TWI756303B - 用於補償成型體尺寸變化之方法與設備 - Google Patents
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Abstract
玻璃成型設備可包括定位在具有頂部面板和一對側面面板的外殼內的成型體。成型體包括入口端和由從入口端傾斜延伸的一對間隔開的堰所界定的槽。頂部面板位於該對間隔開的堰的頂部表面之上方並基本上平行並跨過該對間隔開的堰的頂部表面而延伸。該設備還可包括支撐板,該支撐板被定位在該外殼和堰的頂部面板之上方並基本上平行於該外殼和堰的頂部面板而延伸。均勻尺寸的熱元件的陣列從支撐板懸置並定位在成型體的槽之上方。熱元件的陣列可具有沿著成型體的長度與外殼的頂部面板等距的底部部分。
Description
本說明書大體上關於玻璃成型設備,並更具體地關於在成型連續玻璃帶期間用於補償成型體的尺寸變化的方法和設備。
熔合製程是用於成型連續玻璃帶的一種技術。與其他成型玻璃帶的製程(諸如浮法和槽拉伸製程)相比,熔合製程生產具有相對低的缺陷量和表面具有優異的平坦度的玻璃帶。結果,熔合製程被廣泛地採用於生產在製造LED和LCD顯示器以及其他需要優異的平坦度和光滑度的基板中所使用的玻璃基板。
在熔合製程中,將熔融玻璃饋送到成型體(也稱為等壓管)中,其中成型表面在根部會聚。熔融玻璃均勻地流過成型體的成型表面,並成型具有從成型體的根部拉伸的原始表面的平坦玻璃帶。
成型體通常由耐火材料(諸如耐火陶瓷)製成,耐火材料能夠更好地承受熔合製程的相對較高的溫度。然而,最高溫度穩定的耐火陶瓷可能在高溫下長時間蠕變,並導致成型體的尺寸變化,並潛在地導致由其所製造的玻璃帶的特性的退化,或甚至成型體的失效。這兩種情況都可能導致熔合製程中斷,產品產出降低以及生產成本增加。
因此,需要用於緩解玻璃成型設備的成型體的尺寸變化的替代方法和設備。
根據一個實施例,一種用於由熔融玻璃成型玻璃帶的玻璃成型設備可包括具有頂部面板和一對側面面板的外殼,以及定位在外殼內的成型體。成型體包含用於接收位於外殼的頂部面板之下方的熔融玻璃的槽。槽由入口端、遠端、第一堰以及與第一堰相對且間隔開的第二堰和沿著成型體的長度在第一堰和第二堰之間延伸的基部所界定。第一堰和第二堰從入口端以相對於水平面的傾斜延伸到遠端,且外殼的頂部面板位於第一堰和第二堰的頂部表面之上方並基本上平行並跨過第一堰和第二堰的頂部表面沿著成型體的長度而延伸。包括位於外殼的頂部面板之上方並基本上平行和跨過外殼的頂部面板沿著成型體的長度而延伸的支撐板。複數個熱元件沿著成型體的長度從支撐板懸置,且其中複數個熱元件局部加熱或冷卻槽內的熔融玻璃。在實施例中,複數個熱屏蔽件沿著成型體的長度和寬度從支撐板懸置。複數個熱屏蔽件成型複數個中空柱,且複數個熱元件位於複數個中空柱內。在一些實施例中,複數個中空柱具有均勻的橫截面尺寸和容積,且複數個熱元件具有均勻的長度。
在另一個實施例中,用於成型玻璃帶的方法包括將熔融玻璃引入具有入口端的成型體的槽中,槽由第一堰和與第一堰相對且間隔開的第二堰,及沿著成型體的長度在第一堰和第二堰之間延伸的底部所界定。成型體封閉在具有頂部面板的外殼內,且第一堰和第二堰從成型體的入口端以傾斜而延伸。頂部面板位於第一堰和第二堰的頂部表面之上方並基本上平行並跨過第一堰和第二堰的頂部表面沿著成型體的長度而延伸。熔融玻璃在第一堰和第二堰之上流動,並分別沿從第一堰和第二堰延伸的第一成型表面和第二成型表面向下流動。第一成型表面和第二成型表面會聚在根部處,且沿著第一成型表面和第二成型表面向下流動的熔融玻璃會聚在根部處並成型玻璃帶。熔融玻璃在槽中藉由位於成型體之上方並從支撐板懸置的複數個熱元件而被局部加熱或冷卻。支撐板位於外殼的頂部面板之上方並基本上平行並跨過外殼的頂部面板沿著成型體的長度而延伸。槽中熔融玻璃的局部加熱或冷卻沿槽的長度操縱熔融玻璃的溫度和黏度。在實施例中,複數個熱元件是具有均勻長度的複數個加熱元件,其中複數個加熱元件的底部部分沿著所述成型體的長度與外殼的頂部面板等距離。複數個熱元件可定位在由沿著成型體的長度和寬度而懸置在支撐板上的複數個熱屏蔽件而成型的複數個中空柱內。複數個中空柱可沿著成型體的長度具有均勻的橫截面尺寸和容積。
於此所述的玻璃成型設備的附加特徵和優點將在下面的實施方式中闡述,且對於熟悉本領域者來說,部分地從該實施方式是顯而易見的,或將藉由實施於此所述的實施例(包括下面的實施方式,申請專利範圍及附隨的圖式)而認識。
應當理解前面的發明說明和下面的實施方式都描述了各種實施例,並旨在提供用於理解所要求保護的標的的本質和特徵的概述或框架。包括附隨的圖式以提供對各種實施例的進一步理解,並被結合到這份說明書的一部分中並構成這份說明書的一部分。圖式顯示了於此所述的各種實施例,並與說明書一起用於解釋所要求保護的標的的原理和操作。
現在將詳細參考用於玻璃成型設備的成型體的實施例,其實例在附隨的圖式中顯示。只要可能時,在整個圖式中將使用相同的元件符號來表示相同或相似的部分。在第7圖中示意性地描繪了玻璃成型設備的一個實施例。玻璃成型設備可包括成型體,成型體具有上部和從上部延伸並在根部會聚的第一成型表面及第二成型表面。用於接收熔融玻璃的槽包括在上部中,並由入口端、遠端壓縮端、第一堰,與第一堰相對且間隔開的第二堰及在第一堰和第二堰之間延伸的基部所界定。成型體定位在具有頂部面板和一對側面面板的外殼內。頂部面板位於第一堰和第二堰的頂部表面之上並基本上平行並跨過第一堰和第二堰的頂部表面沿著成型體的長度延伸。至少一個熱元件從支撐板懸置在外殼之上方。例如,熱元件的陣列從支撐板懸置在外殼之上方,熱元件的陣列可操作以局部地加熱或冷卻槽內的熔融玻璃,從而沿著槽的長度操縱熔融玻璃的溫度和黏度。支撐板位於外殼的頂部面板之上方並基本上平行並跨過外殼的頂部面板延伸,使得可沿著成型體的長度使用均勻尺寸(亦即,長度)的熱元件。利用至少一個熱元件沿著槽的長度操縱熔融玻璃的溫度和黏度可在玻璃帶成型活動期間提供對成型體的物理尺寸變化的補償。於此將具體參照附隨的圖式進一步詳細地描述玻璃成型設備的各種實施例。
於此所使用的方向術語-例如上、下、右、左、前、後、頂部、底部-僅參考所繪的圖式進行,且並不旨在暗示絕對定向。
除非另有明確說明,否則於此所闡述的任何方法都不應被解釋為要求其步驟以特定順序執行,也不要求任何設備的特定定向。相應地,在方法請求項實際上沒有載明其步驟要遵循的順序,或任何設備請求項實際上沒有載明各個部件的順序或定向,或在請求項或實施方式中沒有另外具體陳述的步驟將被限制為特定的順序,或設備的部件的特定順序或定向未被載明的情況下,決不意圖在任何方面推斷順序或定向。這適用於任何可能的不明確的解釋基礎,包括:關於步驟的安排,操作流程,部件的順序或組件的定向的邏輯事項;衍生自文法組織或標點的簡單含義,及;說明書中描述的實施例的數量或類型。
如於此所使用的,除非上下文另外清楚地指出,否則單數形式「一(a)」,「一(an)」和「該(the)」包括複數指示物。因此,例如,除非上下文另外明確指出,否則對「一(a)」組件的引用包括具有兩個或更多個這種部件的態樣。
現在參考第1圖,示意性地描繪了用於製造諸如玻璃帶12的玻璃製品的玻璃成型設備10。玻璃成型設備10通常可包括熔化容器15,熔化容器15經配置以從儲存箱18接收批料16。批料16可藉由由馬達22供電的批量輸送裝置20引入到熔化容器15。可提供任選的控制器24以致動馬達22,且可使用熔融玻璃水平探針28來測量立管30內的玻璃熔體水平並將所測量的資訊傳送至控制器24。
玻璃成型設備10還可包括藉由第一連接管36耦接到熔化容器15的澄清容器38,諸如澄清管。混合容器42以第二連接管40而耦接到澄清容器38。輸送容器46以輸送導管44而耦接到混合容器42。降液管48定位成將玻璃熔體從輸送容器46輸送到成型體60的入口端50。在於此所示和所述的實施例中,成型體60是也可被稱為等壓管的熔融成型容器。
熔化容器15通常由耐火材料所製成,諸如耐火(如,陶瓷)磚。玻璃成型設備10可進一步包括典型地由導電的耐火金屬(諸如(例如)鉑或含鉑金屬(諸如鉑-銠、鉑 - 銥及其組合))所製成的部件。這種耐火金屬還可包括鉬、鈀、錸、鉭、鈦、鎢、釕、鋨、鋯及其合金及/或二氧化鋯。含有導電的耐火金屬的部件可包括第一連接管36、澄清容器38、第二連接管40、立管30、混合容器42、輸送導管44、輸送容器46、降液管48和入口端50。
現在參照第1-2B圖,成型體60包含具有入口端52和與入口端52相對的遠端58的槽61。如於此所使用的,成型體60的元件的「遠端」將意圖代表元件的下游端(相對於元件的上游或「入口」端)。槽61位於成型體60的上部部分65中,並包含具有頂部表面67a和外垂直表面110的第一堰67、具有頂部表面68a和外垂直表面112的第二堰68及基部69。頂部表面67a和頂部表面68a沿著成型體60的長度L延伸並可位於單個平面中。在實施例中,頂部表面67a、68a位於水平面內,亦即,頂部表面67a、68a位於圖式中所描繪的X-Y平面內。在其它實施例中,頂部表面67a、68a位於非水平的平面內,亦即,頂部表面67a、68a不位於圖式中所描繪的X-Y平面內。作為沿著成型體的長度的函數,槽61的深度可改變。成型體60可進一步包含第一成型表面62和第二成型表面64。第一成型表面62和第二成型表面64從成型體60的上部部分65沿垂直向下的方向(亦即,在圖式中描繪的坐標軸的-Z方向)延伸並朝向彼此會聚,在也可被稱為根部70的成型體60的下部(底部)邊緣處接合。因此,應當理解第一成型表面62和第二成型表面64成型從成型體60的上部部分65延伸的倒等腰(或等邊)三角形,其中根部70在下游方向上成型三角形的最下端頂點。拉伸平面72通常在圖式中所描繪的坐標軸的+/-Y方向上平分根部70,並在垂直向下方向(-Z方向)上延伸。
仍然參考第1-2B圖,在操作中,以批量輸送裝置20將批料16(特別是用於成型玻璃的批料)從儲存箱18送到熔化容器15中。批料16熔化成熔化容器15中的熔融玻璃。熔融玻璃從熔化容器15通過第一連接管36進到澄清容器38中。從澄清容器38的熔融玻璃中移除可能導致玻璃缺陷的溶解氣體。熔融玻璃接著從澄清容器38通過第二連接管40進到混合容器42中。混合容器42諸如藉由攪拌使熔融玻璃均質化,且經均質化的熔融玻璃通過輸送導管44到達輸送容器46。輸送容器46通過降液管48排出經均質化的熔融玻璃並進到成型體60的入口端50中,成型體60進而將經均質化的熔融玻璃傳送到成型體60的槽61中,朝向槽61的遠端58。
