TW202225109A - 玻璃製造裝置 - Google Patents

Abstract

本案揭露一種玻璃製造裝置，包含：容器，用以運輸熔融玻璃；導管，自容器延伸，導管包含具有結合至其的凹形加熱部件的遠端；第一電氣凸緣，結合至導管；及第二電氣凸緣，結合至凹形加熱部件。亦揭露一種防止熔融玻璃成型材料失透的方法。

Description

玻璃製造裝置

相關申請案的交互參照

本申請案根據專利法主張2020年11月12日申請的美國臨時申請案第63/113,009號的優先權權益，以其內容為依據且該內容以全文引用的方式併入本文。

本揭露大體上係關於一種玻璃製造裝置，且更特定言之，係關於一種用於將諸如熔融玻璃的熔融材料遞送至例如玻璃成型裝置的玻璃製造裝置。

玻璃製作製程可分為三個階段：熔融，其中原材料經加熱以形成熔融玻璃成型材料；淨化，其中自熔融玻璃成型材料中移除氣態夾雜物(例如氣泡)；以及熱調節。在熱調節之後，熔融玻璃成型材料經由出口導管遞送至成型裝置。離開出口導管的熔融材料應具有為熔融玻璃成型材料提供合適的成型黏度的溫度曲線。

若在出口導管中，且特定言之，在出口導管的出口處，沒有適當地維持熔融玻璃成型材料的黏度(例如溫度)，則熔融玻璃成型材料可能失透。亦即，若熔融玻璃成型材料的溫度低於失透溫度足夠長的時間，則會發生失透。

以下內容呈現本揭露的簡化概述，以提供對詳細描述中所描述的一些實施例的基本理解。當參考附圖閱讀以下詳細描述時，可以較佳地理解這些及其他特徵、態樣及優點。

在一些玻璃製作製程中，熔融玻璃成型材料自遞送系統(例如自遞送容器)遞送至下游製程，諸如用以將熔融材料成型為玻璃製品的成型裝置。通常，熔融玻璃成型材料經由導管遞送，其中熔融玻璃成型材料自導管的出口孔排出。在各種實施例中，熔融玻璃成型材料的溫度以及因此的黏度維持在適當的溫度以促進經由導管的均勻輸送。例如第1圖及第2圖圖示垂直定向的導管10，其包括結合至導管10的上部電氣凸緣12及結合至導管10的下部電氣凸緣14，該下部電氣凸緣14在導管的排出端16處在上部電氣凸緣12下方，熔融玻璃成型材料18自該排出端16流出。這可以經由經過上部電氣凸緣12與下部電氣凸緣14之間的導管提供電流來完成，從而經由焦耳加熱來加熱上部電氣凸緣12與下部電氣凸緣14之間的導管10，進而加熱導管中的熔融玻璃成型材料18。由該方法加熱熔融玻璃成型材料通常被稱為「直接」加熱，這與使用與導管相鄰定位的外部熱源(諸如電繞組)的間接方法形成對比。

電氣凸緣設計用於為導管供應大電流，通常介於數百安培至數千安培的範圍。電氣凸緣不旨在達到高溫，且經組態有足夠的厚度以降低其電阻且限制其在操作期間的溫度。在一些情況下，電氣凸緣可以由配置在電氣凸緣(未示出)的外周邊周圍的冷卻通道(例如冷卻管)來冷卻。因此，電氣凸緣，及特定言之，在導管的排出端處或附近的下部電氣凸緣14，可以充當散熱鰭，其可以冷卻導管的排出端。此外，下部電氣凸緣14在排出端16處的位置可以減少在直接排出端處的焦耳加熱。若排出端16處的玻璃成型材料冷卻至低於玻璃成型材料的液相線溫度的溫度，且玻璃成型材料在排出端處停留足夠時間，則玻璃成型材料會發生失透且形成結晶質量22 (以下稱為「脫玻」)。若允許生長，脫玻22會與導管分離且污染下游的玻璃成型材料。例如，在玻璃製作裝置的操作期間，熔融玻璃成型材料可以在導管的邊緣表面20上方遷移且遷移至下部電氣凸緣14上。邊緣表面及電氣凸緣14上的該遷移的玻璃成型材料可以結晶以形成脫玻22，其可以引起額外的脫玻生長，甚至生長至導管的內部中。

因此，本文中揭露一種玻璃製作裝置，包括：容器，用以運輸熔融玻璃；導管，自容器向下延伸，導管包括具有結合至其的凹形加熱部件的遠端；第一電氣凸緣，結合至導管；及第二電氣凸緣，結合至凹形加熱部件。在一些實施例中，凹形加熱部件可包括截錐。凹形加熱部件可以正交地結合至導管。亦即，凹形加熱部件可以在凹形加熱部件與導管之間的接頭處與導管正交地相交。

