TWI324141B - - Google Patents

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九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於減少玻璃熔融射污染物，以及制是 勿在_餅_擁帽結_叙污染物。 【先前技術】 化學及熱均勻性為良好玻璃形成操作之重要的部份。 玻璃熔_叙抛财在_麵_具村接受之氣 態雜質或_靴蚁财_妓魏科同相之線 ，或條紋)。這些玻璃非均勻成份來自熔融處理過程中正 常各種發生物，其包含耐火材料溶解，熔融分層，玻璃表面 揮!X’以及，皿度差異。所產生線條在玻璃中為可見的，因為 色彩及/或折射率差異所致。 項改善玻璃均勻性之方法在於溶融玻璃通過垂直指 向之勝槽，其位於熔融物下游。該攪拌槽裝置授拌器具 有中央軸，其藉由適當馬達轉動。—組多轉#由轴延伸 出以及其由娜槽頂部延伸至底·齡雜玻璃。本發 明係關於該攪拌槽之操作而不會加入更進一步缺陷進入最 終玻璃’特別是由凝結氧化物所產生之缺陷。 在玻璃攪拌槽以及攪拌槽中揮發性氧化物能夠由存在 於玻璃中任何元素所構成。一些最容易揮發以及有害的氧 化物由Pt，As，Sb，B，及Sn所構成。在玻璃炫融物中凝結氧 化物主要來源包含Pt〇2之熱鉑表面，以及B2〇3, As4〇6, Sb4〇e 及Sn〇2玻璃自由表面。所謂玻璃自由表面係指暴露於攪拌 槽内氣體之表面。由於高於玻璃自由表面上氣體,以及該 氣體含有任何或全部先前，或其他揮發/ίί患戶比俨 拌槽外峨體溫脱職於自g補細她J傾向見 將向亡流動通過任何開孔，例如通過攪拌軸及授拌槽覆蓋 間之環狀空間。假如軸及/或覆蓋溫度胁氧化物 況下，由於當攪拌轴與玻璃表面間技齡 變為較冷卻，包含於授拌槽氣體内之揮發性氧化物將二士 於軸表社。當卿賴輯•界辦，騎钱掉落 至玻璃以及促使雜冑^缺歸彡成於玻璃產物中。 加熱高於玻璃自由表面之軸已證實尸、有部份成功地減 少在玻_融物中顆粒污染，其會導致凝結物分層。 -項藉由凝結減少玻__污染之方鱗放置碟狀 物遮蔽物於玻璃自由表面與攪拌槽上側部份之間。不過 該方法使其難以控制玻璃自由表面溫度，例如藉由加熱槽 覆蓋高於玻璃。除此，遮蔽物及半軸間之接頭可作為凝 結污染物額外來源。 ’' 【發明内容】 本發明-項為減娜綱縣物之找1包含將 熔融玻璃流過攪拌槽，攪拌槽具有至少一個壁板及覆蓋覆 蓋具有通道穿過其中。攪拌槽更進—步包含器，其包 含延伸通過覆蓋通道，因而形成環狀間隙於軸與覆蓋之間 。氣體以至少10〇Sccm(標準立方公分每分鐘)速率流過環 狀間隙。優桃氣體以至少400_速率流過，更優先地 為至少900謂及最優先地至少為12〇〇_。氣财動優 。優桃鐘以至少〇. % 丄丄 m/s速度流過〇. 25英时(〇. 635cm)環狀/猶。優先地氣體 為二氣，雖然能夠使用其他適當氣體。該方法有益地促使 氣體沿著授拌轴流動，因而以預先決定速率沿著軸減少揮 發性氧化物凝結，其因而排出及避免污染炫融玻璃。 本發明亦揭示出實施方法之裝置(例如授拌玻璃熔融 物)’其包含檀拌槽，其構造能夠容納熔融玻璃以及授摔槽 ，蓋’覆蓋界定出通過其巾之通道，因而形成環狀間隙於覆 蓋及軸之間，一個或多個氣體流動管件對擾拌槽施以真空 抽除j動管件具有端部於攪拌槽内，流動管件端部並不延 伸過熔融玻璃之底部表面。 在裝置另外一個實施例中，環狀分隔板可放置於覆蓋 及攪拌槽雜之間，分隔板包含氣體流動通道對擾掉槽施 以真空抽除或域。氣驗動通道可雜至齡。歧管流 體連通i缺接至真空系統或加壓系統，其決定於雛槽是 否施以真空抽除或加壓氣體。 本發明藉力下舰例性綱錢參考附蚊容易 了解以及本發日月其他目標，特性，細節以及優點變為更加清 楚，其並不作為限制用。 【實施方式】 一圖1顯不出依據本發明實施例之範例性裝置使玻璃熔 融物均祕。圖1之勝槽10包含人Π管件12以及出口管 件14。在所顯示實施例中，熔融玻璃經由入口管件U流入 攪拌槽如箭頭13所示，以及經由出口管件14流出槽如箭頭 15所不。授拌槽10包含至少一個壁板16,其優先地為圓柱