經均質化的熔融玻璃填充成型體60的槽61並且最終溢流,沿著其長度L的至少一部分流過成型體60的上部部分65的第一堰67和第二堰68,並接著在垂直向下方向(-Z方向)上流動。經均質化的熔融玻璃從成型體60的上部部分65流到第一成型表面62和第二成型表面64上。流過第一成型表面62和第二成型表面64的經均質化的熔融玻璃的流在根部70處接合並一起熔合,成型玻璃帶12,玻璃帶12藉由拉引輥(未顯示)在下游方向上被拉到拉伸平面72上。厚度測量裝置25沿著玻璃帶12的寬度(+/-X方向)測量玻璃帶12的厚度。玻璃帶12沿其寬度的厚度測量值可被傳送到控制器27,且控制器27可調節流過第一堰67和第二堰68的熔融玻璃的局部加熱或冷卻,如於此更詳細討論的。玻璃帶12可在成型體60的下游被進一步處理,諸如藉由將玻璃帶12分割成分離的玻璃片、將玻璃帶12自身捲起及/或將一個或多個塗層施加到玻璃帶12。
成型體60典型地由耐火陶瓷材料成型,耐火陶瓷材料與熔融玻璃化學相容並能夠承受與熔融成型製程相關聯的高溫。形成成型體的典型材料包括(但不限於)鋯石(如,氧化鋯)、碳化矽、磷釔礦及/或氧化鋁基的耐火陶瓷。流到成型體60的槽61中的熔融玻璃的質量向第一堰和第二堰67、68施加向外的壓力。這種壓力結合成型體60所製成的耐火陶瓷材料的高溫蠕變可致使第一堰和第二堰67、68在一個可能持續幾年的周期的玻璃拉引活動的過程中逐漸向外彎曲(亦即,在第2B圖中描繪的坐標軸的的第一堰67的-Y方向和第二堰68的+Y方向上)。第一堰和第二堰67、68的向外彎曲和成型體60的下垂(沿著成型體60的長度L可能是不均勻的)可顯著改變槽61內的玻璃曲線,如,藉由減少彎曲最明顯的第一堰和第二堰67、68上的玻璃流動,並增加彎曲不太明顯的第一堰和第二堰67、68上的玻璃流動。改變的玻璃分佈可能導致所得到的玻璃帶12中的不希望的厚度和寬度變化,這又會導致製程效率低下,因為不合規格的玻璃帶被丟棄。隨著第一堰和第二堰67、68的彎曲或成型體60的下垂隨著時間推移,必須停止使用成型體,且必須重建玻璃成型設備。
除了第一堰和第二堰67、68向外彎曲之外,由於材料蠕變,成型體60可能沿著其長度L在下游方向(-Z方向)上傾向於下垂。此下垂可在成型體60的長度L的未受支撐的中點處最明顯。在成型體60中的下垂導致經均質化的熔融玻璃流過成型表面62、64以重新分配、產生了在成型表面62、64上方的熔融玻璃的非均勻流動,這導致了所得到的玻璃帶12的尺寸屬性的變化。例如,由於下垂,玻璃帶12的厚度可能在玻璃帶的中心附近增加。另外,由於下垂,熔融玻璃流沿著長度L朝向成型表面62、64的中心的重新分配導致接近成型體60的端部的玻璃流動減少,導致在圖式中所描繪的坐標軸的+/-X方向上的玻璃帶12的尺寸的不均勻性。
於此所述的玻璃成型設備10的實施例補償了第一堰和第二堰67、68中的向外彎曲和成型體60的下垂,從而延長了成型體60的使用壽命並穩定了特性由此成型的玻璃帶12的尺寸特性。
現在參考第3A-3D圖,於此描述的玻璃成型設備的實施例包括位於成型體60上的至少一個熱元件。熱元件用以調節熔融玻璃沿著成型體的槽的長度的溫度,從而控制熔融玻璃的黏度,並因此控制熔融玻璃在成型體的堰之上的流動。例如,在一個實施例中,熱元件200的陣列沿著成型體60的長度L的至少一部分或整個長度L而延伸,如第3A圖所示。熱元件200的陣列可包括複數個熱元件210,複數個熱元件210從支撐件90懸置並且從支撐件90延伸到成型體60的槽61之上方的位置。熱元件200的陣列還可沿著成型體60的寬度W而延伸,如第3C圖中所描繪。在實施例中,成型體60可定位在外殼80內,外殼80包含頂部面板82、從頂部面板82在下游方向(-Z方向)上延伸並與第一堰67相鄰且基本平行的第一側面面板84及從頂部面板82在下游方向上延伸並與第二堰68相鄰且基本平行的第二側面面板86。在這樣的實施例中,複數個熱元件210可定位在外殼80之上方。應理解外殼80防止來自熱元件的陣列的碎屑(諸如來自熱元件210的起泡或結垢的碎屑)落到槽61內的熔融玻璃中及/或黏附到沿外垂直表面110、112向下流動的熔融玻璃。因此,外殼80有助於減少熔融玻璃的污染,且頂部面板82提供在熱元件210與熔融玻璃之間的熱擴散,使得熔融玻璃中離散溫度和黏度差異被避免。形成外殼80的合適材料是具有高導熱率、高發射率和高耐熱性的材料,示例性地包括(但不限於)SiC和SiN。
在一些實施例中,複數個熱元件210是如第3A-3B圖所描繪的加熱元件212,而在其他實施例中,熱元件210的陣列是如第5圖所描繪的冷卻元件216。在又其他的實施例中,複數個熱元件210包含加熱元件212和冷卻元件216的組合。加熱元件可包括底部部分214,如第3B圖所示。在實施例中,底部部分214可具有U形形狀,其具有從加熱元件212的弓形底部延伸的加熱元件212的一對基本上平行的線性部分。如第3B圖所描繪的流過加熱元件212的電流i
導致加熱元件212的電阻加熱。冷卻元件216(第5圖)可具有內部U形管217,冷卻流體流經內部U形管217。冷卻流體可包括(但不限於)諸如氮氣或空氣的氣體,諸如水的液體冷卻劑,或類似者。內部U形管217可定位在具有封閉的底部表面219的外部管218內。流過內部U形管217的冷卻流體導致冷卻元件216的對流冷卻。沿著成型體60的長度L定位的加熱元件212的電阻加熱或冷卻元件216的對流冷卻對沿著成型體60的長度L的槽61內的熔融玻璃分別提供熱量或提取熱量。加熱元件212的電阻加熱或冷卻元件216的對流冷卻也可分別向沿著成型體60的長度L在上部部分65的第一堰67和第二堰68上流動的熔融玻璃提供熱量或提取熱量。
在第3A-3D圖所示的實施例中,加熱元件212的底部部分214位於外殼80的頂部面板82、槽61和槽61中的熔融玻璃的上方(+Z方向)。在實施例中,複數個加熱元件212可被佈置成沿著成型體60的長度L延伸的一排或多排,如第3D圖所示,僅顯示了加熱元件212的底部部分214。加熱元件212的每排可關於頂部面板82的中心軸線5對稱,以在成型體60的整個寬度上(亦即,+/-Y方向)提供均勻的熱給熔融玻璃。在實施例中,相鄰排的加熱元件212沿著成型體60的長度L彼此偏移或交錯。也就是說,在一排的加熱元件212中的個別的加熱元件212相對於在相鄰排的加熱元件212中的個別的加熱元件212在長度方向(+X方向)上偏移。在其它實施例中,相鄰排的加熱元件212不沿成型體60的長度L彼此偏移或交錯。也就是說,一排的加熱元件212中的個別的加熱元件212相對於相鄰排的加熱元件212中的個別的加熱元件212在長度方向(+X方向)上不偏移。
在於此所述的實施例中,可獨立地控制複數個熱元件210(加熱元件212及/或冷卻元件216)的每一個,從而能夠沿著成型體60的長度L及寬度W對槽61中的熔融玻璃進行局部加熱或冷卻。應當理解對複數個熱元件210的獨立控制使得能夠對槽61內的熔融玻璃的溫度和黏度進行局部控制,並對流過第一堰67和第二堰68的熔融玻璃的溫度和黏度進行局部控制,繼而能夠局部控制成型體60的第一堰67和第二堰68上的熔融玻璃的質量流的流動。
現在參考第3A-3D和4圖,在實施例中,熱元件的陣列可進一步包括沿著外殼80的側面垂直(+/-Z方向)延伸的熱元件。特別地,具有大致垂直定向(+/-Z方向)的側面熱元件213可沿著第一側面面板84、第二側面面板86或第一側面面板84和第二側面面板86兩者延伸,如第4圖所描繪。在實施例中,外殼80位於側面熱元件213和成型體60之間。應當理解外殼80有助於防止來自側面熱元件213的碎屑(諸如來自側面熱元件的起泡或結垢的碎屑)污染沿外垂直表面110、112向下(-Z方向)流動的熔融玻璃。而且,側面面板84、86提供在側面熱元件213和熔融玻璃之間的熱擴散,使得避免了熔融玻璃的離散溫度和黏度差異。一個或多個側面熱元件213可定位成與第一側面面板84和第一堰67相鄰且基本上平行,及/或一個或多個側面熱元件213可定位成與第二側面面板86和第二堰68相鄰且基本上平行。定位成與第一側面面板84、第二側面面板86或第一側面面板84和第二側面面板86兩者相鄰且基本上平行的一個或多個側面熱元件213可獨立地受控,從而能夠局部加熱分別在第一堰67、第二堰68或第一堰67和第二堰68兩者上方和沿第一堰67、第二堰68或第一堰67和第二堰68兩者流動的熔融玻璃。因此,應該理解一個或多個側面熱元件可用以調節在第一堰67和第二堰68上流動的熔融玻璃的溫度和黏度,並因此調節沿著成型體60的長度L的熔融玻璃的質量流。與上面討論的複數個熱元件210類似,在實施例中,側面熱元件213是加熱元件,如第3B圖所描繪的加熱元件212,而在其他實施例中,側面熱元件213是冷卻元件,如第5圖所描繪的冷卻元件216。在又其他的實施例中,側面熱元件213包含加熱元件212和冷卻元件216的組合。側面熱元件213沿著成型體60的長度L的電阻加熱或對流冷卻分別提供熱量或提取熱量到流經第一堰和第二堰67、68上的熔融玻璃及/或沿著外垂直表面110、112向下流動的熔融玻璃。雖然第4圖僅描繪了沿著第一側面面板84和第二側面面板86延伸的側面熱元件213,但是應當理解熱元件210也可如第3A圖中所描繪地定位在外殼80之上方,諸如頂部面板82之上方。
在實施例中,複數個熱元件210和側面熱元件213是可更換的。例如,若在玻璃帶活動期間熱元件210或側面熱元件213發生故障,則可移除發生故障的熱元件210或發生故障的側面熱元件213,並用適當運作的加熱元件212代替,或者替代地替換具有適當運作的冷卻元件216。應當理解複數個熱元件210和側面熱元件213可提供對槽61內的熔融玻璃的溫度和黏度的增強控制並操作熔融玻璃質量流過第一堰和第二堰67、68之上。熔融玻璃的溫度的這種控制允許補償成型體的物理尺寸變化,如在玻璃帶成型活動期間的成型體60的下垂或第一堰和第二堰67、68的張開。
現在參考第6圖,示意性地描繪了具有熱元件(如,加熱及/或冷卻元件)的陣列和熱屏蔽件的陣列的成型體60的實施例。特別地,在這個實施例中,熱元件200的陣列包括位於相鄰熱元件210之間的熱屏蔽件240。熱屏蔽件240提供輻射熱控制以及由相鄰熱元件210提供的增強的局部加熱及/或冷卻。在實施例中,當包括側面熱元件213時,熱屏蔽件240也可定位在側面熱元件213(第6圖中未顯示)之間。熱屏蔽件240可位於沿著成型體60的長度L(+/-X方向)的相鄰熱元件210之間,沿著成型體60的寬度W(+/-Y方向)的相鄰熱元件210之間,或沿著成型體60的長度L和寬度W這兩者在相鄰的熱元件210之間。應當理解熱屏蔽件240可提供對槽61內的熔融玻璃的溫度和黏度的增強控制,並操作在第一堰和第二堰67、68之上的熔融玻璃的質量流。熔融玻璃的溫度的這種控制允許補償成型體的物理尺寸變化,如在玻璃帶成型活動期間的成型體的下垂或堰的張開。