在各種實施例中，凹形加熱部件包括短端及長端，且第二電氣凸緣結合至長端的上部邊緣。

在實施例中，第二電氣凸緣可以包括主體部分，該主體部分具有限定內部開口的內邊緣，內邊緣可以在長端的周邊附近結合至凹形加熱部件的上部邊緣。

在一些實施例中，玻璃製造裝置可進一步包括結合至第一電氣凸緣與熔融玻璃遞送容器之間的導管的第三電氣凸緣。

玻璃製造裝置可進一步包括安置在限定在凹形加熱部件與導管的壁部之間的容積中的導熱材料。導熱材料可以包括陶瓷膠結物。

在一些實施例中，導管的厚度可以大於凹形加熱部件的厚度T2。

在各種實施例中，導管、凹形加熱部件及第二電氣凸緣可包括鉑，例如鉑-銠合金。

如請求項1至10中任一項所述之玻璃製造裝置，其中導管包括容器的排水管。

在各種實施例中，凹形加熱部件可為向上凹入的加熱部件。

在其他實施例中，描述一種玻璃製造裝置，包括：熔融玻璃遞送容器；導管，自熔融玻璃遞送容器延伸，該導管包括結合至熔融玻璃遞送容器的近端及具有錐形加熱部件的遠端，該錐形加熱部件自遠端朝向熔融玻璃遞送容器延伸；及電氣凸緣，結合至錐形加熱部件。

玻璃製造裝置可進一步包括安置在限定在錐形加熱部件與導管的壁部之間的容積中的陶瓷膠結物。

在各種實施例中，導管、錐形加熱部件及第二電氣凸緣可包括鉑，例如鉑-銠合金。

在一些實施例中，錐形加熱部件可包括與遠端正交地結合的弓形頸部。

在一些實施例中，導管的厚度T1可以大於錐形加熱部件的厚度T2。

在仍其他實施例中，揭露一種玻璃製造裝置，包括：容器，用以運輸熔融玻璃；導管，自容器延伸且與容器流體連通，該導管包括結合至容器的近端及與近端相對且與近端間隔開的遠端；凹形加熱部件，結合至導管，該凹形加熱部件包括長端及短端，且在導管的長度的至少一部分周圍延伸；及電氣凸緣，在其長端處結合至凹形加熱部件。例如，凹形加熱部件的短端可結合至導管。

在一些實施例中，短端包括具有在導管方向上彎曲的曲率的弓形頸部。例如，弓形頸部可以正交地結合至導管。

在一些實施例中，凹形加熱部件的短端結合至導管的遠端。

在一些實施例中，導管的厚度T1大於凹形加熱部件的厚度T2。

在各種實施例中，導管、凹形加熱部件及電氣凸緣包括鉑，例如鉑-銠合金。

在一些實施例中，凹形加熱部件可為向上凹入的加熱部件。

在又其他實施例中，揭露一種防止熔融玻璃成型材料失透的方法，包括：使熔融玻璃成型材料流過導管，導管包括結合至導管且在導管的長度的至少一部分周圍延伸的凹形加熱部件；在導管及凹形加熱部件中在結合至導管的第一電氣凸緣與結合至凹形加熱部件的第二電氣凸緣之間建立電流，凹形加熱部件導熱地加熱導管的長度的至少一部分。凹形加熱部件包括具有第一直徑d1的長端及與長端相對的短端。短端可包括小於d1的第二直徑d2。

在一些實施例中，短端可包括弓形頸部，該弓形頸部包含在朝向導管的方向上彎曲且正交地結合至導管的曲率。

在一些實施例中，凹形加熱部件可以結合至導管的遠端。

在一些實施例中，凹形加熱部件可為向上凹入的加熱部件。

本文中所揭露的實施例的附加特徵及優點將在以下詳細描述中闡述，且熟習此項技術者將自該描述部分地清楚或藉由實踐本文中所描述的實施例(包含以下詳細描述、申請專利範圍以及附圖)而認識到。應當理解，前述一般性描述及以下詳細描述兩者呈現旨在提供用於理解本文中所揭露的實施例的本質及特徵的概述或框架的實施例。包含附圖以提供進一步的理解且被併入且構成本說明書的一部分。附圖圖示本揭露的各種實施例，且與描述一起解釋其原理及操作。

現在將詳細參考本揭露的實施例，其實例在附圖中圖示。只要有可能，將貫穿附圖使用相同的附圖標記來指相同或相似的部分。然而，本揭露可以以許多不同的形式來體現且不應被解釋為限於本文中所闡述的實施例。

如本文中所使用，術語「約」意謂量、大小、配方、參數及其他數量及特性並非且不必為確切的，但可以為近似的且/或視需要更大或更小，從而反映公差、換算因數、四捨五入、量測誤差及其類似者以及熟習此項技術者已知的其他因數。

範圍在本文中可以表達為自「約」一個特定值及/或至「約」另一特定值。當表達此範圍時，另一實施例包含自一個特定值至另一特定值。類似地，當值表達為近似值時，藉由使用前置「約」，將理解特定值形成另一實施例。將進一步理解，範圍中的每一者的端點關於另一端點且獨立於另一端點皆為重要的。

如本文中所使用的方向術語——例如上、下、右、左、前、後、頂、底——僅參考如所繪製的圖而作出，而不旨在暗示絕對定向。

除非另有明確陳述，否則決不旨在將本文中所闡述的任何方法解釋為要求方法的步驟以特定順序執行。因此，若方法申請專利範圍實際上沒有敘述其步驟所遵循的順序，或任何裝置申請專利範圍實際上沒有敘述單個組件的順序或定向，或在申請專利範圍或說明書中沒有另外具體陳述步驟僅限於特定順序，或沒有敘述裝置的組件的特定順序或定向，則決不旨在在任何態樣中推斷出順序或定向。此情況適用於任何可能的非明確解釋基礎，包含關於步驟配置、操作流程、組件順序或組件定向的邏輯問題；源自語法組織或標點符號的簡單含義及說明書中描述的實施例的數目或類型。