1324141 形以及垂直指向，雖然攪拌槽能具有其他形狀例如橢圓形 或立方形。谭先地5攪拌槽壁板包含内部櫬墊18，其由鉑或 鉑合金所構成。能夠替代以具有類似耐火性包含抗腐蝕以 及導電性之其他櫬墊材料。玻璃入口管件12位於或接近擾 拌槽10底部，其中玻璃出口管件14位於授拌槽之頂部。不 過，熟知此技術者了解入口管件丨2及出口管件14可相反地 放置，使彳于炫融玻璃由擾拌槽頂部流入擾拌槽以及經由底 部流出。亦使用入口及出口管件之中間部份以達成適 • 拌(即所需要均勻度）。 攪拌槽10更進一步包含授拌器20,授拌器包含轴22以 及一組多個葉片24,其由軸向外地延伸朝向授拌槽壁板16 。軸22通常為垂直地指向以可旋轉地按裝使得由軸底下部 份延伸出該葉片24旋轉於擾拌槽内，其至少部份地浸潰於 熔融玻璃之自由表面26下。熔融玻璃表面溫度通常在14〇〇 C至1600 C，但是可較高或較低，其決定於玻璃組成份。攪 拌器20優先地由鉑所構成，但是可為銘合金或加強分散翻 或始合金(例如加強錯石之銘合金）。 如圖1所示，攪拌槽10可包含排洩管件28以在例如系統 關閉過程中由授拌槽排出玻璃。除此(或可加以變化)，攪 拌槽可包含附加性容器30。勝㈱2〇藉由適當的驅動器加 以轉動。例如，攪拌器2〇可藉由電動馬達經由適當傳動裝 置或▼式驅動器(並未顯示出）加以轉動。 依據本發明實施例，授拌槽10藉由槽覆蓋32加以蓋住 。槽覆蓋32可直接地靠在壁板16，或高溫密封材料可放置 第8頁 於壁板及覆蓋之間，任何情況下壁板及覆蓋'^密封足以 防止覆蓋及魏狀可查覺紐颇。紐32亦可包含覆 蓋加熱II Μ觸覆蓋加熱制喊助雜概經 璃溶融物之自由表面溫度。覆蓋加熱H 34通常包含由舶所 構成之電阻線圈，其埋嵌於槽覆蓋耐火性材料内。電阻線 圈通以電⑽，優先地為父流電可施加電以加熱槽覆蓋 。槽覆蓋通常離玻璃熔融物自由表面為在2英叶及3英忖之 間，但疋該距罐在需要時能夠為較大。因而，容％為界 於攪拌槽覆蓋32,攪拌槽壁板16及玻璃自由表面26之間。 槽覆蓋32亦包含通道，攪拌軸22通過該通道。通道内 側表面包含形成攸讀^。料勝概恤件，外殼 36能夠抵抗腐钱，此由於高溫以及腐紐氣體卩及由炼融 玻_成之凝結物所產生。外殼36通f _•合金所構 成。通過槽覆蓋通道之軸22形成環狀間隙於轴22外側表面 22及通道内側表面之間;如果採用外殼％環狀聰形成於 軸外側表面及物_表面之間。為了猶輯，在此只 說明外殼内側表面，但是可視為兩者情況。高於槽覆蓋32 之軸四部份由含有軸加熱器40之耐火性材料醜著。當使 用覆蓋加熱益34情況，軸加熱器4〇優先地由電阻加熱器所 構成。加熱元件優先地由鉑所構成，但是可由鉑合金所構 成。 —絕緣層42放置於槽覆蓋32上方。絕緣層44同樣地圍繞 著轴加熱，46。環狀間隙38消除旋轉軸與外殼，加熱器，絕 緣層及覆_之接觸。優桃外殼__週邊之中央 1324141 即由環狀空間所圍繞之中央由轴中心偏移不超過&英忖 ，更優先地不超過〇· 12英吋，及最優先地不超過〇. 〇4英时。 圖2顯示出軸中心與環狀中心間之偏移α。優规^狀間 隙之覓度L至少為〇. 25英σ寸，但是可大於〇 5英忖。