現在參考第7-9圖,示意性描繪了具有熱元件(如,加熱及/或冷卻元件)的陣列、熱屏蔽件的陣列及基本平行於成型體60的堰而延伸的支撐件的成型體60的實施例。特別地,在這個實施例中,熱元件200的陣列懸置於其上的支撐件可為支撐板92的形式,支撐板92位於(+ Z方向)槽61的第一堰和第二堰67、68的頂部表面67a、68a之上方且分別基本上平行於並跨過槽61的第一堰和第二堰67、68的頂部表面67a、68a而延伸。頂部表面67a和頂部表面68a沿著成型體60的長度L延伸並且可位於平面內。在實施例中,頂部表面67a、68a位於水平面內(亦即,第7和9圖中所描繪的X-Y平面)。在其他實施例中,頂部表面67a、68a不位於水平面內。相應地,支撐板92可基本上平行於第7和9圖所描繪的X-Y平面而延伸,或者替代地,支撐板92可基本上不平行於第7和9圖所描繪的X-Y平面而延伸,只要支撐板92沿著成型體60的長度L分別基本上平行於堰67、68的頂部表面67a、68a延伸即可。
在實施例中,頂部面板82延伸跨過且基本平行於頂部表面67a、68a,亦即,頂部面板位於與頂部表面67a、68a所在的平面基本平行的平面內,且支撐板92沿著成型體60的長度L與頂部面板82等距離。因此,第一堰和第二堰67、68的支撐板92、頂部面板82和頂部表面67a、68a分別基本上沿著成型體60的長度L彼此平行。
應當理解第一堰67和第二堰68可相對於如第7圖所描繪的水平(X軸)面傾斜地從槽61的入口端52延伸。如於此所使用的,術語「傾斜」是指不等於零的角度。例如但不限於,第一堰67和第二堰68可從槽61的入口端52以相對於水平面大於或等於2度的角度延伸。在實施例中,第一堰67和第二堰68可相對於如第7和9圖所描繪的水平面以負傾斜(如,小於或等於-2度)從槽61的入口端52延伸。
具體參考第7圖,在支撐板92位於頂部面板82之上方且基本上平行並跨過頂部面板82延伸的情況下,沿著成型體60的長度L定位的複數個熱元件210可具有均勻的尺寸,亦即,長度均勻(Z方向),其中底部部分214定位成距離頂部面板82沿著成型體60的長度L等距的距離h1
。在實施例中,熱屏蔽件240可定位在相鄰熱元件210之間。具體地,熱屏蔽件240可定位在沿成型體60的長度L的相鄰熱元件210之間,沿成型體60的寬度W的相鄰熱元件210之間,或沿著成型體60的長度L和寬度W兩者的相鄰熱元件210之間。熱屏蔽件240提供輻射熱控制及由相鄰熱元件210提供的增強局部加熱及/或冷卻。在實施例中,當包括側面熱元件213時,熱屏蔽件240也可定位在側面熱元件213之間(第4圖)。類似於第7圖所描繪的具有均勻的尺寸的複數個熱元件210,熱屏蔽件240可具有均勻的尺寸(亦即,均勻的長度)並且沿著成型體60的長度L與頂部面板82等距間隔開。在第7圖中描繪的複數個熱元件210和熱屏蔽件240與第3A和6圖所描繪的複數個熱元件210和熱屏蔽件240成對比,其中支撐件90在外殼80的頂部面板82上方水平地且不平行於外殼80的頂部面板82而延伸。
特別參考第7和8圖,支撐板92可具有第一部分94和第二部分96,第一部分94基本上平行於並跨過成型體60的入口端50的頂部表面51延伸,第二部分96與第一部分94呈非線性,亦即,第一部分94可位於第一平面內,如第7圖所描繪的X-Y平面內,且第二部分96可位於不平行於第一平面的第二平面內。位於第二平面中的第二部分96可分別延伸跨過並且基本上平行於堰67、68的頂部表面67a、68a。類似地,外殼80的頂部面板82可具有第一部分83a及第二部分83b,第一部分83a位於第7圖所描繪的X-Y平面內,第二部分83b不位於第7圖所描繪的X-Y平面內,且不平行於X-Y平面。頂部面板82的第一部分83a可基本上平行於成型體60的入口端50的頂部表面51延伸,且第二部分83b可沿著成型體60的長度L基本上分別平行於堰67、68的頂部表面67a、68a延伸。因此,在實施例中,支撐板92的第一部分94、頂部面板82的第一部分83a和成型體60的入口端50的頂部表面51可沿著成型體的長度L基本上彼此平行地延伸,且支撐板92的第二部分96、頂部面板82的第二部分83b和堰67、68的頂部表面67a、68a可分別可沿著成型體60的長度L基本上彼此平行地延伸。
在實施例中,支撐板92由單件材料(如,單件板)形成,而在其他實施例中,支撐板92由至少兩件材料形成。例如,第一部分94可由第一件板形成,且第二部分96可由第二件板形成。在支撐板92由第一件板及第二件板形成的實施例中,第一部分94可使用緊固件、焊接及類似者耦接到第二部分96。在替代方案中,第一部分94和第二部分96可不被耦接在一起,且可分別個別地定位在成型體60的入口端50和外殼80的頂部面板82之上並基本上平行於成型體60的入口端50和外殼80的頂部面板82。支撐板92可包括複數個開口98,如第8圖所描繪的。複數個開口98可沿著支撐板92的長度(X方向)交錯。複數個開口98的每一個允許加熱元件212或冷卻元件216延伸通過支撐件並使用掛鉤、套環及類似者(未顯示)從支撐板92懸置。
特別參照第8和9圖,在一些實施例中,一個或多個開口98可具有定位在其中的冷卻元件216。在替代方案中,一個或多個開口98可不具有定位在其中的加熱元件212或冷卻元件216,亦即,一個或多個開口98可為空的並且被蓋99覆蓋。蓋99可通過不具有加熱元件212或冷卻元件216位於其中的開口98而防止或減少熱損失。如第9圖所描繪的,沿著成型體60的長度L及/或寬度W定位的熱屏蔽件240形成複數個中空柱215。為了在圖式中的清楚起見,在第9圖中僅標記了一個中空柱215。然而,應當理解的是,加熱元件212和冷卻元件216的每一個都位於由沿成型體60的長度L和寬度W從支撐板92懸置的複數個熱屏蔽件240所形成的中空柱215內。
在支撐板92基本上平行於並跨過外殼80的頂部面板82延伸的情況下,沿著成型體60的長度L延伸的中空柱215具有均勻的橫截面尺寸和容積。也就是說,隨著如第6圖所描繪的沿著成型體60的長度L的距離的增加,在支撐件90和頂部面板82之間的中空柱的容積變化被消除。中空柱215的均勻的橫截面尺寸和容積在加熱和冷卻槽61中的熔融玻璃方面提供增強的均勻性和一致性。
第7圖描繪的頂部面板和支撐板的配置提供了一種更緊密的系統,用於加熱和冷卻成型體60的槽61中的熔融玻璃,這是由於支撐板92基本上平行並跨過頂部面板82延伸,且從而基本上分別平行於第一堰和第二堰67、68的頂部表面67a、68a。這又減小了系統的重量,且當與如第6圖中的支撐件90所描繪的具有沿著槽61的長度L水平延伸(X軸)的支撐板92的系統相比時,還減小了熱元件210的熱設置變化的響應時間。更緊密的系統在槽61之上方也具有較小的容積以加熱和冷卻,且當在玻璃帶成型活動期間更換加熱元件212時,可在成型體60上導致更少的熱損失和熱應力。第7圖所描繪的支撐板92還允許沿著成型體60的長度L具有均勻尺寸的加熱元件212及/或冷卻元件216,同時沿著槽61的長度提供均勻或恆定的「熱元件對熔融玻璃」的距離。因此,加熱元件212及/或冷卻元件216可具有標準尺寸,從而與沿著成型體60的長度L使用的具有不同尺寸的複數個加熱元件及/或冷卻元件相比,降低了成本。熱元件210的均勻尺寸和中空柱215的均勻橫截面尺寸和容積可導致熱元件210的增強熱控制及槽61中的熔融玻璃的更一致的溫度控制。
第7和9圖描繪了從支撐板92懸置的複數個熱元件210和複數個熱屏蔽件240,應當理解支撐板92可在沒有複數個熱屏蔽件240的情況下使用。也就是說,複數個熱元件210可從支撐板92懸置,支撐板92基本上平行於並跨過外殼80的頂部面板82而延伸,而熱屏蔽件240不位於相鄰熱元件210之間。還應理解支撐板192的下表面(-Z方向)可具有附接到其上的絕緣物(未顯示),以在玻璃帶成型活動期間保護或屏蔽支撐板92免受從槽61散發的熱量。
在於此描述的實施例中,支撐件90和支撐板92通常由金屬材料形成。支撐件90和支撐板92可由其成形的合適的材料包括碳鋼、不銹鋼、鎳基合金等。然而,應當理解的是支撐件90和支撐板92可由其他適合於在成型體60之上方支撐熱元件和熱屏蔽件的材料所製成。
在於此描述的實施例中,加熱元件212通常由電阻加熱元件材料形成。可形成加熱元件212的典型材料可包括(但不限於)亞鉻酸鑭(LaCrO3
)、二矽化鉬(MoSi2
)等。然而,加熱元件212可由適用於電阻加熱的其它材料製成。
在於此描述的實施例中,冷卻元件216(亦即,內部U形管217和外部管218)通常地由能夠承受在生產玻璃帶期間遇到的高溫的材料製成,示例性地包括(但不限於)310不銹鋼、Inconel®600等。然而,應該理解冷卻元件216可由適於承受高溫的其他材料製成。
在於此描述的實施例中,熱屏蔽件240通常地由耐火陶瓷材料形成。可形成熱屏蔽件240的合適的材料包括具有低導熱率和高耐熱性的材料,示例性地包括(但不限於)SALI板。然而,熱屏蔽件240可由適合用作高溫絕緣件使用的其他材料製成。
現在參考第1和3A-3D圖,熱元件210(加熱元件212和冷卻元件216)可用以局部控制或調節在成型體60的第一堰和第二堰67、68上流動的熔融玻璃的溫度和黏度,且因此局部調節或控制在第一堰和第二堰67、68上流動的熔融玻璃的質量流。特別地,在厚度測量裝置25沿著玻璃帶12的寬度偵測到厚度變化的情況下(第1圖),控制器27調整通向位於厚度變化的位置附近的熱元件210的電流,以改變接近熱元件的玻璃的溫度和黏度,並由此改變在第一堰和第二堰67、68上的熔融玻璃的質量流,從而減輕尺寸變化並抵消堰擴散的影響。例如,當堰向外彎曲時,第一堰和第二堰67、68的向外彎曲(亦即第一堰67在+X方向上的彎曲和第二堰在-X方向上的彎曲)導致熔融玻璃的質量流的減少,這又導致玻璃帶12在這個區域中的厚度變化。藉由使用熱元件210局部地在向外彎曲的區域中增加溫度並降低熔融玻璃的黏度,在向外彎曲的區域中提供了第一堰和第二堰67、68之上的熔融玻璃的質量流的增加,從而抵消第一堰和第二堰67、68的向外彎曲的影響。