如本文中所使用，除非上下文另有明確規定，否則單數形式「一(a/an)」及「該(the)」包含複數指示物。因此，例如，除非上下文另有明確指示，否則對「一」組件的引用包含具有兩個或更多個這些組件的態樣。

詞語「例示性」、「實例」或其各種形式在本文中用於意謂用作實例、示例或說明。本文中描述為「例示性」或「實例」的任何態樣或設計不應被解釋為優於或超過其他態樣或設計。此外，實例僅為清楚及理解的目的而提供，而不意謂以任何方式限制或約束所揭露的主題或本揭露的相關部分。可以瞭解，可以呈現不同範圍的無數附加或替代實例，但為了簡潔的目的而省略這些實例。

如本文中所使用，除非另外指示，否則術語「包括」及「包含」及其變型應解釋為同義且開放式的。過渡片語包括或包含之後的元素清單為非排他性清單，以使得除了清單中具體敘述的元素之外的元素亦可以存在。

如本文中所使用的術語「實質」、「實質上」及其變型旨在指出所描述的特徵等於或近似等於值或描述。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」旨在表示兩個值相等或近似相等。在一些實施例中，「基本上」可以表示彼此相差約10%以內的值，諸如彼此相差約5%以內，或彼此相差約2%以內。

如本文中所使用，術語「電連接(electrically connected)」、「電連接(electrically connecting)」及其變型意謂藉助於電導體(例如金屬導體)連接，但不包含熔融材料(例如熔融玻璃)。電連接至第二元件的第一元件可以包含在第一元件與第二元件之間的附加元件，以使得附加元件亦電連接至第一元件及第二元件。亦即，電連接至第二元件的第一元件不應被解釋為排除在連接中存在附加導電元件。通常，這些電導體可包括金屬佈線或電纜、匯流條及其類似者，但不限於此。電連接可進一步包含其他組件，包含但不限於有助於組件之間的連接的電連接器(例如插頭、調整片、凸塊、螺栓等)、電控制裝置(諸如電流及/或電壓控制器)、電流及/或電壓量測裝置及其類似者。

如本文中所使用，「耐火材料」係指具有化學及物理性質的非金屬材料，使其適用於暴露於538℃以上環境的結構或系統組件。

如本文中所使用，「錐形」包含直圓錐、斜圓錐及截錐。

除非另有指示，否則附圖未按比例繪製。

第3圖中示出例示性玻璃製造裝置100。在一些實施例中，玻璃製造裝置100可包括玻璃熔爐102，玻璃熔爐102包含熔融容器104。除熔融容器104之外，玻璃熔爐102可視情況包含一種或多種附加組件，諸如用以加熱原材料且將原材料轉化為熔融玻璃的加熱元件(例如燃燒器及/或電極)。例如，熔融容器104可為電助熔容器，其中經由兩個燃燒器及經由直接加熱向原材料添加能量，其中電流通過原材料，電流從而經由原材料的焦耳加熱添加能量。

在其他實施例中，玻璃熔爐102可包含減少來自熔融容器的熱損失的其他熱管理裝置(例如隔離組件)。在仍其他實施例中，玻璃熔爐102可包含有助於使原材料熔融成玻璃熔體的電子及/或機電裝置。玻璃熔爐102可包含支撐結構(例如支撐底盤、支撐部件等)或其他組件。

熔融容器104可以由耐火材料形成，諸如耐火陶瓷材料，例如包括氧化鋁及/或氧化鋯的耐火陶瓷材料，但耐火陶瓷材料可包括其他耐火材料，諸如交替使用或以任何組合使用的釔(例如氧化釔、經氧化釔穩定的氧化鋯、磷酸釔)、鋯石(ZrSiO ₄)或氧化鋁-氧化鋯-二氧化矽或甚至氧化鉻。在一些實例中，熔融容器104可由耐火陶瓷磚構成。

在一些實施例中，玻璃熔爐102可經併入作為玻璃製造裝置的組件，該玻璃製造裝置用以製造玻璃製品，例如玻璃帶，但在其他實施例中，玻璃製造裝置可用以形成其他玻璃製品而無需限制，諸如玻璃棒、玻璃管、玻璃封套(例如用於照明裝置的玻璃封套，例如燈泡)及玻璃透鏡，但考慮了許多其他玻璃製品。在一些實例中，熔爐可包含在玻璃製造裝置中，該玻璃製造裝置包括槽拉裝置、浮槽裝置、下拉裝置(例如熔合下拉裝置)、上拉裝置、壓製裝置、軋製裝置、拉管裝置或將受益於本揭露的任何其他玻璃製造裝置。藉助於實例，第3圖示意性地圖示用於熔合拉製玻璃帶以供隨後加工成單獨的玻璃板或將玻璃帶捲到線軸上的作為熔合下拉式玻璃製造裝置100的組件的玻璃熔爐102。如本文中所使用，熔合拉製包括使熔融玻璃在成形體的側表面上方流動，其中所得熔融材料流在成形體的底部結合或「熔合」。

