过管口环将热能传送到面层玻璃室内的玻璃。
Description
本发明涉及在玻璃器皿生产中用于形成玻璃炉料或坯料的玻璃流的输送，尤其是一种输送称作套覆玻璃流的设备和方法，其中套覆玻璃的内部或芯层玻璃被外层或面层玻璃所包覆。
目前已有用于形成具有覆层壁部分的玻璃器皿的套覆玻璃流。例如，美国专利申请U.S.4740401和U.S.5855640公开了用于输送这种套覆玻璃流的技术，玻璃流中来自第一料源的芯层玻璃经至少一个第一管口传送。至少有一个第二管口垂直地位于第一管口下面并与其对准，而且被一个室所环绕，该室通过在第一和第二管口之间的测量间隙与第二管口相通。加热的管道将面层玻璃从第二料源输送到环绕第二管口的室。通过重力的作用，玻璃从第一和第二料原流经第一和第二管口，这样，套覆玻璃流便从第二管口排出。套覆玻璃流可以用传统技术剪切成单个套覆玻璃坯，以输送给传统的生产玻璃器皿的机器。
尽管在上述专利中公开的技术指出并克服了该领域中存在的问题，但还需要进一步改善。例如，问题之一是涉及将面层玻璃厚度均匀地覆盖在芯层玻璃流的周围。上述专利中指出，应选择环绕在管口周围的测量间隙的尺寸，以使流经间隙周围各点的面层玻璃流具有均匀的流动阻力。在该专利公开的优选实施例中，与层面玻璃流平行和垂直的方向上的各间隙的尺寸围绕该间隙都是均匀的。在该技术的实施中发现，环绕芯层玻璃流外面的面层玻璃厚度以高达2/1的比率发生变化。计算机模拟和温度测量表明，厚度的不均匀性至少部分地是由于经过室流向测量间隙的面层玻璃的热量损失而引起的粘度升高所造成的。
美国专利U.S.5935286公开了一种间接地解决热量损失问题的技术，该技术是使围绕着对准的管口的测量间隙尺寸不均匀。具体地，，在相对层面玻璃流向环绕测量间隙的室内的入口处，测量间隙在垂直于流经间隙的层面玻璃的方向(即层面玻璃流的轴向)上的宽度更宽一些。通过这种方式将间隙的尺寸设计得不均匀，流过测量间隙的玻璃流的阻力减小了，从而至少部分补偿了由于玻璃流向室的距离加长而造成的影响，以及在玻璃流动过程中的热量损失，提高了玻璃流经室和测量间隙整个过程中所受阻力的均匀性。使用该技术通常使面层玻璃的厚度均匀性改进至1.1/1-1.2/1的量级。
尽管上述共同待批的专利申请改善了玻璃厚度的均匀性，但仍需进一步完善。例如，对应某一特定温度和流动特点设计的测量间隙，可能并不适应于具有不同温度和流动特点的层面玻璃。因此，本发明的总目的是提供一种输送套覆玻璃流的设备和方法，输送的玻璃流具有上述专利申请中所述之特点，即在套覆玻璃流的周围具有改进的层面玻璃的厚度均匀性。本发明的更具体目的是提供一种具有所述特点的设备和方法，其中在层面玻璃流经室时，对其进行加热，从而直接补偿了层面玻璃从室流向测量间隙过程中的热量损失，在流过室和测量间隙的过程中，保持了玻璃温度和玻璃粘度的恒定。
用于形成具有一个由外层玻璃环绕的芯层玻璃的套覆玻璃流的设备，包括一个用于接收来自第一料源的芯层玻璃的第一管口，和一个垂直位于第一管口之下并与其对齐的用于成形第二管口的管口环。一个室环绕在第二管口周围并通过一个位于第一和第二管口之间的测量间隙与第二管口相连。层面玻璃从第二料原输送到室，这样，玻璃靠重力作用从第一和第二料原流过管口，形成了套覆玻璃流。根据本发明的一个方面，一个由耐火材料制成的加热环置于管口环的下方，至少包括嵌入到该加热环耐火材料中的一个电加热器。该电加热器置于层面玻璃室的外面，对经过玻璃室流向测量间隙的层面玻璃进行加热。在本发明的优选实施例中，加热环置于管口环的整个下表面并与其表面轮廓相符，通过管口环将热能传送到面层玻璃室内的玻璃。