儘管前述實例參考受控的局部加熱,但應理解也可使用受控的局部冷卻(或加熱和冷卻的組合)來抵消第一堰和第二堰67、68向外彎曲的影響。例如,在厚度測量裝置25沿著玻璃帶12的寬度偵測到厚度變化的情況下(第1圖),控制器27調節到達位於厚度變化的位置附近的熱元件210的冷卻流體的流量,以改變接近熱元件的玻璃的溫度和黏度,並由此改變第一堰和第二堰67、68之上的熔融玻璃的質量流,從而減輕尺寸變化並抵消堰擴散的影響。具體而言,第一堰和第二堰67、68的向外彎曲(亦即,第一堰67在+X方向上的彎曲和第二堰在-X方向上的彎曲)導致熔融玻璃的質量流隨著遠離堰向外彎曲的位置而增加,這又導致玻璃帶12在這個區域中的厚度變化。藉由使用熱元件210局部地在遠離彎曲的區域中降低溫度並且增加熔融玻璃的黏度,提供在遠離向外彎曲的區域的區域中的第一堰67和第二堰68之上的熔融玻璃的質量流的減少,從而抵消第一堰67和第二堰68向外彎曲的效果。
現在參照第1、2A、2B和10A-10D圖,描繪了用於控制成型體的槽61中的熔融玻璃的溫度和黏度的替代實施例。特別地,於此所述的玻璃成型設備可任選地包括加熱元件形式的熱元件,加熱元件具有大體上水平地位於成型體60的側面上或沿成型體60的側面而定位的一個或多個的熱區域。特別地,在第10A圖中描繪了沿著成型體60的長度L的至少一部分延伸的加熱元件300,諸如(例如)整個長度。加熱元件300是具有長度Lg的大致線性的加熱元件。在實施例中,至少一個加熱元件300大致在槽61的第一堰和第二堰67、68的一個之上或者沿著並鄰近外垂直表面110、112的一個從入口端52延伸到遠端58。在實施例中,加熱元件300基本上平行於成型體60的根部70定位。替代地或另外地,加熱元件300可基本上平行於在槽61之上延伸的外殼80的頂部面板82定位。
在實施例中,加熱元件300被構造有沿其長度延伸的一個或多個加熱區。也就是說,可選擇加熱元件300的幾何形狀、尺寸及/或材料,使得加熱元件300的電阻沿著其長度變化,且因此加熱元件300的電阻率沿著其長度變化,提供沿著加熱元件300的長度的分離加熱區域。第10B-10D圖描繪了用於加熱元件300的三個單獨的實施例,加熱元件300大致水平地定位在成型體的槽61之上。特別地,具有單個熱區的加熱元件由第10B圖中的加熱元件300A描繪,具有兩個熱區的加熱元件由第10C圖中的加熱元件300B描繪,具有三個熱區的加熱元件由第10D圖中的加熱元件300C描繪。任何加熱元件300A、300B、300C(或加熱元件300A、300B、300C的任意組合)可如第10A圖中的加熱元件300所描繪位於外殼80之上方。在實施例中,加熱元件300A、300B、300C的一個或多個可定位在成型體60之上,基本上平行於成型體60的根部70,如第10A圖所示,或者替代地,或者另外地,加熱元件300A、300B、300C的一個或多個可定位成基本平行於在槽61之上延伸的外殼80的頂部面板82。
在實施例中,加熱元件300可為具有單個熱區ZA1的加熱元件300A的形式,如第10B圖所示。單個熱區ZA1具有長度LZA1
,並從位於槽61的入口端52之上方(+Z方向)的入口端301延伸到位於槽61的遠端58上方的遠端302。單個熱區域ZA1沿著長度LZA1
具有大致均勻的每單位長度的電阻。在這個實施例中,熱區ZA1沿加熱元件300A的長度LZA1
提供大致均勻的溫度曲線。
在其他實施例中,加熱元件300可為具有第一熱區ZB1和第二熱區ZB2的加熱元件300B的形式,如第10C圖所示。加熱元件300B的第一熱區ZB1具有第一長度LZB1
,第一長度LZB1
從大體位於入口端52之上方(+Z方向)的入口端303延伸到位於槽61之上方(+Z方向)的遠端304。加熱元件300B的第二熱區ZB2具有第二長度LZB2
,第二長度LZB2
從位於第一熱區ZB1的遠端304附近的入口端305延伸到大致位於槽61的遠端58之上方(+Z方向)的遠端306。第一熱區ZB1具有沿著第一長度LZB1
的每單位長度的第一電阻,且第二熱區ZB2具有沿著第二長度LZB2
的每單位長度的第二電阻,每單位長度的第二電阻不同於每單位長度的第一電阻。在這個實施例中,第一熱區ZB1沿著加熱元件300B的長度LZB1
提供第一溫度曲線,且第二熱區ZB2沿著加熱元件300B的長度LZB2
提供不同於第一溫度曲線的第二溫度曲線。在實施例中,沿著第一長度LZB1
的每單位長度的第一電阻大於沿著第二長度LZB2
的每單位長度的第二電阻,且第一熱區ZB1具有比第二熱區ZB2更高的平均溫度。在其它實施例中,沿著第一長度LZB1的每單位長度的第一電阻小於沿著第二長度LZB2的每單位長度的第二電阻,且第一熱區ZB1具有比第二熱區ZB2更低的平均溫度。
在又其他的實施例中,加熱元件300可為具有第一熱區ZC1、第二熱區ZC2和第三熱區ZC3的加熱元件300C的形式,如第10D圖所示。加熱元件300C的第一熱區ZC1具有第一長度LZC1,第一長度LZC1從大致上位於入口端52之上方(+Z方向)的入口端307延伸到位於槽61之上方(+Z方向)的遠端308。第二熱區ZC2具有第二長度LZC2,第二長度LZC2從位於第一熱區ZC1的遠端308附近的入口端309延伸到位於槽61之上方(+Z方向)的遠端310。第三熱區ZC3具有第三長度LZC3,第三長度LZC3從位於第二熱區ZC2的遠端310附近的入口端311延伸到大致位於槽61的遠端58之上方(+Z方向)的遠端312。第一熱區ZC1具有沿著第一長度LZC1的每單位長度的第一電阻,第二熱區ZC2具有沿著第二長度LZC2的每單位長度的第二電阻,每單位長度的第二電阻不同於每單位長度的第一電阻,且第三熱區ZC3具有沿著第三長度LZC3的每單位長度的第三電阻,每單位長度的第三電阻不同於每單位長度的第二電阻。每單位長度的第三電阻通常可等於,小於或大於每單位長度的第一電阻。在實施例中,第一熱區ZC1沿加熱元件300C的長度LZC1提供第一溫度曲線,第二熱區ZC2沿加熱元件300C的長度LZC2
提供不同於第一溫度曲線的第二溫度曲線,且第三熱區ZC3沿著加熱元件300C的長度LZC3
提供與第一溫度曲線和第二溫度曲線不同的第三溫度曲線。在其他實施例中,第一熱區ZC1可提供沿著加熱元件300C的長度LZC1
的第一溫度曲線,第二熱區ZC2可提供與沿著加熱元件300C的長度LZC2
的第一溫度曲線不同的第二溫度曲線,且第三熱區ZC3可沿著加熱元件300C的長度LZC3
提供與第一溫度曲線大致上相同且不同於第二溫度曲線的第三溫度曲線。
在實施例中,沿著第一長度LZC1
的每單位長度的第一電阻大於沿著第二長度LZC2
的每單位長度的第二電阻。在這樣的實施例中,沿著第一長度LZC1
的每單位長度的第一電阻可大於,小於或大致等於沿著第三長度LZC3
的每單位長度的第三電阻。例如,在實施例中,沿著第一長度LZC1
的每單位長度的第一電阻大於沿著第二長度LZC2
的每單位長度的第二電阻且大於沿著第三長度LZC3
的每單位長度的第三電阻。在這樣的實施例中,當加熱元件300C是一個連續的電路且電壓被施加到加熱元件300C的外端或末端時,第一熱區ZC1具有比第二熱區ZC2更高的平均溫度和比第三熱區ZC3更高的平均溫度。在其他實施例中,沿著第一長度LZC1
的每單位長度的第一電阻大於沿著第二長度LZC2
的每單位長度的第二電阻且小於沿著第三長度LZC3
的每單位長度的第三電阻。在這樣的實施例中,當電流流過加熱元件300C時,第一熱區ZC1具有比第二熱區ZC2更高的平均溫度和比第三熱區ZC3更低的平均溫度。在又其他的實施例中,沿著第一長度LZC1
的每單位長度的第一電阻大於沿著第二長度LZC2
的每單位長度的第二電阻且大致等於沿著第三長度LZC3
的每單位長度的第三電阻。在這樣的實施例中,當加熱元件300C是一個連續的電路且電壓被施加到加熱元件300C的外端或末端時,當電流流過加熱元件300C時,第一熱區ZC1具有比第二熱區ZC2更高的平均溫度和與第三熱區ZC3大致相等的平均溫度。
在實施例中,沿著第一長度LZC1
的每單位長度的第一電阻小於沿著第二長度LZC2
的每單位長度的第二電阻。在這樣的實施例中,沿著第一長度LZC1
的每單位長度的第一電阻可大於,小於或大致等於沿著第三長度LZC3
的每單位長度的第三電阻。例如,在實施例中,沿著第一長度LZC1
的每單位長度的第一電阻小於沿著第二長度LZC2
的每單位長度的第二電阻且大於沿著第三長度LZC3
的每單位長度的第三電阻。在這樣的實施例中,當電流流過加熱元件300C時,第一熱區ZC1具有比第二熱區ZC2更低的平均溫度以及比第三熱區ZC3更高的平均溫度。在其他實施例中,沿著第一長度LZC1
的每單位長度的第一電阻小於沿著第二長度LZC2
的每單位長度的第二電阻且小於沿著第三長度LZC3
的每單位長度的第三電阻。在這樣的實施例中,當電流流過加熱元件300C時,第一熱區ZC1具有比第二熱區ZC2更低的平均溫度以及比第三熱區ZC3更低的平均溫度。在又其他實施例中,沿著第一長度LZC1
的每單位長度的第一電阻小於沿著第二長度LZC2
的每單位長度的第二電阻且大致上等於沿著第三長度LZC3
的每單位長度的第三電阻。在這樣的實施例中,當電流流過加熱元件300C時,第一熱區ZC1具有比第二熱區ZC2更低的平均溫度以及大致上等於第三熱區ZC3的平均溫度。可理解與相鄰的熱區相比,可期望在沿著成型體的槽的長度的特定位置或區域處具有更高的平均溫度的加熱元件的熱區。例如,成型體的堰的向外彎曲在靠近成型體的槽的入口端的區域處可能更明顯。因此,具有較高平均溫度的加熱元件的熱區在靠近入口端處可能是較佳的,以便降低黏度,並從而增加熔融玻璃沿這些區域的質量流。
如第10A圖所描繪的加熱元件300可與位於第11A圖中所描繪的成型體60的入口端52內的熱元件結合。特別地,加熱元件300沿著成型體60的長度L在槽61之上延伸,如參考第10A圖所示和所述,且熱元件314定位在形成於成型體60中靠近入口端52的通道315內,如第11A圖所描繪。在實施例中,熱元件314可定位在套管316內,套管316在入口端52附近延伸到成型體60中。在其它實施例中,熱元件314可定位在套管316內並通過入口端52延伸到成型體60中並進到槽61內的熔融玻璃中。熱元件314提供槽61內的熔融玻璃的溫度控制的額外來源,特別是接近入口端52的熔融玻璃。在實施例中,熱元件314是加熱元件,如,與於此所討論的加熱元件212或加熱元件300類似或相同的加熱元件。在其他實施例中,熱元件314是冷卻元件,如,與於此所討論的冷卻元件216類似或相同的冷卻元件。