玻璃製造裝置100可視情況包含定位於熔融容器104上游的上游玻璃製造裝置106。在一些實例中，一部分或整個上游玻璃製造裝置106可經併入作為玻璃熔爐102的一部分。

如第3圖中所圖示的實施例中所示出，上游玻璃製造裝置106可包含原材料儲存箱108、原材料遞送裝置110 (例如螺鑽或螺飼機)及連接至原材料遞送裝置110的馬達120。原材料儲存箱108可以用以儲存一定量的原材料122，原材料122可以經由一個或多個進料口進料至熔融容器104中，如箭頭124所指示。原材料122通常包括一種或多種玻璃成型的金屬氧化物及一種或多種改性劑。在一些實例中，原材料遞送裝置110可由馬達120提供動力以將預定量的原材料122自原材料儲存箱108遞送至熔融容器104。在其他實例中，馬達120可以為原材料遞送裝置110提供動力以基於相對於熔融材料的流動方向自熔融容器104下游感測到的熔融材料的位準以受控速率引入原材料122。熔融容器104內的原材料122此後可經加熱以形成熔融玻璃成型材料126。通常，在初始熔融步驟中，原材料以顆粒的形式(例如以各種「沙子」或粉末的形式)添加至熔融容器中。原材料122亦可包含來自先前熔融及/或成型操作的碎玻璃(玻璃屑)。燃燒器通常用於開始熔融製程。在電助熔製程中，一旦原材料的電阻充分降低，電加熱即可以經由在與原材料接觸定位的電極之間產生電位來開始，從而驅動電流通過原材料，原材料通常進入或處於熔融狀態。如本文中所使用，所得熔融玻璃成型材料被稱為熔融玻璃126。

玻璃製造裝置100可視情況包含相對於熔融玻璃126的流動方向定位於玻璃熔爐102下游的下游玻璃製造裝置128。在一些實例中，下游玻璃製造裝置128的一部分可經併入作為玻璃熔爐102的一部分。然而，在一些情況下，下文所論述的第一連接導管130或下游玻璃製造裝置128的其他部分可經併入作為玻璃熔爐102的一部分。

下游玻璃製造裝置128可包含第一調節(例如處理)腔室，諸如淨化容器132，其位於熔融容器104的下游且藉助於上述第一連接導管130耦接至熔融容器104。在一些實例中，熔融玻璃126可以藉助於第一連接導管130自熔融容器104重力進料至淨化容器132。例如，重力可以經由第一連接導管130的內部路徑將熔融玻璃126自熔融容器104驅動至淨化容器132。因此，第一連接導管130為熔融玻璃126提供自熔融容器104至淨化容器132的流動路徑。然而，應當理解，其他調節腔室可以定位於熔融容器104的下游，例如定位在熔融容器104與淨化容器132之間。在一些實施例中，可以在熔融容器與淨化容器之間採用調節腔室。例如，來自初級熔融容器的熔融玻璃可以在次級調節容器中進一步加熱或在次級調節容器中冷卻至低於初級熔融容器中熔融玻璃在進入淨化腔室之前的溫度的溫度。

可以經由各種技術自熔融玻璃126中移除氣態夾雜物。例如，原材料122可包含多價化合物(例如淨化劑)，諸如氧化錫，該多價化合物在加熱時經歷化學還原反應且釋放氧氣。其他合適的淨化劑包含但不限於砷、銻、鐵及鈰，但出於環境原因可能不鼓勵使用砷及/或銻。淨化容器132可以加熱至例如高於熔融容器溫度的溫度，從而加熱淨化劑。經由熔融玻璃中包含的一種或多種淨化劑的溫度誘導化學還原產生的氧氣經由淨化容器中的熔融玻璃上升，且可以聚結或擴散成在熔融製程期間產生的氣泡。具有增加的浮力的增大的氣泡隨後上升至淨化容器中熔融玻璃的自由表面，且其後可以自淨化容器中排出。

下游玻璃製造裝置128可進一步包含另一調節腔室，諸如混合裝置134，例如攪拌容器，以用於混合自淨化容器132向下游流動的熔融玻璃。混合裝置134可用於提供均勻的玻璃熔體組合物，從而減少化學或熱不均勻性，否則該化學或熱不均勻性可能存在於離開淨化腔室的熔融玻璃內。如所示出，淨化容器132可以藉助於第二連接導管136耦接至混合裝置134。在一些實施例中，熔融玻璃126可以藉助於第二連接導管136自淨化容器132重力進料至混合裝置134。例如，重力可以經由第二連接導管136的內部路徑將熔融玻璃126自淨化容器132驅動至混合裝置134。通常，混合裝置134中的熔融玻璃包含自由表面，具有在自由表面與混合裝置的頂部之間延伸的自由體積。雖然混合裝置134相對於熔融玻璃的流動方向示出在淨化容器132的下游，但在其他實施例中混合裝置134可定位在淨化容器132的上游。在一些實施例中，下游玻璃製造裝置128可包含多個混合裝置，例如淨化容器132上游的混合裝置及淨化容器132下游的混合裝置。當使用時，多個混合裝置可以具有相同的設計，或它們可以具有彼此不同的設計。在一些實施例中，一個或多個容器及/或導管可包含定位於其中的靜態混合葉片以促進熔融材料的混合及隨後的均勻化。