依據本發明實施例，至少一個流動管件5〇由外側授掉 槽10延伸至檀拌槽1〇之内側，即空間35。每一流動管件由 能夠承受槽中高溫(通常超過·。0而不會與氧化物凝結 物接觸產生衰變料所;^成。每—流動管件内徑為 〇. 5英吋，以及優先地由鉑所構成，能夠使用其他材料例如 鉑合金，只要材料呈現出抵抗腐蝕或其他形式之劣化(例如 破裂)，其由惡劣攪拌槽環境所導致。

有芬地’祝拌槽10内之氣體流動管件5〇之端部位置將 並不會直接地延伸過槽内之玻璃自由表面26。圖i顯示出 兩個氣體流動管件。如圖1所示，氣體流動管件端部52可終 止於攪拌槽壁板上方環狀區域内而非終止於玻璃熔融物自 由表面26上方位置。因而，實施例優點為累積於氣體流動 管件端部52處之凝結物避免掉落於玻璃自由表面26上，以 及隨後可排除。掉落於玻璃熔融物自由表面26上之凝結物 會污染溶融物，以及顯現為溶融物所製造出玻璃物體内之 雜質或其他缺陷。 為了克服揮發性氧化物向上流動經過攪拌槽器軸及由 於對流向下所導致流動擴散通過覆蓋外殼間之環狀間隙， 下列與數值1相關之Peclet數值優先地為較大：

Pe=U · L/D 第ίο 頁 "97ΓΪ2Γ24

在^述公式中，Pe為Peclet數值，U為向下氣體速度武L為 覆蓋外殼織雜32帛魏較度卩公尺解位以及D為 氧化物擴散度m2/s。沿著擾拌軸以及特別是高於圍繞著攪 ，軸環帶38内之揮發性氧化物凝結能夠藉由促使氣體產生 南的向下速度U而消除。同時，亦需要將氣體速度為最低 叫盡可能地減少、氧化物祕璃自由表面揮發以及限制由於 氣體流過環帶38所導致玻翻喊s 26之冷卻。這些競爭 性規定應該合理地保持平衡。 存在另外一項氣體速度限制，其由於相反溫度梯度所 導致。由於南於槽覆蓋授拌軸22比覆蓋下方冷，當氣體不 過it㈣時氣·帶祕浮力所導致之不穩定 q發生。對流小室會發展於環帶38内，使得在環帶一些區 域内氣體流動為向上的以及其他區域為向下。該對流小室 ^助於使揮發性氧化物傳送至環帶38内，以及擾動氣體流 ，帶。不過，假如氣體向下速度U相當大，祕浮力所導 致之不穩定將會被克服。 在本發明使用上餅說明裝置之方法一項實施例中， 曰適當真空系統例如真空栗以及相關管線(並未顯示出） ^接包由至少一個氣體流動管件50對高於玻璃自由表面26 =、35糾真空抽除。換言之，缝流動管件50 -端延伸 槽谷積35内，同時另外一端連接至適當的真空系 如’真广系統再藉由氣體流動管件5〇流體猶職拌槽内 使物由壓縮錢驅動之文氏泵，雖然能夠 吏用業界_知之其他真级。優桃碰流動管件表