加熱元件300和熱元件314(當以加熱元件的形式時)通常由已知的高溫電阻加熱元件材料形成。形成加熱元件300和熱元件314(當以加熱元件的形式時)的合適材料包括具有高耐熱性的材料,示例性地包括(但不限於)亞鉻酸鑭(LaCrO3
)、二矽化鉬(MoSi2
)、矽碳化物(SiC)等。然而,加熱元件300和熱元件314可由適合於電阻加熱的其他材料製成。
當熱元件314為冷卻元件的形式時,熱元件314通常由能夠承受玻璃帶生產期間遇到的高溫的材料形成。形成成型體的典型材料可包括(但不限於)310不銹鋼、Inconel®600等。然而,冷卻元件形式的熱元件314可由適合於承受玻璃帶生產期間遇到的高溫的其它耐高溫材料製成。
現在參照第10A-11D圖,加熱元件300可用以局部控制或調節在成型體60的第一堰和第二堰67、68之上流動的熔融玻璃的溫度和黏度,並因此局部調節或控制在第一堰和第二堰67、68之上流動的熔融玻璃的質量流。特別地,在厚度測量裝置25沿著玻璃帶12的寬度偵測到厚度變化的情況下,控制器27調節通向加熱元件300的電流。經調節的電流增加或減少由加熱元件300的各個加熱區提供的熱量,以局部地改變第一堰和第二堰67、68之上的熔融玻璃的質量流,從而減輕尺寸變化並抵消堰擴散的影響。例如,向外彎曲(如,第一堰67在+X方向上向外彎曲,且第二堰68在-X方向上向外彎曲)導致熔融玻璃的質量流減小,這又會導致玻璃帶12的厚度變化。藉由使用加熱元件300在向外彎曲的區域中局部升高溫度並降低熔融玻璃的黏度,提供了在向外彎曲的區域中的第一堰和第二堰67、68之上的熔融玻璃的質量流的增加,從而抵消第一堰和第二堰67、68的向外彎曲。
雖然加熱元件300的實施例已經被顯示為獨立的實施例,但是應該理解加熱元件300可與第3A-4、6和7圖中所描繪的複數個熱元件210,側面熱元件213,或複數個熱元件210和側面熱元件213兩者結合使用。 實例
於此所述的實施例將藉由以下實例進一步闡明。實例 1
現在參考第1-7和12A-13C圖,為位於成型體60的槽61之上的加熱元件212的陣列開發了數學模型。特別地,第12A圖示意性地描繪了沿著長度(+/-X方向)和圍繞外殼80的頂部面板82的中心軸線5(第3D圖)的對稱截面,其中加熱元件212的複數個底部部分214位於頂部面板82之上方。頂部面板82在槽61(第2B圖)內的熔融玻璃MG之上方(+Z方向)。熔融玻璃MG流過第一堰和第二堰67、68之上(第2B圖),向下流過第一成型表面62和第二成型表面64(第2B圖),並在根部70處皆合併融化在一起(第2B圖),以形成玻璃帶12(第1圖)。頂部面板82沿著成型體60的長度L具有八個面板(P0、P1、P2... P8)。加熱元件212的底部部分214相對於給定的面板定位(第12A圖)。為了描述的目的,每個加熱元件212被分配有以四位數字字母編號符號「Pxyz」形式呈現的唯一標識符(標籤),其中「x」標識加熱元件212位於其上的面板,「y」標識加熱元件212是靠近外殼80的中心軸線5(「C」)或靠近第二堰68(「W」)定位,且「z」對應於加熱元件212是靠近入口端部52(「a」)或槽61的遠端58(「b」)而定位。例如,四個加熱元件212定位在第12B圖中的面板P1之上。位於接近堰的兩個加熱元件212被標識為「P1W」,其中靠近入口端52定位的加熱元件212被標識為「P1Wa」,靠近遠端58而定位的加熱元件212被標識為「P1Wb」。靠近中心軸線5而定位的加熱元件212被標識為「P1C」,其中靠近入口端52而定位的加熱元件212標識為「P1Ca」,靠近遠端58而定位的加熱元件212標識為「P1Cb」。面板P0僅具有一個加熱元件212,其靠近中心軸線5而定位並標識為「POC」。面板P8僅具有兩個加熱元件212,一個靠近堰而定位並被標識為「P8W」,而另一個靠近中心軸線5而定位並標識為「P8C」。其餘的面板(亦即面板P2、P3、P4...P7)具有位於其之上方的四個加熱元件212,且四個加熱元件212定位在每個面板上方並以與上面針對面板P1所述的相同的約定來標識。
參照第13A-13C圖,沿著第12A-12B圖所描繪的槽61的長度(在圖式中標記為「歸一化位置」)由熱元件210所提供三個溫度曲線顯示在第13A圖中,對應於第13A圖所示的三個溫度曲線的第二堰68之上的熔融玻璃的歸一化質量流率分佈被描繪在第13B圖中,且相對於第13A圖所示的等溫溫度曲線的歸一化質量流率分佈的質量流率分佈的歸一化變化被描繪在第13C圖中。歸一化位置「0」對應於槽61的入口端52,且歸一化位置1.0對應於槽61的遠端58。
第13A圖以曲線方式描繪了等溫曲線(標記為「等溫」),其中沿著槽61的整個長度的熔融玻璃的溫度比參考溫度「TLOW
」高約4℃;具有比Tlow
高約7℃的入口端52的溫度和比Tlow
高約1℃的遠端58的溫度的線性遞減曲線(標記為「Ldec」);及具有比Tlow
高約1℃的入口端52的溫度和比Tlow
高約7℃的遠端58的溫度的線性遞增曲線(標記為「Linc」)。
第13B圖以曲線方式描繪了歸一化的質量流率分佈,該歸一化的質量流率分佈作為第13A圖所描繪的三個溫度曲線的第二堰68之上流動的熔融玻璃MG沿槽61的長度的歸一化位置的函數。對應於第13A圖中描繪的等溫溫度曲線(標記為「等溫」)的歸一化質量流率分佈沿著槽61的長度在約0.2至約0.9之間的歸一化位置處大致是均勻的,其中歸一化質量流率分佈為約0.8。歸一化的質量流率分佈相對於在槽61的入口端52和遠端58附近的0.8減小。對應於第13A圖中描繪的Ldec溫度曲線(標記為「Ldec」)的歸一化質量流曲線,與等溫歸一化質量流率分佈相比,在入口端52附近具有降低的質量流率分佈,在約0.2至約0.8之間的歸一化位置之間具有增加的質量流率分佈,且在槽61的遠端58附近具有減小的質量流率分佈。對應於第13A圖中描繪的Linc溫度曲線(標記為「Linc」)的歸一化質量流率分佈,與等溫歸一化質量流率分佈相比,在入口端52附近具有增加的質量流率分佈,在約0.2至約0.8之間的歸一化位置之間具有減小的質量流率分佈,且在槽61的遠端58附近具有增加的質量流率分佈。
第13C圖以曲線方式描繪了與第13B圖中的等溫歸一化質量流率分佈相比,Ldec歸一化質量流率分佈和Linc歸一化質量流率分佈的變化。特別地,與等溫歸一化質量流率分佈相比,Ldec歸一化質量流率分佈對於在約0.0至約0.2之間(在約0.05處約-0.75的最大差異)的歸一化位置具有減少的質量流率分佈,在約0.2至約0.8之間(在約0.5處約+0.3的最大差異)具有增加的質量流率分佈,且在約0.8至約1.0之間(在約0.95處約-0.25的最大差異)具有減小的質量流率分佈。與等溫歸一化質量流率分佈相比,Linc歸一化質量流率分佈對於在約0.0至約0.2之間(在約0.05處約+0.7的最大差異)的歸一化位置具有增加的質量流率分佈,在約0.2至約0.8之間(在約0.5處約-0.3的最大差異)具有減少的質量流率分佈,且在約0.8至約1.0之間(在約0.95處約+0.5的最大差異)具有增加的質量流。相應地,第13A-13C圖證實了沿著槽61的長度的不同溫度曲線導致沿著成型體60的長度L的不同質量流率分佈(在第二堰68之上)。應當理解第一堰67之上的質量流率分佈將反映第二堰68之上的質量流率分佈。實例 2
現在參照第1-7、12A-12B和14A-14C圖,顯示了熔融玻璃溫度沿著槽61的長度的變化對熔融玻璃MG的質量流率分佈的影響。特別地,第14A圖以曲線方式描繪了四個熔融玻璃MG的溫度曲線(在第14A圖中標記為1、2、3、4)。熔融玻璃MG的四個溫度曲線1、2、3、4用於四個不同的入口端溫度,並使用沿著第12A圖中描繪的第二側面面板86定位的加熱元件212形式的三個側面熱元件213(第4圖)沿著槽61的歸一化長度加熱。三個側面熱元件213在靠近成型體60的入口端50鄰進面板P1、P2、P3定位並被標識為SU1、SU2、SU3(表1),其中側面加熱元件SU1位於面板P1附近,側面加熱元件SU2位於面板P2附近,且側面加熱元件SU3位於面板P3附近。三個側面加熱元件SU1、SU2、SU3的建模功率設定以及四個溫度曲線1、2、3、4的參考溫度「TLOW
」之上方的入口端溫度(標記為「T-in」)顯示在表格1中。 表格 1
參考第14A圖,第一溫度曲線「1」的入口端的溫度比圖式中所示的參考溫度「TLOW
」高約24℃,且熔融玻璃MG的溫度在距入口端52約0.95的歸一化位置處穩定地降低至高於TLOW
約4℃的溫度。第二溫度曲線「2」的入口端的溫度比TLOW
高約30℃,且熔融玻璃MG的溫度曲線在距入口端52約0.95的歸一化位置處穩定地降低至高於TLOW
約6℃的溫度。第三溫度曲線「3」的入口端的溫度比TLOW
高約18℃,且熔融玻璃MG的溫度曲線在距入口端52約0.95的距離處穩定地增加到高於TLOW
約35℃的溫度。第四溫度曲線「4」的入口端的溫度比TLOW
高約15℃,且熔融玻璃MG的溫度曲線在距入口端52約0.95的距離處穩定地增加到約34℃的溫度。
對應於第14A圖所描繪的四個溫度曲線(1、2、3、4)與第13A圖所描繪的三個溫度曲線(等溫、Ldec、Linc)的歸一化質量流率分佈顯示在第14B圖中。溫度曲線「1」和「2」的歸一化質量流率分佈通常小於歸一化位置在約0.05和約0.2之間的溫度曲線等溫、Ldec和Linc的歸一化質量流率分佈。溫度曲線「3」和「4」的歸一化質量流率分佈通常大於在約0.8和約0.95之間的溫度曲線等溫、Ldec和Linc的歸一化質量流率分佈。與等溫溫度曲線相比,溫度曲線「1」和「2」導致通常在第一堰和第二堰67、68中間的熔融玻璃質量流增加,且溫度曲線「3」和「4」導致通常在第一堰和第二堰67、68的端部處的熔融玻璃質量流的增加。相應地,第14B圖顯示了控制槽61中的熔融玻璃的溫度曲線可用來改變作為第一堰和第二堰67、68之上的位置的函數的熔融玻璃質量流。作為成形體的堰之上的位置的函數的溫度曲線和熔融玻璃質量流的控制可提供對尺寸變化的補償,如,補償成型體的堰的向外彎曲,補償在玻璃帶活動運行期間對不同玻璃的不同質量流特性,及類似者。