下游玻璃製造裝置128可進一步包含仍另一調節腔室，諸如位於混合裝置134下游的遞送容器138。遞送容器138可調節熔融玻璃126以進料至下游成型裝置中。例如，遞送容器138可以充當蓄積器及/或流量控制器，以藉助於出口導管(下文中稱為下降管140)調整及/或提供熔融玻璃126的一致流量至下游製程。在一些實施例中，遞送容器138中的熔融玻璃126可以包含自由表面，其中自由體積自自由表面向上延伸至遞送容器的頂部。如所示出，混合裝置134可以藉助於第三連接導管142耦接至遞送容器138。在一些實例中，熔融玻璃126可以藉助於第三連接導管142自混合裝置134重力進料至遞送容器138。例如，重力可以經由第三連接導管142的內部路徑將熔融玻璃126自混合裝置134驅動至遞送容器138。

現在參考第4圖及第5圖，下降管140包括耦接至遞送容器138且與其流體連通的近端144及與近端144相對且沿下降管140的中心縱向軸線148與其間隔開的遠端146。下降管140的壁部150包括內表面154及外表面156，壁部150限定在近端144與遠端146之間延伸的內部路徑157。重力可經由內部路徑157將熔融玻璃126自遞送容器138驅動至下降管140的遠端146，隨後熔融玻璃可自遠端146遞送至成型裝置158。例如，熔融玻璃126可遞送至下拉玻璃成型裝置(例如槽拉玻璃成型裝置、溢流下拉)、浮法玻璃成型裝置或軋製玻璃成型裝置，但在其他實施例中，熔融玻璃126可以遞送至此項技術中已知的任何其他玻璃成型裝置。

如第4圖中所示出，下降管140結合至第一電氣凸緣160且經由凹形加熱部件164電連接至第二電氣凸緣162，第一電氣凸緣160及第二電氣凸緣162用以向下降管140提供電流。例如，可以在第一電氣凸緣160與第二電氣凸緣162之間的壁部150中建立電流，該電流加熱壁部150且從而加熱及/或維持流過第一電氣凸緣160與第二電氣凸緣162之間的下降管140的部分的熔融玻璃的溫度。第一電氣凸緣160定位於第二電氣凸緣162的上游，但在其他實施例中，第一電氣凸緣可以結合至遞送容器38。

參考第6圖，第一電氣凸緣160包括第一主體部分166及自第一主體部分166延伸的第一電極部分168。第一主體部分166包括限定穿過第一主體部分166的開口172的內邊緣170。

轉向第7圖，第二電氣凸緣162包含第二主體部分174及第一電極部分176a。在一些實施例中，諸如所圖示實施例，第二電氣凸緣162可以包括第二電極部分176b，其中第一電極部分176a與第二電極部分176b相對地配置在第二主體部分174上，以使得電極部分176a及176b相隔180度。第二主體部分174進一步包括限定穿過第二主體部分174的開口182的內邊緣180及主體部分的圓周周圍的外周緣178。在各種實施例中，第一主體部分166及/或第二主體部分174可為平坦的或基本平坦的。

儘管未示出，但在其他實施例中，第一電氣凸緣可包括與第一電極部分168相對的第二電極部分。類似地，第二電氣凸緣162可以以第一電氣凸緣160所示出的方式包括一個電極部分。使用多個電極部分(例如相對的電極部分)可以使遞送至電氣凸緣結合至的組件的電流在接頭處在組件的圓周周圍更加均勻。

在一些實施例中，一個或多個附加電氣凸緣可以在第一電氣凸緣160與遞送容器138之間結合至下降管140。例如，第3圖及第4圖圖示附接至下降管140且定位在第一電氣凸緣160上方(例如定位在第一電氣凸緣160與遞送容器138之間)的第三電氣凸緣184。根據一些實施例，第三電氣凸緣184可以與第一電氣凸緣160相似或相同。第三電氣凸緣184可具有單個電極部分或多個電極部分。每一電氣凸緣可以電連接至電源(未示出)且用以向電氣凸緣遞送電流。電源可為例如變電站的本地電網或單獨的發電機。

轉回第4圖及第5圖，在一些實施例中，凹形加熱部件164可以自下降管140的遠端146向上延伸。亦即，凹形加熱部件164可為凹形加熱部件。凹形加熱部件164可包括裙部186，裙部186在與縱向軸線148正交的平面中具有圓形橫截面，但在其他實施例中，加熱部件164可具有非圓形橫截面形狀。上開口188由凹形加熱部件164的上邊緣190限定，上邊緣190具有第一直徑d1。凹形加熱部件164進一步包括由第二下邊緣194限定的第二下開口192，下邊緣194具有小於第一直徑d1的第二直徑d2。具有最大尺寸開口(即上開口188)的凹形加熱部件164的端部定義為長端196，而具有較小開口(即第二開口192)的向上凹形加熱部件164的端部定義為短端198。在一些實施例中，凹形加熱部件164可為錐形的，例如，包括錐形裙部186。在各種實施例中，向上凹入的加熱部件164的短端198可包含弓形頸部200 (見第8圖)，其中頸部200包括在縱向軸線148的方向上的曲率。亦即，弓形頸部200朝向下降管140向內彎曲且包括下邊緣194。