在本发明的优选实施例中，至少有一个温度传感器嵌入到加热环内，用来测量加热环的温度，和一个相应于温度传感器的控制电路，用来向加热器选择性地提供电能。在本发明公开的实施例中，具有多个电加热器和多个与之相应的嵌入到加热环中的温度传感器。这些线圈可以与共同控制电路并行连接，也可以与相应的独立温度控制电路连接，该独立控制电路相应于与之相连的传感器，以独立地向几个加热器供应电能。测量间隙可以具有围绕该间隙的均匀尺寸，或者优选地是具有与前述共同待批专利申请中所公开的相符的非均匀的外形尺寸。当层面玻璃流经室时向其提供可控制的热能，结合使用尺寸不均匀的层面玻璃测量间隙，可提高套覆玻璃流周围层面玻璃厚度的均匀性。
附图说明
对于本发明及其目的，特征和优点，可以从下述说明，附加的权利要求及附图中得到更好的理解。
图1为根据本发明的一个优选实施例的玻璃输送系统的局部纵剖示意图。
图2是图1系统中管口环，加热环和测量间隙放大部分的纵剖图。
图3是图1和图2所示实施方案的加热环的俯视图。
图4和图5是图3中沿4-4和5-5线的剖视图。
图6是图3-5中加热环铸模的透视图。
图7是图1-5所示设备中用于向加热环提供电能的控制电路的简图。
图1所示系统10用于输送套覆式玻璃流。第一预热室12将芯层玻璃输送到出口14，出口14在其下端具有一个开口16。出口14被一个保护罩18环绕，此罩最好由如不锈钢的非磁性金属制成。管道20控制来自出口14的芯层玻璃使之通过开口16到达并通过至少一个第一管口22，管口22位于出口14下部的上管口环24上。下管口环26至少具有一个第二管口28，管口28位于管口22下方并与其轴向对准。管口28被一形成于管口24、26之间的环形室30所环绕。室30通过一个位于管口22，28之间的横向阻流空间或间隙与管口28相连。室30通过一个横向通道32和一个输送管道34与层面玻璃出口38下端的开口36相连。出口38包括一个控制管道40，并与一个层面玻璃预热室42相连。输送管道34由控制电子设备44进行电阻式加热，以保证面层玻璃流向室30。正如所描述的那样，图1中的系统10基本上与上述美国专利申请U.S.5855640中所公开的相同。
根据本发明，一个加热环46位于管口环26的下方。加热环46的上表面轮廓与下管口环26的下表面相符，以加强热能从环26到室30和通道32的传导。加热环46至少包括一个嵌入到如陶瓷的耐火材料中的电加热器48，上管口环24和下管口环26也由此种材料制成。在本发明附图优选的实施例中，加热器48包括三个加热元件或线圈48a，48b和48c，在铸造环46时，三个元件全部嵌入到此环的耐火材料中。每一个加热线圈48a，48b，48c各具有一对引线50a，50b，50c，以便与外部的电加热器控制电路54(图7)相连接。如图4-6所示，加热线圈48a置于层面玻璃入口通道32与室30的邻接部分的下面，而其他的加热元件48b，48c置于室30的其余部分的下面。图6所示为铸造层面环46的模子，加热线圈48a，48b，48c置于模腔中，缠绕在相应的杆上，但事先将陶瓷材料倒入模子内。一套温度传感器52a，52b，52c嵌入到环46中，分别与相应的加热线圈48a，48b，48c紧密相邻。这样，每个温度传感器52a，52b，52c检测与加热线圈紧密相邻的加热环的温度。加热线圈最好与环46的上表面紧密相邻，而环46是与下管口环26的下表面配套衔接的。