第14C圖以曲線方式描繪了與第13A圖所描繪的沿著具有等溫溫度曲線的熔融玻璃所形成的玻璃帶12的歸一化寬度的厚度相比,第13A圖和第14A圖所描繪的沿著具有溫度曲線Ldec、Lin、「1」、「2」、「3」和「4」的熔融玻璃所形成的玻璃帶12的歸一化寬度的玻璃帶厚度的變化。作為第14C圖中所示的歸一化寬度的函數的厚度值是在成型體60的根部70之下方的固定距離(-Z方向)上的玻璃帶12的厚度。與第14B圖所示的對應於等溫質量流率的玻璃帶厚度相比,溫度曲線Linc和「4」導致在約0.0至約0.2之間的歸一化位置的玻璃帶12的厚度增加,在約0.2至約0.7之間的歸一化位置的厚度減小,且在大於約0.7的歸一化位置的厚度增加。溫度曲線曲線Ldec、「1」和「2」導致在約0.0至約0.2之間的歸一化位置的玻璃帶12的厚度減少,在約0.2至約0.8之間的歸一化位置的玻璃帶厚度增加,且在大於約0.8的歸一化位置的玻璃帶厚度減少。溫度曲線「3」導致在約0.0至約0.6之間的歸一化位置的玻璃帶12的厚度減少,且在大於約0.6的歸一化位置的玻璃帶12的厚度增加。相應地,第14A-14C圖證實了使用側面熱元件213沿著槽61的長度的溫度控制提供了沿著玻璃帶的寬度的玻璃帶厚度的控制。實例 3
參照第1-7、12A-12B和15A-15B圖,顯示了沿著槽61的長度的溫度變化影響熔融玻璃的質量流的另一個例子。特別地,第15A圖以曲線方式描繪了對應於入口端52處的槽61內的熔融玻璃MG的頂部部分局部冷卻約30℃(標記為「頂部冷卻」),及入口端50處的槽61內的熔融玻璃MG的底部部分局部冷卻約30℃(標記為「底部冷卻」)的質量流分佈。在實施例中,入口端52處的熔融玻璃MG的頂部部分用一個或多個冷卻元件216冷卻,且入口端52處的熔融玻璃MG的底部部分用冷卻元件216形式的熱元件314冷卻。在入口端50處的熔融玻璃MG的頂部部分局部冷卻約30℃(頂部冷卻)導致入口端50處的歸一化質量流率降低(在約0.05處約-0.7的最大降低)且在入口端50處的熔融玻璃MG的底部部分局部冷卻約30℃(底部冷卻)導致入口端50處的質量流增加(在約0.05處約+0.8的最大增加)。
第15B圖以曲線方式描繪了用於在槽61的入口端52和遠端58處對熔融玻璃MG的頂部部分進行局部冷卻和局部加熱的歸一化質量流率分佈。沿槽61的長度的質量流率分佈(標記為作為「歸一化位置」)顯示用於在入口端50處局部冷卻熔融玻璃MG約30℃的(標記為「入口冷卻」),在入口端50處局部加熱熔融玻璃MG約30℃(標記為「入口加熱」),在遠端58處局部冷卻熔融玻璃MG約30℃(標記為「壓縮冷卻」),在入口端52處局部冷卻熔融玻璃MG約75℃(標記為「入口冷卻2.5x」),且在遠端58處局部冷卻熔融玻璃MG約75℃(標記為「壓縮冷卻2.5x」)。類似於第15A圖所描繪的質量流分佈,在入口端52處局部冷卻熔融玻璃MG約30℃導致入口端52處的質量流減少(在約0.05處約-0.7的最大減小)且在入口端52處局部加熱約30℃導致入口端52處的質量流增加(在約0.05處約+ 0.6的最大增加)。在入口端52處局部冷卻約75℃導致在入口端52處的質量流減少超過2.5倍(在約0.05處約2.0的最大降低)。在遠端58處局部冷卻約30℃導致在遠端58處的質量流減少(在約0.9處約-0.4的最大減少),且還導致在遠端58處的質量流增加(在約0.85處約+0.25的最大增加)。類似地,在遠端58處局部冷卻約75℃導致在遠端58處的質量流減少(在約0.9處約-1.2的最大減少),但是也導致在遠端處的質量流增加58(在約0.85處約+0.8的最大增加)。相應地,第15A-15B圖證明了在槽61的入口端52和遠端58處的加熱和冷卻提供了流過第一堰和第二堰67、68之上的熔融玻璃MG的質量流控制。實例 4
參考第1-7、12A-12B和16A-16B圖,描繪在第12B圖中所描繪的各個加熱元件212的功率設定的變化的實例影響槽61中的熔融玻璃MG的溫度顯示在第16A-16B圖中。特別是,第16A圖以曲線方式描繪了熔融玻璃MG在槽61中的表面、中心和底部部分處的溫度響應作為沿著槽61的長度的距離(標記為「歸一化位置」)的函數,導因於表格2中所示的加熱元件212的功率設定的改變。第16A圖所示的嵌入部分描繪了槽61中熔融玻璃MG的表面、中心和底部部分的相對定向。第16B圖以曲線方式繪示了熔融玻璃MG在槽61中的表面、中心和底部部分處的溫度響應,作為沿著槽61的長度的距離(標記為「歸一化位置」)的函數,導因於表格3所示的加熱元件212的功率設定的改變。 表格2 表格3
表格2和3中所示的數值表示相對於所有加熱元件212的正向均勻功率設定的功率設定的改變。如第16A圖和表格2所示,增加位於槽61的入口端52附近的加熱元件212的功率設定會在入口端52附近產生溫度響應的峰值。特別地,第16A圖所示的溫度響應的峰值(在0.15的歸一化位置處的表面部分約+4.5℃的最大值)是由於:施加於加熱元件212 P1Ca、P1Cb、P1Wa、P1Wb的功率增加100瓦;施加到加熱元件212 P2Ca、P2Cb的功率下降100瓦;且施加到加熱元件212 P2Wa、P2Wb、P3Ca、P3Cb、P3Wa、P3Wb、P4Cb的功率下降從80瓦到10瓦的範圍。
如第16B圖和表格3所示,增加通常位於槽61的中間的加熱元件212的功率設定與降低相鄰加熱元件212的功率設定結合提供了在槽61的中間的熔融玻璃MG的表面處的正溫度響應的峰值。特別地,在第16B圖所示的溫度響應的峰值(距入口端52的0.6的歸一化位置處的表面部分約+4.5℃的最大值,及距入口端52約0.7的歸一化位置處的中心和下部分約+3.2℃的最大值)是由於:施加於加熱元件212 P3Cb、P3Wa、P3Wb、P4Ca、P4Cb、P4Wa、P4Wb、P5Ca的功率增加100瓦;施加到加熱元件212 P3Ca、P2Cb、P2Wb、P2Ca、P2Wa、P1Cb、P1Wb、P1Wa(位於槽61的入口端50附近的加熱元件)的功率降低從40瓦到10瓦的範圍;施加於加熱元件212 P5Wa、P5Cb、P5Wb、P6Ca、P6Cb、P6Wa、P6Wb、P7Ca(位於槽61的遠端58的加熱元件)的功率降低從100瓦至20瓦的範圍。因此,第16A-16B圖和表格2-3證明了沿著槽61的長度改變對加熱元件212的功率設定提供了槽61中的熔融玻璃MG的溫度控制,這又可用以沿著成型體的長度調節玻璃的質量流特性。
參照第1、2、10A和17圖,為位於成型體60的槽61之上方的加熱元件300開發了數學模型。第17圖以曲線方式描繪了第10A圖中所示的加熱元件300A、300B、300C的四個不同的熱區配置的建模結果,其中區長度、區電阻、區功率和區功率密度顯示在表格4中(欄A指的是加熱元件300A,欄B指的是加熱元件300B,欄C1和C2指的是加熱元件300C)。
對應於第17圖中的曲線「A」的加熱元件300A具有呈現「熱區(hot zone)」形式的單個熱區(thermal zone)ZA1,具有Ω1的電阻,參考長度「L」和施加到熱區ZA1的參考功率「P」。通過熱區ZA1的功率密度是「PD」。對應於第17圖中的曲線「B」的加熱元件300B具有第一熱區ZB1和第二熱區ZB2,第一熱區ZB1呈現「熱區」形式,具有Ω1的第一電阻和約0.7L的長度,第二熱區ZB2呈現「非常熱區」的形式,具有Ω2的第二電阻和約0.3L的長度。第一熱區ZB1(熱區(hot zone))具有0.63P的功率施加於上,第二熱區ZB2(非常熱區(very hot zone))具有0.37P的功率施加於上。通過第一熱區ZB1(熱區(hot zone))的功率密度為約0.84PD,且通過第二熱區ZB2(非常熱區(very hot zone))的功率密度為約1.50PD。加熱元件300C具有第一熱區ZC1、第二熱區ZC2及第三熱區ZC3,第一熱區ZC1具有第一電阻,第二熱區ZC2具有與第一電阻不同的第二熱阻,第三熱區ZC3具有與第一電阻不同,與第二電阻不同,或與第一電阻和第二電阻皆不同的第三電阻。特別地,對應於第17圖中標記為「C1」的曲線的加熱元件300C具有第一熱區ZC1、第二熱區ZC2和第三熱區ZC3,第一熱區ZC1呈現「冷區(cold zone)」形式,具有Ω 3的第一電阻和約0.08L的長度,第二熱區ZC2呈現「熱區(hot zone)」形式,具有Ω 1的第二電阻和約0.67L的長度,第三熱區ZC3呈現「非常熱區(very hot zone)」形式,具有Ω 2的第三電阻和約0.25L的長度。第一熱區ZC1(冷區(cold zone))沒有功率施加於上,第二熱區ZC2(熱區(hot zone))具有0.60P的功率施加於上,第三熱區ZC3(非常熱區(very hot zone))具有0.40P的功率施加於上。通過第一熱區ZC1(熱區(hot zone))的功率密度為約0.0PD,通過第二熱區ZC2(熱區(hot zone))的功率密度為約0.89PD,且通過第三熱區ZC3(非常熱區(very hot zone))的功率密度為約1.50PD。
對應於第17圖中的曲線「C2」的加熱元件300C具有第一熱區ZC1、第二熱區ZC2及第三熱區ZC3,第一熱區ZC1呈現「非常熱區(very hot zone)」形式,具有Ω 2的第一電阻和約0.25L的長度,第二熱區ZC2呈現「熱區(hot zone)」形式,具有Ω 1的第二電阻和約0.5L的長度,第三熱區ZC3呈現「非常熱區(very hot zone)」形式,具有Ω 2的第一電阻和約0.25L的長度。第一熱區ZC1和第三熱區ZC3(非常熱區(very hot zone))各自具有0.50P的功率施加於上,且第二熱區
ZC2(熱區(hot zone))具有0.54P的功率施加於上。第一熱區ZC1和第三熱區ZC3(非常熱區(very hot zone))中的功率密度為約1.89PD,且第二熱區ZC2(熱區(hot zone))中的功率密度為約1.05PD。
參照第14圖,對應於具有單個熱區ZA1(熱區(hot zone);曲線A)的曲線「A」的加熱元件300A導致槽61中的熔融玻璃MG具有比參考溫度「TLOW」高約12℃的平均溫度。熔融玻璃MG的溫度在入口端52處比TLOW高約11℃,在距入口端52約0.7的歸一化位置處的溫度上升到高於TLOW約16℃,並接著在距入口端52為約1.0的歸一化位置處的溫度降低到高於TLOW約10℃。對應於具有兩個區ZB1、ZB2(熱區(hot zone)、非常熱區(very hot zone))的曲線「B」的加熱元件300B導致槽61中的熔融玻璃MG具有比TLOW高出約11℃的平均溫度。熔融玻璃MG的溫度在入口端52處比TLOW高約10℃,在距入口端52約0.2的歸一化位置處的溫度降低到比TLOW高約8℃,保持比TLOW高約8℃的溫度直到距入口端52約0.4的歸一化位置,並接著在距入口端52約1.0的歸一化位置處的溫度上升到高於TLOW約28℃。對應於具有三個區ZC1(非常熱區(very hot zone))、ZC2(熱區(hot zone))、ZC3(非常熱區(very hot zone))的曲線「C1」的加熱元件300C導致槽61中的熔融玻璃MG具有比TLOW高約12℃的平均溫度。熔融玻璃MG的溫度在入口端52處比TLOW高約11