第二電氣凸緣162的內邊緣180諸如藉由焊接附接至凹形加熱部件164的上邊緣190，且凹形加熱部件164的下邊緣194附接至或接近下降管140的遠端146。因此，在凹形加熱部件164與壁部150之間形成具有封閉底部的杯狀容積。

在一些實施例中，最佳參見示出第5圖的區域A的第8圖，下邊緣194可以附接在遠端146上方短距離δ處，以允許用於將下邊緣194結合至壁部150的焊縫195之間有足夠的間隙。亦即，將下邊緣194在遠端146處直接結合至下降管140的焊接操作會產生遠端146的變形，這可能破壞來自遠端146的熔融玻璃的流動。因此，凹形加熱部件164的下邊緣194可略微移動至遠端146上方，例如其中δ介於約1毫米至約3毫米的範圍內，諸如介於約1毫米至約1.5毫米之間的範圍內，或介於大於零毫米但等於或小於約1毫米的範圍內。因此，如本文中所使用，提及結合至導管的遠端146的凹形加熱部件包含在遠端的3 mm內的導管的長度。弓形頸部200可以配置成使得弓形頸部與壁部150正交，其中下邊緣194與壁部150相交。凹形加熱部件164與下降管140的正交相交輔助維持凹形加熱部件164的一致厚度且避免可能在凹形加熱部件164內發生的電阻變化。換言之，在各種實施例中，下降管140的壁部150可包括基本均勻的厚度T1。另一方面，凹形加熱部件164可具有等於或小於T1的厚度T2。穿過導體的電流密度為電流大小及導體的橫截面積的函數。下降管140的電阻與導體長度除以橫截面積成比例。即，假設厚度均勻，下降管140或其選定部分的電阻R為下降管或其選定部分的長度L除以垂直於縱向軸線148的平面中的累積橫截面積A (R ∝ L/A)。下降管140中的電流I為I = E/R，其中E為跨長度L的電壓且R為電阻。顯然，在與縱向軸線148正交的平面處，d1在向上凹入的加熱部件164的每一橫截面處大於d2。實際上，隨著凹形加熱部件164的橫截面接近上邊緣190，d2增加。若凹形加熱部件164的厚度T2大於T1，則凹形加熱部件164在其任一橫截面處的橫截面積A2大於下降管140的對應橫截面的橫截面積A1。因此，凹形加熱部件164中的電流密度及由凹形加熱部件產生的熱功率將降低。因此，在各種實施例中，裙部186的T2小於壁部150的厚度T1，其中厚度T1及T2均經量測為對應組件的相對表面之間的最短距離(例如，相對表面之間沿與相對表面正交的線的距離，例如下降管140的內表面154與外表面156之間的正交距離)。若凹形加熱部件164以非90度的角度與下降管140相交，則凹形加熱部件在與下降管140相交處的橫截面積將不同於凹形加熱部件的在凹形加熱部件中其他處的橫截面積。

第9圖為下降管140的透視圖，示出有結合至下降管的第一電氣凸緣160、結合至下降管的遠端的凹形加熱部件164及結合至凹形加熱部件164的第二電氣凸緣162。在所示出的實施例中，凹形加熱部件164配置為向上凹入的加熱部件，例如錐形加熱部件。

轉回第4圖，導熱材料202可以安置在凹形加熱部件164與壁部150之間的杯形容積204中。然而，導熱材料202應為電隔離的(不導電)以防止跨向上凹入的加熱部件164電短路。導熱材料202可以包括澆注的陶瓷膠結物(可澆注)，諸如可自Aremco Products, Inc. (Valley Cottage, NY)獲得的Ceramabond 503、由Saint-Gobain Abrasives Incorporated製造的EA139或例如Ceramabond與EA139的混合物。

導熱材料202用於將凹形加熱部件164中的電流產生的熱量(在第一電氣凸緣160與第二電氣凸緣162之間)傳導至與導熱材料202接觸的下降管140的那部分。另外，因為凹形加熱部件164的厚度T2可以較薄，所以導熱材料202可以為凹形加熱部件提供結構剛性，從而防止向上凹入的加熱部件變形或塌陷。選擇凹形加熱部件164的尺度(例如高度、直徑、厚度)以及在第一電氣凸緣160與第二電氣凸緣162之間供應的電流的大小以向遠端146提供足夠的熱能，以使得遷移至遠端146的邊緣表面或凹形加熱部件164的外表面的熔融玻璃維持在高於熔融玻璃的液相線溫度的溫度。因此，遠端146可由來自凹形加熱部件164的傳導而被加熱且歸因於壁部的焦耳加熱而由壁部150直接加熱。