图7所示为温度控制电子设备54，包括独立的温度控制电路54a，54b，54c，三个电路分别与相应的加热线圈和温度传感器连接。每个控制电路54a，54b，54c分别以手工或自动方式得到相应的输入信号，从而为相应线圈设置所需的温度。这样，每个温度控制电路通过所需温度输入与由相应的传感器测得的实际温度之间的差别作为因子，来控制输送到相应线圈的电能。图7中的控制简图给出了当层面玻璃流过通道32和室30的不同部分时，对传送给层面玻璃流的热能进行分别控制的可能性。另一种方式，所有的加热线圈48a，48b，48c也可以并行连接于单一控制电路的输出端。在这种实施方式中，所有的加热线圈长度可以相同，从而产生同等量的热能。
上管口环24，下管口环26以及加热环46形成了一个夹层的管口环配件。如图2所示，本发明优选的是，位于管口环24，26之间的测量间隙56尺寸为非均匀的，正如上述专利申请U.S.5935286所公开的那样。该申请的公开内容(授让于本申请的同一受让人)以参考的方式结合于本文，以便对该特征作深入讨论。一般认为，对流过管口环配件的层面玻璃有效地提供热量，以减少层面玻璃的热量损失和解决由此产生的玻璃粘度变化等问题，尤其当与尺寸不均匀的测量间隙56相结合时，可以更好地控制最终套覆玻璃流中的层面玻璃的厚度。然而，正如前面引用的专利U.S.4740401和US.5855640所公开的那样，在不脱离本发明的最大范围的前提下，也可以使用尺寸均匀的层面玻璃测量间隙。
在图1所示的套覆玻璃系统20的起始操作中，电能以较高的水平供给加热元件48a，48b，48c以便对管口环盒式子配件进行加热并融化前次操作中凝固的玻璃。当管口环盒式子配件达到所需的操作高温时，如温度传感器52a，52b，52c所指示的那样，供给加热元件的电能会降低到较低的水平，以在层面玻璃流过通道32和室30时维持层面玻璃的温度。已发现，在最初的和稳定状态之间，电能可降低90％。在稳定状态操作中，最好只供给足够的热量以在层面玻璃流过通道32和室30时维持层面玻璃的所需温度，而不要试图升高玻璃的温度。在现有技术中，如果使用燃气加热器，则发现在稳定状态的操作中很难维持稳定的温度。因此，燃气加热器件只在启动时使用，在稳定状态操作时关闭。本发明中，电加热器可以铸造在下管口环26中，尽管目前这不是优选的。
本发明在此已经公开了套覆玻璃流的控制方法和装置，完全达到了预先设定的目的。几种改变和变化也已公开，也可以对本领域技术人员提供其他方式的建议。本发明旨在包括所有这些改变和变化，并全部落到所附加的权利要求书的精神和范围内。
Claims (15)
1. 用于形成套覆玻璃流的设备，该套覆玻璃流具有一个由外面层玻璃环绕的内芯层玻璃，所述设备包括：用于通过第一管口(22)输送来自第一料原(12)的芯层玻璃的装置(14)，用于形成一个垂直地位于所述第一管口之下并与其对齐的第二管口(28)的管口环(26)，一个室(30)环绕第二管口并通过位于第一和第二管口之间的测量间隙(56)与所述第二管口相连，用于将来自第二料原(42)的层面玻璃输送至所述室的装置(34，36，38)，使得玻璃流在重力的作用下由所述第一和第二料原经过所述管口流动，形成套覆玻璃流，还包括一个电加热装置，用于加热经由所述室从第二料原流向测量间隙的玻璃流，其特征在于，所述电加热装置至少包括一个嵌入到所述室外部的耐火材料中的电加热器(48a或48b或48c)，和将所述加热器连接到电源的装置(50a或50b或50c)，用于向管口环供热并将热能从管口环传送给室内的玻璃。