℃,在距入口端52約0.8的歸一化位置處的溫度上升到比TLOW高約15℃,並接著在距入口端52約1.0的位置處的溫度降低到比TLOW高約12℃。對應於具有三個區ZC1(冷區(cold zone)),ZC2(熱區(hot zone)),ZC3(非常熱區(very hot zone))的曲線「C2」的加熱元件300C導致在槽61中的熔融玻璃MG具有比TLOW高約9℃的平均溫度。熔融玻璃MG的溫度在入口端52處比TLOW高約8℃,在距入口端52約0.3的歸一化位置處的溫度降低到比TLOW高約1℃,並接著在距入口端52約1.0的位置處的溫度升高到比TLOW高約49℃。因此,第17圖顯示了槽61中的熔融玻璃MG的溫度可使用具有不同熱區的加熱元件進行控制,且因此具有不同熱區的加熱元件可沿著成型體的長度用以調節熔融玻璃的質量流特性。
參照第1、2、11和18圖,為位於成型體60的槽61之上方的加熱元件300和位於成型體60的入口端52內的呈現加熱元件形式的熱元件314開發了數學模型。第18圖以曲線方式描繪了用於四個不同加熱元件300和熱元件314配置的沿著槽61的長度(標記為「歸一化位置」)的歸一化黏度的建模結果。用於每個熱元件314配置的加熱元件300具有總功率P施加到於上。以下稱為「冷區(cold zone)」的區具有Ω 3的電阻,且以下稱為「熱區(hot zone)」的區具有Ω 1的電阻。標記為
「E」的數據曲線對應於第11圖中所描繪的具有沿著槽61的長度延伸的單個熱區ZA1(熱區(hot zone))的加熱元件300A和在入口端52處不存在熱元件314。熔融玻璃MG在入口端52處的歸一化黏度為約0.8,並在距入口端52約1.0的歸一化位置處遞減到約0.7。標記為「F」的數據曲線對應於第11圖中所示的具有兩個熱區ZB1、ZB2的加熱元件300B和在成型體60的入口端52內呈現加熱元件形式的熱元件314。特別地,加熱元件300B具有呈現「冷區(cold zone)」形式的第一熱區ZB1區域,延伸到距入口端52約0.3的歸一化位置,及呈現「熱區(hot zone)」形式的第二熱區ZB2,從距入口端52約0.3的歸一化位置延伸到1.0的歸一化位置。在入口端52處的熔融玻璃MG的歸一化黏度為約0.8,且在距入口端52約1.0的歸一化位置處遞減至約0.6。標記為「G」的數據曲線對應於具有兩個熱區ZB1、ZB2的加熱元件300B和位於成型體60的入口端52內呈現加熱元件形式的熱元件314。特別地,加熱元件300B具有第一熱區ZB1和第二熱區ZB2,第一熱區ZB1呈現「冷區(cold zone)」形式,延伸到距入口端52約0.2的歸一化位置,第二熱區ZB2距入口端52從約0.2的歸一化位置延伸到歸一化位置1.0。在入口端52處的熔融玻璃MG的歸一化黏度為約0.8,在距入口端52約0.2的歸一化位置處增加至約0.83,且在距入口端52約1.0的歸一化位置處減小至約0.4。標記為「H」的數據曲線對應於具有單個熱區
ZA1的加熱元件300A和位於成型體60的入口端52內的熱元件314。特別地,加熱元件300A具有呈現「熱區(hot zone)」形式的熱區ZA1,延伸到距入口端52約1.0的歸一化位置。熔融玻璃MG在入口端52處的歸一化黏度為約0.8,在距入口端52約0.3的歸一化位置處增加到約0.9,且在距入口端52約1.0的歸一化位置處減小到約0.3。因此,第18圖顯示具有不同熱區的加熱元件300A、300B、300C與位於成型體60的入口端52內的熱元件314結合可用以提供對槽61中的熔融玻璃MG的溫度和黏度的附加控制,且因此控制沿著成型體的長度的玻璃的質量流特性。
儘管於此揭露和討論了具有一個熱區、兩個熱區和三個熱區的熱區配置的加熱元件,但是應該理解可使用具有超過三個熱區的加熱元件來用以提供對槽61中的熔融玻璃MG的溫度和黏度的附加控制。而且,於此揭露和討論的確切的熱區配置不應被認為是限制性的,因為可使用其他熱區配置來提供對槽61中的熔融玻璃MG的溫度和黏度的附加控制。例如,可使用具有兩個冷區和一個熱區的加熱元件或具有一個非常熱區的兩個冷區來提供對槽61中的熔融玻璃MG的溫度和黏度的附加控制。
基於前述內容,現在應該理解於此所述的玻璃成型設備和方法可用以補償玻璃成型設備的成型體的尺寸變化。使用定位在槽之上方或沿槽的兩側的熱元件的陣列或位於具有熔融玻璃於其中的成型體的槽之上方的一個或多個加熱元件提供了熔融玻璃的局部加熱和冷卻,其可用以操縱來自槽並沿著側面下降到根部的熔融玻璃的質量流。在成型體的入口端內使用加熱元件也可用以操縱來自槽並沿著側面下降到根部的熔融玻璃的質量流。質量流的操縱允許對玻璃板的厚度進行操縱,這可用以補償玻璃帶成型活動的尺寸變化。
對於熟悉本領域者顯而易見的是,在不背離所要求保護的標的的精神和範圍的情況下,可對於此描述的實施例進行各種修改和變化。因此,本說明書旨在覆蓋於此描述的各種實施例的修改和變化,只要這些修改和變化落入附隨的申請專利範圍及其等效元件的範圍內。
10‧‧‧玻璃成型設備12‧‧‧玻璃帶15‧‧‧熔化容器16‧‧‧批料18‧‧‧儲存箱20‧‧‧批量輸送裝置22‧‧‧馬達24‧‧‧控制器25‧‧‧厚度測量裝置27‧‧‧控制器28‧‧‧熔融玻璃水平探針30‧‧‧立管36‧‧‧第一連接管38‧‧‧澄清容器40‧‧‧第二連接管42‧‧‧混合容器44‧‧‧輸送導管46‧‧‧輸送容器48‧‧‧降液管50‧‧‧入口端51‧‧‧頂部表面52‧‧‧入口端58‧‧‧遠端60‧‧‧成型體61‧‧‧槽62‧‧‧成型表面64‧‧‧成型表面65‧‧‧上部部分67‧‧‧第一堰67a‧‧‧頂部表面68‧‧‧第二堰68a‧‧‧頂部表面69‧‧‧基部70‧‧‧根部72‧‧‧拉伸平面80‧‧‧外殼82‧‧‧頂部面板83a‧‧‧第一部分83b‧‧‧第二部分84‧‧‧第一側面面板86‧‧‧第二側面面板90‧‧‧支撐件92‧‧‧支撐板94‧‧‧第一部分96‧‧‧第二部分98‧‧‧開口99‧‧‧蓋110‧‧‧外垂直表面112‧‧‧外垂直表面200‧‧‧熱元件210‧‧‧熱元件212‧‧‧加熱元件213‧‧‧側面熱元件214‧‧‧底部部分215‧‧‧中空柱216‧‧‧冷卻元件217‧‧‧內部U形管218‧‧‧外部管219‧‧‧底部表面240‧‧‧熱屏蔽件300‧‧‧加熱元件300A‧‧‧加熱元件300B‧‧‧加熱元件300C‧‧‧加熱元件301‧‧‧入口端302‧‧‧遠端303‧‧‧入口端304‧‧‧遠端305‧‧‧入口端306‧‧‧遠端307‧‧‧入口端308‧‧‧遠端309‧‧‧入口端310‧‧‧遠端311‧‧‧入口端312‧‧‧遠端314‧‧‧熱元件315‧‧‧通道316‧‧‧套管
第1圖示意性地描繪了根據於此所示和所述的一個或多個實施例的玻璃成型設備;
第2A圖示意性地描繪了根據於此所示和所述的一個或多個實施例的成型體的側視圖;
第2B圖示意性地描繪了第2A圖的成型體的橫截面;
第3A圖示意性地描繪了根據於此所示和所述的一個或多個實施例的定位在外殼內的成型體和定位在外殼之上方的熱元件的陣列的側視圖;
第3B圖示意性地描繪了第3A圖中的圓圈部分3B的放大圖;
第3C圖示意性地描繪了第3A圖的成型體、外殼和熱元件的陣列的橫截面;
第3D圖示意性地描繪了第3A圖的成型體、外殼和熱元件的底部部分的局部透視圖;
第4圖示意性地描繪了根據於此所示和所述的一個或多個實施例的定位在外殼內的成型體和鄰近外殼的側面面板而延伸的熱元件的透視圖;
第5圖示意性地描繪了根據於此所示和所述的一個或多個實施例的冷卻元件形式的熱元件的局部橫截面;
第6圖示意性地描繪了根據於此所示和所述的一個或多個實施例的外殼內的成型體、熱元件的陣列及定位在外殼之上方的熱屏蔽件的陣列的側視圖;
第7圖示意性地描繪了根據於此所示和所述的一個或多個實施例的外殼內的成型體、熱元件的陣列、熱屏蔽件的陣列及基本上平行於成型體的堰而延伸的支撐板的側視圖;
第8圖示意性地描繪了第7圖中的支撐板的頂視圖;
第9圖示意性地描繪了第5圖中的外殼內的成型體的側視圖,具有複數個加熱元件和至少一個冷卻元件;
第10A圖示意性地描繪了根據於此所示和所述的一個或多個實施例的成型體、外殼和定位在外殼之上方的加熱元件的側視圖;
第10B圖示意性地描繪了第10A圖中的加熱元件的側視圖,具有根據於此所示和所述的一個或多個實施例的單個加熱區;
第10C圖示意性地描繪了第10A圖中的加熱元件的側視圖,具有根據於此所示和所述的一個或多個實施例的兩個加熱區;
第10D圖示意性地描繪了第10A圖中的加熱元件的側視圖,具有根據於此所示和所述的一個或多個實施例的三個加熱區;
第11A圖示意性地描繪了根據於此所示和所述的一個或多個實施例的成型體、外殼、定位在外殼之上方的加熱元件和延伸到成型體的入口端中的加熱元件的側視圖;
第11B圖示意性地描繪了第11A圖中的加熱元件的側視圖,具有根據於此所示和所述的一個或多個實施例的單個加熱區;
第11C圖示意性地描繪了第11A圖中的加熱元件的側視圖,具有根據於此所示和所述的一個或多個實施例的兩個加熱區;
第11D圖示意性地描繪了第11A圖中的加熱元件的側視圖,具有根據於此所示和所述的一個或多個實施例的三個加熱區域;
第12A圖示意性地描繪了根據於此所示和所述的一個或多個實施例的具有位於圍繞槽的外殼之上方的熱元件的陣列(由熱元件的底部部分的陣列描繪)的成型體中的熔融玻璃的熱模型;
第12B圖示意性地描繪了第12A圖的模型的頂視圖,顯示了外殼之上方的熱元件的位置;
第13A圖以曲線方式描繪了根據於此所示和所述的一個或多個實施例的作為沿著成型體的槽的長度的歸一化位置的函數的等溫溫度曲線(等溫)、線性遞減溫度曲線(Ldec)及線性遞增溫度曲線(Linc);
第13B圖以曲線方式描繪了作為沿著成型體的槽的長度的歸一化位置的函數,並作為第13A圖中所示的等溫溫度曲線(等溫)、線性遞減溫度曲線(Ldec)和線性遞增溫度曲線(Linc)的函數的成型體的堰的歸一化的熔融玻璃質量流率;
第13C圖以曲線方式描繪了對於線性遞減溫度曲線(Ldec)和線性遞增溫度曲線(Linc)而言,相對於第13B圖中所示的等溫溫度曲線的熔融玻璃流率,歸一化的熔融玻璃質量流率的偏差;
第14A圖以曲線方式描繪了根據於此所述的一個或多個實施例的作為四個不同熔融玻璃槽入口溫度(1、2、3、4)的沿著成型體的槽的長度的歸一化位置的函數的熔融玻璃的溫度曲線;