根據各種實施例，第一絕熱材料206可以安置在第一電氣凸緣160與第二電氣凸緣162之間，例如，安置在第一主體部分166與第二主體部分174之間。第一絕熱材料可為例如陶瓷纖維板(例如鋁矽及/或莫來石纖維及黏結劑)，諸如由ZIRCAR Refractory Composites, Incorporated製造的Unifrax Fiberfrax® Duraboard® 3000或ZIRCAR RS-100耐火板。在一些實施例中，第二絕熱材料207亦可以定位在第一電氣凸緣160與第二電氣凸緣162之間。例如，第二絕熱材料207可為耐火的耐火磚，該耐火磚適用於支撐定位於第一電氣凸緣160上方的絕緣材料或其他材料的重量。第二絕熱材料207可以包括氧化鋁及/或氧化鋯，但可以採用此項技術中已知的其他耐火磚材料。

在一些實施例中，第三絕熱材料208可以定位在第二電氣凸緣162下方且與第二電氣凸緣162接觸。第三絕熱材料208可為與第一絕熱材料206相同的材料，例如陶瓷纖維板，諸如Unifrax Fiberfrax® Duraboard® 3000及/或ZIRCAR RS-100耐火板。第三絕熱材料208可限定足夠直徑的通道210以允許自下降管140的遠端146流出的熔融玻璃流穿過第二絕熱材料208而不接觸絕熱材料208。

第四絕熱材料212(例如可澆注的耐火材料)可以圍繞下降管140。另外，在一些實施例中，第五絕熱材料214(例如耐火的耐火磚)可以圍繞第四絕熱材料212。第五絕熱材料214可包括例如氧化鋁及/或氧化鋯，但亦可採用其他耐火材料。

下游玻璃製造裝置128的組件(包含連接導管130、136、142、淨化容器132、混合裝置134、遞送容器138、下降管140或電氣凸緣160、162或184中的任一者)可以由貴金屬製成。合適的貴金屬包含選自由鉑、銥、銠、鋨、釕及鈀或其合金組成的群組的鉑族金屬。例如，玻璃製造裝置的下游組件可由鉑-銠合金形成或包含鉑-銠合金，鉑-銠合金包含按重量計約70%至約90%的鉑及按重量計約10%至約30%的銠。然而，適用於形成玻璃製造裝置的下游組件的其他金屬可包含鉬、錸、鉭、鈦、鎢及其合金。

下降管140、第四絕熱材料212及第五絕熱材料214可由一個或多個配置在第五絕熱材料214的周邊周圍的鋼結構元件216支撐。

在其他實施例中，凹形加熱部件164可以包括如第10圖中所示出的抛物線形狀，從而產生定位在凹形加熱部件164與下降管壁部150的外表面156之間的碗形容積。然而，凹形加熱部件164可以具有其他凹形形狀，諸如半球形。

第3圖進一步示出成型裝置158的例示性實施例，成型裝置158包括一個或多個成型輥218，成型輥218配置成產生玻璃帶220。例如，在一些實施例中，如第11圖中所圖示，成型裝置可包括配置成繞旋轉軸旋轉的單個成型輥218，其中熔融玻璃126由下降管140遞送至成型輥218的頂部部分。熔融玻璃隨成型輥旋轉且在成型輥218的底部附近釋放為玻璃帶220。在另一實施例中，如第12圖中所示出，熔融玻璃由下降管140在第一旋轉成型輥218a與同第一旋轉成型輥218a間隔開的第二反向旋轉成型輥218b之間遞送。熔融玻璃被壓在兩個反向旋轉成型輥之間，且作為玻璃帶220自兩個反向旋轉成型輥之間出來。

凹形加熱部件不需要與旨在將熔融玻璃遞送至成型裝置的導管結合使用。例如，玻璃製造裝置中的各種容器(或導管)可能需要在其操作的某個時間點排空。因此，這些容器可設置有排水管，且這些排水管可裝配有如本文中所描述的凹形加熱部件，凹形加熱部件結合如關於前述下降管所描述的附接至其的電氣凸緣使用。此外，在一些實施例中，與本文中所描述的凹形加熱部件相似的凹形加熱部件可以用在需要附加熱能的導管上的任何位置處，且因此不限於向上凹入(例如結合至垂直配置的導管或管)，但亦可以在其他方向上定向。另外，凹形加熱部件不限於管或導管的端部，而可以配置成圍繞管或導管的中間部分的一部分。

雖然已經相對於本揭露的某些說明性及特定實例詳細描述各種實施例，但本揭露不應被視為限於此，此係由於在不脫離所附申請專利範圍的範疇的情況下，所揭露的特徵的多種修改及組合係可能的。

10:導管 12:上部電氣凸緣 14:下部電氣凸緣 16:排出端 18:熔融玻璃成型材料 20:邊緣表面 22:結晶質量 100:玻璃製造設備 102:玻璃熔爐 104:熔融容器 106:上游玻璃製造設備 108:原材料儲存箱 110:原材料遞送裝置 120:馬達 122:原材料 124:箭頭 126:熔融玻璃成型材料 128:下游玻璃製造設備 130:第一連接導管 132:淨化容器 134:混合設備 136:第二連接導管 138:遞送容器 140:下降管 142:第三連接導管 144:近端 146:遠端 148:中心縱向軸線 150:壁部 154:內表面 156:外表面 157:內部路徑 158:成型設備 160:第一電氣凸緣 162:第二電氣凸緣 164:凹形加熱部件 166:第一主體部分 168,176a:第一電極部分 170,180:內邊緣 172,182:開口 174:第二主體部分 176b:第二電極部分 178:外周緣 184:第三電氣凸緣 186:裙部 188:上開口 190:上邊緣 192:第二下開口 194:第二下邊緣 195:焊縫 196:長端 198:短端 200:弓形頸部 202:導熱材料 204:杯形容積 206:第一絕熱材料 207:第二絕熱材料 208:第三絕熱材料 210:通道 212:第四絕熱材料 214:第五絕熱材料 216:鋼結構元件 218:成型輥 218a:第一旋轉成型輥 218b:第二反向旋轉成型輥 220:玻璃帶 A:區域 A1,A2:橫截面積 d1:第一直徑 d2:第二直徑 T1,T2:厚度 δ:短距離