2.如权利要求1的设备，其中所述电加热装置包括一个由耐火材料制成的加热环(46)，其内至少嵌入一个加热器，所述加热环位于管口环〔26〕的下方并相衔接，该加热环(26)通过管口环向所述室〔30〕内的玻璃传送热能。
3.如权利要求2的设备，其中所述电加热装置进还包括一个嵌入到加热环(46)内的传感器(52a或52b或52c)，用于测量该加热环的温度。
4.如权利要求3的设备，还包括相应于至少一个温度传感器的控制装置(54a或54b或54c)，以便选择性地向至少一个加热器供给电能。
5.如权利要求4的设备，其中所述的至少一个加热器包括嵌入到加热环(46)内的一系列加热元件(48a或48b或48c)，和一系列相应的所述温度传感器(52a，52b，52c)。
6.如权利要求4的设备，其中所述控制装置(54a或54b或54c)包括以传感器测得的温度为因子，独立地向所述加热器供给电能的装置。
7.如前述任一权利要求的设备，其中所述加热装置包括一系列所述加热元件(48a或48b或48c)，用于向所述室的不同部分供给热能。
8.如前述任一权利要求的设备，其中所述室(30)包括一个横向通道(32)，用于接收输送到所述室一侧的层面玻璃，并且其中所述的至少一个加热器(48a或48b或48c)位于包括所述通道的室的下方。
9.用于形成套覆玻璃流的装置的管口组件，该套覆玻璃流具有一个由外面层玻璃环绕的内芯层玻璃，所述管口组件包括：一个具有至少一个管口(22)的第一管口环(24)和用于接收来自第一料原的芯层玻璃的装置，一个位于所述第一管口环下方并具有至少一个第二管口(28)的第二管口环(26)，第二管口与第一管口以及室(30)垂直间隔对齐，室(30)位于所述管口环之间，环绕着第二管口并具有一个用于接收来自第二料原的层面玻璃的横向通道(32)，其特征在于，还包括一个位于所述第二管口环下方并与其下表面相衔接的加热环(46)，所述加热环包括至少一个电加热器(48a或48b或48c)和用于将所述加热器连接到电源上的装置(50a或50b或50c)。
10.如权利要求9所述的组件，其中所述加热环(46)包括至少有一个加热器(48)嵌入其中的耐火材料体。
11.如权利要求10所述的组件，还包括一个嵌入所述加热环(46)内的温度传感器(52a或52b或52c)，用于测量该加热环的温度。
12.如前述权利要求9-11的任一项的组件，其中所述至少一个加热器包括一系列加热器件(48a，48b，48c)，和一系列与其对应的嵌入加热环(46)内的温度传感器(52a，52b，52c)。
13.如权利要求12所述的配件，其中一个所述加热器(48a)位于所述室(30)形成通道(32)部分的下方。
14.一种形成套覆玻璃流的方法，其中来自第一料原(12)的玻璃通过一对由测量间隙(56)分开的相邻管口(22，28)输送，将来自第二料原(42)的玻璃输送到所述测量间隙周围的室(30)，使得来自第二料原的玻璃与来自第一料原的玻璃在重力的作用下经过所述测量间隙，形成环绕来自第一料原的内芯层玻璃的面层，所述方法的特征在于包括下面的步骤：
(a)在所述室(30)外部的下方配置至少一个电加热器(48)，及
(b)将电能供给至少一个加热器(48)以便对流过所述室的玻璃进行加热。
15.如权利要求14所述方法，还包括以下步骤：
(c)检测所述室(30)的外部温度，以及
(d)控制步骤(b)中供给所述加热器(48)的额外电能，以得到步骤(c)中检测到的所需温度。
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