第14B圖以曲線方式描繪了作為第13A圖中所示的溫度曲線(等溫、Ldec、Linc)和第14A圖中所示的溫度曲線(1、2、3、4)的函數的成型體的堰的歸一化的熔融玻璃質量流率;
第14C圖以曲線方式描繪了對於第14B圖中所示的熔融玻璃質量流Ldec、Linc、1、2、3和4而言,作為玻璃帶的歸一化寬度的函數的玻璃帶的厚度的歸一化變化;
第15A圖以曲線方式描繪作為沿著成型體的槽的長度的歸一化位置的函數的歸一化的熔融玻璃質量流率,其中在槽入口端的頂部部分(TOP COOL)和基部部分(BOTTOM COOL)處施加局部冷卻;
第15B圖以曲線方式描繪作為沿著成型體的槽的長度的歸一化位置的函數的歸一化的熔融玻璃質量流率,其中在槽入口端施加局部冷卻(入口冷卻,入口冷卻2.5x)、在槽遠端施加局部冷卻(壓縮冷卻,壓縮冷卻2.5倍)及槽入口端施加局部加熱(入口加熱);
第16A圖以曲線方式描繪了作為沿著成型體的槽的長度的歸一化位置的函數,熔融玻璃在成型體的槽的表面、中心和底部處的響應溫度;
第16B圖以曲線方式描繪了作為沿著成型體的槽的長度的歸一化位置的函數,成型體的槽的表面、中心和底部處的熔融玻璃的響應溫度;
第17圖以曲線方式描繪了作為沿著成型體的槽的長度和定位在成型體的槽之上方的加熱元件配置的歸一化位置的函數,成型體的槽中的熔融玻璃的溫度曲線;及
第18圖以曲線方式描繪了作為沿著成型體的槽的長度和定位於成型體的槽之上方的加熱元件配置的歸一化位置的函數,成型體的槽中的熔融玻璃的歸一化黏度。
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
52‧‧‧入口端
61‧‧‧槽
62‧‧‧成型表面
70‧‧‧根部
72‧‧‧拉伸平面
80‧‧‧外殼
82‧‧‧頂部面板
90‧‧‧支撐件
200‧‧‧熱元件
210‧‧‧熱元件
212‧‧‧加熱元件
Claims (8)
- 一種玻璃成型設備,包含:一外殼,具有一頂部面板和一對側面面板;一成型體,定位在該外殼內,該成型體包含用於接收位於該外殼的該頂部面板之下方的熔融玻璃的一槽,該槽由一入口端、一遠端、一第一堰以及與該第一堰相對且間隔開的一第二堰和沿著該成型體的一長度在該第一堰和該第二堰之間延伸的一基部所界定,其中該第一堰和該第二堰從該入口端以相對於水平面的一傾斜延伸到該遠端,且該外殼的該頂部面板位於該第一堰和該第二堰的頂部表面之上方並基本上平行並跨過該第一堰和該第二堰的該等頂部表面沿著該成型體的該長度而延伸;一支撐板,位於該外殼的該頂部面板之上方並基本上平行和跨過該外殼的該頂部面板而沿著該成型體的該長度延伸;複數個熱元件,沿著該成型體的該長度從該支撐板懸置;及複數個熱屏蔽件,該複數個熱屏蔽件從該支撐板的一長度和一寬度懸置並沿著該支撐板的該長度和該寬度延伸,其中該複數個熱屏蔽件形成複數個中空柱,且該複數個熱元件定位在該複數個中空柱內,其中該 複數個熱元件局部加熱或冷卻該槽內的熔融玻璃。
- 如請求項1所述之玻璃成型設備,其中該複數個熱元件包含複數個加熱元件,該複數個加熱元件各自包含一底部部分,其中該底部部分沿著該成型體的該長度與該外殼的該頂部面板大致等距的方式定位。
- 如請求項1所述之玻璃成型設備,其中該複數個熱元件包含具有均勻長度的複數個加熱元件和至少一個冷卻元件。
- 如請求項1所述之玻璃成型設備,其中該支撐板包含基本上平行並跨過該成型體的一入口端延伸的一第一部分和與該第一部分非線性的一第二部分,該第二部分基本上平行並跨過該外殼的該頂部面板沿著該成型體的該長度延伸。
- 如請求項1所述之玻璃成型設備,進一步包含至少一個側面熱元件,該至少一個側面熱元件沿著該外殼的該對側面面板的至少一個延伸。
- 一種成型一玻璃帶的方法,包含以下步驟:將熔融玻璃引入一成型體的一槽中,該槽由一入口端;一遠端;一第一堰和與該第一堰相對且間隔開的一第二堰;及在該第一堰和該第二堰之間沿著該成型體的一長度而延伸的一基部所界定,該成型體封閉在 具有一頂部面板的一外殼內,其中該第一堰和該第二堰從該入口端以相對於水平面之一傾斜而延伸到該遠端,且該頂部面板位於該第一堰和該第二堰之頂表面之上方且基本上平行並跨過該第一堰和該第二堰的該等頂表面沿著該成型體的該長度而延伸;將該熔融玻璃在該第一堰和該第二堰之上流動,並分別沿從該第一堰和該第二堰延伸的一第一成型表面和一第二成型表面向下流動,該第一成型表面和該第二成型表面會聚在一根部處,且沿著該第一成型表面和該第二成型表面向下流動的該熔融玻璃會聚在該根部處並成型該玻璃帶;及藉由位於該成型體之上方並從一支撐板懸置的複數個熱元件而局部加熱或冷卻在該槽中的該熔融玻璃,該支撐板位於該外殼的該頂部面板之上方並基本上平行該外殼的該頂部面板沿著該成型體的該長度而延伸,其中該複數個熱元件定位在複數個中空柱內,該複數個中空柱藉由複數個熱屏蔽件界定,該複數個熱屏蔽件從該支撐板的一長度和一寬度懸置並沿著該支撐板的該長度和該寬度延伸,該等中空柱具有相同的橫截面尺寸和容積,其中在該槽中局部加熱或冷卻該熔融玻璃沿該槽的該長度操縱該熔融玻璃的溫度和黏度。
- 如請求項6所述之方法,其中該複數個熱元 件包含複數個加熱元件,該複數個加熱元件的每一個包含沿著該成型體的該長度與該外殼的該頂部面板等距的一底部部分。
- 如請求項6所述之方法,其中該支撐板包含基本上平行並跨過該成型體的一入口端延伸的一第一部分和與該第一部分非線性的一第二部分,該第二部分基本上平行並跨過該外殼的該頂部面板沿著該成型體的該長度延伸。
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Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102019120064A1 (de) * | 2019-07-24 | 2021-01-28 | Schott Ag | Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Glasbändern |
KR20220047604A (ko) * | 2019-08-12 | 2022-04-18 | 코닝 인코포레이티드 | 유리 제조 장치 및 방법들 |
CN112777923B (zh) * | 2020-12-28 | 2022-07-22 | 北京工业大学 | 一种tft基板玻璃退火工艺及采用其制备的tft基板玻璃 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1564788A (zh) * | 2001-08-08 | 2005-01-12 | R·皮布拉多 | 玻璃板成形装置 |
CN102471121A (zh) * | 2009-07-13 | 2012-05-23 | 旭硝子株式会社 | 玻璃板的制造方法及制造装置 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6748765B2 (en) * | 2000-05-09 | 2004-06-15 | Richard B. Pitbladdo | Overflow downdraw glass forming method and apparatus |
US20050268659A1 (en) * | 2004-06-02 | 2005-12-08 | Rhoads Randy L | Defect reduction in manufacture glass sheets by fusion process |
JP2009519884A (ja) * | 2005-12-15 | 2009-05-21 | ブルース テクノロジー エルエルシー | オーバーフローダウンドローガラス成形方法および装置 |
JP2010527891A (ja) * | 2007-05-18 | 2010-08-19 | コーニング インコーポレイテッド | ガラス製造プロセスにおける含有物を最小化する方法及び装置 |
US8393177B2 (en) * | 2009-04-27 | 2013-03-12 | Corning Incorporated | Glass flow management by thermal conditioning |
US8397536B2 (en) * | 2010-05-26 | 2013-03-19 | Corning Incorporated | Apparatus and method for controlling thickness of a flowing ribbon of molten glass |
JP2016531076A (ja) * | 2013-08-20 | 2016-10-06 | コーニング インコーポレイテッド | 誘導加熱されるエンクロージャを含む、ガラスシート製造方法および装置 |
JP2015124112A (ja) | 2013-12-26 | 2015-07-06 | AvanStrate株式会社 | ガラス基板の製造方法、およびガラス基板製造装置 |
US9556051B2 (en) * | 2014-09-22 | 2017-01-31 | Corning Incorporated | Methods for controlling the thickness wedge in a glass ribbon |
KR101972254B1 (ko) * | 2015-03-30 | 2019-04-24 | 아반스트레이트 가부시키가이샤 | 유리 기판의 제조 방법 |
CN107531538A (zh) * | 2015-05-01 | 2018-01-02 | 康宁股份有限公司 | 用于控制玻璃片厚度的方法和设备 |
-
2017
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1564788A (zh) * | 2001-08-08 | 2005-01-12 | R·皮布拉多 | 玻璃板成形装置 |
CN102471121A (zh) * | 2009-07-13 | 2012-05-23 | 旭硝子株式会社 | 玻璃板的制造方法及制造装置 |
Also Published As
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