第1圖為導管及結合至導管上的一對電氣凸緣的示意圖，該電氣凸緣用於直接加熱流過導管的熔融玻璃成型材料；

第2圖為第1圖的導管及電氣凸緣的橫截面圖；

第3圖為根據本文中所揭露的實施例的例示性玻璃成型裝置，該玻璃成型裝置包含遞送容器及自其延伸的出口導管，其中電氣凸緣用以在出口導管中建立電流；

第4圖為示出附接至出口導管的遠端的凹形加熱部件的第1圖的出口導管的正視橫截面圖；

第5圖為示出凹形加熱部件的第2圖的出口導管的至少一部分的透視圖；

第6圖為例示性第一電氣凸緣的透視圖；

第7圖為例示性第二電氣凸緣的透視圖；

第8圖為示出正交地結合至出口導管的裙部及弓形頸部的出口導管的遠端及凹形加熱部件的一部分的橫截面圖；

第9圖為示出第一及第二電氣凸緣分別附接至出口導管及向上凹入的加熱部件的第4圖的出口導管的至少一部分的透視圖；

第10圖為具有抛物線形狀的另一凹形加熱部件的透視圖；

第11圖為根據本文中所描述的實施例的例示性下降管的一部分的橫截面圖，其中示出下降管將熔融玻璃成型材料遞送至包括旋轉成型輥的例示性成型裝置；及

第12圖為根據本文中所描述的實施例的另一例示性下降管的一部分的橫截面圖，其中示出下降管將熔融玻璃成型材料遞送至包括一對反向旋轉成型輥的成型裝置。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

140:下降管

150:壁部

160:第一電氣凸緣

162:第二電氣凸緣

164:凹形加熱部件

166:第一主體部分

168,176a:第一電極部分

170,180:內邊緣

174:第二主體部分

176b:第二電極部分

186:裙部

188:上開口

190:上邊緣

194:第二下邊緣

Claims (14)

1. 一種玻璃製造裝置，包括： 一容器，用以運輸熔融玻璃； 一導管，自該容器向下延伸，該導管包括一遠端，該遠端包括結合至其的一凹形加熱部件： 一第一電氣凸緣，結合至該導管；及 一第二電氣凸緣，結合至該凹形加熱部件。
2. 如請求項1所述之玻璃製造裝置，其中該凹形加熱部件包括一截錐。
3. 如請求項1所述之玻璃製造裝置，其中該凹形加熱部件包括具有一第一直徑的一長端及具有小於該第一直徑的一第二直徑的一短端，且該第二電氣凸緣結合至該長端的一上部邊緣。
4. 如請求項3所述之玻璃製造裝置，其中該第二電氣凸緣包括一主體部分，該主體部分具有限定一內部開口的一內邊緣，該內邊緣在該長端的一周邊附近結合至該凹形加熱部件的該上部邊緣。
5. 如請求項1所述之玻璃製造裝置，進一步包括電連接至該第一電氣凸緣與該熔融玻璃遞送容器之間的該導管的一第三電氣凸緣。
6. 如請求項1所述之玻璃製造裝置，其中該凹形加熱部件與該導管正交地相交。
7. 如請求項1所述之玻璃製造裝置，進一步包括安置在限定在該凹形加熱部件與該導管的一壁部之間的一容積中的一導熱材料。
8. 如請求項7所述之玻璃製造裝置，其中該導熱材料包括一陶瓷膠結物。
9. 如請求項1至8中任一項所述之玻璃製造裝置，其中該導管的一厚度大於該凹形加熱部件的一厚度T2。
10. 一種防止一熔融玻璃成型材料失透的方法，包括以下步驟：使該熔融玻璃成型材料流過一導管，該導管包括結合至該導管且在該導管的一長度的至少一部分周圍延伸的一凹形加熱部件； 在該導管及該凹形加熱部件中在結合至該導管的一第一電氣凸緣與結合至該凹形加熱部件的一第二電氣凸緣之間建立一電流，該凹形加熱部件導熱地加熱該導管的該長度的該至少一部分。
11. 如請求項10所述之方法，其中該凹形加熱部件包括包含一第一直徑d1的一長端及與該長端相對的一短端，該短端包括小於d1的一第二直徑d2。
12. 根據請求項27所述之方法，其中該短端包括一弓形頸部，該弓形頸部包括在朝向該導管的方向上彎曲且正交地結合至該導管的一曲率。
13. 如請求項10所述之方法，其中該凹形加熱部件結合至該導管的一遠端。
14. 如請求項10至13中任一項所述之方法，其中該凹形加熱部件為一向上凹入的加熱部件。

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