面溫度低於熔融玻璃表面之溫度，以及優容積35 内揮發性氧化物之露點，使得由搜拌槽經由氣體流動管件 50排除之揮發性氧化物可凝結於流動管件内而非在軸没上 或在外殼36之内侧表面上。高於玻璃自由表面容積中揮發 性氧化物之硌點決定於玻璃組成份以及存在於容積％内表 面之溫度。沿著軸氧化物之露點計算能夠依據沿著軸之溫 度分佈’特定氧化物擴散率，經由環狀間隙38氣體流動速度 計，以及露點與氧化物濃度曲線算出。Αδ4〇6一般揮發性氧 化物之露點可低至595它，而Pt〇2則高至1445<t。 月皂夠選擇氣體流量，其將維持氧化物露點低於沿著軸 所2點之轴溫度，級·轉雜 動笞件内而非著軸22,氣體流動管件5〇可言免計成促使各 別流動管件材雜_及可拉—步包含麵以保持凝 結氧化物防止污染真空系統過遽系統，該過濾系統包含氣 體流過之不鏽鋼篩網或在罐或容器中之羊毛，其可在市場 上取得，例如由Nor-Cal Products Inc.供應。 容積35喊小遷力與筒外側大氣壓力間之壓力差值促 使大氣由攪拌槽外側流經環狀_ 38人口容積35。氣體流 tA，使得環帶38中各處氣體流 動為向下的(對容積35施以真空抽除情況)，儘管其存在不 穩定的溫度梯度。因而，氣體速度應軸#大以消除凝結 材料向上地藉由擴散移動通過環狀間隙。優先地流經環 狀間隙38之大氣流動至少為1〇〇_，更優先触她c⑽ 及900sccm之間，雖然流量可高達〗6〇〇sccm。 在本發明裝置另外一個實施例中，如圖3所示，分隔板 56交錯放置於搜拌槽壁板16及覆蓋32之間。分隔板56包含 至少一個氣體流動通道58經由分隔板，該板功能與先前實 施例中氣體流動管件相同。在本實施例中，氣體流動管件 50為並不需要的。分隔板56優先地含有一組多個氣體流動 於板之週圍。至少一個氣體流動通道獨立地連接至 真空系統或壓縮機系統。不過，歧管60可圍繞著分隔板以 及連接至少一個氣體流動通道至真空系統或壓縮機系統， 其決定於覆蓋32,玻璃表面26及分隔器56所界定出空間35 相對於大氣需要正壓力或負值壓力。當使用多個氣體流動 通道時，需要使用歧管。如先前所揭示，需要過濾系統以去 除累積於氣體流動通道或向下流動管件内之凝結物。圖3 裝置顯示並無氣體流動管件50,不過假如需要情況下能夠 使用氣體流動管件5〇。圖4顯示出分隔管板56及歧管60向 下看分隔板時水平斷面。箭頭62表示氣體流到或流出歧管 ’其決定於歧管60是否連接至真空系統以對攪拌槽施以真 空抽除，或假如連接至壓縮器系統以對授拌槽加壓。 在先前實施例氣體流動管件情況中，優先地通入攪拌 槽空間35内之氣體流動通道開孔64由攪拌槽壁板16内側表 面阻斷，使得凝結於開孔四週之任何揮發性氧化物無法掉 落至授拌槽内之溶融玻璃。先前所說明過濾系統可適當地 按裝，例如管件66連接歧管60與真空系統(並未顯示出）。 雖然本發明上述已作各種說明，人們了解本發明實施 例所_各雜性麟單獨喊合併地額。例如，氣體 流動通道能夠形成於本身覆蓋中，或槽壁-板上側部份内。 因而，本發明並不受限於在此所說明之優先實施例。 熟知此技術者了解本發明能夠作各種其他改變或變化 而並不會脫離本發明之精神及範圍。因而本發明各種變化 及改變均含蓋於下面申請專利範圍及其同等物範圍内。 【圖式簡單說明】 第一圖為本發明實施例範例性攪拌槽之斷面圖，其顯 示出槽覆盍以及玻璃流動管件，其進入高於玻璃自由表面 上之槽。 第二圖顯示出覆蓋通道内側週邊中心與撥拌軸中心間 之偏移。 第三圖為本發明另一實施例範例性攪拌槽之斷面圖， 其顯不出槽覆蓋，以及分隔板放置於槽與槽覆蓋之間。 第四圖為包含氣體歧管之分隔板水平斷面圖，其能夠 使用於攪拌槽壁板及覆蓋之間，分隔板具有通道對攪拌槽 施以真空抽除或加壓。 附圖元件數字符號說明： 攪拌槽10;入口管件12;箭頭13,15;出口管件14; 壁板16;櫬墊18;授拌器20;轴22;葉片24;玻璃自由表 面26;排茂管件28;容器30;槽覆蓋32;加熱II 34;容積 35;外殼36;環狀間隙38;軸加熱器40;絕緣層42,44;軸 加f器46;氣體流動管件5G;管件端部52;分隔板56;氣 體流動通道58;歧管6〇;箭頭62;通道開孔64;管件66。 第14頁 ^.1

Claims (1)

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十、申請專利範圍： 一一 1· 一種攪拌玻璃溶融物之方法，其包含： 之 流，融玻璃通過攪拌槽，攪拌槽包含具有通道穿過其中 ’復蓋以及3有至少—種揮發性氧化物於編^玻璃及覆蓋 之間的容積，攪拌槽更進一步包含攪拌器，其包含延伸通過 覆蓋通道之軸，因而在軸及覆蓋之間形成環狀間隙;以及 將氣體流過環狀間隙，其流 處至少-種揮紐氧錄之舰鱗餘軸的溫度。’” 2. 依據申請專利範圍第丨項之方法，其中氣體流動速率為大 於100sccm(標準立方公分每分鐘）。 3. 依據申請專利範圍第i項之方法，其中聽流動速率為大 於 900scon。 4. 依據申請專利範圍第丨項之方法，其中氣體流動在環狀 間隙中各處為向下的。 ==t細第1項之方法，其中至少—種揮發性氧 化物包含Pt〇2或AS4〇6。 6.依據申請專利範圍第1項之方法，其中至少-種揮發性氧 化物之露點為小於1455°C。 專利範圍第丨項之方法，其中環狀間隙之制的 值(佩克勒值)為大於丨；其中Peclet=u · L/d， ，氣體之速触W為單位，L為環㈣隙之寬度以公 單位，以及D為氧化物之擴散度以m2/s為單位。 8.依據申請專利範圍第！項之方法其中更進—步 拌槽内經蛾動管件對容積施喊雜除以及其中^ 第15 頁 -m 2. 23 i 乂“ 、 外 t ^ 體流動管件之表面溫度為低於至少一種揮發性氧化物之露點。 9. 一種攪拌玻璃熔融物之方法，其包含： „融_通過攪拌槽’攪拌槽具有至少一個壁板及覆 蓋’覆蓋具有通道穿過其中，攪拌槽更進一步包含授拌器，其 包含延伸通過通道之軸因而雜及覆蓋之_成環狀 間隙，以及攪拌槽包含容積位於流過其間炫融玻璃之自 面上方； 流動氣體經由環狀間隙，以及 其中流過微_之氣動鱗足以猶容積内隱 露點低於轴之溫度。 其中氣體流動在環狀 10·依據申請專利範圍第9項之方法， 間隙中各處為向下的。 11· 一種授拌玻璃熔融物之方法，其包含: 融玻璃通過攪拌槽，搜掉槽具有通道穿過其中之 Μ、及έ有至少一種揮發性氧化物於炫融玻璃及覆蓋 ::曰 =容積’攪拌槽更進一步包含攪拌器，其包含延伸通過 4 ^道之軸，因而在軸及覆蓋之間形成環狀間隙;以及 _氣體經鱗狀間隙，其氣體流動速率使得至少一種 揮發性氧化物並不會凝結於環狀間隙内。 12·&據申請專利範圍第11 性氧化物為Pt〇2。 13· &據申請專利範圍第11 值為大於^ 1。 項之方法，其中至少一種揮發 項之方法，其中環狀間隙之Peclet

1324141 七、 指定代表圖： (一)本案指定代表圖為：第（一）圖。 指定代表圖元件數字符號說明： 攪拌槽10;入口管件12;箭頭13,15;出口管件14; 壁板16;櫬墊18;攪拌器20;軸22;葉片24;玻璃自由表 面26;排洩管件28;容器30;槽覆蓋32;加熱器34;容積 35;外殼36;環狀間隙38;軸加熱器40;絕緣層42,44;軸 加熱器46;氣體流動管件50;管件端部52。 八、 本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：